JP2984023B2 - レーザビーム走査位置検出構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、レーザビームプリンタ等に用いられるレ
ーザ発振器からのレーザビームを反射手段の移動によっ
て所定角度範囲走査させるレーザ走査光学系に於て、レ
ーザビーム変調開始基準とする為にレーザビームの走査
位置を検知するレーザビーム走査位置検出構造に関す
る。

［従来の技術］ 近時、図形，文字等の画像情報に基いて変調したレー
ザビームで、帯電させた感光体（感光ドラム）上を露光
走査して静電潜像を形成し、現像（顕像化），転写，定
着などの複写工程（いわゆる電子写真法による複写工
程）を経て記録紙上に画像情報のハードコピーを得るよ
うにしたレーザプリンタや、感光材表面をレーザビーム
で走査してプリント基板等の原板を描画するレーザフォ
トプロッタ等の画像形成装置が普及しつつある。

レーザビームを偏向走査させる方式には種々考えられ
ているが、回転多面鏡（所謂ポリゴンミラー）やガルバ
ノメータ等、レーザビームを反射する鏡面を移動（角度
変化）させて走査させるものが一般的である。

このようなレーザビームを偏向走査させる偏向走査光
学系の一例を第４図乃至第５図に示す。

図示偏向走査光学系は、レーザプリンタに用いられる
ものであり、半導体レーザ10から出射したレーザビーム
LBをポリゴンミラー１の側周面に形成された複数の反射
面1A…で反射させ、該ポリゴンミラー１の回転による反
射面1Aの角度変化によってレーザビームLBを走査させる
ものである。

レーザプリンタでは、レーザビームLBをその走査と同
期させて変調させる必要があり、その為、画像形成に寄
与しない走査範囲端部のレーザビームLBを受光素子６で
検知し、この受光素子６によるレーザービーム検知信号
を水平同期信号とするように構成されている。つまり、
受光素子６によるレーザビーム検知によってレーザビー
ムLBの走査位置を把握し、これに基いて感光ドラム３上
の所定位置から描画開始するようになっているものであ
る。

レーザビームLBの走査位置を高い精度で検知する為に
は、受光素子６をレーザビーム走査面（感光ドラム３表
面）と光学的に等価位置に配置することが望ましく、第
４図示の走査光学系では、走査範囲の端部に反射部材
（レーザビーム位置検出用ミラー５）を配置し、該ミラ
ー５によって走査レーザビームLBを反射させて受光素子
６に導くように構成して、受光素子６に至るレーザビー
ム光路長が感光ドラム３表面に至るレーザビーム光路長
と略等しくなるように設定されている。

半導体レーザ10及び受光素子６は夫々基板13,61に装
着された状態で当該走査光学系の図示しないベース部材
に固定され、半導体レーザ10が装着された基板13には当
該半導体レーザ10を駆動する駆動回路21及びレーザ出力
をフィードバック制御する発光安定化回路22が、又、受
光素子６が装着された基板61には同期信号検出回路23
が、夫々構成されているものである。

第５図示の走査光学系では、受光素子６を当該走査光
学系を作動制御する制御装置の基板20上に設けると共
に、当該受光素子６に所定走査位置のレーザビームを光
ファイバー７によって導くように構成したものである。
この構成によれば、同期信号検出回路を制御装置の基板
20上に構成することができる為、第４図示構成に比較し
て受光素子６の為の専用の基板が不要となり（制御装置
の基板と一緒にできる）、又、その設置も容易となって
コストダウンとなるという利点がある。

尚、図中２はポリゴンミラー１によるレーザビームLB
の偏向角に比例した速度で感光ドラム３表面を走査する
ようレーザビームLBの走査速度を補正するｆθレンズで
あり、４はポリゴンミラー１の反射面1A…の倒れによる
影響を少なくする為にレーザビームLBをポリゴンミラー
１の回転軸と直交する線状に集光させるシリンダーレン
ズである。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記第４図示の如きレーザビームの走査
位置検出構成では、レーザビーム位置検出用ミラー及び
受光素子を独立に設ける為に部品点数が多く構造も複雑
であり、しかもそれら部品を高精度で設置しなければな
らず、部品コスト及び組立コスト共に高いという問題が
あった。

又、第５図示の構成では、第４図示構成に比較して受
光素子専用の基板が不要となることからコストダウンが
可能であるが、所定走査位置のレーザビームを光ファイ
バーを介して受光素子に導くことに起因する光量減少に
よってセンサーのSN比が低下するという問題があった。

［発明の目的］ この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもの
であり、構成を簡略化でき、コストダウンを図ることの
できるレーザビーム走査位置検出構造の提供、を目的と
する。

［課題を解決するための手段］ そのため、この発明によるレーザビーム走査位置検出
装置は、レーザ発振器を前記反射偏向手段によるレーザ
ビーム走査可能範囲内に配置すると共に、走査レーザビ
ームを検知するレーザビーム走査位置検出センサを、利
用走査範囲に対してレーザ発振器を隔てた走査開始側の
レーザビーム走査可能範囲内に配置したものである。

又、半導体レーザとレーザビーム走査位置検出センサ
を、同一基板上に装着配置して構成したものである。

［発明の実施例］ 以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明によるレーザビーム走査位置検出構
成の一実施例を適用したレーザプリンタ装置に用いられ
る走査光学系の構成を概略的に示す図である。レーザプ
リンタ装置は、コンピュータの外部出力装置等として使
用されるものであり、ドットに分解された描画情報に基
いてON−OFFされるレーザビームによって円筒状の感光
ドラム表面を該感光ドラムの軸方向に走査（主走査）す
ると共に感光ドラム１を回転させ（副走査）、電子写真
法によって記録用紙にトナーを転写（描画）して出力す
るものである。

図示走査光学系は、反射偏向手段であるポリゴンミラ
ー１によって半導体レーザ10からのレーザビームLBで感
光ドラム３上を走査するものであり、ポリゴンミラー1,
fθレンズ2,シリンダーレンズ４及び半導体レーザ10を
所定の位置関係に配置して構成されている。即ち、半導
体レーザ10がポリゴンミラー１に向けて所定の角度でレ
ーザビームLBを出射するよう配置されると共に、該半導
体レーザ10とポリゴンミラー１の間にポリゴンミラー１
の回転軸と直交する方向を円柱軸方向としてシリンダー
レンズ４が配置され、ポリゴンミラー１と感光ドラム３
の間に、ｆθレンズ２が設置されている。

ここで、半導体レーザ10は、ポリゴンミラー１に対し
て、当該半導体レーザ10から出射されたレーザビームLB
がポリゴンミラー１の回転による反射面1Aの角度変化に
よって感光ドラム３上の所定範囲を走査可能であると共
にその走査開始側に配置され、然も、レーザビームLB走
査範囲は当該半導体レーザ10配置位置より走査開始側に
及ぶように設定されている。つまり、レーザビームLBの
走査範囲は、半導体レーザ10位置以前から当該半導体レ
ーザ10位置を経て感光ドラム３上の所定範囲を含む範囲
となっているものである。

該半導体レーザ10は、第１図のII−II断面相当図であ
る第２図に示す如く、基板13に装着され、該基板13と半
導体レーザ10が一体となった状態でコリメータレンズ15
が内設されたホルダ14によって当該走査光学系のベース
部材（図示せず）に位置決め固定されており、この半導
体レーザ10が装着された基板13には、レーザビーム検出
の為の受光素子６も装着されている。

受光素子６は、半導体レーザ10（基板13）を位置決め
固定した際、半導体レーザ10位置より走査開始側のレー
ザビームLBが走査する位置となるように基板13に装着さ
れている。

従って、当該受光素子６を半導体レーザ10位置より走
査開始側のレーザビームLBが走査するが、この受光素子
６を走査するレーザビームLBの光路中に、第１図のIII
−III断面に相当する第３図に示す如く、レーザビーム
検知用補正レンズ８が介設されている。

レーザビーム検知用補正レンズ８は、レーザビーム走
査方向に所定の正のパワーを有し、該主走査方向と直交
する副走査方向にも主走査方向とは異る所定の正のパワ
ーを有するよう光学プラスチックにより成形されたレン
ズであり、レーザビームを主走査方向及び副走査方向に
集光して受光素子による検知に必要なパワー密度を満足
させると共にポリゴンミラー１の反射面1Aの面倒れによ
る検知精度への影響を排除するよう機能するものであ
る。

基板13には、レーザ駆動回路21,出力安定化回路（APC
回路）22及び水平同期検出回路23が構成されている。AP
C回路22は、温度依存性の高い半導体レーザ10の発光出
力を安定制御するものであり、前後二方向にレーザビー
ムを出射するレーザダイオード11の一方（後方側）のレ
ーザビームを検知したモニタフォトダイオード12の出力
をレーザ駆動回路にフィードバック制御する回路であ
る。

而して、上記構成によれば、半導体レーザ10から出射
されてポリゴンミラー１により走査されるレーザビーム
LBが、感光ドラム３上の所定範囲を走査するのに先立つ
所定位置に於て受光素子６を走査し、該受光素子６によ
るレーザビーム検知信号に基いて水平同期検出回路によ
って水平同期信号が得られる。

本実施例では、半導体レーザ10と受光素子６を同一基
板13上に装着し、然も当該受光素子６を走査レーザビー
ムが走査する位置に配置したこと（換言すれば受光素子
６位置を走査レーザビームが走査するよう設定したこ
と）により、従来、半導体レーザ10と受光素子６とに夫
々別個に必要とした基板を一枚に構成できると共にレー
ザビームを受光素子６導くミラーも不要となり、又、組
立て精度を要する半導体レーザ10及び受光素子６の図示
しないベース部材への装着が一回ででき、部品点数の削
減と組立の容易化によってコストダウンとなる。

尚、上記実施例は、半導体レーザ10と受光素子６を同
一基板上に装着したものであるが、別々の基板に装着し
て構成しても良いものである。これによって、基板数は
増加するものの受光素子６に至るレーザビーム光路長を
感光ドラム３表面に至るレーザビーム光路長と略等しく
なるように設定することも可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るレーザビーム走査
位置検出装置によれば、受光素子をレーザビーム走査範
囲内に配置して走査レーザビームを直接検知するよう構
成したことにより、走査範囲の端部の走査レーザビーム
を受光素子に導くレーザビーム位置検出用ミラーが不要
となり、部品点数の削減、構造の単純化、及び組立作業
の容易化によってコストダウンが可能となる。

又、光量減少がなく、安定した精度の高い検知が可能
となるものである。

更に、請求項（２）に係る発明によれば、半導体レー
ザの駆動とレーザビーム位置検出に係る回路を同一基板
上に構成することができ、部品点数の削減と回路の簡素
化により一層のコストダウンが図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるレーザビーム走査位置検出構造の
一実施例を適用した走査光学系の構成を概略的に示す
図、第２図は第１図のII−II断面相当図、第３図は第１
図のIII−III断面相当図、第４図及び第５図は従来例と
しての走査光学系の構成を概略的に示す図である。 １……ポリゴンミラー（反射偏向手段） ６……受光素子（レーザビーム走査位置検出センサ） 10……半導体レーザ（レーザ発振器） 13……基板

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ発振器からのレーザビームを反射偏
   向手段の移動によって所定角度範囲走査させるレーザ走
   査光学系に於て、 前記レーザ発振器を前記反射偏向手段によるレーザビー
   ム走査可能範囲内に配置すると共に、走査レーザビーム
   を検知するレーザビーム走査位置検出センサを、利用走
   査範囲に対して前記レーザ発振器を隔てた走査開始側の
   前記レーザビーム走査可能範囲内に配置したこと、を特
   徴とするレーザビーム走査位置検出構造。
2. 【請求項２】上記レーザ発振器と上記レーザビーム走査
   位置検出センサを同一基板上に装着配置したこと、を特
   徴とする請求項（１）記載のレーザビーム走査位置検出
   構造。