JP3435998B2 - レーザビーム走査光学装置 - Google Patents
レーザビーム走査光学装置Info
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Description
光学装置、特に、レーザプリンタやデジタル複写機に画
像印字手段として組み込まれるレーザビーム走査光学装
置に関する。
に画像印字手段として組み込まれるレーザビーム走査光
学装置は、画質向上のために高密度での印字を可能とさ
れている。このため、被走査面(感光体)上でのレーザ
ビームのスポット径は小さくなり、焦点の許容深度が浅
くなってきている。そして、環境の変化、特に、使用中
に光学装置が発熱して光学素子やそのホルダが熱膨張を
生じると、集光位置が被走査面の前後方向にずれてビー
ムスポット径が大きくなり、高画質を維持するうえで許
容できなくなってきた。
2−58016号公報には、感光体と光学的に等価位置
でレーザビームの集光状態を検出し、フォーカシングレ
ンズを移動させてビーム集光位置を補正することが開示
されている。
プリントスピードが高速に設定されるに伴って、ビーム
スポットの走査速度が非常に速くなってきている。従っ
て、従来のビーム集光状態検出手段では検出回路の応答
速度を速くしなければならず、MHz,GHzオーダー
の間隔で受光素子の出力をサンプルできる高速応答性の
高い素子を使用する必要があり、コストアップを招来し
ていた。
ーム集光状態検出手段を使用するにも拘らず高速走査に
対応でき、ビーム集光位置を精度よく調整でき、高品質
の画像を得ることのできるレーザビーム走査光学装置を
提供することにある。
発明に係るレーザビーム走査光学装置は、レーザ光源か
ら放射されたレーザビームの集光位置を調整するための
光学素子と、走査されたレーザビームが通過したことを
検出して垂直同期信号を発生する検出手段と、該垂直同
期信号の発生から所定時間後に前記レーザ光源をパルス
発光させるパルス発光手段と、被走査面と光学的に略等
価位置に配置され、パルス発光されたレーザビームを受
光するビーム集光状態検出手段と、該検出手段の検出結
果に基づいて前記光学素子を駆動し、レーザビームの集
光位置を調整する制御手段とを備えている。
ムは定点でパルス発光し、パルスビームが集光状態検出
手段に入射する。従って、レーザビームが高速で走査さ
れていても、静止ビームとしてビームの集光状態を検出
することができる。即ち、本発明によればレーザ光源を
定点でパルス発光させ、このパルスビームの集光状態を
検出するようにしたため、高速走査であっても簡単な構
成の検出手段でレーザビームの集光状態を検出でき、か
つ、集光状態検出結果に基づいて光学素子を駆動してレ
ーザビームの集光位置を調整することにより、常時高品
質の画像を得ることができる。
光状態検出手段は、電荷蓄積型センサと、複数回の走査
で検出された検出値を積分する積分回路を備えているこ
とが好ましい。ビーム集光状態の検出精度が向上し、集
光位置の調整効果の向上を図ることができる。
走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して説
明する。
は、レーザダイオード1と、コリメータレンズ2と、フ
ォーカシングレンズ3と、シリンドリカルレンズ4と、
平面ミラー5とポリゴンミラー6と、fθレンズ7(レ
ンズ7a,7b,7cから構成されている)と平面ミラ
ー8と、SOS用平面ミラー15と、SOS用シリンド
リカルレンズ16と、SOS用光センサ17と、ビーム
集光状態検出器10とで構成されている。
に入力された画像データに基づいて変調(オン、オフ)
制御され、オン時にレーザビームを放射する。このレー
ザビームはコリメータレンズ2で略平行に収束され、フ
ォーカシングレンズ3で集光位置を調整され(以下に詳
述する)、シリンドリカルレンズ4から平面ミラー5を
介してポリゴンミラー6に到達する。
で回転駆動される。レーザビームはポリゴンミラー6の
回転に基づいて各偏向面で等角速度に偏向され、fθレ
ンズ7に入射する。fθレンズ7を透過したレーザビー
ムは平面ミラー8で反射された後、感光体ドラム40上
に集光され、感光体ドラム40上を矢印b方向に走査す
る。fθレンズ7は主に前記ポリゴンミラー6で等角速
度で偏向されたレーザビームを被走査面(感光体ドラム
40)上での主走査速度を等速に補正、即ち、歪曲収差
を補正する機能を有している。
で回転駆動され、ポリゴンミラー6及びfθレンズ7に
よる矢印b方向への主走査とドラム40の矢印c方向へ
の副走査によってドラム40上に画像(静電潜像)が形
成される。
レーザビームは平面ミラー15で反射され、シリンドリ
カルレンズ16を透過してSOS用光センサ17へ入射
する。SOS用光センサ17から出力されるビーム検出
信号は、1走査ラインごとに印字開始位置を決めるため
の垂直同期信号を発生させる。
に取り付けられ、ベース板20の側面に形成したラック
20aにはステッピングモータ21の出力ピニオン22
が噛合している。制御部30からの信号によってステッ
ピングモータ21を正転あるいは逆転させることによ
り、レンズ3は光軸上で前後方向に移動可能であり、こ
の移動によってレーザビームの感光体ドラム40上での
集光位置が調整される。
ム40の一側方であって被走査面と光学的に等価位置に
配置され、被走査面上でのレーザビームの集光状態を検
出する。詳しくは、ナイフエッジ法によるもので、ナイ
フ11と二つの電荷蓄積型光電変換センサ12A,12
Bとで構成されている。図2に示すように、ナイフ11
はそのエッジがセンサ12A,12Bへ入射するレーザ
ビームLの半分を遮光する。レーザビームLが合焦状態
のとき、図2(a)に示すように、センサ12A,12
Bの分割部分にピンポイントで照射する。レーザビーム
Lが前ピント状態の時、図2(b)に示すように、セン
サ12Aを照射する割合が多くなる。一方、レーザビー
ムLが後ピント状態のとき、図2(c)に示すように、
センサ12Bを照射する割合が多くなる。
カス量とセンサ12A,12Bの出力電圧との関係を示
す。センサ12A,12Bからの出力はコンデンサに蓄
積され、これを読み出すことによって応答速度の高速化
を回避してディフォーカス量を検出できる。
る。画像形成時において、1走査ラインごとに、まず最
初はレーザダイオード1を連続的にオンし、前記SOS
用光センサ17にてレーザビームが検出されるとSOS
信号が発せられる。このSOS信号発生から所定時間後
にレーザダイオード1をパルス発光させる。所定時間と
はレーザビームがSOS用光センサ17から前記検出器
10まで移動する時間である。パルス発光時間はレーザ
ビームLがセンサ12A,12B上で移動していないと
みなせる時間が望ましい。具体的には、被走査面上での
ビーム移動量がビームスポット径の約1/10以下が望
ましい。本実施形態では、ナイフエッジ法を用いている
ので、レーザビームLの中心がナイフ11のエッジを照
射するタイミングでレーザダイオード1をパルス発光さ
せる。また、検出信号を安定させるためには複数回の走
査でパルス発光させ、検出値を平均化すればよい。パル
ス発光を検出するのであるから、検出器10として従来
知られているHOE(Holograhic Optical Element)
を使って集光状態を検出できる。
圧から検出されたレーザビームのディフォーカス量(図
3参照)は制御部30へ入力され、前記ステッピングモ
ータ21を駆動してフォーカシングレンズ3を光軸上で
移動させ、被走査面上でのレーザビーム集光位置を調整
する。検出されたディフォーカス量に対応するレンズ3
の補正移動量は予め制御部30内にメモリされているこ
とは勿論である。
成について説明する。制御部30はCPU31を中心と
して構成され、タイマ回路32、LDドライブ回路33
を備えている。SOS用光センサ17からのSOS信号
dはCPU31及びタイマ回路32へ入力される。タイ
マ回路32はSOS信号dに同期して所定時間経過する
と、前述のようにレーザビームが移動していないとみな
すことのできる時間のパルス信号eをLDドライブ回路
33に対して発生する。タイマ回路32はCPU31に
よってカウント値をセットされる。このカウント値はレ
ーザビームがSOS用光センサ17を照射してからビー
ム集光状態検出器10を照射するまでの走査時間に対応
する。
トすることによって検出器10へのビーム入射回数をカ
ウントする。LDドライブ回路33は前記パルス信号e
に応じてレーザダイオード1へ発光信号fを送出する。
さらに、LDドライブ回路33は図示しない画像コント
ローラから転送される画像データgに応じて発光信号f
を送出する。前記パルス信号eによってレーザダイオー
ド1から放射されたパルスビームは検出器10のセンサ
12A,12Bを照射する。
ームは光量に応じて光電変換され、電流信号hA,hBと
して増幅回路34A,34Bへ入力され、増幅信号
iA,iBは積分回路35A,35Bで積分される。ここ
で積分された信号jA,jBはサンプルホールド回路36
A,36Bでサンプルホールドされる。ホールドタイミ
ングはCPU31から出力されるホールド信号kによっ
て制御される。即ち、CPU31はSOS信号dによっ
て、センサ12A,12Bへのビーム入射回数をカウン
トし、所定のカウント値になった時点でサンプルホール
ド回路36A,36Bへホールド信号kを送出する。ホ
ールド信号kの送出と同時にCPU31はサンプルホー
ルド回路36A,36Bからの出力信号mA,mBを取り
込み、前記図3に示した特性に基づいてディフォーカス
量を演算する。このディフォーカス量に基づいてフォー
カシングレンズ3を移動させることは前述のとおりであ
る。
装置は前記の実施形態に限定するものではなく、その要
旨の範囲内で種々に変更可能である。特に、fθレンズ
等の光学素子の種類、形状、配置は任意である。また、
ビーム集光状態検出手段としては、ナイフエッジ法以外
に、格子フィルタを用いたもの、モアレ縞を利用するも
の等種々のデバイスを使用することができる。さらに、
レーザビームの偏向手段としては、ポリゴンミラー以外
に、音響光学効果を利用した走査デバイスを使用するこ
とも可能である。
学装置を示す斜視図。
検出器の検出状態の説明図。
すグラフ。
Claims (5)
- 【請求項1】 レーザ光源から放射されたレーザビーム
を、微小な点に集光すると共に被走査面上を略等速度で
ライン状に走査するレーザビーム走査光学装置におい
て、 前記レーザ光源から放射されたレーザビームの集光位置
を調整するための光学素子と、 走査されたレーザビームが通過したことを検出して垂直
同期信号を発生する検出手段と、 前記垂直同期信号の発生から所定時間後に前記レーザ光
源をパルス発光させるパルス発光手段と、 前記被走査面と光学的に略等価位置に配置され、パルス
発光されたレーザビームを受光するビーム集光状態検出
手段と、 前記ビーム集光状態検出手段の検出結果に基づいて前記
光学素子を駆動し、レーザビームの集光位置を調整する
制御手段と、 を備えたことを特徴とするレーザビーム走査光学装置。 - 【請求項2】 前記ビーム集光状態検出手段は、電荷蓄
積型センサと、複数回の走査で検出された検出値を積分
する積分回路を備えていることを特徴とする請求項1記
載のレーザビーム走査光学装置。 - 【請求項3】 前記パルス発光手段は、前記レーザ光源
を複数回パルス発光させることを特徴とする請求項1記
載のレーザビーム走査光学装置。 - 【請求項4】 前記制御手段は、前記ビーム集光状態検
出手段の複数回の検出値に基づいてレーザビームの集光
位置を調整することを特徴とする請求項3記載のレーザ
ビーム走査光学装置。 - 【請求項5】 前記ビーム集光状態検出手段はナイフエ
ッジ法により集光状態を検出することを特徴とする請求
項1記載のレーザビーム走査光学装置。
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US08/887,460 US5969346A (en) | 1995-08-22 | 1997-07-02 | Laser beam scanning optical apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17462796A JP3435998B2 (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | レーザビーム走査光学装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH1020225A JPH1020225A (ja) | 1998-01-23 |
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Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
Country | Link |
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1996
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