JPH01179905A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ビーム走査装置に係り、特に走査位置ずれ検
出に関する。

〔従来の技術〕

レーザビームプリンタ等では、感光体表面に結像したビ
ームスポットを高速走査するレーザビーム走査装置が用
いられる。このレーザビーム走査装置は、レーザビーム
を記録信号で変調するために、ビームスポットが走査基
準位置を通過するのを検出し、この検出結果を変調基準
タイミング信号としている。高密度記録や高速記録にお
いては高精度検出が必要であり、種々の検出手段が提案
されている。

第７図はレーザビームプリンタにおける従来のレーザビ
ーム走査装置で、レーザダイオード３１から出力したレ
ーザビームをコリメートレンズ３２で平光光線とし、回
転多面鏡３３で偏向し、偏向後のレーザビームが感光体
３７の表面を等速度で移動（走査）するビームスポット
を形成するようにｒθレンズ３４で結像される。レーザ
ビーＪ１の変調開始タイミングを得るために、レーザビ
ー１１の偏向端に光検知器３６が配置される。この光検
知器３Ｇは感光体３７の表面に配置することが困難であ
るために、レーザビームをミラー３５で折返し、感光体
３７と等価な位置にこの光検知器３Ｇを配置している。

第８図はこのミラー３５と光検知器３６の部分を詳細に
示している。光検知器３６は支持板４１に支持されてミ
ラー３５からのレーザビームを入力するように配置され
ており、光検知素子には１龍２程度の受光面積のフォト
ダイオードが用いられる。レーザビームはこの小さな光
検知素子受光面に入力されなければならないので、ミラ
ー３５を支える取付は板３８に弾性をもたせ、これをね
じ４０で本体に固定するとＪ（に調整ねじ３９によって
ミラー取付は面の角度を調整することでレーザビームを
光検知素子受光面に正しく入力できるようにしている。

第９図は光検知器３６の光検知素子受光面４２とビーム
スポット１８（１８’）と検知出力信号４３（４３”）
およびしきい値４４の関係を示している。ビームスポッ
トが参照符号１８で示すように光検知素子受光面４２の
中央部を正しく通過するとその検知出力信号は参照符号
４３で示すように大きくなり、参照符号１８’で示すよ
うに端部を通過すると参照符号４３′で示すように小さ
くなる。従って、この検知出力信号をしきい値４４を基
準に２値化処理して変調基準タイミング信号とし”ζ出
力すると、ビームスポットが光検知素子受光面の中央部
を通過したときと端部を通過したときとではΔｔの時間
差ができる。従ってビームスポットが光検知素子受光面
の中央部を通過するように調整ねじ３９によってミラー
３５の反射角が１！１整される。

一方、光検知素子の検知出力信号の大きさは、ビームス
ポットが光検知素子の中央部を通過する状態に調整され
ていても、レーザダイオード３６からのレーザ出力の変
動や光路中の異物によるビームスポットの光■変化によ
っても発生ずる。従ってこのような場合にも変Ａｔ！ｕ
準タイミング信号に誤差が発生ずる。

このような５茅の発生を防止するために、第１０図に示
すように、光検知素子を２つに分割し、その受光面を参
照符号４２ａ、４ｊｂで示すようにビームスポットの走
査方向に並置し、２つの光検知素子からの２つの検知出
力信号の一方にバイアスを加えると共に百出力信号を差
動処理して参照７１４　Ｇ　（４６’）のように百出力
信号が０のときに差動出力レベル４７となる合成出力信
号を得、これをしきい値４８を基準に２値化処理してビ
ームスポット光ｆｆｉ変化に対して比較的安定な変調開
始タイミング信号を得る光ビーム検出手段が提案されて
いる。

なお、上記したような光ビーム検出手段は、特公開６１
−１３２０７号公報に記載されている。

〔発明が解決しようとする！！ｌ！題〕しかしながらこ
のような光ビーム検出手段においては、前述のように光
検知素子の受光面積が極めて小さいために、工場での組
立て時、光源や回転多面ｍ駆動モータ交換時、保守点検
時等に光ビームスポットが光検知素子の受光面を正しく
通過するように光ビー１、走査位置ずれ調整作業が必要
であり、この調整作業は、検知出力信号あるいは合成出
力信号をオシロスコープ等で表示してビームスポットの
走査位置ずれを観測しつつ行っていた。

従って、この調整作業では検知出力信号や合成出力信号
をオシロスコープ等の観測機器に入力させる配線作業が
必要であり、また工場外の作業では観測機器を持参しな
ければならず面倒であった。

従って第１の発明の目的は、観測機器を使用することな
く簡単に光ビームスポットの走査位置ずれを検出できる
ようにすることにある。

第２の発明の目的は、上記走査位置ずれ検出結果に基づ
く調整で高精度の変！ｊＪ基準タイミング信号を得るこ
とができるようにすることにある。

（！！Ｉ！題を解決するための手段〕 第１の目的を達成する手段は、光ビーム検出手段に、光
ビームスポットの走査方向に対して直角の方向に並置さ
れた２つの光検知素子と、この２つの光検知素子から出
力される検知出力（ε号の差分から光ビー１、スポット
の走査位置ずれを判別する位置ずれ判別手段を設けたこ
とを特徴とする。

そして第２の目的を達成する手段は、光ビーム検出手段
に、光ビームスポットの走査方向に対して直角の方向に
並置された２つの光検知素子からなる第１の光検知器と
、この第１の光検知器上を走査位置とする光ビームスポ
ットを検知するように光ビームスポットの走査方向に並
置された２つの光検知素子からなる第２の光検知器と、
前記第１の光検知器の２つの光検知素子から出力される
検知出力信号の差分から光ビームスポットの走査位置ず
れを判別する位置ずれ判別手段と、前記第２の光検知器
の２つの光検知素子から出力される検知出力信号の差分
から光ビームスポットが走査基準位置を通過する時期を
判別する通過時期判別手段を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

走査方向に対して直角の方向うに並置された２つの光検
知素子の検知出力信号の大きさが等しい状態は、光ビー
ムスポットがこの２つの光検知素子受光面の中央部を通
過している状態である。

そして、このような状態となるように光ビーム走査位置
をｍ整することで、該光ビームのスポットは走査方向に
並置した２つの光検知素子受光面の中央部を通過するよ
うになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図〜第６図を参照して説明
する。

第２図（！ｌ）、　（ｂ）は２つの光検知器１９．２０
とビームスポット１８の通過軌跡の関係を示している。

第１の光検知器１９は、ビームスポット１８の走査方向
に対して直角の方向に並置された受光面１９ａ、１９ｂ
を有する２つの光検知素子（後述するフォトダイオード
１９Δ、１９１３）からなる。

そして第２の光検知器２０は、前記第１の光検知器１９
の受光面１９ａ、１９ｂ上を走査位置とするビームスポ
ット１８を検知するようにこのビームスポット１８の走
査方向に並置された受光面２０ａ、２０ｂを有する２つ
の光検知素子（後述するフォトダイオード２０Ａ、２０
Ｂ）からなる。

第１図は電気回路図で、第１の光検知器１９のフォトダ
イオード１９Ａ、１９Ｂはそれぞれ抵抗５Ａ、５１３と
直列に接続されて第１の検出ブリッジを構成し、第２の
光検知器２０のフォトダイオード２０Ａ、２０Ｉ３はそ
れぞれ抵抗５Ｃ，５Ｄと直列に接続されて第２の検出ブ
リッジを構成している０両検出ブリッジの検出端は、切
換えスイッチ回路６Δを介して差動アンプ７に選択的に
入力される。この差動アンプ７はフォトダイオード１９
Ａ、２０Δからの入力側にバイアスが与えられた差動増
幅特性をもつように構成されている。

差動アンプ７の出力信号は信号ｆ！１５を介して２値化
回路８に与えられ、ここで所定のしきい値を基準にして
２値（パルス）化されて信号線１６に出力される。

コントローラ１０は信号線１６に出力されるパルス信号
を変調基準タイミイング信号（同期信号）としてスイッ
チ回路６Ｂを介して取込み、ビデオ信号によってレーザ
ダイオード駆動回路１２を制御してレーザダイオード１
３を変調制御する。

一方、ワンショットバイブレーク１９は信号線１６に出
力されるパルス信号をトリガ信号として作動し、その出
力信号を信号線１７を介して表示回路１１に入力してＬ
ＥＤ１４を点灯する。このワンショットバイブレーク９
の出力信号のパルス幅は走査周期よりわずかに短い時間
に設定され、表示回路１１はワンショットバイブレーク
９の出力信号のパルス幅の期間中ＬＥＤ　１４を点灯す
る。

なお、スイッチ回路６Ｂは、切換えスイッチ回路６Ａが
第２の光検知２！２０のフォトダイオード２０Ａ、２０
Ｂによって構成された第２の検出ブリッジの検出端を選
択して差動アンプ７に入力しているときにオンとなるよ
うに連動される。

以上の構成において、！ＰＩ整作業時のビームスポット
の走査値にずれ検出について説明する。このとき、コン
トローラｌＯは調整モードに設定され、回転多面鏡を回
転状態とし、レーザダイオードを連続点灯状態とする。

また、切換えスイッチ回路６八はこれに連動して第１の
光検知器１９のフォトダイオード１９Δ、１９Ｂによっ
て構成された第１の検出ブリッジの検出端を選択して差
動アンプ７に入力するようにし、スイッチ回路６Ｂをオ
フにするように設定される。

このようにしたときの差動アンプ７の出力信号と２値化
回路８の出力信号を第４図に示す。ビームスポット１８
がフ第１・ダイオード１９Ａ、１９Ｂの受光面１９ａ、
１９ｂ上を通過しないときには、差動アンプ７の出力信
号は参照符号２４′で示すように一定値にバイアスさた
状態で変化しない。

また、ビームスポット１８が、第２図（＋１）に示すよ
うに、２つの受光面１９ａ、１９ｂの中央部を通過して
いるときも検出ブリッジから差動アンプ７に入力される
２つの入力信号が等しくなるので出力信号は同様に変化
しない。

しかし、ビームスポット１８が２つの受光面１９ａ、１
９ｂの上側（受光面１９ａ側）に片寄って通過したとき
の差動アンプ７の出力信号は、参照符号２４で示すよう
に、・ト側に凸の波形となる０反対に、第２図（ｂ）に
示すように、下側に片寄って通過したときの差動アンプ
７の出力信号は、参照符号２５で示すように、−側に凸
の波形となり、２値化回路８のしきい値を参照符号２２
で示すレベルに設定すると、２値化回路８からは参照符
号２７で示すように負パルスの出力信号が得られる。

２値化回路８から出力される出力信号２７は、これを走
査周期でみると、第５図に示すように、参照符号２７ａ
、２７ｂのようになる。ワンショットバイブレーク９は
この出力信号２７ａ、２７ｂの立下りでトリガされて、
再出力信号２７ａ、２７ｂの期間の大部分に渡りロウレ
ベルの出力信号２９を発生する。そして表示回路１１は
この出力信号２９がロウレベルの期間中ＬＥＤ１４を点
灯する。従つて、ビームスポット１８が第１の光検知器
１９の下側に片寄って通過しているとき、Ｌ［ＥＤ１４
は実質的に連続点灯する。

このような状態から、ＵＡ整ねじ３９を操作してビーム
スポット１８の走査位置を上方に微動し、Ｌ１１？：Ｄ
１４が消灯する位置に固定する。このときの差動アンプ
７の出力イδ号は、第４図に参照符号２６で示す状態で
あり、ビームスポット１８は第１の光検知器１９の中央
部よりやや下側を通過（走査）している状態にある。

次に記録動作時の働きについ°ζ説明する。このとき、
コントローラ１０は記録モードとなり、切換えスイッチ
回路６Ａは、第２の光検知器２０のフォトダイオード２
０Ａ、２０Ｉ３によって構成された第２の検出ブリッジ
の検出端を差動アンプ７に接続し、スイッチ回路６Ｂは
オンするようにモード切換えに連動して設定される。ビ
ームスポット１８は前述のように、フォトダイオード１
９Ａ。

１９Ｂの受光面１９ａ、１９ｂのほぼ中央部分、すなわ
ちフ第１・ダイオード２０Δ、２０Ｂの受光而２０ａ、
２０ｂのそれぞれのほぼ中央部を通過するように調整さ
れており、差動アンプ７の出力信号と２値化回路８の出
力信号は第３図のようになる。フォトダイオード２０Δ
、２０Ｂの受光面２０ａ、２Ｑｂにレーザビームが人力
されていないとき、差動アンプ７の出力信号は参照符号
２１”のように一定値にバイアスされたものとなる。ビ
ームスポット１８が２つの受光面２０３．２０ｂ上を順
次に通過すると、差動アンプ７の出力信号は参照符号２
１で示すように変化する。２値化回路８はこの出力信号
２１（２１′）をしきい値２２を基準にして２値化し、
２値化イε号２３を出力する。この出力信号２３の立下
りタイミングは、前述したように、ビームスポット光量
の変化を受けにくく安定したものとなる。

従って、コントローラ１０はこの出力信号２３を同期信
号としその立下りタイミングを凸型にしてレーザビーム
のビデオ変調開始タイミングを決定する。

また、このときの２値化出力信号２３は、調整時におけ
る走査位置ずれ検出信号２７と類似の信号であるので、
ワンショットパイプレーク９および表示回路１１はＬＥ
Ｄ１４をほぼ連続的に点灯する。従ってＬＥＤ１４の点
灯状態を観察ずれば同期信号発生の有無をｔ′（！認で
きる。

フォトダイオード１９Ａ、１９Ｂの受光面１９ａ。

１９ｂおよびフォトダイオード２０Ａ、２０Ｂの受光面
２０ａ、２０ｂはそれぞれができるだけ近接して並置さ
れることが、検出精度を向上させるために望ましい、従
って、フォトダイオード１９Ａ。

１９［３およびフォトダイオード２０Ａ、２０Ｂを、そ
れぞれ同一のチップ上にモノリシックに形成ずれば、こ
のような要求を比較的容易に満足することができる。

更に、第６図に示すように、１つのチップ上に４つの受
光面３０　ａ、　　３０　ｂ、　　３０　ｃ、　　３０
　ｄを形成したモノリシック形とすることにより、より
高精度のものをＨ単に作ることができる。この例で、受
光面３０ａ、３０ｂは前述の実施例における受光面１９
ａ、１９ｂに相当し、受光面３０ｃ。

３０ｄは受光面２０ａ、２０ｂに相当する。

〔発明の効果〕

第１の発明は、光ビームスポットの走査方向に対して直
角の方向に並置された２つの光検知素子と、その検知出
力信号の差分から光ビームスポットの走査位置ずれを判
別する手段を光ビーム検出手段に設けたので、特別な観
測機器を使用することなく簡単に光ビームスポットの走
査位置ずれを検出できる効果がある。

また、第２の発明は、第１の発明における２つの光検知
素子と同じ走査位置において走査方向に並置した更に２
つの光検知素子を設け、この走査方向に並置した２つ光
検知素子の検知出力信号に基づいて変ｆ１基準タイミン
グ信号を得るようにしたので、高精度のものを得ること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は電気回路図、第２図（ａ）、　（ｂ）は２つの光検
知器とビームスポットの通過軌跡関係図、第３図と第４
図は差動アンプと２値化回路の出力信号波形図、第５図
は２値化回路とワンショットパイプレークの出力信号波
形図であり、第６図は他の実施例における２つの光検知
器の受光面配置図であり、第７図〜第１Ｏ図は従来の技
術を示すもので、第７図はレーザビーム走査装置の平面
図、第８図はレーザビーム検知部の斜視図、第９図は光
検知素子の受光面に対するビームスポット通過軌跡と検
知出力信号波形図、第１Ｏ図は改良された光検知器の受
光面に対するビームスポット通過軌跡と検出出力信号波
形図である。 ６八・・・・・・切換えスイッチ回路、６Ｂ・・・・・
・スイッチ回路、７・・・・・・差動アンプ、８・・・
・・・２値化回路、９・・・・・・ワンショットパイプ
レーク、１０・・・・・・コン］・ローラ、１１・・・
・・・表示回路、１９Δ、１９Ｉ３・・・・・・フォト
ダイオード、１９ａ、１９ｂ・・・・・・受光面、２０
Ａ、２０１３・・・・・・フォトダイオード、２０ａ。 ２０ｂ・・・・・・受光面。 第４図　　　　　　第５区 第６図 ２　ｓｕ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ビームを発生する光源と、前記光ビームを偏向走
   査する偏向手段と、前記光ビームを被照射面にスポット
   状に結像する結像光学手段と、前記光ビームスポットが
   走査基準位置を通過するのを検出する光ビーム検出手段
   とを備えた光ビーム走査走査において、前記光ビーム検
   出手段は、前記光ビームスポットの走査方向に対して直
   角の方向に並置された２つの光検知素子と、この２つの
   光検知素子から出力される検知出力信号の差分から光ビ
   ームスポットの走査位置ずれを判別する位置ずれ判別手
   段を備えたことを特徴とする光ビーム走査装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記２つの光検出
   素子は同一のチップ上にモノリシックに形成されたこと
   を特徴とする光ビーム走査装置。 ３、光ビームを発生する光源と、前記光ビームを偏向走
   査する偏向手段と、前記光ビームを被照射面にスポット
   状に結像する結像光学手段と、前記光ビームスポットが
   走査基準位置を通過するのを検出する光ビーム検出手段
   とを備えた光ビーム走査装置において、前記光ビーム検
   出手段は、前記光ビームスポットの走査方向に対して直
   角の方向に並置された２つの光検知素子からなる第１の
   光検知器と、この第１の光検知器上を走査位置とする光
   ビームスポットを検知するようにこの光ビームスポット
   の走査方向に並置された２つの光検知素子からなる第２
   の光検知器と、前記第１の光検知器の２つの光検知素子
   から出力される検知出力信号の差分から光ビームスポッ
   トの走査位置ずれを判別する位置ずれ判別手段と、前記
   第２の光検知器の２つの光検知素子から出力される検知
   出力信号の差分から光ビームスポットが走査基準位置を
   通過する時期を判別する通過時期判別手段とを備えたこ
   とを特徴とする光ビーム走査装置。 ４、特許請求の範囲第３項において、前記位置ずれ判別
   手段と通過時期判別手段は共通の差動アンプと、前記第
   １の光検知器の２つの出力信号と第２の光検知器の２つ
   の出力信号を選択的に前記差動アンプに入力する切換え
   手段とを備えたことを特徴とする光ビーム走査装置。