JPH02250022A - 走査光学装置 - 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、光源からの光ビームを偏向器及びレンズ系を
介して被走査面上に走査させる走査装置に関し、特に温
度等の環境変動に起因する被走査面上の光ビームの結像
スポットの焦点位置ずれを検出して補正する機構を備え
た走査光学装置に関する。

［従来の技術］ 従来、走査光学装置として、画像信号に応じて変調され
たレーザー光を偏向器により偏向させ、走査集光レンズ
系によって記録媒体上にスポット像を結像して走査し記
録を行なうレーザービームプリンタなどが一般的に使用
されている。しかし、従来の装置においては、環境温度
などの変化によりレンズ系を構成する各部材が熱変形な
どを起こし、レーザスポットの収束位置がずれることに
より画質が低下するという欠点があった。

こうした欠点を解決する方法として、感光体上を走査さ
れるビームの一部を受けて焦点位置ずれを検出する検出
手段と、焦点位置ずれを補正する補正用レンズを動かす
為のレンズ移動装置とを設けたレーザービームプリンタ
が提案されている。（例えば、特開昭６０−１００１１
３号参照）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし乍ら、上記従来例では、補正用レンズに対して位
置検出手段を設けていない為に、補正用レンズの初期位
置の検出、補正用レンズの移動すべき方向の検出、補正
用レンズを動かすパルスモータの暴走の防止などと言っ
た基本的な動作を行なうことが原理的に出来ない。

従って、本発明の目的は、上記の問題点を解決すべく、
補正用レンズを移動する為のレンズ移動装置が正確な焦
点位置補正機能を有する様にされた走査光学装置を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成する為の本発明においては、光源からの
光ビームを偏向器及び走査集光レンズ系を介して走査し
て形成される被走査面上の光ビームスポットの収束状態
を検出する検出手段からの信号に応じて焦点位置ずれを
補正する補正用レンズを有するレンズ移動装置に補正用
レンズ位置検出手段が設けられている。

［作用］ 上記の補正用レンズ位置検出手段により補正用レンズの
位置が検出されるので、補正用レンズの基準位置などが
検出され、これにより補正用レンズの移動方向の検出な
いし決定が確実に行なわれ、延ではパルスモータの暴走
の防止等の基本的な動作が確実に行なわれる。

［実施例］ 第２図は本発明による走査光学装置の一例の概略構成を
示す、同図において、１１はレーザ光を発光する為のレ
ーザードライバであり、これに接続したレーザー光源１
２（半導体レーザーなどの固体レーザー素子）を画像発
光信号に基づいて変調駆動する。１３はレーザー光源１
２から放射されたレーザー光束を平行光に変換する為の
コリメータレンズ系であり、後述する焦点調整手段１４
により、レーザ光の光軸方向である矢印Ａ方向に移動可
能とされている。１５は偏向器としての回転多面鏡であ
り、矢印Ｂ方向に一定速で回転することにより、コリメ
ータレンズ系１３から射出された平行光を反射、偏向し
て矢印Ｃ方向で示す走査方向に走査する。

１６ａ、１６ｂ、１６ｃは回転多面鏡１５のレーザー光
進行側に設けられたｆ・０１２１群であり、多面鏡１５
で偏向されたレーザー光束を結像すると共にその走査速
度を感光ドラムすなわち被走査面１９上において等速度
としている。

一方、レーザ光束りは感光ドラム１９上と共に、光ビー
ムの収束状態を検出する為の光検出素子１８へも導かれ
る。検出素子１８においては、格子状チャートを透過す
る光ビームのコントラストの大小から光ビームの収束状
態を検出する方法等、種々の自動合焦状態検出法が用い
られ得る。

レーザー光束りは、各走査ラインにおいて、検出素子１
８を通過後、感光ドラム１９上に走査され、この主走査
は、感光ドラム１９が上記走査ラインに直角な方向に所
定量回転される毎に繰り返される。

感光ドラム１９の周囲には、図示しない現像器、−次及
び転写帯電器、定着器、クリーナ等が配置されており、
感光ドラム１９表面に形成された潜像を周知の電子写真
プロセスにより顕像化して転写材に転写する構成となっ
ている。

光検出素子１８は、レーザードライバ１１、焦点調整手
段１４及び画像処理部２１を制御する制御部２０に接続
されており、ここに光ビームの収束状態に応じた検出信
号を送出する１画像処理部２１はレーザードライバ１１
にも接続され、制御部２０からの制御信号に基づいて画
像信号をレーザードライバ１１に送出する。

第１図は焦点調整手段１４を備えたコリメータレンズ系
１３の第１実施例を拡大して示している。フレーム１に
はレーザ素子１２、ステッピングモータ２、レンズ系１
３の位置を検出する為の検出手段３、ステッピングモー
タ２の軸に加工がなされたリードネジ４、図示しない案
内軸などが設けられ、コリメータレンズ系１３はリード
ネジ４と不図示の案内軸により支持されている。リード
ネジ４の他端は軸受け７により回転自在に支持され、コ
リメータレンズ系１３にはリードネジ４と螺合する雌ネ
ジが形成されている。

ここにおいて、光検出素子１８からの検出信号に基づい
た駆動信号が制御部２０からステッピングモータ５に送
出されてこのモータ５が駆動されると、リードネジ４が
回転して、これによりコリメータレンズ系１３はレーザ
光の光軸方向であるへ方向に移動する。このとき、コリ
メータレンズ系１３の端部８が位置検出手段３の中心に
あるホームポジションＨｍの上方に達するとこれが検出
され、このときを基準にしてコリメータレンズ系１３の
絶対的な位置を求めることが可能になっている０本実施
例では、位置検出手段３は反射型のポジションセンサー
等を用いることにより容易に実現できる。

次に、レーザー光束りの焦点位置調整手段の動作につい
て説明する。

先ず、制御部２０より作動信号がレーザードライバ１１
に送出され、レーザードライバ１１から、レーザー素子
１２を所定時間一定光量で点灯させる信号がレーザー素
子１２に送られる。こうして発光されるレーザー素子１
２からのレーザー光は、上記した様に走査されると共に
光検出素子１８へ入射する。このとき、光検出素子１８
はビームスポットの収束状態を検知し、電気信号として
検出信号を制御部２０へ送出する。この検出信号は検出
素子１８の検出方式に依って種々異なるが、制御部２０
ではこれらの信号を解析してビームスポットの収束度を
算出する。

以上の検出は、装置をＯＮにした後画像形成に先立って
行なわれてもよいし、各画像形成の間の時間に行なわれ
てもよいなど、多様な態様がとり得る。

ところで、光検出素子１８による検出が行なわれるとき
コリメータレンズ系１３は成る位置に固定され、次に所
定量コリメータレンズ系１３の位置をステッピングモー
タ２で移動させて再び上記検出を行い、これを繰り返し
て、ビームスポット径が極小となる位置を見出しここに
コリメータレンズ系１３を固定して画像形成を行うので
あるが、このことについて説明する。

第３図は、コリメータレンズ系１３の位置に対する被走
査面１９上でのビームスポットの収束を示す図である１
曲線Ｈは常温におけるコリメータレンズ系１３の位置と
収束度の関係を示し、コリメータレンズ系１３が位置Ｆ
ｌ、をとるとき被走査面１９上のビームスポット径が極
小となることを示す。装置の使用環境を考慮して、コリ
メータレンズ系３の焦点位置ずれを補正する為の可動範
囲を上記点Ｆゎを中心にＦ、からＦｃまでの距離２と設
定すると仮定する。

曲線Ｊは環境温度が高温の場合のコリメータレンズ系１
３の位置に対するビームスポット径の大きさを示してい
る。この使用環境では、ビームスポット径が極小となる
コリメータレンズ系１３の位置はＦ、となり、コリメ−
タレンズ系１３を矢印Ａ８の方向に距離Ｆ、−Ｆ、たけ
移動したときに収束度が最良となる。

各使用環境において、ビームスポットが極小となるこう
した点Ｆ、或はＦ６を求める為に、次の様な動作が必要
とされる。

装置をＯＮにしたとき、初めにコリメータレンズ系１３
をホームポジションＨ，まで移動させる。このとき、Ｈ
，の位置は焦点位置ずれを補正する為の可動範囲Ｃの外
側にある必要がある。もし、Ｈｌが可動範囲の内にある
と、コリメータレンズ系１３を所定量ずつ動かしていっ
て収束度がベストとなる位置を見出す過程でｂＨｍから
矢印Ａ　＋　、　Ａ　＊の両方へのコリメータレンズ系
１３の移動を行う必要が出てきたり、装置をＯＦＦから
ＯＮしたときに矢印ＡＩ、Ａｘのいずれの方向にコリメ
ータレンズ系１３を動かしてホームポジションＨ１まで
持っていくべきか判断が出来なくなる。

こうしてＨｌに持ってこられたコリメータレンズ系１３
は可動範囲βを点Ｆｃから点Ｆ、に向かってパルスモー
タ２で１ステツプずつ動かされ、各ステップにおいて、
上記の如く検出されるビームスポットの収束度の信号が
光検出素子１８から制御部２０に取り込まれる。そして
、この取り込まれた信号に基づいてビームスポット径が
極小となるコリメータレンズ系１３の位置が見出され、
制御部２０からの信号でコリメータレンズ系１３がこの
最適位置に固定されて焦点調整動作が終了し、画像処理
部２１からの画像信号に基づいてレーザードライバ１１
が作動されて画像書き込みが開始される。

第４図は第２実施例を示す、同図において、２３はコリ
メータレンズ系１３に固設されたＬＥＤ等の発光素子、
２４はフレームｌに固設されたシリコンフォトダイオー
ド等の受光素子である。その他の構成では第１図の第１
実施例と同じである。発光素子２３が受光素子２４の上
方を通過する時、受光素子２４から出力が得られコリメ
ータレンズ系１３の位置検出が可能となる。

第５図は第３実施例を示す、同図において、２６はコリ
メータレンズ系１３内に配置された固定ミラーであり、
コリメータレンズ系１３によって平行光とされた光束の
一部を９０度折り曲げて下方に照射する。２７はフレー
ムｌの下部に配置された受光素子２７であり、固定ミラ
〜２６により折り曲げられた光束が受光素子２７上に照
射されるとき、受光素子２７がら出力が得られコリメー
タレンズ系２７の位置検出が可能となる。

［効果］ 以上の如く、本発明によれば、補正用レンズ位置検出手
段による補正用レンズの位置の検出に基づいて、補正用
レンズの初期位置などの基準位置の検出や、補正用レン
ズの移動方向の検出ないし決定が行なわれ、従ってパル
スモータの暴走の防止等の基本的な動作が確実に行なわ
れる。よって、補正用レンズの移動速度の向上が可能と
なり、ビームスポット収束状態の補正に必要とされる時
間が短縮化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を説明する図、第２図は走
査光学装置の概略構成を示す国策３図は被走査面上での
ビームスポットの収束度を表わす図、第４図は第２実施
例を説明する図、第５図は第３実施例を説明する図であ
る。 １・・・・・フレーム、２・・・・・ステッピングモー
タ、３．２３．２４．２６．２７・・・・・・位置検出
手段、１４・・・・・焦点調整手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源からの光ビームを偏向器及び走査用集光レンズ
   系を介して走査して被走査面上に形成される光ビームス
   ポットの収束状態を検出する検出手段を備えた走査光学
   装置において、該検出手段からの上記収束状態に対応し
   た信号に応じて焦点位置ずれを補正する補正用レンズを
   移動する為のレンズ移動手段に補正用レンズ位置検出手
   段を設けたことを特徴とする走査光学装置。 ２、前記位置検出手段は補正用レンズの焦点位置ずれを
   補正する為の可動範囲の外にあるホームポジションを検
   出することを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。 ３、前記位置検出手段は反射型のポジションセンサーを
   含むことを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。 ４、前記位置検出手段は発光素子と受光素子を含むこと
   を特徴とする請求項１記載の走査光学装置。 ５、前記位置検出手段は光束折り曲げミラーと受光素子
   を含むことを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。