JPH03265817A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JPH03265817A
JPH03265817A JP6606290A JP6606290A JPH03265817A JP H03265817 A JPH03265817 A JP H03265817A JP 6606290 A JP6606290 A JP 6606290A JP 6606290 A JP6606290 A JP 6606290A JP H03265817 A JPH03265817 A JP H03265817A
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JP
Japan
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electro
lens
optical
optic lens
voltage
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JP6606290A
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Japanese (ja)
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JP2857459B2 (en
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Takashi Shibakuchi
芝口 孝
Nobuaki Kubo
信秋 久保
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Laser Beam Printer (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

PURPOSE:To align the beam waist position of a deflected laser beam to be converged and imaged with the surface of a medium to be scanned for environmental temperature variation at all times by controlling a voltage applied to an electrooptic lens according to the output signal of a temperature sensor, and varying the focal length of the electrooptic lens. CONSTITUTION:A temperature sensor 5 fitted to a support member 15 in an optical housing 9 detects the temperature in an equipment and the output signal of the sensor 5 is amplified by an amplifier 10 and converted by an A/D converter 11 into a digital signal, which is inputted to a conversion table 12. The conversion table 12 contains data on the relation between temperature and the output voltage of the temperature sensor in advance. Then a bit code outputted by the conversion table 12 is converted by a D/A converter 13 into an analog signal, and the DC voltage applied to the electrooptic lens 3 is controlled to vary the focal length of the lens 3. Consequently, the beam waist position is aligned with the surface of the medium 15 to be scanned at all times.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

挟嵌発死 本発明は、光走査装置に関し、より詳細には。 レーザプリンタにおける電気光学レンズ(可変焦点距離
レンズ)を用いて収束スポット位1
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an optical scanning device, and more particularly, to an optical scanning device. Convergent spot position 1 using electro-optic lens (variable focal length lens) in laser printer

【t(ビムウエスト
位置)変動を補正する光走査装置に関する。例えは、テ
ジタルコピア、テ゛ジタルカラレーサファノクスなどに
適用されるものである。 従来技術 本発明に係る従来技術を記載した公知文献としては、持
分=yx 1−2838 F−号公報の「レーサユニッ
1〜」や、特開昭58−57108号公報の1光走査方
式Jがある。 前記持分平3−−28381号公報には、レーザ光源と
、光学系の間隔が機器内の温度変化かあ一フてもすれな
いようにして、レーザビームの収束スポノ1〜位置を一
定にし、半導体レーザの温度変化による波長シフトはペ
ルチェ素子を使用して冷却し、温度上昇を防止している
点が開示されている。 しかしながら、機器内の温度」二昇に伴い、レーザ保持
部材の熱膨張により半導体レーザ素子はコリノー1〜レ
ンス側に移動し、該コリメートレンズはコリメータレン
ズの保持部材の熱膨張により、半導体レーザ素子側に移
動し、前記コリメートレンズと半導体レーザ素子の間隔
が縮小する。この縮小分を補償するために連結部材の熱
膨張により半導体レーザ素子とコリメータレンズの距離
が拡大するようになっているので、構造が複雑になり、
熱膨張係数等を考慮しても、正確に補償することは困難
である。又、半導体レーザの発熱を防止するだめにペル
チェ素子を使用する等、ゴス1〜高になる欠点がある。 また、特開昭58−57108号公報には、光ビーム走
査光学系において、各レンズ系の位置関係を同定せずに
移動可能とし、光学系の結像特性を光学系を複雑高価に
することなく改善できる光走査方式が開示されており、
具体的にはコリメータレンズ、集光レンズ等をアクチュ
エータにより移動制御して、平面走査における結像特性
を改善したものである。しかしながら、レーザビームの
1走査周期内に生ずる平面走査からのズレをコリメータ
レンズ、集光レンス等を光軸方向に移動制御して補正し
ており、このような方法においては、精密に設定されな
ければならない光学系に可動部分をもつことになり、信
頼性が著しく低下するという欠点がある。 目     的 本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、
機器内の温度変化に伴って結像光学系が位置すれを生じ
、収束ビームのビームウェスト位置 置が被走査媒体面からはずれることを防止するために、
焦点に離可変機能をもつ電気光学レンズを用い、温度変
化によって電気光学レンズに印力Uする電圧を制御して
、ビームウェスト位置が常に一定になるようにしたこと
、また、レーザビー11の1走査周期内に生ずる平面走
査からのズレを、光学系部分を動かすことなく、電気光
学レンズに印加する高周波電圧により補正し、かつ機器
内の温度変化に対しては電気光学レンズに印加する直流
バイアス電圧により補正して良好な平面走査を可能にす
るようにした光走査装置を提但することを1j的として
なされたものである。 慢−−−−−−賎− 本発明は、上記目的を達成するために、(1)レーザ光
源と、該レーザ光源からのレーザ光が入射する電気光学
レンズと、該電気光学レンズより射出した光ヒームを偏
向走査するための光偏向器と、該光偏向器により偏向さ
れたレーザビームを収束結像するための結像光学系と、
前記電気光学[ノンスに直流電圧を印加するための電源
と、前記レーザ光源と電気光学レンズと光偏向器と結像
光学系を収納する光学ハウジングと、該光学ハウジング
内に設置された温度センサーと、前記偏向されたレーザ
ビームによって走査される被走査媒体とから成り、前記
温度センサからの出力信号に応じて電気光学レンズに印
加する電圧を制御し、前記電気光学レンズの焦点距離を
変えることにより、収束結像した偏向レーザビームのビ
ームウェスト位置が、環境温度変化に対して常に前記被
走査媒体面に一致するようにしたこと、更には、(2)
前記電気光学レンズに直流バイアス電圧を印加する電源
と、高周波数原動電圧を印加する電源とを有し、環境温
度変化に対しては前記直流バイアス電圧を変えてビーム
ウェスト位置を一定になるように制御し、偏向レーザビ
ームの1ライン走査内で生ずるビームウェス1〜位置の
変化に対しては。 前記高周波数原動電源により補正するようにしたことを
特徴としたものである。以下1本発明の実施例に基づい
て説明する。 一般にレーザビームプリンタは、レーザからでたレーザ
光線か光変調器を通って回転多面鏡に入り、1次元方向
に水平走査される。半導体レーザを光源とする時は、直
接変調のため変調器は不要である。回転多面鏡で反射さ
れたレーザ光は、fOレレンに入る。fOレレンは、光
軸に対しOの方向に反射された光が、レンズの焦点距離
fとした時f−0の位置に集光するように設計されたレ
ンズである。 集光点には、複写機に用いられているような電子写真用
感光トラムか配置されており、書込み直前に一様に帯電
される。その後、レーザ光の照射された部分は電位かぬ
けて、そこにカーボントナーか付置する。レーザ光は水
平走査され、−=・力感光1〜ラムはそれと直角方向に
動くので、レーザ光に変調を加えると、テレビの画面走
査と同しように画像、文字パターンか電位パターンとし
て形成される。感光ドラムについたトナーは、印刷用紙
に転写されたあと熱、あるいは圧力等で定着される。 第1図(a)、(b)は、本発明による光走査装置の一
実施例を説明するための構成図で、図(c’l )は走
査光学系の断面図、図(l〕)は斜視図である。 図中、土は半導体レーザ、2はコリメートレンズ、3は
電気光学レンズ、4はシリンダレンズ、5は温度センサ
、6はポリコンミラー、7はfOレンズ、8は駆動モー
タ、9はハウジング、10は増幅器、LlはA/D変換
器、12は変換テーブル、13はD/A変換器、1−4
は直流電源、1−5は支持部材、Aは被走査媒体である
。半導体レーザ1からの発散ビームをコリメートレンズ
2により平行ビームにし、電気光学レンズ3に入射させ
る。 該電気光学レンズ3は焦点距離可変機能をもち、印加す
る電圧僅により焦点距離を可変にすることかできるもの
である。また、電気光学レンズ3によりレンズ作用を受
けた出射ビームは、シリンダレンズ4を通りポリコンミ
ラー6により偏向反射されて、fOトレン7で被走査面
に収束結像する。 該foレレンは高品位の印刷を得たいほど枚数が多くな
る。前記ポリコンミラー6はモータ8により回転される
。 前記光学ハウジング9内の支持部材15に取り付けられ
た温度センサ5により、機器内の温度を検知し、温度セ
ンサ5からの出力信号を増幅器10で増幅し、A/D変
換器11でデジタル信号にし、変換テーブル12に入力
する。該変換テーブルJ2にばあらかしめ温度と温度セ
ンサの出力電圧との関係のデータを組込んでおく。変換
テーブルj2から出力されたビットコードをD/A変換
器J3でアナログ信号にして、電気光学レンズ3に印加
する直流電圧を制御してビームウェスト位置が常に被走
査媒体15面に一致するようにする。 第2図(a)〜(c)は、電気光学レンズの構成図で、
図(a)は斜視図、図(b)は図(a)の人別ビーム方
向から見た側面図、図(c)は図(b)の反対側から見
た側面図で、図中、16、]7、」9.2Q、21.2
2は電極膜、18は電源である。電気光学レンズ3は電
気光学媒体(電極をもたない電気光学結晶)の対向する
面上に電極膜16、」7を形威し、該電極膜16、17
に電圧を印加する電源18を設けたものである。電気光
学媒体としてP L Z T (lead(Plomb
)]、anthanum zirconate tit
anate)電気光学結晶を使用し、その組成は9 /
 65 / 35 (PbZrO3が65%、PbTi
0.が35%のd品にLaを9zドーフ。 して透明度を出す)が適当であるが他の組成でもよい。 PLZT電気光学結晶にレーザ光が入射及び出射する面
を光学研磨し、これらの面と直交する面に光路に沿って
電極膜としてはAuを真空蒸着法により形成するがAu
以外の導電性材料でもよい。形成法として導電性ペース
トを使用してスクリーン印刷を用いてもよい。 電気光学レンズの原理を説明する。電気光学レンズに電
圧がかかっていないとき、入射レーザビームは何らの変
化も受けずに出射する。このときはレンズ作用をもたな
い。電圧を印加すると、図(b)1図(c)の点線に示
したような電界分布が生し、電極近辺で強くなり、中心
附近では弱くなる。その結果、電気光学効果により結晶
内に屈折率分布が生しる。電界の方向をZ、入射レーザ
ビー11の方向をYとし、入射レーザビームがX方向に
偏光しているものとし、電圧を印加したときの屈折率の
Z/&分をn Zとすると、となる。n、はV二〇ての
I) L Z T電気光学結晶の屈折率、R3,、Iす
2次電気光学定数のマj〜リソクス成分である。前記(
」)式より電界E2による屈折率変化Δ丁)2は となり電界強度の2乗に比例する。電界が強い領域で屈
折率が小さくなり、弱い領域で屈折率は大きい。その結
果、レンズ作用がX方向及びX方向に中心に向っておこ
ることになる。電気光学レンズは光路長が長い程レンズ
効果が大きくなる。 さらにX方向に直線偏光したレーザ光が平行ビームで電
気光学レンズに入射すると光路の上下に治って形成され
た電極膜]6.17に印加された電へ−:により2方1
「1Jにレンズ作用を受けて、焦点距離は1゜となりA
点に収束する。次にレーザビムが図(c)に示した領域
に入射すると電極膜19.20.21.22に印加され
た電圧によりX方向にレンズ作用を受けて焦点距離はf
’oとなりA点に収束する。A点においてはX、z方向
共に収束したスポットが得られる。このようにX及び2
方向共、同一点Aに収束させるためにはそれぞれの方向
の収束性能に応じて電極膜の長さ氾、Ω′を設定すれば
よい。 第3図は、本発明の電気光学レンズの印加電圧対する焦
点距離fの実測値を示したものである。 この場合の焦点距lfとしては電気光学レンズの中心か
ら収束位置までの距離とした。 第4図は、電気光学レンズを使用しないときの光走査装
置におけるビームウェス1〜位置の変動を環境温度変化
に対してプロン1〜したものである。 この変動の要因として半導体レーザの発振波長が温度上
昇と共に長波長側にシフトする(例えば、約0 、3 
n m / ’C)ことと、光学系及び半導体レーザの
支持部材の熱膨張によるレンズ間距離及び半導体レーザ
とレンズ間距離の変化が挙げられ】2 る。特に半導体レーザの波長シフトはビームウェア位置
変動により大きく寄与しているものである。 そこで、第1図に示した実施例においては、上記したビ
ームウェス1へ位置の環境温度変化による変動を電気光
学レンズにより1;(゛に一定になるように印加電圧を
制御したものであり、以下にその動作を説明する。 第3図において、電気光学レンズにvbの直流電圧を印
加すると、焦点距離はf、となる。環境温度が);を温
(25°C)の状態で収束レーザビームのビームウェス
1〜位置が被走査媒体面上になるようにvbを設定する
(Vb= 300 V/mm)。 第5図は、ビームウェス1〜位置が常に一定になるよう
な、環境温度と印加電圧の関係を示したものである。こ
の温度変化の中には電気光学レンズの温度持性も含めて
補正されている。したかって、第5図に示した電圧を出
力するよう変換テーブルをあらかじめ作成しておけば電
気光学レンズによりビームウエスト位置を一定にするこ
とができる。 第6図は、本発明の他の実施例を示す構成図で、23は
高周波電源、その化第1図と同し作用をする部分は同一
の参照番号が付しである。第1図に示した本発明の実施
例との相違は、高周波電源23を設けた点である。この
高周波電源23は、レーザビームの1走査周期内に生ず
る像面湾曲の補正を温度補正と同時に行うようにしたも
のである。この場合、電気光学レンズに印加する高周波
電圧は、電気光学レンズの電極膜]、6.17及び]−
9,20,2王、22に同一の電圧を印加し、主走査と
副走査方「1JiJの補正量を同しにしてもよいし、又
は高周波電源を2個用意し、それぞれ異なる高周波電圧
を印加して主走査と副走査方向の補正量を変えることも
できる。 妻−□盈 以上の説明から明らかなように、本発明によると、以下
のような効果がある。 (1)温度センサにより機器内の環境温度を測定し、セ
ンサからの出力(Ii号により、電気光学レンスに印加
する電圧を変えて、収束レーザヒー11のピー11ウエ
ス1へ位置を制御しているので、温度変化によろ゛1′
導体レーサの発振波長のシフトや、半導体レーザ及び光
学系の支持体の熱膨張による間隔ずれ、電気光学レンズ
自身の焦点距離変化等に帰因したビームウェスト位置の
変動を防止することができ、環境温度変化によらず常に
ピー11ウエス1〜位置が被走査媒体面にあり、安定な
光走査装置が実現される。 (2)環境温度変化によるビームウェス1〜位置の変動
の防止に加え、さらに高周波電源により電気光学レンズ
を制御して、レーザビームの工走査周期内にリミする像
面湾曲を袖正することができ、温度変化によらず’に−
にビームウェス1〜位置が被走査媒体面にあり、かつ像
面湾曲のない安定な光走査装置が実現される。
[Related to an optical scanning device that corrects variations in t (bim waist position). For example, this applies to digital copiers, digital color laser fanoxes, and the like. Prior art Publicly known documents describing the prior art related to the present invention include "Laser unit 1 ~" published in Equity=yx 1-2838 F-, and 1-light scanning method J published in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-57108. . The above-mentioned Japanese Patent Publication No. 3-28381 discloses that the distance between the laser light source and the optical system is maintained so that the distance between the laser light source and the optical system does not change due to temperature changes within the device, and the convergence position of the laser beam is kept constant. It is disclosed that the wavelength shift due to temperature changes in the semiconductor laser is cooled using a Peltier element to prevent temperature rise. However, as the temperature inside the device rises, the semiconductor laser element moves toward the collimator lens due to thermal expansion of the laser holding member, and the collimator lens moves toward the semiconductor laser element side due to thermal expansion of the collimator lens holding member. The distance between the collimating lens and the semiconductor laser element is reduced. In order to compensate for this reduction, the distance between the semiconductor laser element and the collimator lens is expanded due to thermal expansion of the connecting member, which makes the structure complicated.
Even if the coefficient of thermal expansion and the like are considered, it is difficult to compensate accurately. In addition, there are drawbacks such as the use of a Peltier element in order to prevent heat generation in the semiconductor laser, resulting in a Goss level of 1 to high. In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. 58-57108 discloses that in a light beam scanning optical system, each lens system can be moved without identifying the positional relationship, and the imaging characteristics of the optical system can be changed to make the optical system complicated and expensive. An optical scanning method that can be improved without any problems is disclosed.
Specifically, the movement of collimator lenses, condensing lenses, etc. is controlled by actuators to improve imaging characteristics in plane scanning. However, deviations from plane scanning that occur within one scanning period of the laser beam are corrected by controlling the movement of collimator lenses, condensing lenses, etc. in the optical axis direction, and such methods require precise settings. This has the disadvantage that the optical system has moving parts, which significantly reduces reliability. Purpose The present invention was made in view of the above-mentioned circumstances.
In order to prevent the imaging optical system from shifting due to temperature changes within the equipment and the beam waist position of the convergent beam deviating from the surface of the scanned medium,
By using an electro-optical lens with a focal distance variable function and controlling the voltage U applied to the electro-optic lens according to temperature changes, the beam waist position is always constant, and one scan of the laser beam 11 is The deviation from plane scanning that occurs during the period is corrected by a high-frequency voltage applied to the electro-optic lens without moving the optical system part, and a DC bias voltage applied to the electro-optic lens is used to compensate for temperature changes inside the device. The object of the present invention is to provide an optical scanning device that is capable of performing good plane scanning by correcting the above. In order to achieve the above object, the present invention provides (1) a laser light source, an electro-optic lens into which the laser light from the laser light source enters, and a laser light emitted from the electro-optic lens. an optical deflector for deflecting and scanning the optical beam; an imaging optical system for converging and imaging the laser beam deflected by the optical deflector;
a power source for applying a DC voltage to the electro-optical nonce; an optical housing that houses the laser light source, the electro-optical lens, the optical deflector, and the imaging optical system; and a temperature sensor installed in the optical housing. and a scanned medium scanned by the deflected laser beam, by controlling the voltage applied to the electro-optic lens according to the output signal from the temperature sensor and changing the focal length of the electro-optic lens. , the beam waist position of the deflected laser beam that has been focused and imaged is always aligned with the surface of the scanned medium despite changes in environmental temperature; and (2)
It has a power source that applies a DC bias voltage to the electro-optical lens and a power source that applies a high frequency driving voltage, and the beam waist position is kept constant by changing the DC bias voltage in response to changes in environmental temperature. For the changes in the position of the beam waste 1 that occur within one line scanning of the deflected laser beam. The present invention is characterized in that the correction is performed using the high frequency driving power source. An explanation will be given below based on one embodiment of the present invention. Generally, in a laser beam printer, a laser beam emitted from a laser passes through an optical modulator, enters a rotating polygon mirror, and is horizontally scanned in a one-dimensional direction. When a semiconductor laser is used as a light source, a modulator is not necessary because of direct modulation. The laser beam reflected by the rotating polygon mirror enters the fO lens. The fO lens is a lens designed so that light reflected in the direction O with respect to the optical axis is focused at a position f-0 when the focal length of the lens is f. An electrophotographic photosensitive tram, such as those used in copying machines, is placed at the light condensing point, and is uniformly charged just before writing. Thereafter, the area irradiated with the laser light is removed from the electric potential, and carbon toner is applied thereto. The laser beam is scanned horizontally, and the force-sensitive light 1 ~ ram moves in a direction perpendicular to it, so when modulation is applied to the laser beam, it is formed as an image, character pattern, or potential pattern, similar to the scanning of a television screen. . The toner attached to the photosensitive drum is transferred to printing paper and then fixed using heat, pressure, or the like. FIGS. 1(a) and 1(b) are configuration diagrams for explaining an embodiment of the optical scanning device according to the present invention, and FIG. 1(c'l) is a sectional view of the scanning optical system, and FIG. is a perspective view. In the figure, soil is a semiconductor laser, 2 is a collimating lens, 3 is an electro-optical lens, 4 is a cylinder lens, 5 is a temperature sensor, 6 is a polycon mirror, 7 is an fO lens, 8 is a drive motor, 9 is a housing, and 10 is a amplifier, Ll is an A/D converter, 12 is a conversion table, 13 is a D/A converter, 1-4
1 is a DC power supply, 1-5 is a support member, and A is a scanned medium. A diverging beam from a semiconductor laser 1 is made into a parallel beam by a collimator lens 2, and is made incident on an electro-optic lens 3. The electro-optical lens 3 has a focal length variable function, and the focal length can be varied by changing the applied voltage. Further, the output beam subjected to a lens action by the electro-optic lens 3 passes through the cylinder lens 4, is deflected and reflected by the polycon mirror 6, and is converged into an image on the scanning surface by the fO train 7. The number of sheets of the fo-relen increases as high-quality printing is desired. The polycon mirror 6 is rotated by a motor 8. The temperature inside the device is detected by the temperature sensor 5 attached to the support member 15 in the optical housing 9, the output signal from the temperature sensor 5 is amplified by the amplifier 10, and converted into a digital signal by the A/D converter 11. , is input into the conversion table 12. Data regarding the relationship between the predetermined temperature and the output voltage of the temperature sensor is incorporated into the conversion table J2. The bit code output from the conversion table j2 is converted into an analog signal by the D/A converter J3, and the DC voltage applied to the electro-optic lens 3 is controlled so that the beam waist position always matches the surface of the scanned medium 15. do. Figures 2 (a) to (c) are configuration diagrams of electro-optic lenses.
Figure (a) is a perspective view, figure (b) is a side view seen from the individual beam direction of figure (a), figure (c) is a side view seen from the opposite side of figure (b), and in the figure, 16,]7,''9.2Q,21.2
2 is an electrode film, and 18 is a power source. The electro-optic lens 3 forms electrode films 16, 7 on opposite surfaces of an electro-optic medium (electro-optic crystal without electrodes), and the electrode films 16, 17
A power supply 18 is provided to apply a voltage to the power supply. As an electro-optic medium, P L Z T (lead (Plomb
)], anthanum zirconate tit
anate) electro-optic crystal is used, and its composition is 9/
65/35 (65% PbZrO3, PbTi
0. is a 35% d product with La 9z Dorf. (to provide transparency) is suitable, but other compositions may be used. The surfaces on which laser light enters and exits the PLZT electro-optic crystal are optically polished, and Au is formed as an electrode film along the optical path on a surface perpendicular to these surfaces by vacuum evaporation.
Other conductive materials may also be used. Screen printing may be used as a forming method using a conductive paste. Explain the principle of electro-optic lenses. When no voltage is applied to the electro-optic lens, the incident laser beam exits without any change. At this time, it has no lens effect. When a voltage is applied, an electric field distribution as shown in FIG. 1(b) and the dotted line in FIG. 1(c) is generated, being strong near the electrodes and weak near the center. As a result, a refractive index distribution occurs within the crystal due to the electro-optic effect. Assuming that the direction of the electric field is Z, the direction of the incident laser beam 11 is Y, the incident laser beam is polarized in the X direction, and the refractive index Z/& when a voltage is applied is nZ, then . n is the refractive index of the L Z T electro-optic crystal; Said (
According to the equation (2), the change in refractive index due to the electric field E2 Δ(2)2 is proportional to the square of the electric field strength. The refractive index is small in regions where the electric field is strong, and the refractive index is large in regions where the electric field is weak. As a result, lens action occurs in the X direction and towards the center in the X direction. The longer the optical path length of an electro-optic lens, the greater the lens effect. Furthermore, when the laser beam linearly polarized in the X direction enters the electro-optic lens as a parallel beam, electrode films are formed on the top and bottom of the optical path] 6.17.
``1J undergoes a lens action, and the focal length becomes 1°, which is A.
converge to a point. Next, when the laser beam enters the area shown in Figure (c), it receives a lens action in the X direction due to the voltage applied to the electrode film 19, 20, 21, 22, and the focal length becomes f.
'o and converges to point A. At point A, a spot converged in both the X and Z directions is obtained. In this way X and 2
In order to converge to the same point A in both directions, the length of the electrode film, Ω', may be set according to the convergence performance in each direction. FIG. 3 shows actually measured values of the focal length f versus the applied voltage of the electro-optic lens of the present invention. The focal length lf in this case is the distance from the center of the electro-optic lens to the convergence position. FIG. 4 shows the variation in the position of the beam waste 1 in the optical scanning device when no electro-optic lens is used, with respect to changes in the environmental temperature. A factor contributing to this variation is that the oscillation wavelength of the semiconductor laser shifts to longer wavelengths as the temperature rises (for example, approximately 0,3
nm/'C) and changes in the distance between the lenses and the distance between the semiconductor laser and the lens due to thermal expansion of the optical system and the supporting member of the semiconductor laser]2. In particular, the wavelength shift of a semiconductor laser greatly contributes to the beam wear position fluctuation. Therefore, in the embodiment shown in FIG. 1, the voltage applied to the beam waste 1 is controlled so that the fluctuation due to environmental temperature changes in the position of the beam waste 1 is kept constant at 1; The operation will be explained below. In Fig. 3, when a DC voltage of vb is applied to the electro-optic lens, the focal length becomes f. Vb is set so that the beam width 1~position of the beam is on the surface of the scanned medium (Vb=300 V/mm). FIG. 5 shows the relationship between the environmental temperature and the applied voltage such that the position of the beam waste 1 is always constant. This temperature change includes the temperature stability of the electro-optic lens and is corrected. Therefore, if a conversion table is created in advance so as to output the voltage shown in FIG. 5, the beam waist position can be made constant using the electro-optic lens. FIG. 6 is a block diagram showing another embodiment of the present invention, in which reference numeral 23 denotes a high frequency power source, and parts having the same functions as those in FIG. 1 are given the same reference numerals. The difference from the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is that a high frequency power source 23 is provided. This high frequency power source 23 is designed to correct the curvature of field that occurs within one scanning period of the laser beam at the same time as temperature correction. In this case, the high frequency voltage applied to the electro-optic lens is the electrode film of the electro-optic lens], 6.17 and ]-
You can apply the same voltage to 9, 20, 2, and 22, and make the correction amount of 1JiJ the same for main scanning and sub-scanning, or prepare two high-frequency power supplies and apply different high-frequency voltages to each. It is also possible to change the amount of correction in the main scanning and sub-scanning directions by applying a temperature sensor. As is clear from the above explanation, the present invention has the following effects: (1) The temperature sensor The environmental temperature inside the device is measured, and the output from the sensor (No.゛1'
It is possible to prevent changes in the beam waist position caused by shifts in the oscillation wavelength of the conductor laser, deviations in spacing due to thermal expansion of the support of the semiconductor laser and optical system, and changes in the focal length of the electro-optic lens itself. The position of the tape 11 and waste 1 is always on the surface of the scanned medium regardless of temperature changes, and a stable optical scanning device is realized. (2) In addition to preventing fluctuations in the position of the beam waste 1 due to environmental temperature changes, it is also possible to control the electro-optical lens using a high-frequency power source to correct field curvature that is limited within the laser beam's scanning period. It is possible to maintain '-' regardless of temperature changes.
A stable optical scanning device in which the beam waste 1 is located on the surface of the scanned medium and has no field curvature is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明による光走査装置の一実施例を説明す
るための構成図、第2図は、電気光学レンズの構成図、
第3図は、電気光学レンズの印加電圧に対する焦点距離
の実測値を示す図、第4図は、電気光学レンズを使用し
ない時の光走査装置のビームウエス[・位置変動を示す
図、第5図は、ビームウェスト位置力悄(゛に・定とな
るような環境温度と印加電圧との関係を示す図、第6図
は、本発明の他の実施例を示す構成図である。 1 半導体レーザ、2 コリノー1〜レンズ、3電気光
学レンズ、4 シリンダレンズ、5 ・温度センサ、6
 ポリゴンミラー、7・・・fOレンズ、8 モータ、
9・ハウジング、」○ ・増幅器、11−4/D変換器
、12・・変換チーフル、」3D/A変換器、14 直
流電源、15 支持部材。 (b) 第 図 (Q) (C) 第 図 印加電圧(X ro2V/mm ) 第 図 環境温度 ビ ムウエスト位置変動
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of an optical scanning device according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of an electro-optical lens,
Figure 3 is a diagram showing actual measured values of the focal length of the electro-optic lens with respect to the applied voltage, Figure 4 is a diagram showing the beam waste position fluctuation of the optical scanning device when the electro-optic lens is not used, and Figure 5 The figure shows the relationship between the environmental temperature and the applied voltage such that the beam waist position is constant, and FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention. 1 Semiconductor Laser, 2 Corinot 1~lens, 3 Electro-optical lens, 4 Cylinder lens, 5 ・Temperature sensor, 6
Polygon mirror, 7...fO lens, 8 motor,
9.Housing, 11-Amplifier, 11-4/D converter, 12.Conversion chifur, 3D/A converter, 14 DC power supply, 15 Support member. (b) Figure (Q) (C) Figure Applied voltage (X ro2V/mm) Figure Environmental temperature Bim waist position fluctuation

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、レーザ光源と、該レーザ光源からのレーザ光が入射
する電気光学レンズと、該電気光学レンズより射出した
光ビームを偏向走査するための光偏向器と、該光偏向器
により偏向されたレーザビームを収束結像するための結
像光学系と、前記電気光学レンズに直流電圧を印加する
ための電源と、前記レーザ光源と電気光学レンズと光偏
向器と結像光学系を収納する光学ハウジングと、該光学
ハウジング内に設置された温度センサーと、前記偏向さ
れたレーザビームによって走査される被走査媒体とから
成り、前記温度センサからの出力信号に応じて電気光学
レンズに印加する電圧を制御し、前記電気光学レンズの
焦点距離を変えることにより、収束結像した偏向レーザ
ビームのビームウェスト位置が、環境温度変化に対して
常に前記被走査媒体面に一致するようにしたことを特徴
とする光走査装置。 2、前記電気光学レンズに直流バイアス電圧を印加する
電源と、高周波数駆動電圧を印加する電源とを有し、環
境温度変化に対しては前記直流バイアス電圧を変えてビ
ームウェスト位置を一定になるように制御し、偏向レー
ザビームの1ライン走査内で生ずるビームウェスト位置
の変化に対しては、前記高周波数駆動電源により補正す
るようにしたことを特徴とする請求項1記載の光走査装
置。
[Claims] 1. A laser light source, an electro-optic lens into which the laser light from the laser light source enters, an optical deflector for deflecting and scanning the light beam emitted from the electro-optic lens, and the optical deflector. an imaging optical system for converging and imaging a laser beam deflected by a device, a power source for applying a DC voltage to the electro-optic lens, the laser light source, the electro-optic lens, an optical deflector, and an imaging optical system. An electro-optic lens is configured to include an optical housing housing the system, a temperature sensor installed in the optical housing, and a scanned medium scanned by the deflected laser beam. By controlling the voltage applied to the electro-optic lens and changing the focal length of the electro-optic lens, the beam waist position of the converged and imaged deflected laser beam is always aligned with the surface of the scanned medium despite changes in environmental temperature. An optical scanning device characterized by: 2. It has a power source that applies a DC bias voltage to the electro-optical lens and a power source that applies a high frequency drive voltage, and the beam waist position is kept constant by changing the DC bias voltage in response to changes in environmental temperature. 2. The optical scanning device according to claim 1, wherein a change in beam waist position occurring within one line scanning of the deflected laser beam is corrected by the high frequency drive power source.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2469993A (en) * 2009-04-28 2010-11-10 Sec Dep For Innovation Univers Measuring the propagation properties of a light beam using a variable focus lens
CN111562667A (en) * 2020-04-30 2020-08-21 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Driving control method and device of MEMS (micro-electromechanical system) micro-mirror and computer storage medium

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