JPH08216450A - 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

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JPH08216450A
JPH08216450A JP2356395A JP2356395A JPH08216450A JP H08216450 A JPH08216450 A JP H08216450A JP 2356395 A JP2356395 A JP 2356395A JP 2356395 A JP2356395 A JP 2356395A JP H08216450 A JPH08216450 A JP H08216450A
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JP
Japan
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laser beam
scanning optical
holder
focusing
heater
Prior art date
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Pending
Application number
JP2356395A
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English (en)
Inventor
Nobuo Kanai
伸夫 金井
Jun Kosaka
純 向坂
Keiji Oe
啓司 小江
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガタつきのおそれがなく、小型で高精度での
フォーカシングが可能なレーザビーム走査光学装置を得
ること。 【構成】 光源ユニット1のホルダ6内にはレーザダイ
オード、コリメータレンズが収納されている。ホルダ6
の外周面にはヒータ8が取り付けられている。光源ユニ
ット1から放射されたレーザビームはポリゴンミラー1
3で偏向され、光学素子14a,14b,14cを介し
て感光体ドラム40上を矢印b方向に走査する。ヒータ
8をオン、オフするとホルダ6が伸縮してコリメータレ
ンズが光軸上で移動し、感光体ドラム40上での焦点位
置が変化する。レーザビームは検出器16によって集光
状態を検出され、この検出結果に基づいてヒータ8のオ
ン、オフが制御される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム走査光学
装置、特に、レーザプリンタやデジタル複写機に感光体
への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。
【0002】
【従来の技術】近年、レーザプリンタやデジタル複写機
に感光体への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。従って、環境の変化、特
に、温度変化に起因するディフォーカスの許容範囲は小
さくなっている。
【0003】従来、フォーカシングは光源であるレーザ
ダイオードの直前に設けたコリメータレンズを光軸方向
に移動させることによって行っている。例えば、特開昭
57−63324号公報ではコリメータレンズを圧電素
子で移動させることが開示されている。また、特開昭6
2−153916号公報、同63−214712号公報
ではモータを駆動源とするねじ送り機構でコリメータレ
ンズを移動させることが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術のように、圧電素子やモータを駆動源としてコリ
メータレンズを機械的に移動させる構成では、移動部分
にガタつきが生じ、落下時の衝撃、輸送時の振動でコリ
メータレンズの光軸がずれるといった不具合を生じてい
た。しかも、フォーカシングはコリメータレンズをμm
オーダで移動させる精密な制御が要求され、高価なアク
チュエータとなっていた。さらに、モータやねじ送り機
構ではフォーカシング機構が大型化するといった問題点
をも有していた。
【0005】そこで、本発明の目的は、ガタつきのおそ
れがなく、小型で高精度でのフォーカシングが可能なレ
ーザビーム走査光学装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段及び作用】以上の目的を達
成するため、本発明に係るレーザビーム走査光学装置
は、被走査面と光学的に等価位置に設置され、レーザビ
ームの集光状態を検出する検出手段と、温度変化に応じ
て伸縮することにより集光素子を光軸方向に移動させる
集光素子保持部材と、この集光素子保持部材を加熱する
加熱手段と、前記検出手段の検出結果に基づいて前記加
熱手段を制御する合焦制御手段とを備えている。
【0007】前記保持部材は、例えば一定の線膨張係数
を有する合成樹脂からなり、これを加熱手段で所定の温
度に加熱することにより、焦点を合わせておく。前記検
出手段が「合焦」状態であると検出している場合には所
定の温度を維持する。そして、検出手段が「前ピント」
状態又は「後ピント」状態であると検出すると、加熱手
段をオン又はオフして保持部材の温度を変化させる。こ
れにて保持部材が伸縮し、集光素子が光軸方向に移動
し、合焦調整が行われる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係るレーザビーム走査光学装
置の実施例について添付図面を参照して説明する。
【0009】(全体構成と印字動作の概略)図1におい
て、レーザビーム走査光学装置は、光源ユニット1と、
シリンドリカルレンズ11と、平面ミラー12と、ポリ
ゴンミラー13と、走査光学素子群14(レンズ14
a,14b、ミラー14c)と、ビーム検出器16とか
ら構成されている。
【0010】光源ユニット1は、図2に示すように、レ
ーザダイオード2とコリメータレンズ3を備えている。
レーザダイオード2はホルダ4の保持面4aに接着/保
持されている。コリメータレンズ3は鏡胴5の保持面5
aに接着/保持されている。ホルダ4と鏡胴5とはホル
ダ6に嵌め込まれており、ホルダ4,6はビス7で接合
面4b,6aを密着させた状態で固定され、鏡胴5はホ
ルダ6の先端に接着/固定されている。また、ホルダ6
の外周面にはニクロム線からなるヒータ8が巻回されて
いる。この光源ユニット1は、被走査面に対して接合面
4bを基準として取り付けられている。
【0011】レーザダイオード2は図示しない駆動回路
に入力された印字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3で略平行に収束されると
共に、以下に詳述するように合焦調整され、シリンドリ
カルレンズ11から平面ミラー12を介してポリゴンミ
ラー13に到達する。
【0012】ポリゴンミラー13は回転軸13aを中心
として矢印a方向に一定速度で回転駆動される。レーザ
ビームはポリゴンミラー13の回転に基づいて各偏向面
で等角速度に偏向され、レンズ14aに入射する。レン
ズ14a,14bを透過したレーザビームはミラー14
c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。レンズ14
a,14bは主に前記ポリゴンミラー13で等角速度に
偏向されたレーザビームを被走査面(感光体ドラム4
0)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。
【0013】感光体ドラム40は矢印c方向に一定速度
で回転駆動され、ポリゴンミラー13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。
【0014】(ビーム検出器とビーム集光状態の検出)
ビーム検出器16は、平面ミラー15で反射されたレー
ザビームを被走査面と光学的に等価位置で受光するよう
に設置され、レーザビームの集光状態を検出する。詳し
くは、図3、図4に示すように、それぞれ格子の傾きの
異なる空間格子A,B,Cを有する格子フィルタ17
と、光電変換素子18とで構成されている。レーザビー
ムLの主走査方向bに対して、空間格子Aは左方に傾
き、空間格子Bは直交し、空間格子Cは右方に傾いてい
る。光電変換素子18は空間格子A,B,Cを透過した
レーザビームLを全て受光する受光面を有し、受光光量
に比例した電流を出力する。
【0015】ところで、図5に示すように、被走査面上
で焦点が合っているビームスポットLbは、その長手方
向が主走査方向bに対して直交し、前ピント状態のビー
ムスポットLaは左方に傾き、後ピント状態のビームス
ポットLcは右方に傾いている。このような状態は、レ
ーザダイオード2の接合面とシリンドリカルレンズ11
の母線とを副走査方向に対して所定量傾けて配置するこ
とにより実現できる。レーザビームはこの三種いずれか
の状態(La,Lb,Lc)で空間格子A,B,Cを透
過し、透過ビームは全て光電変換素子18で電気信号に
変換される。
【0016】ビームスポットLa,Lb,Lcそれぞれ
の透過状態は図6に示すとおりであり、ビームスポット
La,Lb,Lcの幅と空間格子A,B,Cの格子幅と
は略等しく、合焦状態のビームスポットLbは略完全に
空間格子A,B,Cを透過するが、焦点がずれている
(傾いている)ビームスポットLa,Lcは部分的に透
過する。
【0017】それぞれのビームスポットLa,Lb,L
cが空間格子A,B,Cを透過したとき、光電変換素子
18の出力波形は図7、図8、図9に示すとおりであ
る。図7は前ピント状態のときの出力波形を示し、図8
は合焦状態のときの出力波形を示し、図9は後ピント状
態のときの出力波形を示す。光電変化素子18の出力は
図1に示すCPU30に転送される。CPU30では転
送された出力波形に基づいてレーザビームの集光状態を
判別し、以下に説明するフォーカシング処理を実行す
る。
【0018】(フォーカシング)本実施例において、フ
ォーカシングはホルダ4,6と鏡胴5の温度変化による
伸縮に基づいてコリメータレンズ3を光軸上で移動させ
ることによって行う。即ち、ホルダ4,6及び鏡胴5は
線膨張係数が2.0×10-4のポリカーボネイトからな
り、温度変化によるコリメータレンズ3の移動量ΔD
は、以下の式によって表される。
【0019】 ΔD=(L1×α1−L2×α2−L3×α3)×Δt 但し、L1,L2,L3:図2に示すそれぞれの距離 α1:ホルダ6の光軸方向の線膨張係数 α2:鏡胴5の光軸方向の線膨張係数 α3:ホルダ4の光軸方向の線膨張係数 Δt:温度変化量
【0020】従って、ホルダ6の外周面に巻き付けたヒ
ータ8の電源31をオン、オフ制御することによって光
源ユニット1を常温よりも高い所定の温度t0に維持
し、この所定温度t0で感光体ドラム40上に正しく焦
点を結ぶように設定しておく。光源ユニット1の近傍に
は温度センサ32を設け、センサ32による検出温度t
をCPU30に入力し、CPU30は入力された検出温
度tに基づいて電源31を制御する。
【0021】一方、環境条件や使用条件の変化によって
焦点がずれると、そのずれはビーム検出器16によって
前述の手法で検出される。例えば、前ピント状態である
と検出されると、電源31をオフし、光源ユニット1の
温度を若干低下させる。これにて、ホルダ4,6及び鏡
胴5が収縮し、コリメータレンズ3がレーザダイオード
2に近付く方向に移動し、感光体ドラム40上での焦点
位置が調整される。また、ビーム検出器16によって後
ピント状態であると検出されると、電源31をオンし、
光源ユニット1の温度を若干高める。これにてホルダ
4,6及び鏡胴5が膨張し、コリメータレンズ3がレー
ザダイオード2から離れる方向に移動し、感光体ドラム
40上での焦点位置が調整される。
【0022】図2において、コリメータレンズ3の移動
に実質的に関与するホルダ6の長さは、L1−L2−L3
とみなすことができ、その長さは実際上5mm程度であ
る。従って、単位温度(1℃)当りの移動量は1.0×
10-3mmであり、非常に細かなフォーカシングが可能
となる。
【0023】(制御手順)次に、CPU30によるフォ
ーカシング手順について図10のフローチャートを参照
して説明する。まず、ステップS1でレーザビームが合
焦状態か否かを判定する。検出器16の出力波形が図8
の状態であれば合焦である。合焦であればステップS2
で温度センサ32による検出温度tと制御の目標である
所定温度t0とを比較する。t=t0であれば、このサブ
ルーチンを終了する。t=t0でなければ、ステップS
3で再度tとt0を比較し、t>t0であればステップS
5でヒータ8をオフする。t<t0であればステップS
6でヒータ8をオンする。
【0024】一方、前記ステップS1で合焦でないと判
定すると、ステップS4で前ピント状態か否かを判定す
る。前ピントであれば(図7参照)、ステップS5でヒ
ータ8をオフする。また、ステップS4で前ピント状態
でなければ、このときは後ピント状態であるため、ステ
ップS6でヒータ8をオンする。
【0025】以上のフォーカシングは、印字開始前、連
続ページ印字中のページ間非印字中に実行されるが、印
字中に実行してもよい。本実施例では樹脂材料の熱膨張
特性を利用しているため、高精度でフォーカシングが可
能であり、しかも、フォーカシング動作がゆるやかであ
り、印字中に実行しても画質の劣化を招来することがな
い。また、本実施例では、ホルダ4,6及び鏡胴5は接
着剤等でガタつくことなく結合されているために衝撃や
振動に強く、モータやねじ送り機構といった駆動手段を
別途設ける必要がなく、装置をコンパクトに構成でき
る。
【0026】(他の実施例)なお、本発明に係るレーザ
ビーム走査光学装置は前記実施例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。例え
ば、フォーカシングを行うのにコリメータレンズを移動
させるのではなく、専用のフォーカシングレンズを移動
させるようにしてもよい。また、加熱手段として前記ヒ
ータ8以外に帯状のヒータであってもよい。さらに、ホ
ルダ4,6及び鏡胴5の構成は任意であり、光学素子の
種類や配置も任意である。
【0027】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、集光素子を保持する保持部材の温度変化に応じ
た伸縮特性を利用して集光素子を光軸上で移動させ、フ
ォーカシングを行うようにしたため、高精度でのフォー
カシングが可能であり、別途駆動手段を必要とすること
なくコンパクトに構成でき、衝撃や振動に対してもガタ
つくおそれのないレーザビーム走査光学装置を得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるレーザビーム走査光学
装置を示す斜視図。
【図2】図1に示されている光源ユニットの断面図。
【図3】図1に示されているビーム検出器の分解斜視
図。
【図4】図3に示されている格子フィルタの平面図。
【図5】被走査面上でのビームスポットを示す説明図。
【図6】ビームスポットと空間格子との関係を示す説明
図。
【図7】ビーム検出器の出力波形を示すグラフ、前ピン
ト状態を示す。
【図8】ビーム検出器の出力波形を示すグラフ、合焦状
態を示す。
【図9】ビーム検出器の出力波形を示すグラフ、後ピン
ト状態を示す。
【図10】フォーカシングの制御手順を示すフローチャ
ート図。
【符号の説明】
1…光源ユニット 2…レーザダイオード 3…コリメータレンズ 4…ホルダ 5…鏡胴 6…ホルダ 8…ヒータ 13…ポリゴンミラー 16…ビーム検出器 30…CPU 40…感光体ドラム

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光源から放射されたレーザビーム
    を、集光素子、偏向器、走査光学素子を介して微小な点
    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、 被走査面と光学的に等価位置に設置され、レーザビーム
    の集光状態を検出する検出手段と、 温度変化に応じて伸縮することにより集光素子を光軸方
    向に移動させる集光素子保持部材と、 前記集光素子保持部材を加熱する加熱手段と、 前記検出手段の検出結果に基づいて前記加熱手段を制御
    する合焦制御手段と、 を備えたことを特徴とするレーザビーム走査光学装置。
JP2356395A 1995-02-13 1995-02-13 レーザビーム走査光学装置 Pending JPH08216450A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2356395A JPH08216450A (ja) 1995-02-13 1995-02-13 レーザビーム走査光学装置

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JP2356395A JPH08216450A (ja) 1995-02-13 1995-02-13 レーザビーム走査光学装置

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JPH08216450A true JPH08216450A (ja) 1996-08-27

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JP2356395A Pending JPH08216450A (ja) 1995-02-13 1995-02-13 レーザビーム走査光学装置

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JP (1) JPH08216450A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7247841B2 (en) 2004-10-07 2007-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Light scanning apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7247841B2 (en) 2004-10-07 2007-07-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Light scanning apparatus
US7348549B2 (en) 2004-10-07 2008-03-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Light scanning apparatus

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