JPH08286135A - Optical scanning device - Google Patents
Optical scanning deviceInfo
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- JPH08286135A JPH08286135A JP8540795A JP8540795A JPH08286135A JP H08286135 A JPH08286135 A JP H08286135A JP 8540795 A JP8540795 A JP 8540795A JP 8540795 A JP8540795 A JP 8540795A JP H08286135 A JPH08286135 A JP H08286135A
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- spot diameter
- optical
- light beam
- correction means
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、電子写真方式
を採用した画像形成装置等に用いられる、光ビームを偏
向させて像担持体の表面を光走査する光走査装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device for deflecting a light beam to optically scan the surface of an image carrier, which is used in an image forming apparatus adopting an electrophotographic system.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から電子写真方式を利用した画像形
成装置が広く普及している。この電子写真方式の画像形
成装置は、通常、ドラム状に構成された像担持体（例え
ば、感光体ドラム）を一様に帯電し、原稿に記録された
画像を表す静電潜像を像担持体上に形成し、その静電潜
像を現像剤（トナー）で現像してその現像像を直接にも
しくは転写ドラム等を介して用紙に転写することによ
り、プリント（コピー）画像を得る装置である。像担持
体上に静電潜像を形成するに当たっては、いわゆるディ
ジタル方式の場合、原稿に記録された画像の情報を担持
する光ビームのスポットで像担持体表面を走査する光走
査装置が用いられる。原稿に記録された画像を高い精度
で静電潜像として像担持体上に表すためには、光ビーム
をそのスポット径を変動させずに像担持体上に照射する
必要がある、しかし、周囲の温度などに起因して像担持
体表面でのスポット径が変動することがあり、このた
め、スポット径の変動を補正する技術が従来から提案さ
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus using an electrophotographic system has been widely spread. This electrophotographic image forming apparatus normally charges a drum-shaped image carrier (for example, a photoconductor drum) uniformly, and carries an electrostatic latent image representing an image recorded on a document. A device that obtains a print (copy) image by forming it on the body, developing the electrostatic latent image with a developer (toner), and transferring the developed image to paper directly or through a transfer drum or the like. is there. When forming an electrostatic latent image on an image carrier, in the case of a so-called digital system, an optical scanning device is used which scans the surface of the image carrier with a spot of a light beam carrying information of an image recorded on a document. . In order to represent an image recorded on a document as an electrostatic latent image on the image carrier with high accuracy, it is necessary to irradiate the image carrier with a light beam without changing the spot diameter. The spot diameter on the surface of the image carrier may fluctuate due to the temperature and so on. Therefore, a technique for correcting the spot diameter fluctuation has been conventionally proposed.
【０００３】光ビームのスポット径の変動を補正する技
術の一つとして、結像光学系を構成する光学部品のうち
の１つを光軸方向に移動させる技術（例えば、特願昭５
９−１１６６０３号、特願昭６０−１００１１３号、特
願平２−２８９８１２号参照）が提案されている。図７
を参照してこの技術を説明する。半導体レーザ１から出
射されたレーザ光１ａは、コリメートレンズ２を通過し
て平行光となり、レーザ光１ａの焦点位置を制御してそ
のスポット径の変動を補正する凸レンズ３ａを通過し、
矢印４ａで示す方向に回転する偏向器４により偏向さ
れ、ｆθレンズ５を通過し、感光体ドラム６の表面を照
射する。感光体ドラム６の表面におけるレーザ光１ａの
スポット径の変動を補正する手段は、感光体ドラム６の
表面に配置された鏡７、鏡７に反射されたレーザ光１ａ
が入射するシリンドリカルレンズ８、シリンドリカルレ
ンズ８を通過したレーザ光１ａを導いてスポット径を検
出する受光素子９、受光素子９から出力された、スポッ
ト径を担持する検出信号を増幅する増幅器１０、凸レン
ズ３ａが載置されたレンズ移動ステージ３ｂ、増幅器１
０で増幅された検出信号に基づいて移動ステージ３ｂを
光軸方向に移動させるモータ１３を備えている。As one of the techniques for correcting the variation of the spot diameter of the light beam, a technique for moving one of the optical components constituting the image forming optical system in the optical axis direction (for example, Japanese Patent Application No. 5-58200).
9-116603, Japanese Patent Application No. 60-100113, and Japanese Patent Application No. 2-289812). Figure 7
This technique will be described with reference to. The laser light 1a emitted from the semiconductor laser 1 passes through the collimator lens 2 to become parallel light, and passes through the convex lens 3a that controls the focal position of the laser light 1a and corrects the fluctuation of the spot diameter,
The light is deflected by the deflector 4 rotating in the direction indicated by the arrow 4a, passes through the fθ lens 5, and irradiates the surface of the photosensitive drum 6. The means for correcting the variation of the spot diameter of the laser beam 1a on the surface of the photosensitive drum 6 is a mirror 7 arranged on the surface of the photosensitive drum 6, and the laser beam 1a reflected by the mirror 7.
Is incident on the cylindrical lens 8, a light receiving element 9 for guiding the laser beam 1a passing through the cylindrical lens 8 to detect the spot diameter, an amplifier 10 for amplifying a detection signal carrying the spot diameter output from the light receiving element 9, and a convex lens. Lens moving stage 3b on which 3a is mounted, amplifier 1
A motor 13 for moving the moving stage 3b in the optical axis direction based on the detection signal amplified by 0 is provided.
【０００４】半導体レーザ１から出射されたレーザ光１
ａは鏡７で反射され、シリドリカルレンズ８を通過し、
受光素子９に入射する。この受光素子９でスポット径が
検出され、スポット径を担持する検出信号が増幅器１０
で増幅され、増幅された検出信号に基づいてモータ１３
が駆動してレンズ移動ステージ３ｂを光軸方向に移動さ
せ、これにより凸レンズ３ａが光軸方向に移動する。こ
の結果、焦点位置が制御されて感光体ドラム６の表面で
のレーザ光１ａのスポット径の変動が補正される。ま
た、スポット径の変動を補正するその他の技術として
は、半導体レーザからのレーザ光をコリメートするコリ
メートレンズを光軸方向に移動させコリメートレンズの
焦点を制御してスポット径の変動を補正するものも提案
されている。Laser light 1 emitted from semiconductor laser 1
a is reflected by the mirror 7, passes through the cylindrical lens 8, and
It is incident on the light receiving element 9. The spot diameter is detected by the light receiving element 9, and the detection signal carrying the spot diameter is sent to the amplifier 10
And the motor 13 based on the amplified detection signal.
Drive to move the lens moving stage 3b in the optical axis direction, whereby the convex lens 3a moves in the optical axis direction. As a result, the focal position is controlled and the fluctuation of the spot diameter of the laser beam 1a on the surface of the photosensitive drum 6 is corrected. Further, as another technique for correcting the variation of the spot diameter, there is also one that corrects the variation of the spot diameter by moving the collimating lens that collimates the laser light from the semiconductor laser in the optical axis direction and controlling the focus of the collimating lens. Proposed.
【０００５】上記したスポット径補正技術では、熱等に
よる光学系の焦点ずれに起因するスポット径の変動の補
正は可能であるが、感光体ドラムの偏心に起因する感光
体ドラム表面上でのスポット径の変動の補正、およびレ
ーザ光の主走査方向での像面湾曲に起因するスポット径
の変動の補正をすることは困難である。スポット径の大
きさが小さくなると（例えば２０μｍ以下）光学系の焦
点深度が浅くなり、ドラム偏心や像面湾曲に起因してス
ポット径が変動しやすくなるので、この変動も補正する
必要がある。ところが、スポット径の変動の周波数は、
熱に起因するものが１Ｈｚ以下、ドラムの偏心に起因す
るものが１０〜１００Ｈｚ、像面湾曲に起因するものが
数ｋＨｚであるように、スポット径の変動の原因により
互いに異なるため一つの補正機構で高精度な補正をする
ことは困難である。With the above-mentioned spot diameter correction technique, it is possible to correct the fluctuation of the spot diameter due to the defocus of the optical system due to heat or the like, but the spot on the surface of the photoconductor drum due to the eccentricity of the photoconductor drum. It is difficult to correct the fluctuation of the diameter and the fluctuation of the spot diameter due to the curvature of field of the laser beam in the main scanning direction. When the size of the spot diameter becomes small (for example, 20 μm or less), the depth of focus of the optical system becomes shallow, and the spot diameter easily changes due to the drum eccentricity and the curvature of field, and therefore this variation needs to be corrected. However, the frequency of the spot diameter variation is
One correction mechanism because they are different from each other due to the variation of the spot diameter, such that the one caused by heat is 1 Hz or less, the one caused by the eccentricity of the drum is 10 to 100 Hz, and the one caused by the field curvature is several kHz. It is difficult to make highly accurate corrections with.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、光ビームのスポット径の変動を高い精度で補正で
きる光走査装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of correcting variations in the spot diameter of a light beam with high accuracy.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の光走査装置は、光ビームを出射する光源と、
この光ビームにより、所定の主走査方向に延びる回転軸
のまわりで副走査方向に回転する、表面がドラム形状の
回転体の表面を、上記主走査方向に繰り返し走査する走
査光学系とを備えた光走査装置において、 （１）上記走査光学系が、上記光源から出射した光ビー
ムをコリメートするコリメータと、それぞれ上記副走査
方向および上記主走査方向にパワーをもつ第１および第
２のシリンドリカル光学部品を有する面倒れ補正光学系
と、上記光ビームを上記主走査方向に繰り返し偏向する
偏向光学系と、上記光ビームの、上記回転体表面の上記
主走査方向の照射位置の相違による、この光ビームのス
ポット径の相違を補正するスポット径補正光学系とを有
し （２）上記光源および上記コリメータのうちの少なくと
も一方を光軸方向に移動させることにより、熱に起因す
る、上記光ビームの上記回転体表面でのスポット径の変
動を補正する熱補正手段 （３）上記第１のシリンドリカル光学部品を光軸方向に
移動させることにより、上記走査光学系の像面湾曲に起
因する、上記光ビームの上記回転体表面でのスポット径
の変動を補正する像面湾曲補正手段 （４）上記コリメータを光軸方向に移動させることによ
り、上記回転体の偏心に起因する、上記光ビームの上記
回転体表面でのスポット径の変動を補正する偏心補正手
段を備えたことを特徴とするものである。An optical scanning device of the present invention for achieving the above object comprises a light source for emitting a light beam,
A scanning optical system that rotates in the sub-scanning direction around a rotation axis extending in the predetermined main scanning direction by this light beam and repeatedly scans in the main scanning direction the surface of a rotating body having a drum shape. In the optical scanning device, (1) a collimator in which the scanning optical system collimates a light beam emitted from the light source, and first and second cylindrical optical components having power in the sub-scanning direction and the main scanning direction, respectively. A surface tilt correction optical system, a deflection optical system for repeatedly deflecting the light beam in the main scanning direction, and a difference in irradiation position of the light beam on the surface of the rotating body in the main scanning direction. (2) at least one of the light source and the collimator is moved in the optical axis direction. By doing so, heat correction means for correcting the variation of the spot diameter of the light beam on the surface of the rotating body due to heat (3) By moving the first cylindrical optical component in the optical axis direction, Image field curvature correction means for correcting the variation of the spot diameter of the light beam on the surface of the rotating body due to the field curvature of the scanning optical system. (4) The rotation is performed by moving the collimator in the optical axis direction. An eccentricity correction means for correcting a variation in the spot diameter of the light beam on the surface of the rotating body due to the eccentricity of the body is provided.
【０００８】ここで、上記偏心補正手段が、上記光ビー
ムが上記回転体の所定位置で反射した反射光を入射して
この反射光の入射位置を検出する光センサを備え、この
反射光の入射位置に基づいて、上記コリメータを光軸方
向に移動させるものであることを特徴とすることが好ま
しい。また、上記熱補正手段及び上記像面湾曲補正手段
により上記スポット径の変動の補正を開始した後に、上
記偏心補正手段により上記スポット径の変動の補正を開
始するように、上記熱補正手段、上記像面湾曲補正手
段、及び上記偏心補正手段を制御する制御手段を備える
ことが好ましい。Here, the eccentricity correcting means is provided with an optical sensor for detecting the incident position of the reflected light by injecting the reflected light reflected by the light beam at a predetermined position of the rotating body. It is preferable that the collimator is moved in the optical axis direction based on the position. Further, the thermal correction means, the thermal correction means, the correction of the spot diameter variation is started by the eccentricity correction means after the correction of the variation of the spot diameter is started by the thermal correction means and the field curvature correction means. It is preferable to include a field curvature correction means and a control means for controlling the eccentricity correction means.
【０００９】[0009]
【作用】本発明の光走査装置によれば、熱に起因するス
ポット径の変動を、熱補正手段により光源およびコリメ
ータのうちの少なくとも一方を光軸方向に移動させて補
正する。また、像面湾曲に起因するスポット径の変動
を、像面湾曲補正手段により第１のシリンドリカル光学
部品を光軸方向に移動させて補正する。さらに、回転体
の偏心に起因するスポット径の変動を、偏心補正手段に
よりコリメータを光軸方向に移動させて補正する。すな
わち、本発明の光走査装置では、熱、像面湾曲、及び回
転体の偏心それぞれに起因するスポット径の変動の補正
を、それぞれ、熱補正手段、像面湾曲補正手段、及び偏
心補正手段により補正するため、スポット径を高精度に
補正できる。According to the optical scanning device of the present invention, the fluctuation of the spot diameter due to heat is corrected by moving at least one of the light source and the collimator in the optical axis direction by the heat correction means. Further, the fluctuation of the spot diameter due to the field curvature is corrected by moving the first cylindrical optical component in the optical axis direction by the field curvature correction means. Further, the fluctuation of the spot diameter due to the eccentricity of the rotating body is corrected by moving the collimator in the optical axis direction by the eccentricity correcting means. That is, in the optical scanning device of the present invention, the correction of the variation of the spot diameter due to the heat, the curvature of field, and the eccentricity of the rotating body is performed by the heat correction unit, the field curvature correction unit, and the eccentricity correction unit, respectively. Since the correction is performed, the spot diameter can be corrected with high accuracy.
【００１０】ここで、上記偏心補正手段が、光ビームが
回転体の所定位置で反射した反射光を入射してこの反射
光の入射位置を検出する光センサを備え、この反射光の
入射位置に基づいて、コリメータを光軸方向に移動させ
るものである場合は、光センサにより反射光の入射位置
が検出されるため、時間経過に伴って回転体の偏心の程
度が変化してもこの偏心に起因するスポット径の変動を
高精度に補正できる。Here, the eccentricity correction means is provided with an optical sensor for detecting the incident position of the reflected light by making the reflected light reflected by the light beam at a predetermined position of the rotating body incident, and at the incident position of the reflected light. If the collimator is to be moved in the optical axis direction based on this, the incident position of the reflected light is detected by the optical sensor, so even if the degree of eccentricity of the rotating body changes over time, this eccentricity will change. It is possible to highly accurately correct the variation of the spot diameter caused by the change.
【００１１】また、熱補正手段及び像面湾曲補正手段に
よりスポット径の変動の補正を開始した後に、偏心補正
手段により上記スポット径の変動の補正を開始するよう
に、熱補正手段、像面湾曲補正手段、及び偏心補正手段
を制御する制御手段を備えた場合は、熱及び像面湾曲に
起因するスポット径の変動を補正した後に、偏心に起因
するスポット径の変動を補正することとなるので、効率
的にスポット径の変動を補正できる。Further, after the correction of the spot diameter variation is started by the heat correction means and the field curvature correction means, the eccentricity correction means starts the correction of the spot diameter variation by the heat correction means and the field curvature. When the correction means and the control means for controlling the eccentricity correction means are provided, the spot diameter variation caused by the eccentricity is corrected after the spot diameter variation caused by the heat and the field curvature is corrected. Therefore, it is possible to efficiently correct the variation of the spot diameter.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の光走査装置の
実施例を説明する。ここでは、感光体ドラムを備えたレ
ーザビームプリンタに光走査装置を採用した例を示す。 〔第１実施例〕図１を参照して光走査装置の第１実施例
を説明する。Embodiments of the optical scanning device of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, an example in which an optical scanning device is adopted in a laser beam printer provided with a photosensitive drum is shown. [First Embodiment] A first embodiment of the optical scanning device will be described with reference to FIG.
【００１３】半導体レーザ２０からのレーザ光２０ａ
は、レーザ光２０ａをコリメートするコリメータ２２、
副走査方向にパワーをもつ第１のシリンドリカル光学部
品２４を通過し、この通過したレーザ光２０ａは、偏向
器２６により主走査方向（感光体ドラム３０の回転軸３
０ｂの延びる方向）に繰り返し変更され、感光体ドラム
３０における主走査方向の照射位置の相違によるレーザ
光のスポット径の相違を補正するｆθレンズ系２７（本
発明にいうスポット径補正光学系の一例）を通過し、主
走査方向にパワーをもつ第２のシリンドリカル光学部品
２８を通過し、感光体ドラム３０の表面に集光スポット
が照射され、これにより、画像を表す静電潜像が感光体
ドラム３０の表面に形成される。ここで、感光体ドラム
３０の表面でのスポット径が変動すると高精細な静電潜
像を得るのが困難となる。そこで、スポット径を一定の
形に維持するために、上記した走査光学系の焦点ずれを
補正する。熱等に起因する焦点ずれは、コリメータ２２
の近傍に配置された温度センサ３２からの温度を表す信
号に基づいて制御回路３３によりモータ３４を駆動しコ
リメータ２２を光軸方向（矢印２２ａで示す方向）に移
動して補正される。これら温度センサ３２，制御回路３
３，モータ３４等により、本発明にいう熱補正手段の一
例が構成される。また、ドラム偏心に起因する焦点ずれ
は、レーザ光２０ａが感光体ドラム３０の表面の所定位
置３０ａで反射した反射光を入射してこの反射光の入射
位置を検出するスポット径センサ３６からの信号に基づ
いて制御回路３８によりモータ４０を駆動しコリメータ
２２を光軸方向に移動して補正される。これらスポット
径センサ３６，制御回路３８，モータ４０等により本発
明にいう偏心補正手段の一例が構成される。さらに、主
走査方向における一回の走査での像面湾曲に起因する焦
点ずれは、計算あるいは実験により予め求めてメモリ４
２に記憶されている、走査光学系の像面湾曲量を打ち消
すように制御回路４４によりモータ４６を駆動し第１の
シリンドリカル光学部品２４を光軸方向（矢印２４ａで
示す方向）移動して補正される。これらメモリ４２，制
御回路４４，モータ４６等により本発明にいう像面湾曲
補正手段の一例が構成される。Laser light 20a from the semiconductor laser 20
Is a collimator 22 for collimating the laser light 20a,
The laser light 20a that has passed through the first cylindrical optical component 24 having a power in the sub-scanning direction is passed through the deflector 26 in the main scanning direction (the rotation shaft 3 of the photoconductor drum 30).
0b) and is corrected repeatedly to correct the difference in the spot diameter of the laser light due to the difference in the irradiation position in the main scanning direction on the photoconductor drum 30 (an example of the spot diameter correction optical system according to the invention). ), Passes through the second cylindrical optical component 28 having power in the main scanning direction, and a condensed spot is irradiated on the surface of the photoconductor drum 30, whereby an electrostatic latent image representing an image is formed on the photoconductor. It is formed on the surface of the drum 30. Here, if the spot diameter on the surface of the photoconductor drum 30 changes, it becomes difficult to obtain a high-definition electrostatic latent image. Therefore, in order to keep the spot diameter constant, the defocus of the scanning optical system is corrected. The defocus caused by heat or the like is caused by the collimator 22.
The control circuit 33 drives the motor 34 based on a signal indicating the temperature from the temperature sensor 32 arranged in the vicinity of, and the collimator 22 is moved in the optical axis direction (the direction indicated by the arrow 22a) for correction. These temperature sensor 32, control circuit 3
3, the motor 34, etc., constitutes an example of the heat correction means according to the present invention. The defocus caused by the eccentricity of the drum is a signal from the spot diameter sensor 36 that detects the incident position of the reflected light of the laser beam 20a reflected at the predetermined position 30a on the surface of the photosensitive drum 30. Based on the above, the control circuit 38 drives the motor 40 to move the collimator 22 in the optical axis direction for correction. The spot diameter sensor 36, the control circuit 38, the motor 40, and the like constitute an example of the eccentricity correction means according to the present invention. Further, the focus shift due to the field curvature in one scanning in the main scanning direction is obtained in advance by calculation or experiment, and the memory 4
2. The control circuit 44 drives the motor 46 so as to cancel the amount of curvature of field of the scanning optical system stored in No. 2 and moves the first cylindrical optical component 24 in the optical axis direction (direction shown by arrow 24a) for correction. To be done. The memory 42, the control circuit 44, the motor 46, etc. constitute an example of the field curvature correction means in the present invention.
【００１４】図１及び図２を参照してスポット径の変動
の補正について説明する。温度センサ３２により温度変
化量が検出され（Ｓ１００）、その変化量に応じた検出
信号が制御回路３３に入力され（Ｓ１０２）、その検出
信号に基づいて制御回路３３によりモータ３４が制御さ
れ（Ｓ１０４）、熱に起因する走査光学系の焦点ずれが
補正されてスポット径の変動が補正される（Ｓ１０
６）。尚、温度変化量が所定値以下のときは、上記補正
は行われない。また、メモリ４２に記憶された像面湾曲
量を表わす信号がメモリ４２から出力され（Ｓ２０
０）、この信号が制御回路４４に入力され（Ｓ２０
２）、この信号に基づいて制御回路４４により、像面湾
曲量を補正するようにモータ４６が駆動され（Ｓ２０
４）、第１のシリンドリカル光学部品２４が移動され、
像面湾曲に起因する走査光学系の焦点ずれが補正されて
スポット径の変動が補正される（Ｓ２０６）。Correction of variations in spot diameter will be described with reference to FIGS. 1 and 2. A temperature change amount is detected by the temperature sensor 32 (S100), a detection signal corresponding to the change amount is input to the control circuit 33 (S102), and the motor 34 is controlled by the control circuit 33 based on the detection signal (S104). ), The defocus of the scanning optical system due to heat is corrected and the variation of the spot diameter is corrected (S10).
6). If the temperature change amount is less than or equal to the predetermined value, the above correction is not performed. Further, a signal representing the amount of curvature of field stored in the memory 42 is output from the memory 42 (S20
0), this signal is input to the control circuit 44 (S20
2) Based on this signal, the control circuit 44 drives the motor 46 so as to correct the field curvature amount (S20).
4), the first cylindrical optical component 24 is moved,
The focus shift of the scanning optical system due to the field curvature is corrected and the spot diameter variation is corrected (S206).
【００１５】熱および像面湾曲に起因するスポット径の
変動を補正した後、スポット径センサ３６により、感光
体ドラム３０の表面での偏心等に起因するスポット径の
変動が主走査方向における一回の走査毎に検出され（Ｓ
３００）、その変動を表す検出信号が制御回路３８に入
力され（Ｓ３０２）、この制御回路３８により、スポッ
ト径の変動を補正するようにモータ４０が駆動され（Ｓ
３０４）、コリメータ２２が光軸方向に移動され偏心に
起因する走査光学系の焦点ずれが補正されてスポット径
の変動が補正される（Ｓ３０６）。また、時間の経過に
伴って、温度及びドラム偏心に起因するスポット径の変
動量が変化するが、これらの変化量は温度センサ３２、
スポット径センサ３６により検出され続け、その検出信
号に基づきコリメータ２２が移動するので、常にスポッ
ト径の変動が補正される（Ｓ３０８）。以上により、変
動周波数の異なる熱、像面湾曲、およびドラム偏心それ
ぞれに起因するスポット径の変動が補正され、感光体ド
ラム３０の表面上でのスポット径を常に一定に維持する
ことが可能となり、高品質な静電潜像を形成できる。After correcting the spot diameter variation due to heat and field curvature, the spot diameter sensor 36 causes the spot diameter variation due to eccentricity on the surface of the photosensitive drum 30 to occur once in the main scanning direction. Detected for each scan of (S
300), a detection signal indicating the fluctuation is input to the control circuit 38 (S302), and the control circuit 38 drives the motor 40 to correct the fluctuation of the spot diameter (S).
304), the collimator 22 is moved in the optical axis direction, the defocus of the scanning optical system due to the eccentricity is corrected, and the variation of the spot diameter is corrected (S306). Further, with time, the variation amount of the spot diameter due to the temperature and the drum eccentricity changes.
The spot diameter sensor 36 continues to detect and the collimator 22 moves based on the detection signal, so that the variation of the spot diameter is always corrected (S308). As described above, the variation of the spot diameter due to the heat having different variation frequencies, the curvature of field, and the eccentricity of the drum are corrected, and the spot diameter on the surface of the photoconductor drum 30 can be always maintained constant. A high-quality electrostatic latent image can be formed.
【００１６】以上説明したように第１実施例では、走査
光学系の、３つの原因による焦点ずれをそれぞれ補正す
る３方式のオートフォーカス機構を設け、一つ目のオー
トフォーカス機構で熱に起因する焦点ずれを補正し、二
つ目のオートフォーカス機構で像面湾曲に起因する焦点
ずれを補正し、その後、三つ目のオートフォーカス機構
でドラム偏心に起因する焦点ずれを補正してスポット径
の変動を補正するようにしている。温度の変化、感光体
ドラムの偏心量の変化については、それぞれの変化量を
検出するセンサを設け、時間経過によるこれらの変化量
に応じてスポット径の変動の補正を可能にしている。こ
のため、レーザ光のスポットが小さくても変動が現われ
やすくて常にスポット径を一定に維持でき、高品質印字
可能なレーザビームプリンタを提供できる。 〔実施例２〕図３、図４を参照して本発明の光走査装置
の第２実施例について説明する。As described above, in the first embodiment, the three types of autofocus mechanisms for respectively correcting the defocus due to the three causes of the scanning optical system are provided, and the first autofocus mechanism causes heat. Defocus is corrected, the second autofocus mechanism corrects the focus shift caused by the field curvature, and then the third autofocus mechanism corrects the focus shift caused by the drum eccentricity to adjust the spot diameter. I am trying to correct the fluctuation. With respect to changes in temperature and changes in the amount of eccentricity of the photosensitive drum, a sensor is provided to detect the respective changes, and it is possible to correct variations in spot diameter according to these changes over time. For this reason, even if the spot of the laser beam is small, variation easily appears and the spot diameter can always be kept constant, and a laser beam printer capable of high-quality printing can be provided. [Second Embodiment] A second embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described with reference to FIGS.
【００１７】光走査装置５０は、図３に示すように、レ
ーザ光５２ａを出射する半導体レーザ５２、レーザ光５
２ａをコリメートするコリメートレンズ５４、副走査方
向にパワーをもつシリンドリカルレンズ５６、レーザ光
５２ａを主走査方向（感光体ドラム７０の回転軸の延び
る方向）に繰り返し走査するポリゴンミラー（本発明に
いう偏向光学系の一例である）５８、感光体ドラム７０
の主走査方向の照射位置の相違によるレーザ光のスポッ
ト径の変動を補正するＦθレンズ（本発明にいうスポッ
ト径補正光学系の一例である）６６、主走査方向にパワ
ーをもつシリンドリカルミラー６２を備えている。ま
た、コリメートレンズ５４を光軸方向（矢印５４ａで示
す方向）に移動させるためのボイスコイルモータ６４及
びステッピングモータ６６がコリメートレンズ５４に取
り付けられており、また、シリンドリカルレンズ５６を
光軸方向（矢印５６ａで示す方向）に移動させる圧電ア
クチュエータ６８がシリンドリカルレンズ５６に取り付
けられている。この光走査装置５０では、半導体レーザ
５２から出射された光５２ａは、コリメートレンズ５４
により平行ビームになり、シリンドリカルレンズ５６を
通過し、ポリゴンミラー５８に線像として入射し、この
ポリゴンミラー５８により主走査方向に偏向され、Ｆθ
レンズ６０、シリンドリカルミラー６２を通過し、感光
ドラム７０の表面に照射され、感光ドラム７０の表面に
静電潜像が形成される。As shown in FIG. 3, the optical scanning device 50 includes a semiconductor laser 52 that emits a laser beam 52a and a laser beam 5.
A collimating lens 54 for collimating 2a, a cylindrical lens 56 having power in the sub-scanning direction, and a polygon mirror (deflection in the present invention) for repeatedly scanning the laser beam 52a in the main scanning direction (the direction in which the rotation axis of the photosensitive drum 70 extends). 58, which is an example of an optical system, and a photosensitive drum 70
An Fθ lens (which is an example of the spot diameter correction optical system referred to in the present invention) 66 for correcting the variation of the spot diameter of the laser light due to the difference in the irradiation position in the main scanning direction, and a cylindrical mirror 62 having a power in the main scanning direction. I have it. Further, a voice coil motor 64 and a stepping motor 66 for moving the collimator lens 54 in the optical axis direction (direction indicated by arrow 54a) are attached to the collimator lens 54, and the cylindrical lens 56 is arranged in the optical axis direction (arrow). A piezoelectric actuator 68 that moves in the direction indicated by 56 a) is attached to the cylindrical lens 56. In this optical scanning device 50, the light 52 a emitted from the semiconductor laser 52 is emitted from the collimator lens 54.
Becomes a parallel beam, passes through the cylindrical lens 56, enters the polygon mirror 58 as a line image, is deflected in the main scanning direction by the polygon mirror 58, and Fθ
After passing through the lens 60 and the cylindrical mirror 62, the surface of the photosensitive drum 70 is irradiated with the electrostatic latent image.
【００１８】次に、図４を参照して感光体ドラム７０の
表面上でのビームのスポット径の変動を補正する補正機
構について説明する。光走査装置５０を組立てて調整す
るときは、レーザ光５２ａが感光体ドラム３０の表面の
所定位置７０ａで反射された反射光を入射してこの反射
光の入射位置を検出するスポット径センサ７２からの出
力信号が制御回路７４を経由して、ステッピングモータ
６６を駆動するステッピングモータ駆動回路７６に入力
されステッピングモータ６６が駆動し、感光体ドラム７
０の表面でのスポット径が最適になるようにコリメート
レンズ５４が光軸方向に移動する。Next, referring to FIG. 4, a correction mechanism for correcting the variation of the beam spot diameter on the surface of the photosensitive drum 70 will be described. When assembling and adjusting the optical scanning device 50, the laser beam 52a enters the reflected light reflected at the predetermined position 70a on the surface of the photosensitive drum 30, and the spot diameter sensor 72 detects the incident position of the reflected light. Output signal is input to the stepping motor drive circuit 76 for driving the stepping motor 66 via the control circuit 74, and the stepping motor 66 is driven to drive the photosensitive drum 7
The collimator lens 54 moves in the optical axis direction so that the spot diameter on the surface of 0 becomes optimum.
【００１９】レーザビームプリンタ動作時では、温度セ
ンサ７８からの信号に基づいてステッピングモータ６６
を駆動させ、熱に起因するスポット径の変動を補正す
る。この熱に起因するスポット径の変動は、温度センサ
７８で検出された温度を表す信号が制御回路７９に入力
され、ここで温度変化量が一定量を超えたか否かが判断
され温度変化量が一定量を超えた場合にその変化量に応
じてコリメートレンズ５４を光軸方向に動かすことによ
り補正される。また、感光体ドラム７０の偏心に起因す
る感光体ドラム７０の表面の振れによるスポット径の変
動を補正するために、上述のように、スポット径センサ
７２が配置されており、スポット径センサ７２からの信
号がボイスコイルモータ６４を駆動するＶＣＭ駆動回路
７５に入力され、ボイスコイルモータ６４が駆動され、
コリメートレンズ５４を光軸方向に移動させスポット径
の変動が補正される。さらに、この走査光学系のもつ像
面湾曲に起因するスポット径の変動を補正するために、
計算あるいは実験により予め求められメモリ８０に記憶
された像面湾曲量を表す信号が制御回路８２に入力さ
れ、その信号が、圧電アクチュエータ６８を駆動するた
めの圧電アクチュエータ駆動回路８４に入力されてこれ
により、像面湾曲量を補正可能な駆動電流で圧電アクチ
ュエータ６８が駆動し、シリンドリカルレンズ５６を光
軸方向に移動する。具体的には、主走査方向におけるレ
ーザ光５２ａのー回の走査毎に同期をとり、感光体ドラ
ム７０の表面上のスポット位置に対応させながら、シリ
ンドリカルレンズ５６を光軸方向に移動させて像面湾曲
に起因するスポット径の変動を補正する。これらの動作
により熱、ドラム偏心、および像面湾曲それぞれに起因
する感光体ドラムの表面でのスポット径の変動を補正で
き、高品質の静電潜像を得ることが可能となり高精細で
高印字品質を得ることが可能となる。 〔実施例３〕図５、図６を参照して第３実施例の光走査
装置を説明する。During operation of the laser beam printer, the stepping motor 66 is operated based on the signal from the temperature sensor 78.
To correct the spot diameter variation due to heat. Regarding the fluctuation of the spot diameter due to this heat, a signal representing the temperature detected by the temperature sensor 78 is input to the control circuit 79, and it is determined here whether the temperature change amount exceeds a certain amount, and the temperature change amount is determined. When the amount exceeds a certain amount, it is corrected by moving the collimator lens 54 in the optical axis direction according to the amount of change. Further, in order to correct the fluctuation of the spot diameter due to the shake of the surface of the photoconductor drum 70 due to the eccentricity of the photoconductor drum 70, as described above, the spot diameter sensor 72 is arranged. Is input to the VCM drive circuit 75 that drives the voice coil motor 64, and the voice coil motor 64 is driven.
The collimator lens 54 is moved in the optical axis direction to correct the spot diameter variation. Furthermore, in order to correct the fluctuation of the spot diameter due to the field curvature of this scanning optical system,
A signal representing the amount of curvature of field, which is obtained in advance by calculation or experiment and is stored in the memory 80, is input to the control circuit 82, and the signal is input to the piezoelectric actuator drive circuit 84 for driving the piezoelectric actuator 68. As a result, the piezoelectric actuator 68 is driven by a drive current capable of correcting the amount of curvature of field, and the cylindrical lens 56 is moved in the optical axis direction. Specifically, in synchronization with each scanning of the laser beam 52a in the main scanning direction, the cylindrical lens 56 is moved in the optical axis direction in correspondence with the spot position on the surface of the photosensitive drum 70, and the image is obtained. The fluctuation of the spot diameter due to the surface curvature is corrected. These operations can correct variations in the spot diameter on the surface of the photoconductor drum due to heat, eccentricity of the drum, and curvature of field, respectively, making it possible to obtain a high-quality electrostatic latent image and high-definition and high-printing. It is possible to obtain quality. [Third Embodiment] An optical scanning device according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
【００２０】第３実施例の光走査装置１００が、第２実
施例の光走査装置５０と異なる点は、ステッピングモー
タ９０で半導体レーザ５２を移動させる点にある。図５
において、図４と同じ要素は同じ符号で示した。半導体
レーザ５２には、熱に起因するスポット径の変動を補正
するためのステッピングモータ９０が取り付けられてお
り、コリメートレンズ５４には、第２実施例の光走査装
置５０と同様に、ドラム偏心に起因するスポット径の変
動を補正するためのボイスコイルモータ６４が取り付け
られている。この光走査装置１００における各補正動作
について説明する。The optical scanning device 100 of the third embodiment differs from the optical scanning device 50 of the second embodiment in that the semiconductor laser 52 is moved by the stepping motor 90. Figure 5
4, the same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. The semiconductor laser 52 is provided with a stepping motor 90 for correcting a variation in spot diameter due to heat, and the collimator lens 54 is provided with a drum eccentricity as in the optical scanning device 50 of the second embodiment. A voice coil motor 64 for correcting variations in the spot diameter caused by the voice coil motor 64 is attached. Each correction operation in the optical scanning device 100 will be described.
【００２１】熱に起因するスポット径の変動の補正のた
めに、光学系の温度の変化に対する光軸の変化量による
焦点ずれ量を予め測定しておき、図６に示すように、温
度変化量と焦点ずれ量の関係を把握しておく。これによ
り温度センサ７８で温度変化を検出することにより焦点
ずれ量が求まり、補正に必要なモータ駆動電流がステッ
ピングモータ駆動回路７６からステッピングモータ９０
に供給され、半導体レーザ５２が光軸方向（矢印５２ａ
で示す方向）に移動して焦点ずれ補正され、これによ
り、熱に起因するスポット径の変動が補正される。例え
ば、図６において、温度変化量Ｔのとき焦点ずれ量はＤ
となり、このずれ量Ｄを補正するために必要な駆動電流
をステッピングモータ９０に供給する。図では、温度セ
ンサ７８がコリメートレンズ５４の近傍に配置されてい
るが、走査光学系内であれば、どの位置に配置してもか
まわない。ドラム偏心に起因する補正は、第２実施例の
光走査装置５０と同様に、スポット径センサ７２からの
信号によりボイスコイルモータ６４を駆動させ、コリメ
ートレンズ５４を光軸方向に移動させることによって行
う。In order to correct the variation of the spot diameter due to heat, the amount of defocus due to the variation of the optical axis with respect to the variation of the temperature of the optical system is measured in advance, and as shown in FIG. Understand the relationship between and the amount of defocus. As a result, the temperature sensor 78 detects the temperature change to obtain the defocus amount, and the motor drive current required for correction is supplied from the stepping motor drive circuit 76 to the stepping motor 90.
And the semiconductor laser 52 is supplied to the optical axis direction (arrow 52a
The focus shift is corrected by moving in the direction indicated by (1), and thereby the fluctuation of the spot diameter due to heat is corrected. For example, in FIG. 6, when the temperature change amount is T, the defocus amount is D
Therefore, the drive current necessary for correcting the deviation amount D is supplied to the stepping motor 90. In the figure, the temperature sensor 78 is arranged near the collimator lens 54, but it may be arranged at any position as long as it is within the scanning optical system. The correction due to the drum eccentricity is performed by driving the voice coil motor 64 by the signal from the spot diameter sensor 72 and moving the collimator lens 54 in the optical axis direction, as in the optical scanning device 50 of the second embodiment. .
【００２２】半導体レーザ５２に、ボイスコイルモータ
６４を取付け、コリメートレンズ５４にステッピングモ
ータ９０を取り付けても同様の効果を得ることができ
る。本実施例では、ステッピングモータ９０やボイスコ
イルモータ６４がそれぞれ１つの光学部品に取り付けら
れているので、光学部品への各種モータの取り付けを容
易にすることができる。Even if the voice coil motor 64 is attached to the semiconductor laser 52 and the stepping motor 90 is attached to the collimator lens 54, the same effect can be obtained. In the present embodiment, since the stepping motor 90 and the voice coil motor 64 are attached to one optical component, it is possible to easily attach various motors to the optical component.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光走査装
置によれば、熱、像面湾曲、及び回転体の偏心それぞれ
に起因するスポット径の変動を補正できるので、高い精
度でスポット径の変動を補正できる。As described above, according to the optical scanning device of the present invention, it is possible to correct variations in the spot diameter due to heat, field curvature, and eccentricity of the rotating body. The fluctuation of can be corrected.
【図１】本発明の光走査装置の第１実施例を示す模式図
である。FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of an optical scanning device of the present invention.
【図２】図１の光走査装置を用いてスポット径の変動を
補正する手順を示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for correcting a spot diameter variation using the optical scanning device of FIG.
【図３】本発明の光走査装置の第２実施例を模式的に示
す、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。3A and 3B schematically show a second embodiment of the optical scanning device of the present invention, FIG. 3A is a side view and FIG. 3B is a plan view.
【図４】図３の光走査装置の補正機構を示す模式図であ
る。FIG. 4 is a schematic view showing a correction mechanism of the optical scanning device of FIG.
【図５】本発明の光走査装置の第３実施例を示す模式図
である。FIG. 5 is a schematic view showing a third embodiment of the optical scanning device of the present invention.
【図６】図５に示す光走査装置における温度変化量と焦
点ずれ量との関係を示すグラフである。6 is a graph showing a relationship between a temperature change amount and a defocus amount in the optical scanning device shown in FIG.
【図７】従来例のレーザビームプリンタ装置の走査光学
系を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a scanning optical system of a conventional laser beam printer.
２０ 半導体レーザ ２０ａ レーザ光 ２２ コリメータ ２４ 第１のシリンドリカル光学部品 ２６ 偏向器 ２７ ｆθレンズ系 ２８ 第２のシリンドリカル光学部品 ３０ 感光体ドラム ３２ 温度センサ ３３ 制御回路 ３４ モータ ３６ スポット径センサ ３８ 制御回路 ４０ モータ ４２ メモリ ４４ 制御回路 ４６ モータ ５０ 光走査装置 ５４ コリメートレンズ ５６ シリンドリカルレンズ ５８ ポリゴンミラー ６０ Ｆθレンズ ６２ シリンドリカルミラー ９０ ステッピングモータ １００ 光走査装置 20 Semiconductor Laser 20a Laser Light 22 Collimator 24 First Cylindrical Optical Component 26 Deflector 27 fθ Lens System 28 Second Cylindrical Optical Component 30 Photoconductor Drum 32 Temperature Sensor 33 Control Circuit 34 Motor 36 Spot Diameter Sensor 38 Control Circuit 40 Motor 42 Memory 44 Control Circuit 46 Motor 50 Optical Scanning Device 54 Collimating Lens 56 Cylindrical Lens 58 Polygon Mirror 60 Fθ Lens 62 Cylindrical Mirror 90 Stepping Motor 100 Optical Scanning Device
Claims (3)
により、所定の主走査方向に延びる回転軸のまわりで副
走査方向に回転する、表面がドラム形状の回転体の表面
を、前記主走査方向に繰り返し走査する走査光学系とを
備えた光走査装置において、 前記走査光学系が、前記光源から出射した光ビームをコ
リメートするコリメータと、それぞれ前記副走査方向お
よび前記主走査方向にパワーをもつ第１および第２のシ
リンドリカル光学部品を有する面倒れ補正光学系と、前
記光ビームを前記主走査方向に繰り返し偏向する偏向光
学系と、前記光ビームの、前記回転体表面の前記主走査
方向の照射位置の相違による、該光ビームのスポット径
の相違を補正するスポット径補正光学系とを有し、 前記光源および前記コリメータのうちの少なくとも一方
を光軸方向に移動させることにより、熱に起因する、前
記光ビームの前記回転体表面でのスポット径の変動を補
正する熱補正手段と、 前記第１のシリンドリカル光学部品を光軸方向に移動さ
せることにより、前記走査光学系の像面湾曲に起因す
る、前記光ビームの前記回転体表面でのスポット径の変
動を補正する像面湾曲補正手段と、 前記コリメータを光軸方向に移動させることにより、前
記回転体の偏心に起因する、前記光ビームの前記回転体
表面でのスポット径の変動を補正する偏心補正手段とを
備えたことを特徴とする光走査装置。1. A light source that emits a light beam, and a surface of a rotating body having a drum-shaped surface that rotates in a sub-scanning direction around a rotation axis extending in a predetermined main scanning direction by the light beam. In an optical scanning device including a scanning optical system that repeatedly scans in a scanning direction, the scanning optical system collimates a light beam emitted from the light source, and powers in the sub-scanning direction and the main scanning direction, respectively. A plane tilt correction optical system having first and second cylindrical optical components, a deflection optical system that repeatedly deflects the light beam in the main scanning direction, and the main scanning direction of the light beam on the surface of the rotating body. A spot diameter correction optical system for correcting a difference in spot diameter of the light beam due to a difference in irradiation position of the light source, and at least one of the light source and the collimator. By moving one in the optical axis direction, heat correction means for correcting fluctuations in the spot diameter of the light beam on the surface of the rotating body due to heat, and the first cylindrical optical component in the optical axis direction. By moving, the field curvature correction means for correcting the fluctuation of the spot diameter of the light beam on the surface of the rotating body due to the field curvature of the scanning optical system, and moving the collimator in the optical axis direction. Thus, the optical scanning device is provided with an eccentricity correction unit that corrects a variation in the spot diameter of the light beam on the surface of the rotating body due to the eccentricity of the rotating body.
記回転体の所定位置で反射した反射光を入射して該反射
光の入射位置を検出する光センサを備え、該反射光の入
射位置に基づいて、前記コリメータを光軸方向に移動さ
せるものであることを特徴とする請求項１記載の光走査
装置。2. The eccentricity correction means includes an optical sensor for detecting the incident position of the reflected light by injecting the reflected light reflected by the light beam at a predetermined position of the rotating body, and the incident position of the reflected light. The optical scanning device according to claim 1, wherein the collimator is moved in the optical axis direction based on the above.
段により前記スポット径の変動の補正を開始した後に、
前記偏心補正手段により前記スポット径の変動の補正を
開始するように、前記熱補正手段、前記像面湾曲補正手
段、及び前記偏心補正手段を制御する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項２記載の光走査装置。3. After the correction of the fluctuation of the spot diameter is started by the heat correction means and the field curvature correction means,
The control means for controlling the thermal correction means, the field curvature correction means, and the eccentricity correction means so as to start the correction of the variation of the spot diameter by the eccentricity correction means. 2. The optical scanning device according to 2.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8540795A JPH08286135A (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Optical scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8540795A JPH08286135A (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Optical scanning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08286135A true JPH08286135A (en) | 1996-11-01 |
Family
ID=13857951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8540795A Withdrawn JPH08286135A (en) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Optical scanning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08286135A (en) |
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1995
- 1995-04-11 JP JP8540795A patent/JPH08286135A/en not_active Withdrawn
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