JPH09105876A - レーザ走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成によって、副走査方向のレーザビ
ームの集光位置の検出を行い、集光位置が適正でない場
合、集光位置を補正することができるレーザ走査光学装
置を提供する。 【解決手段】 レーザダイオード１から射出されたレー
ザビームをポリゴンミラー４で偏向し感光体８上に結像
走査させるレーザ走査光学系において、感光体８上の走
査線に対して、光学的距離が長い線ｃ上の副走査方向に
ＣＣＤラインセンサ１０を設ける。ＣＣＤラインセンサ
１０上に形成されるスポット径は、レーザビームの集光
位置に応じて異なるため集光位置を検出することがで
き、検出された集光位置が適正でない場合、シリンドリ
カルレンズ３を移動ユニット９によって光軸方向に移動
させスポット径を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ走査光学装
置、さらに詳しくはデジタル複写機やレーザビームプリ
ンタ等に用いられるレーザ走査光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ発生源から射出されたレーザビー
ムを偏向器で走査し、記録媒体上に結像させるレーザ走
査光学装置は、デジタル複写機やレーザビームプリンタ
等のデジタル画像形成装置に用いられている。このよう
なレーザ走査光学装置では、記録媒体上でのレーザビー
ムのスポット径をより小さくして画像密度を向上し、画
像の高画質化，高精細化に対応している。

【０００３】ところが、レーザ走査光学装置では、環境
温度の変動によるレンズの保持部材の熱変形、またはプ
ラスティック等のレンズ部材の屈折率変化を原因とし
て、記録媒体上でレーザビームの結像状態が変化するこ
とがあった。特にレーザビームのスポット径をより小さ
くし、画像の高画質化，高精細化を図った場合、結像状
態が変化すると画像への影響が大きくなる。したがっ
て、安定して高画質な画像を得るためには、高精度にレ
ーザ走査光学装置を調整した後でも、記録媒体上での結
像状態を検出し、スポット径を補正する必要があった。

【０００４】また、レーザ走査光学装置においては、レ
ーザビームが偏向器によって走査される方向（以下、主
走査方向と記す）に対して垂直な方向（以下、副走査方
向と記す）については偏向器の面倒れ補正のため、偏向
器上の偏向面近傍と記録媒体表面を共役な関係にするこ
とが多い。したがって、スポット径の補正は、主走査方
向だけではなく、副走査方向に対しても必要である。

【０００５】このようなレーザ走査光学装置における集
光位置検出機構として、特開平２−２９６２１０号公報
には記録媒体と光学的に等価な位置にＣＣＤセンサを配
置してレーザビームを明滅させ、センサの出力の振幅の
大小によって集光位置を検出する装置が提案されてい
る。

【０００６】また、特開昭６０−１００１１３号公報に
は、光軸方向に移動可能な凸レンズを補正用レンズとし
て光路上に配し、走査線上のレーザビームの一部をシリ
ンドリカルレンズを介して、４分割されたフォトセンサ
に入射させ集光位置を検出する装置が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
技術は、レーザビームの結像状態が変動すると、検知器
からの出力が、全体的な振幅の変化として均一に変化す
るため、レーザビームのスポット径が記録媒体で最小に
なっていない場合、スポット径が最小となる位置が被走
査面より前側にあるのか後側にあるのか判別すること
は、困難であった。さらにピーク値の検出を行うため、
光源であるレーザダイオードの光量の変動に大きく影響
されてしまうという問題点もあった。

【０００８】また、後者の技術は、検出用に用いるシリ
ンドリカルレンズの屈折率が温度によって変化する特性
を考慮しなければならなかった。さらに、４分割された
センサの位置あわせにも高い精度が必要であった。

【０００９】本発明は、簡単な構成によって、副走査方
向のレーザビームの集光位置の検出を行い、集光位置が
適正でない場合、集光位置を補正することができるレー
ザ走査光学装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係るレーザ走査光学装置は、レーザビーム
発生源から射出されたレーザビームを偏向器で偏向し記
録媒体上に結像・走査するレーザ走査光学装置におい
て、レーザビームの光軸と略垂直な面内にあって、前記
記録媒体上の被走査面に対して所定の長さだけ光学的距
離が異なる位置に設けられ、レーザビームのスポット径
を検知してスポット径に応じた信号を出力する検知手段
と、該検知手段の出力よりレーザビームの集光位置を判
断する制御手段と、該制御手段により判断された集光位
置を修正する補正手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明によれば、記録媒体上の被走査面に対し
て、例えば光学的に所定の距離だけ長い位置に検知手段
を設けた場合、レーザビームの集光位置が走査線よりも
前側にあれば、検知位置にあるスポット径は、被走査線
に集光位置があるときよりも大きくなる。逆に副走査方
向の集光位置が被走査線よりも後側にあれば、検知位置
にあるスポット径は被走査線に集光位置があるときより
も小さくなる。したがって、検知手段によってレーザビ
ームのスポット径の大きさが検知されると、制御手段に
よって集光位置が被走査線より前側にあるのか後側にあ
るのかが判断される。さらに、集光位置が適正でなかっ
た場合、補正手段によってシリンドリカルレンズを光軸
方向に移動させ、集光位置を適正な位置に移動させる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。（レーザ走査光学装置の構成） 図１は本発明の実施形態
の構成を示す概略図である。実施形態の光学系は、レー
ザダイオード１から近い順に、コリメータレンズ２、シ
リンドリカルレンズ３、ポリゴンモータ５によって回転
駆動されるポリゴンミラー４、トロイダルレンズ６、ｆ
θレンズ７からなり、これらの光学系によって集光され
たレーザビームが記録媒体である感光体８へ照射され
る。

【００１３】シリンドリカルレンズ３は、移動ユニット
９によって光軸方向に移動可能に保持されている。この
移動ユニット９は、シリンドリカルレンズ３を載置して
いる台座９ｃ、台座９ｃのねじ部と係合しているねじ軸
９ｄ、ねじ軸９ｄと同軸に接続されているステッピング
モータ９ａ、全体を載置している台板９ｂ等からなる。

【００１４】感光体８より上流側にあって感光体８と光
学的に等価な位置には、フォトダイオード１２が配置さ
れている。また、感光体８より下流側にあって感光体８
よりも光学的に等価な位置から所定の距離だけ長い位置
には、ＣＣＤラインセンサ１０が副走査方向をラインセ
ンサの長手方向にして配置されている。このＣＣＤライ
ンセンサ１０の配置位置については後でさらに詳述す
る。

【００１５】上記のフォトダイオード１２，ＣＣＤライ
ンセンサ１０からの出力は、それぞれビーム検出回路１
３，ＡＦ制御部１１を介してプリンタ本体制御部１４に
入力されている。また、プリンタ本体制御部１４から
は、光源駆動回路１５に制御信号を出力されており、こ
の制御信号によってレーザダイオード１が明滅制御され
る。その他、プリンタ本体制御部１４には、書換え可能
なメモリ１７、初期設定ＳＷ１６が接続されている。

【００１６】（レーザ走査光学装置の動作）通常のプリ
ント処理動作中に、レーザビームの焦点位置を調整する
と、１つの画像を異なる２つのスポット径で形成するこ
とになるため好ましくない。そこで、本実施形態では画
像形成の途中では焦点位置の調整は行わず、プリンタ本
体制御部１４の内部タイマを利用して、所定のタイミン
グごとにレーザビームのオートフォーカス制御（ＡＦ制
御）を行っている。

【００１７】通常のプリント処理を行う場合、レーザビ
ームは始めに感光体８よりも上流側のフォトダイオード
１２の面上を走査する。このフォトダイオード１２は、
レーザビームが入射すると電気信号を出力する。出力さ
れた電気信号は、ビーム検出回路１３で所定のしきい値
を越えるとタイミング信号として、プリンタ本体制御部
１４に出力される。タイミング信号が出力されると、プ
リンタ本体制御部１４はタイミング信号からカウントし
て所定の時間後に感光体８上への画像の書きだしを命令
する。

【００１８】感光体８上を走査し終わると、レーザビー
ムはＣＣＤラインセンサ１０に入射する。前述のように
通常のプリント処理では、このＣＣＤラインセンサ１０
の出力は、何も処理されない。

【００１９】その後、ポリゴンミラー４がさらに回転
し、レーザビームがフォトダイオード１２の位置に戻っ
て同じ動作が繰り返され、感光体８上に静電潜像が形成
されていく。

【００２０】一方、プリンタ本体制御部１４の内部タイ
マがタイムアップすると、ＡＦ制御が行われる。ＡＦ制
御では、プリンタ本体制御部１４の内部タイマがタイム
アップとともに、ポリゴンモータ５が制御され、レーザ
ダイオード１が発光されて、レーザビームがＣＣＤライ
ンセンサ１０に入射する。ＣＣＤラインセンサ１０から
の出力は、書替え可能なメモリ１７に記憶されているデ
ータやオートフォーカス初期設定スイッチ１６に基づい
て、後述する原理によって焦点位置が検出される。

【００２１】焦点位置検出処理の結果、焦点位置を補正
する必要があれば、プリンタ本体制御部１４は、ＡＦ制
御部１１に制御信号を出力してステッピングモータ９ａ
を駆動させる。ステッピングモータ９ａに信号が入力さ
れると、信号に応じてステッピングモータ９ａが回転
し、同軸に接続されているねじ軸９ｄも同様に回転す
る。このとき台座９ｃがねじ軸９ｄの回転によって光軸
方向に移動し、シリンドリカルレンズ３が光軸方向に移
動する。シリンドリカルレンズ３が光軸方向に移動する
と、トロイダルレンズ６の共役比が変化するので焦点位
置が光軸方向に移動する。

【００２２】なお、本実施形態では、移動ユニット９は
ねじによる移動であるが、ラックとピニオンを用いる方
法、圧電素子によって移動させる方法等の公知技術を用
いてもよい。

【００２３】（焦点位置検出原理）図２は、本発明の焦
点位置検出の原理を説明する概略図であり、光軸と副走
査方向を含む平面で切断したときの、レーザビームとＣ
ＣＤラインセンサ１０の断面を示している。図２におい
て、レーザビームは矢印Ｘ方向に進行している。実線ａ
は、基準フォーカス位置である点ａ上に焦点を結ぶレー
ザビームを表わし、このときＣＣＤラインセンサ１０上
での副走査方向のスポット径がＤａである。同様に実線
ｂ’は、基準フォーカス位置よりレーザダイオードから
の光学的距離が短い位置で焦点を結ぶレーザビーム（以
下、前ピン状態と記す）、実線ｂは、基準フォーカス位
置よりレーザダイオードからの光学的距離が長い位置で
焦点を結ぶレーザビーム（以下、後ピン状態と記す）を
それぞれ表わしている。

【００２４】レーザビームの副走査方向の焦点位置を検
出しようとする場合、あらかじめ走査線である線ａ上に
集光するようにシリンドリカルレンズ３を調整し、ＣＣ
Ｄラインセンサ１０上での副走査方向のスポット径Ｄａ
を測定し、デフォルト値として、メモリ１７に記憶して
おく。

【００２５】レーザビームの副走査方向の焦点位置を測
定する場合、レーザスポットがＣＣＤラインセンサ１０
に入力されると、センサからの出力値としてスポット径
Ｄが出力される。このスポット径Ｄとデフォルト値であ
るスポット径Ｄａを比較することにより、ＣＣＤライン
センサ１０上でのスポット径がＤであるレーザビームの
焦点位置を検出することができる。すなわち、Ｄ＜Ｄａ
のとき後ピン状態、Ｄ＝Ｄａのとき線ａ上で合焦、Ｄ＞
Ｄａのとき前ピン状態、となる。

【００２６】次に、上記方法によって焦点位置が適正で
ないと検出された場合のデフォーカス量の求め方につい
て説明する。図３は、レーザビームの結像位置付近の拡
大図である。図３において、レーザビームは矢印ｘ方向
に進行しており、レーザビームのスポット径が最も小さ
くなる位置でのスポット半径をω₀、拡がり角の半値を
θとする。一般にレーザビームのようなガウスビームで
は、以下の式が成立する。 θ＝λ／πω₀・・・・・(1) ただし、 π：円周率、 λ：レーザビームの波長、 である。

【００２７】したがって、上記式(1)によりレーザビー
ムの拡がり角の半値θは理論的に導出される。θが求ま
れば、焦点のデフォーカス量Ｌは、 Ｌ＝Ｄ／２ｔａｎθ・・・・・(2) により求めることができる。このようにして求めた焦点
のデフォーカス量Ｌの距離に対応した信号を、ステッピ
ングモータ９ａに送り、シリンドリカルレンズ３を移動
させて副走査方向の焦点位置の補正を行う。

【００２８】なお、本実施形態では焦点位置が適正でな
い場合のデフォーカス量を計算により求めたが、それぞ
れのデフォーカス量に対応するスポット径を、あらかじ
め測定しておき、補正テーブルの形式でメモリしておい
てもよい。

【００２９】（ＣＣＤラインセンサの配置位置）次に、
ＣＣＤラインセンサ１０が配置されている位置につい
て、さらに詳しく説明する。ビーム半径の検出手段とし
てＣＣＤラインセンサ１０を用いると、検出されるビー
ム径の分解能は、ＣＣＤラインセンサ１０の１つのチッ
プサイズに規制される。すなわち、デフォーカスによる
レーザビームのスポット径の変化が、ＣＣＤラインセン
サ１０の１つのチップサイズ以上でなければ、デフォー
カスを検出することはできない。

【００３０】これを図４を用いて説明する。図４は、後
ピン状態においてＣＣＤラインセンサ１０とレーザビー
ムの副走査方向の位置関係を示した概略図である。図４
において、トロイダルレンズ後側主点をビーム半径ｄ₀
で透過したレーザビームＡは、矢印ｘ方向へ進行し走査
線と光学的に等価である線ａ上で焦点を結び、その後、
線ｃ上にあるＣＣＤラインセンサ１０でビーム半径ｄ₁
として検出される。

【００３１】同様にトロイダルレンズ後側主点をビーム
半径ｄ₀で透過したレーザビームＢは矢印ｘ方向へ進行
し、走査線と光学的に等価である線ａより、レーザダイ
オードからの光学的距離が長い位置にある線ｂ上で焦点
を結び、その後、線ｃ上にあるＣＣＤラインセンサ１０
にビーム半径ｄ₂として検出される。図４で、トロイダ
ルレンズ後側主点と線ａまでの距離をｆ、線ａと線ｂの
距離をΔＬ、トロイダルレンズと後側主点とＣＣＤライ
ンセンサ１０までの距離をＬとする。

【００３２】ＣＣＤラインセンサ１０によって、レーザ
ビームａと、後側にデフォーカスされているレーザビー
ムｂの差を検出するためには、ｄ₁とｄ₂の差がＣＣＤセ
ンサの１つのチップサイズ以上であればよい。すなわ
ち、ＣＣＤセンサの１つのチップサイズをＳとすれば、
以下の式を満足する。

【００３３】ｄ₁−ｄ₂≧Ｓ・・・・・(3) さらに、上記式(3)と幾何学的な関係により以下の式が
導かれる。 （Ｌ−ｆ）ｄ₀／ｆ−｛Ｌ−（ｆ＋ΔＬ）｝ｄ₀／（ｆ＋
ΔＬ）≧Ｓ 上記式を整理して、 Ｌ≧Ｓｆ（ｆ＋ΔＬ）／ｄ₀ΔＬ・・・・・(4) となる。したがって、後ピン状態の場合ＣＣＤラインセ
ンサ１０は、トロイダルレンズ後側主点から上記式(4)
の右辺で規定される距離Ｌだけ離れた位置に配置されて
いれば、焦点位置の誤差を検出することができる。

【００３４】一方、前ピン状態についても同様にＣＣＤ
ラインセンサ１０の位置に関する条件を求めることがで
きる。後ピン状態の場合と同様に計算すれば、以下の式
を得る。

【００３５】 Ｌ’≧Ｓｆ（ｆ−ΔＬ）／ｄ₀ΔＬ・・・・・(5) 以上より、ＣＣＤラインセンサ１０は、トロイダルレン
ズ後側主点からの距離が(4)式と(5)式を同時に満たす位
置に配置すれば、焦点位置の誤差を検出することができ
る。ところが、 （(4)式のＬの右辺）＞（(5)式のＬ’の右辺） であるから、結局ＣＣＤラインセンサ１０は、トロイダ
ルレンズ後側主点からの距離Ｌが(4)式を満たす位置に
配置すればよい。

【００３６】以下、実施形態の場合の具体的な数値を示
す。例えば、数値例として本体プリンタの画像密度を１
２００ｄｐｉ（最小ビーム半径ω₀としては約１０μ
ｍ），レーザビームの波長λを７８０ｎｍ，トロイダル
レンズ後側主点と基準フォーカス面までの距離、すなわ
ちトロイダルレンズの焦点距離ｆを２００ｍｍ，ＣＣＤ
ラインセンサの１チップサイズＳを７μｍ，許容できる
デフォーカス量ΔＬを０．２ｍｍとする。

【００３７】また、一般にレーザ光学系については以下
の式が成立する。 ｄ₀＝ｆλ／πω₀・・・・・(6) (6)式より、トロイダルレンズ後側主点でのビーム半径
は、 ｄ₀≒５ｍｍ となる。この値と上記各値を(4)式に代入すると、 Ｌ≧２８０ｍｍ が求められる。したがって数値例の場合、ＣＣＤライン
センサはトロイダルレンズ後側主点から２８０ｍｍ以上
離れた位置に配置すればよい。

【００３８】以上、本実施形態ではＣＣＤラインセンサ
１０を、走査面よりも光学的距離が長い位置に配置して
いる場合を説明したが、走査面よりも光学的距離が短い
位置に配置してもよい。ＣＣＤラインセンサを走査面よ
りも光学的距離が短い位置に配置した場合も、前ピン状
態、後ピン状態をそれぞれ計算し比較すれば、以下の式
が得られる。 Ｌ≧Ｓｆ（ｆ−ΔＬ）／ｄ₀ΔＬ・・・・・(8)（焦点位置の検出と補正フロー） 以下に、実際の焦点位
置の検出と補正の手順を説明する。 ［第１実施形態］始めに、プリンタ本体の電源が投入さ
れた直後にレーザビームの焦点を検出し補正する第１実
施形態の制御手順について、図５及び図６のフローチャ
ートを参照して説明する。

【００３９】図５は、第１実施形態のプリンタ本体制御
部１４の制御手順を示すメインフローチャートである。
プリンタの電源が投入されると、はじめに、制御プログ
ラムの初期設定（Ｓ１０１）が行われ、ＡＦ制御（Ｓ１
０２）が行われる。ＡＦ制御については後述する。次
に、図示しない画像コントローラからシリアルデータを
受信し、例えばプリント中の場合は画像信号やタイミン
グ信号等が入力される（Ｓ１０３）。さらに、プリント
要求がされているかがチェックされ（Ｓ１０４）、プリ
ント要求されていれば、画像信号に基づいてレーザダイ
オードが明滅され、プリント処理が行われる（Ｓ１０
５）。次に、プリント中及び待機中にかかわらず必要な
各種フラグのチェック等の通常処理が行われ（Ｓ１０
６）、プリンタ本体制御部１４のステータスを画像コン
トローラにシリアルデータとして送信する（Ｓ１０
７）。最後にルーチンタイマのタイムアップをチェック
して（Ｓ１０８）、タイムアップしていればＳ１０３に
戻る。

【００４０】図６は、第１実施形態のＡＦ制御（Ｓ１０
２）の制御手順を示したフローチャートである。始めに
ポリゴンモータが駆動され（Ｓ２０１）、レーザダイオ
ードが発光状態にされる（Ｓ２０２）。次に、初期設定
ＳＷ１６がチェックされる（Ｓ２０３）。この初期設定
ＳＷ１６は、基準となるスポット径Ｄａがメモリ１７に
ストアされているかどうかを表わし、メモリされている
場合はオンに設定される。

【００４１】初期設定ＳＷ１６がオフであった場合、基
準ビーム径の測定（Ｓ２０４）が行われ、このときのビ
ーム径Ｄが基準ビーム径Ｄａとしてメモリ１７にストア
される（Ｓ２０５）。この作業は、通常出荷の際の調整
後に行われる。本実施形態の場合、スポット径の基準ビ
ーム径Ｄａは、初期設定ＳＷ１６をサービスマン等がオ
フすることにより、途中で設定し直すこともできる。

【００４２】初期設定ＳＷ１６がオンであった場合、ビ
ーム径Ｄの測定が行われ（Ｓ２０６）、ビーム径Ｄと基
準ビーム径Ｄａとが等しいか否かがチェックされる（Ｓ
２０７）。ビーム径Ｄと基準ビーム径Ｄａとが等しけれ
ば（Ｓ２０７）フォーカスは適正であるので、そのまま
次のステップに進む。ビーム径Ｄと基準ビーム径Ｄａと
が等しくなければ、さらに大小を比較し（Ｓ２０８）、
ビーム径Ｄの方が小さければ後ピン状態であるから、ス
テッピングモータ９ａを正転駆動し、シリンドリカルレ
ンズ３を移動させる（Ｓ２０９）。逆にビーム径Ｄの方
が大きければ前ピン状態であるから、同様にステッピン
グモータ９ａを逆転駆動し、シリンドリカルレンズ３を
移動させる（Ｓ２１０）。ステッピングモータ９ａを駆
動させた後、再びビーム径Ｄと基準ビーム径Ｄａとの比
較にもどり（Ｓ２０７）、等しければ、次のステップに
進み、等しくなければ再度Ｓ２０８からの処理を続け
る。

【００４３】再びビーム径Ｄと基準ビーム径Ｄａとの値
を比較して等しければ、直ちにステッピングモータ９ａ
が停止される（Ｓ２１１）。そして、ポリゴンモータが
ＯＦＦされ（Ｓ２１２）、レーザダイオードの発光が停
止され（Ｓ２１３）、メインフローへリターンする。

【００４４】このように、第１実施形態では装置に電源
が投入された直後に、常に焦点位置が検出され、焦点位
置が適正でない場合には補正されるので、立ち上げ時に
は常に適正な焦点位置でレーザ走査光学装置を使用する
ことができる。

【００４５】［第２実施形態］次に、所定の時間経過ご
とにレーザビームの焦点を検出し補正する第２実施形態
の制御手順について、図７及び図８のフローチャートを
参照して説明する。

【００４６】図７は、第２実施形態のプリンタ本体制御
部１４の制御手順を示すメインフローチャートである。
プリンタの電源が投入されると、はじめに、制御プログ
ラムの初期設定（Ｓ３０１）が行われ、図示しない画像
コントローラからシリアルデータを受信し、プリント中
の場合は画像信号やタイミング信号等が入力される（Ｓ
３０２）。次に、画像形成の許可及び禁止を示す禁止フ
ラグＦがチェックされる（Ｓ３０３）。禁止フラグＦの
値が０の時は画像形成が許可され、それ以外の値の時は
画像形成は禁止される。Ｓ３０３で、禁止フラグＦの値
が０の場合、さらに、プリント要求がされているか否か
がチェックされる（Ｓ３０４）。プリント要求されてい
れば、画像信号に基づいてレーザダイオードが明滅さ
れ、プリント処理が行われる（Ｓ３０５）。プリント要
求がされていなければ、焦点検出のタイミングをカウン
トするタイマのタイムアップをチェックする（Ｓ３０
６）。このタイマは、プリンタ本体制御部１４の内部ク
ロックを利用したタイマで、所定の時間間隔（例えば、
１２０分間隔等）をカウントする。

【００４７】プリント処理が行われた場合（Ｓ３０
５）、またはタイムアップしていない場合（Ｓ３０６で
Ｎｏ）、次のステップＳ３０９に進行する。

【００４８】タイムアップしている場合（Ｓ３０６でＹ
ｅｓ）、禁止フラグＦが改めて１に設定され（Ｓ３０
７）、後述するＡＦ処理（Ｓ３０８）が行われる。次
に、プリント中及び待機中にかかわらず必要な各種フラ
グのチェック等の通常処理を行い（Ｓ３０９）、プリン
タ本体制御部１４のステータスを画像コントローラにシ
リアルデータとして送信する（Ｓ３１０）。最後にルー
チンタイマのタイムアップをチェックして（Ｓ３１
１）、タイムアップしていればＳ３０２に戻る。

【００４９】図８は、第２実施形態のＡＦ制御（Ｓ３０
８）の制御手順を示したフローチャートである。始めに
ポリゴンモータが駆動され（Ｓ４０１）、レーザダイオ
ードが発光されて（Ｓ４０２）、ビーム径Ｄが測定され
る（Ｓ４０３）。

【００５０】次に、検出されたビーム径Ｄとメモリ１７
にあらかじめストアされている基準ビーム径Ｄａとが比
較される（Ｓ４０４）。ビーム径Ｄと基準ビーム径Ｄａ
とが等しければ（Ｓ４０４でＹｅｓ）フォーカスは適正
であるので、そのまま次のステップに進む。ビーム径Ｄ
と基準ビーム径Ｄａ等しくなければ、さらに大小を比較
し（Ｓ４０５）、ビーム径Ｄの方が小さければ後ピン状
態であるから、(2)式によってデフォーカス量と対応す
るステッピングモータ９ａの駆動量を演算し（Ｓ４０
６）、ステッピングモータ９ａを所定パルスだけ正転駆
動し、シリンドリカルレンズ３を移動させる（Ｓ４０
７）。逆にビーム径Ｄの方が大きければ前ピン状態であ
るから、同様に焦点のデフォーカス量と対応するステッ
ピングモータ９ａの駆動量を演算し（Ｓ４０８）、ステ
ッピングモータ９ａを所定パルスだけ逆転駆動し、シリ
ンドリカルレンズ３を移動させる（Ｓ４０９）。このよ
うに第２実施形態では、ステッピングモータ９ａの駆動
量を演算し、演算により求められた所定パルスだけステ
ッピングモータ９ａを駆動し、シリンドリカルレンズ３
を移動させる形態をとっている。

【００５１】始めからビーム径Ｄと基準ビーム径Ｄａと
が等しく補正の必要がない場合（Ｓ４０４でＹｅｓ）、
あるいは、焦点距離の補正がすべて終了した場合、ポリ
ゴンモータが停止され（Ｓ４１０）、レーザダイオード
の発光が停止される（Ｓ４１１）。そして、焦点検出の
タイミングをカウントするタイマをセット（Ｓ４１２）
した後、禁止フラグＦが０に設定されて（Ｓ４１３）、
メインルーチンへリターンする。

【００５２】以上説明したように、第２実施形態では所
定時間経過ごとに、レーザビームのスポット径が補正さ
れるので、スポット径が経時的に変化しても適宜補正さ
れ、常に安定したスポット径が維持される。このような
時間間隔は、レーザ装置光学装置の使用される環境や使
用状態に応じて適宜定めればよい。また、第２実施形態
においても、第１実施形態のように、装置の立ち上げ後
に焦点位置の検出を行った後、所定時間間隔で焦点位置
を検出するように設定してもよい。

【００５３】なお、各実施形態では副走査方向のレーザ
ビームのスポット径を検出する例を述べたが、ラインセ
ンサを主走査方向に平行に配置し、主走査方向のスポッ
ト径を検出してもよい。また、ラインセンサではなく受
光面を有する２次元ＣＣＤエリアセンサを配置して、同
時に主走査方向と副走査方向のスポット径を検出しても
よい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るレー
ザ走査光学装置は、ＣＣＤセンサを被走査面から所定の
距離だけ離れた位置に配置するという簡単な構成で、レ
ーザビームの焦点位置、基準焦点位置からのずれ量等の
結像状態を容易に検出することができる。

【００５５】また、あらかじめ基準となるスポット径の
値をメモリしておき、メモリされた値と比較計算するの
で特別な調整や計算を必要とせず比較できるため、高精
度に結像状態の検出ができる。さらに検出された結像状
態が適正でない場合、補正手段を有しているので、適正
な結像状態に補正を行うことができる。

【００５６】本発明に係るレーザ走査光学装置をプリン
タや複写機等に適用した場合、被走査線上のスポット径
が変化しても、高精度にレーザビームの集光位置が検出
され補正されるので、常に安定した画像を出力すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の構成を表わす概略図

【図２】焦点位置検出の原理を説明する概略図

【図３】レーザビームの結像位置付近の拡大図

【図４】後ピン状態でのＣＣＤラインセンサの位置に関
する条件を説明する概略図

【図５】第１実施形態のプリンタ本体制御部の制御手順
を示すフローチャート

【図６】第１実施形態のＡＦ制御の手順を示すフローチ
ャート

【図７】第２実施形態のプリンタ本体制御部の制御手順
を示すフローチャート

【図８】第２実施形態のＡＦ制御の手順を示すフローチ
ャート

【符号の説明】

３：シリンドリカルレンズ ９：移動ユニット １０：ＣＣＤセンサ １１：ＡＦ制御部 １４プリンタ本体制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザビーム発生源から射出されたレー
   ザビームを偏向器で偏向し記録媒体上に結像・走査する
   レーザ走査光学装置において、 レーザビームの光軸と略垂直な面内にあって、前記記録
   媒体上の被走査面に対して所定の長さだけ光学的距離が
   異なる位置に設けられ、レーザビームのスポット径を検
   知してスポット径に応じた信号を出力する検知手段と、 該検知手段の出力よりレーザビームの集光位置を判断す
   る制御手段と、 該制御手段により判断された集光位置を補正する補正手
   段と、を備えたことを特徴とするレーザ走査光学装置。