JPS62174718A - 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】 〔概　要〕 光源からの走査光を、像面走査の直前に、回転多面鏡の
鏡面と新しく設けた固定反射鏡との間にて複数回反射さ
せた後、光検出器上に走査させ、その検出時点を基準と
することにより、走査光学装置の回転多面鏡の分割角度
製造誤差を補正し、走査ビーム制御タイミングの検出精
度を向上させる。

〔産業上の利用分野〕

この発明は、レーザプリンタやレーザパターン検査装置
に用いられ回転多面鏡を用いた走査光学装置に係わり、
さらに詳しく言えば走査ビーム制御タイミング検出法の
精度の向上に関する。

回転多面鏡を用いた光学走査装置においては、回転多面
鏡の分割角度に製作誤差があり、回転多面鏡が等角速度
で回転しても、一定方向から入射する光源ビームが、多
面鏡面にて反射され、像面の所定の位置（例えばレーザ
印字を行う第１番目のドツト位置）に到達する時間同期
は、上記分割角度の製作誤差に応じて各多面鏡面（各走
査線）毎に変化する。多面鏡の１面内の平面精度は非常
に良いため、１面毎の反射ビームの角速度は一定とみな
すことが出来る。

そこで、被走査線上、各ビームが印字など目的の走査を
開始する直前の特定位置にて走査ビームを検出し、その
位置から先の走査ビームの位置を、該検出の時点から計
測した時間で以てとらえることが出来る。従って、各多
面鏡面毎に、像面への走査ビームの到来に時間的ばらつ
きがあっても、上記特定位置でのビーム検出時点を基準
とすることにより像面上の位置を、ばらつきを排除して
とらえることが出来る。この方法は走査ビーム制御タイ
ミング検出法とよばれて広く用いられてきた。

像面上のビーム位置精度は、例えば、この装置がレーザ
プリンタである場合は、印字文字の形状の品質に直ちに
影響する。

一方、各装置の小型低価格化は時代の趨性であり、小型
簡易で精度の高い走査タイミングの検出手段が要望され
ていた。

〔従来の技術〕

従来の走査光学装置の構成を第５〜６図に示す。

図において、１は光源として、平行なレーザビームを射
出し、光変調可能なレーザモジュールである。２は回転
多面鏡、３はビームを像面６に集光結像する走査レンズ
、４は筐体、５ば走査ビームのタイミングを検出する光
検出器、６は像面、７は筐体板、１０は光源からの入射
光、１１は反射光、特にタイミング検出光である。これ
らの構成はＲｏＡ、５ＰＲＡＧＵＥ等の１最近のレーザ
プリンタの技術”。

レーザ研究、Ｖｏｌ、１１．Ｎｏ、８．ｐ、５５６（１
９８３）に紹介されている。

第６図は、装置を小型にするため、光源からの入射光α
〔が走査レンズ３を通過する以前に受光する光検出器８
を筐体内に設けたものであって、発明者等が先に特開昭
５９−１２４１７号にて出願した構成である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第５図の第１の例の構成では、像面近傍にて走査ビーム
を検出するため、光検出器５の取り付けと、該光検出器
に至るまでの光路距離を得るために走査光学装置全体が
、大きな空間と、それを支える大きな筐体板７を必要と
する。

第６図の第２の例の構成では、装置全体は小型にできる
が、第５図の例のような、像面に近いビーム走査速度で
もって光検出器を横切るのに比べて、走査の角速度は同
じであるが、反射後の光路長が短いので、光検出器８の
位置でのビーム速度が遅く、その結果走査タイミング信
号の立ち上がりが緩やかになり、走査タイミングの検出
精度が低下する。

本発明はこのような点にかんがみて発明されたもので、
小型簡易な構成で精度の高い走査ビーム制御タイミング
の検出が可能な走査光学装置を提供することを目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

各走査ビームが像面の走査に入る直前に、回転多面鏡の
鏡面にて反射された、光源からの光を、該多面鏡面との
間にて複数回反射させる固定反射鏡と、該多面鏡面と該
固定反射鏡の間を複数回反射した後の反射光を検出する
光検出器を設け、更に該光検出器の前面にスリットを設
け、これら光源と、反射鏡と、光検出器を被走査面の中
心軸に関し同一の側に配置する。

上記問題点は、固定反射鏡と、複数回反射後の反射光を
検出する光検出器よりなる本発明によって解決される。

〔作　用〕 第１図に本発明の複数回反射の原理図を示す。

図において、０は回転多面鏡の回転中心軸、９は回転多
面鏡の鏡面、１０は光源からの入射光、１１は反射光、
１２は本発明により設けられた固定反射鏡で、該固定反
射鏡の垂線を基準線とし、回転多面鏡が回転中の成る時
点での該基準線と多面鏡面９の垂線のなす角度（即ち２
個の鏡９．１２のなす角度）をθ、光源からの入射光１
０と基準線のなす角度をφ。とする。図に示すように、
入射光１０は両鏡面９．１２の間でｍ回反射し、両鏡面
９．１２での反射点をＲ１（ｉ・１，２・・ｍ）、入射
角をφ＝　（ｆ＝１．２・・ｍ）とする。

各反射点Ｒｉでの入射角φ五は φ　重　＝　　φ　。　−θ φ２＝φ、−２θ φ３・３θ−φ０ φ４・４θ−φ０ φＳ・５θ−φ０ で表わされる。

また、各反射点Ｒ，で反射されたビームの走査角ξ＝　
（ｉ＝１．２・・ｍ）は入射光を基準として時計方向に
見て、 ξヨ・π＋２φ。−２θ ξ２＝　２θ ξ３・π＋２φ、−４θ ξ４・　４θ ξ、＝π＋２φ。−６０ で表される。

回転多面鏡が時計方向に角速度ωで回転した時反射点Ｒ
□を反射した光の角速度はｄξｉ／ｄｔにより求めるこ
とができ、それは次式で表わされる。

ただし、ｄθ／ｄ　ｔ＝ω、　　ｍ＝１．２・・（正の
整数）従って、走査ビームを光検出器に入射する以前に
固定反射鏡と多面鏡面の間でｉ回反射させることにより
、咳光検出器を横切る光の角速度は上記の式の如く速く
なる。

一方、光検出器の出力信号は、この後判定レベルに達し
た時点が検出され、走査ビーム制御タイミング信号とし
て利用される。ビームの走査速度と光検出器の信号出力
波形の関係は第２図に示すごとくビーム速度が速いと、
出力の立ち上がり波形も速くなる。そうしてまた、ビー
ム出力変動や雑音その他、外乱要因は、判定レベルに達
する瞬間をとらえる時間判定に影響を与え、その誤差を
生ずる原因となる。従って、光検出器を横切るビームの
速度を高めることにより、タイミング信号の精度をたか
めることが出来る。

機器設計者が設定した多面鏡面の回転位置、即ら所定の
θの値において、所定の反射回数を終えたビームが光検
出器に、所定の方向から入射して来たものを、検出して
タイミング信号とするのであるが、該光検出器には上記
所定以外のθと反射回数のビームが、所定以外の方向か
ら入射することがあり得る。従って、光検出器の前面に
設けられたスリットは、これら所定以外の方向からの入
射光を排除すると同時に、該所定のビーム以外の光、例
えば背景光などによる妨害を排除しタイミング検出の精
度を高める。

〔実施例〕

以下図面に示す実施例により本発明の要旨を具体的に説
明する。全図を通じ同一符号は同一対象物を示す。

第３図は１実施例の要部構成を示すもので、■は光源、
２は回転多面鏡、３は走査レンズ、６は走査を受ける像
面、９は多面鏡面、１２は固定反射鏡、１３は光検出器
、１４は走査レンズの中心光軸である。

光源１はレーザダイオードとコリメートレンズからなり
、平行光線を射出すると共に、外部変調回路によりその
射出するビームの走査位置のタイミングに同期して、点
滅或いは輝度変調が行われるよう、構成されている。

回転多面鏡２は矢印の如く時計方向に回転し、多面鏡面
９で反射した走査ビームが像面６の走査開始側に入る直
前の成る瞬間において、光源１から入射したビームｌＯ
は多面鏡面９と固定反射鏡１２との間で５回反射して、
光検出器１３上を同図の右から左に横切って走査する。

その時の該光検出器の出力パルスの立ち上がりの電圧を
、図示してない電圧判別回路が所定の判別レベルと比較
し、該判別レベルに達した瞬間を検出する。

その後、多面鏡面９が僅か回転した後は、反射光は固定
反射鏡１２には入射せず、走査レンズ３を経て像面６に
入射し、印字の走査に入る。その状況をビーム１１゛　
にて示すが、多面鏡面９の回転は僅かであるので、同図
では固定反射鏡１２に入射する場合と同じ点を用いて描
いである。

上記判別回路が、光検出器１３の出力が判別レベルに達
したと判別した瞬間の時点を基準として、像面６上の所
定の位置、例えばプリンタの左端第１ドツトの位置に走
査ビームが到達する時間を予め設計と調整の段階にて規
定しておき、以後順次、上記基準時点からの時間を以て
像面６上の位置座標として、それに対応して光源１の発
光を変調していく。尚、位置座標に代える時間測定はク
ロックパルスの数でもって行われる。

このようにして、多面鏡面９の分割角度に製造誤差があ
っても、その像面上の位置精度への影響が排除される。

上記回転走査において、光検出器１３上を走査するビー
ムは５回の反射を経て来ているので、第６図に示す従来
の構成の光検出器８上を走査するビームより、２倍の速
度を有している。従って光検出器１３の出力パルスの立
ち上がりは２倍速く、それだけビーム検出の精度が高く
なる。

以上の説明から判るように、第５図に示す従来の方式を
第６図に示す方式で小型化し、該小型化方式における光
検出器の検出ビームの速度不足を本発明にて補うもので
ある。

第４図に本発明の他の実施例として、スリット１５を設
けた構成を示す。該スリットを設けることにより、所定
の方向以外の方向からの多面鏡面９の反射光と、背景の
雑音光を排除し、誤動作と精度の低下を防止する。集束
レンズ１６は短焦点レンズであって、スリット１５の小
さなスリット幅に対応してビーム径を小さくするために
設けられている。若し、このレンズが無く、ビーム径が
大きいと、光検出器１３の出力は、スリットを通過する
光量が少なくなり、出力レベル低下を招くと共に、立ち
上がりが緩やかになり、判定レベル到達判定の精度が低
下する。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、極めて簡易な構成
により、小型、低原価で、精度の高い走査光制御タイミ
ングを得ることができ、その工業的効果は頗る大である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、 第２図は光検出器の出力波形説明図、 第３図は本発明の１実施例、 第４図は本発明の第２の実施例、 第５図は従来の例、 第６図は従来の第２の例である。 図において、 １は光源、 ２は回転多面鏡、 ９は多面鏡面、 １０は入射光、 １１は反射光、 １１°は像面走査ビーム、 １２は固定反射鏡、 １３は光検出器、 １５はスリットである。 第　１　図 鱒止石−餉潰艶鼓明閃 第２図 漆兆明禮２信鉋剥 ｆｓＡ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転多面鏡を用い、走査ビーム制御タイミング検
   出手段を有する走査光学装置において、該回転多面鏡の
   鏡面（９）にて反射された、光源（１）からの入射光（
   １０）を、該多面鏡面（９）との間にて複数回、反射さ
   せる固定反射鏡（１２）と、 上記入射光（１０）が該多面鏡面（９）と該固定反射鏡
   （１２）の間を複数回、反射した後の反射光（１１）か
   ら走査ビーム制御タイミングを検出する光検出器（１３
   ）とを設けることを特徴とする走査光学装置。
2. （２）所定の方向から光検出器（１３）に入射する反射
   光（１１）以外の入射光を排除するスリット（１５）を
   、上記光検出器（１３）への反射光（１１）の入射光路
   に設けることを特徴とする特許請求の範囲の第１項記載
   の走査光学装置。
3. （３）光源（１）と、固定反射鏡（１２）と、光検出器
   （１３）を被走査の像面（６）の中心軸に関し同一の側
   に配置することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の走査光学装置。