JPS63273825A - Optical scanning system - Google Patents

Optical scanning system

Info

Publication number
JPS63273825A
JPS63273825A JP62108511A JP10851187A JPS63273825A JP S63273825 A JPS63273825 A JP S63273825A JP 62108511 A JP62108511 A JP 62108511A JP 10851187 A JP10851187 A JP 10851187A JP S63273825 A JPS63273825 A JP S63273825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
scanning direction
beam diameter
main scanning
rotating polygon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62108511A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shiraishi
貴志 白石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP62108511A priority Critical patent/JPS63273825A/en
Publication of JPS63273825A publication Critical patent/JPS63273825A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
  • Fax Reproducing Arrangements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To facilitate beam diameter control and to stabilize an image by providing a light shielding member which has a triangular slit formed on a side in a main scanning direction and a side at an angle of <=45 deg. to the main scanning direction on the front of an element for horizontal synchronization. CONSTITUTION:The light shielding member 6 which has the triangular slit 6a having the slit in the main scanning direction and the side at the angle of <=45 deg. to the main scanning direction is provided on the front of the photodetector 7 horizontal synchronization. The the diameter of the beam in a subscanning direction is estimated by making a curve showing the relation between the intensity distribution and time of laser beam detected by the photodetector 7 corresponding a curve showing the relation between the intensity distribution of the laser beam and beam diameter through a detecting circuit 9. For example, the measured beam diameter is fed back to a control circuit, which performs control so as to obtain an optimum preset beam diameter, thereby obtaining a stable image automatically in spite of temperature and humidity variations.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はレーザプリンタ等の光走査系に関し、特にプリ
ンタの動作中に副走査方向のビーム径を近似的に求めて
制御を容易にする技術に係る。
[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to an optical scanning system such as a laser printer, and in particular, to controlling by approximately determining the beam diameter in the sub-scanning direction during the operation of the printer. Related to technology that facilitates

(従来の技術) 従来のレーザプリンタの光走査系の一般的な構成及び動
作を第9図及び第10図を参照して説明する。なお、第
9図は従来の光走査系の概略構成を示す側面図、第10
図は平面図である。
(Prior Art) The general configuration and operation of an optical scanning system of a conventional laser printer will be described with reference to FIGS. 9 and 10. Note that FIG. 9 is a side view showing the schematic configuration of a conventional optical scanning system, and FIG.
The figure is a plan view.

第9図及び第10図において、コリメータユニット21
は半導体レーザと変調機構とを内蔵し、コリメータレン
ズによりレーザ光を集光するようになっている。コリメ
ータユニット21から照射されたレーザ光は、ミラーモ
ータ22上で図中矢印方向へ回転する回転多面鏡(ポリ
ゴンミラー)23の鏡面に入射する。回転多面鏡23で
反射されたレーザ光は第1のfθレンズ24を通過し、
水平同期用折返しミラー25で反射され、更に補正レン
ズ2θを通過して受光素子(例えばPINダイオード)
27の受光面に入射する。受光素子27による光電変換
圧力は水平同期検知回路28へ出力される。こうして受
光素子27にレーザ光が入射し、更に上記回転多面鏡2
3の回転によりレーザ光が受光面上で主走査方向に走査
されると、変換された電圧がしきい値を越えた時点で水
平同期検知回路28により水平同期信号が得られる。こ
れによって図示しない制御装置でクロックをカウントし
始め、所定のカウント数に達した時点で画像データ信号
29を変調回路30を介して上記コリメータユニット2
1に出力する。
In FIGS. 9 and 10, the collimator unit 21
has a built-in semiconductor laser and a modulation mechanism, and focuses the laser light using a collimator lens. The laser beam irradiated from the collimator unit 21 is incident on the mirror surface of a rotating polygon mirror 23 that rotates in the direction of the arrow in the figure on a mirror motor 22 . The laser beam reflected by the rotating polygon mirror 23 passes through the first fθ lens 24,
It is reflected by the horizontal synchronization folding mirror 25, further passes through a correction lens 2θ, and is then sent to a light receiving element (for example, a PIN diode).
The light is incident on the light receiving surface of 27. The photoelectric conversion pressure by the light receiving element 27 is output to the horizontal synchronization detection circuit 28. In this way, the laser beam is incident on the light receiving element 27, and further the above-mentioned rotating polygon mirror 2
When the laser beam is scanned in the main scanning direction on the light-receiving surface by the rotation of step 3, a horizontal synchronization signal is obtained by the horizontal synchronization detection circuit 28 when the converted voltage exceeds a threshold value. As a result, a control device (not shown) starts counting clocks, and when a predetermined count is reached, the image data signal 29 is transmitted to the collimator unit 2 via the modulation circuit 30.
Output to 1.

画像データ信号29がコリメータユニット2I内の半導
体レーザに入力されると、半導体レーザはその信号に応
じてオン、オフされる。画像データ信号29に対応する
レーザ光は上記回転多面鏡23で反射され、第1のfθ
レンズ24を通過し、一対の折返しミラー31.32で
反射され、更に第2のfθレンズ33を通過して感光体
34上で結像され、感光体34上に所定の画像(静電潜
像)を形成する。
When the image data signal 29 is input to the semiconductor laser in the collimator unit 2I, the semiconductor laser is turned on and off according to the signal. The laser beam corresponding to the image data signal 29 is reflected by the rotating polygon mirror 23, and is reflected by the first fθ
It passes through the lens 24, is reflected by a pair of folding mirrors 31 and 32, and further passes through the second fθ lens 33 to form an image on the photoreceptor 34, and a predetermined image (electrostatic latent image) is formed on the photoreceptor 34. ) to form.

ところで、従来の光走査系については、工場における調
整時等にビームを静止させ、専用の治具を用いて副走査
ビーム径を測定し、所定のビーム径となるように調整す
ることは行なわれている。
By the way, with conventional optical scanning systems, during adjustment at the factory, the beam is stopped, the sub-scanning beam diameter is measured using a special jig, and the beam diameter is adjusted to a predetermined beam diameter. ing.

しかし、プリンタの動作中に副走査ビーム径を測定する
ことが可能な機構は設けられておらず、工場出荷後には
ビーム径を監視することはできなかった。一方、現在は
レンズ等に安価なプラスチック製のものを利用すること
が多くなってきているが、プラスチックレンズ等は温度
上昇、吸湿等によって光学特性が変化し、その結果ビー
ム径が変化するという欠点がある。ところが、このよう
にビーム径が変化しても、従来はその変化を監視するこ
とができないので、ビーム径の変化を適切に補正するこ
とができず、画像は温度・湿度等によって大きく変化し
てしまっていた。
However, there is no mechanism that can measure the sub-scanning beam diameter during printer operation, and it has not been possible to monitor the beam diameter after shipment from the factory. On the other hand, inexpensive plastic lenses are now increasingly being used for lenses, etc., but the disadvantage of plastic lenses is that their optical properties change due to temperature rise, moisture absorption, etc., and as a result, the beam diameter changes. There is. However, even if the beam diameter changes in this way, it is not possible to monitor the change in the conventional method, so it is not possible to appropriately correct for changes in the beam diameter, and the image changes greatly due to temperature, humidity, etc. It was put away.

また、画質を変化させたり、階調を出すためには、1ド
ツト径を変化させることが行なわれるが、従来はその径
を確認しフィードバックする手段はなく、場合によって
は1ドツト径を何回も変化させてプリントを繰返さない
と、望む画質や階調が得られないこともあった。
Furthermore, in order to change the image quality or create gradation, the diameter of one dot is changed, but conventionally there was no means to confirm and feed back the diameter, and in some cases, the diameter of one dot was changed several times. In some cases, the desired image quality and gradation could not be obtained unless the printing process was repeated with different values.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、プリント中に副走査方向のビーム径を推定すること
ができ、それに応じてビーム径の制御を容易にし、安定
した画像を得ることができる光走査系を提供することを
目的とする。
(Problems to be Solved by the Invention) The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to estimate the beam diameter in the sub-scanning direction during printing, and control the beam diameter accordingly. An object of the present invention is to provide an optical scanning system that can easily obtain stable images.

[発明の構成コ (問題点を解決するための手段) 本発明の光走査系は、少なくとも光源と、光源からの光
を主走査方向へ偏向させる回転多面鏡と、結像光学系と
、水平同期をとるための素子とを具備した光走査系にお
いて、上記水平同期をとるための素子の前面に、主走査
方向に対して平行な辺と主走査方向に対して45°以下
の角をなす辺とを有する三角形のスリットが形成された
遮光部材を設けたことを特徴とするものである。
[Configuration of the Invention (Means for Solving Problems)] The optical scanning system of the present invention includes at least a light source, a rotating polygon mirror that deflects light from the light source in the main scanning direction, an imaging optical system, and a horizontal In an optical scanning system equipped with an element for synchronizing, the front surface of the element for horizontal synchronization has a side parallel to the main scanning direction and an angle of 45° or less with respect to the main scanning direction. The present invention is characterized by providing a light shielding member in which a triangular slit having sides is formed.

なお、本発明の光走査系においては、遮光部材と水平同
期をとるための素子との間に、主走査方向及び副走査方
向のうち少なくともいずれか一方の方向に光を集光させ
るレンズを設けてもよい。
In the optical scanning system of the present invention, a lens is provided between the light shielding member and the element for horizontal synchronization to condense light in at least one of the main scanning direction and the sub-scanning direction. It's okay.

(作用) 本発明の光走査系によれば、遮光部材に設けられたスリ
ットを通過したレーザ光が水平同期をとるための素子に
照射される。そして、スリットの形状を上記のように規
定しておくことにより、素子で検出されるレーザ光の強
度分布と時間との関係を示す曲線にはガウス分布に近似
した部分が現われる。一方、一般にレーザ光の強度分布
とビーム径との関係はガウス分布を示すことが知られて
いる。したがって、例えば適当な回路構成により2つの
曲線を対応させれば、副走査方向のビーム径を推定する
ことができる。更に、例えば測定されたビーム径が予め
設定された最適なビーム径となるように制御を行なえば
、温度や湿度の変化にかかわらず自動的に安定した画像
を得ることができる。また、望ましい画質や階調を得る
ことも極めて容易となる。
(Function) According to the optical scanning system of the present invention, the laser beam that has passed through the slit provided in the light shielding member is irradiated onto the element for horizontal synchronization. By defining the shape of the slit as described above, a portion approximating a Gaussian distribution appears in the curve showing the relationship between the intensity distribution of the laser light detected by the element and time. On the other hand, it is generally known that the relationship between the intensity distribution of laser light and the beam diameter shows a Gaussian distribution. Therefore, for example, by making the two curves correspond to each other using an appropriate circuit configuration, the beam diameter in the sub-scanning direction can be estimated. Further, by controlling the measured beam diameter to be a preset optimum beam diameter, for example, a stable image can be automatically obtained regardless of changes in temperature or humidity. Furthermore, it becomes extremely easy to obtain desirable image quality and gradation.

なお、遮光部材と水平同期をとるための素子との間に主
走査方向及び/又は副走査方向に光を集光させるレンズ
を設け、素子の受光面が焦点位置となるように配置して
おけば、遮光部材に形成するスリットの大きさを大きく
しても上記と同様な−6= 効果を得ることができる。このような構成にすれば、素
子の受光面に光が照射される時間を長くすることができ
るので、クロックによる分解能が高くなり、副走査方向
ビーム径の測定精度を向上させることができる。
Note that a lens for concentrating light in the main scanning direction and/or sub-scanning direction should be provided between the light shielding member and the element for horizontal synchronization, and the lens should be arranged so that the light receiving surface of the element is at the focal point. For example, even if the size of the slit formed in the light shielding member is increased, the same -6= effect as described above can be obtained. With such a configuration, the time during which light is irradiated onto the light-receiving surface of the element can be extended, so that the resolution by the clock can be increased, and the measurement accuracy of the beam diameter in the sub-scanning direction can be improved.

(実施例) 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。まず
、第1図及び第2図に基づいて、本発明の光走査系の全
体的な構成及び動作を概略的に説明する。なお、第1図
は本発明に係る光走査系の概略構成を示す側面図、第2
図は同光走査系の平面図である。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the overall configuration and operation of the optical scanning system of the present invention will be schematically explained based on FIGS. 1 and 2. Note that FIG. 1 is a side view showing the schematic configuration of the optical scanning system according to the present invention, and FIG.
The figure is a plan view of the optical scanning system.

第1図及び第2図において、コリメータユニット1は、
波長の可変なレーザと変調機構とを内蔵し、プラスチッ
ク製のコリメータレンズによりレーザ光を集光するよう
になっている。なお、後記する発振周波数制御回路によ
り、コリメータユニット1内のレーザから照射されるレ
ーザ光の波長が変えられるようになっている。
In FIGS. 1 and 2, the collimator unit 1 is
It has a built-in wavelength variable laser and a modulation mechanism, and the laser beam is focused using a plastic collimator lens. Note that the wavelength of the laser light emitted from the laser in the collimator unit 1 can be changed by an oscillation frequency control circuit to be described later.

上記コリメータユニット1から照射されるレーザ光は、
ミラーモ〜り2に取付けられ、図中矢印方向に回転する
回転多面鏡(ポリゴンミラー)3の鏡面に照射される。
The laser beam irradiated from the collimator unit 1 is
The light is irradiated onto the mirror surface of a rotating polygon mirror 3 that is attached to a mirror mirror 2 and rotates in the direction of the arrow in the figure.

この回転多面鏡3の鏡面は、その回転軸に対して平行で
はなく、回転軸に平行な面に対して所定の角度傾いてい
る。
The mirror surface of this rotating polygon mirror 3 is not parallel to its rotation axis, but is inclined at a predetermined angle with respect to a plane parallel to the rotation axis.

この回転多面鏡3の鏡面と対向するように反射鏡4が設
けられており、上記コリメータユニット1から照射され
たレーザ光は、回転多面鏡3の鏡面で反射され、反射鏡
4で反射され、再び回転多面鏡3の鏡面で反射される。
A reflecting mirror 4 is provided to face the mirror surface of the rotating polygon mirror 3, and the laser beam irradiated from the collimator unit 1 is reflected by the mirror surface of the rotating polygon mirror 3, and then reflected by the reflecting mirror 4. It is reflected again by the mirror surface of the rotating polygon mirror 3.

上記のように回転多面鏡3の鏡面で再度反射されたレー
ザ光は、結像レンズ5へ入射される。この結像レンズ5
には、入射面A1出射面B、反射面Cが形成されている
。以上の各面の形状は、球面形状でもよいし、非球面形
状、例えば結像レンズ5の長手方向(主走査方向)に沿
って曲率が変化する形状でもよい。また、この結像レン
ズ5の一端側には、水平同期検知及び副走査方向のビー
ム径検知のために、上記反射面Cと対向する反射面りと
出射面B′が形成されている。出射面B′は、主走査方
向に沿って出射面Bと同一形状をなしている。
The laser beam reflected again on the mirror surface of the rotating polygon mirror 3 as described above is incident on the imaging lens 5. This imaging lens 5
, an entrance surface A1, an exit surface B, and a reflection surface C are formed. The shape of each of the above surfaces may be a spherical shape, or may be an aspherical shape, for example, a shape whose curvature changes along the longitudinal direction (main scanning direction) of the imaging lens 5. Further, on one end side of the imaging lens 5, a reflection surface facing the reflection surface C and an exit surface B' are formed for horizontal synchronization detection and beam diameter detection in the sub-scanning direction. The exit surface B' has the same shape as the exit surface B along the main scanning direction.

まず、コリメータユニット1から照射され、回転多面鏡
3、反射鏡4で反射され、再度回転多面鏡3で反射され
たレーザ光は、結像レンズ5の入射面Aから入射し、反
射面Cで反射され、反射面りで反射され、出射面B′が
ら出射し、更に遮光部材6に形成されたスリットを通過
して受光素子(例えばPINダイオード)7へ入射する
。受光素子7による光電変換出力は水平同期検知回路8
及び副走査ビーム径検知回路9へ出力される。こうして
受光素子7にレーザ光が入射し、更に上記回転多面鏡3
の回転によりレーザ光が受光面上で主走査方向に走査さ
れると、変換された電圧がしきい値を越えた時点で水平
同期検知回路8により水平同期信号が得られる。これに
よって図示しない制御装置でクロックをカウントし始め
、所定のカウント数に達した時点で画像データ信号1o
を変調回路11を介してコリメータユニット1に出力す
る。また、この間に後記するようにスリットが形成され
た遮光部材6を利用して上記副走査ビーム径検知回路9
によって副走査方向のビーム径が測定され、場合によっ
てはその測定値に応じて発振周波数制御回路12により
コリメータユニット1内のレーザから照射されるレーザ
光の波長が制御される。
First, the laser beam is irradiated from the collimator unit 1, reflected by the rotating polygon mirror 3 and the reflecting mirror 4, and reflected again by the rotating polygon mirror 3. The laser beam enters the imaging lens 5 from the incident surface A, and then enters the reflecting surface C. The light is reflected, reflected by the reflective surface, exits from the output surface B', passes through a slit formed in the light shielding member 6, and enters the light receiving element (for example, a PIN diode) 7. The photoelectric conversion output from the light receiving element 7 is sent to the horizontal synchronization detection circuit 8.
and is output to the sub-scanning beam diameter detection circuit 9. In this way, the laser beam enters the light receiving element 7, and further the above-mentioned rotating polygon mirror 3
When the laser beam is scanned in the main scanning direction on the light-receiving surface by the rotation of , the horizontal synchronization detection circuit 8 obtains a horizontal synchronization signal when the converted voltage exceeds a threshold value. As a result, a control device (not shown) starts counting the clock, and when a predetermined count is reached, the image data signal 1o is
is output to the collimator unit 1 via the modulation circuit 11. In addition, during this time, as described later, the sub-scanning beam diameter detection circuit 9 is
The beam diameter in the sub-scanning direction is measured, and depending on the case, the wavelength of the laser light emitted from the laser in the collimator unit 1 is controlled by the oscillation frequency control circuit 12 according to the measured value.

上記のように画像データ信号10がコリメータユニット
1内のレーザに入力されると、レーザはその信号に応じ
てオン、オフされる。画像データ信号10に対応するレ
ーザ光は、上記と同様に回転多面鏡3、反射鏡4、再度
回転多面鏡3で反射され、更に結像レンズ5の入射面A
1反射面C及び出射面Bを通過し、fθ特性、ビーム径
等を制御されて感光体13上で結像し、感光体13上に
画像(静電潜像)が形成される。なお、感光体13表面
までの光路と上記遮光部材6までの光路とでは、光学配
置が等価となるように各光学系が配置されている。
When the image data signal 10 is input to the laser in the collimator unit 1 as described above, the laser is turned on and off according to the signal. The laser beam corresponding to the image data signal 10 is reflected by the rotating polygon mirror 3, the reflecting mirror 4, and again by the rotating polygon mirror 3 in the same manner as described above, and is further reflected by the incident surface A of the imaging lens 5.
The light beam passes through a reflecting surface C and an exit surface B, and forms an image on the photoreceptor 13 with the fθ characteristics, beam diameter, etc. controlled, and an image (electrostatic latent image) is formed on the photoreceptor 13. The optical systems are arranged so that the optical path to the surface of the photoreceptor 13 and the optical path to the light shielding member 6 have equivalent optical arrangements.

上記のような結像レンズ5を用いれば、従来用いられて
いた折返しミラー等の光学系が不要となるため、コンパ
クト化に有利であり、調整も容易になる。
If the imaging lens 5 as described above is used, an optical system such as a folding mirror that has been used in the past becomes unnecessary, which is advantageous for compactness and facilitates adjustment.

次に、各構成部材について、図面を参照して更に詳細に
説明する。
Next, each component will be explained in more detail with reference to the drawings.

第3図は回転多面鏡3と反射鏡4との間におけるレーザ
光の反射の様子を示す平面図である。この第3図を参照
して、レーザ光を回転多面鏡3で反射させ、反射鏡4で
反射させ、再び回転多面鏡3で反射させたときの偏向角
について説明する。
FIG. 3 is a plan view showing how laser light is reflected between the rotating polygon mirror 3 and the reflecting mirror 4. FIG. Referring to FIG. 3, the deflection angle when the laser beam is reflected by the rotating polygon mirror 3, reflected by the reflecting mirror 4, and reflected again by the rotating polygon mirror 3 will be explained.

第3図において、Mは回転多面鏡3の1つの鏡面を示し
、4′はレーザ光の入射平面で切断した反射鏡4の断面
を示す。ここで、説明を簡単にするために、レーザ光は
光軸中心方向と垂直な方向から回転多面鏡3へ入射する
ものとし、また反射鏡4の特定の断面4−も光軸中心方
向と垂直になるように反射鏡4が配置されているとする
。なお、実際の装置では、レーザ光の入射方向及び反射
鏡4の特定断面の配置は、上記のように光軸中心方向と
直角になっていなくてもよいことは勿論である。
In FIG. 3, M indicates one mirror surface of the rotating polygon mirror 3, and 4' indicates a cross section of the reflecting mirror 4 taken along the plane of incidence of the laser beam. Here, to simplify the explanation, it is assumed that the laser beam is incident on the rotating polygon mirror 3 from a direction perpendicular to the optical axis center direction, and that the specific cross section 4- of the reflecting mirror 4 is also perpendicular to the optical axis center direction. It is assumed that the reflecting mirror 4 is arranged so that Note that in an actual device, it goes without saying that the incident direction of the laser beam and the arrangement of the specific cross section of the reflecting mirror 4 do not have to be perpendicular to the optical axis center direction as described above.

第3図図示のような配置の場合、M面の垂線が−11一 光軸中心方向に対してθの角度をなしているとすると、
出射光の角度は一般にβ−40となる。βはレーザ光の
入射方向と反射鏡4の特定面の垂線とがなす角によって
決まる値であり、第3図では90°である。すなわち、
回転多面鏡3でレーザ光を2回反射させるようにすれば
、回転多面鏡3がΔθだけ回転すると、出射光をΔ4θ
だけ偏向させることができる。従来のようにレーザ光を
回転多面鏡で1回だけ反射させた場合には、回転多面鏡
3がΔθだけ回転すると、出射光をΔ2θしか偏向させ
ることができなかったのに比較すると、2倍の偏向角が
得られることがわかる。なお、出射光の角度はずれるが
、このずれは回転多面鏡3における出射位置と感光体1
3上での結像位置Pとが鏡像関係となるように配置すれ
ば補正できる。
In the case of the arrangement shown in Figure 3, if the perpendicular to the M plane forms an angle of θ with respect to the -11-optical axis center direction, then
The angle of the emitted light is generally β-40. β is a value determined by the angle between the incident direction of the laser beam and the perpendicular to the specific surface of the reflecting mirror 4, and is 90° in FIG. 3. That is,
If the rotating polygon mirror 3 reflects the laser beam twice, when the rotating polygon mirror 3 rotates by Δθ, the emitted light will be reflected by Δ4θ.
can only be deflected. In the conventional case where the laser beam was reflected only once by the rotating polygon mirror, when the rotating polygon mirror 3 rotated by Δθ, the emitted light could only be deflected by Δ2θ, but this is twice as much. It can be seen that a deflection angle of is obtained. Note that the angle of the emitted light is shifted, but this shift is due to the difference between the output position on the rotating polygon mirror 3 and the photoreceptor 1.
The correction can be made by arranging the image forming position P on 3 in a mirror image relationship.

また、第3図では回転多面鏡3における2回の反射で反
射位置が移動するが、第1図に示すように回転多面鏡3
と反射鏡4との間で反射光を主走査平面に対して大きな
角度をもたせて折り返せば、主走査平面における移動量
は問題のない量となる。
In addition, in FIG. 3, the reflection position moves due to two reflections on the rotating polygon mirror 3, but as shown in FIG.
If the reflected light is returned at a large angle with respect to the main scanning plane between the mirror 4 and the mirror 4, the amount of movement in the main scanning plane will be a non-problematic amount.

上記第3図では1枚の反射鏡4を用いたが、第4図及び
第5図に示すように反射鏡4の代わりに反射面を2つ有
する反射用光学系を配置してもよい。なお、第4図及び
第5図は回転多面鏡3近傍の側面図だけを示しこれらに
対応する平面図は図示しないが、第3図の場合と同様に
、回転多面鏡3がΔθだけ回転すると出射光をΔ4θだ
け偏向させることができる。
Although one reflecting mirror 4 is used in FIG. 3, a reflecting optical system having two reflecting surfaces may be arranged instead of the reflecting mirror 4, as shown in FIGS. 4 and 5. Note that FIGS. 4 and 5 only show side views of the vicinity of the rotating polygon mirror 3, and do not show the corresponding plan views; however, as in the case of FIG. 3, when the rotating polygon mirror 3 rotates by Δθ, The emitted light can be deflected by Δ4θ.

第4図は、第3図の反射鏡4の代わりに、反射面が互い
に直交しているプリズム14を配置した場合を示す。第
4図に示すように、回転多面鏡3に対してプリズム14
が配置された場合、周知のようにレーザ光の入射方向と
出射方向とは等しくなる。
FIG. 4 shows a case where a prism 14 whose reflective surfaces are perpendicular to each other is arranged in place of the reflecting mirror 4 of FIG. 3. As shown in FIG. 4, the prism 14 is
, the incident direction and the outgoing direction of the laser beam become equal, as is well known.

いいかえれば第4図中のγは全て等しい角度となる。こ
のような構成にすれば、回転多面鏡3の面倒れに全く影
響されずに、副走査方向に対しては入射光の角度のみに
よって出射光の角度が決定される。したがって、感光体
13での結像位置Pが結像レンズ系の副走査方向の焦点
位置となるように配置しておけば、回転多面鏡3に面倒
れのばらつきがあっても、感光体13上での結像位置の
ばらつきはなくなる。
In other words, all γ in FIG. 4 are equal angles. With this configuration, the angle of the emitted light is determined only by the angle of the incident light with respect to the sub-scanning direction without being affected by the surface tilt of the rotating polygon mirror 3. Therefore, if the image formation position P on the photoreceptor 13 is arranged so as to be the focal position of the imaging lens system in the sub-scanning direction, even if there are variations in the surface tilt of the rotating polygon mirror 3, the photoreceptor 13 There will be no variation in the imaging position on the top.

第5図は、第3図の反射鏡4の代わりに、互いの反射面
が角度φを持つように2枚の反射鏡15.15を配置し
た場合を示す。第5図に示すように、回転多面鏡3に対
して反射鏡15.15が配置された場合、出射光は入射
光に対して180°−2φの角度を持つ。すなわち、こ
のような構成でも、回転多面鏡3の面倒れに全く影響さ
れずに、入射光の角度のみによって出射光の角度が決定
され、第4図の場合と同様の効果を得ることができる。
FIG. 5 shows a case in which two reflecting mirrors 15, 15 are arranged in place of the reflecting mirror 4 of FIG. 3 so that their reflecting surfaces form an angle φ. As shown in FIG. 5, when the reflecting mirror 15.15 is arranged with respect to the rotating polygon mirror 3, the emitted light has an angle of 180°-2φ with respect to the incident light. That is, even with such a configuration, the angle of the output light is determined only by the angle of the incident light without being affected by the surface tilt of the rotating polygon mirror 3, and the same effect as in the case of FIG. 4 can be obtained. .

また、回転多面鏡3の鏡面と走査平面とが垂直でないた
め、レンズ表面や感光体表面で反射され、更に回転多面
鏡3で反射された迷光は走査平面上からはずれ、画像上
に現われることはない。また、回転多面鏡3へ光を導く
反射用光学系の反射面で反射された迷光は再び走査平面
に戻るが、反射面は1度目に光が入射した鏡面上だけに
配置され、隣合う鏡面上には配置されないようにしてい
るため、このような迷光はコリメータユニット1の方向
へ導かれ、やはり画像上に現われることはない。
In addition, since the mirror surface of the rotating polygon mirror 3 and the scanning plane are not perpendicular, stray light that is reflected on the lens surface and the photoreceptor surface and further reflected on the rotating polygon mirror 3 deviates from the scanning plane and does not appear on the image. do not have. In addition, the stray light reflected by the reflective surface of the reflective optical system that guides the light to the rotating polygon mirror 3 returns to the scanning plane again, but the reflective surface is placed only on the mirror surface on which the light first entered, and the stray light is placed only on the mirror surface on which the light first entered. Since it is not arranged above, such stray light is guided toward the collimator unit 1 and does not appear on the image.

第6図(a)〜(d)を参照して、スリットが形成され
た遮光部材6を利用した副走査方向のビーム径の検知方
法について説明する。
A method of detecting the beam diameter in the sub-scanning direction using the light shielding member 6 in which a slit is formed will be described with reference to FIGS. 6(a) to 6(d).

第6図(a)に示すように、受光素子7の受光面(チッ
プ部分)7aの前面に配置された遮光部材6には、主走
査方向(図中矢印Eて示される)に平行な辺と主走査力
方向に対してα≦45°の角をなす辺とを有する直角三
角形のスリブt−6aが設けられている。そして、走査
ビームのうちスリット6aを通過したものだけが受光素
子7の受光面7aに照射される。この部分は、例えば同
図(b)のF〜工の各点を通過するビームスポットにつ
いて斜線で示される部分である。このときのレーザパワ
ーと時間との関係は同図(C)のようになる。また、レ
ーザパワーの微分値と時間との関係は同図(d)のよう
になる。
As shown in FIG. 6(a), the light-shielding member 6 disposed in front of the light-receiving surface (chip portion) 7a of the light-receiving element 7 has sides parallel to the main scanning direction (indicated by arrow E in the figure). A right-angled triangular rib t-6a having sides forming an angle of α≦45° with respect to the main scanning force direction is provided. Of the scanning beams, only that which has passed through the slit 6a is irradiated onto the light receiving surface 7a of the light receiving element 7. This portion is, for example, a portion indicated by diagonal lines regarding the beam spot passing through each point F to F in FIG. 2B. The relationship between laser power and time at this time is as shown in FIG. Further, the relationship between the differential value of the laser power and time is as shown in FIG. 3(d).

上記の特性図のうち第6図(C)の曲線の立ち上がりを
基準として、水平同期信号を得ることができる。また、
同図(d)の曲線から、以下のようにして副走査方向の
ビーム径を近似的に測定することができる。
A horizontal synchronizing signal can be obtained based on the rise of the curve in FIG. 6(C) among the above characteristic diagrams. Also,
The beam diameter in the sub-scanning direction can be approximately measured from the curve shown in FIG. 3(d) as follows.

いま、レーザ光の走査速度をV S %スリット6aの
短辺の位置を0としてその位置から主走査方向への距離
をXとすると、v S= d x / d tとなる。
Now, if the scanning speed of the laser beam is V S % and the position of the short side of the slit 6a is 0 and the distance from that position in the main scanning direction is X, then v S = d x / d t.

また、強度分布(主走査方向よりαたけ傾いた辺上の強
度を積分したもの)IをI=dP/dxとすれば、 となり、第6図(d)の縦軸と強度分布Iとを対応づけ
ることができる。そして、角度αが小さいときには、第
6図(d、)のマイナス側の曲線はガウス分布をしてい
ると近似することができる。一方、周知のようにレーザ
光の強度分布はガウス分布を示し強度分布とビーム径と
が対応するとして取扱うことができる。したがって、こ
れら2つのガウス分布曲線を対応させることにより、副
走査方向のビーム径を近似的に測定することができる。
Also, if the intensity distribution (integrated intensity on the side tilted by α from the main scanning direction) is I = dP/dx, then the vertical axis in Fig. 6(d) and the intensity distribution I are Can be matched. When the angle α is small, the negative curve in FIG. 6(d) can be approximated as having a Gaussian distribution. On the other hand, as is well known, the intensity distribution of laser light is a Gaussian distribution, and it can be treated as if the intensity distribution and beam diameter correspond. Therefore, by correlating these two Gaussian distribution curves, the beam diameter in the sub-scanning direction can be approximately measured.

すなわち、ビーム径をモニターするための任意の強度分
布■Dを設定し、dP/dtの値がID・VSであると
きの時間間隔をΔtとすると、副走査方向のビーム径は
Δt−vsで近似できる。こうした副走査方向のビーム
径の測定は、副走査ビーム径検知回路9で行なわれる。
In other words, if we set an arbitrary intensity distribution ■D for monitoring the beam diameter, and let Δt be the time interval when the value of dP/dt is ID・VS, the beam diameter in the sub-scanning direction is Δt-vs. Can be approximated. Such measurement of the beam diameter in the sub-scanning direction is performed by the sub-scanning beam diameter detection circuit 9.

このようにして得られた副走査方向ビーム径に関する信
号は、図示しない制御装置に入力され、ビーム径が予め
設定された最適な値となるような制御が行なわれる。こ
の結果、温度や湿度の変化にかかわらず自動的に安定し
た画像を得ることができる。また、以下に述べるように
、上記信号は発振周波数制御回路12へ入力され、コリ
メータユニット1内のレーザから照射されるレーザ光の
波長を制御して例えば所望のビーム径を得るためにも利
用される。
The signal regarding the beam diameter in the sub-scanning direction obtained in this manner is input to a control device (not shown), and control is performed so that the beam diameter becomes a preset optimal value. As a result, stable images can be automatically obtained regardless of changes in temperature or humidity. Further, as described below, the above signal is input to the oscillation frequency control circuit 12 and is used to control the wavelength of the laser light emitted from the laser in the collimator unit 1 to obtain, for example, a desired beam diameter. Ru.

なお、遮光部材6と受光素子7の受光面7aとの間に主
走査方向及び/又は副走査方向に光を集光させるレンズ
を設け、受光面7aが焦点位置となるように配置してお
けば、遮光部材6に形成するスリット6aの大きさを大
きくしても上記と同一  17  一 様な効果を得ることができる。このような構成にすれば
、受光面7aに光が照射される時間を長くすることがで
きるので、クロックによる分解能が高くなり、副走査方
向ビーム径の測定精度を向上させることができる。
Note that a lens for condensing light in the main scanning direction and/or sub-scanning direction is provided between the light shielding member 6 and the light receiving surface 7a of the light receiving element 7, and is arranged so that the light receiving surface 7a is the focal point. For example, even if the size of the slit 6a formed in the light shielding member 6 is increased, the same effect as described above can be obtained. With this configuration, the time during which light is irradiated onto the light-receiving surface 7a can be increased, so that the resolution by the clock can be increased, and the measurement accuracy of the beam diameter in the sub-scanning direction can be improved.

第7図を参照して、レーザ光の波長を変化させてビーム
径を制御する原理について説明する。なお、第7図中、
fは焦点距離、Rは等位相波面の曲率半径、Wは1/e
2ビーム径、λは波長である。また、各記号に添字1又
は2がつくときは、1は物体側、2は像側を表わす。
The principle of controlling the beam diameter by changing the wavelength of laser light will be explained with reference to FIG. In addition, in Figure 7,
f is the focal length, R is the radius of curvature of the equiphase wavefront, and W is 1/e
2 beam diameter, and λ is the wavelength. Furthermore, when a subscript 1 or 2 is attached to each symbol, 1 indicates the object side and 2 indicates the image side.

いま、レンズ系(この場合コリメータユニット内のコリ
メータレンズ系)の主面における複素パラメータをql
、q2とすると、 1 / R2= 1 / R11/ f及び 1/(]]1=、1/R□−1λ/πW21/ q2 
= 1 / R2−iλ/πW2であるから、 1/q2=1/q□−1/f    ■となる。
Now, the complex parameter on the main surface of the lens system (in this case, the collimator lens system in the collimator unit) is expressed as ql
, q2, then 1/R2= 1/R11/ f and 1/(]]1=, 1/R□-1λ/πW21/ q2
= 1/R2-iλ/πW2, so 1/q2=1/q□-1/f ■.

また、レンズ系の主面から物体側及び像側のビームウェ
ストまでの距離を光の進行方向に沿ってそれぞれZl 
、−Z2とし、ウェスト面の複素パラメータをそれぞれ
ql ′、q2−とすると、(lt−=iπw12/λ
     ■q2−=iπW22/λ     ■ Qz =q1 −IZI         ■Q2 ”
”Q2    Z2         ■で表わされる
。■〜■式を0式に代入すると、となる。この0式の分
母を払って実数部、虚数部を対比すると、 W2−  Lf/(y’ (L   f’)2+ 62
)     ■Z2  = f[Df(Z+   f’
)/IL   f)2+δ211   ■となる。ここ
で、δ=πw12/λである。
In addition, the distances from the main surface of the lens system to the beam waists on the object side and image side are respectively Zl along the direction of light propagation.
, -Z2, and the complex parameters of the waist plane are ql' and q2-, respectively, then (lt-=iπw12/λ
■q2−=iπW22/λ ■Qz =q1 −IZI ■Q2”
"Q2 Z2 ■. Substituting the formulas ■~■ into the 0 formula gives )2+62
) ■Z2 = f[Df(Z+f'
)/IL f)2+δ211 ■. Here, δ=πw12/λ.

■、■式から明らかなように、1z1−flの変動範囲
とδの制御範囲とをほぼ同じにしておけば、IZI  
 flの変動を6すなわちλを制御することにより補償
することができる。逆に、1z1   flが変動しな
いときにλを変化させると、z2、w2を変動させるこ
とができる。
As is clear from the equations
Fluctuations in fl can be compensated for by controlling 6, ie, λ. Conversely, if λ is changed when 1z1 fl does not change, z2 and w2 can be changed.

なお、第8図に示すように、レーザ光の波長を例えば6
50nmと 700nmとの間で変化させると、感光体
13の光感度が変化するので、この現象を利用してビー
ムパワーを変化させるのと同じ効果を得ることができる
。また、感光体13の光感度の変動による線幅の変動を
避けたい場合には、レーザ光の波長を変化させるととも
にレーザパワーを変化させればよい。
In addition, as shown in FIG. 8, the wavelength of the laser beam is set to 6, for example.
When the wavelength is changed between 50 nm and 700 nm, the photosensitivity of the photoreceptor 13 changes, and this phenomenon can be utilized to obtain the same effect as changing the beam power. Furthermore, if it is desired to avoid variations in line width due to variations in the photosensitivity of the photoreceptor 13, the wavelength of the laser beam and the laser power may be varied.

上記実施例によれば、第6図(a)〜(d)を用いて詳
細に説明したように、三角形のスリット6aが形成され
た遮光部材6を設け、受光素子7で検出されるレーザ光
の強度分布と時間との関係を示す曲線と、レーザ光の強
度分布とビーム径との関係を示す曲線とを、検知回路9
で対応させることにより副走査方向のビーム径を推定す
ることができる。したがって、例えば測定されたビーム
径を図示しない制御回路にフィードバックして、= 2
0− 子め設定された最適なビーム径となるように制御すれば
、温度や湿度の変化にかかわらず自動的に安定した画像
を得ることができる。
According to the above embodiment, as explained in detail using FIGS. 6(a) to 6(d), the light shielding member 6 in which the triangular slit 6a is formed is provided, and the laser beam detected by the light receiving element 7 is provided. A curve showing the relationship between the intensity distribution of the laser beam and time and a curve showing the relationship between the intensity distribution of the laser beam and the beam diameter are detected by the detection circuit 9.
By making this correspondence, the beam diameter in the sub-scanning direction can be estimated. Therefore, for example, by feeding back the measured beam diameter to a control circuit (not shown), = 2
If the beam diameter is controlled to be the optimum beam diameter set at 0-1, a stable image can be automatically obtained regardless of changes in temperature or humidity.

また、測定された副走査方向のビーム径に基づいて、像
面上の1ドツト径を変化させるような制御を行なえば(
このような制御は上記実施例では発振周波数制御回路1
2によってコリメータユニット1内のレーザから照射さ
れるレーザ光の波長を変化させることにより行なうこと
ができる)、望ましい画質や階調を得ることも極めて容
易となる。
Also, if control is performed to change the diameter of one dot on the image plane based on the measured beam diameter in the sub-scanning direction, (
Such control is performed by the oscillation frequency control circuit 1 in the above embodiment.
2), it is also extremely easy to obtain desired image quality and gradation.

なお、遮光部材6と受光素子7の受光面7aとの間に主
走査方向及び/又は副走査方向に光を集光させるレンズ
を設け、素子の受光面が焦点位置となるように配置して
おけば、副走査方向ビーム径の測定精度を向上させるこ
とができる。
Note that a lens for condensing light in the main scanning direction and/or the sub-scanning direction is provided between the light shielding member 6 and the light receiving surface 7a of the light receiving element 7, and is arranged so that the light receiving surface of the element is at the focal point. By doing so, it is possible to improve the measurement accuracy of the beam diameter in the sub-scanning direction.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明の光走査系によれば、副走査
方向のビーム径を推定することができ、それに応じてビ
ーム径の制御を容易にし、安定した画像を得ることがで
きる等顕著な効果を奏する− 21 = ものである。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the optical scanning system of the present invention, the beam diameter in the sub-scanning direction can be estimated, the beam diameter can be easily controlled accordingly, and a stable image can be obtained. -21= It is something that has remarkable effects such as being able to do things.

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

第1図は本発明の実施例における光走査系の概略構成を
示す側面図、第2図は同光走査系の概略構成を示す平面
図、第3図は同光走査系の回転多面鏡及び反射鏡を示す
平面図、第4図は本発明の他の実施例における光走査系
の回転多面鏡とプリズムとを示す側面図、第5図は本発
明の更に他の実施例における光走査系の回転多面鏡と2
枚の反射鏡とを示す側面図、第6図(a)は本発明の実
施例における光走査系のスリットと受光素子の受光面と
を示す斜視図、同図(b)は受光素子の受光面に照射さ
れるレーザビームの説明図、同図(C)はレーザビーム
のパワーと時間との関係を示す特性図、同図(cl)は
レーザビームのパワーの微分値と時間との関係を示す特
性図、第7図はレーザビームの結像公式を導くための説
明図、第8図はレーザ光の波長と感光体の光感度との関
係を示す特性図、第9図は従来の光走査系の概略構成を
示す側面図、第10図は同光走査系の概略構成を示す平
面図である。 1・・・コリメータユニット、2・・・ミラーモータ、
3・・・回転多面鏡、4・・・反射鏡、5・・・結像レ
ンズ、6・・・遮光部材、7・・・受光素子、8・・・
水平同期検知回路、9・・・副走査ビーム径検知回路、
10・・・画像データ信号、11・・・変調回路、12
・・・発振周波数制御回路、13・・・感光体、14・
・・プリズム、15・・・反射鏡。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 11開昭63−273825(10) 図
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of an optical scanning system in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the optical scanning system, and FIG. 3 is a rotating polygon mirror and a FIG. 4 is a plan view showing a reflecting mirror, FIG. 4 is a side view showing a rotating polygon mirror and a prism of an optical scanning system according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view showing an optical scanning system according to still another embodiment of the present invention. rotating polygon mirror and 2
6(a) is a perspective view showing the slit of the optical scanning system and the light-receiving surface of the light-receiving element in the embodiment of the present invention, and FIG. 6(b) is a side view showing the light-receiving surface of the light-receiving element. An explanatory diagram of a laser beam irradiated onto a surface. Figure (C) is a characteristic diagram showing the relationship between laser beam power and time. Figure (cl) is a characteristic diagram showing the relationship between the differential value of laser beam power and time. Figure 7 is an explanatory diagram for deriving the imaging formula of the laser beam, Figure 8 is a characteristic diagram showing the relationship between the wavelength of the laser beam and the photosensitivity of the photoreceptor, and Figure 9 is the characteristic diagram of the conventional optical system. FIG. 10 is a side view showing the schematic structure of the scanning system, and FIG. 10 is a plan view showing the schematic structure of the optical scanning system. 1...Collimator unit, 2...Mirror motor,
3... Rotating polygon mirror, 4... Reflecting mirror, 5... Imaging lens, 6... Light shielding member, 7... Light receiving element, 8...
Horizontal synchronization detection circuit, 9... sub-scanning beam diameter detection circuit,
10... Image data signal, 11... Modulation circuit, 12
...Oscillation frequency control circuit, 13...Photoreceptor, 14.
... Prism, 15...Reflector. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue 11 Kaisho 63-273825 (10) Figure

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)少なくとも光源と、光源からの光を主走査方向へ
偏向させる回転多面鏡と、結像光学系と、水平同期をと
るための素子とを具備した光走査系において、上記水平
同期をとるための素子の前面に、主走査方向に対して平
行な辺と主走査方向に対して45°以下の角をなす辺と
を有する三角形のスリットが形成された遮光部材を設け
たことを特徴とする光走査系。
(1) The horizontal synchronization is achieved in an optical scanning system that includes at least a light source, a rotating polygon mirror that deflects light from the light source in the main scanning direction, an imaging optical system, and an element for horizontal synchronization. A light-shielding member is provided on the front surface of the element, in which a triangular slit having a side parallel to the main scanning direction and a side forming an angle of 45° or less with respect to the main scanning direction is formed. optical scanning system.
(2)遮光部材と水平同期をとるための素子との間に、
主走査方向及び副走査方向のうち少なくともいずれか一
方の方向に光を集光させるレンズを設けたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の光走査系。
(2) Between the light shielding member and the element for horizontal synchronization,
2. The optical scanning system according to claim 1, further comprising a lens that focuses light in at least one of the main scanning direction and the sub-scanning direction.
JP62108511A 1987-05-01 1987-05-01 Optical scanning system Pending JPS63273825A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62108511A JPS63273825A (en) 1987-05-01 1987-05-01 Optical scanning system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62108511A JPS63273825A (en) 1987-05-01 1987-05-01 Optical scanning system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63273825A true JPS63273825A (en) 1988-11-10

Family

ID=14486635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62108511A Pending JPS63273825A (en) 1987-05-01 1987-05-01 Optical scanning system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63273825A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4355904A (en) Optical inspection device for measuring depthwise variations from a focal plane
US7184187B2 (en) Optical system for torsion oscillator laser scanning unit
US4379633A (en) Apparatus for maintaining adjustment of coincidence and relative phase relationship of light beams in an interferometer
EP0015506B1 (en) Change of distance measuring apparatus comprising a laser light source
US5274489A (en) Thermal imager systems
US5371608A (en) Optical scan apparatus having jitter amount measuring means
US5841465A (en) Light beam focal position detecting device, light beam projecting device, and light beam recording apparatus
JPH09230276A (en) Optical scanner
US4892371A (en) Semiconductor laser array light source and scanner
JP2000155277A (en) Multibeam scanning optical device
JP4036911B2 (en) Multi-beam scanning device
US4852957A (en) Optical system for flying spot scanning apparatus
US4130339A (en) Scanning optical system including optical system for detecting an information beam
JPS63273825A (en) Optical scanning system
JP3286893B2 (en) Laser radar device
JPS63273826A (en) Laser beam scanning system
JP7475220B2 (en) Laser Power Measurement Device
JPH07113549B2 (en) 3D optical distance sensor
JPS63273827A (en) Optical scanning system
JPS63273820A (en) Optical scanning system
JPS63273824A (en) Optical scanning system
JPS63273813A (en) Optical scanning system
JPH09230278A (en) Optical scanner
JP2580824Y2 (en) Focus adjustment device
JP2939765B2 (en) Laser scanning spot diameter adjusting device