JPH06258587A - 集光位置検出装置 - Google Patents

集光位置検出装置

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JPH06258587A
JPH06258587A JP5072835A JP7283593A JPH06258587A JP H06258587 A JPH06258587 A JP H06258587A JP 5072835 A JP5072835 A JP 5072835A JP 7283593 A JP7283593 A JP 7283593A JP H06258587 A JPH06258587 A JP H06258587A
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JP
Japan
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condensing position
optical path
path difference
detecting device
laser
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JP5072835A
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Ken Hirasawa
憲 平澤
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Fujifilm Business Innovation Corp
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/127Adaptive control of the scanning light beam, e.g. using the feedback from one or more detectors
    • G02B26/128Focus control

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Dot-Matrix Printers And Others (AREA)
  • Laser Beam Printer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 1個の光検出器を用い、しかも高精度に集光
位置を検出できる集光位置検出装置を提供すること。 【構成】 光源11から出射されたレーザ光は、コリメ
ートレンズ12により平行光に変換され、多面回転鏡1
6で反射される。反射光は、fθレンズ17を経て感光
体18の被走査面上に集光される。前記レーザ光の不使
用光束の一部は、1/4波長板20および分離/光路差
発生器21に入射する。該分離/光路差発生器21は、
前記不使用光束の一部を複数の光束に分離し、かつ光路
差を発生させる。この結果、1個のCCDアレイ19に
は、集光位置の異なる複数の光束が入射する。本発明で
は、分離/光路差発生器21として、回折格子、複屈折
板、偏光板などを使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は集光位置検出装置に関
し、特に回転する偏向装置によって偏向された光束を被
走査面に集光する光走査装置の集光位置検出装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、画像情報によって変調されたレー
ザ光を、回転多面鏡等により偏向し、感光体上に集光し
てスキャンすることにより、該感光体上に静電潜像を形
成するようにした光走査装置、例えばレーザプリンタ等
が多用されている。
【0003】この光走査装置においては、前記レーザ光
の焦点が感光体上に正確に合わないと、品質のよい印字
が得られないため、該焦点合わせが重要である。従来か
ら、この焦点合わせに関する提案が種々なされている。
【0004】その一つに、特開平1−237614号公
報があり、該公報においては、感光体の被走査面の延長
上の前後に1個ずつ、スリットを具備した光検出器を設
け、該光検出器で検出した信号により、光束を前記被走
査面上に集光させるようにする技術が開示されている。
【0005】また、特開平4−155304号公報に
は、感光体の被走査面の延長上の前後にナイフエッジを
1個ずつ設け、該ナイフエッジで切断された光束を受光
素子で受け、該受光素子から出力された検出信号を微分
することにより集光位置のずれを検出し、光束が前記被
走査面上に集光するように調整する技術が開示されてい
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た第1の先行技術においては、光検出器が2個必要であ
り、かつ入射する光束よりも小さな幅のスリットを用い
る必要があり、ごみの付着などにより誤動作しやすいと
いう問題があった。また、光検出器を感光体から外れた
位置であって、その被走査面の延長線上に2個設置しな
ければならず、大きなスペースを必要とする問題があっ
た。
【0007】また、第2の先行技術は、1個の受光素子
を用いたものであるが、検出信号を微分した信号、すな
わち検出信号の立上がりと立ち下がりで集光位置のずれ
方向を検知することとなり、光検出器の特性のばらつき
等により、高精度の集光位置調整ができないという問題
があった。
【0008】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
点を除去し、1個の光検出器を用い、しかも高精度に集
光位置を検出できる集光位置検出装置を提供することに
ある。また、光検出器を設置するのに大きなスペースを
取らない集光位置検出装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、被走査面の上を走査するレーザ光束の集
光位置を検出する集光位置検出装置において、走査する
レーザ光束の不使用部の一部を非走査方向に複数に分離
するレーザ光束分離手段と、分離された複数のレーザ光
束に光路差を発生させる光路差形成手段と、前記分離さ
れた複数のレーザ光束の径を測定するビーム径測定手段
とを具備した点に特徴がある。
【0010】
【作用】本発明によれば、被走査面の上を走査するレー
ザ光束を非走査方向に複数に分離し、かつ1個の光検出
器を用いて、各々のビーム径を測定することができる。
このため、光検出器の特性のばらつきによる問題がなく
なり、集光位置のずれ量、ずれ方向およびビーム径を、
精度良くかつビーム走査幅を大幅に増加させずに検出す
ることができる。
【0011】
【実施例】以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説
明する。図1は、本発明を適用された光走査装置の全体
を示す構成図であり、11はレーザ光を出射する光源、
12は該光源11から出射されたレーザ光を平行光に変
換するコリメートレンズ、13はPZT(ピエゾ素
子)、14はレンズ、15は半導体レーザ駆動回路であ
る。
【0012】また、16は前記コリメートレンズ12に
よって平行光に変換されたレーザ光束11aを偏向する
回転多面鏡、17はfθレンズ、18は感光体、19は
レーザ光束11aを受光し、ビーム径検出信号を出力す
るCCDアレイ、20はレーザ光束11aを直線偏光か
ら円偏光に変換する1/4波長板、21は、本発明の要
部である、レーザ光束11aを非走査方向に分離し、光
路差を発生する分離/光路差発生器である。
【0013】さらに、22はCCD駆動回路、23は前
記CCDアレイに入射するレーザ光束の径を求め、ルッ
クアップテーブル24を参照して感光体上の被走査面
(像面)のレーザ光束の径を求める演算回路、24は前
記CCDアレイ上のレーザ光束の径と前記感光体上の被
走査面(像面)の径との関係を示すルックアップテーブ
ル、25は制御信号を出力する制御回路、26はPZT
駆動回路である。
【0014】図2は、図1の分離/光路差発生器21と
CCDアレイ19を右側から見た側面図を示す。この図
から、分離/光路差発生器21によって分離され光路差
を付けられたレーザ光束は、その走査線上から離れた非
走査方向の位置Aで、CCDアレイ19に入射すること
がわかる。
【0015】次に、前記分離/光路差発生器21とCC
Dアレイ19との一具体例を、図3を参照して説明す
る。
【0016】図3(a) において、31はレーザ光束を回
折するグレーティング(回折格子)、32は光路差発生
器、33は遮光板である。前記1/4波長板20を通過
したレーザ光束11aはグレーティング31により、光
束11a1 と11a2 とに分離される。分離された光束
11a1 は光路差発生器32(例えば、ガラス)の平板
部を通り、一方光束11a2 は光路差発生器32のレン
ズ部で収束され、CCDアレイ19に入射する。
【0017】これによって、CCDアレイ19には、分
離されかつ集光位置を前後にずらされた2つの光束11
a1 と11a2 とが入射することになる。
【0018】図3(b) は変形例を示す。この変形例は、
光束11a1 をガラス34に入射させ、光束11a2 は
空気中を通して光路差をつけたものであり、他は同図
(a) と同じであるので、説明を省略する。
【0019】図4は、前記CCDアレイ19に2つの光
束11a1 と11a2 とが入射した時の出力波形を示
す。焦点ずれが大きくて、径の大きな光束11a1 が入
射した時には、出力波形の波高値は小さく、焦点ずれが
小さくて、径の小さな光束11a2 が入射した時には、
出力波形の波高値は大きくなる。
【0020】本実施例によれば、1個のCCDアレイを
使用しており、集光位置のずれ量、ずれ方向およびビー
ム径を、精度良くかつビーム走査幅を大幅に増加させず
に検出できるという効果がある。また、安価な回折格子
とガラスを用いて、構成することができる。
【0021】次に、本発明の第2実施例を、図5を参照
して説明する。この実施例は、CCDアレイ19を、図
1とは垂直方向に配置したものであり、41は複屈折
材、42は偏光材、43は反射面である。
【0022】周知のように、複屈折材41はレーザ光束
のE(電界)ベクトルの方向に依存して屈折率ne 、n
o が異なるから、1/4波長板20で直線偏光から円偏
光に変換されたレーザ光束は複屈折材41を通ると2つ
に分離され、偏光材42に入射する。偏光材42に入射
した光束11a1 は、Eベクトルの方向に従って偏光材
42の中に入り反射面43で反射され、CCDアレイ1
9上に当たる。一方、光束11a2 はそのEベクトルの
方向に従って偏光材42の表面で反射され、CCDアレ
イ19上を照射する。
【0023】この結果、光束11a1 と11a2 とでは
光路差が生じ、CCDアレイ19には、集光位置を前後
にずらされた2つの光束が入射することになる。
【0024】本実施例によれば、レーザ光束の偏光特性
を利用しかつ1個のCCDアレイを使用して、集光位置
のずれ量、ずれ方向およびビーム径を、精度良くかつビ
ーム走査幅を大幅に増加させずに検出することができ
る。また、CCDアレイ19を感光体の中心軸を含むビ
ーム走査面から離れた位置に設置できるので、装置の設
計が容易であり、小スペース化が図れるというメリット
もある。
【0025】次に、本発明の第3実施例を、図6(a) 、
(b) を参照して説明する。同図(a)は、図1の分離/光
路差発生器21として、複屈折材44を用いたものであ
る。図示されているように、fθレンズ17を通過した
レーザ光束11aは、複屈折材44でそのEベクトルに
応じて分離され、かつ光路差をつけられてCCDアレイ
19に入射する。
【0026】また、同図(b) においては、fθレンズ1
7を通過したレーザ光束11aは、複屈折材のレンズ4
5で2つに分離され、光路差をつけられ、かつ収束され
てCCDアレイ19に入射する。
【0027】この実施例によれば、第2実施例に比べ
て、少ない部品点数で、集光位置のずれ量、ずれ方向お
よびビーム径を、精度良く検出することができる。ま
た、図6(b) の装置によれば、複屈折材のレンズ45と
CCDアレイ19との距離を短縮でき、小形化を図るこ
とができる。
【0028】次に、図1の演算回路23と制御回路25
の動作を、図7のフローチャートと、図8の波形図を参
照して説明する。ここに、図8は、図4と同様のCCD
アレイ19の検出信号の波形図を示し、IApeak は一つ
目のビームAのピーク値、IBpeak は二つ目のビームB
のピーク値を示す。また、IAth は一つ目のビームAの
閾値、IBth は二つ目のビームBの閾値を示し、該閾値
によって求められたA1 〜A2 の幅が一つ目のビームの
径、B1 〜B2 の幅が二つ目のビームの径を示す。
【0029】図7のステップS1では、CCDアレイ1
9から出力を取込み、ステップS2では一つ目のビーム
の極大値IApeak を求め、ステップS3では二つ目のビ
ームの極大値IBpeak を求める。次いで、ステップS4
では一つ目のビームの閾値IAth を図8に記されている
式から求め、ステップS5では二つ目のビームの閾値I
Bth を求める。
【0030】ステップS6では、CCD出力波形と閾値
IAth とから前記A1 〜A2 を求め、一つ目のビームの
径φA を求める。ステップS7では、前記と同様に、二
つ目のビームの径φB を求める。
【0031】ステップS8では、前記ルックアップテー
ブル24を用いて、感光体18の被走査面上のビーム径
φPRを求める。ステップS9では、該ビーム径φPRは許
容範囲にあるか否かの判断がなされ、否定の場合には、
ステップS10に進む。ステップS10では、ルックア
ップテーブル24を用いて、φA 、φB 、およびφPR
と、目標ビーム径とから、コリメートレンズ12又は光
源11の移動方向と移動量を求める。次に、ステップS
11において、PZT駆動回路26を動作させ、PZT
(ピエゾ素子)13を駆動する。
【0032】以上の焦点ずれの調整により、ステップS
9が肯定になると、レーザ光束の焦点が感光体18の被
走査面上に合ったことになるので、焦点ずれの補正動作
を終了する。
【0033】なお、前記の実施例では、被走査面上を走
査するレーザ光束を非走査方向に二つに分離するもので
あったが、本発明はこれに限定されず、三つ以上であっ
てもよい。
【0034】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、被走査面上を
走査するレーザ光束を非走査方向に複数に分離し、かつ
1個の光検出器を用いて各々のビーム径を測定すること
ができる。このため、光検出器の特性のばらつきによる
問題がなくなり、集光位置のずれ量、ずれ方向およびビ
ーム径を、精度良くかつビーム走査幅を大幅に増加させ
ずに検出することができる。また、本発明の集光位置検
出装置をレーザ走査装置に組み込むと、被走査面上のビ
ーム径を任意の大きさに設定することができ、レーザ走
査装置の機差をなくし、変動のないビーム径を得ること
ができる。
【0035】さらに、書き込み密度切換えを行なうレー
ザ走査装置に組込めば、指定された書き込み密度に合致
するビーム径を設定することが可能である。
【0036】請求項2の発明によれば、安価な回折格子
を用いて、レーザ光束分離手段を構成することができ
る。
【0037】請求項3の発明によれば、レーザ光の偏光
特性を利用して、レーザ光束分離手段と、光路差形成手
段とを構成しているため、ビーム径測定手段を感光体の
中心軸を含むビーム走査面から離れた位置に設置するこ
とができる。したがって、装置の設計が容易となる。ま
た、小形化できる。
【0038】請求項4の発明によれば、少ない構成部品
で、集光位置検出装置を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明が適用される光走査装置の全体を示す
構成図である。
【図2】 図1の分離/光路差発生器とCCDアレイの
右側面図である。
【図3】 本発明の第1実施例の説明図である。
【図4】 CCDアレイの出力波形の説明図である。
【図5】 本発明の第2実施例の説明図である。
【図6】 本発明の第3実施例の説明図である。
【図7】 図1の演算回路と制御回路の動作を説明する
フローチャートである。
【図8】 ビーム幅を求める説明図である。
【符号の説明】
11…光源、12…コリメートレンズ、13…PZT
(ピエゾ素子)、18…感光体、19…CCDアレイ、
20…1/4波長板、21…分離/光路差発生器、31
…回折格子、32…光路差発生器、41、44…複屈折
材、42…偏光材、43…反射面、45…複屈折材のレ
ンズ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被走査面の上を走査するレーザ光束の集
    光位置を検出する集光位置検出装置において、 走査するレーザ光束の不使用部の一部を非走査方向に複
    数に分離するレーザ光束分離手段と、 分離された複数のレーザ光束に光路差を発生させる光路
    差形成手段と、 前記分離された複数のレーザ光束の径を測定するビーム
    径測定手段とを具備したことを特徴とする集光位置検出
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の集光位置検出装置におい
    て、 前記レーザ光束分離手段は回折格子からなり、 前記光路差形成手段が空気とは異なる屈折率を有する透
    明の材料からなり、 前記ビーム径測定手段がCCDアレイであることを特徴
    とする集光位置検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の集光位置検出装置におい
    て、 前記レーザ光束分離手段は複屈折材からなり、 前記光路差形成手段が偏光材からなることを特徴とする
    集光位置検出装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の集光位置検出装置におい
    て、 前記レーザ光束分離手段と光路差形成手段が偏光材から
    なることを特徴とする集光位置検出装置。
JP5072835A 1993-03-09 1993-03-09 集光位置検出装置 Pending JPH06258587A (ja)

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US08/207,093 US5418638A (en) 1993-03-09 1994-03-08 Apparatus for detecting light focus position

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