JPH02296210A - Scanning optical device with autofocus mechanism - Google Patents
Scanning optical device with autofocus mechanismInfo
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- JPH02296210A JPH02296210A JP11780889A JP11780889A JPH02296210A JP H02296210 A JPH02296210 A JP H02296210A JP 11780889 A JP11780889 A JP 11780889A JP 11780889 A JP11780889 A JP 11780889A JP H02296210 A JPH02296210 A JP H02296210A
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、光源からの光束を被照射体上に走査する走査
光学装置に、特に、温度等の環境変動に起因する走査光
の結像ないし集光スポットの焦点ずれを検出してこれを
補正することができる走査光学装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a scanning optical device that scans a light beam from a light source onto an irradiated object, and particularly to a scanning optical device that scans an object to be irradiated with a light beam from a light source. The present invention relates to a scanning optical device capable of detecting and correcting defocus of a focused spot.
[従来の技術]
近年、レーザー光を走査し、このレーザ光の明滅によ゛
り感光体上に潜像を形成して所望の画像を記録するレー
ザービームプリンタ(LBP)が広く使用されてきてい
る。[Prior Art] In recent years, laser beam printers (LBPs) have been widely used that record a desired image by scanning a laser beam and forming a latent image on a photoreceptor by flickering the laser beam. There is.
こうしたLBPにおいて、高密度の記録を行なう為には
、感光体である被走査面に照射するビームのスポットの
大きさを記録すべき密度に応じて小さくする必要がある
。In such an LBP, in order to perform high-density recording, it is necessary to reduce the size of the beam spot irradiated onto the scanned surface of the photoreceptor in accordance with the density to be recorded.
例えば、1画素毎に明滅するガウススポットを走査する
場合、被走査面上における露光分布は被走査面上のスポ
ット径に従って第6図の如く(ただし同図はCCDから
の出力値を示す)変化する。即ち、主走査方向のスポッ
ト径が小さい場合、そのレーザー光による露光分布は明
滅のタイミングに合った矩形波に近(コントラストも高
いが、スポット径が大きくなるにつれレーザー光が隣接
画素に侵入して露光分布の振幅が小さ(且つコントラス
トが低くなり、それにより出力画像の品質が劣化するこ
ととなる。For example, when scanning a Gaussian spot that flickers for each pixel, the exposure distribution on the scanned surface changes as shown in Figure 6 (however, the figure shows the output value from the CCD) according to the spot diameter on the scanned surface. do. In other words, when the spot diameter in the main scanning direction is small, the exposure distribution of the laser light is close to a rectangular wave that matches the blinking timing (the contrast is also high, but as the spot diameter increases, the laser light invades adjacent pixels). The amplitude of the exposure distribution will be small (and the contrast will be low), which will degrade the quality of the output image.
従って、例えば800dpi (32dots / m
m )という高解像力のプリンタを構成する場合、上
記コントラストを80%以上にする必要があるが、その
為には・感光体上に結像するスポットの大きさを40u
m(ガウス分布スポット、1 / e 2直径)程度以
下に抑えなければならない。Therefore, for example, 800dpi (32dots/m
When constructing a high-resolution printer (m), it is necessary to increase the above contrast to 80% or more, but in order to do so, the size of the spot imaged on the photoreceptor should be 40u.
m (Gaussian distribution spot, 1/e2 diameter) or less.
一方、この様に微小な径のレーザースポットを得る為に
は、一般にFナンバーの小さな結像光学系が必要である
が、Fナンバーが小さくなると結像光学系の焦点深度が
非常に浅(なってしまう。例えば、主走査方向の直径が
40μmの結像スポットを走査可能なレザースギャナ装
置では、結像光学系の焦点位置を被走査面の前後±0.
8mmという極めて小さな範囲内に収めなければならな
い。On the other hand, in order to obtain a laser spot with such a small diameter, an imaging optical system with a small F-number is generally required, but as the F-number becomes smaller, the depth of focus of the imaging optical system becomes extremely shallow. For example, in a laser scanner device that can scan an imaging spot with a diameter of 40 μm in the main scanning direction, the focal position of the imaging optical system is set at ±0.
It must be kept within an extremely small range of 8 mm.
しかし乍ら、上記従来例の様な走査光学系を実際に構成
した場合、環境温度等の変化により該光学系を構成する
各部材が熱変形等を起こし、結像光学系の焦点位置が上
記焦点深度を超えて移動することによりスポット径が所
望の値より大きくなってしまうことがある。この様な場
合、上記従来例では各部材の位置が固定されているので
結像光・学系の焦点位置ないし結像位置が調整できず、
被走査面のコントラストが低くなって画質が劣化してし
まうことになる。However, when a scanning optical system like the conventional example described above is actually constructed, each member constituting the optical system undergoes thermal deformation due to changes in environmental temperature, etc., and the focal position of the imaging optical system shifts to the above-mentioned position. By moving beyond the depth of focus, the spot diameter may become larger than the desired value. In such a case, in the conventional example described above, the position of each member is fixed, so the focal position or imaging position of the imaging optical system cannot be adjusted.
The contrast of the surface to be scanned becomes low and the image quality deteriorates.
また、上述した問題は、コスト的な利点よりレーザー光
学系の材料をガラスからPMMA系の開脂などに変えた
ときにも、吸湿により樹脂の屈折率が変化し結像位置移
動が起こるということで、起こって(る。Furthermore, the problem mentioned above is that even when the material of the laser optical system is changed from glass to PMMA-based open resin due to cost advantages, the refractive index of the resin changes due to moisture absorption, causing the imaging position to shift. So, it happened.
こうした環境変化による結像位置のずれを防止して画質
の低下を防ぐ為に、走査ビームを元に焦点ずれ検出を行
なう検出手段を備えこの検出手段からの信号に基づいて
焦点ずれ補正用レンズを光軸方向に動かして結像光学系
の結像位置を常に感光体上に合オ)せる所謂オートフォ
ーカス機構(AF機構)を具備したレーザースキャナ装
置が提案されている(例えば特開昭59−116603
号公報参照)。In order to prevent the image formation position from shifting due to such environmental changes and from degrading the image quality, a detection means is provided to detect the focus shift based on the scanning beam, and a focus shift correction lens is installed based on the signal from the detection means. Laser scanner devices have been proposed that are equipped with a so-called autofocus mechanism (AF mechanism) that moves in the optical axis direction to always align the image forming position of the image forming optical system on the photoreceptor (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999). 116603
(see publication).
こうした従来例のAF機構においては、感光体表面上の
レーザービームスポット径やレザービームスポット光量
を、直接又はレンズ、光ファイバー、反射ミラー等の光
学手段を用いて光電変換素子まで導き、この光電変換素
子による検出値を元に補正レンズや半導体レーザー素子
をアクチュエータを用いて移動させてレーザービームの
焦点が感光体表面に合致する様にしている。In such conventional AF mechanisms, the laser beam spot diameter and laser beam spot light intensity on the surface of the photoconductor are guided to the photoelectric conversion element directly or using optical means such as lenses, optical fibers, and reflective mirrors. Based on the detected value, the correction lens and semiconductor laser element are moved using an actuator so that the focus of the laser beam matches the surface of the photoreceptor.
[発明が解決しようとする課題]
ところが、振動等の原因で光電変換素子や光電変換素子
までレーザー光を導(為の光学手段の位置が移動した場
合、光電変換素子に十分な光が到達せず、合焦動作を高
精度に行なえないばかりでなく最悪時には検出不能とな
り、レーザービームプリンタから得られる画質は全(焦
点がずれた低品位なものとなり、時にはAF機構の無い
従来構成より劣ることもある。[Problem to be solved by the invention] However, if the position of the photoelectric conversion element or the optical means for guiding the laser light to the photoelectric conversion element moves due to vibrations or other causes, sufficient light may not reach the photoelectric conversion element. In addition, not only is the focusing operation not performed with high precision, but in the worst case, it becomes undetectable, and the image quality obtained from the laser beam printer is low quality (out of focus), sometimes inferior to conventional configurations without an AF mechanism. There is also.
更に、焦点ずれ検出系の位置ずれの他に、!・ナー、埃
等の飛散による光学系の汚れにより焦点ずれ検出精度が
低下する場合もある。Furthermore, in addition to the positional deviation of the defocus detection system! - The accuracy of defocus detection may decrease due to contamination of the optical system due to scattering of particles, particles, etc.
光学系の汚れにより光電変換素子からの出力が微少にな
ると焦点ずれ検出精度が低下するばかりでなく、外部か
らのノイズにより誤作動を生じ易くなり、上述の焦点ず
れ検出系の位置すれと同様に焦点の合わない低品位な画
質を生じ易くなる。If the output from the photoelectric conversion element becomes small due to dirt in the optical system, not only will the defocus detection accuracy decrease, but also malfunctions will easily occur due to external noise. Poor image quality that is out of focus is likely to occur.
従って、本発明の目的は、上記課題を解決すべ(、充分
な焦点ずれ補正機能が出来ないと判断されるとき検出手
段からの検出信号と関係な(所定の合焦状態まで移動さ
せそこに停止させる様な構成を有する走査光学装置を提
供することにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems (i.e., when it is determined that a sufficient defocus correction function cannot be achieved, the defocusing device is moved to a predetermined in-focus state and stopped there) An object of the present invention is to provide a scanning optical device having a configuration that allows
[課題を解決する為の手段]
上記目的を達成する為の本発明においては、レーザ光源
などの光源からの光束が感光ドラムなどの被照射体上に
集光して走査されると共に、被照射体に走査される光束
を元に光束の被照射体上での集光状態を検出するCCD
などの焦点ずれ検出手段と、この検出手段からの信号を
元に」1記集光状態を調整するステッピングモータなど
の焦点調整手段とを有するオートフォーカス機構で焦点
ずれ検出が充分に行なえないと判断された場合、上記焦
点調整手段により、コリメータレンズ系などの焦点補正
用手段を設計上の合焦位置などの所定位置にもたらして
そこに止める様にしている。[Means for Solving the Problems] In the present invention for achieving the above object, a light beam from a light source such as a laser light source is focused and scanned on an irradiated object such as a photosensitive drum, and the irradiated object is A CCD that detects the convergence state of the light beam on the irradiated object based on the light beam scanned on the body
Based on the signal from this detection means, it is determined that the autofocus mechanism, which has a focus adjustment means such as a stepping motor that adjusts the focusing state, is unable to detect defocus sufficiently. In this case, the focus adjustment means brings the focus correction means such as the collimator lens system to a predetermined position such as a designed focus position and stops there.
上記焦点ずれ検出が充分に行なえないとする判断は、オ
ートフォーカス機構を所定回数作動させても焦点ずれ検
出手段より所定値以上の焦点ずれ信号が得られなかった
り、また焦点ずれ検出手段より異常な信号が(例えば、
極端に大きな信号)が出力されたりするときなどに行な
われる。The judgment that the focus shift detection cannot be performed satisfactorily is based on the fact that the focus shift detection means does not obtain a focus shift signal of a predetermined value or more even after the autofocus mechanism is operated a predetermined number of times, or the focus shift detection means detects an abnormality. If the signal is (e.g.
This is done when an extremely large signal is output.
[作用]
上記構成を有するL B Pなとの走査光学装置によれ
ば、AF機構が何らかの理由で所期の機能を果たせない
ことが分かった場合、焦点ずれ検出信号と関係なく焦点
補正用手段(例えば、コリメータレンズ系やレーザ光源
)を設定位置まで移動してそこに停止させるので、AF
機構が無意味な焦点ずれ調整を行うことがな(なり、ビ
ームスポットの焦点位置ずれを最小限に止めることがで
きる。[Function] According to the scanning optical device such as the LBP having the above configuration, if it is found that the AF mechanism cannot perform the intended function for some reason, the focus correction means is activated regardless of the defocus detection signal. (For example, collimator lens system or laser light source) is moved to the set position and stopped there, so AF
The mechanism does not make meaningless focal shift adjustments, and the focal position shift of the beam spot can be kept to a minimum.
[実施例]
第1図は本発明に係わるl実施例の概略構成を示す。同
図において、1はレーザー光を発生させる為のレーザド
ライバであり、このレーザドライバlに接続されたレー
ザ光源としての固体レーザ素子2をその発光信号に応じ
て明滅する。[Embodiment] FIG. 1 shows a schematic configuration of an embodiment according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a laser driver for generating laser light, and a solid-state laser element 2 as a laser light source connected to this laser driver 1 blinks in response to its light emission signal.
3は固体レーザ素子2から放射されたレーザービームを
略平行光と、するコリメータレンズ系であり、後述する
焦点調整手段4によりレーザ光の光軸方向である矢印六
方向に所定範囲内で移動可能となっている。5は回転多
面鏡であり矢印B方向に一定速で回転することによりコ
リメータレンズ系3から射出された平行光を反射、偏向
して矢印C方向に走査する。6a、6b、6cは回転多
面鏡5の前方に設けられたf・θレンズ群であり、この
多面鏡5により偏向されたレーザ光束りを結像すると共
にその走査速度を被走査面である感光ドラム9上におい
て等速としている。Reference numeral 3 denotes a collimator lens system that converts the laser beam emitted from the solid-state laser element 2 into substantially parallel light, and is movable within a predetermined range in the six directions of arrows, which are the optical axis directions of the laser beam, by a focus adjustment means 4, which will be described later. It becomes. A rotating polygon mirror 5 reflects and deflects the parallel light emitted from the collimator lens system 3 by rotating at a constant speed in the direction of arrow B to scan in the direction of arrow C. Reference numerals 6a, 6b, and 6c are f/θ lens groups provided in front of the rotating polygonal mirror 5, which form an image of the laser beam deflected by the polygonal mirror 5 and adjust the scanning speed to the photosensitive surface that is the scanned surface. The speed is constant on the drum 9.
レーザ光束りは有効走査領域外において反射鏡7を介し
て検出手段としてのCCD (固体撮像素子)8上に導
かれた後、感光ドラム9上に走査される。CCD8は矢
印C方向に多数個の光検出器を感光ドラム9面と光学的
に等価な位置に配列して構成されており、レーザドライ
バ1と焦点調整手段4を制御するAF制御部10に接続
されている。The laser beam is guided onto a CCD (solid-state imaging device) 8 as a detection means through a reflecting mirror 7 outside the effective scanning area, and then scanned onto a photosensitive drum 9. The CCD 8 is configured by arranging a large number of photodetectors in the direction of arrow C at positions optically equivalent to the surface of the photosensitive drum 9, and is connected to an AF control section 10 that controls the laser driver 1 and the focus adjustment means 4. has been done.
感光ドラム9の周囲には、不図示の現像器1次及び転写
帯電器、定着器、クリーナ等が設けられており、感光ド
ラム9表面にレーザ光束りによって形成された潜像を公
知の電子写真プロセスにより顕像化して転写材に転写す
る様になっている。A primary developing device, a transfer charger, a fixing device, a cleaner, etc. (not shown) are provided around the photosensitive drum 9, and a latent image formed on the surface of the photosensitive drum 9 by a laser beam is converted into a known electrophotographic image. The image is visualized through a process and transferred to a transfer material.
AF制御部lOはコリメータレンズ系3近くに設けられ
た温度センサート1からの信号変化を元に一定間隔でO
N、OFFする矩形波のAF倍信号レーザドライバ1に
出力して、焦点ずれ検出用のレーザ光束りをレーザ素子
2から放射させると共にCC,D 8からの信号と温度
センサー11からの信号を元に焦点調整手段4の作動制
御を行なって焦点ずれ調整を行う。The AF control unit 1O adjusts the AF control at regular intervals based on signal changes from the temperature sensor 1 installed near the collimator lens system 3.
N, OFF square wave AF multiplied signal is output to the laser driver 1, and a laser beam beam for defocus detection is emitted from the laser element 2, and the signal from CC, D 8 and the signal from the temperature sensor 11 are output to the laser driver 1. Then, the focus adjustment means 4 is operated and controlled to adjust the focus shift.
画像処理部12は本体操作部13からの指令によりレー
ザドライバlに向けて画像信号を出力すると共に、この
画像信号を出力している事を示す画像出力信号をAF制
御部10へ出力する。この画像出力信号は画像信号のレ
ーザドライバ1への出力より先立ってAF制御部10へ
出力され、画像信号の出力終了後に出力を停止される。The image processing section 12 outputs an image signal to the laser driver 1 according to a command from the main body operation section 13, and also outputs an image output signal indicating that this image signal is being outputted to the AF control section 10. This image output signal is output to the AF control section 10 before the image signal is output to the laser driver 1, and the output is stopped after the output of the image signal is finished.
この画像出力信号がAF制御部10に人力されている間
、焦点調整手段4の作動は停止される。While this image output signal is being manually input to the AF control section 10, the operation of the focus adjustment means 4 is stopped.
本体操作部はこの様に画像処理部12を介してLBPの
画像形成作動の制御を行なうのであるが、画像形成作動
の指示は操作部13の図示しない操作パネルを操作者が
操作する事によって行なわれる。The main body operation section thus controls the image forming operation of the LBP via the image processing section 12, but instructions for the image forming operation are given by the operator operating an operation panel (not shown) of the operation section 13. It will be done.
次に、第2図に沿って焦点調整手段4とコノメータレン
ズ系3の部分を詳説する。同図において、フレーム41
に固体レーザ素子2、ステッピングモータ42、案内軸
45が設けられ、ステッピングモータ42の軸43に加
工されたリードネジ43aと案内軸45によりコリメー
タレンズ系3は光軸方向に可動に支持されている。Next, the focus adjustment means 4 and the conometer lens system 3 will be explained in detail with reference to FIG. In the figure, frame 41
A solid-state laser element 2, a stepping motor 42, and a guide shaft 45 are provided, and the collimator lens system 3 is movably supported in the optical axis direction by a lead screw 43a machined into the shaft 43 of the stepping motor 42 and the guide shaft 45.
リードネジ43aの形成された軸43の一端部はフレー
ム41に固定された軸受44によって支持され、コリメ
ータレンズ系3にはリードネジ43と螺合するメネジ(
不図示)が設けられると共にその反対m11の部分には
案内軸45と摺接する滑り軸受(不図示)が設けられて
いる。One end of the shaft 43 on which the lead screw 43a is formed is supported by a bearing 44 fixed to the frame 41, and the collimator lens system 3 has a female screw (
A sliding bearing (not shown) that slides on the guide shaft 45 is provided on the opposite side m11.
また、コリメータレンズ系3の垂下には、リミットセン
サ基板46が設けてあり、これの両端部にはコリメータ
レンズ系3の移動限界を検知する為のリミットセンサ4
7.48が設けられている。本実施例において、リミッ
トセンサ47.48はコリメータレンズ系3のホームポ
ジションも兼ねている。Further, a limit sensor board 46 is provided under the collimator lens system 3, and limit sensors 46 are provided at both ends of the board for detecting the movement limit of the collimator lens system 3.
7.48 is provided. In this embodiment, the limit sensors 47 and 48 also serve as the home position of the collimator lens system 3.
第2図の構成の焦点調整手段4において、コリメータレ
ンズ系3が矢印A、方向に移動しその前端部fがリミッ
トセンサ47上に来るとステッピングモータ42は反転
回動してコリメータレンズ系3を矢印A2方向に移動さ
せ始め、後端部すがリミットセンサ48上に来るまでレ
ーザ光の光軸方向にコリメータレンズ系3は移動される
。この様に、ステッピングモータ42がCC,D 8か
らの焦点ずれ検出信号に基づきAF制御部10により回
動させられて、コリメータレンズ系3がリミットスイッ
チ47.48間を移動し、焦点ずれ検出信号によって設
定された位置に停止して感光ドラム9上にレーザビーム
Lの焦点な合わせる。In the focus adjusting means 4 having the configuration shown in FIG. 2, when the collimator lens system 3 moves in the direction of arrow A and its front end f comes onto the limit sensor 47, the stepping motor 42 reversely rotates to move the collimator lens system 3. The collimator lens system 3 starts to be moved in the direction of arrow A2, and is moved in the optical axis direction of the laser beam until the rear end portion is above the limit sensor 48. In this way, the stepping motor 42 is rotated by the AF control unit 10 based on the defocus detection signal from CC, D8, the collimator lens system 3 moves between the limit switches 47 and 48, and the defocus detection signal is The laser beam L is stopped at a position set by , and the laser beam L is focused on the photosensitive drum 9 .
以上の構成において、所望の画像を形成する場合、まず
レーザドライバ1に画像信号を入力し、所定のタイミン
グで固体レーザ素子2を明滅させる。固体レーザ素子2
から放射されたレーザ光はコリメータレンズ系3により
略平行光に変換され、さらに矢印B方向に回転する回転
多面鏡5により矢印C方向に走査されると共にf・01
21群6a、6b、6cにより感光ドラム9上にスポッ
ト状に結像される。In the above configuration, when forming a desired image, an image signal is first input to the laser driver 1, and the solid-state laser element 2 is made to blink at a predetermined timing. Solid state laser element 2
The laser beam emitted from the is converted into approximately parallel light by the collimator lens system 3, and further scanned in the direction of arrow C by the rotating polygon mirror 5 rotating in the direction of arrow B, and scanned in the direction of arrow C.
A spot image is formed on the photosensitive drum 9 by the 21 groups 6a, 6b, and 6c.
このようなレーザ光束■、の走査により感光ドラム9表
面には画像1走査分の露光分布が形成され、さらに各走
査ごとに感光ドラム9を所定量回転して該ドラム9上に
画像信号に応じた露光分布を有する潜像が形成され、周
知の電子写真プロセスよりこの潜像は記録紙上に顕画像
として記録される。By scanning the laser beam (2), an exposure distribution for one image scan is formed on the surface of the photosensitive drum 9, and furthermore, the photosensitive drum 9 is rotated by a predetermined amount for each scan, and an image is distributed on the drum 9 according to the image signal. A latent image having an exposure distribution is formed, and this latent image is recorded as a visible image on recording paper by a well-known electrophotographic process.
通常はこのままで画像記録が行なわれるが、レーザ素子
2などの発熱等による環境温度変化に起因して光学系を
構成する各部材が熱変形したりすると、レーザ光束りの
結像点が焦点深度(高密度の画像を形成する場合、非常
に浅い)内から外れて第5図(ただし同図はCCD8か
らの出力値を示す)に示す様に感光ドラム9上の露光分
布のコントラストが低(なって画質が劣化してしまうこ
とがあり、焦点位置調整する必要が出てくる。Normally, images are recorded as they are, but if the various members that make up the optical system are thermally deformed due to environmental temperature changes due to heat generation from the laser element 2, etc., the focal point of the laser beam may be (When forming a high-density image, it is very shallow) As shown in Figure 5 (however, this figure shows the output value from the CCD 8), the contrast of the exposure distribution on the photosensitive drum 9 is low As a result, the image quality may deteriorate and the focus position may need to be adjusted.
そこで本実施例においては、こうした場合、温度センサ
ー11を用いて光学系の近くの環境の温度変化が設定範
囲を超えるとそれを検知し、レーザ光束りの焦点位置調
整を行う様にオートフォーカス作動シーケンスが組まれ
ている。即ち、焦点位置調整終了直後の温度センサー1
1の信号値を常に基準温度値として前回の値に替えて書
き換え、そしてこの基準温度値から設定値以上の温度変
化が生じると再び焦点位置調整を行う様にしている。Therefore, in this embodiment, in such a case, the temperature sensor 11 is used to detect when the temperature change in the environment near the optical system exceeds a set range, and the autofocus is activated to adjust the focal position of the laser beam. A sequence is set up. That is, the temperature sensor 1 immediately after the focus position adjustment is completed.
The signal value of 1 is always used as a reference temperature value and is rewritten to the previous value, and when the temperature changes from this reference temperature value by more than a set value, the focus position is adjusted again.
本実施例では焦点深度以内の熱変形に止まる温度範囲を
、基準温度値からの設定値として用いている。In this embodiment, a temperature range within which thermal deformation occurs within the depth of focus is used as a set value from the reference temperature value.
以下にこの焦点位置調整について詳説する。環境温度変
化が設定値以上生じた事が温度センサー11からの信号
によって検知されると、AF制御部lOは第3図(a)
に示す様なAF倍信号一定時間レーザドライバ1に出力
する。This focus position adjustment will be explained in detail below. When it is detected by the signal from the temperature sensor 11 that the environmental temperature has changed more than the set value, the AF control unit 10 changes as shown in FIG. 3(a).
An AF multiplied signal as shown in is outputted to the laser driver 1 for a certain period of time.
レーザドライバ1にAF倍信号人力されるとレーザドラ
イバ1はレーザ素子2をAF倍信号矩形波に合わせて量
減点燈させる。レーザ素子2からのこうしたレーザ光り
は反射鏡7により反射され、感光ドラム9と光学的に等
価な位置にあるCCDg上に投影走査される。ここにお
いて、AF制御部10は、CCD8上をレーザ光束りが
走査する前にCG、D8各画素の蓄積電荷をリセットし
、1ラインのスポット走査によりCCD8の各画素に電
荷が蓄積された後にこの電荷を電気信号として読み出す
。When the AF multiplied signal is manually input to the laser driver 1, the laser driver 1 causes the laser element 2 to emit light in a reduced amount in accordance with the AF multiplied signal rectangular wave. Such laser light from the laser element 2 is reflected by a reflecting mirror 7, and is projected and scanned onto a CCDg located at an optically equivalent position to the photosensitive drum 9. Here, the AF control unit 10 resets the accumulated charge of each pixel of CG and D8 before the laser beam scans the CCD 8, and resets the accumulated charge of each pixel of the CCD 8 after scanning the spot of one line. Read out the charge as an electrical signal.
固体レーザ素子2から上記の如くレーザ光を明−滅し一
回走査すると、CCD8は感光ドラム9と光学的等価な
位置にあるので、CCD8面上の露光分布は前記第6図
に示した様にレーザ光束りのスポット径に応じた強弱の
分布形状を示す。従って、CCD8の各画素の出力は第
3図(b)に示す様な分布になり、その信号をAF制御
部lOに送出する。AF制御部10においては、CCD
8の出力の最大値をθ。−1最小値θ。、。としてコン
トラスト■を
■=0□8−〇、1n/θ、+1,1x+θff1in
・・・−(1)
の式により算出、測定する。When the solid-state laser element 2 flickers the laser beam as described above and scans once, the CCD 8 is located at an optically equivalent position to the photosensitive drum 9, so the exposure distribution on the surface of the CCD 8 is as shown in FIG. 6 above. It shows the distribution shape of the strength of the laser beam depending on the spot diameter. Therefore, the output of each pixel of the CCD 8 has a distribution as shown in FIG. 3(b), and the signal is sent to the AF control section IO. In the AF control section 10, the CCD
The maximum value of the output of 8 is θ. −1 minimum value θ. ,. As the contrast ■■=0□8-〇, 1n/θ, +1, 1x+θff1in
...-(1) Calculate and measure using the formula.
この場合、第6図に示す様に、走査方向のスポット径が
小さ(なる程上記(1)式で示されるコントラストVは
大きくなる。In this case, as shown in FIG. 6, the spot diameter in the scanning direction is small (so that the contrast V shown by the above equation (1) becomes large).
AF倍信号レーザドライバ1に入力されている間にAF
制御部10はステッピングモータ42(第2図)を間欠
駆動してコリメータレンズ系3を°光軸方向に一定間隔
ずつ前後に移動させ、各位置で上記コントラスト■を測
定する。そして、コントラスト■の最大値が得られたと
ころでコリメータレンズ系3を停止して、レーザ光束り
の主走査方向スポット径を最小にすることにより合焦を
行なう。AF while the AF double signal is input to laser driver 1
The control unit 10 intermittently drives the stepping motor 42 (FIG. 2) to move the collimator lens system 3 back and forth in the optical axis direction at regular intervals, and measures the contrast (2) at each position. Then, when the maximum value of contrast (2) is obtained, the collimator lens system 3 is stopped, and focusing is performed by minimizing the spot diameter of the laser beam in the main scanning direction.
ここで、反射ミラー7やC,CD 8の位置が振動等で
ずれレーザ光束りがCCD8に充分に導かれなかったり
、飛散したトナーが反射ミラー7やCCD8の表面に付
着しCCD8への入力光が相当低下する場合を考える。Here, the positions of the reflecting mirror 7, C, and CD 8 may shift due to vibrations, etc., and the laser beam may not be sufficiently guided to the CCD 8, or the scattered toner may adhere to the surface of the reflecting mirror 7 or CCD 8, causing the input light to the CCD 8 to Consider the case where the value decreases considerably.
こうした場合、第5図に示す様に、CCD8からの出力
値の最大値がAF検出可能な最低限度値近くないしそれ
以下になって、コントラスト■が極端に小さくなりコリ
メータレンズ系3の各位置でのコントラスト■の差が少
なくなって合焦位置検出が出来なくなる。In such a case, as shown in FIG. 5, the maximum output value from the CCD 8 will be close to or below the minimum value for AF detection, and the contrast will become extremely small at each position of the collimator lens system 3. The difference in contrast ■ becomes small, making it impossible to detect the in-focus position.
こうした状態になった際、本実施例では第4図に示す如
く作動する。When such a state occurs, the present embodiment operates as shown in FIG. 4.
即ち、先ず、温度センサー11からの出力が前記設定値
′を越えて変化すると、ステップ50で示す如(、AF
制御部10は上述した如<AF作動を開始する。That is, first, when the output from the temperature sensor 11 changes beyond the set value', the AF is activated as shown in step 50.
The control unit 10 starts the AF operation as described above.
このAF作動において、設定回数(n回)続けて焦点ず
れ検出作動を行なっていなければ(ステップ51.N、
O)、シーケンスはステップ52へ進みCCD8からの
AF検出信号が設計時に最低限度と設定された出力値よ
り大か小かを判断する(第5図、第6図参照)。ここで
、CCD8からの出力値が設定値より小さい場合、焦点
補正作動の精度が低下したり、或は焦点ずれ検出が不可
能となるので、AF制御部10はAF信号をレーザドラ
イバ1に送り続け、CCD8からの出力値が設定出力値
となるまでのn−1同焦点ずれ検出作動を繰り返す(ス
テップ52、No)。In this AF operation, if the defocus detection operation has not been performed continuously for the set number of times (n times) (step 51.N,
O) The sequence proceeds to step 52, where it is determined whether the AF detection signal from the CCD 8 is larger or smaller than the output value set as the minimum limit at the time of design (see FIGS. 5 and 6). Here, if the output value from the CCD 8 is smaller than the set value, the accuracy of the focus correction operation will decrease or it will become impossible to detect the focus shift, so the AF control unit 10 sends an AF signal to the laser driver 1. Subsequently, the n-1 parfocal shift detection operation is repeated until the output value from the CCD 8 reaches the set output value (step 52, No).
CCD8からの出力値が設定出力値以上である場合(ス
テップ52、Yes) 、AF制御部10は上述した様
に焦点補正作動を行ない(ステップ53)、感光体9上
にレーザ光束りの焦点を一致させ、温度センサー11の
その時の信号値を基準温度値として書き換えた上でAF
作動を終了させる(、ステップ54)。If the output value from the CCD 8 is greater than or equal to the set output value (step 52, Yes), the AF control unit 10 performs the focus correction operation as described above (step 53), and focuses the laser beam onto the photoreceptor 9. After matching and rewriting the signal value of the temperature sensor 11 at that time as the reference temperature value, AF is performed.
The operation is ended (step 54).
n−1同焦点ずれ検出作動を行なってもCCD8から良
好な出力値が得られない場合(ステップ51.Yes)
、AF制御部10はコリメータレンズ系3を一度リミツ
トセンサー47又は48のホームポジションに戻した後
、温度センサー11からの温度信号値を元に、設計上感
光体6上にレーザ光束りが合焦する位置rまでコリメー
タレンズ系3を送りコリメータレンズ系3の端面fと設
計位置rが一致した所でステッピングモータ42の作動
を停止させる(ステップ55)。そして、コリメータレ
ンズ系3をこうして移動した後、AF制御部10は本体
操作部13の不図示の操作パネル上にAF作動不良を示
す警告を行なって(ステップ56)シーケンスを終了す
る(ステップ54)。If a good output value is not obtained from the CCD 8 even after performing the n-1 parfocal shift detection operation (step 51. Yes)
After returning the collimator lens system 3 to the home position of the limit sensor 47 or 48, the AF control unit 10 adjusts the laser beam to the photoreceptor 6 based on the temperature signal value from the temperature sensor 11. The collimator lens system 3 is sent to the focused position r, and when the end face f of the collimator lens system 3 and the designed position r coincide, the operation of the stepping motor 42 is stopped (step 55). After moving the collimator lens system 3 in this manner, the AF control section 10 issues a warning indicating AF malfunction on the operation panel (not shown) of the main body operation section 13 (step 56), and ends the sequence (step 54). .
ところで、本発明において、レーザービームスポットの
合焦状態を検出する為の焦点ずれ検出方法、並びにレー
ザービームLの焦点を感光体表面に合致させる為の焦点
調整手段は任意であり、上記実施例はあ(まで例示に過
ぎない。Incidentally, in the present invention, the defocus detection method for detecting the focused state of the laser beam spot and the focus adjustment means for aligning the focus of the laser beam L with the surface of the photoreceptor are arbitrary, and the above embodiments are (This is just an example.
例えば焦点調整手段としては、圧電素子、ソレノイド、
ステッピングモータ、DCモータ等の各種アクチュエー
タやギヤ、カム、リドスクリュー等の各種機構が用いら
れ、また焦点ずれ検出方法としても光電変換素子以外の
素子も用いられる。For example, as a focus adjustment means, a piezoelectric element, a solenoid,
Various actuators such as stepping motors and DC motors, various mechanisms such as gears, cams, lid screws, etc. are used, and elements other than photoelectric conversion elements are also used as a defocus detection method.
A’F作動開始方法においても、環境センサーである温
度センサーを用いて環境変化をAF作動の引き金とする
必要は必ずしもな(、タイマーを用いて間欠的にAF作
動を行なったり、LBPの画像出力枚数を元に間欠的に
AF作動を行ったりすることもできる。環境センサーを
用いる場合、数ポイントの環境下での設定値を設けて、
これからの検知を総合的に見てAF作動を開始しても良
い。In the method for starting A'F operation, it is not always necessary to use a temperature sensor as an environmental sensor to trigger AF operation based on changes in the environment (such as performing AF operation intermittently using a timer, or using LBP image output). It is also possible to perform AF operation intermittently based on the number of sheets.When using an environmental sensor, set values for several environmental points are set.
The AF operation may be started by comprehensively considering future detections.
また、上記設計位置rの検出方法は、光学的、電気磁気
的等、公知の手段・を用いて充分な精度が得られ、上記
実施例の様に一度ホムポジションに戻してから設定分だ
けコリメタレンズ系などを移動して設計位置を得たり、
直接設計位置に検出マークやセンサーを設けたりして設
計位置を得たりすることができる。In addition, the method of detecting the design position r described above uses known means such as optical, electromagnetic, etc. to obtain sufficient accuracy, and as in the above embodiment, once the design position r is returned to the home position, the collimator lens is Move the system etc. to obtain the design position,
The design position can be obtained by directly providing a detection mark or sensor at the design position.
[発明の効果]
以上説明した様に、本発明においては、焦点ずれ検出が
充分に行なえないと判明した場合(例えば、AF機構を
設定回数作動させても焦点ずれ検出手段より設定値以上
の焦点ずれ信号が得られない場合)、焦点調整手段によ
り焦点補正用手段を設計上の合焦位置である設定位置ま
で移動して停止させることにより、AF機構の誤作動に
よるレーザービームスポットの焦点位置ずれを最小限に
防止する効果がある。[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, when it is found that defocus detection cannot be performed sufficiently (for example, even if the AF mechanism is operated a set number of times, the defocus detecting means detects a focus exceeding the set value). If a shift signal is not obtained), the focus adjustment means moves the focus correction means to the set position, which is the designed focus position, and stops, thereby eliminating the focus position shift of the laser beam spot due to malfunction of the AF mechanism. It has the effect of preventing to a minimum.
また、汚れ、゛振動等により焦点ずれ検出手段が充分に
機能しなくなった場合でも、最低限使用に耐える所定作
業の品位べ例えば、画像品位)を有効走査領域内で保つ
ことができる。Further, even if the defocus detecting means does not function sufficiently due to dirt, vibration, etc., the minimum quality of the predetermined work that can withstand use (for example, image quality) can be maintained within the effective scanning area.
第1図は本発明に係わる走査光学装置の1実施例を示す
概略構成図、第2図は焦点調整手段とコリメータレンズ
系の部分の拡大詳細図、第3図は焦点位置検知作動中に
おける信号を示し、(a)は、AF信号の波形を示すグ
ラフ、(b)はCCD8からの出力信号を示すグラフ、
第4図はAF作動のシーケンス図、第5図は異常時のレ
ーザ光のスポット径と露光分布との関係を示すCCD8
からの出力を示すグラフ、第6図は正常時のレーザ光の
スポット径と露光分布との関係を示すCCD8からの出
力を示すグラフである。Fig. 1 is a schematic configuration diagram showing one embodiment of the scanning optical device according to the present invention, Fig. 2 is an enlarged detailed view of the focus adjustment means and collimator lens system, and Fig. 3 is a signal during focal position detection operation. , (a) is a graph showing the waveform of the AF signal, (b) is a graph showing the output signal from the CCD 8,
Figure 4 is a sequence diagram of AF operation, and Figure 5 shows the relationship between the spot diameter of the laser beam and the exposure distribution during abnormal conditions.
FIG. 6 is a graph showing the output from the CCD 8 showing the relationship between the spot diameter of the laser beam and the exposure distribution under normal conditions.
Claims (1)
と共に、被照射体に走査される光束を元に光束の被照射
体上での集光状態を検出する焦点ずれ検出手段と該検出
手段からの信号を元に上記集光状態を調整する焦点調整
手段とを有するオートフォーカス機構を具備した走査光
学装置において、オートフォーカス機構で焦点ずれ検出
が十分に行なえないと判断された場合、前記焦点調整手
段により焦点補正用手段を所定位置にもたらしてそこに
止めることを特徴とする走査光学装置。 2、前記オートフォーカス機構を所定回数作動させても
前記焦点ずれ検出手段より所定値以上の焦点ずれ信号が
得られない場合に、焦点ずれ検出が充分に行なえないと
判断される請求項1記載の走査光学装置。 3、前記焦点補正用手段の所定位置は設計上の合焦位置
である請求項1記載の走査光学装置4、前記焦点補正用
手段を所定位置にもたらした後、オートフォーカス不作
動を示す警告を行なう請求項1記載の走査光学装置。 5、前記焦点補正用手段はコリメータレンズ系である請
求項1記載の走査光学装置。 6、前記被照射体は画像記録用の感光体である請求項1
記載の走査光学装置。[Claims] 1. The light beam from the light source is focused and scanned on the irradiated object, and the condensation state of the light beam on the irradiated object is determined based on the light beam scanned on the irradiated object. In a scanning optical device equipped with an autofocus mechanism having a focus shift detection means for detecting a focus shift and a focus adjustment means for adjusting the focusing state based on a signal from the detection means, the focus shift can be detected sufficiently by the autofocus mechanism. A scanning optical device characterized in that, if it is determined that the focus correction means cannot be corrected, the focus adjustment means brings the focus correction means to a predetermined position and stops there. 2. According to claim 1, it is determined that defocus detection cannot be performed sufficiently if a defocus signal of a predetermined value or more is not obtained from the defocus detection means even after operating the autofocus mechanism a predetermined number of times. Scanning optics. 3. The scanning optical device 4 according to claim 1, wherein the predetermined position of the focus correction means is a designed focus position, and after the focus correction means is brought to the predetermined position, a warning indicating that autofocus is not activated is provided. 2. The scanning optical device according to claim 1, wherein 5. The scanning optical device according to claim 1, wherein the focus correction means is a collimator lens system. 6. Claim 1, wherein the irradiated object is a photoreceptor for image recording.
Scanning optical device as described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11780889A JPH02296210A (en) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | Scanning optical device with autofocus mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11780889A JPH02296210A (en) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | Scanning optical device with autofocus mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02296210A true JPH02296210A (en) | 1990-12-06 |
Family
ID=14720782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11780889A Pending JPH02296210A (en) | 1989-05-11 | 1989-05-11 | Scanning optical device with autofocus mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02296210A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111936927A (en) * | 2018-10-31 | 2020-11-13 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Control device, imaging device, system, control method, and program |
-
1989
- 1989-05-11 JP JP11780889A patent/JPH02296210A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111936927A (en) * | 2018-10-31 | 2020-11-13 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | Control device, imaging device, system, control method, and program |
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