(57)【要約】【課題】測定の準備を簡素化することができる角度測定装置を提供する。【解決手段】  光源から射出された光は、光ＬＢ１と光ＬＢ２に分割され、光ＬＢ１は基準物の基準平面に照射され、光ＬＢ２は、被検物６７の被検面に集光される。基準平面で反射された光ＬＢ１は光検出器７０で受光され、被検面で反射された光ＬＢ２は、結像光学系５０で平行光に変換された後、光検出器７０で受光される。処理装置は、光検出器７０から出力される光ＬＢ１及び光ＬＢ２の受光位置情報に基づいて、基準平面に対する被検面の傾斜角を求める。【選択図】図２３
2014215141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に対する被検物の被検面の角度を測定するための角度測定装置であって、
第１の光と第２の光を射出する光源装置と、
前記光源装置からの前記第１の光が照射される前記基準面を有する基準物と、
前記光源装置からの前記第２の光を集光し、前記被検面に照射する集光光学系と、
前記基準面で反射された前記第１の光、及び前記被検面で反射された前記第２の光を受光し、それぞれの受光位置情報を出力する受光系と、を備える角度測定装置。
【請求項２】
前記被検物は複数の被検面を有し、
前記基準物は複数の基準面を有し、
前記複数の基準面のそれぞれに順次、前記第１の光が照射され、前記複数の被検面のそれぞれに順次、前記第２の光が照射されるように、前記基準物と前記被検物の回転及び移動の少なくとも一方を行う駆動機構を備えることを特徴とする請求項１に記載の角度測定装置。
【請求項３】
前記光源装置から射出される前記第１の光は平行光であることを特徴とする請求項１又は２に記載の角度測定装置。
【請求項４】
前記受光系は、前記第１の光を受光する受光領域と前記第２の光を受光する受光領域とを有する単一の光検出器であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の角度測定装置。
【請求項５】
前記被検面で反射された前記第２の光は、前記集光光学系に入射し、該集光光学系で平行光とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の角度測定装置。
【請求項６】
前記集光光学系と前記光源装置との間に配置され、前記光源装置から射出された前記第２の光の光路から前記集光光学系で平行光とされた前記第２の光の光路を分離させる分離光学素子を備えることを特徴とする請求項５に記載の角度測定装置。
【請求項７】
前記被検面で反射された前記第２の光を平行光に変換し、前記受光系に導光する変換光学系を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の角度測定装置。
【請求項８】
請求項５又は６に記載の角度測定装置の調整方法であって、
結像光学系を該結像光学系の焦点距離と同じ距離だけ前記角度測定装置の受光系の前方に挿入する工程と、
前記角度測定装置の光源装置から射出され、被検面で反射された第２の光を前記結像光学系を介して前記受光系で受光させる工程と、
前記受光系で受光される前記第２の光の光スポットの大きさが最小となるように、前記角度測定装置の集光光学系の位置を調整する工程と、
前記結像光学系を取り除く工程と、を含む調整方法。
【請求項９】
請求項５又は６に記載の角度測定装置の調整方法であって、
調整用像面を含み、前記角度測定装置の受光系の前方に、前記角度測定装置の集光光学系から前記調整用像面までの第２の光の光路長が、被検面から前記集光光学系までの前記第２の光の光路長の少なくとも５倍となるようにする調整用光学系を挿入する工程と、
前記角度測定装置の光源装置から前記第２の光を射出する工程と、
前記調整用像面に形成される前記第２の光の光スポットの大きさが最小となるように、前記集光光学系の位置を調整する工程と、
前記調整用光学系を取り除く工程と、を含む調整方法。
【請求項１０】
請求項５又は６に記載の角度測定装置の調整方法であって、
前記角度測定装置の受光系を取り除く工程と、
調整用像面を、前記角度測定装置の集光光学系から前記調整用像面までの第２の光の光路長が、被検面から前記集光光学系までの前記第２の光の光路長の少なくとも５倍となる位置に挿入する工程と、
前記角度測定装置の光源装置から前記第２の光を射出する工程と、
前記調整用像面に形成される前記第２の光の光スポットの大きさが最小となるように、前記集光光学系の位置を調整する工程と、
前記受光系を取り付ける工程と、を含む調整方法。
【請求項１１】
プリズム面を有する光学素子を備える画像形成装置の製造方法であって、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の角度測定装置で前記プリズム面におけるプリズムの頂角を測定する工程を含む画像形成装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度測定装置、調整方法及び画像形成装置の製造方法に係り、更に詳しくは、被検面の角度を測定するための角度測定装置、該角度測定装置の調整方法、及び前記角度測定装置を用いる画像形成装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、被検体の第１測定面と第２測定面の傾きを求めるオートコリメータが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、被検物における頂角の角度を測定する角度測定装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されているオートコリメータ、及び特許文献２に開示されている角度測定装置では、測定の準備に時間がかかるという不都合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、基準面に対する被検物の被検面の角度を測定するための角度測定装置であって、第１の光と第２の光を射出する光源装置と、前記光源装置からの前記第１の光が照射される前記基準面を有する基準物と、前記光源装置からの前記第２の光を集光し、前記被検面に照射する集光光学系と、前記基準面で反射された前記第１の光、及び前記被検面で反射された前記第２の光を受光し、それぞれの受光位置情報を出力する受光系と、を備える角度測定装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の角度測定装置によれば、測定の準備を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】プリントヘッドの構成を説明するための図である。
【図３】プリントヘッドの光源を説明するための図である。
【図４】プリントヘッドの結像光学素子の斜視図である。
【図５】結像光学素子のＸＺ断面図である。
【図６】プリズム面の作用を説明するための図である。
【図７】プリズム面の形状を説明するための図（その１）である。
【図８】プリズム面の形状を説明するための図（その２）である。
【図９】結像光学素子を通過する光の光路を説明するための図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る角度測定装置の概略構成を示す図（その１）である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る角度測定装置の概略構成を示す図（その２）である。
【図１２】第１ビームスプリッタを説明するための図である。
【図１３】ミラーの作用を説明するための図である。
【図１４】第２ビームスプリッタを説明するための図である。
【図１５】ホルダ装置を説明するための図である。
【図１６】図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、それぞれ基準物を説明するための図である。
【図１７】図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、それぞれ被検物を説明するための図である。
【図１８】基準物及び被検物がホルダに保持されている状態を説明するための図である。
【図１９】基準物及び被検物と入射光との関係を説明するための図である。
【図２０】図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ第１の回動位置を説明するための図である。
【図２１】図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、それぞれ第２の回動位置を説明するための図である。
【図２２】基準平面で反射された光ＬＢ１の光路を説明するための図である。
【図２３】被検面で反射された光ＬＢ２の光路を説明するための図である。
【図２４】被検面の傾斜と光検出器での受光位置との関係を説明するための図（その１）である。
【図２５】被検面の傾斜と光検出器での受光位置との関係を説明するための図（その２）である。
【図２６】図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、それぞれ受光位置の例を説明するための図である。
【図２７】処理装置及び周辺装置を説明するための図である。
【図２８】調整方法Ａを説明するための図である。
【図２９】調整方法Ｂを説明するための図である。
【図３０】調整方法Ｃを説明するための図である。
【図３１】調整方法Ｄを説明するための図である。
【図３２】角度測定処理を説明するためのフローチャートである。
【図３３】図３３（Ａ）は基準物の変形例を説明するための図であり、図３３（Ｂ）は被検物の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。
【０００９】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、４つの感光体ドラム（１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）、４つの帯電器（２Ｋ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｙ）、４つのプリントヘッド（３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙ）、４つの現像器（４Ｋ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｙ）、４つの転写ローラ（５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙ）、４つのクリーニングユニット（６Ｋ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｙ）、中間転写ベルト２０１、搬送ベルト２０２、２次転写ローラ２０３、定着器２０４、給紙トレイ２０５、給紙コロ２０６、通信制御装置２０８、上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９、及びそれらが収容されているプリンタ筐体２１０などを備えている。
【００１０】
通信制御装置２０８は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００１１】
プリンタ制御装置２０９は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。
【００１２】
感光体ドラム１Ｋ、帯電器２Ｋ、プリントヘッド３Ｋ、現像器４Ｋ、転写ローラ５Ｋ、及びクリーニングユニット６Ｋは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
【００１３】
感光体ドラム１Ｃ、帯電器２Ｃ、プリントヘッド３Ｃ、現像器４Ｃ、転写ローラ５Ｃ、及びクリーニングユニット６Ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
【００１４】
感光体ドラム１Ｍ、帯電器２Ｍ、プリントヘッド３Ｍ、現像器４Ｍ、転写ローラ５Ｍ、及びクリーニングユニット６Ｍは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
【００１５】
感光体ドラム１Ｙ、帯電器２Ｙ、プリントヘッド３Ｙ、現像器４Ｙ、転写ローラ５Ｙ、及びクリーニングユニット６Ｙは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
【００１６】
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。各感光体ドラムの表面がそれぞれ被露光面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。
【００１７】
各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。
【００１８】
各プリントヘッドは、プリンタ制御装置２０９によって制御され、対応する帯電された感光体ドラムの表面に、対応する色の画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像器の方向に移動する。なお、各プリントヘッドについては後述する。
【００１９】
各現像器は、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って対応する転写ローラの方向に移動する。
【００２０】
各転写ローラは、トナー画像を中間転写ベルト２０１に転写する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、中間転写ベルト２０１上で重ね合わされてカラー画像が形成される。
【００２１】
給紙トレイ２０５には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０５の近傍には給紙コロ２０６が配置されており、該給紙コロ２０６は、記録紙を給紙トレイ２０５から１枚ずつ取り出し、所定のタイミングで搬送ベルト２０２に向けて送り出す。
【００２２】
搬送ベルト２０２上の記録紙は、中間転写ベルト２０１に向かって移動し、２次転写ローラ２０３によって、中間転写ベルト２０１上のカラー画像が転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着器２０４に送られる。
【００２３】
定着器２０４では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ（図示省略）を介して排紙トレイ（図示省略）に送られ、該排紙トレイ上に順次積み重ねられる。
【００２４】
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電器に対向する位置に戻る。
【００２５】
次に、各プリントヘッドについて説明する。４つのプリントヘッドは、同様な構成を有している。そこで、ここでは、代表として、Ｋステーションのプリントヘッド３Ｋについて説明する。
【００２６】
プリントヘッド３Ｋは、一例として図２に示されるように、光源３１０、結像光学素子３２０などを有している。
【００２７】
ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、感光体ドラム１Ｋの回転軸方向（長手方向）に沿った方向をＹ軸方向、プリントヘッド３Ｋからの光（主光線）の射出方向に沿った方向をＺ軸方向として説明する。
【００２８】
光源３１０は、発光部材３１１、駆動装置３１２、基板３１３を有している。基板３１３は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状の板状部材である。発光部材３１１及び駆動装置３１２は、基板３１３の＋Ｘ側の面に実装されている。
【００２９】
発光部材３１１は、一例として図３に示されるように、複数のＬＥＤアレイを有している。該複数のＬＥＤアレイは、Ｙ軸方向に沿って配列されている。そして、各ＬＥＤアレイは、Ｙ軸方向に沿って配列された複数のＬＥＤ素子を有している。すなわち、発光部材３１１は、Ｙ軸方向に沿って基板３１３上に配列された複数の発光部を有している。各ＬＥＤ素子は、＋Ｘ方向に光を射出する。
【００３０】
駆動装置３１２は、複数のＬＥＤアレイに対応して複数の駆動用ＩＣチップを有している。該複数の駆動用ＩＣチップは、Ｙ軸方向に沿って配列されている。各駆動用ＩＣチップには、複数の駆動用トランジスタが集積されており、ＬＥＤ素子ひとつに駆動用トランジスタひとつが対応している。
【００３１】
図２に戻り、結像光学素子３２０は、光源３１０の＋Ｘ側に配置されている。この結像光学素子３２０の斜視図が図４に示され、ＸＺ断面図が図５に示されている。結像光学素子３２０は、樹脂成型品である。
【００３２】
結像光学素子３２０は、−Ｘ側に入射面を有している。この入射面は、Ｙ軸方向に沿って所定のピッチ（以下では、「入射面ピッチ」ともいう。）で形成された複数の入射光学面を有している。ここでは、入射面ピッチは０．８ｍｍである。
【００３３】
また、結像光学素子３２０は、＋Ｚ側に射出面を有している。この射出面は、Ｙ軸方向に沿って所定のピッチ（以下では、「射出面ピッチ」ともいう。）で形成された複数の射出光学面を有している。ここでは、射出面ピッチは０．８ｍｍである。
【００３４】
入射面の複数の入射光学面と、射出面の複数の射出光学面は、Ｙ軸方向に関してずれ（位相ずれ）がないように形成されている。すなわち、Ｙ軸方向に関して同じ位置にある一の入射光学面と一の射出光学面は対となっている。
【００３５】
また、結像光学素子３２０は、入射面を介した光の光路を射出面に向かう方向に折り曲げるためのプリズム面を有している（図６参照）。なお、ＸＺ面内で、プリズム面に平行な軸方向をα軸方向とし、該α軸方向に直交する軸方向をβ軸方向とする（図６参照）。
【００３６】
β軸方向からみたプリズム面が図７に示され、α軸方向からみたプリズム面が図８に示されている。
【００３７】
プリズム面は、ＹＺ面及びＸＹ面のいずれに対しても４５°傾斜した面である。また、プリズム面は、α軸方向に延びるＶ字形状の溝が所定のピッチ（以下では、「プリズム面ピッチ」ともいう。）で形成されている。すなわち、Ｙ軸方向に沿って複数のプリズムが配置されているのと同等である。ここでは、プリズム面ピッチは０．１ｍｍである。
【００３８】
そこで、光源３１０から射出された光は、結像光学素子３２０の入射面、プリズム面、及び射出面を介して感光体ドラム１Ｋの表面に照射される（図９参照）。
【００３９】
プリズム面におけるプリズムの頂角は、プリントヘッドの製造工程あるいはカラープリンタ２０００の製造工程で測定される。そして、該頂角がほぼ９０°であることが確認されている。
【００４０】
上記プリズムの頂角を測定する際に用いられる角度測定装置１０００の概略構成が図１０及び図１１に示されている。
【００４１】
この角度測定装置１０００は、光源１０、第１ビームスプリッタ２０、ミラー３０、第２ビームスプリッタ４０、結像光学系５０、ホルダ装置６０、光検出器７０、処理装置１００（図１０及び図１１では図示省略、図２７参照）、入力装置１２１（図１０及び図１１では図示省略、図２７参照）、表示装置１２２（図１０及び図１１では図示省略、図２７参照）、印字装置１２３（図１０及び図１１では図示省略、図２７参照）などを有している。
【００４２】
ここでは、ｘｙｚ３次元直交座標系において、光源１０から射出される光の進行方向を＋ｘ方向としている。
【００４３】
光源１０としては、Ｈｅ−Ｎｅレーザが用いられている。この光源１０から射出される光は平行光である。なお、本明細書では、平行光は、厳密に平行な光だけでなく、わずかに収束する光及びわずかに発散する光を含む。光源１０は、処理装置１００によって点灯及び消灯される。また、光源１０は、Ｈｅ−Ｎｅレーザに限定されるものではなく、例えば、半導体レーザが用いられても良い。但し、この場合は、光源１０から射出される光が発散光であるため、該発散光を平行光にするカップリングレンズが光源１０の＋ｘ側に設けられる。
【００４４】
第１ビームスプリッタ２０は、入射光を透過光と反射光とにほぼ１：１で分割する光分割面２１を有し（図１２参照）、光源１０の＋ｘ側に配置されている。ここでは、光源１０から射出された光は、ほぼ半分が光分割面２１を透過し、残りが光分割面２１で＋ｚ方向に反射される。
【００４５】
また、以下では、便宜上、光分割面２１で＋ｚ方向に反射された光を「光ＬＢ１」ともいい、光分割面２１を透過した光を「光ＬＢ２」ともいう。
【００４６】
ミラー３０は、図１３に示されるように、第１ビームスプリッタ２０の＋ｚ側に配置され、第１ビームスプリッタ２０から射出された光ＬＢ１の光路を＋ｘ方向に曲げる。
【００４７】
第２ビームスプリッタ４０は、入射光を透過光と反射光とにほぼ１：１で分割する光分割面４１を有し（図１４参照）、ミラー３０を介した光ＬＢ１及び第１ビームスプリッタ２０から射出された光ＬＢ２の光路上に配置されている。
【００４８】
ここでは、ミラー３０を介した光ＬＢ１及び第１ビームスプリッタ２０から射出された光ＬＢ２は、ほぼ半分が光分割面４１を透過し、残りが光分割面４１で−ｙ方向に反射される。
【００４９】
結像光学系５０は、第２ビームスプリッタ４０の光分割面４１を透過した光ＬＢ２の光路上に配置され、該光ＬＢ２を集光する。なお、結像光学系５０は、１つの光学素子で構成されても良いし、複数の光学素子で構成されても良い。
【００５０】
ホルダ装置６０は、第２ビームスプリッタ４０の光分割面４１を透過した光ＬＢ１及び結像光学系５０を介した光ＬＢ２の光路上に配置され、一例として図１５に示されるように、ホルダ６１、シャフト６２、回動機構６３などを有している。
【００５１】
ホルダ６１は、ｚ軸方向に関して２段構造の棚状の保持部を有している。２段目の保持部（＋ｚ側の保持部）６１ａは、基準物（「基準物６５」という）が保持される保持部であり、１段目の保持部（−ｚ側の保持部）６１ｂは、角度測定の対象物である被検物（「被検物６７」という）が保持される保持部である。
【００５２】
基準物６５は、一例として図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示されるように、ｚ軸方向を高さ方向とする三角柱状の部材であり、２つの側面（Ｐ１、Ｐ２）が基準平面である。すなわち、基準物６５は、２つの基準平面を有している。以下では、側面Ｐ１を基準平面Ｐ１ともいい、側面Ｐ２を基準平面Ｐ２ともいう。なお、基準平面Ｐ１と基準平面Ｐ２とのなす角θｐは、オートコリメータ等の何らかの方法で予め測定され、処理装置１００に保存されている。
【００５３】
被検物６７は、一例として、図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）に示されるように、プリズム面６８を有する上記結像光学素子である。なお、ここでは、煩雑さを避けるため、該結像光学素子の入射面及び射出面については図示を省略する。
【００５４】
図１８には、ホルダ６１に基準物６５及び被検物６７が保持されている状態が示されている。そして、図１９に示されるように、基準物６５に光ＬＢ１が照射され、被検物６７に光ＬＢ２が照射されるようになっている。なお、基準物６５に照射される光ＬＢ１は平行光である。また、被検物６７に照射される光ＬＢ２は収束光であり、被検物６７の被検面近傍で集光される。
【００５５】
シャフト６２は、Ｚ軸方向を長手方向とする棒状部材であり、＋ｚ側端部が保持部６１ｂの−ｚ側の面のほぼ中央部に固定されている。
【００５６】
回動機構６３は、処理装置１００の指示に応じて、シャフト６２をｚ軸まわりに回動させる。ここでは、処理装置１００は、ホルダ６１が第１の回動位置及び第２の回動位置となるように、回動機構６３を制御する。また、回動機構６３は、ホルダ６１の回動位置に関する情報を処理装置１００に通知する。
【００５７】
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）には、ホルダ６１が上記第１の回動位置にあるときの、基準物６５及び被検物６７が示されている。この第１の回動位置では、基準物６５における基準平面Ｐ１に光ＬＢ１が照射され、被検物６７におけるプリズムの頂角を構成する２つの面の一方の面近傍に光ＬＢ２が集光される。この場合は、該一方の面が被検面である。なお、便宜上、このときの被検面を「被検面１」ともいう。
【００５８】
図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）には、ホルダ６１が上記第２の回動位置にあるときの、基準物６５及び被検物６７が示されている。この第２の回動位置では、基準物６５における基準平面Ｐ２に光ＬＢ１が照射され、被検物６７におけるプリズムの頂角を構成する２つの面の他方の面近傍に光ＬＢ２が集光される。この場合は、該他方の面が被検面である。なお、便宜上、このときの被検面を「被検面２」ともいう。すなわち、被検物６７は、２つの被検面を有している。
【００５９】
ここでは、基準平面Ｐ１と基準平面Ｐ２とのなす角θｐは、被検面１と被検面２とのなす角に近い角度（例えば、９０°）に設定されている。
【００６０】
なお、回動機構６３は、ホルダ６１をｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に沿って移動させる機能も有している。
【００６１】
基準物６５の基準平面で反射された光ＬＢ１は、第２ビームスプリッタ４０に入射し、ほぼ半分が光分割面４１を透過し、残りが光分割面４１で＋ｙ方向に反射される（図２２参照）。
【００６２】
被検物６７の被検面で反射された光ＬＢ２は、結像光学系５０に入射し、平行光となったのち、第２ビームスプリッタ４０に入射し、ほぼ半分が光分割面４１を透過し、残りが光分割面４１で＋ｙ方向に反射される（図２３参照）。
【００６３】
光検出器７０は、第２ビームスプリッタ４０の＋ｙ側に配置され、第２ビームスプリッタ４０の光分割面４１で＋ｙ方向に反射された光ＬＢ１及び光ＬＢ２を受光する。この光検出器７０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を有し、光ＬＢ１及び光ＬＢ２の受光位置に関する情報を処理装置１００に出力する。なお、受光位置に関する情報としては、光スポットの重心位置を用いることができる。
【００６４】
ここで、被検物６７の被検面がｙｚ面に対してｚ軸に平行な軸（以下では、「傾斜軸」ともいう）まわりに傾斜していると、図２４及び図２５に示されるように、光ＬＢ２の受光位置は、傾斜していないときの受光位置に対してｘ軸方向にシフトする。このときのシフトの方向及び大きさは、被検面の傾斜の向き及び傾斜角に依存する。なお、煩雑さを避けるため、以下では、傾斜軸まわりの傾斜角を単に傾斜角という。
【００６５】
光ＬＢ１及び光ＬＢ２の受光位置を画像化した例が図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示されている。図２６（Ａ）は、傾斜角が基準平面と被検面とで同じ場合を示し、図２６（Ｂ）は、傾斜角が基準平面と被検面とで異なる場合を示している。
【００６６】
入力装置１２１は、キーボード等の入力媒体を備え、作業者から入力された各種情報を処理装置１００に通知する（図２７参照）。
【００６７】
表示装置１２２は、液晶ディスプレイ等の表示部を備え、処理装置１００から指示された各種情報を表示する（図２７参照）。
【００６８】
印字装置１２３は、プリンタを備え、処理装置１００から指示された各種情報を紙などの記録媒体に印刷する（図２７参照）。
【００６９】
処理装置１００は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データなどが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器、などを有している。
【００７０】
ところで、角度測定の精度を高くするには、結像光学系５０を介した光ＬＢ２が被検面の近傍で集光されるとともに、被検面で反射された光ＬＢ２が結像光学系５０によって平行光に変換されるのが好ましい。そこで、角度測定処理に先だって、結像光学系５０のｘ軸方向に関する位置調整を行う。
【００７１】
この位置調整の方法について４つの例（調整方法Ａ、調整方法Ｂ、調整方法Ｃ、調整方法Ｄ）を挙げて説明する。なお、基準物６５及び被検物６７は、すでにホルダ６１に取り付けられ、ホルダ６１は第１の回動位置に位置決めされているものとする。
【００７２】
１．調整方法Ａ
この調整方法Ａでは、一例として図２８に示されるように、第２ビームスプリッタ４０と光検出器７０との間の光ＬＢ２の光路上に、該光ＬＢ２を集光する調整用光学系１５２を配置する。この調整用光学系１５２は、１つの光学素子で構成されても良いし、複数の光学素子で構成されても良い。
【００７３】
そして、調整用光学系１５２と光検出器７０の受光面との距離ｄ１は、調整用光学系１５２の焦点距離と同じである。そこで、調整用光学系１５２に平行光が入射されると、該光は光検出器７０の受光面上で集光される。
【００７４】
この状態で、光源１０を点灯させ、光検出器７０の受光面に形成される光ＬＢ２の光スポットを観察しながら結像光学系５０をｘ軸方向に関して移動させる。そして、該光スポットの大きさが最小となるときの結像光学系５０の位置を見つける。この位置が、結像光学系５０の適切な位置である。
【００７５】
結像光学系５０の位置調整が終了すると、調整用光学系１５２を取り除く。このとき、光検出器７０に入射する光ＬＢ２は平行光である。
【００７６】
ところで、調整用光学系１５２を用いないで、光検出器７０に入射する光ＬＢ２が平行光となるように結像光学系５０の位置を調整することも可能である。例えば、光検出器７０をｙ軸方向に沿って移動させても光スポットの大きさが変化しないように、結像光学系５０のｘ軸方向に関する位置を調整することによって、被検面で反射された光ＬＢ２が結像光学系５０により平行光に変換される状態を実現することができる。しかし、この方法では調整が難しく、調整に多くの時間を要し、調整の精度が低い。それに対して、調整用光学系１５２を用いる調整方法Ａは、より短時間でより高精度に調整することができる。
【００７７】
２．調整方法Ｂ
この調整方法Ｂでは、一例として図２９に示されるように、第２ビームスプリッタ４０と光検出器７０との間の光ＬＢ２の光路上に、該光ＬＢ２を＋ｘ方向に反射するミラー１５４を配置するとともに、ミラー１５４で反射された光ＬＢ２の光スポットが形成される調整用像面１５６を有する部材を設けている。結像光学系５０と調整用像面１５６との間の光ＬＢ２の光路長は、被検面と結像光学系５０との間の光ＬＢ２の光路長よりも十分長くなるように設定されている。
【００７８】
この状態で、光源１０を点灯させ、調整用像面１５６に形成される光ＬＢ２の光スポットを観察しながら結像光学系５０をｘ軸方向に関して移動させる。そして、該光スポットの大きさが最小となるときの結像光学系５０の位置を見つける。この位置が、結像光学系５０の適切な位置である。
【００７９】
結像光学系５０の位置調整が終了すると、ミラー１５４及び調整用像面１５６を取り除く。このとき、光検出器７０に入射する光ＬＢ２は平行光（厳密には、わずかに収束する光）である。
【００８０】
なお、結像光学系５０と調整用像面１５６との間の光ＬＢ２の光路長は、被検面と結像光学系５０との間の光ＬＢ２の光路長の少なくとも５倍、好ましくは１０倍以上とする。
【００８１】
３．調整方法Ｃ
この調整方法Ｃでは、一例として図３０に示されるように、複数のミラー（１６２、１６３、１６４、１６５）を用いて、第２ビームスプリッタ４０と光検出器７０との間の光ＬＢ２の光路長が、被検面と結像光学系５０との間の光ＬＢ２の光路長よりも十分長くなるようにしている。
【００８２】
この状態で、光源１０を点灯させ、光検出器７０の受光面に形成される光ＬＢ２の光スポットを観察しながら結像光学系５０をｘ軸方向に関して移動させる。そして、該光スポットの大きさが最小となるときの結像光学系５０の位置を見つける。この位置が、結像光学系５０の適切な位置である。
【００８３】
結像光学系５０の位置調整が終了すると、複数のミラー（１６２、１６３、１６４、１６５）を取り除く。このとき、光検出器７０に入射する光ＬＢ２は平行光（厳密には、わずかに収束する光）である。
【００８４】
なお、結像光学系５０と光検出器７０との間の光ＬＢ２の光路長は、被検面と結像光学系５０との間の光ＬＢ２の光路長の少なくとも５倍、好ましくは１０倍以上とする。
【００８５】
４．調整方法Ｄ
この調整方法Ｄでは、一例として図３１に示されるように、光検出器７０を取り除き、第２ビームスプリッタ４０の＋ｙ側に調整用像面１５６を有する部材を設けている。結像光学系５０と調整用像面１５６との間の光ＬＢ２の光路長は、被検面と結像光学系５０との間の光ＬＢ２の光路長よりも十分長くなるように設定されている。
【００８６】
この状態で、光源１０を点灯させ、調整用像面１５６に形成される光ＬＢ２の光スポットを観察しながら結像光学系５０をｘ軸方向に関して移動させる。そして、該光スポットの大きさが最小となるときの結像光学系５０の位置を見つける。この位置が、結像光学系５０の適切な位置である。
【００８７】
結像光学系５０の位置調整が終了すると、調整用像面１５６を取り除き、光検出器７０を取り付ける。このとき、光検出器７０に入射する光ＬＢ２は平行光（厳密には、わずかに収束する光）である。
【００８８】
なお、結像光学系５０と調整用像面１５６との間の光ＬＢ２の光路長は、被検面と結像光学系５０との間の光ＬＢ２の光路長の少なくとも５倍、好ましくは１０倍以上とする。
【００８９】
上記調整方法Ａ、調整方法Ｂ、調整方法Ｃ、及び調整方法Ｄのいずれかの調整方法によって、結像光学系５０のｘ軸方向に関する位置調整を行うと、結像光学系５０を適切な位置に精度良く位置決めすることができ、その結果、測定精度を向上させることができる。
【００９０】
ところで、結像光学系５０の位置調整は、必ずしも角度測定処理を行う度に実施する必要はない。例えば、被検物６７の形状が、前回位置調整を実施したときの被検物の形状とほぼ同じ場合には、結像光学系５０の位置調整を省いても良い。
【００９１】
次に、角度測定装置１０００を用いて行われる角度測定処理について説明する。図３２のフローチャートは、処理装置１００のＣＰＵによって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。この角度測定処理は、入力装置１２１を介した作業者の指示により開始される。
【００９２】
最初のステップＳ４０１では、回動機構６３を介してホルダ６１を第１の回動位置に位置決めする。
【００９３】
次のステップＳ４０３では、光源１０を点灯させる。
【００９４】
次のステップＳ４０５では、光検出器７０から出力される光ＬＢ１及び光ＬＢ２の受光位置に関する情報を取得する。ここで得られた光ＬＢ１の受光位置をｘｐ１、光ＬＢ２の受光位置をｘｔ１とする。
【００９５】
次のステップＳ４０７では、光源１０を消灯させる。
【００９６】
次のステップＳ４０９では、回動機構６３を介してホルダ６１を第２の回動位置に位置決めする。
【００９７】
次のステップＳ４１１では、光源１０を点灯させる。
【００９８】
次のステップＳ４１３では、光検出器７０から出力される光ＬＢ１及び光ＬＢ２の受光位置に関する情報を取得する。ここで得られた光ＬＢ１の受光位置をｘｐ２、光ＬＢ２の受光位置をｘｔ２とする。
【００９９】
次のステップＳ４１５では、光源１０を消灯させる。
【０１００】
次のステップＳ４１７では、次の（１）式に基づいてΔθｐを算出する。
Δθｐ＝ａｔａｎ（（ｘｐ２−ｘｐ１）／Ｌ）／２  ……（１）
【０１０１】
なお、上記（１）式におけるＬは、基準平面から光検出器７０の受光面までの光ＬＢ１の光路長である。
【０１０２】
次のステップＳ４１９では、次の（２）式に基づいてΔθｔを算出する。
Δθｔ＝ａｔａｎ（（ｘｔ２−ｘｔ１）／ｆ）／２  ……（２）
【０１０３】
なお、上記（２）式におけるｆは、結像光学系５０の焦点距離である。
【０１０４】
次のステップＳ４２１では、次の（３）式に基づいて頂角θを算出する。
θ＝θｐ＋Δθｔ−Δθｐ  ……（３）
【０１０５】
なお、上記（３）式におけるθｐは、基準平面Ｐ１と基準平面Ｐ２とのなす角度である（図１６（Ｂ）参照）。
【０１０６】
次のステップＳ４２３では、算出された頂角θを表示装置１２２の表示部に表示する。そして、角度測定処理を終了する。
【０１０７】
なお、入力装置１２１を介して作業者から印刷要求があると、算出された頂角θを印字装置１２３を介して記録媒体に印刷する。
【０１０８】
ところで、本実施形態のように、集光された光を被検面に照射してその反射光を光検出器で受光し、基準平面で反射された反射光に対する受光位置のずれを測定することで、被検面における微小領域の、基準平面に対する角度ずれを高精度に求める手法については、これまで全く知られていなかった。
【０１０９】
なお、特許文献１に開示されているオートコリメータでは、例えばプリズムの頂角を測定する場合、最初に基準となるもの（基準プリズム等）を測定する必要があり、測定に手間がかかる上、基準となるもの（基準プリズム等）を準備する必要があり、測定の準備にも手間や時間、コストがかかっていた。
【０１１０】
また、該オートコリメータでは、被検物に平行光を照射する必要がある。そこで、例えば１００μｍといった微小領域の角度を測定するには、開口板などを用いて光束を所望の大きさに整形する必要があり、光量が足りず、測定が困難であった。
【０１１１】
さらに、該オートコリメータでは、プリズムの頂角を測定する場合、該頂角を構成する面以外から光を入射させる必要があるため、例えば、光を入射させる面に曲面等の何らかの構造があるときには、測定が困難であった。
【０１１２】
また、特許文献２に開示されている角度測定装置では、計測可能なレベルの干渉縞を出すまでの調整が難しく、測定の準備に、非常に時間がかかるという不都合があった。
【０１１３】
以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る角度測定装置１０００では、光源１０と第１ビームスプリッタ２０とミラー３０とによって本発明の光源装置が構成されている。また、ホルダ装置６０によって本発明の駆動機構が構成されている。また、光ＬＢ１が本発明の第１の光に対応し、光ＬＢ２が本発明の第２の光に対応している。また、ミラー１５４と調整用像面１５６を有する部材とによって本発明の調整用光学系が構成されている。
【０１１４】
以上説明したように、本実施形態に係る角度測定装置１０００は、光源１０、第１ビームスプリッタ２０、ミラー３０、第２ビームスプリッタ４０、結像光学系５０、ホルダ装置６０、光検出器７０、処理装置１００などを有している。
【０１１５】
光源１０から射出された光は、第１ビームスプリッタ２０で光ＬＢ１と光ＬＢ２に分割される。光ＬＢ１は、ミラー３０で光路が曲げられ、第２ビームスプリッタ４０を介して、ホルダ装置６０のホルダ６１に保持されている基準物６５の基準平面に照射される。光ＬＢ２は、第２ビームスプリッタ４０を介して結像光学系５０に入射され、ホルダ装置６０のホルダ６１に保持されている被検物６７の被検面近傍に集光される。
【０１１６】
基準平面で反射された光ＬＢ１は、第２ビームスプリッタ４０に入射され、光分割面４１で反射された光ＬＢ１が光検出器７０で受光される。被検面で反射された光ＬＢ２は、結像光学系５０で平行光に変換された後、第２ビームスプリッタ４０に入射され、光分割面４１で反射された光ＬＢ２が光検出器７０で受光される。
【０１１７】
処理装置１００は、光検出器７０から出力される光ＬＢ１及び光ＬＢ２の受光位置情報に基づいて、基準平面に対する被検面の傾斜角を求める。
【０１１８】
この場合、複数のプリズムが１ｍｍ以下のピッチで配列されているプリズム面を有する光学素子を被検物とし、プリズムの頂角を形成する２つの面をそれぞれ被検面とすれば、該頂角を精度良く求めることができる。すなわち、プリズムが微小であっても、その頂角を精度良く求めることができる。このとき、ユーザーが別途基準プリズム等を準備する必要はない。また、被検面以外の面には光が通過しないため、頂角を構成する面以外の面に曲面等の何らかの構造があっても測定可能である。
【０１１９】
このように、本実施形態に係る角度測定装置１０００によれば、測定の準備を簡素化することができる。
【０１２０】
また、光ＬＢ２が被検面近傍で集光されているため、被検面の微小領域における角度ずれを精度良く求めることができる。そして、従来のオートコリメータ等では測定が難しかった微小ピッチで配列されている複数のプリズムの任意のプリズムの頂角を測定することができる。
【０１２１】
そして、プリズム面を有する光学素子であって、そのプリズムの頂角が角度測定装置１０００で測定され、該頂角が所望の範囲内にあることが確認された光学素子は、所望の光学特性を発揮することができる。
【０１２２】
また、上記実施形態では、基準平面で反射された光ＬＢ１の受光位置と、被検面で反射された光ＬＢ２の受光位置とを同時に測定することができるため、角度測定処理に要する時間を短縮することができる。
【０１２３】
また、上記実施形態では、被検面に照射される光ＬＢ２及び被検面で反射された光ＬＢ２が、いずれも結像光学系５０を介しているため、光学系を簡素化することができ、低コスト化及び小型化を図ることができる。また、角度測定装置における調整対象を結像光学系５０のみとすることができ、調整方法を簡素化することができる。
【０１２４】
また、上記実施形態では、ホルダ装置６０を備えているため、プリズムの頂角など、２つの面のなす角度を、効率良く、かつ精度良く求めることができる。
【０１２５】
また、上記実施形態では、基準平面に照射される光ＬＢ１が平行光であるため、基準平面における微小な面形状誤差の影響を軽減でき、光ＬＢ１の受光位置を精度良く求めることができる。また、基準平面上での光ＬＢ１の大きさと、光検出器での光ＬＢ１の大きさが略等しくなり、光検出器での光ＬＢ１の大きさをさほど大きくさせることなく、基準平面に十分な大きさの光を照射できる。
【０１２６】
また、上記実施形態では、受光系として光ＬＢ１を受光する受光領域と光ＬＢ２を受光する受光領域とを有する単一の光検出器７０を用いているため、設置環境の変化等によって、測定精度が低下するのを抑制でき、安定した測定が可能となる。
【０１２７】
また、上記実施形態では、光検出器７０に入射する光ＬＢ２を平行光としている。この場合は、光検出器７０で受光される光ＬＢ２のビーム径が大きくなるのを抑制でき、光ＬＢ２の受光位置の測定精度を向上させることができる。
【０１２８】
ところで、ホルダ６１を回転させたときの回転角の目盛を読むことでも角度測定は可能であるが、その方法では、測定精度が目盛の精度に依存するため、精度が悪い。それに対し、角度測定装置１０００では、回転角の目盛を読むことがないため、非常に高精度に角度を測定することができる。
【０１２９】
そして、各プリントヘッドは、プリズムの頂角が角度測定装置１０００で測定され、該頂角が所望の範囲内にあることが確認された結像光学素子３２０を備えているため、高品質の潜像を形成することができる。その結果、カラープリンタ２０００は、高品質の画像を形成することができる。
【０１３０】
なお、上記実施形態では、基準物６５が２つの基準平面を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図３３（Ａ）及び図３３（Ｂ）に示されるように、被検物６７の被検面が１つの場合は、基準物６５の基準平面は１つであっても良い。この場合は、ホルダ６１を回動させなくても良いので、シャフト６２及び回動機構６３はなくても良い。また、基準物６５が３つ以上の基準平面を有していても良い。
【０１３１】
また、上記実施形態では、被検物６７が２つの被検面を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、被検物６７が３つ以上の被検面を有していても良い。
【０１３２】
また、上記実施形態において、前記光検出器７０に代えて、光ＬＢ１を受光する光検出器と光ＬＢ２を受光する光検出器とを用いても良い。
【０１３３】
また、上記実施形態において、前記結像光学系５０に代えて、同等の機能を有する反射光学系を用いても良い。
【０１３４】
また、上記実施形態において、前記光検出器７０に代えて、ＣＣＤカメラを用いても良い。
【０１３５】
また、上記実施形態において、被検面で反射された光ＬＢ２を平行光に変換し、光検出器７０に導光する変換光学系を、前記結像光学系５０とは別に設けても良い。
【０１３６】
また、上記実施形態において、光源１０として、レーザ以外の光源を用いても良い。
【０１３７】
また、上記実施形態において、ｘｐ２とｘｐ１とが等しくなるように基準物６５が保持されていると、Δθｐ＝０となり、上記（３）式が簡単になる。
【０１３８】
また、上記実施形態では、頂角θを計算で求める場合について説明したが、これに限らず、例えば、予め作成されている受光位置と頂角θとの関係に関するデータテーブルを参照して頂角θを求めても良い。
【０１３９】
また、上記実施形態では、ｘｙ面内での角度ずれを測定する場合について説明したがこれに限定されるものではない。例えば、ｚ軸方向に関する受光位置からｙｚ面内での角度ずれを測定することができる。
【０１４０】
また、上記実施形態において、調整方法Ａ〜調整方法Ｄのいずれとも異なる調整方法によって、結像光学系５０のｘ軸方向に関する位置調整を行っても良い。
【０１４１】
また、上記実施形態では、結像光学素子３２０に代えて、上記入射面を有する光学素子と、上記射出面を有する光学素子と、上記プリズム面を有する光学素子とを用いても良い。
【０１４２】
また、上記実施形態では、画像形成装置として、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、更に補助色を用いる多色カラープリンタであっても良いし、単色の画像を形成するプリンタであっても良い。
【符号の説明】
【０１４３】
１０…光源（光源装置の一部）２０…第１ビームスプリッタ（光源装置の一部）、３０…ミラー（光源装置の一部）、４０…第２ビームスプリッタ（分離光学素子）、５０…結像光学系（集光光学系）、６０…ホルダ装置（駆動機構）、６１…ホルダ、６１ａ，６１ｂ…保持部、６２…シャフト、６３…回動機構、６５…基準物、６７…被検物、７０…光検出器（受光系）、１００…処理装置、１２１…入力装置、１２２…表示装置、１２３…印字装置、１５４…ミラー（調整用光学系の一部）、１５６…調整用像面、２０１…中間転写ベルト、２０２…搬送ベルト、２０３…２次転写ローラ、２０４…定着器、２０９…プリンタ制御装置、３１０…光源、３１１…発光部材、３１２…駆動装置、３１３…基板、３２０…結像光学素子、１０００…角度測定装置、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ…感光体ドラム（像担持体）、２Ｋ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｙ…帯電器、３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ…プリントヘッド、４Ｋ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｙ…現像器（現像装置）、５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙ…転写ローラ、６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ…クリーニングユニット、Ｐ１，Ｐ２…基準平面（基準面）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１４４】
【特許文献１】特開２００８−２７５４９２号公報
【特許文献２】特開２００１−２２７９２９号公報
【図１】
2014215141.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図４】
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【図２６】
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