(57)【要約】      （修正有）【課題】走査光学系を伝播するビーム光束の光路を取得し、その伝播角度と光路、伝播角度変動と光路変動を導出し、設計値と、実際のビーム光束の伝播角度及び光路とのずれを、簡易で小型化が可能な装置構成で正確に測定、検査する。【解決手段】走査光学系検査装置において、次の要件を備える。(イ) 上記走査光学系(１)の光学素子(５,６)から出射したビーム光束を受光し、受光高さを検出する第一受光手段。(ロ) 上記第一受光手段と光軸方向にずらして配置し、上記光学素子から出射したビーム光束を受光して受光高さを検出する第二受光手段。(ハ) 上記第一受光手段と第二受光手段により検出されたビーム受光高さから、ビーム光束の高さと、高さ位置ずれを導出すると共に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向において、上記光学素子から出射したビーム光束のシフト量とチルト角度とを求める演算手段。(ニ) 走査光学系のビーム光束伝播光路を検出する手段。【選択図】図１
2006220885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する検査装置において、
上記走査光学系の光学素子から出射したビーム光束を受光し、ビーム受光高さを検出する第一受光手段と、
上記第一受光手段と光軸方向に位置をずらして配置し、上記光学素子から出射したビーム光束を受光してビーム受光高さを検出する第二受光手段と、
上記第一受光手段と第二受光手段により検出されたビーム受光高さから、ビーム光束の高さと、高さ位置ずれを導出すると共に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向において、上記光学素子から出射したビーム光束のシフト量とチルト角度とを検出する演算手段とを有し、
走査光学系におけるビーム光束の伝播光路を検出することを特徴とする走査光学系検査装置。
【請求項２】
上記第一受光手段と第二受光手段をビーム光束の走査方向に移動する移動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の走査光学系検査装置。
【請求項３】
上記第一受光手段と第二受光手段の位置を、ビーム光束の走査方向に所定の距離だけ離して配置することを特徴とする請求項２に記載の走査光学系検査装置。
【請求項４】
上記第一受光手段と第二受光手段の他に第三受光手段を備えて成り、この第二受光手段と第三受光手段は、ビーム光束の走査方向のどの位置に移動しても、第一受光手段によりビーム光束が遮光されることなく、少なくともどちらかの受光手段が常に受光し得るように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の走査光学系検査装置。
【請求項５】
ビーム光束の走査方向における上記第一受光手段と第二受光手段の位置を検出する位置検出手段を有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれかに記載の走査光学系検査装置。
【請求項６】
上記第一受光手段と第二受光手段を備える第一のビーム光束位置検出手段と、
上記第一のビーム光束位置検出手段と略同一構成であり、第三受光手段と第四受光手段を備える第二のビーム光束位置検出手段とを有し、
走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側に、それぞれ上記第一のビーム光束位置検出手段と第二のビーム光束位置検出手段を配置し、
同一のビーム光束に対して、上記光学素子を通過する前後において該ビーム光束の伝播角度変動を測定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の走査光学系検査装置。
【請求項７】
光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する検査装置において、
上記走査光学系の光学素子から出射したビーム光束を受光し、ビーム受光高さを検出する第一受光手段と、
上記光学素子と第一受光手段との間にビーム光束を分岐する光路分岐手段と、
上記光路分岐手段により分岐されたビーム光束のうち、上記第一受光手段に到達しない側のビーム光束を受光し、ビーム受光高さを検出する第二受光手段であって、上記光路分岐手段から上記第一受光手段と第二受光手段までの距離が異なるように設置された上記第二受光手段と、
上記第一受光手段と第二受光手段により検出されたビーム受光高さから、ビーム光束の高さと、高さ位置ずれを導出すると共に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向において、上記光学素子から出射したビーム光束のシフト量とチルト角度とを検出する演算手段とを有し、
走査光学系におけるビーム光束の伝播光路を検出することを特徴とする走査光学系検査装置。
【請求項８】
上記第一受光手段と第二受光手段と光路分岐手段とをビーム光束の走査方向に移動する移動手段を有し、
受光面がビーム光束の走査方向と平行であるいずれかの上記受光手段の中央に、ビーム光束の受光位置を位置決めすること特徴とする請求項７に記載の走査光学系検査装置。
【請求項９】
上記第一受光手段と第二受光手段と第一光路分岐手段とから成る第一のビーム光束位置検出手段と、
上記第一のビーム光束位置検出手段と略同一構成であり、上記第三受光手段と第四受光手段と第二光路分岐手段とから成る第二のビーム光束位置検出手段とを有し、
走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側に、それぞれ上記第一のビーム光束位置検出手段と第二のビーム光束位置検出手段を配置し、
同一のビーム光束に対して、上記光学素子を通過する前後において該ビーム光束の伝播角度変動を測定することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の走査光学系検査装置。
【請求項１０】
上記第一のビーム光束位置検出手段と第二のビーム光束位置検出手段と同様に、走査光学系を構成する複数の光学素子それぞれのビーム光束の入射側と出射側に、第三以降のビーム光束位置検出手段を配置することを特徴とする請求項６又は請求項９に記載の走査光学系検査装置。
【請求項１１】
光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する走査光学系検査装置において、
第一受光手段と第二受光手段が、ビーム光束の走査方向と垂直な方向に第一の距離Ｌ１、ビーム光束の走査方向に第二の距離Ｌ２をもって配置されたビーム光束位置検出手段を用いて、ビーム光束の伝播光路を検出する走査光学系検査方法であって、
上記第一受光手段の受光面上でのビーム光束の走査方向の位置が該受光面の中央となるように、上記ビーム光束を検出する工程と、
設計値上のビーム伝播角度をθとするとき、Ｌ２−Ｌ１×ｔａｎθの距離だけ、上記ビーム光束位置検出手段をビーム光束の走査方向に移動する工程と、
上記ビーム光束を上記第二受光手段で検出する工程と、
上記ビーム光束の走査方向の位置に関して、上記第二受光手段の受光面上の中央からのずれ量を検出する工程とを有し、
上記各工程より実際に得られた伝播角度から、上記第一受光手段と第二の受光手段の間におけるビーム光束の伝播角度を導出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項１２】
光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する走査光学系検査装置において、
第一受光手段と、第二受光手段と、該第一受光手段へのビーム光束を該第二受光手段へ分岐する光路分岐手段とから成るビーム光束位置検出手段を用いて、ビーム光束の伝播光路を検出する走査光学系検査方法であって、
上記ビーム光束の走査方向の位置を上記第一受光手段により検出する工程と、
上記第一受光手段の受光面上でビーム光束の走査方向の位置が上記第一受光手段の中央となるように、上記ビーム光束位置検出手段をビーム光束の走査方向に移動する工程と、
上記第二受光手段によりビーム光束の走査方向と垂直な方向での位置を検出する工程と、
上記第二受光手段の受光面上でのビーム光束の走査方向と垂直な面内における受光面中央からの位置ずれ量に基づいて、ビーム光束の走査方向での伝播角度を導出する工程とを有し、
上記光路分岐手段から上記第一受光手段と第二受光手段までの光路長と、上記第一受光手段と上記第二受光手段により検出されるビーム光束の高さ位置ずれから、ビーム光束の走査方向と垂直な方向におけるビーム光束のシフト量とチルト角度とを導出して、ビーム光束の伝播光路を検出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１０に記載の走査光学系検査装置における受光手段、又は受光手段と光路分岐手段を着脱することができ、かつビーム光束の走査方向に移動可能とするガイドを備えていることを特徴とする走査光学系。
【請求項１４】
走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側において、上記受光手段、又は受光手段と光路分岐手段を、ビーム光束の入射位置に対応する出射位置に位置決めする手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の走査光学系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に電子写真方式の書込みユニット、又は感光体等から構成される画像形成部を持つ複写機やプリンター等の画像形成装置において、多面体鏡やレンズ、ミラー等からなる走査光学系の各場所でのビーム光束の位置を検出又は検査する際、感光体面において想定される位置でのビーム光束位置が理論値（設計値）と異なる場合、走査光学系のどの光学素子により位置ずれ要因が発生しているかを特定するため、各光学素子によるビーム光束の位置変動を検出する技術に関するものである。
例えば、走査光学系のビーム光束の走査線の傾きや曲がりの検出又は検査に応用される他、ＬＤ（レーザダイオード）アレイやＬＥＤ（発光ダイオード）アレイ等の光源列を用いた画像形成装置において、その光源列の傾きや曲がりを検出するための装置の検査工程や検査装置などへの応用も可能である。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に搭載される走査光学系を有する書き込みユニットは、ＬＤ等の光源から出射されるビーム光束をコリメータレンズ等で整形し、回転多面体鏡等により走査ビームに変調し、走査ビームに変調されたビーム光束はｆθレンズ、シリンドリカルレンズ、又はミラーなどの光学素子を経て、所望のビーム径やビームプロファイルに整形されて、感光体面上の所望の位置にドット列として結像する。感光体面上に結像したビーム光束の光量分布状態から静電潜像が、次いで画像形成プロセスより画像が作られる。その際、所望のビーム位置にビーム光束が結像しなければ、ドット位置ずれに起因する画像品質の低下が生じ、カラー機や複数光源を有する書き込みユニットではドットの重畳位置がずれて、色ずれやドットの相対位置ずれに起因する画像品質の低下が生じる。従って、感光体面上でビーム光束位置のバラツキや曲り、傾きが生じないように結像させる必要があり、そのために結像状態を検出することが重要となる。
【０００３】
しかし、先に記載したように走査光学系を構成する光学素子は複数あり、それぞれにビーム光束の位置を変動させる要因を有している。ビーム光束位置を変動させた一の光学素子からの出射光は、次の光学素子に対して位置ずれを有する入射光となり、一の光学素子によるビーム光束の位置変動から位置ずれが連鎖的に生じてしまう。このように各光学素子で生じるビーム光束の位置変動の最終結果が、感光体面上でのビーム光束の結像位置となる。
そこで、走査光学系を構成する各光学素子の入射光と出射光を測定し、当該光学素子におけるビーム光束の位置ずれの有無と、次の光学素子への影響を検証することが必要となる。
【０００４】
走査光学系のビーム光束位置の測定は、回転多面鏡を固定させた状態で、静止ビームを対象にした次のような方法がある。
(１) ビームをスリットでスキャンして、スリットを通過した光量を時系列で検出することにより光量分布を取得し、重心や最明値から位置を特定する方法。
(２) ２次元エリアセンサに結像してビームプロファイルを２次元的に取得し、画像処理的手法で重心や最明値から位置を特定する方法。
一方、走査光学系の回転多面鏡を回転させた状態で、走査ビームを対象にした次のような方法がある。
(３) 光源を常時点灯状態にして走査し、スリットを横切らせて、上記(１)の方法のようにスリットを通過した光量を時系列で検出することにより光量分布状態を取得し、この取得した光量分布の重心や最明値から位置を特定する方法。
(４) 光源を点滅状態にして、走査周期と同期を取りながら、走査点滅ビームの光量分布状態を２次元エリアセンサで取得し、画像処理的手法により重心や最明値から位置を特定する方法。
以上のような(１)〜(４)の方法が主なものであるが、この他にもラインセンサを用いる方法や、スリットに角度を持たせて、主副走査方向のビーム位置に対応した方法などがある。
【０００５】
装置としては、検出光学系を光軸方向に移動する機構や、主走査方向と副走査方向に移動する機構を設けて、書き込みユニットの感光体面上に結像したビームのデフォーカス量を検出する構成や、主走査方向全域での検出に対応した構成、副走査方向のビーム位置に追従する構成が一般的である。
【０００６】
本発明に関連する公知文献としては、特許第３４１２９７６号公報(特開平９−４３５２７号公報）、特開２００２−２１４０７３号公報、特開２００４−５３４６０号公報、及び特開２００４−２４００１９号公報がある。
上記特許第３４１２９７６号公報に記載の「走査ビームの測定評価装置」においては、複数のビーム高さ検出用センサによりビーム走査線曲りを検出しているため、ビーム径センサにビームを入射させることが可能であり、感光体位置と想定される位置近傍でのビーム光束位置は検出可能であるが、走査光学系内の各光学素子でのビーム光束位置の変動を検出することはできない。
上記特開２００２−２１４０７３号公報に記載の「走査ビーム測定装置および測定方法」においては、受光手段の高さ変動を検出し、測定器の誤差要因を分離・除去するため、走査光学系のビーム光束位置変動を正確に検出する点で優れているが、走査光学系を構成する各光学素子が有する誤差を分離・除去することについては言及していない。
【０００７】
上記特開２００４−５３４６０号公報に記載の「光学系検査装置、光学系検査方法、光学素子及び画像形成装置」においては、検出光学系の対物レンズ結像位置を走査光学系の光路を溯るように逆行していくことにより、光学素子とビーム光束との相対位置から、各光学素子によるビーム光束位置変動の検証を可能としている。検出光学系を感光体面上と想定される位置近傍にのみ設置して、走査光学系内部でのビーム光束の位置を特定できる点で優れているが、検出光学系対物レンズの結像位置を調整する際、倍率が変動してビーム光束の変動量を導出するために補正しなければならない場合がある。
そして、上記特開２００４−２４００１９号公報に記載の「光学系検査装置、光学系検査方法、光学系ユニット及び光学装置」においては、走査光学系内を伝播するビーム光束の光路を外部より検出することが可能な点で優れているが、タクトタイムが厳しい量産時などでは散乱媒質の供給や排気に十分に時間を設定できない場合も想定される。
また、ビーム光束の取得、測定値導出用のプログラム実行時間に比べて、静定時間も含む機械的な移動に時間を要するため、検査の高速化、環境温度や光源の光量変動などの経時変化を考慮して測定時間の短縮のため、移動回数を低減することが望ましい。
【０００８】
ビーム光束が伝播してくる光路について、各光学素子を通過する前後でどのように変動するかを把握することにより、該ビーム光束の正確な伝播光路を確認することが可能となり、さらに、感光体面上でのビーム光束結像位置の測定・検査において不具合がある場合、その不具合がどの光学素子で生じているかを判断することが可能となる。
しかし、上述のように、走査光学系から出射されたビーム光束位置の検査は、感光体面上と想定される位置近傍に設置された検出系により、その位置のみの光量分布を基に検証されてきた。そのために、走査光学系内の各光学素子それぞれに起因するビーム光束位置の変動要因を分離、除去することが困難であった。
【０００９】
【特許文献１】特許第３４１２９７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４０７３号公報
【特許文献３】特開２００４−５３４６０号公報
【特許文献４】特開２００４−２４００１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、走査光学系を伝播するビーム光束の光路を取得し、ビーム光束の伝播角度及び光路と、伝播角度変動及び光路変動を導出することにより、設計値上のビーム光束の角度及び光路と、実際のビーム光束の伝播角度及び光路とのずれを、簡易で小型化が可能な装置構成により正確に測定、検査することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に対する解決手段は、走査光学系の光学素子から出射するビーム光束を複数の受光手段により受光して該ビーム光束の位置情報を取得し、走査光学系におけるビーム光束の伝播光路を検出することが基本となる。
〔解決手段１〕(請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段１は、光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する走査光学系検査装置を前提として、次の要件(イ)〜(ニ)を備えるものである。
(イ) 上記走査光学系の光学素子から出射したビーム光束を受光し、ビーム受光高さを検出する第一受光手段。
(ロ) 上記第一受光手段と光軸方向に位置をずらして配置し、上記光学素子から出射したビーム光束を受光してビーム受光高さを検出する第二受光手段。
(ハ) 上記第一受光手段と第二受光手段により検出されたビーム受光高さから、ビーム光束の高さと、高さ位置ずれを導出すると共に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向において、上記光学素子から出射したビーム光束のシフト量とチルト角度とを検出する演算手段。
(ニ) 走査光学系におけるビーム光束の伝播光路を検出すること。
【００１２】
〔作 用〕
上記背景技術においても説明したように、画像形成装置の高解像化に伴うビーム光束の小径化、複数光源を用いた複数位置同時書き込みによる高速化、及びカラー画像対応など、ドット位置ずれが画像品質に大きく影響する。そのため、書き込みユニットを構成する走査光学系の検証又は検査では、ビーム光束の集光状態、像面湾曲などの光軸方向の特性のみならず、主走査方向及び副走査方向におけるビーム光束の位置検出が重要となる。
そして、感光体面上でのビーム光束の位置ずれは、走査光学系を構成する各光学素子で生じる位置ずれ要因の重畳した最終結果として顕れる。当然に、光路上における前方の光学素子からの出射ビーム光束は次の(後方の)光学素子の入射ビーム光束となり、前方の光学素子においてビーム光束の走査方向と垂直な方向（高さ方向）にビーム光束がシフトした場合、次の光学素子が相対的に高さ方向に位置ずれを生じたことと等価の不具合が発生する。そのため、ビーム光束が各光学素子を通過した際に、位置ずれがどのように生じているかを検査することが重要となる。
この解決手段１においては、光軸方向に距離を置く二個の受光手段で取得されるビーム光束の走査方向と垂直な方向（高さ方向）の位置ずれ量から、走査光学系を構成する各光学素子で生じるビーム光束の走査方向と垂直な方向の伝播光路変動をシフト成分とチルト成分を分離して検出し、当該光学素子でのビーム光束伝播光路の変動の有無を顕在化し、当該光学素子から出射したビーム光束が入射する次の光学素子での入射状態を検出することにより、最終的に、走査光学系から出射したビーム光束の結像位置ずれに影響を及ぼす光学素子を認定することが可能である。
【００１３】
〔実施態様１〕(請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段１の走査光学系検査装置において、第一受光手段と第二受光手段をビーム光束の走査方向に移動する移動手段を有することである。
〔作 用〕
走査光学系の光学素子を通過するビーム光束は、当該ビーム光束の走査方向に広い領域を有し、その全域でビーム光束の位置を保証する必要がある。そのため、第一受光手段と第二受光手段を移動する移動手段を有することにより、走査領域の全域又は任意の位置におけるビーム光束の伝播光路の位置変動を測定することが可能となる。
また、光軸方向に距離を置く二個の受光手段により同一ビーム光束を受光する際、ビーム光束が走査方向に対して垂直でない場合、第一受光手段と第二受光手段で取得するそれぞれの場合において受光手段の位置を移動して受光する必要があり、受光手段からの出力を判断してビーム光束の取得を自動化することができる。この動作を繰り返すことにより全走査領域での自動測定が可能となる。
【００１４】
〔実施態様２〕(請求項３に対応）
実施態様２は、上記実施態様１の走査光学系検査装置において、第一受光手段と第二受光手段の位置を、ビーム光束の走査方向に所定の距離だけ離して配置することである。
〔作 用〕
第一及び第二受光手段をビーム光束の走査方向に移動するとき、ビーム光束の伝播角度が該ビーム光束の走査方向に対し角度を有する場合でも、第二受光手段で受光するビーム光束が第一受光手段により遮断されることがない。
【００１５】
〔実施態様３〕(請求項４に対応）
実施態様３は、上記実施態様１の走査光学系検査装置において、第一受光手段と第二受光手段の他に第三受光手段を備えて成り、この第二受光手段と第三受光手段は、ビーム光束の走査方向のどの位置に移動しても、第一受光手段によりビーム光束が遮光されることなく、少なくともどちらかの受光手段が常に受光し得るように配置されていることである。
〔作 用〕
受光手段をビーム光束の走査方向に移動するとき、ビーム光束の伝播角度が該ビーム光束の走査方向に対し角度を有する場合でも、走査光学系のビーム光束の走査方向面内での伝播角度に因らず、第二受光手段又は第三受光手段において受光するビーム光束の両方が第一受光手段により遮断されることはない。
【００１６】
〔実施態様４〕(請求項５に対応）
実施態様４は、上記実施態様１〜実施態様３のいずれかの走査光学系検査装置において、ビーム光束の走査方向における第一受光手段と第二受光手段の位置を検出する位置検出手段を有することである。
〔作 用〕
ビーム光束の走査方向での第一受光手段と第二受光手段（検出ユニット）の位置を検出することによって、ビーム光束の走査方向と垂直な方向における伝播光路の変動のみならず、当該ビーム光束の走査方向での伝播角度の変動を検出することができるので、実際のビーム光束の伝播光路を検出して、設計上、仕様上の伝播光路との差異を導出することにより、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれの要因がどの光学素子から生じているかを明らかにすることができる。
【００１７】
〔実施態様５〕(請求項６に対応）
実施態様５は、上記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様４のいずれかの走査光学系検査装置において、第一受光手段と第二受光手段を備える第一のビーム光束位置検出手段と、上記第一のビーム光束位置検出手段と略同一構成であり、第三受光手段と第四受光手段を備える第二のビーム光束位置検出手段とを有し、
走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側に、それぞれ上記第一のビーム光束位置検出手段と第二のビーム光束位置検出手段を配置し、
同一のビーム光束に対して、上記光学素子を通過する前後において該ビーム光束の伝播角度変動を測定することである。
〔作 用〕
走査光学系全体から検査対象の光学素子におけるビーム光束の伝播光路変動を分離することにより、各光学素子での不具合の有無を判定することができる。
【００１８】
〔解決手段２〕(請求項７に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段２は、光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する走査光学系検査装置を前提として、次の要件(ホ)〜(リ)を備えるものである。
(ホ) 上記走査光学系の光学素子から出射したビーム光束を受光し、ビーム受光高さを検出する第一受光手段。
(ヘ) 上記光学素子と第一受光手段との間にビーム光束を分岐する光路分岐手段と。
(ト) 上記光路分岐手段により分岐されたビーム光束のうち、上記第一受光手段に到達しない側のビーム光束を受光し、ビーム受光高さを検出する第二受光手段であって、上記光路分岐手段から上記第一受光手段と第二受光手段までの距離が異なるように設置された上記第二受光手段。
(チ) 上記第一受光手段と第二受光手段により検出されたビーム受光高さから、ビーム光束の高さと、高さ位置ずれを導出すると共に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向において、上記光学素子から出射したビーム光束のシフト量とチルト角度とを検出する演算手段。
(リ) 走査光学系におけるビーム光束の伝播光路を検出すること。
【００１９】
〔作 用〕
上記解決手段１の作用と同様であって、二個の受光手段で取得されるビーム光束の走査方向と垂直な方向（高さ方向）の位置ずれ量から、走査光学系を構成する各光学素子で生じるビーム光束の走査方向と垂直な方向の伝播光路変動をシフト成分とチルト成分を分離して検出し、当該光学素子でのビーム光束伝播光路の変動の有無を顕在化し、当該光学素子から出射したビーム光束が入射する次の光学素子での入射状態を検出することにより、最終的に、走査光学系から出射したビーム光束の結像位置ずれに影響を及ぼす光学素子を認定することが可能である。
走査光学系を構成する光学素子間のスペースが、ビーム光束の走査方向に広く光軸方向に狭い場合などのように、複数の受光手段をその受光面を同一方向に向けて、一定の距離を確保して設置することが不可能な場合であっても、光路分岐手段を用いることによってビーム光束の伝播光路を変更し、複数の受光手段の位置や方向を任意に設置することが可能となった。また、第一受光手段が第二受光手段へのビーム光束を遮断することも無く、ビーム光束の伝播光路の変動を検出することが可能である。
【００２０】
〔実施態様６〕(請求項８に対応）
実施態様６は、上記解決手段２の走査光学系検査装置において、第一受光手段と第二受光手段と光路分岐手段とをビーム光束の走査方向に移動する移動手段を有し、受光面がビーム光束の走査方向と平行であるいずれかの上記受光手段の中央に、ビーム光束の受光位置を位置決めすることである。
〔作 用〕
上記実施態様１と同様の作用を奏する。
【００２１】
〔実施態様７〕(請求項９に対応）
実施態様７は、上記解決手段２又は実施態様６の走査光学系検査装置において、第一受光手段と第二受光手段と第一光路分岐手段とから成る第一のビーム光束位置検出手段と、
上記第一のビーム光束位置検出手段と略同一構成であり、第三受光手段と第四受光手段と第二光路分岐手段とから成る第二のビーム光束位置検出手段とを有し、
走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側に、それぞれ上記第一のビーム光束位置検出手段と第二のビーム光束位置検出手段を配置し、
同一のビーム光束に対して、上記光学素子を通過する前後において該ビーム光束の伝播角度変動を測定することである。
〔作 用〕
上記実施態様５と同様の作用を奏する。
【００２２】
〔実施態様８〕(請求項１０に対応）
実施態様８は、上記実施態様５又は実施態様７の走査光学系検査装置において、第一のビーム光束位置検出手段と第二のビーム光束位置検出手段と同様に、走査光学系を構成する複数の光学素子それぞれのビーム光束の入射側と出射側に、第三以降のビーム光束位置検出手段を配置することである。
〔作 用〕
実施態様５及び実施態様７のように、光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側にそれぞれビーム光束位置検出手段を配置する構成を、走査光学系を構成する各光学素子に適用することにより、これらの光学素子に起因するビーム光束伝播光路の位置ずれの変動を分離して検出することができる。
【００２３】
〔解決手段３〕(請求項１１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段３は、光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する走査光学系検査装置において、
第一受光手段と第二受光手段が、ビーム光束の走査方向と垂直な方向に第一の距離Ｌ１、ビーム光束の走査方向に第二の距離Ｌ２をもって配置されたビーム光束位置検出手段を用いて、ビーム光束の伝播光路を検出する走査光学系検査方法であって、
上記第一受光手段の受光面上でのビーム光束の走査方向の位置が該受光面の中央となるように、上記ビーム光束を検出する工程と、
設計値上のビーム伝播角度をθとするとき、Ｌ２−Ｌ１×ｔａｎθの距離だけ、上記ビーム光束位置検出手段をビーム光束の走査方向に移動する工程と、
上記ビーム光束を上記第二受光手段で検出する工程と、
上記ビーム光束の走査方向の位置に関して、上記第二受光手段の受光面上の中央からのずれ量を検出する工程とを有し、
上記各工程より実際に得られた伝播角度から、上記第一受光手段と第二の受光手段の間におけるビーム光束の伝播角度を導出することである。
【００２４】
〔作 用〕
ビーム光束の走査方向と垂直な方向の伝播光路の変動のみならず、当該ビーム光束の走査方向での伝播角度の変動を検出することにより、実際のビーム光束の伝播光路を検出して、設計上、仕様上の伝播光路との差異を導出することにより、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれの要因がどの光学素子から生じているかを明らかにすることができる。
【００２５】
〔解決手段４〕(請求項１２に対応）
光源と、該光源から出射されるビーム光束を変調し、この変調されたビーム光束を走査し、この走査したビーム光束を光学素子により感光体面上に結像させて画像を生成するシステムを有する画像形成装置に搭載されている走査光学系の光学特性を検査する走査光学系検査装置において、
第一受光手段と、第二受光手段と、該第一受光手段へのビーム光束を該第二受光手段へ分岐する光路分岐手段とから成るビーム光束位置検出手段を用いて、ビーム光束の伝播光路を検出する走査光学系検査方法であって、
上記ビーム光束の走査方向の位置を上記第一受光手段により検出する工程と、
上記第一受光手段の受光面上でビーム光束の走査方向の位置が上記第一受光手段の中央となるように、上記ビーム光束位置検出手段をビーム光束の走査方向に移動する工程と、
上記第二受光手段によりビーム光束の走査方向と垂直な方向での位置を検出する工程と、
上記第二受光手段の受光面上でのビーム光束の走査方向と垂直な面内における受光面中央からの位置ずれ量に基づいて、ビーム光束の走査方向での伝播角度を導出する工程とを有し、
上記光路分岐手段から上記第一受光手段と第二受光手段までの光路長と、上記第一受光手段と上記第二受光手段により検出されるビーム光束の高さ位置ずれから、ビーム光束の走査方向と垂直な方向におけるビーム光束のシフト量とチルト角度とを導出して、ビーム光束の伝播光路を検出することである。
【００２６】
〔作 用〕
第二受光手段の受光面上でのビーム光束の走査方向と垂直な面内における受光面中央からの位置ずれ量に基づいて、ビーム光束の走査方向での伝播角度を検出すると共に、第一受光手段と第二受光手段により検出されるビーム光束の高さ位置ずれから、ビーム光束の走査方向と垂直な方向におけるビーム光束のシフト量とチルト角度に基づいて、ビーム光束の走査方向と垂直な方向の伝播光路の変動を検出することにより、実際のビーム光束の伝播光路を検出して、設計上、仕様上の伝播光路との差異を導出することにより、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれの要因がどの光学素子から生じているかを明らかにすることができる。
【００２７】
〔解決手段５〕(請求項１３に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段５は、上記解決手段１、解決手段２、又は実施態様１〜実施態様８の走査光学系検査装置における受光手段、又は受光手段と光路分岐手段を着脱することができ、かつビーム光束の走査方向に移動可能とするガイドを備えている走査光学系である。
〔作 用〕
画像形成装置の走査光学系内において、走査光学系検査装置に適用される受光手段、又は受光手段と光路分岐手段（検出ユニット）を搭載して着脱や移動することができるガイドを備えているので、それぞれの光学素子が組み付けられた装置の状態で検査することが可能となる。
【００２８】
〔実施態様９〕(請求項１４に対応）
実施態様９は、上記解決手段５の走査光学系において、走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束の入射側と出射側において、受光手段、又は受光手段と光路分岐手段を、ビーム光束の入射位置に対応する出射位置に位置決めする手段を有することである。
〔作 用〕
解決手段５において、走査光学系上に自動位置決め機構を設置できなくても、簡易に各光学素子の入射位置と出射位置とを対応付けた位置に受光手段、又は受光手段と光路分岐手段（検出ユニット）を固定することが可能である。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(１) 請求項１に係る発明
走査光学系を構成する光学素子におけるビーム光束伝播光路の変動の有無を顕在化し、当該光学素子から出射したビーム光束が入射する次の光学素子での入射状態を検出することにより、最終的に、走査光学系から出射したビーム光束の結像位置ずれに影響を及ぼす光学素子を認定することが可能である。
また、ビーム光束の伝播光路の位置ずれを生じる光学素子の不良品交換や姿勢を調整することにより、光路の仕様を満たすことが可能となり、走査光学系全体としての良品率を向上することができ、画像品質の確保された画像形成装置を提供することが可能となる。
【００３０】
(２) 請求項２及び請求項８に係る発明
第一受光手段と第二受光手段を移動する移動手段を有することにより、走査領域の全域又は任意の位置におけるビーム光束の伝播光路の位置変動を測定することが可能となる。また、ビーム光束が走査方向に対して垂直でない場合でも、受光手段の位置を移動して受光することができるので、受光手段からの出力を判断してビーム光束の取得を自動化することができ、全走査領域において自動測定が可能となり、ビーム光束の全走査領域において光学素子の品質を保証することができる。
【００３１】
(３) 請求項３に係る発明
第一及び第二受光手段をビーム光束の走査方向に移動するとき、第二受光手段で取得するビーム光束が第一受光手段により遮断されることがないので、ビーム光束の走査全域において光学素子の品質を保証することが可能となる。
(４) 請求項４に係る発明
受光手段をビーム光束の走査方向に移動するとき、第二受光手段又は第三受光手段において受光するビーム光束の両方が第一受光手段により遮断されることはないので、ビーム光束の走査全域において光学素子の品質を保証することが可能となる。
【００３２】
(５) 請求項５に係る発明
実際のビーム光束の伝播光路を検出して、設計上、仕様上の伝播光路との差異を導出することにより、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれの要因がどの光学素子から生じているかを明らかすることができるので、当該光学素子を交換又は調整することにより、走査光学系の品質を確保することが可能となる。
(６) 請求項６及び請求項９に係る発明
走査光学系全体の光学素子から不具合のものを判定することができるので、その光学素子の交換や調整を実施することにより、走査光学系の品質を確保することが可能となる。
【００３３】
(７) 請求項７に係る発明
請求項１に係る発明の効果と同様であり、さらに、光路分岐手段を用いることにより複数の受光手段の位置や方向を任意に設置することができ、また第二受光手段へのビーム光束が遮断されることも無く、ビーム光束の伝播光路の変動を検出することが可能であるので、多様なレイアウトの走査光学系にも対応することができ、品質を保証することが可能となる。
(８) 請求項１０に係る発明
それぞれの光学素子に起因するビーム光束伝播光路の位置ずれの変動を分離して検出することができるので、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれを補正することが可能であり、走査光学系の品質を保証することが可能となる。
【００３４】
(９) 請求項１１に係る発明
実際のビーム光束の伝播光路を検出して、設計上、仕様上の伝播光路との差異を導出することにより、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれの要因がどの光学素子から生じているかを明らかすることができるので、当該光学素子を交換又は調整することにより、走査光学系の品質を確保することが可能となる。
(１０) 請求項１２に係る発明
実際のビーム光束の伝播光路を検出して、設計上、仕様上の伝播光路との差異を導出することにより、走査光学系の結像位置でのビーム光束の位置ずれの要因がどの光学素子から生じているかを明らかにすることができるので、最終的に、走査光学系から出射したビーム光束の結像位置ずれに影響を及ぼす光学素子を認定することが可能であり、当該光学素子を交換又は調整することにより、走査光学系の品質を確保することが可能となる。
【００３５】
(１１) 請求項１３に係る発明
画像形成装置の走査光学系内に、受光手段、又は受光手段と光路分岐手段（検出ユニット）を搭載することができるガイドを備えているので、それぞれの光学素子が組み付けられた装置の状態で検査することができ、走査光学系の品質を保証することが可能となる。
(１２) 請求項１４に係る発明
簡易に各光学素子の入射位置と出射位置とを対応付けた位置に受光手段、又は受光手段と光路分岐手段（検出ユニット）を固定することができるので、走査光学系上の各光学素子に起因するビーム光束の伝播光路の位置変動を検査することが可能であり、ひいては走査光学系の品質を保証することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
走査光学系を伝播するビーム光束の光路を取得し、ビーム光束の伝播角度及び光路と、伝播角度変動及び光路変動を導出することにより、設計値上のビーム光束の角度及び光路と、実際のビーム光束の伝播角度及び光路とを簡易で小型化が可能な装置構成で正確に測定、検査するという目的を、光学素子から出射するビーム光束を複数の受光手段により受光して該ビーム光束の位置情報を取得し、走査光学系におけるビーム光束の伝播光路を検出する比較的簡易な装置構成により実現した。
【実施例１】
【００３７】
本発明の実施例１について説明する。
先ず、実施例１の説明をする前に、その前提となる走査光学系ユニットに関する事項について、図１〜図３を用いて説明する。図１は走査光学系ユニットの模式図、図２は第一レンズ（光学素子）から第二レンズ（次の光学素子）へ出射されるビーム光束の説明図、図３は第一レンズと第二レンズの配置に関する説明図である。
走査光学系ユニット(１)は、例えば図１に示されているように、ＬＤ(レーザダイオード）ユニット(２)から出射されたビーム光束(３００)をポリゴンミラー(４)で偏向し、第一レンズ(５)、第二レンズ(６)等々により整形して、感光体面上に相当する結像位置(７)に結像させる。上記走査光学系ユニット(１)を構成する各光学素子は、ビーム光束との相対位置により設計上の性能を導出することが可能である。
【００３８】
例えば、図２(ａ)に示すように、第一レンズ(５ａ)からの出射ビーム光束(３０１)が第二レンズ(６ａ)に対して水平からの角度を持って入射するか、又は図２(ｂ)に示すように、第一レンズ(５ｂ)からの出射ビーム光束(３０２)が第二レンズ(６ｂ)に対して高さ方向にシフトして入射する場合は、上記第二レンズ(６ａ,６ｂ)へ入射する位置が同一であっても、図３に示すものにおいて、相対的にビーム光束に対して第二レンズ(６ｃ)がβ方向に角度を持って設置されているか、第二レンズ自体がβ方向に傾いた形状を成しているか、あるいはｙ方向にシフトして設置されているか、又は厚さ(ｙ方向サイズ）が設計値と異なっているなどの状態と同一と考えられる。
そのため、これまでの感光体位置近傍のみにおけるビーム光束の位置検出や、走査光学系内での伝播光路上の単一箇所におけるビーム光束の位置検出では、ビーム光束が水平からの角度を持って伝播しているか、高さ方向にシフトして伝播しているかについて判別することができず、伝播光路の位置ずれがどの光学素子に起因するものであるか、特定することが困難であった。
【００３９】
続いて、実施例１(請求項１〜６、１０、１１に対応）について説明する。
最初に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向での位置ずれの検出について、図４〜図６を用いて説明する。図４はビーム光束の検出センサユニットの模式図、図５−１はビーム光束の伝播光路の検出動作に関する説明図、図５−２はビーム光束の伝播光路の検出状態に関する説明図、図６はミラーを有するビーム光束の検出センサユニットの模式図である。
図４(ａ)に示すように、第一ラインセンサ(９００)と第二ラインセンサ(９０１）を光軸方向に距離をおいて備えるビーム光束の検出センサユニット（以下、検出ユニットという）(８)、又は図４(ｂ)に示すように、第一エリアセンサ(９０２)と第二エリアセンサ(９０３)を光軸方向に距離をおいて備える検出ユニット(８ａ)を、走査光学系ユニット内の光学素子間に設置して同一のビーム光束を検出することにより、ビーム光束の伝播光路の位置ずれが、水平からの角度を持つことによる位置ずれか、又は高さ方向へのシフトによる位置ずれかを判別する。
【００４０】
このビーム光束の伝播光路を検出する動作は、図５−１(ａ)に示すように、レンズ(５ｄ)から出射したビーム光束(３０３)を検出ユニット(８ｂ)の第一センサ(９０４)によりビーム光束(３０３)を受光し、ビーム光束の伝播高さを検出する。次いで図５−１(ｂ)に示すように、上記検出ユニット(８ｂ)を図中に矢印で示す走査方向に移動し、同じビーム光束(３０３)を第二センサ(９０５)により受光し、ビーム光束の伝播高さを検出する。ビーム光束が高さ方向にシフトのみを有する場合は、図５−２(ａ)に示すように、ビーム光束(３０５)が光軸からずれた位置において、第一センサ(９０８)と第二センサ(９０９)の同一高さで検出される。一方、ビーム光束が水平からの角度を持って伝播する場合は、図５−２(ｂ)に示すように、ビーム光束(３０６)が上記第一センサ(９０８)と第二センサ(９０９)の異なる高さで検出される。この第一センサ(９０８)と第二センサ(９０９)は一定の距離で固定されているため、検出された高さ方向の位置ずれ量と第一センサと第二センサ間の距離から、ビーム光束の伝播角度を導出することが可能である。
【００４１】
上記第一センサと第二センサにより検出されたビーム光束の伝播光路と走査光学系ユニットの設計値とから、次の光学素子への入射位置を導出することが可能であり、ビーム光束の入射位置や入射角度と、シミュレーションや設計値とから、その光学素子の性能に対しビーム光束の位置変動量を推定することが可能となる。
当然、シミュレーション等に依らず、後述するように次の光学素子の出射位置に上記同様の検出ユニットを設置することにより、その光学素子によるビーム光束伝播光路の位置ずれ量を検出することが可能となる。
それぞれの光学素子によるビーム光束伝播光路の位置変動への寄与量を分離することにより、走査光学系ユニットから出射されたビーム光束の最終結果として結像位置において得られる位置ずれについて、どの光学素子に起因するものであるかを特定することが可能となる。
【００４２】
ビーム光束の位置検出は、各センサで得られる光量分布から、重心位置や最明位置を検出するのが一般的である。走査光学系ユニット(１)のポリゴンミラー(４)を停止させ、ビーム光束を静止状態にしてビーム光束の位置検出をするとき、ラインセンサ(９００,９０１)から成る検出ユニット(８)では、ビーム光束を横切るようにビーム光束の走査方向（図５−１(ｂ)の矢印方向）に移動することにより、また、エリアセンサ(９０２,９０３)から成る検出ユニット(８ａ)では、ビーム光束の像が受光面に入射するように移動することにより、受光位置の導出が可能となる。特に、ラインセンサ(９００,９０１)から成る検出ユニット(８)において光量分布状態が略ガウシアンであれば、このラインセンサで受光した位置がビーム光束の走査方向における重心位置ではなくても、光量分布のデータから得られた高さ方向の重心位置は、ビーム光束の走査方向における重心位置での高さ方向の重心位置と一致するものと考えられる。
走査光学系ユニット内の各光学素子間ではビーム光束が集光されておらず、結像位置に比べて径が大きいため、検出ユニットにおいて対物レンズ等の拡大光学系は不要である場合が多く、検出ユニットの小型化を可能としている。 
【００４３】
ここで、仮に走査光学系ユニットの検査対象光学素子の光軸方向への設置角度公差を１[ｍｉｎ]とした場合、図５−２(ｂ)中において、ビーム光束と光学素子の相対的な位置関係と捉えて、ビーム光束の走査方向と垂直な方向(高さ方向)での伝播角度βの検出要求仕様値を設置角度公差１[ｍｉｎ]の１／１０とすると、第一センサ(９０８)と第二センサ(９０９)の光軸方向距離Ｌ１を約１７１.９[ｍｍ]に固定することにより、角度０.１[ｍｉｎ]を第一センサと第二センサの高さ方向での検出位置距離５[μｍ]で観測することができる。これは一般的なＣＣＤカメラでレンズを用いずに検出できる範囲である。さらに、設置角度公差が５[ｍｉｎ]であれば、第一センサ(９０８)と第二センサ(９０９)の距離が約３４.４[ｍｍ]で０.５[ｍｉｎ]の角度を解像度５[μｍ]で検出可能となる。
検出角度の解像度向上のために第一センサ(９０８)と第二センサ(９０９)との距離を大きくとる必要があり、走査光学系ユニットのスペース上制約がある場合は、図６に示すように、ビーム光束の伝播光路をミラー(１０)によって偏向し、ビーム光束の走査方向の長いスペースを活用することが有効である。その際、走査領域の端部でのビーム光束の伝播角度が問題となるが、後述するように、ビームスプリッタを用いてビーム光束を分岐する構成によるビーム光束の取得方法により回避することができる。
【００４４】
特に、図４(ｂ)に示されたエリアセンサ(９０２,９０３)によって検出する場合、これら両エリアセンサによりビーム光束の走査方向の位置についても検出して、実際のビーム光束の伝播光路を導出し、角度ずれやシフト方向のずれを検出する。
ビーム光束の走査方向と垂直な方向(高さ方向)の伝播光路の位置ずれは、ビーム光束の走査方向の同一平面上に設置された両センサ間の高さ検出の位置ずれから特定する。
【００４５】
次に、ビーム光束の走査方向での角度ずれの検出について、図７に基づいて説明する。図７はビーム光束の走査方向での角度ずれを検出する場合の説明図である。
図７(ａ)に示されているように、ビーム光束の光軸方向に距離Ｌ１、走査方向に距離Ｌ２をもって配置した第一エリアセンサ(９１４)と第二エリアセンサ(９１５)により、設計値上の角度θで伝播するビーム光束(３０８)を検出する。はじめに、第一エリアセンサ(９１４)の中央で受光し、次いで、検出ユニットをビーム光束の走査方向に移動して、第二エリアセンサ(９１５)の中央で受光するようにする。このときの移動量は、
Ｌ２−Ｌ１×ｔａｎθ ‥‥‥‥‥‥‥(１)
となるはずであるが、実際には、図７(ｂ)に示すように、ビーム光束(３０９)が第二エリアセンサ(９１５)上の中央に位置するようになり、受光予測位置からｘの位置に受光されることになる。そこで、伝播角度の真値αは、
α＝Ｔａｎ−１（ｘ／Ｌ１＋ｔａｎθ）‥‥‥‥‥‥‥(２)
で導出される。
以上により、設計値上のビーム光束の伝播光路と実際の伝播光路との差異を導出することが可能となる。
【００４６】
仮に、設計値上のビーム光束の走査方向での設置角度公差を１[ｍｉｎ]としたとき、ビーム光束と光学素子との相対的な角度誤差を同様に１[ｍｉｎ]と仮定して、当該角度誤差検出精度を公差の１／１０の０.１[ｍｉｎ]に設定する。両センサ間の距離Ｌ１を約１７１.９[ｍｍ]とし、ビーム光束の走査方向と(ｉ)垂直な角度（θ＝０[ｄｅｇ]）、(ii)θ＝３０[ｄｅｇ]からの誤差０.１[ｍｉｎ]を上記方式により導出した際の第二センサ(９１５)上での検出値ｘはそれぞれ、
(ｉ) ５[μｍ]、    (ii) ６.７[μｍ]
となり、一般的なＣＣＤセンサで検出可能な値である。
ビーム光束が走査方向と垂直な角度（θ＝０[ｄｅｇ]）のとき検出に必要な解像度がもっとも厳しくなることから、上記条件では(ｉ)の条件を満たす光学系を設定し、光学素子の全領域をカバーできる移動手段を設けることにより、本方式が実現可能となる。
【００４７】
次に、第一センサと第二センサを、ビーム光束の走査方向の走査全域において移動可能にすることにより、検査対象である光学素子の全域において当該光学素子に起因するビーム光束の位置ずれ量を検出するものについて、図８を参照しながら説明する。図８はビーム光束の伝播光路の検出動作に関する説明図である。
図８に示されているように、第一センサ(９１８)と第二センサ(９１９)を有する検出ユニット(８ｅ)を移動ステージ(１１)上に設置して成り、この移動ステージ(１１)はレンズ(５ｆ)から出射したビーム光束(３１０)を走査全域において取得できる可動範囲を有しており、第一センサ(９１８)と第二センサ(９１９)により同一ビーム光束を取得するための短距離移動と、ビーム光束の走査方向における複数位置での測定を実施するための長距離移動を担っている。第一センサ(９１８)と第二センサ(９１９)とで受光する構成により光軸方向の移動が不要であるため、移動回数が低減され、光軸方向の移動ステージを設置することなく小型化が可能である。
第二センサのサイズの関係で、光軸方向に受光面を向けられない場合は、上記図６において説明しているように、ミラーで折り返す構成が有効である。通常の場合、走査光学系はビーム光束の走査方向に長いスペースを有するからである。
【００４８】
検査対象の光学素子全域においてビーム光束を受光する際、ビーム光束の走査方向を含む面内で伝播角度が変化しても、該ビーム光束が第一センサで遮断されることなく第二センサにより受光できるようにする第一センサと第二センサの配置について、図９を用いて説明する。図９はビーム光束に対する第一センサと第二センサの配置についての説明図である。
図９に示されているように、走査光学系ユニットの最端部で結像するビーム光束が該ユニット内の光学素子から出射する際、ビーム光束(３１１)の出射角度がθであるとき、第二センサ(９２１)で受光可能な構成とするためには、この第二センサ(９２１)と第一センサ(９２０)との間におけるビーム光束の走査方向の距離をｓ、同じく光軸方向の距離をｔとするとき、
ｔａｎθ＜ｓ／ｔ  ‥‥‥‥‥‥‥(３)
が必須の条件となる。ただし、ビーム光束の幅を考慮に入れる必要があり、ビーム光束が平行光でありその幅をｗとすると、上記走査方向の距離ｓに対して(ｗ×ｓｉｎθ)／２を加える必要がある。
他に、第一センサ(９２０)が、第二センサ(９２１)に到達するビーム光束と伝播光路上において干渉しないようにするために、機械的に第一センサを退避させる機構も考えられるが、測定所要時間、第一センサの位置決め繰り返し精度、又は構成自体の複雑化等を考慮すると、単一の移動機構のみにより実現可能な本方式が優位であると考えられる。
【００４９】
上記図９に示されたものにおいて、第一センサ(９２０)と第二センサ(９２１)との間において、ビーム光束の走査方向に十分に距離を確保できない場合、又はビーム光束の伝播角度が一様ではない複数機種に応用展開する場合などには、両センサ間の距離を調整する機構が必要になる等により、構成が複雑になる。
そこで、ビーム光束がその走査線に垂直な軸に対して正負どちらの角度を有する場合でも、第一センサによりビーム光束が遮断されることなく、該第一センサの両側に設置された第二センサ又は第三センサのどちらか一方で受光することができる検出ユニットについて、図１０を参照しながら説明する。図１０はビーム光束の伝搬光路の検出動作に関する説明図である。
図１０に示されているように、第一センサ(９２２)の両側に隣接して第二センサ(９２３)と第三センサ(９２４)を配置する。このように構成すれば、ビーム光束(３１２)を受光する際は、第二センサ(９２３)を用いるのではなく、第一センサ(９２２)と該第一センサ(９２２)で遮光されない第三センサ(９２４)により受光し、また反対側でビーム光束(３１３)を受光する際は、移動後の第一センサ(９２２)と第二のセンサ(９２３)によって受光することにより、受光不可能な領域を作らずに、全ての範囲において検出することが可能となる。
【００５０】
そして、上述の構成を備える走査光学系検査装置において、ビーム光束の走査方向と垂直な方向に加え、該ビーム光束の走査方向での位置ずれ（伝搬角度ずれ）も検出して、検査対象の光学素子が走査光学系の感光体面上での位置ずれに寄与しているかどうかの検査は、上記図４(ｂ)及び図７(ａ),(ｂ)を用いて説明した方法により行われる。ビーム光束の走査方向と垂直な方向の伝播角度βと、ビーム光束の走査方向での伝播角度αから、実際のビーム光束の伝播方向が導出される。
このようにして得られた伝播角度は、ビーム光束の走査方向の伝播角度に不具合がある場合、走査光学系の光源の点滅タイミングの制御による伝播角度補正により対応可能であるかどうかの判定においても適用することができる。それは、伝播角度が設計値や仕様と異なる場合、点滅制御のために光源に入力するパルスを制御して仕様値どおりの位置において点滅できることを確認できれば、当初の点灯タイミングとは異なるが、所望の位置においてビーム光束を点灯させるタイミングとしてキャリブレーションすることが可能であると判断することができる。
【００５１】
次に、検査対象の光学素子への入射ビーム光束と、当該ビーム光束により出射するビーム光束の伝播光路の位置ずれを検出することにより、走査光学系を構成する他の光学素子での影響を分離して、上記検査対象の光学素子がビーム光束の伝播光路を変動させるものであるかどうかの検査について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、ビーム光束の伝搬光路の検出動作に関する説明図である。
例えば、図１１に示すように、検査対象の光学素子(５ｈ)の入射側のビーム光束(３１４)を検出ユニット(８ｆ)で受光し、出射側のビーム光束(３１５)を検出ユニット(８ｇ)で受光する。検出ユニット(８ｆ)で受光したビーム光束(３１４)が設計値上のビーム光束(３１５)として検出ユニット(８ｇ)で受光されれば、光学素子(５ｈ)での不具合は無いと判定できることとなる。この場合のビーム光束の伝播光路の導出は、上述した説明と同様である。光学素子通過前後のビーム光束の伝播角度等は光線追跡などのシミュレーションにより予め導出可能であり、当該シミュレーション値との比較により光学素子が性能を満たしているかどうかを判断することが可能となる。
そして、このような対象光学素子の入射側と出射側の両方に検出ユニット(８ｆ,８ｇ)を配置する構成は、走査光学系の他の光学素子にも同様に適用して、それらの光学素子の入射側と出射側にそれぞれ検出ユニットを配置することができる。
【実施例２】
【００５２】
本発明の実施例２(請求項７〜１０、１２に対応)について、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２はビームスプリッタを備える検出ユニットの模式図、図１３はビーム光束の走査方向での角度ずれの検出に関する説明図である。
図１２に示されているように、ビーム光束(３１６)をビームスプリッタ(１２)により、ビーム光束(３１７)とビーム光束(３１８)に分岐する。分岐後のビーム光束をそれぞれエリアセンサ(９２８)とエリアセンサ(９２９)により受光する。上記図４に示されているように、光軸方向に一定の距離をおいて複数のセンサを設置する場合に比べて、スペースに余裕のある方向に長い距離を確保してセンサを設置することが可能となる。また、以下に説明するビーム光束の伝播角度検出方法により、ビーム光束受光位置での設計値の伝播角度をリファレンスとする必要が無い。
【００５３】
ビーム光束の走査方向での角度ずれの検出方法については、図１３に示すように、受光面を走査光学系の光軸方向に対して垂直に設置したエリアセンサ(９３０)と、平行（光軸方向）に設置したエリアセンサ(９３１)と、４５[ｄｅｇ]の角度を有するビームスプリッタ(１２ａ)で検出ユニットを構成し、走査光学系の光軸方向と平行に入射するビーム光束(３１９)が上記ビームスプリッタ(１２ａ)で分岐され、それぞれのビーム光束(３２０,３２１)を各エリアセンサ(９３０,９３１)の受光面中央で検出される位置に固定する。このときのビームスプリッタ(１２ａ)から各エリアセンサ(９３０,９３１)までの距離をそれぞれＬ１、Ｌ２とする。この場合、上記ビームスプリッタ(１２ａ)による光路のずれを最小限に抑制するため、ペリクルタイプを適用することが有効である。
【００５４】
ある角度θを有して伝播するビーム光束(３２２)がエリアセンサ(９３０)の中央で受光するように、検出ユニットをビーム光束の走査方向に移動する。その際、エリアセンサ(９３０)と相対的にビーム光束(３２２)はビーム光束(３２５)であり、ビームスプリッタ(１２ａ)で分岐されたビーム光束(３２７)は、エリアセンサ(９３１)の中央から距離ｓの位置に受光する。このとき、ビーム光束の伝播角度θは、
θ＝Ｔａｎ−１（ｓ／(Ｌ２−Ｌ１)）‥‥‥‥‥‥‥(４)
から導出される。これにより、ビーム光束の伝播角度の設計値と検出位置を厳密に一致させる必要が無く、各光学素子の前後における同一ビームに対する伝播光路の位置ずれを検出することが可能となる。
【００５５】
仮に、ビーム光束の走査方向と垂直な方向（図１３において、θ＝０[ｄｅｇ]）から光学素子の位置決め精度を１[ｍｉｎ]としたとき、その検出精度を１／１０の０.１[ｍｉｎ]とする。このとき、ビームスプリッタ(１２ａ)からそれぞれのエリアセンサ(９３０,９３１)までの距離の差Ｌ２−Ｌ１が約１７１.９[ｍｍ]であれば、エリアセンサ上で５[μｍ]の解像度で検出することが可能となる。上記エリアセンサ間の距離は、ビームスプリッタ(１２ａ)により配置の自由度が大きいため、ビーム光束の走査方向に長い空間を有する走査光学系では、同方向に長い配置を取ることにより設置可能となる。
【００５６】
また、ビーム光束の走査領域の端部では、ビーム光束が角度を有するため、ビームスプリッタ(１２ａ)で分岐した後のビーム光束が一方のエリアセンサに入射不可能となる場合が考えられる。例えば、θが３０[ｄｅｇ]の場合、図１３中のｓは約９９[ｍｍ]となる。
仮にｓを１００[ｍｍ]、θを３０[ｄｅｇ]としたとき、エリアセンサ(９３１)の中心にビーム光束を移動するためには、１７３.２[ｍｍ]だけ同図中の矢印方向へ移動しなければならない。しかし、同移動方向は走査方向の内側へ移動するものであり、移動ステージも走査方向と平行に設置することが可能であるから、スペース上大きな制約にはならないと考えられる。このエリアセンサ(９３１)上においてｓを０とする移動量が検出されることにより、ビームスプリッタ(１２ａ)から両エリアセンサまでの距離の差Ｌ２−Ｌ１から逆算により伝播角度θが導出される。
一方、ビーム光束の走査方向に垂直な方向(高さ方向)でのビーム光束の位置ずれは、走査方向と同一面内に配置されたエリアセンサ(９３０、９３１)で得られる検出高さ位置のずれ量から、伝播角度ずれ、シフトずれを検出することが可能である。
【００５７】
上記説明したように、ビームスプリッタ(１２,１２ａ)を配置することにより、検出ユニットを走査光学系ユニット内の光学素子間のスペースに柔軟に設置することが可能であることから、ミラーを配置して、立体的に走査光学ユニット外にビーム光束を引き出して各センサにより受光することが考えられる。
【００５８】
また、上記図１２に示された実施例２の検出ユニット(８ｈ)を、上記実施例１の図８に示されているように、移動ステージ(１１)上に配置したり、また上記実施例１の図１１に示されているように、検出対象光学素子の入射側と出射側の両方に配置することもできる。さらに、このような検出ユニット(８ｈ)を検出対象光学素子の両側に配置する構成を、走査光学系の他の光学素子においても同様に適用することができる。
【実施例３】
【００５９】
本発明の実施例３(請求項１３、１４に対応)について、図１４−１〜図１５を参照しながら説明する。図１４−１は走査光学系ユニットの模式図、図１４−２は検出ユニットのガイド機構の説明図、図１５は検出ユニットを位置決めする目盛り付きガイドの説明図である。
この実施例３の走査光学系ユニット(１ａ)においては、図１４−１に示されているように、該走査光学系ユニット(１ａ)を構成するポリゴンミラー(４ａ)、第一レンズ(５ｉ)、第二レンズ(６ｄ)、及び結像位置(７ａ)のそれぞれの間に、図１４−２(ａ)に示すように、検出ユニット(８ｉ)をスライド可能とするガイド(１３)を設置している。このガイド(１３)は、走査光学系ユニット(１ａ)のフレームに対してモールド一体成型するか、又は後付けの部品として形成しても良い。検出ユニット(８ｉ)がガイド(１３)上において光軸方向にずれないように、図１４−２(ｂ)に示すように、位置決め溝(１４)などを設けることにより簡易に位置決めすることが可能である。検出ユニット(８ｉ)を任意の位置にスライドさせることにより、装置として光学素子が組み付けられた走査光学系ユニット上において、ビーム光束の伝播光路の位置ずれを検出することが可能となる。
【００６０】
上記検出ユニット(８ｉ)をスライド可能とするガイド(１３)において、位置合わせ用の目盛りを形成することができる。図１５に示されているように、走査光学系ユニット上の光学素子(５ｊ)の入射側と出射側において、該光学素子(５ｊ)の入射側と出射側の倍率変動に合わせて目盛りを有するガイド(１３ａ,１３ｂ)を配置する。そのガイドの目盛りに合わせて検出ユニットを位置決めすることにより、光学素子への入射光と出射光の伝播光路の位置ずれを関連付けて検出することが可能となる。装置として光学素子や各部品が組み付けられた走査光学系ユニット上に、移動ステージなどを固定しなくても、装置と一体となったガイドにより検出ユニットを容易に位置決めして、装置の検査を実施することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】は、走査光学系ユニットの模式図である。
【図２】は、第一レンズから第二レンズへ出射されるビーム光束の説明図であり、(ａ)は第一レンズからの出射ビーム光束が水平からの角度を持っている場合、(ｂ)は出射ビーム光束が高さ方向にシフトしている場合である。
【図３】は、第一レンズと第二レンズの配置に関する説明図である。
【図４】は、本発明の実施例１におけるビーム光束の検出ユニットの模式図であり、(ａ)はラインセンサを備えるもの、(ｂ)はエリアセンサを備えるものである。
【図５−１】は、実施例１におけるビーム光束の伝搬光路の検出動作に関する説明図であり、(ａ)は検出ユニットの第一センサで検出している場合、(ｂ)は第二センサで検出している場合である。
【図５−２】は、実施例１におけるビーム光束の伝搬光路の検出状態に関する説明図であり、(ａ)はビーム光束が高さ方向へのシフトのみを持って伝搬する場合、(ｂ)はビーム光束が水平からの角度を持って伝播する場合である。
【図６】は、実施例１における、ビーム光束の伝搬光路中にミラーを有する検出ユニットの模式図である。
【図７】は、実施例１における、ビーム光束の走査方向での角度ずれを検出する場合の説明図であり、(ａ)は検出ユニットの第一エリアセンサで検出している場合、(ｂ)は第二エリアセンサで検出している場合である。
【図８】は、実施例１において、検出ユニットが移動可能である場合における、ビーム光束の伝搬光路の検出動作に関する説明図である。
【図９】は、実施例１における、ビーム光束に対する第一センサと第二センサの配置についての説明図である。
【図１０】は、実施例１において、三個のセンサを持つ検出ユニットによるビーム光束の伝搬光路の検出動作に関する説明図である。
【図１１】は、実施例１において、光学素子の入射側と出射側に検出ユニットを有する場合における、ビーム光束の伝搬光路の検出動作に関する説明図である。
【図１２】は、本発明の実施例２における、ビームスプリッタを備える検出ユニットの模式図である。
【図１３】は、実施例２における、ビーム光束の走査方向での角度ずれの検出に関する説明図である。
【図１４−１】は、本発明の実施例３における、ガイド機構を有する走査光学系ユニットの模式図である。
【図１４−２】は、実施例３における検出ユニットのガイド機構の説明図であり、(ａ)は検出ユニットとガイドの関係を示す斜視図、(ｂ)は検出ユニットの側面図である。
【図１５】は、実施例３における検出ユニットを位置決めする目盛り付きガイドの説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１，１ａ‥‥走査光学系ユニット
２，２ａ‥‥ＬＤ(レーザダイオード)ユニット
４，４ａ‥‥ポリゴンミラー
５，５ａ〜５ｊ‥‥レンズ(第一レンズ)、光学素子
６，６ａ〜６ｄ‥‥レンズ(第二レンズ)、光学素子
７，７ａ‥‥結像位置
８，８ａ〜８ｉ‥‥検出センサユニット(検出ユニット、ビーム光束位置検出手段)
１０‥‥ミラー
１１，１１ａ〜１１ｃ‥‥移動ステージ（移動手段）
１２，１２ａ‥‥ビームスプリッタ
１３，１３ａ，１３ｂ‥‥ガイド          １４‥‥位置決め溝
３００〜３２８‥‥ビーム光束
９００〜９３１‥‥受光センサ（ラインセンサ、エリアセンサ等の受光手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−１】
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【図５−２】
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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１４−１】
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【図１４−２】
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【図１５】
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