(57)【要約】【課題】  従来のポリゴンミラーの角度測定装置は、オートコリメータを２本使用或いは高精度な回転テーブルとオートコリメータを１本使用するため、測定装置が高価であり測定時間が長くかかるなど問題があった。本発明はこれらを解決し、効率的にポリゴンミラーの分割角度と面倒れ角度が測定できる角度測定装置を提供する。【解決手段】  本発明のポリゴンミラーの角度測定装置は、レーザ光源、コリメータレンズ、ポリゴンミラーを載せる回転可能なオプチカルフラット、複数のミラー、ハーフミラー、ビデオカメラなどから構成され、オプチカルフラットとポリゴンミラーを一体的に回転させ、オプチカルフラットの基準反射光とポリゴンミラーの各反射面の反射光が相対的な変位をするようにして、オプチカルフラットの回転軸振れの影響を相殺できるよにした。また、ポリゴンミラーの全反射面を同時に測定できる構成にして測定時間を短縮した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリゴンミラーの角度測定装置において、レーザ光源と、レーザ光源を平行光束にするコリメータレンズと、ポリゴンミラーを載せる回転可能なオプチカルフラットと、ポリゴンミラーの各反射面に対して略垂直に光束を入射させる２枚組の平面ミラーと、オプチカルフラットとポリゴンミラーの各反射面からの反射光束をレーザ光源側と撮像側に分割するハーフミラーと、撮像側に分割した光束の光スポットを撮像するビデオカメラを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの角度測定装置。
【請求項２】
ポリゴンミラーの角度測定装置において、レーザ光源と、レーザ光源を平行光束にするコリメータレンズと、ポリゴンミラーを載せる回転可能な基準ミラーと、ポリゴンミラーの各反射面と基準ミラーが作るダハ面に略垂直に光束を入射させる２枚組の平面ミラーと、該ダハ面からの反射光束をレーザ光源側と撮像側に分割するハーフミラーと、撮像側に分割した光束の光スポットを撮像するビデオカメラを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの角度測定装置。
【請求項３】
請求項１と請求項２において、前記２枚組の平面ミラーのうちコリメータレンズから遠い平面ミラーを２軸あおり調整可能にしたことを特徴とするポリゴンミラーの角度測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３によるポリゴンミラーの角度測定装置を用いて測定検査したポリゴンミラー及び該ポリゴンミラーを利用した装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、レーザプリンターや光学スキャナーに用いられているポリゴンミラーの角度測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来は、ＪＩＳ  Ｂ７４３２に示されている方法でポリゴンミラーの角度として分割角度と面倒れ角度を測定していた。従来の測定装置を図６に示す。図６は、ポリゴンミラーの反射面６ａに対して略垂直方向の一定距離にオートコリメータ１４ａを配置し、反射面６ｂに対して同様にオートコリメータ１４ｂを配置した装置である。各々のオートコリメータで対応する反射面の分割角度と面倒れ角度を測定し、ポリゴンミラーの面数分回転して繰り返すことにより、ポリゴンミラーの全反射面の分割角度と面倒れ角度を測定することができる。他の従来技術として、図６のポリゴンミラーを高分解能な回転テーブル１５に載せ、オートコリメータを一本にして、分割角度を回転テーブルの回転角度とオートコリメータの角度から測定し、面倒れ角度をオートコリメータで測定する装置も使われていた。また、例えば特開平１１−１８７２１７にポリゴンミラーの各面の傾きを測定する方法が開示されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  従来のポリゴンミラーの角度測定装置は、オートコリメータを２本使用或いは高精度な回転テーブルとオートコリメータを１本使用するため、測定装置が高価であり測定時間が長くかかるなど問題があった。本発明はこれらを解決し、効率的にポリゴンミラーの分割角度と面倒れ角度が測定できる角度測定装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明は上記の課題を解決するために、請求項１に示すように、ポリゴンミラーの角度測定装置において、レーザ光源と、レーザ光源を平行光束にするコリメータレンズと、ポリゴンミラーを載せる回転可能なオプチカルフラットと、ポリゴンミラーの各反射面に対して略垂直に光束を入射させる２枚組の平面ミラーと、オプチカルフラットとポリゴンミラーの各反射面からの反射光束をレーザ光源側と撮像側に分割するハーフミラーと、撮像側に分割した光束の光スポットを撮像するビデオカメラを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの角度測定方法を採用した。【０００５】  また、請求項２に示すように、ポリゴンミラーの角度測定装置において、レーザ光源と、レーザ光源を平行光束にするコリメータレンズと、ポリゴンミラーを載せる回転可能な基準ミラーと、ポリゴンミラーの各反射面と基準ミラーが作る平面と平面の交線近傍に略垂直に光束を入射させる２枚組の平面ミラーと、交線近傍からの反射光束をレーザ光源側と撮像側に分割するハーフミラーと、撮像側に分割した光束の光スポットを撮像するビデオカメラを備えたことを特徴とするポリゴンミラーの角度測定方法を採用した。【０００６】  また、請求項３に示すように、請求項１と請求項２において、前記２枚組の平面ミラーのうちコリメータレンズから遠い平面ミラーを２軸あおり調整可能にしたことを特徴とするポリゴンミラーの角度測定方法を採用した。
【発明の効果】
【０００７】  本発明は以下に記載する効果を発揮する。【０００８】  従来例のポリゴンミラーの角度測定装置は高精度な回転テーブルが必要でまた測定時間が長くかかるなど問題点があったが、請求項１ではポリゴンミラーを載せるオプチカルフラットとポリゴンミラーが一体的に回転するため、オプチカルフラットの基準反射光とポリゴンミラーの各反射面の反射光が相対的な変位をしてオプチカルフラットの回転軸振れの影響を相殺することが可能になり、高精度な回転テーブルが不要になった。また、ポリゴンミラーの全反射面を同時に測定できる構成にしたため、測定時間を短縮することができた。【０００９】  請求項２は、ポリゴンミラーを載せる基準ミラーとポリゴンミラーの各反射面が作る直角面に光束を入射させることでダハ面反射となり、この直角度を測定する方法であるため高精度な回転テーブルが不要になった。また、ポリゴンミラーの全反射面を同時に測定できる構成にしたため、測定時間を短縮することができた。【００１０】  請求項３は、請求項１と請求項２のポリゴンミラーの各反射面に光束を導く２枚組の平面ミラーの固定方法において、空間的に余裕があるコリメータレンズから遠い平面ミラーを２軸あおり調整可能にすることにより、平面ミラー固定部分の加工公差を緩め加工コストを下げることができた。【００１１】  請求項１から請求項３によるポリゴンミラーの角度測定装置で測定したポリゴンミラーは、従来に比較して測定検査コストが下がり、より品質を高めることが可能になった。従って、本発明のポリゴンミラーの角度測定装置で測定検査したポリゴンミラーを組み込んだレーザプリンターや光学スキャナーなども、より安価で品質を高くすることができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  本発明において発明を実施するための最良の形態は、請求項１と請求項３を合わせて実施した場合であり、下記の実施例１が最良の形態である。
【実施例１】
【００１３】  請求項１に対する実施例１の装置の概略を図１に示す。レーザ光源１の光束はハーフミラー２と折り曲げミラー３で反射してコリメータレンズ４で平行光束になる。平行光束の中心部分はオプチカルフラット５に略垂直入射し、周辺部分は第１の反射ミラー７ａと第２の反射ミラー８ａの２枚の反射ミラー組で反射して、ポリゴンミラー６の反射面６ａに略垂直入射する。オプチカルフラット５とポリゴンミラー６の反射面６ａの反射光束は入射光束と逆の光路でハーフミラー２まで戻り、ハーフミラー２を透過した光束がビデオカメラ９に光スポットを結像する。図２に示すようにポリゴンミラー６を中心対称に反射面６ａから反射面６ｆに、第２の反射ミラー８ａから第２の反射ミラー８ｆで反射した光束が略垂直入射する。従って、ポリゴンミラー６の反射面６ａと同様に反射面６ｂから反射面６ｆの反射光束も図１のビデオカメラ９に光スポットを結像する。ビデオカメラ９の光スポットの様子を図３に示す。光スポットは、撮像範囲１０の中心部分にオプチカルフラット５に対応した光スポット１１と、その周辺にポリゴンミラー６の反射面６ａから反射面６ｆに対応した光スポット１１ａから光スポット１１ｆがある。光スポット１１の変位は、オプチカルフラット５の傾き角度すなわちポリゴンミラー６の傾き角度に対応している。光スポット１１ａから光スポット１１ｆは、オプチカルフラット５とポリゴンミラー６を一体的に微小回転させたときその軌跡は線分１２ａから線分１２ｆを描く。中心の光スポット１１からこれらの線分へ下した垂線の長さの変位がポリゴンミラーの面倒れ角度に対応し、垂線と直交する線分の変位がポリゴンミラーの分割角度に対応している。ポリゴンミラー６の全面倒れ角度がゼロの場合、前記線分は中心で交差してしまうが、図２の第２の反射ミラー８ａから第２の反射ミラー８ｆをポリゴンミラー６の面倒れ角度方向に微小傾斜調整することで、図３に示すように線分１２ａから線分１２ｆは多角形の辺上に描かれ測定がし易くなる。
【実施例２】
【００１４】  請求項２に対する実施例２の装置の概略を図４に示す。レーザ光源１の光束はハーフミラー２と折り曲げミラー３で反射してコリメータレンズ４で平行光束になる。平行光束の中心部分はポリゴンミラー６の中心の穴を通り基準ミラー１３に略垂直入射し、周辺部分は第１の反射ミラー７ａと第２の反射ミラー８ａの２枚の反射ミラー組で反射して、ポリゴンミラー６の反射面６ａと基準ミラー１３が作るダハ面に略垂直入射させる。基準ミラー１３の反射光束と、ポリゴンミラー６の反射面６ａと基準ミラー１３が作るダハ面の反射光束は入射光束と逆の光路でハーフミラー２まで戻り、ハーフミラー２を透過した光束がビデオカメラ９に光スポットを結像する。ダハ面に入射する光束は、ダハ面の両面に同時に入射するとビデオカメラ９の光スポットが干渉を起こしてしまうため、第２の反射ミラー８ａで微調整して、最初に反射面６ａか基準ミラー１３の何れか片方にする必要がある。同様に、ポリゴンミラー６の他の反射面に関しても２枚の反射ミラー組をポリゴンミラーの軸を対称に配置し、反射面と基準ミラー１３が作るダハ面の反射光束がビデオカメラ９に光スポットを結像する。ビデオカメラ９の光スポットの様子を図５に示す。光スポットは、撮像範囲１０の中心部分に基準ミラー１３に対応した光スポット１１と、その周辺にポリゴンミラー６の反射面６ａから反射面６ｆに対応した光スポット１１ａから光スポット１１ｆがある。光スポット１１の変位は、基準ミラー１３の傾き角度すなわちポリゴンミラー６の傾き角度に対応している。光スポット１１ａから光スポット１１ｆは、基準ミラー１３とポリゴンミラー６を一体的に微小回転させたときその軌跡は線分１２ａから線分１２ｆを描く。中心位置からこれらの線分へ下した垂線の長さの変位がポリゴンミラーの面倒れ角度に対応し、垂線と直交する線分の変位がポリゴンミラーの分割角度に対応している。【００１５】  他の実施形態としては次のようなものがある。
実施例１と実施例２において、ポリゴンミラーの面数が６面の場合を示したが、他の面数でも本発明の効果が得られることは当然である。また、ポリゴンミラーの面数が、反射面に光束を入射させる２枚組の平面ミラーの組数と等しくないときも、この組数の約数に相当する面数のポリゴンミラーの角度測定は可能である。例えば２枚組の平面ミラーの組数が１２組数のとき、６面と４面のポリゴンミラーの角度測定は可能である。また、この約数の倍数面のポリゴンミラーも１回では測定できないが倍数回の測定でポリゴンミラーの全反射面の角度測定は可能である。実施例１と実施例２において、ポリゴンミラーの分割角度と面倒れ角度の両方とも測定できることを示したが、片方のみの測定を目的とする装置でも本発明の効果が得られることは当然である。実施例１と実施例２において、レーザ光源とビデオカメラは倍率１対１の共役関係にあるが、レーザ光源に光源の開口数を調整するためリレーレンズを設けたり、ビデオカメラに倍率を調整するためのリレーレンズを設けたりした場合も本発明の効果が得られることは当然である。
【産業上の利用可能性】
【００１６】  実施例１と実施例２において、２枚組の平面ミラーのうち第２の平面ミラーの角度を微調整したが、微小な調整誤差が残っていてもまた経時変化が微小に発生しても、ポリゴンミラーの反射面を全て一周測定することで本測定装置の角度校正が可能である。２枚組の平面ミラーを１２組備えた実施例１の装置を試作し、１２面のポリゴンミラーを用いて角度校正を行った結果、ポリゴンミラーの面倒れ角度で１秒以下の校正精度が得られた。また、ポリゴンミラーの角度測定時間も従来に比較して大幅に短縮され、ポリゴンミラーの角度測定を効率的に実施することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１のポリゴンミラーの角度測定装置の略図である。
【図２】  実施例１のポリゴンミラー部分の平面図である。
【図３】  実施例１のビデオカメラ画像の略図である。
【図４】  実施例２のポリゴンミラーの角度測定装置の略図である。
【図５】  実施例２のビデオカメラ画像の略図である。
【図６】  従来例のポリゴンミラーの角度測定装置の略図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源装置
２  ハーフミラー
３  折り曲げミラー
４  コリメータレンズ
５  オプチカルフラット
６  ポリゴンミラー
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ  ポリゴンミラーの反射面
７，７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ  第１の反射面
８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ  第１の反射面
９  ビデオカメラ
１０  撮像範囲
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ  光スポット
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ  光スポットの軌跡線分
１３  基準ミラー
１４  オートコリメータ
１５  回転テーブル
【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】
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【図６】
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