(57)【要約】【課題】  走査光学系に起因しない誤差要因を排除して走査光学系の特性を正確かつ高精度に検出する。【解決手段】  相対高検出部６４は、相対高Ｈ（ｘ、ｚ）を検出する。相対高マップ作成部６５は、測定位置の座標と相対高Ｈ（ｘ、ｚ）とから相対高マップを作成する。測定高検出部６６は、二次元ＣＣＤ４１から二次元光量分布データを取得して、測定高Ｙ（ｘ、ｚ）を検出する。測定高マップ作成部６７は、測定位置の座標と測定高Ｙ（ｘ、ｚ）とから測定高マップを作成する。補正高マップ作成部６８は、相対高マップと測定高マップとに基づいて補正高ｈ（ｘ、ｚ）を検出して補正高マップを作成する。走査線特性導出部６３は補正高マップに基づいて、走査光学系の設計値上の結像位置または感光体位置（ｚ＝ｚ1）での走査線傾き及び走査線曲がりを検出する。【選択図】    図１
2005201791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光手段と第１の移動手段と第２の移動手段と高さ検出手段と補正高検出手段とを備え、
前記受光手段は、前記走査光学系から出射された走査光を受光し、
前記第１の移動手段は、前記受光手段と検査対象の走査光学系とを相対的に光軸方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記第２の移動手段は、前記受光手段と前記走査光学系とを相対的に主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記高さ検出手段は、前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量を検出し、
前記補正高検出手段は、前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、前記高さ検出手段で検出された前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、前記受光手段で受光された走査光の前記走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに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】
前記受光手段は、ビーム光束を前記受光面に結像させる結像手段を有し、
前記高さ検出手段は、前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量を、前記結像手段の前側焦点を含み光軸に直交する平面内で検出する請求項１に記載の走査光学系検査装置。
【請求項３】
前記高さ検出手段は、前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動に追従して移動する光源を有し、
前記受光手段は、前記光源から出射される光を受光し、
前記補正高検出手段は、前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量を、前記光源から出射されて前記受光手段で受光された光の強度分布に基づいて検出する請求項１または請求項２に記載の走査光学系検査装置。
【請求項４】
前記高さ検出手段は前記走査光学系から出射される走査光の光路外に配置され、
前記光源から出射された光を前記受光手段に導光する光路変更手段を備える請求項３に記載の走査光学系検査装置。
【請求項５】
前記高さ検出手段で検出された前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量を格納する格納手段を備え、
前記補正高検出手段は、前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、前記格納手段に格納された前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正する請求項１から請求項３のいずれかに記載の走査光学系検査装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の走査光学系検査装置において、
前記受光手段と前記走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記走査光学系から出射された走査光を前記受光手段により各測定位置で受光し、
前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量を前記高さ検出手段により各測定位置で検出し、
前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、前記受光手段で受光された走査光の前記走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項７】
請求項１に記載の走査光学系検査装置において、
前記受光手段と前記走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記走査光学系から出射された走査光を前記受光手段により各測定位置で受光し、
前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量を前記高さ検出手段により各測定位置と異なる位置で検出し、
前記高さ検出手段により検出した前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量から各測定位置における前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量を導出し、
前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される各測定位置における走査光の高さを、各測定位置における前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量により補正して、前記受光手段で受光された走査光の前記走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項８】
請求項３または請求項４に記載の走査光学系検査装置において、
前記受光手段と前記走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記高さ検出手段が有する光源を前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動に追従して移動させ、
前記走査光学系から出射された走査光と前記光源からの光とを前記受光手段により各測定位置で受光し、
前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、前記光源から出射されて前記受光手段で受光された光の強度分布に基づいて検出される前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、前記受光手段で受光された走査光の前記走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項９】
請求項５に記載の走査光学系検査装置において、
前記受光手段と前記走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記走査光学系から出射された走査光を前記受光手段により各測定位置で受光し、
前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される各測定位置における走査光の高さを、前記格納手段に格納された各測定位置における前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、前記受光手段で受光された走査光の前記走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項１０】
請求項５に記載の走査光学系検査装置において、
前記受光手段と前記走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、
前記走査光学系から出射された走査光を前記受光手段により各測定位置で受光し、
前記受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される各測定位置における走査光の高さを、前記格納手段に格納された前記受光手段の前記走査光学系に対する相対的な高さ変動量から補間して導出される各測定位置における前記走査光学系に対する前記受光手段の相対的な高さ変動量により補正して、前記受光手段で受光された走査光の前記走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出することを特徴とする走査光学系検査方法。
【請求項１１】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の走査光学系検査装置が備える高さ検出手段により検出される走査光学系に対する走査光の相対的な高さの基準面を走査光学系に備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、走査光学系のビーム光束の位置を検出する走査光学系検査装置及び走査光学系検査方法、並びにこれらにより測定可能な走査光学系を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に搭載されて走査光学系を有する書き込みユニットは、ＬＤ（レーザダイオード）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、ｆθレンズ、シリンドリカルレンズ、ミラー等の光学素子を経て所望のビーム径及びビームプロファイルに加工して感光体面上の所望の位置にドット列として結像させる。感光体面上には結像したビーム光束の光量分布状態に依存した静電潜像が形成され、画像形成プロセスより画像が形成される。
【０００３】
カラー複写機や複数光源を有する書き込みユニット等で、感光体の所望の位置にビーム光束が結像しなければ、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。これを防止するため、ビーム径やビーム位置等が仕様に適合しているか光学特性を測定して検証する。通常、書き込みユニットに用いられる光学素子は主走査方向に長く副走査方向に短い形状を有し、光学特性が主走査方向と副走査方向とで非対称であるため、ビーム径やビーム位置等の光学特性を検証する場合には主走査方向全域での測定を行う。また、書き込みユニットの焦点深度内に感光体が位置決めされている必要があるため、光軸方向にも光学特性を測定する。また、画像形成装置の高解像化に伴いビーム光束の小径化が進み、感光体におけるビームの位置決めをより高い精度で行うことが求められている。
【０００４】
回転多面鏡を固定させて静止ビームに対する走査光学系のビーム光束を検出する方法として、ビーム光束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に検出することにより光量分布を測定する方法（スリットスキャン方式）、ビーム光束を二次元エリアセンサに結像してビームプロファイルを二次元的に検出する方法等がある。回転多面鏡を回転させて走査ビームに対する走査光学系のビーム光束を検出する方法として、主に光源を常時点灯して走査させてスリットを横切らせ、スリットスキャン方式で光量分布を測定する方法、光源を点滅させて走査周期と同期をとりながら、走査点滅ビームの光量分布状態を二次元エリアセンサで検出する方法等があり、他にラインセンサを用いる方法、スリットに角度を持たせて主副走査方向のビーム径に対応した方法等がある。
【０００５】
スリットスキャン方式では、スリットを通過するビーム拘束の光量はスリットで切断されたスリット方向の積算光量であるため、ビーム光束がガウシアンビームなどの理想形状をしていればビーム径を適切に検出できる。ところが、実際には回折やビームの旋回などで理想形状をなすビーム光束を得ることは困難である。また、スリットで切断された光量を検出するため、ヘッド部分と光学素子との干渉など書き込みユニット内部のビーム光束の状態までを検出することは困難である。そのため、実際の検査装置に用いるには適さない。
【０００６】
書き込みユニットを構成する走査光学系の検証、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ビーム拘束の特性のみならず、主走査方向、副走査方向のビーム光束の位置検出が重要となる。主走査方向のビーム光束位置ずれは、集光状態が全走査域で確保されれば、光源の変調タイミングにより補正できる。一方、副走査方向のビーム光束位置ずれは電気的に補正できず、設計、開発段階で正確に検出して補正することが望まれる。そのため、一般に、検査装置は検出光学系を光軸方向、主走査方向、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、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等をもつ。
【０００７】
特許文献１では、複数のビーム高さ検出用センサでビーム走査線曲りを検出して、検出された位置にビーム径センサを移動してビーム径を測定する走査ビームの測定評価装置が提案されている。この走査ビームの測定評価装置では、走査光学系と検出装置との相対位置が不明であるため、走査光学系自体に起因する走査線曲りと検出装置の移動に伴う姿勢変化等に起因するビームの高さ変動とを分離できない。そのため検出値に信頼性がない。
【０００８】
特許文献２では、ＣＣＤエリアセンサ自身の高さを検出して取得したドット画像の副走査方向の位置ずれと走査線の曲がり角度を補正する走査ビーム測定装置および測定方法が提案されている。ここで、走査光学系の仕様が高まるにつれ、走査光学系を構成する各光学素子の仕様、組み付け仕様が高まり、開発段階での光学素子の検証では、他の誤差要因を排除する目的から、検証対象の光学素子を固定するステージ等は面精度を高め、振動等を除去するため高重量のものが用いられることが多く、検出系を保持するステージ等も同様である。検出系や走査光学系を保持するステージ等の剛性が高まると、低重心な構造であっても、ステージ移動等に伴う姿勢の変化、ステージ保持部材や定番の微細な撓みなど、走査光学系と検出系の相対高さが変動する要因が多い。特許文献２の走査ビーム測定装置および測定方法では、受光手段単独で姿勢や高さ等を検出しているため、このような走査光学系と受光手段の相対的な姿勢の変動を検出できない。
【０００９】
【特許文献１】特許第０３４１２９７６号公報
【特許文献２】特開２００２−２１４０７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、画像形成装置の書き込みユニットを構成する走査光学系から出射されたビーム光束の走査線傾きや走査線曲がりの検査において、検査に内在する走査光学系と検出系の相対傾きや、走査光学系と検出系の相対位置を移動する際の姿勢変動等の誤差要因を排除し、書き込みユニットの走査光学系を構成する光学素子自体の品質、光学素子の組付け姿勢、走査光学系を保持する筐体の形状、姿勢等に起因する書き込みユニットの特性を正確に検出する走査光学系検査装置及び走査光学系検査方法、並びにこれらにより測定可能な走査光学系を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の第１の走査光学系検査装置は、受光手段と第１の移動手段と第２の移動手段と高さ検出手段と補正高検出手段とを備える。受光手段は、走査光学系から出射された走査光を受光し、第１の移動手段は、受光手段と検査対象の走査光学系とを相対的に光軸方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、第２の移動手段は、受光手段と走査光学系とを相対的に主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、高さ検出手段は、走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量を検出し、補正高検出手段は、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、高さ検出手段で検出された受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、受光手段で受光された走査光の走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出する。
【００１２】
この発明の第２の走査光学系検査装置は、第１の走査光学系検査装置において、受光手段は、ビーム光束を受光面に結像させる結像手段を有し、高さ検出手段は、受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量を、結像手段の前側焦点を含み光軸に直交する平面内で検出するとよい。
【００１３】
この発明の第３の走査光学系検査装置は、第１または第２の走査光学系検査装置において、高さ検出手段は、走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動に追従して移動する光源を有し、受光手段は、光源から出射される光を受光し、補正高検出手段は、受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量を、光源から出射されて受光手段で受光された光の強度分布に基づいて検出するとよい。
【００１４】
この発明の第４の走査光学系検査装置は、第３の走査光学系検査装置において、高さ検出手段は走査光学系から出射される走査光の光路外に配置され、光源から出射された光を受光手段に導光する光路変更手段を備えるとよい。
【００１５】
この発明の第５の走査光学系検査装置は、第１から第３のいずれかの走査光学系検査装置において、高さ検出手段で検出された受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量を格納する格納手段を備え、補正高検出手段は、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、格納手段に格納された受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正するとよい。
【００１６】
この発明の第１の走査光学系検査方法は、第１から第４のいずれかの走査光学系検査装置において、受光手段と走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、走査光学系から出射された走査光を受光手段により各測定位置で受光し、走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量を高さ検出手段により各測定位置で検出し、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、受光手段で受光された走査光の走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出する。
【００１７】
この発明の第２の走査光学系検査方法は、第１の走査光学系検査装置において、受光手段と走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、走査光学系から出射された走査光を受光手段により各測定位置で受光し、走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量を高さ検出手段により各測定位置と異なる位置で検出し、高さ検出手段により検出した走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量から各測定位置における走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量を導出し、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される各測定位置における走査光の高さを、各測定位置における走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量により補正して、受光手段で受光された走査光の走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出する。
【００１８】
この発明の第３の走査光学系検査方法は、第３または第４の走査光学系検査装置において、受光手段と走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、高さ検出手段が有する光源を走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動に追従して移動させ、走査光学系から出射された走査光と光源からの光とを受光手段により各測定位置で受光し、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される走査光の高さを、光源から出射されて受光手段で受光された光の強度分布に基づいて検出される受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、受光手段で受光された走査光の走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出する。
【００１９】
この発明の第４の走査光学系検査方法は、第５の走査光学系検査装置において、受光手段と走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、走査光学系から出射された走査光を受光手段により各測定位置で受光し、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される各測定位置における走査光の高さを、格納手段に格納された各測定位置における受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量により補正して、受光手段で受光された走査光の走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出する。
【００２０】
この発明の第５の走査光学系検査方法は、第５の走査光学系検査装置において、受光手段と走査光学系とを相対的に光軸方向及び主走査方向に移動させて複数の測定位置に順次配置させ、走査光学系から出射された走査光を受光手段により各測定位置で受光し、受光手段で受光された走査光の強度分布に基づいて検出される各測定位置における走査光の高さを、格納手段に格納された受光手段の走査光学系に対する相対的な高さ変動量から補間して導出される各測定位置における走査光学系に対する受光手段の相対的な高さ変動量により補正して、受光手段で受光された走査光の走査光学系に対する相対的な高さを測定位置ごとに検出する。
【００２１】
この発明の画像形成装置は、第１から第５のいずれかの走査光学系検査装置が備える高さ検出手段により検出される走査光学系に対する走査光の相対的な高さの基準面を走査光学系に備える。
【発明の効果】
【００２２】
走査光学系に起因しない誤差要因である走査光学系と検出系の相対的な位置変動を検出することにより、走査光学系自身が有する副走査方向のビーム光束位置からの相対的な高さの変動を分離することにより、走査光学系と検出系の相対的な傾きや、走査光学系と検出系の相対的な位置を移動する際の姿勢変動等の誤差要因を排除して、検出書き込みユニットの走査光学系を構成する光学素子自体の品質、光学素子の組付け姿勢、走査光学系を保持する筐体の形状、姿勢等に起因する走査光学系の走査線傾き、走査線曲がり等の特性を正確かつ高精度に検出できる。また、正確な歩留まりを維持し、製品の画像品質を維持し、不良品の市場への流出を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
第１の実施形態に係る走査光学系検査装置１は、図１に示すように検査対象の走査光学系２を搭載して光軸方向（ｚ方向）に移動させる光学系移動ステージ３と検出系４と検出系移動ステージ５と制御系６とを備える。
【００２４】
検査対象の走査光学系２は、ＬＤユニット２１とポリゴンミラー２２とｆθレンズ２３とを有して光学系ベース２４に搭載される。ＬＤユニット２１から出射されるビーム光束は、回転するポリゴンミラー２２で反射して主走査方向に走査され、ｆθレンズ２３を透過して、主走査方向にわたる直線状の領域上に集光する。
【００２５】
検出系４は、二次元ＣＣＤ４１と高さ検出部４２とを検出系ベース４３に搭載しており、さらに検出系ベース４３を搭載する検出系移動ステージ５により主走査方向（ｘ方向）に移動する。二次元ＣＣＤ４１は、受光面を走査光学系２によるビーム光束の設計上の結像位置または感光体位置付近に配置され、ビーム光束を受光して二次元の光量分布データを出力する。高さ検出部４２は図２の側面図に示すように、針状のプローブ４２１をガイド４２２により垂直方向にのみ移動できるように拘束し、プローブ４２１の上部側一端を板バネ４２３で保持して下方に圧力を加えている。光学系ベース２４の表面に接触する先端部４２４が光学系ベース２４と検出系ベース４３との相対的な高さの変動に追従して上下することにより、板バネ４２３上面の位置が変動する。
【００２６】
制御系６は、検出系移動ステージ駆動部６０と光学系移動ステージ駆動部６１と補正高検出部６２と走査線特性導出部６３とを有し、補正高検出部６２は、相対高検出部６４と相対高マップ作成部６５と測定高検出部６６と測定高マップ作成部６７と補正高マップ作成部６８とを有する。
【００２７】
検出系移動ステージ駆動部６０は、二次元ＣＣＤ４１の受光面を測定位置のｘ座標に移動させるため、ｘ方向の移動量を検出系移動ステージ５に送るとともに、相対高マップ作成部６５及び測定高マップ作成部６７に測定位置のｘ座標を入力する。光学系移動ステージ駆動部６１は、二次元ＣＣＤ４１の受光位置を測定位置のｚ座標に移動させるため、ｚ方向の移動量を光学系移動ステージ３に送るとともに、相対高マップ作成部６５及び測定高マップ作成部６７に測定位置のｚ座標を入力する。ここで、ｚ座標は走査光学系２に対する検出系４のｚ方向の相対的な距離で表される。
【００２８】
相対高検出部６４は、板バネ４２３上面にファイバ等でビームを導光するレーザ測長器を用いて、プローブ４２１の高さ方向の変動量（相対高Ｈ（ｘ、ｚ））を検出する。プローブ４２１を有する高さ検出部４２は二次元ＣＣＤ４１と共通の検出系ベース４３に搭載されているため、板バネ４２３上面の高さの変動量が、二次元ＣＣＤ４１の光学系２に対する高さの変動量を示している。
【００２９】
相対高マップ作成部６５は、検出系移動ステージ駆動部６０から入力される測定位置のｘ座標と、光学系移動ステージ駆動部６１から入力される測定位置のｚ座標と、相対高検出部６４で検出された各測定位置における相対高Ｈ（ｘ、ｚ）とから、図３の例に示すような全測定位置における相対高マップを作成する。この際、図４に示すように、各測定位置（ｘk、ｚk）、（ｘk+1、ｚk+1）、（ｘk+2、ｚk+2）…で検出した相対高から直線近似や多項式近似により、各測定位置の間の任意の位置における相対高を検出することで、測定位置の間隔変更などに対応できる。
【００３０】
測定高検出部６６は、二次元ＣＣＤ４１から図５に示すような二次元光量分布データＩxz（ｉ、ｊ）を取得して、最明値または重心位置の二次元ＣＣＤ４１面内における高さ（測定高Ｙ（ｘ、ｚ））を式１を用いて検出する。ここで、図５の座標系において、画像データを取り扱う際、通常、左上方を原点（０、０）とする場合が多いが、本発明は高さ方向に特化した検出であるため、左下方を原点として図１の座標系と高さ方向を統一する。
Y(x,z)={Σijj×Ixz(i,j)}/Σijj                …（式１）
【００３１】
測定高マップ作成部６７は、検出系移動ステージ駆動部６０から入力される測定位置のｘ座標と、光学系移動ステージ駆動部６１から入力される測定位置のｚ座標と、測定高検出部６６で検出された各測定位置における測定高Ｙ（ｘ、ｚ）とから、図６の例に示すような全測定位置における測定高マップを作成する。
【００３２】
補正高マップ作成部６８は、相対高マップ作成部６５で作成された相対高マップと、測定高マップ作成部６７で作成された測定高マップとに基づいて、各測定位置（ｘ、ｚ）における測定高Ｙ（ｘ、ｙ）から相対高Ｈ（ｘ、ｚ）の変動の影響を排除したビーム光束の高さ（補正高ｈ（ｘ、ｚ））を、原点（０、０）における測定高Ｙ（０、０）及び相対高Ｈ（０、０）を基準として式３を用いて検出し、全測定位置における補正高マップを作成する。
h(x,z)={Y(x,z)-Y(0,0)}-{H(x,z)-H(0,0)}      …（式３）
【００３３】
走査線特性導出部６３は、補正高マップ作成部６８で作成された補正高マップに基づいて、走査光学系の設計値上の結像位置または感光体位置（ｚ＝ｚ1）での走査線傾き及び走査線曲がりを検出する。図７に示すように走査線傾きは、補正高ｈ（ｘ、ｚ1）からビーム光束の位置を直線近似して、この近似直線と主走査方向（ｘ方向）とのなす角として検出する。走査線曲りは、相対高Ｈ（ｘ、ｚ）の変動の影響を排除したビーム光束の位置（ｘ、ｈ（ｘ、ｚ1））と走査線傾きを検出する際の近似直線との距離として検出する。また、式２を用いて検出される主走査方向位置Ｘ（ｘ、ｚ）に検出系を主走査方向に移動した距離ｘを加算した値をＸ座標とするビーム光束の位置（ｘ＋Ｘ（ｘ、ｚ）、ｈ（ｘ、ｚ1））とこの近似直線との距離として検出してもよい。
X(x,z)={Σiji×Ixz(i,j)}/Σiji                …（式２）
この走査線傾き及び走査線曲がりの最大値が設計公差以内にあれば検査対象の走査光学系を良品と判断できる。これによりドット位置ずれや色ずれ等の画像品質を劣化させる要因を排除できる。
【００３４】
走査光学系２に起因しない誤差要因である相対高を検出及び排除して、走査光学系２自身の走査線傾き及び走査線曲がりを高精度に検出でき、正確な歩留まりを維持し、製品の画像品質を維持し、不良品の市場への流出を防止できる。ｚ方向に光学系ベース２４を移動させて検査を行うことで焦点調節を不要にできる。なお、相対高マップを作成した後に測定高マップを作成しても同時に作成してもよい。あらかじめ相対高マップを作成して記憶手段に記憶させ、測定高マップを作成しながら記憶された相対高マップを参照して補正高マップを作成することにより高速に検査して検査時間を短縮し、光源の熱による照度劣化や環境温度変化の光学素子への影響等の経時変化に起因する誤差要因を排除できる。
【００３５】
第２の実施形態に係る走査光学系検査装置の検出系４は、図８に示すように二次元ＣＣＤ４１と高さ検出部４２とを検出系ベース４３に搭載し、さらに対物レンズ４４を二次元ＣＣＤ４１に固定する。対物レンズ４４は前側焦点位置を測定位置（ｘ、ｙ）に一致させて配置され、ビーム光束の空間像を拡大して二次元ＣＣＤ４１に入射させる。プローブ４２１の先端部４２４は対物レンズ４４の前側焦平面内に設置される。他の構成及び検査方法は第１の実施形態と同様である。対物レンズ４４を用いることで、測定位置付近にプローブ４２１と二次元ＣＣＤ４１とをともに設置するｚ方向の空間的余裕がない場合でも、測定位置（ｘ、ｚ）のｚ座標と相対高Ｈ（ｘ、ｚ）を検出する位置のｚ座標とを容易に一致させて補正高ｈ（ｘ、ｚ）を検出できる。また、ビーム光束の空間像を対物レンズ４４で拡大することにより、高分解能の検出を行える。
【００３６】
第３の実施形態に係る走査光学系検査装置の検出系４は、第２の実施形態において図９に示すように測定位置である対物レンズ４４の前側焦点位置と、光学系ベース２４に接触するプローブ４２１の先端部４２４の位置とを主走査方向（ｘ方向）に距離ｒ離して配置する。補正高マップ作成部６８は、主走査方向における走査高Ｈ（ｘ、ｚ）の実際に測定された位置と測定高Ｙ（ｘ、ｚ）の測定位置との間の距離ｒの誤差を補正して、補正高マップを作成する。これにより、測定位置付近にプローブ４２１と二次元ＣＣＤ４１とをともに設置するｘ方向の空間的余裕がない場合でも、測定位置（ｘ、ｚ）のｚ座標と相対高Ｈ（ｘ、ｚ）を検出する位置のｚ座標とを容易に一致させて補正高ｈ（ｘ、ｚ）を検出できる。
【００３７】
第４の実施形態に係る走査光学系検査装置の検出系４は、第２の実施形態において対物レンズ４４を固定した二次元ＣＣＤ４１とプローブ４２１とを検出系ベース４３に対して着脱可能とする。この走査光学検査装置を用いた検査方法では、まずプローブ４２１を検出ベース４３に搭載して、各測定位置（ｘ、ｚ）における相対高Ｈ（ｘ、ｚ）を取得して相対高マップを作成し、これをハードディスク等の記憶装置に記憶させる。次に、プローブ４２１を取り外して対物レンズを固定した二次元ＣＣＤ４１を検出系ベース４３に搭載して、各測定位置（ｘ、ｚ）における測定高（ｘ、ｚ）を取得して測定高マップを作成する。この際、図１０に示すように、プローブ４２１の光学系ベース２４への接触位置と、対物レンズ４４の前側焦点位置とのｘ座標及びｚ座標を一致させることで、測定位置の補正が不要となる。
【００３８】
第５の実施形態に係る走査光学系検査装置７の制御系６は、図１１に示すように相対高マップ作成部６５と補正高マップ作成部６８との間に相対高予測部６９を有し、図１２に示すように相対高を検出する相対高検出領域４５と測定高を検出する測定高検出領域４６とを別とする。図１３に示すように、ビーム光束の伝播角度ごとに測定高検出領域４６中の伝播路に沿う直線状に並ぶ複数の相対高測定位置（ｘk、ｚk）（ｋは整数）で測定高Ｙ（ｘk、ｚk）を測定し、相対高検出領域４５内のこの直線の延長線上に並ぶ複数の相対高測定位置（ｘn、ｚn）（ｎは整数）で相対高Ｈ（ｘn、ｚn）を測定する。
【００３９】
まず、検出系移動ステージ駆動部６０は、二次元ＣＣＤ４１の受光面をｘnに移動させるためｘ方向の移動量を検出系移動ステージ５に送り、相対高マップ作成部６５に相対高測定位置のｘ座標としてｘnを入力する。光学系移動ステージ駆動部６１は、二次元ＣＣＤ４１の受光位置をｚnに移動させるためｚ方向の移動量を光学系移動ステージ３に送り、相対高マップ作成部６５に相対高測定位置のｚ座標としてｚnを入力する。相対高検出部６４は相対高Ｈ（ｘn、ｚn）を検出して相対高マップ作成部６５に入力し、相対高マップ作成部６５は入力される相対高測定位置のｘ座標及びｚ座標と相対高Ｈ（ｘn、ｚn）とから相対高マップを作成する。
【００４０】
次に、検出系移動ステージ駆動部６０は、二次元ＣＣＤ４１の受光面をｘkに移動させるためｘ方向の移動量を検出系移動ステージ５に送り、測定高マップ作成部６７に測定高測定位置のｘ座標としてｘkを入力する。光学系移動ステージ駆動部６１は、二次元ＣＣＤ４１の受光位置をｚkに移動させるためｚ方向の移動量を光学系移動ステージ３に送り、測定高マップ作成部６７に測定高測定位置のｚ座標としてｚkを入力する。測定高検出部６６は測定高Ｙ（ｘk、ｚk）を検出して測定高マップ作成部６７に入力し、測定高マップ作成部６７は入力される測定高測定位置のｘ座標及びｚ座標と測定高Ｙ（ｘk、ｚk）とから測定高マップを作成する。
【００４１】
相対高予測部６９は、作成された相対高マップに基づいてビーム光束の伝播角度ごとにＨ（ｘn、ｚn）を直線近似して測定高測定位置（ｘk、ｚk）におけるＨ（ｘk、ｚk）を予測して相対高マップを修正する。補正高マップ作成部６８は、相対高予測部６９で修正された相対高マップと、測定高マップ作成部６７で作成された測定高マップとに基づいて、各測定高測定位置（ｘk、ｚk）における補正高ｈ（ｘk、ｚk）を式３を用いて検出して、全測定位置における補正高マップを作成する。走査線特性導出部６３は、補正高マップ作成部６８で作成された補正高マップに基づいて、Ｈ（ｘk、ｚk）とＨ（０、０）から式２を用いてビーム光束の正確な位置、および走査光学系の走査線傾き及び走査線曲りを検出する。スペースの制約、光学的または機械的な干渉等により測定高検出領域と同一領域に相対高検出領域を確保できない場合でも、走査線傾き及び走査線曲りを検出できる。なお、ステージのうねりのような比較的高周波の相対高さ変動が生じている場合、直線近似ではなく多項式近似によりＨ（ｘn、ｚn）から座標（ｘk、ｚk）でのＨ（ｘk、ｚk）を検出してもよい。
【００４２】
第６の実施形態に係る走査光学系検査装置８は、図１４に示すように検査対象の走査光学系２を搭載して光軸方向（ｚ方向）に移動させる光学系移動ステージ３と検出系９と検出系移動ステージ５と制御系１０とを備える。検査対象の走査光学系２、光学系移動ステージ３及び検出系移動ステージ５は、第１の実施形態と同様である。
【００４３】
検出系９は、二次元ＣＣＤ９１と高さ検出部９２とを検出系ベース９３に搭載しており、さらに検出系ベース９３を搭載する検出系移動ステージ５により主走査方向（ｘ方向）に移動する。二次元ＣＣＤ９１には前側焦点位置を測定位置（ｘ、ｚ）に一致させた対物レンズ９４が固定され、拡大されたビーム光束の空間像を受光面で受光して二次元の光量分布データを出力する。
【００４４】
高さ検出部９２は図１５の側面図に示すように、中間部にＬＤ光源９２１を固定した針状のプローブ９２２をガイド９２３により垂直方向にのみ移動できるように拘束している。プローブ９２２の上部側一端は板バネ９２４で保持されて下方に圧力を加えられている。なお、板バネ９２４を用いずプローブ９２２を上下方向に自由に移動可能にしてもよい。光学系ベース２４の表面に接触する先端部９２５が光学系ベース２４と検出系ベース９３との相対的な高さの変動に追従して上下動することにより、ＬＤ光源９２１の位置が上下動する。ＬＤ光源９２１から出射される光は、高さ検出部９２に固定されたミラー９５で反射され、二次元ＣＣＤ９１の受光面のうち走査光学系２からのビーム光束と異なる位置に入射する。プローブ９２２の先端部９２５は対物レンズ９４の前側焦平面内に設置され、測定位置（ｘ、ｚ）のｚ座標と相対高Ｈ（ｘ、ｚ）を検出する位置のｚ座標とを一致させる。また、測定位置（ｘ、ｚ）である対物レンズ９４の前側焦点位置と、プローブ９２２の先端部９２５とを主走査方向（ｘ方向）に距離ｒ離して配置する。
【００４５】
制御系１０は、検出系移動ステージ駆動部１００と光学系移動ステージ駆動部１０１と補正高検出部１０２と走査線特性導出部１０３とを有し、補正高検出部１０２は相対高・測定高検出部１０４と相対高マップ作成部１０５と測定高マップ作成部１０６と補正高マップ作成部１０７とを有する。
【００４６】
検出系移動ステージ駆動部１００は、対物レンズ９４の前側焦点位置を測定位置のｘ座標に移動させるため、ｘ方向の移動量を検出系移動ステージ３に送るとともに、相対高マップ作成部１０５及び測定高マップ作成部１０６に測定位置のｘ座標を入力する。光学系移動ステージ駆動部１０１は、対物レンズ９４の前側焦点位置を測定位置のｚ座標に移動させるため、ｚ方向の移動量を光学系移動ステージ３に送るとともに、相対高マップ作成部１０５及び測定高マップ作成部１０６に測定位置のｚ座標を入力する。
【００４７】
相対高・測定高検出部１０４は、二次元ＣＣＤ９１から図１６に示すような二次元光量分布データＩxz（ｉ、ｊ）を取得して、ＬＤ光源９２１から入射される光と走査光学系２から入射される光とを分離して、それぞれの最明値または重心位置の二次元ＣＣＤ９１面内における高さを式１を用いて検出する。ＬＤ光源９２１から入射される光の高さを相対高Ｈ（ｘ、ｚ）とし、走査光学系２から入射される光の高さを測定高Ｙ（ｘ、ｙ）とする。
【００４８】
第１の実施形態と同様に、相対高マップ作成部１０５は入力される測定位置のｘ座標及びｚ座標と相対高Ｈ（ｘ、ｚ）とから相対高マップを作成し、測定高マップ作成部１０６は入力される測定位置のｘ座標及びｚ座標と測定高Ｙ（ｘ、ｚ）とから測定高マップを作成する。補正高マップ作成部１０７は、相対高マップと測定高マップとに基づいて式３を用いて補正高ｈ（ｘ、ｚ）を検出して補正高マップを作成する。この際、主走査方向における走査高Ｈ（ｘ、ｚ）の実際に測定された位置と測定高Ｙ（ｘ、ｚ）の測定位置との間の距離ｒの誤差を補正する。走査線特性導出部１０３は、補正高マップ作成部１０７で作成された補正高マップに基づいて、走査光学系２の設計値上の結像位置または感光体位置（ｚ＝ｚ1）での走査線傾き及び走査線曲がりを検出する。
【００４９】
高さ検出部９２において単一の二次元ＣＣＤ９１を用いて相対高及び測定高を検出することにより構成を簡素化できる。また、走査光学系２から出射したビーム光束の検出位置に近い位置で相対高を測定できる。また、プローブ９２２の取り付け時のキャリブレーションは、ＬＤ光源９２１から出射された光を二次元ＣＣＤ９１で検出するだけでよく取り扱いが容易である。なお、相対高・測定高検出部１０４で検出された測定高Ｙ（ｘ、ｙ）を相対高Ｈ（ｘ、ｚ）を用いて逐次補正して補正高マップを作成してもよい。また、ディスプレイ等を用いて二次元光量分布を表示する場合に位置を補正した後に表示できるようにしてもよい。
【００５０】
第７の実施形態に係る走査光学系検査装置の検出系９が備える高さ検出部９２は、図１７（ａ）の上面図及び図１７（ｂ）の側面図に示すように、ＬＤ光源９２１のプローブ９２２への固定位置を対物レンズ９４の光軸より下方とする。走査光学系２から出射されたビーム光束が伝播する範囲は主走査方向に比べて副走査方向に極めて小さいため、ミラー９５を対物レンズ９４の光軸より下方に設置するスペースに十分な余裕がある。他の構成は第７の実施形態と同様である。一般的に走査光学系２から出射されるビーム光束の伝播角度は、主走査方向の中央から両端に近づくに従って大きくなる。ＬＤ光源９２１を対物レンズ９４の光軸より下方に固定することで、図１８に示すように伝播角度の大きなビーム光束をプローブ９２２により遮ることなく二次元ＣＣＤ９１で検出できる。
【００５１】
第８の実施形態に係る走査光学系検査方法では上記各実施形態において、画像形成装置に走査光学系を設置する際の基準となる画像形成装置基準面１１１を図１９に示すように走査光学系２に固定し、光学系ベース２４上の相対高を測定する検査装置基準面１１２と画像形成装置基準面１１１との相対的な高さを測定する。画像形成装置内の検査装置基準面１１２上方の感光体にビーム光束が結像して機械的に干渉する場合でも、画像形成装置基準面１１１に対する走査線傾きや走査線曲りを考慮して画像製品を取り付けられる。
【００５２】
以上、相対高を検出して走査線傾きや走査線曲がりを高精度に検出する走査光学系検査装置について説明したが、主走査方向のみならず光軸方向のビーム径変動等を検出してもよい。本発明は他に、ＬＤアレイ、ＬＥＤアレイ等の光源列を用いた画像製品の光源列傾きや曲がりを検出して画像製品の検査工程や検査装置等に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施形態の走査光学系検査装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態の高さ検出部の側面図である。
【図３】相対高マップの例を示す図である。
【図４】相対高を補間する際の概念図である。
【図５】第１の実施形態の二次元光量分布データの例を示す図である。
【図６】測定高マップの例を示す図である。
【図７】走査線傾き及び走査線曲がりを示す図である。
【図８】第２の実施形態の走査光学系の構成図である。
【図９】第３の実施形態の検出系の構成図である。
【図１０】第４の実施形態の検出系における配置図である。
【図１１】第５の実施形態の走査光学系検査装置の構成図である。
【図１２】相対高検出領域と測定高検出領域との位置関係を示す図である。
【図１３】相対高測定位置と測定高測定位置との位置関係を示す図である。
【図１４】第６の実施形態の走査光学系検査装置の構成図である。
【図１５】第６の実施形態の高さ検出部の側面図である。
【図１６】第６の実施形態の二次元光量分布データの例を示す図である。
【図１７】第７の実施形態の高さ検出部の構成図である。
【図１８】ビーム光束とプローブとの関係を示す図である。
【図１９】検査装置基準面と画像形成装置基準面との位置関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１；走査光学系検査装置、２；光走査装置、３；光学系移動ステージ、４；検出系、
５；検出系移動ステージ、６；制御系、７；走査光学系検査装置、
８；走査光学系検査装置、９；検出系、１０；制御系、２１；ＬＤユニット、
２２；ポリゴンミラー、２３；ｆθレンズ、２４；光学系ベース、
４１；二次元ＣＣＤ、４２；高さ検出部、４３；検出系ベース、４４；対物レンズ、
４５；相対高検出領域、４６；測定高検出領域、
６０；検出系移動ステージ駆動部、６１；光学系移動ステージ駆動部、
６２；補正高検出部、６３；走査線特性導出部、６４；相対高検出部、
６５；相対高マップ作成部、６６；測定高検出部、６７；測定高マップ作成部、
６８；補正高マップ作成部、６９；相対高予測部、９１；二次元ＣＣＤ、
９２；高さ検出部、９３；検出系ベース、９４；対物レンズ、９５；ミラー、
１００；検出系移動ステージ駆動部、１０１；光学系移動ステージ駆動部、
１０２；補正高検出部、１０３；走査線特性導出部、
１０４；相対高・測定高検出部、１０５；相対高マップ作成部、
１０６；測定高マップ作成部、１０７；補正高マップ作成部、
１１１；画像形成装置基準面、１１２；検査装置基準面、
４２１；プローブ、４２２；ガイド、４２３；板バネ、４２４；先端部、
９２１；ＬＤ光源、９２２；プローブ、９２３；ガイド、９２４；板バネ、
９２５；先端部
【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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【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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