(57)【要約】【課題】光スポット径の測定における、測定精度の向上を図った走査光学系の光ビーム特性評価装置、走査光学系、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】走査光学系の走査手段によりレーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面上の所望の主走査位置における光スポット特性を測定する装置において、回転多面鏡の代わりに、所定位置で停止可能な回転ステージとミラーを設置したことで、所望の主走査位置に光スポットを正確に照射できるようにしたものである。【選択図】図１
2007155685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査光学系の走査手段によりレーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面上の所望の主走査位置における光スポット特性を測定する装置において、前記走査手段は、所定角度で停止可能な回転ステージと、該回転ステージに設けられ前記レーザ光束を反射するミラーとを備えたことを特徴とする走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項２】
前記回転ステージのステージ面上に、ステージ回転中心から径方向の複数の異なった距離に前記ミラーを固定可能な位置決め部を設けたことを特徴とする請求項１記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項３】
前記回転ステージのステージ面上に、実際の製品化時のミラー固定位置とは異なった位置に、位置決め部を設けたことを特徴とする請求項１記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項４】
前記回転ステージのステージ駆動部とステージ部とが別体構造であり、両者をフレキシブルな状態で結合する結合手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項５】
前記走査光学系の基準面に固定され、前記回転ステージのステージ部を保持するラジアル軸受けを備えたことを特徴とする請求項４記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項６】
前記回転ステージのステージ部を、位置決め部材に押しつけるようにスラスト方向に加圧する加圧手段を備えたことを特徴とする請求項４記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項７】
前記回転ステージの位置決め部材の位置を調整するための調整手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項８】
前記回転ステージのステージ部は、少なくとも２ヶ所でラジアル軸受けにより保持されており、少なくともそのうち１ヶ所のラジアル軸受けは、少なくとも３個の調整可能なアクチュエータにより保持されていることを特徴とした請求項４の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項９】
前記回転ステージの回転中のステージ部の傾きを測定する角度センサと、前記ラジアル軸受けを保持するアクチュエータと、前記角度センサからの傾き情報を前記アクチュエータにフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項８記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項１０】
事前に測定した前記回転ステージのステージ部の振れ特性データを格納する格納手段と、ラジアル軸受けを保持するアクチュエータと、前記格納手段の特性データに基づき前記アクチュエータをフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項８記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項記載の走査光学系の光ビーム特性評価装置に用いられる走査光学系において、
前記回転ステージもしくは回転多面鏡を着脱自在に保持する保持手段を備えたことを特徴とする走査光学系。
【請求項１２】
請求項１１記載の走査光学系を用いた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】
本発明は、走査光学系の光ビーム特性評価装置、走査光学系、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面を走査する走査光学系は、レーザプリンタやデジタル複写機等の各種の画像形成装置に関して広く知られている。
近来、走査光学系による走査の「高密度化やマルチビーム化」が意図され、光スポット径の計測には、より高精度が要求され、自動化も要求されるようになってきている。光スポットは被走査面上で移動して被走査面を走査するが、被走査面上における光スポットの理想的な移動方向を主走査方向とよび、被走査面上で主走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶことは周知の通りである。
【０００３】
ここで言う「被走査面」は仮想的な平面であり、実体的には光導電性の感光体の感光面である。光スポットの移動軌跡を「主走査ライン」と呼ぶ。光スポット径は走査光学系を構成するレンズの特性などにより、主走査ラインの全てにわたって一定とはなり得ない。従って主走査ラインを何点かに分割し、各々の点での光スポット径を測定することが一般に行われている。光スポット径の測定はビームを静止させた状態で行われる。
【０００４】
従って回転多面鏡を用いてビームを走査する走査光学系の場合、光スポットを被走査面上の所望の主走査位置に正確に集光させるためには、回転多面鏡を正確な位置（角度）に停止させることでスポットの位置を制御する必要がある。通常、回転多面鏡はモータと直結しており、数万ｒｐｍで高速回転するような構成になっており、正確な位置（角度）に停止させる機能はない。従来は回転多面鏡をメカ的に保持して駆動し、所望の位置（角度）で停止させていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図１２は走査光学系の光ビーム特性評価装置の平面概念図を示す。
同図に示す光ビーム特性評価装置１２００において、半導体レーザ１２０１は走査光学系ユニット１２１１内に設置されている。半導体レーザ１２０１から放出されたレーザビームは、コリメータレンズ及びシリンドリカルレンズからなるレンズ群１２０２によって、回転多面鏡１２０３の鏡面に集光される。回転多面鏡１２０３に集光されたレーザビームは、その鏡面で反射してｆθレンズ１２０４を通過し、像面に相当する位置に配置されたセンサ１２０５の受光部１２０６を照射する。
【０００６】
センサ１２０５としては例えばフォトン社製の「ビームスキャン」のようなスリットスキャニング方式で光スポット系を測定できるものが挙げられる。センサ１２０５は、Ｙステージ１２０７により、レーザビームの主走査領域で、任意の像高に移動できる。またセンサ１２０５は、Ｘステージ１２０８により、仮想的な平面である被走査面に設定される。センサ１２０５からの出力は、コントローラ１２０９を経て、パソコン１２１０に取り込まれ、光スポット径及び光スポットの中心位置などが算出できる。
【特許文献１】特開２０００−２８３８８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術では、保持部材の影響で多面鏡に倒れが発生し、正確な光スポット径の評価が行えなかった。
そこで、本発明の目的は、光スポット径の測定における、測定精度の向上を図った走査光学系の光ビーム特性評価装置、走査光学系、及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る走査光学系の光ビーム特性評価装置は「レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面上の所望の主走査位置における光スポット径を測定する装置」である。実際には主走査ライン全域から複数の測定ポイントが適宜に選択され、これら測定ポイントを「所望の主走査位置」として測定が行われる。
この発明の光ビーム特性評価装置は、測定用のセンサと、センサ変位手段と、光スポット位置変位手段と、制御演算手段とを有する。
「測定用のセンサ」は走査光学系による光スポットを受像する。「センサ変位手段」は、測定用のセンサを、その受光面が被走査面に等価な測定面に沿って主走査方向及び副走査方向へ変位させる手段である。「制御演算手段」は、センサの受光情報信号に基づき、光スポット径及び光スポットの中心位置を演算する機能を持つ。
【０００９】
請求項１記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、回転多面鏡の代わりに、所定位置（角度）で停止可能な回転ステージとミラーを設置したことで、所望の主走査位置に光スポットを正確に照射できるようにしたものである。
【００１０】
請求項２記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、ステージ面上には、ステージ回転中心から径方向の複数の異なった距離にミラーを固定可能な位置決め部を設けたことで、寸法の異なる複数の回転多面鏡に対応可能となり、評価装置としての汎用性が高まるものである。
【００１１】
請求項３記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、回転ステージ面上には、実際のミラー固定位置とは異なった位置に、位置決め部を1ヶ所設けたことで、任意の寸法の回転多面鏡に対応可能となり、評価装置としての汎用性が高まるものである。
【００１２】
請求項４記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、ステージ駆動部とステージ部とは別体構造とし、両者はフレキシブルな状態で結合されていることで、ステージ駆動部の回転振れの影響が直接ステージ部に伝わることを防止でき、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１３】
請求項５記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、ステージ部はラジアル軸受けにより保持されており、その保持部材は走査光学系の基準面に固定されていることで、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１４】
請求項６記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、ステージ部はスラスト方向に加圧され、位置決め部材に押しつけられた状態であることで、ステージ駆動部の回転振れの影響を受けず、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１５】
請求項７記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、請求項６の位置決め部材は位置調整を可能とすることで、ミラーの回転ステージに対する直角度を確保でき、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１６】
請求項８記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、ステージ部は少なくとも２ヶ所でラジアル軸受けにより保持されており、少なくともそのうち１ヶ所のラジアル軸受けは、少なくとも３個の調整可能なアクチュエータにより保持されていることで、ミラーの回転ステージに対する直角度を確保でき、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１７】
請求項９記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、回転中のステージ部の傾きを角度センサにより測定し、ラジアル軸受けを保持しているアクチュエータを、フィードバック制御することで、ミラーの回転ステージに対する直角度を確保でき、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１８】
請求項１０記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、事前に測定しておいた回転ステージの振れ特性データに基づき、ラジアル軸受けを保持しているアクチュエータを、フィードバック制御することで、ミラーの回転ステージに対する直角度を確保でき、ミラーの面倒れによる測定精度の低下を防止できるものである。
【００１９】
請求項１１記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、請求項１から１０記載のいずれかの走査光学系の光ビーム特性評価装置に対し、「回転多面鏡」及び「回転ステージとミラー」のいずれも取り付け可能な手段を設けたことで、走査光学系の詳細な光ビーム特性評価が可能となるものである。
【００２０】
請求項１２記載の装置は以下の点を特徴とする。
即ち、画像形成装置に請求項記載１１の走査光学系を用いたことで、高品質な出力画像を得ることが可能となるものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば精度良い走査光学系の光ビーム特性評価が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第１の実施形態の平面概念図を示す。
なお、図１２に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
図１に示した実施形態は、図１２に示した従来例における回転多面鏡１２０３の代わりに回転ステージ１０１−１とミラー１０２とが設置されている以外の構成は同一であり、ミラー１０２は回転ステージ１０１−１上に精度良く垂直に固定されている。
図１に示した光ビーム特性評価装置１００において、走査光学系ユニット１０４内の半導体レーザ１２０１からのレーザビームは、ミラー１０２の表面で反射しセンサ１２０５の受光部１２０６に照射される。回転ステージ１０１−１は専用のコントローラ１０３により、任意の位置（角度）で停止可能となっており、レーザビームを任意の像高に照射できる。
【００２３】
図２（ａ）に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第２の実施形態の平面概略を示し、図２（ｂ）に図２（ａ）の側面図を示す。
従来の光ビーム特性評価装置において、回転多面鏡は機種により、その回転中心からミラー面までの距離（Ａ寸）が異なっている。
本発明に係る光ビーム特性評価装置では、同一の回転ステージ１０１−２の表面（ステージ面）上に異なったＡ寸であるＬ１、Ｌ２という２箇所のミラー位置決め用段差を設け、その段差にミラー１０２ａ、１０２ｂを配置することで、測定器としての汎用性を持たせることが可能となっている。なお、寸法的に可能であれば更に段差の数を増やしても良い。
【００２４】
図３に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第３の実施形態の側面概念図を示す。
回転ステージ１０１−３の上面上には段差を一ヶ所設けてあり、この段差に任意の寸法の精密なブロック（セラブロックなど）１１１を押し当て、その反対側でミラー１０２を固定する事により、任意のＡ寸位置にミラー１０２を固定できるので、第２の実施形態に係る光スポット径測定装置より更に汎用性が高まる。
【００２５】
図４に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第４の実施形態の側面概念図を示す。
一般にステージ駆動部と回転ステージの表面（ステージ面）とは一体構造となっている。ステージ駆動部の回転振れを完全になくすことは出来ないため、ステージ面も回転時には振れ（振動、ゆらぎ）が発生する。ステージ面が振れると、ミラーにも倒れが発生し、正確な光ビーム特性が評価できない。
【００２６】
そこで、ステージ駆動部とステージ部とを別体構造とし、両者をフレキシブルな結合手段で結合することにより、ステージ駆動部の振れがステージ部の表面に直接伝わることを防止できる。
すなわち、ステージ駆動部４００と回転ステージ１０１−４とをフレキシブルカップリング４０１で結合することにより、正確な光ビーム特性の評価を行うことができる。なお、同図において１０２ａ、１０２ｂはミラーである。
【００２７】
図５に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第５の実施形態の側面概略図を示す。
回転ステージ１０１−５はラジアル軸受け５０１により保持されており、そのラジアル軸受け５０１を保持する保持部材５０２は走査光学系ユニット１０４の基準面５０４に固定されている。そしてステージ駆動部４００と回転ステージ１０１−５とは結合手段としてのフレキシブルカップリング４０１で結合されている。
回転ステージ１０１−５とラジアル軸受け５０１と保持部材５０２とはがたつくことなく組付けると共に、ラジアル軸受け５０１は複数設け、その間隔を長くとることで、回転時の振れを小さく押えられる。これにより回転ステージ１０１−５のステージ面の面ぶれを非常に小さくできる。
【００２８】
図６に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第６及び第７の実施形態の側面概念図を示す。
ステージ駆動部４００と回転ステージ１０１−６とはフレキシブルカップリング４０１で結合されており、回転ステージ１０１−６はスラスト方向（図では下向方向）に加圧され、位置決め部材（例えば、ネジ）６０１に押しつけられている。これにより回転ステージ１０１−６のステージ面の面ぶれは位置決め部材６０１の平面度によって決まる。
従って回転ステージ１０１−６のステージ面の面ぶれを非常に小さくできる。また位置決め部材６０１の位置決め量（この場合高さ）を調整可能とすることで、ステージ面の傾きを調整によりゼロに近づけることが出来る。また位置決め部材６０１は摺動性と耐磨耗性とを有する材質、例えばポリアセタールなどが好ましい。
【００２９】
図７に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第８の実施形態の側面概念図を示す。
回転ステージ１０１−７は少なくとも２ヶ所でラジアル軸受け５０１により保持されており、少なくともそのうち１ヶ所のラジアル軸受け５０１は、少なくとも３個の調整可能なアクチュエータ（例えば、ネジ）７０１により保持されている。アクチュエータ７０１の傾き量（この場合突出量）を調整する事により、回転ステージ１０１−７の傾きを調整でき、回転ステージ１０１−７のステージ面の傾きをゼロに近づけることが出来る。
【００３０】
図８に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第９の実施形態の概略側面図を示す。
角度センサ８０１により回転ステージ１０１−８の傾きを常にモニターしており、この情報をもとにラジアル軸受け５０１を保持しているアクチュエータ８０２をフィードバック制御し、回転ステージ１０１−８の傾きが常にゼロになるようにする。こうすることで、正確にマニュアル調整しなくても回転ステージ１０１−８のステージ面の傾きをゼロにでき、経時変化にも対応出来る。角度センサ８０１としては、例えばＣＣＤを用いたレーザ角度測定器などが挙げられる。
【００３１】
図８に示した光ビーム特性評価装置から角度センサ８０１を除いた装置が、本発明に係る光ビーム特性評価装置の第１０の実施形態である。
通常、回転ステージ１０１−８の振れは、回転位置（回転角度）により同じ振れを示す傾向がある。従って事前に一周分の振れを測定しておけば、角度センサ８０１で実際の傾きを測定しなくても振れを知ることができる。そこで、回転位置（回転角度）に応じてアクチュエータ８０２を制御し、回転ステージ１０１−８の傾きが常にゼロになるようにする（以上、図８参照）。
【００３２】
図９と図１０に本発明に係る光ビーム特性評価装置の第１１の実施形態の概略図を示す。
図９は「回転ステージ１０１−９及びミラー１０２」をステージ駆動部４００に取り付けると共に、専用台９０１上の走査光学系ユニット１０４に取り付けて光ビーム特性を評価している状態を示している。９０２はセンサ１０５を移動させるセンサ移動ステージである。
図１０は「回転多面鏡１２０３」を専用台９０１上の走査光学系ユニット１０４に取り付けて光ビーム特性を評価している状態を示している。
この光ビーム特性評価装置は、互換性があることで、回転多面鏡１２０３の面倒れの影響無くレンズ系の評価ができると共に、回転多面鏡１２０３の面倒れの影響による光ビーム特性の劣化も評価できる。
【００３３】
図１１は本発明に係る画像形成装置の概念図を示す。
同図に示す画像形成装置は、直接転写方式のカラー画像形成装置である。
１は転写用紙を収容する転写用紙ユニットである。転写用紙ユニット１の上側には転写用紙を転写搬送ベルト２に送るための送りローラ対９と、転写搬送ベルト２とが配置されている。転写搬送ベルト２の上側には４色（図の左からブラックＫ、シアンＣ、マゼンタＭ、イエローＹ）の画像形成ユニットが配置されている。ブラックＫ用の画像形成ユニットは、感光体ドラム３Ｋと、感光体ドラム３Ｋの周囲に配置された帯電装置４Ｋ、現像装置６Ｋ、及びクリーニング装置８Ｋと、転写搬送ベルト２の反対側（図では下側）に配置された除電装置７Ｋとで構成されている。シアンＣ用の画像形成ユニット、マゼンタＭ用の画像形成ユニット、及びイエローＹ用の画像形成ユニットもブラックＫ用の画像形成ユニットと同様に、感光体ドラム３Ｃ、３Ｍ、３Ｙと、帯電装置４Ｃ、４Ｍ、４Ｙと、現像装置６Ｃ、６Ｍ、６Ｙと、除電装置７Ｃ、７Ｍ、７Ｙと、クリーニング装置８Ｃ、８Ｍ、８Ｙとでそれぞれ構成されている。
【００３４】
転写搬送ベルト２の画像形成ユニット群の上流側には帯電装置１０が配置され、下流側には分離装置１１が配置され、下側には転写搬送ベルト２を除電するための除電装置１０が配置されている。転写搬送ベルト２の下流側（図では左側）には定着用の加熱ローラ対１４が配置されている。
画像形成ユニット群の上側には露光手段３１が配置されている。露光手段３１は、二組ずつ上下二段の四つの走査光学系で構成されている。上段側の走査光学系は、ポリゴンミラーの反射面にレーザ光束を（紙面に垂直もしくは斜めに）照射する半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ光束５Ｃ（５Ｍ）を反射する上段側のポリゴンミラーと、上段側のポリゴンミラーで反射したレーザ光束５Ｃ（５Ｍ）を反射して感光体ドラム３Ｃ（３Ｍ）に照射するための反射ミラー群とを有する。下段側の走査光学系は、半導体レーザと、半導体レーザからのレーザ光束５Ｋ（５Ｙ）を反射する上段側のポリゴンミラーと、上段側のポリゴンミラーで反射したレーザ光束５Ｋ（５Ｙ）を反射して感光体ドラム３Ｋ（３Ｙ）に照射するための反射ミラー群とを有する。
露光手段３１の上方の加熱ローラ対１４側には定着後の転写用紙を排出するローラ対１６が配置されている。１５’は筐体である。
【００３５】
この画像形成装置が作動すると、露光手段３１からレーザ光束５Ｋ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｙが各感光体ドラム３Ｋ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｙに照射され、静電潜像が形成され、各現像装置６Ｋ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｙでトナー画像が形成され、転写搬送ベルト２上の転写用紙に各トナー画像が転写される。転写搬送ベルト２で搬送された転写用紙は加熱ローラ対１４で定着されてローラ対１６で排出される。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は走査光学系の光ビーム特性評価装置、走査光学系、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第１の実施形態の平面概念図である。
【図２】（ａ）は本発明に係る光ビーム特性評価装置の第２の実施形態の平面概略図であり（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図３】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第３の実施形態の側面概念図である。
【図４】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第４の実施形態の側面概念図である。
【図５】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第５の実施形態の側面概略図である。
【図６】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第６及び第７の実施形態の側面概念図である。
【図７】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第８の実施形態の側面概念図である。
【図８】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第９の実施形態の概略側面図である。
【図９】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第１１の実施形態の概略図である。
【図１０】本発明に係る光ビーム特性評価装置の第１１の実施形態の概略図である。
【図１１】本発明に係る画像形成装置の概念図である。
【図１２】走査光学系の光ビーム特性評価装置の平面概念図である。
【符号の説明】
【００３８】
１００    光ビーム特性評価装置
１０１−１    回転ステージ
１０２    ミラー
１０３    コントローラ
１０４    走査光学系ユニット
１０５    センサ
１２０１    半導体レーザ
１２０２    レンズ群
１２０４    ｆθレンズ
１２０５    センサ
１２０６    受光部
１２０７    Ｙステージ
１２０８    Ｘステージ
１２１０    パーソナルコンピュータ
【図１】
2007155685.tif 000003
【図２】
2007155685.tif 000004
【図３】
2007155685.tif 000005
【図４】
2007155685.tif 000006
【図５】
2007155685.tif 000007
【図６】
2007155685.tif 000008
【図７】
2007155685.tif 000009
【図８】
2007155685.tif 000010
【図９】
2007155685.tif 000011
【図１０】
2007155685.tif 000012
【図１１】
2007155685.tif 000013
【図１２】
2007155685.tif 000014