(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記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って、
回転することによって上記レーザ光束を角度走査し測定用駆動手段により回転位置が制御される光スポット変位手段と、
上記光スポット変位手段が配置される走査光学系ユニットと、
上記光スポットを受光する測定用の光センサと、
該光センサの受光面を被走査面上の測定ポイントに配置させる光センサ変位手段と、
上記光センサの受光信号に基づいて光スポット径や中心位置を算出する制御演算手段と、を備え、
上記光スポット変位手段は、上記走査光学系ユニットの外部に配置されていて上記光スポットを所望の主走査位置に停止させるための測定用駆動手段とフレキシブルなシャフトにより、かつ、摩擦部材を介して接続されていることを特徴とする走査光学系の光スポット測定装置。
【請求項２】
上記光スポット変位手段が、上記シャフトに高摩擦部材であるゴムを介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の走査光学系の光スポット測定装置。
【請求項３】
上記光スポット変位手段が、上記シャフトに中・低摩擦部材であるフェルトを介して接続されていることを特徴とする請求項１記載の走査光学系の光スポット測定装置。
【請求項４】
レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記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って、
回転することによって上記レーザ光束を角度走査し測定用駆動手段により回転位置が制御される光スポット変位手段と、
上記光スポット変位手段が配置される走査光学系ユニットと、
上記光スポットを受光する測定用の光センサと、
該光センサの受光面を被走査面上の測定ポイントに配置させる光センサ変位手段と、
上記光センサの受光信号に基づいて光スポット径や中心位置を算出する制御演算手段と、を備え、
上記走査光学系ユニットの外部に配置されていて上記光スポットを所望の主走査位置に停止させるための測定用駆動手段が、フレキシブルなシャフトと、上記光スポット変位手段の回転中心から外れた位置で該光スポット変位手段の上面に設けられた突起と、上記フレキシブルなシャフトに結合され上記突起に摺動可能にかみ合ったアームを介して上記光スポット変位手段に接続されていることを特徴とする走査光学系の光スポット測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面上を走査させる走査光学系における光スポット径等を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ角度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といった各種の画像形成装置に関して広く知られている。特に近年、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・自動化が要求されるようになってきている。
【０００３】
上記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、その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呼び、その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。また、光スポットの軌道を「主走査ライン」と呼ぶ。また、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。
【０００４】
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。したがって、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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、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。したがって、光スポット変位手段となる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に停止させる必要がある。
【０００６】
しかし、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、回転多面鏡のモータには、回転多面鏡を正確な位置に停止させる機能は備わっていない。このため、上記従来における光スポット径の測定では、ビーム位置を確認しながら手作業により回転多面鏡を回転させ、目的の位置に停止させていた。これでは、測定に時間がかかるばかりか、回転多面鏡の停止位置精度のばらつきも大きかった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために考えられたものであり、測定時間の短縮、測定の自動化、及び測定精度を向上させた光スポット測定装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の走査光学系の光スポット測定装置は、レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記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って、回転することによって上記レーザ光束を角度走査し測定用駆動手段により回転位置が制御される光スポット変位手段と、上記光スポット変位手段が配置される走査光学系ユニットと、上記光スポットを受光する測定用の光センサと、該光センサの受光面を被走査面上の測定ポイントに配置させる光センサ変位手段と、上記光センサの受光信号に基づいて光スポット径や中心位置を算出する制御演算手段と、を備え、上記光スポット変位手段は、上記走査光学系ユニットの外部に配置されていて上記光スポットを所望の主走査位置に停止させるための測定用駆動手段とフレキシブルなシャフトにより、かつ、摩擦部材を介して接続されていることを特徴としている。
【０００９】
上記光スポット変位手段が、高摩擦部材であるゴムを介して接続された構成としてもよい。若しくは上記光スポット変位手段が、上記シャフトに中・低摩擦部材であるフェルトを介して接続されている構成としてもよい。
【００１０】
または、走査光学系ユニットの外部に配置されていて光スポットを所望の主走査位置に停止させるための測定用駆動手段が、フレキシブルなシャフトと、光スポット変位手段の回転中心から外れた位置で該光スポット変位手段の上面に設けられた突起と、上記フレキシブルなシャフトに結合され上記突起に摺動可能にかみ合ったアームを介して上記光スポット変位手段に接続される構成とすることにより、上記光スポット変位手段が、上記シャフトとの間で突起のかみ合いによって接続され、その双方の回転中心間距離を可変とすることもできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
図１は、本発明の光スポット測定装置の測定部を示す平面図である。図２は、本発明の光スポット測定装置の全体構成の概略を示す側面図である。
この走査光学系の光スポット測定装置は、光源としての半導体レーザ１と、光スポットの位置を変位させる手段としての回転多面鏡２と、光学レンズ３，４と、これらを配置させる走査光学系ユニット７と、測定用の光センサ５と、光センサ５の変位手段としての移動ステージ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚと、上記回転多面鏡２や移動ステージ等６を駆動制御するとともに光センサ５の出力から光スポット径を算出する制御演算手段としてのパソコン１２等と、により構成されている。
また、図２に示すように、本発明に係るこの装置は、専用台９上に配置された走査光学系ユニット７の外部から測定用駆動手段としてのステッピングモータ８をシャフト１３を介して回転多面鏡２に接続し、このステッピングモータ８により、回転多面鏡２及びその光スポットの停止位置を高精度に位置制御可能な構成となっている。
【００１２】
半導体レーザ１は、走査光学系ユニット７内に設置され、この半導体レーザー１から放出されたレーザービーム（図中において鎖線で示される）は、コリメータレンズ及びシリドリカルレンズ３によって、回転多面鏡２の鏡面に集光される。回転多面鏡２に照射されたレーザービームは、鏡面で反射してｆθレンズ４を通過し、被測定面としての像面に相当する位置に配置された光センサ５の受光面５ａに集光される。受光処理された光センサ５からの出力は、コントローラ１０を経て、制御演算手段のパソコン１２に取り込まれ、光センサ５の受光情報信号に基づき、レーザービームの光スポット径及びその光スポットの中心位置などが算出される。上記光スポットを受像する測定用の光センサ５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径を測定できるものがある。
【００１３】
実際の測定では、主走査ライン（Ｘ方向）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。光センサ５の所望の測定ポイントへの配置はその３方向の光センサ変位手段としての移動ステージ６Ｘ，６Ｙ，６Ｚにより設定される。すなわち、光センサ５は、移動ステージ６Ｘによりレーザービームの主走査領域で任意の像高方向Ｘに移動でき、また、移動ステージ６Ｚにより被走査面における副走査方向Ｚへ、移動ステージ６Ｙによりレーザの光軸方向Ｙに複合移動が可能である。こうして測定時にその都度必要とされるポジションに移動するとともに、光センサ５の受光面５ａは被走査面に等価な像面に沿って配置される。
【００１４】
レーザービームは、回転多面鏡２の位置制御により測定ポイントに配置された上記光センサ５の受光面５ａにその光スポットを停止させる。このため、図２に示すように、走査光学系ユニット７内の回転多面鏡２の上面には光スポットの停止位置を制御するためのステッピングモータ８がフレキシブルなシャフト１３により接続されている。こうして行われるステッピングモータ８の駆動制御によってその光スポットの位置、すなわち回転多面鏡２の鏡面の停止位置を、自動で遠隔操作できるようにしている。
【００１５】
ここでフレキシブルなシャフト１３としては、例えば、宮井サンフレックス社製の「フレキシブルシャフト」のように、ワイヤ状の回転シャフトがアウターチューブ内に収められフレキシブルな方向性を持ちながら駆動を伝達するものがある。また、シャフト１３は、アーム１４により自由に位置決めが可能となっている。こうして接続方向に自由度のあるシャフト１３を用いて接続する構成により、測定装置において、被測定ユニットのタイプが異なりその回転多面鏡２の取付位置が異なっていても接続できるという汎用性が確保されている。
【００１６】
図３は、回転多面鏡２とシャフト１３との結合部を拡大して示す側面図で、結合方式の第１実施例である。回転多面鏡２の上面には両面テープ１５等で接続軸１６を接着している。そして、この接続軸１６は、カップリング１７によりシャフト１３側と遊びなく結合されている。この状態でステッピングモータ８を駆動することにより、回転多面鏡２にシャフト１３等を介して駆動が伝わり回転多面鏡２の回転により光スポット位置が変位する。
【００１７】
このように遊びなく結合する方式によれば、少なくともステッピングモータ８のピッチと同じ分解能で回転多面鏡２の停止位置を、手動等によらず自動的にかつ正確に制御し、光スポットを所望の主走査位置に設定することが可能となる。
【００１８】
図４は、回転多面鏡２とシャフト１３の結合部の第２実施例を示した図である。第２実施例では、回転多面鏡２の上面にゴムなどの高摩擦部材１８が接触し、ここに接続軸１６が植設され結合している。この高摩擦部材１８が、接続軸１６を介してカップリング１７によりシャフト１３と結合されている。この状態でステッピングモータ８を駆動することにより回転多面鏡２に駆動が伝わり光スポット位置が変位する。
【００１９】
この高摩擦部材１８を介した結合方式によれば、回転多面鏡２の回転中心と、シャフト１３側との間に多少の芯ずれ（双方の回転中心間距離）があっても、回転多面鏡２の上面と高摩擦部材１６の間に滑りが生じ、芯ずれを吸収するので回転多面鏡２を無理なく駆動できる。
【００２０】
図５は、回転多面鏡２とシャフト１３の結合部の第３実施例を示した図である。第３実施例では、回転多面鏡２の上面に接触する摩擦部材としてフェルトなどの中〜低摩擦部材１９を用いている。中〜低摩擦部材１９は、第２実施例と同様に植設した接続軸１６をカップリング１７によりシャフト１３と結合させている。
【００２１】
この中〜低摩擦部材１９を用いた結合方式によれば、回転多面鏡２上面と中〜低摩擦部材１９の間の滑りにより回転多面鏡２と、シャフト１３との間にかなりの回転中心のずれがあった場合にも、回転多面鏡２を無理なく駆動でき、しかも、芯出しに精度が要求されないのでセッテイング作業が容易となる。またこのように回転多面鏡２に対して低摩擦部材１９が一定の滑りを生じさせることで、シャフト１３の回転が減速されて回転多面鏡２へ伝わるため、ステッピングモータ８のピッチ以上の分解能で回転多面鏡２を駆動制御でき、停止位置の精度を向上させることが可能となる。
【００２２】
図６は、回転多面鏡２とシャフト１３の結合部の第４実施例を示した図である。第４実施例では、回転多面鏡２の上面には接続軸１６ではなく突起２０を設ける。この突起２０は、両面テープ等により回転多面鏡２の中心から大きく外れた周縁付近に設置され、一方のシャフト１３のカップリング１７にはＬ字アーム２１が結合されている。このＬ字アーム２１と、上記突起２０とは、摺動可能にかみ合った状態に支持される。こうして摺動可能にかみ合った状態でステッピングモータ８を駆動することにより、回転多面鏡２に駆動が伝わり光スポット位置が変位する。
【００２３】
このように突起が摺動自在にかみ合う結合方式によれば、回転多面鏡２と、シャフト１３との間にかなりの芯ずれがあっても、回転多面鏡２を無理なく駆動でき、しかも、この構成によれば、回転多面鏡２を上方から加圧しないため、回転多面鏡２の面倒れが発生せず、正確な光スポット径等を測定することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の走査光学系の光スポット測定装置は、レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記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って、回転することによって上記レーザ光束を角度走査し測定用駆動手段により回転位置が制御される光スポット変位手段と、上記光スポット変位手段が配置される走査光学系ユニットと、上記光スポットを受光する測定用の光センサと、該光センサの受光面を被走査面上の測定ポイントに配置させる光センサ変位手段と、上記光センサの受光信号に基づいて光スポット径や中心位置を算出する制御演算手段と、を備え、上記光スポット変位手段は、上記走査光学系ユニットの外部に配置されていて上記光スポットを所望の主走査位置に停止させるための測定用駆動手段とフレキシブルなシャフトにより、かつ、摩擦部材を介して接続されている構成なので、上記光スポット変位手段の停止位置を正確に制御することができ、測定時間の短縮、測定の自動化、及び測定精度の向上が図られる。
【００２５】
上記光スポット変位手段が、上記測定用駆動手段とフレキシブルなシャフトにより接続されている構成によれば、回上記光スポット変位手段の取付位置が異なる走査光学系の測定に容易に対応でき、測定装置の汎用性が確保される。
【００２６】
また、上記光スポット変位手段が、上記シャフトに摩擦部材を介して接続されている構成によれば、上記光スポット変位手段とフレキシブルなシャフトとの間に芯ずれがあっても無理なく駆動を伝えられる。特に、フェルトなどの中〜低摩擦部材を用いれば、かなりの芯ずれにも対応できるとともに、さらに、上記光スポット変位手段に対する摩擦部材の滑りを利用し上記測定用駆動手段自体の分解能以上の精度で上記光スポット変位手段を駆動制御できる。
【００２７】
また、上記光スポット変位手段が、高摩擦部材を介して接続された構成によれば、上記光スポット変位手段とシャフト間に多少の芯ずれがあっても無理なく駆動を伝えられるとともに、上記光スポット変位手段とシャフトとを遊びなく接続できるので、上記測定用駆動手段の分解能と同等の分解能で確実に駆動制御できる。
【００２８】
また、上記光スポット変位手段が、上記シャフトとの間で突起のかみ合いによって接続され、その双方の回転中心間距離を可変とした構成によれば、上記光スポット変位手段と、上記シャフトとの各回転中心のずれに拘わらず無理なく確実に駆動を伝えられ、かつ、上記光スポット変位手段を加圧しないため、鏡面の倒れが発生せずに正確な光スポット測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光スポット測定装置の測定部を示す平面図である。
【図２】本発明の光スポット測定装置の全体構成を示す側面図である。
【図３】本実施例に係る回転多面鏡と、フレキシブルなシャフトとの結合部を拡大して示す側面図で、その結合部の第１実施例を示す図である。
【図４】回転多面鏡とシャフトとの結合部の第２実施例を示す側面図である。
【図５】回転多面鏡とシャフトとの結合部の第３実施例を示す側面図である。
【図６】回転多面鏡とシャフトとの結合部の第４実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
２      光スポット変位手段（回転多面鏡）
５      光センサ
５ａ    光センサの受光面
６Ｘ、６Ｙ、６Ｚ  光センサ変位手段
８      測定用駆動手段（ステッピングモータ）
１２    制御演算手段（パソコン）
１３    フレキシブルなシャフト
１８    高摩擦部材
１９    中・低摩擦部材
２０，２１  突起
【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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