(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム走査によって走査光学系の検査、検証を行なう走査ビーム測定装置であって、
走査ビームを入射して結像するための結像手段と、２次元の受光面を持ち、前記結像手段からの走査ビームを受光するビーム受光手段と、前記結像手段および前記ビーム受光手段を走査光学系の主走査方向に移動する主走査方向移動手段と、前記走査光学系、前記結像手段、前記ビーム受光手段および前記主走査方向移動手段を制御し、前記ビーム受光手段で取得した走査ビームの特徴量を導出する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記走査光学系に走査ビームを一定または可変のドットパターンで点滅させ、前記結像手段に前記走査ビームを結像させ、前記ビーム受光手段に前記走査ビームを受光させ、前記ビーム受光手段が受光した前記走査ビームの画像を格納し、格納した前記走査ビームの画像よりドット位置を検出し、前記ドット位置から第１の近似直線を導出し、前記走査ビームの走査線が持つ角度を検出し、前記ビーム受光手段を移動させながら、１ドットまたは複数ドットの副走査方向位置と前記ビーム受光手段の移動距離を検出し、前記ビーム受光手段の移動幅においてドットの副走査方向の位置を第２の直線に近似し、前記走査ビームの走査線が持つ角度から第２の近似直線がもつ角度を差し引くことにより、前記ビーム受光手段の傾きを検出することを特徴とする走査ビーム測定装置。
【請求項２】
走査ビームを照射する走査光学系と、前記走査光学系からの走査ビームを入射して結像するための結像手段と、２次元の受光面を持ち、前記結像手段からの走査ビームを受光するビーム受光手段と、前記結像手段および前記ビーム受光手段を走査光学系の主走査方向に移動する主走査方向移動手段と、前記ビーム受光手段を高さ方向に移動する高さ方向移動手段と、前記走査光学系、前記結像手段、前記ビーム受光手段、前記主走査方向移動手段および前記高さ方向移動手段を制御する制御手段と、を有する走査ビーム測定装置を用いた走査ビーム測定方法であって、
走査ビームを一定または可変のドットパターンで点滅させる点滅工程と、前記走査ビームを結像させる結像工程と、前記ビーム受光手段で前記走査ビームを受光する受光工程と、受光した前記走査ビームの画像を格納する格納工程と、格納した前記走査ビームの画像よりドット位置を検出する位置検出工程と、前記ドット位置から第１の近似直線を導出する第１近似直線導出工程と、前記走査ビームの走査線が持つ角度を検出する角度検出工程と、前記ビーム受光手段を移動しながら、１ドットまたは複数ドットの副走査方向位置と前記ビーム受光手段の移動距離を検出する位置／距離検出工程と、前記ビーム受光手段の移動幅においてドットの副走査方向の位置を第２の直線に近似する第２近似直線導出工程と、前記走査ビームの走査線が持つ角度から第２の近似直線がもつ角度を差し引く減算工程とを有することを特徴とする走査ビーム測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の走査ビーム測定方法であって、
前記ビーム受光手段の位置による高さを検出する高さ検出工程と、前記ビーム受光手段を走査ビームの走査方向に移動する移動工程とを有することを特徴とする走査ビーム測定方法。
【請求項４】
請求項３に記載の走査ビーム測定方法であって、
前記ビーム受光手段の位置による高さを複数箇所で検出し、複数箇所の高さデータより前記ビーム受光手段の光軸周りの回転角度を検出し、前記ビーム受光手段の角度を差し引くことにより、前記ビーム受光手段と走査ビームを用いた走査光学系との相対角度を補正し、走査ビームの走査線ばらつきを検出することを特徴とする走査ビーム測定方法。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の走査ビーム測定方法であって、
前記ビーム受光手段の角度が零となる方向を主走査方向として、各ドットの位置から主走査方向の距離を検出し、走査ビームの主走査方向の隣接ドット間距離を検出することを特徴とする走査ビーム測定方法。
【請求項６】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の走査ビーム測定方法であって、
前記ドットパターンを一定値に固定して点灯し、前記ビーム受光手段の受光面両端の副走査方向の光量に関して最明位置を検出し、最後列の光量分布の最明位置が移動後の最前列の最明位置高さになるまで前記ビーム受光手段を移動することにより、全走査幅をつなぐことを特徴とする走査ビーム測定方法。
【請求項７】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の走査ビーム測定方法であって、
前記ドットパターンを一定値に固定して点灯し、前記ビーム受光手段の受光面両端の副走査方向の光量に関して重心位置を検出し、最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで前記ビーム受光手段を移動することにより、全走査幅をつなぐことを特徴とする走査ビーム測定方法。
【請求項８】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の走査ビーム測定方法であって、
前記ビーム受光手段の受光面内の最初のドットが最後尾となる距離だけ、前記ビーム受光手段を移動させ、重複したドット位置を基準にして検出データを全走査幅でつなぐことを特徴とする走査ビーム測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタなどに使用されている走査型の書込みユニットの検査、検証で、検査ビームを測定してビーム特性を取得する走査ビーム測定装置および測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機、プリンタなどに使用されている走査型の書込みユニットにおいて、走査光学系は電子写真方式を応用した画像製品などの主要機構であって、画像形成のための重要な構成ユニットである。特に、前述の書込みユニットを構成する個々の光学素子を透過、反射してくる光の走査面での光量、形状、挙動は、形成される画像の品質に大きな影響を与える。書込みユニットの走査光学系においては、多面鏡を回転して光源からの単一若しくは複数ビームを走査する走査形態が一般的である。前記走査光学系の走査面での結像状態は、走査光学系の焦点位置が直線状に並ぶことが理想的であるが、実際は像面湾曲や走査ビームの非点収差などが生じやすく、走査光学系中の光学素子の仕様、構成、ばらつきや組付け誤差などで走査線に曲りが生じる。走査線曲りが検出された場合には、画素ずれがあったり、あるいは像面湾曲が生じたりして、走査ビームのドット間距離測定精度がばらついてしまう。ここで、ドット間距離が大きくなるか、あるいは小さくなる場合は、画像のその部分に縦スジが生じる原因の一つとなり得る。
【０００３】
このような走査光学系を検査、検証する際、検査および検証装置を主副両走査方向や走査光学径の光軸方向へ移動する機構は省くことのできないものであるが、検出対象の光学特性と検出光学系の光学特性は分離して把握する必要がある。例えば、走査ビームの走査線曲りと検出光学系の受光面との間に相対角度が生じると、主走査方向の隣接ビーム間隔、走査ビームのドット位置を正確に導出することができない。また、複数光源を有する場合あるいはカラープリンタなどでは、画素ずれへの影響が懸念される。さらに、隣接ドット間距離が正確に検出できなければ、縦スジ画像の原因の一つであるドット位置ばらつきが保証できない。
【０００４】
このような問題に対処するため、走査線曲りが生じていてもその影響を受けないビーム径検出方法、走査ビーム位置を検出してその位置でビーム光量やビーム径を検出する方法、あるいは装置が提案されている。
【０００５】
例えば、特開平５−３４６３１０号公報に開示された技術では、走査ビームを対象に副走査方向の間隔を調整可能とした１組のセンサとビーム全体の量を取得できるセンサとを備え、これらのセンサの検知情報から副走査の径を検出している。
【０００６】
また、特開平９−４３５２７号公報に開示された技術では、副走査方向のビーム位置を検出するビーム位置センサにより走査ビームの走査位置を検出し、その位置で光量センサ、ビーム径センサにより走査ビームの測定評価を実施している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平５−３４６３１０号公報に開示された技術では、副走査方向の幅を可変としたスリットを設定し、走査方向が曲がっていても、スリットを通過する際の光量比より副走査方向のビーム径を検出することを可能としているが、ビーム径は微小なものであり、ビーム径と同程度の間隔のスリットでは、走査線自体の曲りが大きい場合にビームを取得しきれない。また、スリット自体が角度を持つ場合には、検出精度の信頼性に支障を来すという問題がある。
【０００８】
また、前記特開平９−４３５２７号公報に開示された技術でも、ビーム径センサと検出対象光学系との相対角度がある場合、微小領域での走査線曲り、角度によって正確なドット間距離が検出できない。
【０００９】
本発明の目的は、このような問題点を改善し、ドット点灯パターンの位置および間隔から走査ビームの特徴量を検出可能な走査ビーム測定装置および測定方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ビーム走査によって走査光学系の検査、検証を行なう走査ビーム測定装置であって、走査ビームを入射して結像するための結像手段と、２次元の受光面を持ち、前記結像手段からの走査ビームを受光するビーム受光手段と、前記結像手段および前記ビーム受光手段を走査光学系の主走査方向に移動する主走査方向移動手段と、前記走査光学系、前記結像手段、前記ビーム受光手段および前記主走査方向移動手段を制御し、前記ビーム受光手段で取得した走査ビームの特徴量を導出する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記走査光学系に走査ビームを一定または可変のドットパターンで点滅させ、前記結像手段に前記走査ビームを結像させ、前記ビーム受光手段に前記走査ビームを受光させ、前記ビーム受光手段が受光した前記走査ビームの画像を格納し、格納した前記走査ビームの画像よりドット位置を検出し、前記ドット位置から第１の近似直線を導出し、前記走査ビームの走査線が持つ角度を検出し、前記ビーム受光手段を移動させながら、１ドットまたは複数ドットの副走査方向位置と前記ビーム受光手段の移動距離を検出し、前記ビーム受光手段の移動幅においてドットの副走査方向の位置を第２の直線に近似し、前記走査ビームの走査線が持つ角度から第２の近似直線がもつ角度を差し引くことにより、前記ビーム受光手段の傾きを検出することに特徴がある。
【００１１】
走査ビームの点滅を制御して所定のドット点灯パターンを設定しながら、対物レンズなどの結像手段やＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段を主走査方向に移動させ、走査ビームの画像よりドット位置やドット間距離などを検出することで、走査光学系の走査ビームの特徴量を全走査面で検出できることとなる。
また、前記ドット位置に基づく第１の近似直線によって走査ビームの走査線がもつ第１の角度を求め、前記第２の直線によって検出光学系の傾き（水平方向の傾き）を示す第２の角度を求め、第１の角度から第２の角度を減算することで、ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段を含む検出光学系と走査光学系との相対角度を除去し、検出光学系の位置による傾きを補正する。こうして、走査光学系の主走査方向に対する走査ビームの走査線ばらつきを検出できることとなる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、走査ビームを照射する走査光学系と、前記走査光学系からの走査ビームを入射して結像するための結像手段と、２次元の受光面を持ち、前記結像手段からの走査ビームを受光するビーム受光手段と、前記結像手段および前記ビーム受光手段を走査光学系の主走査方向に移動する主走査方向移動手段と、前記ビーム受光手段を高さ方向に移動する高さ方向移動手段と、前記走査光学系、前記結像手段、前記ビーム受光手段、前記主走査方向移動手段および前記高さ方向移動手段を制御する制御手段と、を有する走査ビーム測定装置を用いた走査ビーム測定方法であって、走査ビームを一定または可変のドットパターンで点滅させる点滅工程と、前記走査ビームを結像させる結像工程と、前記ビーム受光手段で前記走査ビームを受光する受光工程と、受光した前記走査ビームの画像を格納する格納工程と、格納した前記走査ビームの画像よりドット位置を検出する位置検出工程と、前記ドット位置から第１の近似直線を導出する第１近似直線導出工程と、前記走査ビームの走査線が持つ角度を検出する角度検出工程と、前記ビーム受光手段を移動しながら、１ドットまたは複数ドットの副走査方向位置と前記ビーム受光手段の移動距離を検出する位置／距離検出工程と、前記ビーム受光手段の移動幅においてドットの副走査方向の位置を第２の直線に近似する第２近似直線導出工程と、前記走査ビームの走査線が持つ角度から第２の近似直線がもつ角度を差し引く減算工程とを有することに特徴がある。
【００１５】
走査光学系において、走査ビームの画像よりドット位置を検出し、さらに隣接するドット間距離を導出することで、縦スジ画像の原因の一つであるドット間距離のばらつきや画素ずれを生じる原因の一つである走査線ばらつきを検出できることとなる。
前記ドット位置に基づく第１の近似直線によって走査ビームの走査線がもつ第１の角度を求め、前記第２の直線によって検出光学系の傾き（水平方向の傾き）を示す第２の角度を求め、第１の角度から第２の角度を減算することで、ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段を含む検出光学系と走査光学系との相対角度を除去し、検出光学系の位置による傾きを補正する。こうして、走査光学系の主走査方向に対する走査ビームの走査線ばらつきを検出できることとなる。
走査ビームの走査線角度が大きく画面内から外れても、つなぎ位置を基準としてＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段を副走査方向に移動することで、走査ビームを受光し、その特徴量を検出できることとなる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記ビーム受光手段の位置による高さを検出する高さ検出工程と、前記ビーム受光手段を走査ビームの走査方向に移動する移動工程とを有することに特徴がある。
【００１７】
ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段の高さとともに、前記ビーム受光手段を含む検出光学系と走査光学系との相対角度を検出しながら、前記ビーム受光手段を走査ビームの走査方向に移動させることで、走査光学系の全走査幅で走査線ばらつきを検出できることとなる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記ビーム受光手段の位置による高さを複数箇所で検出し、複数箇所の高さデータより前記ビーム受光手段の光軸周りの回転角度を検出し、前記ビーム受光手段の角度を差し引くことにより、前記ビーム受光手段と走査ビームを用いた走査光学系との相対角度を補正し、走査ビームの走査線ばらつきを検出することに特徴がある。
【００１９】
ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段の光軸周りの回転角度（ＣＣＤエリアセンサを搭載した駆動ステージの水平方向の傾き）を検出し、全走査幅で前記ビーム受光手段の傾き角度を差し引くことにより、検出光学系と走査光学系の相対的傾きを除去し、本来の主走査方向の走査線ばらつきを検出できることとなる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記ビーム受光手段の角度が零となる方向を主走査方向として、各ドットの位置から主走査方向の距離を検出し、走査ビームの主走査方向の隣接ドット間距離を検出することに特徴がある。
【００２１】
検出光学系の角度と走査ビームの近似直線の角度を差し引くことで、ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段と主走査方向の角度が零となるように設定し、各ドット位置から主走査方向の距離を検出することで、検出光学系と走査光学系の相対的傾きを除去し、縦スジ画像の発生原因の一つである、主走査方向における隣接ドット間距離を検出できることとなる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記ドットパターンを一定値に固定して点灯し、前記ビーム受光手段の受光面両端の副走査方向の光量に関して最明位置を検出し、最後列の光量分布の最明位置が移動後の最前列の最明位置高さになるまで前記ビーム受光手段を移動することにより、全走査幅をつなぐことに特徴がある。
【００２３】
ドット点灯パターンを一定として検出光学系を移動し、輝線のみの画像を取得して、前記最後列の光量分布の最明位置が移動後の最前列の最明位置高さになるまで前記ビーム受光手段を移動することで、前記ビーム受光手段の移動に伴う位置ずれを補正し、全走査幅での検出データをつなぐようにできることとなる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記ドットパターンを一定値に固定して点灯し、前記ビーム受光手段の受光面両端の副走査方向の光量に関して重心位置を検出し、最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで前記ビーム受光手段を移動することにより、全走査幅をつなぐことに特徴がある。
【００２５】
副走査方向の光量分布にばらつきがある場合には、前記最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで前記ビーム受光手段を移動することで、前記ビーム受光手段の移動に伴う位置ずれを補正し、受光ばらつきを低減して全走査幅での検出データをつなぐようにできることとなる。
【００２６】
また、参考として本発明は、前記最前列から最後列まで、各列の重心位置を主走査方向につないで重心位置曲線を求め、最後列の光量分布の重心位置高さを重心位置曲線が横切る回数を計数し、最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで前記ビーム受光手段を移動することにより、全走査幅をつなぐことに特徴がある。
【００２７】
全走査幅での検出データをつなぐために、この検出データの基準位置を決定する際、前記最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで、ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段を移動することで、前記ビーム受光手段の位置データを同一高さの別のデータと誤認識することなく、正確に位置決めできることとなる。
【００２８】
請求項８に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかにおいて、前記ビーム受光手段の受光面内の最初のドットが最後尾となる距離だけ、前記ビーム受光手段を移動させ、重複したドット位置を基準にして検出データを全走査幅でつなぐことに特徴がある。
【００２９】
全走査幅での検出データをつなぐ際、走査ミラーの回転むらなどで生じる移動前と移動後のビーム位置のオフセットや、ＣＣＤエリアセンサなどのビーム受光手段を移動する機構に位置決め精度ばらつきがあっても、ドット位置を基準としながら前記ビーム受光手段を移動することで、高精度のデータつなぎができることとなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１に、本発明の第１の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の構成を示す。本実施形態は、請求項１に係る発明の一実施形態である。
【００３３】
図１において、走査光学系１には、レーザビーム（走査ビーム）を照射するためのレーザ光源（ＬＤユニット）２、回転可能な多面鏡（ポリゴンミラー）３、Ｆθ特性をもつ結像レンズ４などを備え、ＬＤユニット２からのレーザビームをポリゴンミラー３で偏向し、結像レンズ４で収束したレーザビーム（走査ビーム）を走査面５に向けて射出するように構成されている。
【００３４】
また、検出光学系２５には、前記ポリゴンミラー３からの走査ビームをＣＣＤエリアセンサ８に導光する対物レンズ７、前記走査ビームを受光して位置情報を検出可能なＣＣＤエリアセンサ８、このＣＣＤエリアセンサ８を主走査方向に移動するための駆動ステージ（主走査方向駆動ステージ）６、この駆動ステージ６を上下方向に移動するための昇降機構（図示せず）などを備え、前記ＣＣＤエリアセンサ８に入射された走査ビームを光電変換した後、光量信号として制御部２０に出力するように構成されている。
【００３５】
この制御部２０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力装置、通信装置、走査光学系１および表示部３０とのインタフェース装置、増幅用アンプなどで構成されたパーソナルコンピュータやワークステーションであって、ＣＣＤエリアセンサ８からの光量信号を増幅入力して、副走査方向の走査ビーム位置における光量とそのばらつき（走査ビームの特徴量）を求め、さらに表示部３０に対して表示制御信号を出力して副走査方向の走査ビーム位置などを表示させるものである。また、制御部２０は、ＬＤユニット２のＯＮ／ＯＦＦ（走査ビームの点滅）を制御するとともに、ビーム走査と同期をとりながらポリゴンミラー３用の駆動モータ（図示せず）を所定のタイミングで駆動し、ポリゴンミラー３を回転させる。
【００３６】
このような構成により、焦点位置を走査面５に設定した対物レンズ７をＣＣＤエリアセンサ８に固定し、駆動ステージ６により走査光学系１の主走査方向へ移動することにより、走査ビームを画像データとして取得し、走査光学系１の性能を全走査線で評価する。
【００３７】
次に、本実施形態の走査ビーム測定方法を説明する。  本実施形態の走査ビーム測定方法は、走査光学系１で、前記走査ビームを所定のドットパターン（一定あるいは可変）で点滅させる点滅工程と、結像レンズ４によって前記走査ビームを結像する結像工程と、前記走査ビームをＣＣＤエリアセンサ８で受光する受光工程と、受光した前記走査ビームの画像を制御部２０で格納する格納工程と、格納した前記走査ビームの画像に基づき、制御部２０でドット位置を検出する位置検出工程と、制御部２０で、隣接するドット間距離を導出する距離導出工程とを有する。
【００３８】
具体的には、図２に示すように、制御部２０で前述のＬＤユニット２をドットパターンで点灯させる。通常、ガウシアンビームの光量の定義は最明点の１３．５％（＝１／ｅ2）以上の明るさ領域を基準とするが、ドットパターンや走査光学系の欠陥などでビーム位置にばらつきが生じることにより、隣接するビームと領域が重複したり、または隣接するビームのサイドローブが影響してビーム領域全域を抽出することが困難な場合があるため、ビーム領域をさらに明るい領域（例えば、最明点の５０％〜８０％の領域）を抽出して、その抽出した領域内で重心位置をドット位置とする（図中、▼で示す）。前記重心位置（ドット位置）は、次式で表される。
Ｘｇ＝∫ｘ×ｆ（ｘ、ｙ）／ｆ（ｘ、ｙ）ｄｘ
Ｙｇ＝∫ｙ×ｆ（ｘ、ｙ）／ｆ（ｘ、ｙ）ｄｙ
【００３９】
こうしてドット位置を求め、ビーム位置として主走査方向のドット間隔Ｓ１〜Ｓ４を検出する。また、副走査方向のドット位置より平均座標９を検出し、この副走査方向の平均座標９からのばらつきを検出する。
【００４０】
主走査方向の位置ずれについては、ドット点灯パターンの最短クロックと回転多面鏡３の角速度、走査光学系１の光学性能によって決まる走査面での走査スピードとビーム径などによって仕様値が決まる。この仕様値の公差をσ１とすると、
Ｓｎ（ｎ＝１、２，３，４）＜σ１
を満たしていることが条件となる。なお、副走査方向の位置ずれについても、同様に前述の公差以下のばらつきであることが条件となる。
【００４１】
［第２の実施形態］
図３および図４に、本発明の第２の実施の形態に係る検出光学系の傾きを検出する方法を示す。本実施形態は、請求項１、２に係る発明の一実施形態である。本実施形態の全体構成は、第１の実施形態と同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の走査ビーム測定方法は、走査光学系１で、前記走査ビームを所定のドットパターン（一定あるいは可変）で点滅させる点滅工程と、結像レンズ４によって前記走査ビームを結像する結像工程と、前記走査ビームをＣＣＤエリアセンサ８で受光する受光工程と、受光した前記走査ビームの画像を制御部２０で格納する格納工程と、格納した前記走査ビームの画像に基づき、制御部２０でドット位置を検出する位置検出工程と、制御部２０で、前記ドット位置から第１の近似直線９ａを導出する第１近似直線導出工程と、制御部２０で、前記走査ビームの走査線が持つ角度を検出する角度検出工程と、前記昇降機構あるいは駆動ステージ６で、ＣＣＤエリアセンサ８を移動しながら、制御部２０で、１ドットまたは複数ドットの副走査方向位置とＣＣＤエリアセンサ８の移動距離を検出する位置／距離検出工程と、制御部２０で、ＣＣＤエリアセンサ８の移動幅において副走査方向のドット位置から第２の近似直線１０を導出する第２近似直線導出工程と、前記走査ビームの走査線が持つ第１の角度から第２の近似直線１０がもつ第２の角度を差し引く減算工程とを有する。
【００４３】
例えば、第１の実施形態に準じ、図３に示すように、ＬＤユニット２をドットパターンで点灯させ、前述のドット位置（前記重心位置）を検出する。さらに、主走査方向および副走査方向の各ドット位置の座標より、最小自乗法などの手法を用い、ドット位置近似直線９ａを導出する。続いて、図４に示すように、ドットパターンの間隔を長く取り（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４＜Ｌ１、Ｌ２）、さらに、移動方向から一番遠いドットのみを点灯させる。ここで、駆動ステージ６を移動していく際、ドットの座標変化から走査光学系１の変動要因は無視して、受光面幅での検出光学系２５の傾きを反映した近似直線（ステージ傾斜直線）１０のみを取得する。さらに、複数ドット点灯時の近似直線９ｂの角度（第１の角度）から検出光学系２５の傾き直線（ステージ傾斜直線）１０の角度（第２の角度）を差し引くことにより、検出光学系２５の傾きを検出する。
【００４４】
［第３の実施形態］
図５に、本発明の第３の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の要部構成を示す。本実施形態は、請求項３に係る発明の一実施形態である。なお、ミラー１２、ＣＣＤエリアセンサホルダ１３、ミラー固定フレーム１１、距離センサ（測長器）１５を除く構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００４５】
図５に示すように、主走査方向に移動可能な駆動ステージ６上には、ＣＣＤエリアセンサホルダ１３を設置し、このＣＣＤエリアセンサホルダ１３にはＣＣＤエリアセンサ８および距離センサ１５を設置する。また、駆動ステージ６の上方にはミラー１２を設置し、このミラー１２はミラー固定フレーム１１に固設されている。
【００４６】
次に、本実施形態の走査ビーム測定方法を説明する。  本実施形態の走査ビーム測定方法は、駆動ステージ６で、ＣＣＤエリアセンサ８を走査ビームの走査方向に移動する移動工程と、距離センサ１５の検知情報から、ＣＣＤエリアセンサ８の位置による上下方向（高さ方向）の変動を検出する高さ検出工程とを有する。
【００４７】
すなわち、第１の実施形態に準じ、制御部２０でＬＤユニット２をドットパターンで点灯させ、駆動ステージ６によって検出光学系２５を主走査方向に移動させながら、ドット位置（前記重心位置）を検出する。また、距離センサ１５によって、駆動ステージ６により検出光学系２５が主走査方向に移動した際に生じる高さ方向の変動を検出する。この距離センサ１５の検知情報に基づき、制御部２０は、ＣＣＤエリアセンサ８で取得したドット画像からの副走査方向の位置ばらつきを補正する。
【００４８】
［第４の実施形態］
図６に、本発明の第４の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の要部構成を示す。本実施形態は、請求項４に係る発明の一実施形態である。なお、ミラー１２、ＣＣＤエリアセンサホルダ１３、距離センサ（測長器）１５ａ、１５ｂを除く構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００４９】
図６に示すように、主走査方向に移動可能な駆動ステージ６上には、ＣＣＤエリアセンサホルダ１３を設置し、このＣＣＤエリアセンサホルダ１３にはＣＣＤエリアセンサ８および２個の距離センサ１５ａ、１５ｂ（水平方向に所定の間隔を持つように配置している）を設置する。また、駆動ステージ６の上方には、ミラー１２を設置し、このミラー１２はミラー固定フレーム（図示せず）に固設されている。
【００５０】
次に、本実施形態の走査ビーム測定方法を説明する。  本実施形態の走査ビーム測定方法においては、第１の実施形態に準じ、ＬＤユニット２をドットパターンで点灯させ、駆動ステージ６によって検出光学系２５を主走査方向に移動させながら、ドット位置（前記重心位置）を検出する。また、第３の実施形態に準じ、複数（例えば、２個）の距離センサ１５ａ、１５ｂによって、ＣＣＤエリアセンサ８の高さを複数箇所で検出する。この距離センサ１５ａ、１５ｂの検知情報に基づき、制御部２０は、ＣＣＤエリアセンサ８で取得したドット画像からの副走査方向の位置ばらつきを補正する。また、距離センサ１５ａ、１５ｂで取得した複数箇所の高さデータより、ＣＣＤエリアセンサ８の光軸周りの回転角度を検出し、予め設定したＣＣＤエリアセンサ８の角度を差し引くことにより、ＣＣＤエリアセンサ８と走査ビームを用いた走査光学系１との相対角度を補正する。このように、距離センサ１５ａ、１５ｂの検出値よりＣＣＤエリアセンサ８ｂを含む検出光学系１の高さ方向のばらつきと傾きを検出して、ドット位置の副走査方向の位置ずれと走査線の曲り角度を補正する。
【００５１】
［第５の実施形態］
図７に、本発明の第５の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す。本実施形態は、請求項５に係る発明の一実施形態である。なお、装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００５２】
本実施形態の走査ビーム測定方法においては、第１の実施形態に準じ、ＬＤユニット２をドットパターンで点灯させ、駆動ステージ６によって検出光学系２５を主走査方向に移動させながら、ドット位置（前記重心位置）を検出する。ここで、ＣＣＤエリアセンサ８の角度が零となる方向（水平方向）を主走査方向として、各ドット位置から主走査方向の距離を検出し、走査ビームの主走査方向の隣接ドット間距離を検出する。
【００５３】
例えば、図７に示すように、検出光学系２５の角度（駆動ステージ面が水平の場合は水平面と直線１０ａとの角度）と走査ビームの近似直線９ｃの角度（駆動ステージ面が水平の場合は水平面と近似直線９ｃとの角度）を差し引き、座標変換することで、主走査方向の隣接ドット間距離Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０、Ｓ４０を検出する。なお、本実施形態の走査ビーム測定方法を第３、第４の実施形態に適用してもよい。
【００５４】
［第６の実施形態］
図８に、本発明の第６の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す。本実施形態は、請求項６に係る発明の一実施形態である。なお、装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００５５】
本実施形態の走査ビーム測定方法においては、ドットパターンを一定値に固定してＬＤユニット２を点灯し、ＣＣＤエリアセンサ８の受光面両端の副走査方向の光量に関して最明位置を検出し、最後列の光量分布の最明位置が移動後の最前列の最明位置高さになるまで、駆動ステージ６によってＣＣＤエリアセンサ８を含む検出光学系を主走査方向に移動させる。
【００５６】
例えば、図８に示すように、検出光学系２５の移動時に、制御部２０でＬＤ点灯のドットパターンを一定とし、輝線のみの画像を取得する。また、制御部２０は、検出光学系２５の移動方向から受光面内の最前端の最明点１６を副走査方向の基準位置として記憶する。さらに、制御部２０は、受光面内の最後端の最明点１６ａ（図９に示す）が基準位置になるように検出光学系２５を移動させることで、検出光学系２５の移動前後で、受光面をつなぐことが可能となる。よって、全走査線で一連のドットデータを検出できることとなる。なお、本実施形態の走査ビーム測定方法を第３、第４、第５の実施形態に適用してもよい。
【００５７】
［第７の実施形態］
図１０に、走査ビーム測定時、副走査方向で走査光学系の光量にばらつきがある場合を示す。本実施形態は、請求項７に係る発明の一実施形態である。なお、装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００５８】
本実施形態の走査ビーム測定方法においては、第６の実施形態に準じ、制御部２０でドットパターンを一定値に固定して、輝線のみの画像を取得する。また、制御部２０は、ＣＣＤエリアセンサ８の受光面両端の副走査方向の光量に関して前述のように重心位置を検出し、最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで、ＣＣＤエリアセンサ８を移動させる。
【００５９】
例えば、図１０に示すように、ＣＣＤエリアセンサ８の受光面両端の副走査方向の光量分布１７にばらつきがあると、受光面内の最明点の位置がずれる場合があるため、受光面内の最前端の副走査方向で光量に関する重心を次式により検出して、基準位置とする。
Ｙfront＝∫ｙ×ｆ（ｘf、ｙ）／ｆ（ｘf、ｙ）ｄ
但し、ｘfは受光面内の主走査方向の最前端座標を示す。
【００６０】
次いで、受光面内の最後端の副走査方向で光量に関する重心を次式により検出し、位置合せする。
Ｙback＝∫ｙ×ｆ（ｘb、ｙ）／ｆ（ｘb、ｙ）ｄｙ
但し、ｘbは受光面内の主走査方向の最後端座標を示す。
【００６１】
こうして、画素ばらつきを低減しながら基準位置の検出および位置合わせができることとなる。
【００６２】
［第８の実施形態］
図１１に、ＣＣＤエリアセンサの受光面内の副走査方向における最明値または重心位置と走査の最先端での副走査座標との一致点が多数存在する場合を示す。なお、装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００６３】
本実施形態の走査ビーム測定方法においては、第６の実施形態に準じ、制御部２０でドットパターンを一定値に固定して、輝線のみの画像を取得する。また、制御部２０は、ビーム走査の各列の重心位置を主走査方向につないで重心位置曲線を求め、最後列の光量分布の重心位置高さを重心位置曲線が横切る回数を計数し、最後列の光量分布の重心位置が移動後の最前列の重心位置高さになる位置まで、ＣＣＤエリアセンサ８を移動させて全走査幅をつなぐ。
【００６４】
例えば、図１１のような最明値分布１８と基準位置光量１９が検出され、ＣＣＤエリアセンサ８の受光面内の副走査方向における最明値または重心の位置が、最前端での副走査方向の座標と一致する点が多数存在した場合は、基準位置を誤検出することが懸念される。
【００６５】
そこで、次式により主走査方向の各座標で重心位置を検出する。
Ｙｋ＝∫ｙ×ｆ（ｘk、ｙ）／ｆ（ｘk、ｙ）ｄｙ
但し、ｋ＝１〜ｎ；ｎは主走査方向の座標範囲を示す。
【００６６】
次いで、最後端の重心位置における副走査方向での座標と、主走査方向の各座標で重心位置Ｙｋとが交差する回数を、例えば両者を差し引きし、符号が変化する回数をカウントして、基準位置に位置決めする。なお、本実施形態の走査ビーム測定方法を第７の実施形態に適用してもよい。
【００６７】
［第９の実施形態］
図１２に、本発明の第９の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す。本実施形態は、請求項８に係る発明の一実施形態である。なお、装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００６８】
本実施形態の走査ビーム測定方法は、第２の実施形態に準じ、制御部２０でＬＤユニット２をドットパターンで点灯させ、駆動ステージ６によって検出光学系２５を主走査方向に移動させながら、ドット位置（前記重心位置）を検出する。ここで、ＣＣＤエリアセンサ８の移動幅を、このＣＣＤエリアセンサ８の受光面内の最初のドットが最後尾となる距離とし、重複したドット位置を基準にして検出データを全走査幅でつなぐ。
【００６９】
例えば、図１２に示すように、ＣＣＤエリアセンサ８の移動前は、ドットＤ１の位置を検出データの基準とし、移動方向に対して、ドットＤ２の副走査方向の座標を制御部２０で保存する。次いで、主走査方向の座標を約Ｓだけ移動して、ドットＤ２の位置近傍に移動し、移動後の検出データの基準位置をドットＤ２の座標とする。このような動作を繰り返すことにより、全走査面での検出データをつなぐことが可能となる。
【００７０】
［第１０の実施形態］
図１３に、本発明の第１０の実施の形態に係る走査ビーム測定装置を示す。なお、装置の全体構成は、第１の実施形態と概ね同様であるため、図１を用いるとともに同一構成には同一符号を付与して説明を省略する。
【００７１】
図１３に示すように、ＣＣＤエリアセンサ８などを搭載して主走査方向に移動可能な駆動ステージ６は、上下方向（高さ方向）に移動可能な駆動ステージ（高さ方向駆動ステージ）４０上に設置されている。この駆動ステージ４０を適宜上下移動させることで、前述のように検出された検出光学系２５の高さ変動（ＣＣＤエリアセンサ８の移動時）あるいは走査ビームの曲りを補正できることとなる。なお、本実施形態の構成を第３、第４の実施形態に適用してもよい。
【００７２】
ここで、ＣＣＤエリアセンサ８などが前記ビーム受光手段を構成し、結像レンズ４などが前記結像手段を構成し、駆動ステージ６などが前記主走査方向移動手段を構成し、制御部２０などが前記制御手段を構成し、制御部２０などが前記特徴量導出手段を構成し、駆動ステージ４０などが前記高さ方向移動手段を構成する。
【００７３】
なお、本発明は、複写機やプリンタに用いられる走査型の書込みユニットで、検査ビームのドットパターンが所定の位置、間隔で点灯しているか否かを検証する場合に限らず、例えば、ＬＥＤアレイの光源列の検査など、さらに広範囲に適用可能なものである。
【００７４】
【発明の効果】
請求項１、２に記載の発明によれば、走査光学系の走査ビームの特徴量を全走査面で検出することが可能である。
【００７５】
請求項２に記載の発明によれば、縦スジ画像の原因の一つであるドット間距離のばらつきや画素ずれを生じる原因の一つである走査線ばらつきを検出することが可能である。
【００７６】
請求項１、２に記載の発明によれば、検出光学系の走査光学系に対する相対角度を除去して、本来の主走査方向の走査線ばらつきを検出することが可能である。
【００７７】
請求項３に記載の発明によれば、さらに、走査光学系の全走査幅で走査線ばらつきを検出することが可能である。
【００７８】
請求項４に記載の発明によれば、さらに、検出光学系の走査光学系に対する相対角度を除去して、本来の主走査方向の走査線ばらつきを検出することが可能である。
【００７９】
請求項５に記載の発明によれば、さらに、縦スジ画像の発生原因の一つであるドット間距離のばらつきを検出することが可能である。
【００８０】
請求項６に記載の発明によれば、さらに、ビーム受光手段の移動に伴う位置ずれを補正して、全走査幅での検出データをつなぐことが可能である。
【００８１】
請求項７に記載の発明によれば、さらに、ビーム受光手段の移動に伴う位置ずれを補正し、前記ビーム受光手段の受光ばらつきを低減して全走査幅での検出データをつなぐことが可能である。
【００８３】
請求項８に記載の発明によれば、走査ミラーの回転むら、ビーム受光手段の移動機構の位置決め精度にばらつきがあっても、高精度に検出データをつなぐことが可能である。
【００８４】
請求項２に記載の発明によれば、走査ビームの走査線角度が大きく画面内から外れても、検出データのつなぎ位置を基準にビーム受光手段を副走査方向に移動し、走査ビームの受光が可能である。
【００８５】
以上説明したように、本発明によれば、検出光学系と走査光学系の相対角度を補正して、走査線の曲りを検出し、走査ビームの点滅によるドットの主走査方向の距離を全走査線幅において検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る走査ビーム測定方法（第１の近似直線の導出方法）を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る走査ビーム測定方法（第２の近似直線の導出方法）を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の構成を示す側断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の構成を示す側断面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す図である。
【図８】本発明の第６の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す図（最前端の最明点を示す）である。
【図９】本発明の第６の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す図（最後端の最明点を示す）である。
【図１０】本発明の第７の実施の形態に係る走査ビーム測定方法に関し、走査ビーム測定装置のＣＣＤエリアセンサの受光面で走査ビームの光量にばらつきがある場合を示す図である。
【図１１】本発明の第８の実施の形態に係る走査ビーム測定方法に関し、走査ビーム測定装置の走査面での検出データの基準位置が誤検出されやすい場合を示す図である。
【図１２】本発明の第９の実施の形態に係る走査ビーム測定方法を示す図である。
【図１３】本発明の第１０の実施の形態に係る走査ビーム測定装置の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
１  走査光学系（走査光学系ユニット）
２  ＬＤユニット
３  回転多面鏡
４  走査ビーム結像レンズ
５  走査面
６  駆動ステージ（主走査方向駆動ステージ）
７  対物レンズ
８  ＣＣＤエリアセンサ
９  副走査方向位置平均座標
９ａ、９ｂ、９ｃ  ドット位置近似直線
１０、１０ａ  ステージ傾斜直線
１１  ミラー固定フレーム
１２  ミラー
１３  ＣＣＤエリアセンサホルダ
１５、１５ａ、１５ｂ  距離センサ（測長器）
１６、１６ａ  走査ビーム基準位置
１７  副走査方向の光量分布
１８  最明値分布
１９  基準位置光量
２０  制御部
３０  表示部
４０  駆動ステージ（高さ方向駆動ステージ）
【図１】
0003920027.tif 000002
【図２】
0003920027.tif 000003
【図３】
0003920027.tif 000004
【図４】
0003920027.tif 000005
【図５】
0003920027.tif 000006
【図６】
0003920027.tif 000007
【図７】
0003920027.tif 000008
【図８】
0003920027.tif 000009
【図９】
0003920027.tif 000010
【図１０】
0003920027.tif 000011
【図１１】
0003920027.tif 000012
【図１２】
0003920027.tif 000013
【図１３】
0003920027.tif 000014