(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを走査する回転多面鏡の走査面を特定し、各走査面で主走査方向に角度走査される光ビームの結像する像面上にその主走査方向と直交するラインセンサを配置し、主走査方向の任意の位置で計測される光量の階調値に基づいて光の重心位置を算出する走査位置の測定方法において、
上記ラインセンサを光ビームの光軸方向に沿って移動させながら、上記光ビームの光量を計測し、上記ラインセンサにより計測された波形のピーク値が最大となる光軸方向の位置を判定するとともに、該光軸方向位置で走査位置の測定を行うことを特徴とする走査光学系における走査位置測定方法。
【請求項２】
上記ラインセンサで計測された光量の階調値に対するバックグランド値を設定し、上記階調値をそのバックグランド値でカットして得られた波形に基づいて上記重心位置を算出することを特徴とする請求項１記載の走査光学系における走査位置測定方法。
【請求項３】
上記バックグランド値を、上記ラインセンサで計測された階調値の最大ピーク値に対する１／ｅ２の値としたことを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学系における走査位置測定方法。
【請求項４】
さらに、バックグランド分をカットした後に二以上の波形が存在するときは、波形同士の最大値を比較して大きい波形のみを光の重心位置の算出に用いることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の走査光学系における走査位置測定方法。
【請求項５】
その走査面ごとに光ビームを検知して回転多面鏡の走査面を特定する手段と、各走査面で走査される光ビームの結像する像面上でその主走査方向と直交方向に沿って配置されるラインセンサと、該ラインセンサを主走査方向に沿って任意の位置に配置する第１の移動手段と、上記ラインセンサで計測される光量の階調値から光の重心位置を算出する制御手段と、を備えた走査位置の測定装置において、
上記ラインセンサを光ビームの光軸方向に沿って移動させる第２の移動手段を備えるとともに、
上記制御手段によりラインセンサで計測される上記光ビームの光量の波形のピーク値が最大となる光軸方向位置を判定するとともに、該光軸方向位置で走査位置を測定することを特徴とする走査光学系における走査位置測定装置。
【請求項６】
上記ラインセンサが、その両サイドに光軸方向を向く遮光フードを有するとともに、該遮光フードがその主走査方向の位置に応じて、そのラインセンサに入射する光ビームの光軸に対して平行になるように可動に設置されていることを特徴とする請求項５記載の走査光学系における走査位置測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡等を用いた走査光学系であって、回転多面鏡により角度走査される光ビームの走査線の曲がりや隣接反射面間の面倒れ量等といった走査位置を測定する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転多面鏡を用いた走査光学系は、レーザ光を発光するＬＤ光源と、回転多面鏡と、結像光学系等から構成されている。そして、結像光学系としては、ｆθレンズを使用し、結像光学系の結像面には、回転ドラム形状の感光体が置かれるのが一般的である。
【０００３】
ＬＤ光源からの光ビームは回転多面鏡の各反射面から反射され、多面鏡の回転によって結像面、すなわち、感光体面上を一方向に走査し、１本の走査線を潜像として形成する。多面鏡が回転して次の反射面に移ると、感光体が走査線の一ピッチ分回転し、前の走査線の隣に次の走査線を描く。多面鏡が反射面を変えるごとに一本づつ走査線が形成され、これが積層されて、原稿画像ができあがることになる。この光ビームの移動する走査方向を主走査方向と呼んでいる（像高方向ともいう）。
【０００４】
このような回転多面鏡を用いた走査光学系では、積層された多数の走査線が、すべて平行で、かつ等ピッチでなければならない。もし、回転多面鏡の各反射面の面倒れ量が揃っていなかったりすると、結像面上の走査光の軌跡が副走査方向（上記主走査方向と直交するピッチ方向）にずれたり、等間隔でなくなったり、平行でなくなったりすることになり、画像不良の原因となる。
【０００５】
そのため、回転多面鏡の各面の面倒れ等を測定し、規格から外れた走査光学系は除外する等の対策が必要となる。
従来、このような走査光学系における走査特性の測定は、次のようにして行っていた。
【０００６】
まず、走査光学系の結像面上に、受光センサを配置する。受光センサとしては、副走査方向に延びるラインセンサを使用する。ラインセンサには、通常、ＣＣＤラインセンサが用いられる。そして多面鏡の１つの反射面でＬＤ光源からの光ビームを反射させ、ラインセンサ上に光像を結像させる。ラインセンサには多数の画素が等間隔で並んでおり、複数の画素の上に光像が結像する。そこで、各画素の出力を検出すれば、光像がラインセンサ上のどの位置に結像したかは、簡単に知ることができ、その位置をラインセンサの長さ方向の座標等で示すことができる。
この操作を多面鏡の各反射面について行い、各反射面に対する結像位置を測定すれば、多面鏡の全ての反射面の面倒れや走査線の曲がりを求めることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のようにラインセンサの主走査方向（像高位置）を変えながらラインセンサで光量を計測し、走査ビーム曲がりや面倒れを測定する場合において、感光体面と仮定されるその像面の光軸方向の位置によって、測定される走査ビームの曲がり量や面倒れ量が大きく異なってくる。
【０００８】
また、上記ラインセンサには走査ビームの他にフレア光や迷光が入り込むが、従来の技術ではそのラインセンサで計測された階調値をそのまま用いて測定するため、そのようなフレア光等がある場合に光の重心位置にばらつきが生じて精度の良い測定ができなかった。例えば、計測する光ビーム又は外光の一部が測定機器内の部材に反射され、これがフレア光としてラインセンサに受光されてしまうため、光の重心位置にばらつきが生じていた。
【０００９】
そこで、本発明は、このような不具合を解消するために考えられたもので、側定時の像面位置設定の精度を改善し、また、フレア光等を効果的に除去することによって光の重心を精度良く測定でき、精度の高い走査線曲がりや面倒れといった走査位置を測定できる方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【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における走査位置測定方法は、光ビームを走査する回転多面鏡の走査面を特定し、各走査面で主走査方向に角度走査される光ビームの結像する像面上にその主走査方向と直交するラインセンサを配置し、その主走査方向の任意の位置で計測される光量の階調値に基づいて光の重心位置を算出する走査位置の測定方法において、上記ラインセンサを光ビームの光軸方向に沿って移動させながら、上記光ビームの光量を計測し、上記ラインセンサにより計測された波形のピーク値が最大となる光軸方向位置を判定するとともに、該光軸方向位置で走査位置の測定を行うことを特徴としている。
【００１１】
上記ラインセンサで計測された光量の階調値に対するバックグランド値を設定し、上記階調値をそのバックグランド値でカットして得られた波形に基づいて上記重心位置を算出することが望ましく、この場合、上記バックグランド値を、上記ラインセンサで計測された階調値の最大ピーク値に対する１／ｅ２の値とするとよい。
【００１２】
さらに、バックグランド分をカットした後に二以上の波形が存在するときは、波形同士の最大値を比較して大きい波形のみを光の重心位置の算出に用いるとよい。
【００１３】
また、上記本発明の走査光学系における走査位置測定装置は、その走査面ごとに光ビームを検知して回転多面鏡の走査面を特定する手段と、各走査面で走査される光ビームの結像する像面上でその主走査方向と直交方向に沿って配置されるラインセンサと、該ラインセンサを主走査方向に沿って任意の位置に配置する第１の移動手段と、上記ラインセンサで計測される光量の階調値から光の重心位置を算出する制御手段と、を備えた走査位置の測定装置において、上記ラインセンサを光ビームの光軸方向に沿って移動させる第２の移動手段を備えるとともに、上記制御手段によりラインセンサで計測される上記光ビームの光量の波形のピーク値が最大となる光軸方向位置を判定するとともに、該光軸方向位置で走査位置を測定することを特徴としている。
【００１４】
上記ラインセンサが、その両サイドに軸方向を向く遮光フードを有するとともに、該遮光フードがその主走査方向の位置に応じて、そのラインセンサに入射する光ビームの光軸に対して平行になるように可動に設置するとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の測定装置の構成を示す図である。同図に示す被測定走査光学系は、電源１から電気の供給を受けてレーザ光を出射するＬＤ光源２と、このＬＤ光源２からの光ビームＢを反射する回転多面鏡３と、回転多面鏡３を回転するモータと、結像光学系としてのｆθレンズ４と、からなり、これらが測定台５上に組み込まれている。電源１は、制御手段としてのマイクロコンピュータ６に連結され、マイクロコンピュータ６の指示にしたがってＬＤ光源２をＯＮ、０ＦＦすることができる。
【００１６】
回転多面鏡３はモータにより回転軸Ｏを中心に回転しＬＤ光源２からの光ビームＢを反射し、図の光ビームＢ’として主走査方向へ沿って角度走査する。ｆθレンズ４からのビームＢ’が走査する範囲内の端部に、走査面３ａを特定する手段としての光センサ７を設置しており、この光センサ７の検知信号はマイクロコンピュータ６に送られる。回転多面鏡２の回転によりその走査面３ａ（ビームの反射する面）が入れ替わる度に、光センサ７は新たなビームＢ’を受光し、パルス状の出力をマイクロコンピュータ６に伝達する。ここで、マイクロコンピュータ６には、予め多面鏡３の走査面数が入力されており、図示の例では６面であるから、面判定光センサ７が１パルスの出力を出す度に、第１面、第２面・・・・・第６面と順次判定し、第６面の次は第１面に戻るようにして走査面３ａを判定する。
【００１７】
結像面に配置されるラインセンサ８は、副走査方向（図面に対する垂直方向）に沿うようラインセンサカメラ９に取り付けられ、このラインセンサ８の出力は、画像入力ボード１０を経てマイクロコンピュータ６に出力される。ビームＢ′は、走査の途中でｆθレンズ４によりラインセンサ８上に光像を結像する。また、ラインセンサ８と取り付けたラインセンサカメラ９は、主走査方向に駆動される第１の移動手段である像高方向ステージＸ上に取り付けられ、さらに、この像高方向ステージＸは、光軸方向に駆動する第２の移動手段である光軸方向ステージＹ上に取り付けられ、複合移動可能に設置されている。こうして、像高方向ステージＸ、及び光軸方向ステージＹは共にコントローラ１１を経てマイクロコンピュータ６に連結され、マイクロコンピュータ６の指示によりラインセンサ８を主走査方向（像高方向）および光軸方向へ位置制御する。
【００１８】
ラインセンサ８上には多数のＣＣＤ素子が一列に並んだもので、光ビームは複数の素子の上に結像する。このラインセンサ８の主走査方向の両サイド、すなわちラインセンサカメラ９の開口側辺でラインセンサ８を挟んだ対向位置に遮光フード１２，１２を、入射するビームＢ’光軸の傾きに合わせて回動可能に設置している。ラインセンサ８の各素子の出力は画像入力ボード１０を経由してマイクロコンピュータ６に送られ、その画素位置（アドレス）に対する階調値として得られた波形から光の重心を求め、光ビームＢ’の走査位置とする。
【００１９】
本実施例では、光軸方向ステージＹでラインセンサ８を移動させながら、マイクロコンピュータ６により後述の高精度の重心位置を得られる光軸方向位置を判定し、光軸方向ステージＹによりその光軸方向位置を固定した後、像高方向ステージＸ上の予め決められた複数の測定点で受光処理を行い、各測定点で得られた重心位置をつなぐことで、走査線の曲がりが測定できる。そして、この操作を回転多面鏡３の各測定面３ａについて行えば、それぞれの測定面３ａでの走査線の曲がりを知ることができるわけである。
【００２０】
一方、面倒れが全くない場合に結像する位置を、理論的に求め、原点とする。そして、原点から上記重心までの距離を走査線曲がり量（μｍ）とする。この曲がり量は、すなわち、回転多面鏡３の当該測定面３ａの面倒れ量となる。
【００２１】
図２は、本実施例の測定方法の流れを示すフローチャートである。測定開始の指示後、まずラインセンサ８を、回転多面鏡３の正面となる像高方向ステージＸ上の光軸方向Ｏ′上にセットした後、光軸方向ステージＹによりその光軸方向Ｏ′に沿って移動させる（Ｓ１）。このとき光軸方向の各位置でラインセンサ８によりビームの光量（階調値）を計測しながら（Ｓ２）、計測された波形のピーク値が最大となる光軸方向の位置を判定し、その位置でラインセンサ８を固定する（Ｓ３）。ついで行われるビームＢ′の走査位置の測定では、上記光量最大位置に固定されたラインセンサ８を像高方向ステージＸ上の主走査方向（像高方向）に移動させる（Ｓ４）。主走査方向の各測定地点では光センサ７の信号から回転多面鏡３の走査面３ａを順次特定しつつ走査ビームＢ′の波形を計測する（Ｓ５，Ｓ６）。各測定地点において、走査面３′ごとに計測された波形から、そのビームＢ′の光重心座標を算出し、これに基づいて走査ビームの曲がり及び面倒れを計算し（Ｓ７）、終了する。
【００２２】
この測定時に、ラインセンサ８の両側を覆うフード１２は、ラインセンサカメラ９の像高方向ステージＸ上の移動と連動するようにそれぞれの測定位置で常に回転多面鏡３の回転中心Ｏを向くように角度が可変となっており、ラインセンサ８で受光されるビームＢ′の光軸方向と平行になるように配置される。これにより、測定機内の部材により反射・散乱されたフレア光が、ラインセンサ８に受光されることを極力防止している。
【００２３】
図３は、測定された走査位置を像高方向にプロットして走査ビームの曲がり量を示した線図である。また、図４は、回転多面鏡３の各走査面３ａごとに測定された面倒れ量をプロットした線図である。このように算出した光重心座標を像高方向で比較すると走査ビームの曲がり量が得られる。また、走査面３ａごとに算出して比較することで面倒れ量が得られる。
【００２４】
つぎに、図５を用いて本実施例の光重心座標の算出方法を説明する。図５（ａ）は画素位置全域に対して一定のバックグランドを設定した波形、（ｂ）はバックグランド分をカットした後の波形、（ｃ）は迷光をカットした後の波形を示している。
【００２５】
図５（ａ）に示すように、画素位置全域にわたって計測された階調値には多くのフレア光や迷光を含んでいる。ここでレベルの低いフレア光が全て含まれるバックグランドを設定する。すなわちピーク値の最大値Ｌの１／ｅ２（１３．５％）の値を算出し、これをバックグランド値としてマイクロコンピュータ６で自動設定するか、あるいは任意に入力されたバックグランド値を設定する。
【００２６】
図５（ａ）の波形全域をバックグランドレベルで一律にカットし、フレア光をすべて消去したものが、図５（ｂ）の波形である。これでも、（ｂ）中に示されるようにビームの波形から階調値０（ゼロ）を隔てて他の波形が存在する場合、ピーク値の大きい波形をビーム波形とし、ピーク値の小さな方を迷光と判断して、ピーク値の小さい迷光をカットして、最終的には（ｃ）に示すような単独のビーム波形のみを得て、このデータを用いて高精度な光重心位置を算出する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の走査位置の測定方法は、ラインセンサを光ビームの光軸方向に沿って移動させながらその光ビームの光量を計測し、計測された波形のピーク値が最大となる光軸方向の位置を判定するとともに、該光軸方向位置で走査位置の測定を行うので、上記ピーク値が最大となる測定精度の高い位置設定を行ってから像高方向の測定を行うので、繰り返し精度の良い走査ビーム曲がり、多面鏡の面倒れを測定できる。
【００２８】
上記ラインセンサで計測された光量の階調値に対するバックグランド値を設定し、上記階調値をそのバックグランド値でカットして得られた波形に基づいて上記重心位置を算出する方法によれば、フレア光があっても精度の良い光重心位置を算出することができ、高精度で走査ビーム曲がり、及び多面鏡の面倒れを測定できる。
【００２９】
さらに、バックグランド分をカットした後に二以上の波形が存在するときは、波形同士の最大値を比較して大きい波形のみを光の重心位置の算出に用いる方法によれば、迷光があっても精度の良い光重心位置を算出することができ、高精度で走査ビーム曲がり、及び多面鏡の面倒れを測定できる。
【００３０】
走査位置測定装置において、ラインセンサが、その両サイドに光軸方向を向く遮光フードを有するとともに、該遮光フードがその主走査方向の位置に応じて、そのラインセンサに入射する光ビームの光軸に対して平行になるように可動に設置されている構成によれば、測定機及び被測定物等によるフレア光がラインセンサに受光されることを防止でき、精度良く走査位置を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の測定装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】本実施例の測定方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】走査ビームの曲がり量の測定結果を示す線図である。
【図４】回転多面鏡の面倒れ量の測定結果を示す線図である。
【図５】図５は、本実施例の光重心の算出方法を説明する図で、（ａ）は画素位置全域にバックグランドを設定した波形、（ｂ）はバックグランドでカットした後の波形、（ｃ）は迷光をカットして光重心位置を求める対象となる波形を示す線図である。
【符号の説明】
３    回転多面鏡
３ａ  走査面
６    制御手段
８    ラインセンサ
１２  遮光フード
Ｂ′  光ビーム
Ｏ′  光軸方向
Ｘ    第１の移動手段（像高方向ステージ）
Ｙ    第２の移動手段（光軸方向ステージ）
Ｌ    階調値の最大ピーク値
【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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