(57)【要約】【課題】センサへの入射光量の低下やビームプロファイルの劣化を招くことなく光スポット位置を容易に確認可能な光スポット径及び光スポット位置測定装置、走査光学系ユニットの調整方法、及び画像形成装置を提供する。【解決手段】入射するレーザの受光量に応じて受光情報信号を出力するセンサ１０５と、センサ１０５を覆い遮光保護する外装と、レーザをセンサ１０５に導くために外装に設けられた開口部１０５１の周囲に設置され可視域外レーザ光を可視化するミラー１１０とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射するレーザの受光量に応じて受光情報信号を出力するセンサと、前記センサを覆い遮光保護する外装と、前記レーザを前記センサに導くために前記外装に設けられた開口部の周囲に設置され可視域外レーザ光を可視化する可視化部材とを有する光スポット径及び光スポット位置測定装置。
【請求項２】
前記可視化部材を、その後方から視認可能とするための観察手段を有することを特徴とする請求項１記載の光スポット径及び光スポット位置測定装置。
【請求項３】
前記観察手段は、前記可視化部材の前方を映すミラーであることを特徴とする請求項２記載の光スポット径及び光スポット位置測定装置。
【請求項４】
前記観察手段は、前記可視化部材の前方を撮影するカメラ及び該カメラが撮影した画像を表示するモニタであることを特徴とする請求項２記載の光スポット径及び光スポット位置測定装置。
【請求項５】
被走査面に形成される光スポットの径を、請求項１から４のいずれか１項記載の光スポット径及び光スポット位置測定装置を用いて調整する走査光学系ユニットの調整方法。
【請求項６】
請求項５記載の走査光学系ユニットの調整方法によって光スポットの径が調整された走査光学系ユニットを備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光スポット位置を容易に確認可能な光スポット径及び光スポット位置測定装置、走査光学系ユニットの調整方法、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といった各種の画像形成装置に関して広く用いられている。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、より高い精度や自動化が要求されるようになってきている。
【０００３】
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呼び、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。
ここで言う「被走査面」は、仮想的な平面であり、実体的に光スポットが走査するのは光導電性感光体の感光面である。また、光スポットの移動軌跡は「主走査ライン」と呼ばれる。
【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亘って一定とは成り得ない。また、光スポット位置も完全な直線とはならない。従って、主走査ラインをいくつかに分割し、各々の点での光スポット径及び光スポット位置を測定することが一般的に行われている。
【０００５】
光スポット径及び光スポット位置の測定は、ビームを静止させた状態で行われる。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に静止させる必要がある。通常、回転多面鏡はモータと直結されており、数万ｒｐｍで高速回転するような構成となっており、正確な位置に静止させる機能は備わっていないため、ビーム位置を確認しながら手作業によって回転多面鏡を回転させ、目的の位置に静止させる必要があった。
【０００６】
光スポット径及び光スポット位置の測定は、一般にスリットスキャン方式の、ビームプロファイラやエリアＣＣＤなどのセンサを用いて行われる。このセンサは、その受光部前面に開口部を備え、測定時には光スポットをそのほぼ中央部へ正確に入射させる必要がある。しかし、光源として赤外レーザを用いた走査光学系では、光スポット位置の確認が困難なため、開口部への導光作業に手間がかかっていた。このため、特許文献１では、光束を分割してセンサにより位置検知を行う方式が提案されている。
【特許文献１】特開平９−２０３６８８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、特許文献１のように光束を分割すると、
（１）センサへ入射する光量の低下
（２）ビームプロファイルの劣化
という問題が生じてしまう。
【０００８】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、センサへの入射光量の低下やビームプロファイルの劣化を招くことなく光スポット位置を容易に確認可能な光スポット径及び光スポット位置測定装置、走査光学系ユニットの調整方法、及び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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、入射するレーザの受光量に応じて受光情報信号を出力するセンサと、センサを覆い遮光保護する外装と、レーザをセンサに導くために外装に設けられた開口部の周囲に設置され可視域外レーザ光を可視化する可視化部材とを有する光スポット径及び光スポット位置測定装置を提供するものである。
【００１０】
本発明の第１の態様においては、可視化部材を、その後方から視認可能とするための観察手段を有することが好ましく、これに加えて、観察手段は、可視化部材の前方を映すミラーであるか、又は、観察手段は、可視化部材の前方を撮影するカメラ及び該カメラが撮影した画像を表示するモニタであることがより好ましい。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、被走査面に形成される光スポットの径を、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置を用いて調整する走査光学系ユニットの調整方法を提供するものである。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第２の態様に係る走査光学系ユニットの調整方法によって光スポットの径が調整された走査光学系ユニットを備えた画像形成装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、センサへの入射光量の低下やビームプロファイルの劣化を招くことなく光スポット位置を容易に確認可能な光スポット径及び光スポット位置測定装置、走査光学系ユニットの調整方法、及び画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適な実施の形態について説明する。図１に本実施形態に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置の構成を示す。
半導体レーザ１０１は、走査光学系ユニット１０２内に設置されている。半導体レーザ１０１から放出されたレーザビームは、不図示のコリメータレンズ及びシリンドリカルレンズ１１４によって回転多面鏡１０３の鏡面に集光される。回転多面鏡１０３に集光されたレーザビームは、鏡面で反射してｆθレンズ１０４を通過し、像面に相当する位置に配置されたセンサ１０５の受光部１０５１を照射する。センサ１０５としては、スリットスキャニング方式で光スポット径を測定するものや、エリアＣＣＤカメラなどを適用可能である。センサ１０５は、Ｙステージ１０６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１０５は、Ｘステージ１０７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１０５からの出力は、コントローラ１０８を経てコンピュータ１０９に取り込まれ、センサ１０５の出力を基に光スポット径及び光スポットの中心位置が算出される。
【００１５】
図２に、光スポット径及び光スポット位置測定装置を恒温槽２００に入れた状態を示す。
この状態では、センサ１０５の受光部１０５１を直接見ることはできない。さらにレーザが赤外光の場合は、その光スポットを蓄光材で確認しながら導光作業を行うこととなるが、光スポットを見るために蓄光材を傾けるなどしなければならず、光スポットの位置決めは非常に困難である。
【００１６】
図３に、従来のセンサ５００の前面の状態を示す。従来のセンサ５００は赤外光の光スポットが当たっていても、その位置は全く視認できない。図４に、本実施形態に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置のセンサ１０５の前面の状態を示す。センサ１０５前面にレーザ光可視化部材１０５２を配置することにより、光スポットの位置が確認できるようになる。ただしこれでも、センサ１０５の前面は恒温槽２００の奥側を向いており、そのままでは光スポットの位置の確認は困難である。
【００１７】
従って、本実施形態に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置では、さらに図５に示すように、センサ１０５と一体の不図示のブラケットにミラー１１０を設置し、センサ１０５の前面を恒温槽２００の手前側から見えるようにしている。これにより、光スポット位置の確認が容易となり、導光作業に要する時間が短縮される。また、図６に示すように、ミラー１１０の代わりにカメラ１１１及びモニタ１１２を用いても良い。このような構成とすれば、遠隔地から光スポット位置を確認したり、光スポットを拡大表示したりすることなども可能である。
【００１８】
実際に光スポットをセンサ１０５の受光部１０５１に導光する手順について説明する。
ミラー１１０又はカメラ１１１及びモニタ１１２でセンサ１０５の前面を確認しながら回転多面鏡１０３を少しずつ回転させていく。センサ１０５の前面の確認は、ミラー１１０を介した目視又はモニタ１１２に表示された映像を視認することによって行う。回転多面鏡１０３は手動で回転させても良いし、不図示の外部駆動源を利用して回転させても良い。センサ１０５の前面には可視域外レーザを視認可能とするための可視化部材１０５２が設置されているため、光スポットは光の点として目視により確認可能である。回転は光スポットを直接又は間接的に目視しながら行うため、手動で回転させる場合には回転量を意識する必要はない。外部駆動源を利用して回転多面鏡を回転させる場合は、ｆ−θ特性によって決まる量だけ回転させればよい。
【００１９】
そして、センサ１０５の前面に光スポットの照射が確認できたら、受光部１０５１を照射するように回転多面鏡１０３の回転量を微調整する。この微調整は、実際にミラー１１０やカメラ１１１で確認しながらの作業である。センサ１０５の前面はφ５０ｍｍ程度であり、受光部はφ２ｍｍ程度である。回転多面鏡１０３を適当に回していれば、センサ１０５の前面に光スポットを確認できる位置は容易に発見できる。これは、回転多面鏡１０３が１回転する間に光スポットがセンサ１０５の前面を照射している割合が小さくないためである。例えば、光スポットを１０ｍｍ移動するために回転多面鏡を１．３°回転させる必要のある光学系では、φ５０ｍｍのセンサ前面に光スポットがある場合は回転多面鏡が６面ならば１．３°×５×６面＝３９°、つまり１回転３６０°中の３９°でセンサ前面に光スポットが位置する状態となる。
【００２０】
微調整は手動の場合、光スポットは光の点として目視できているため、実際の位置を確認しながら回転多面鏡１０３の回転停止位置を微調整する。微調整の量は目視した情報が脳を通じて手の動きにフィードバックされるという人間の一般能力なので、定量的に記述する必要はない。最終的に、受光部１０５１に光スポットが導光されればセンサ１０５から光スポットの光量に応じた信号が出力されるため受光を確認できる。外部駆動の場合は、例えば１パルス１／２５０度のステッピングモータを駆動源として用いるとしたら、光スポットの光の点が、受光部１０５１から離れている距離を目測で予想して、その分駆動する。つまり、受光部までの距離が１０ｍｍ（＝１．３°）であると予想した場合は、３２５パルス分ステッピングモータを駆動する。光の点の位置は、ミラー１１０で見ていると実際に定規で測る訳にはいかないので、モータの駆動量は予測値である。１回の駆動で受光部１０５１を照射できなかったとしても、距離は縮まっているため、数回の微調整駆動を繰り返せば受光部１０５１の照射が可能である。
【００２１】
光スポットが副走査方向にずれていた場合は、センサ１０５全体を副走査方向に移動する。この移動は、センサ１０５を設置しているＺステージ１１３を用いて行う。光スポット位置の確認は、上記のように目視で可能である。図７を例にとると、Ｚステージ１１３はステーションを変える場合以外にも、副走査方向の位置合わせにも利用できる。従って、目視によって確認した光スポットの副走査方向のずれ量と思われる距離だけＺステージ１１３を駆動する。最終的に受光部１０５１に照射されれば、センサ１０５から光スポットの光量に応じた信号が出力されるため受光を確認できる。
【００２２】
このように、回転多面鏡１０３の回転とＺステージ１１３の駆動とを組み合わせて、光スポットが受光部１０５１を照射するように調整すればよい。
【００２３】
図７に、タンデム方式の走査光学系ユニットの測定状態を示す。走査光学系ユニット固定部材１１５によって保持された走査光学系ユニット１０２は、図８に示すタンデム型のフルカラー画像形成装置に書き込みユニットとして適用されるものである。光スポット径及び光スポット位置を測定しながら、感光体表面に相当する位置で光スポットが絞れるようにシリンドリカルレンズ１１４の位置を調整する。
【００２４】
本実施形態に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置は、センサへの入射光量の低下やビームプロファイルの劣化を招くことなく光スポット位置を容易に確認可能である。このため、光スポットのセンサ開口部への導光作業を容易に行え、測定時間の短縮が可能となる。
【００２５】
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることなく様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置の構成を示す図である。
【図２】光スポット径及び光スポット位置測定装置を恒温槽に設置した状態を示す図である。
【図３】従来のセンサ前面と光スポットとの関係を示す図である。
【図４】本実施形態に係る光スポット径及び光スポット位置測定装置のセンサ前面と光スポットとの関係を示す図である。
【図５】ミラーにより恒温槽の手前側からセンサ前面を視認できるようにした構成を示す図である。
【図６】カメラにより恒温槽の手前側からセンサ前面を視認できるようにした構成を示す図である。
【図７】タンデム方式の走査光学系ユニットの測定状態を示す図である。
【図８】タンデム型フルカラー画像形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０１    半導体レーザ
１０２    走査光学系ユニット
１０３    回転多面鏡
１０４    ｆθレンズ
１０５    センサ
１０６    Ｙステージ
１０７    Ｘステージ
１０８    コントローラ
１０９    コンピュータ
１１０    ミラー
１１１    カメラ
１１２    モニタ
１１３    Ｚステージ
１１４    シリンドリカルレンズ
１１５    走査光学系ユニット固定部材
２００    恒温槽
１０５１    受光部
１０５２    レーザ光可視化部材
【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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