JP2000292308A - 走査光学系測定方法および走査光学系測定装置および走査光学系測定記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリゴンミラーの面倒れ測定のコスト低減、
品質の向上。 【解決手段】 光偏向器を回転させながら回転軸に対し
て略垂直な方向から光束を前記偏向面に照射して、光束
が偏向面ごとに反射されて光偏向器の回転方向に走査さ
れる反射光を得られるようにして、回転軸方向の傾き量
に応じて反射光の回転方向に走査される時間が異なるよ
うに反射光を部分的に遮光するようにして、反射光が部
分的に遮光されることで付加される反射光の時間情報を
偏向面ごとに得るようにして、偏向面ごとの反射光の時
間情報と反射光が回転方向に走査される走査角速度とを
もとに算出。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査光学系の面倒れ
量測定方法に関し、特に走査光学系を構成する複数の偏
向面を有する光偏向器の各々の反射面（偏向面）の製造
誤差等によって被走査面を光走査する際のレーザービー
ム（光ビーム）の副走査方向の走査位置のバラツキ（間
隔ムラ）の原因である面倒れ量とジッター成分を高精度
に測定（評価）するようにした、例えばレーザービーム
プリンタ（ＬＢＰ）等の装置に用いられる走査光学系の
面倒れ量測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザービームを利用して例えば
記録媒体である感光体ドラム面上を該レーザービームで
光走査して画像の記録を行なうレーザービームプリンタ
（ＬＢＰ）等の画像記録装置が広く使用されている。光
走査は、回転させた複数の偏向面を有する光偏向器（ポ
リゴンミラー）にレーザービームを照射してその反射光
を用いて行っている。

【０００３】面倒れ量を測定する方法としては、例えば
感光体ドラムの代わりに結像位置に受光手段として複数
の画素（検出ビット）を配列した１次元ラインセンサー
（ＣＣＤ）をレーザービームの走査方向（主走査方向）
と直交する方向（副走査方向）に１ケ所或いは数カ所に
配置して回転多面鏡の各反射面で反射されたレーザービ
ームをラインセンサー面に入射させている。

【０００４】そしてラインセンサーに入射するレーザー
ビームの走査位置を検出することにより各反射面毎の面
倒れの影響による副走査方向の走査線の間隔ムラ（バラ
ツキ）を測定している。

【０００５】また、ジッターはレーザービームの走査方
向のある２点のラインセンサーを通過するレーザービー
ムの時間間隔の変動量から算出していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１次元
ラインセンサー（ＣＣＤ、ＰＳＤ）を測定用の受光手段
として用いて面倒れ量を測定する従来の測定方法では、
１反射面当たりの面倒れ量を測定するには１回の位置検
出について５００個前後のデータをラインセンサーから
出力させ、そのデータを用いて副走査方向のレーザービ
ームの走査位置を算出し測定していた。ＣＣＤやＰＳＤ
を用いるため測定装置も高価なものとなり、設備投資の
点で問題であった。

【０００７】そして、１反射面当たりの面倒れ量を測定
するのに要する時間は１００ｍsec前後もかかり、測定
時間の短縮が出来ないという点が問題であった。

【０００８】また、従来のジッターの測定では、ライン
センサーからの出力波形から時間情報を抽出する際の出
力波形のトリガーレベルを振幅の５０％にしていたため
に、各反射面毎の面倒れの影響で波形の振幅の変動や波
形の立ち上がり・立ち下がり時間の変動がありジッター
の測定に正確さが欠けるという問題点があった。

【０００９】また、従来の測定方法、測定装置ではポリ
ゴンミラー検査装置やポリゴンミラースキャナーモータ
やレーザービームプリンタのコスト低減、品質の向上に
限界があるという問題点があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の面倒れ量の走査
光学系測定は、複数の偏向面を有する光偏向器を回転さ
せながら光束を前記偏向面に照射して、光束が偏向面ご
とに反射されて光偏向器の回転方向に走査される反射光
を得られるようにして、光偏向器の回転軸方向の傾き量
に応じて反射光の回転方向に走査される時間が異なるよ
うに反射光を部分的に遮光するようにして、反射光が部
分的に遮光されることで付加される反射光の時間情報を
偏向面ごとに得るようにして、偏向面ごとの反射光の時
間情報と反射光が回転方向に走査される走査角速度とを
もとに偏向面各々の回転軸方向の傾き量を算出させるよ
うにしたものである。

【００１１】また、本発明のジッターの測定の走査光学
系測定装置は、ラインセンサーからの信号波形群から時
間情報を抽出する際のトリガーレベルを可変して時間情
報を抽出する際のトリガーエラーを低減させるようにし
たものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、複数の
偏向面を有する光偏向器を回転させながら光束を前記偏
向面に照射して、光束が偏向面ごとに反射されて光偏向
器の回転方向に走査される反射光を得られるようにし
て、光偏向器の回転軸方向の傾き量に応じて反射光の回
転方向に走査される時間が異なるように反射光を部分的
に遮光するようにして、反射光が部分的に遮光されるこ
とで付加される反射光の時間情報を偏向面ごとに得るよ
うにして、偏向面ごとの反射光の時間情報と反射光が回
転方向に走査される走査角速度とをもとに偏向面各々の
回転軸方向の傾き量を算出させるようにした走査光学系
測定方法である。

【００１３】このように、従来よりも測定方法が簡単で
ある。また、簡単な設備で測定ができる。

【００１４】請求項２に記載の発明は、光束を照射する
光照射手段と、光偏向器を回転させる回転手段と、透過
と遮光とが光束の走査位置で異なる遮光手段と、受光し
た光束を時間情報に変換する受光手段と、光偏向器の偏
向面ごとの回転軸方向の傾き量を算出するプログラムさ
れたコンピュータとを備え、光束を回転させた光偏向器
に照射して、光偏向器の偏向面ごとに反射されて回転方
向に走査される反射光の光路に遮光手段を備え、遮光手
段を通過させた反射光を受光手段で受光させて、受光手
段から出力される偏向面ごとの時間情報と反射光が回転
方向に走査される走査角速度とをもとに偏向面各々の回
転軸方向の傾き量を前記コンピュータで算出させるよう
にした走査光学系測定装置である。

【００１５】このように、従来よりも測定装置が簡単な
構成である。また、簡単な測定装置で測定時間が短縮で
きる。

【００１６】請求項３に記載の発明は、コンピュータに
よって光偏向器の偏向面ごとの回転軸方向の傾き量を算
出するための測定プログラムを記録した走査光学系測定
記録媒体であって、測定プログラムは光偏向器を回転さ
せながら光束を照射させ、光偏向器の偏向面ごとに反射
される反射光を回転方向に走査させ、透過と遮光とが光
束の走査位置で異なる遮光手段を通過させることで反射
光に付与される時間情報を受光した光束が時間情報に変
換される受光手段で出力させ、受光手段から出力される
偏向面ごとの時間情報と反射光が回転方向に走査される
走査角速度とをもとに偏向面各々の回転軸方向の傾き量
を算出させる測定プログラムを記録した走査光学系測定
記録媒体である。

【００１７】このように、走査光学系測定記録媒体に記
録した測定プログラムは、測定プログラムの書き換えを
行うことが容易であるため、測定プログラムの算出時に
測定系の誤差要因を補正するように測定プログラムの書
き換えもできる。測定プログラムのメンテナンスが容易
にできる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、光束を照射する
光照射手段と、光偏向器を回転させる回転手段と、受光
した光束の時間情報を含む信号波形に変換する複数の受
光手段と、信号波形のジッター成分を算出するプログラ
ムされたコンピュータとを備え、光束を回転させた光偏
向器に照射して、光偏向器の偏向面ごとに反射される反
射光を回転方向に走査させ、反射光を複数の受光手段で
受光させて、複数の受光手段から出力される偏向面ごと
の信号波形群からジッター成分を前記コンピュータで算
出させることを特徴とする走査光学系測定装置であっ
て、信号波形群から時間情報を抽出する際のトリガーレ
ベルを可変して時間情報を抽出する際のトリガーエラー
を低減させる走査光学系測定装置である。

【００１９】このように、時間情報を抽出する際のトリ
ガーエラーを低減させるようにしたので従来よりもジッ
ターの測定精度を高めることができる。

【００２０】請求項５に記載の発明のポリゴンミラー検
査装置は、請求項１記載の走査光学系測定方法を用いた
ものである。

【００２１】請求項６に記載の発明のポリゴンミラー検
査装置は、請求項２記載の走査光学系測定装置を用いた
ものである。

【００２２】請求項７に記載の発明のポリゴンミラー検
査装置は、請求項３記載の走査光学系測定方法記録媒体
を用いたものである。

【００２３】このように、請求項５から７記載のポリゴ
ンミラー検査装置を用いれば、従来のポリゴンミラー検
査装置よりも検査時間をより短縮できて、 検査装置の
コストも低減できる。

【００２４】請求項８に記載の発明のポリゴンミラー検
査装置は、請求項４記載の走査光学系測定装置を用いた
ものである。

【００２５】このように、請求項８記載のポリゴンミラ
ー検査装置を用いれば、従来のポリゴンミラー検査装置
よりもジッターの測定精度がより高いので、 ポリゴン
ミラー検査の品質を高められる。

【００２６】請求項９に記載の発明のポリゴンミラース
キャナーモータは、請求項５から８記載のポリゴンミラ
ー検査装置を用いて検査したものである。

【００２７】このように、請求項５から８記載のポリゴ
ンミラー検査装置を用いたポリゴンミラースキャナーモ
ータは従来よりも検査のコストの低減ができる。また、
ポリゴンミラースキャナーモータのジッターの品質が高
められる。

【００２８】請求項１０に記載の発明のレーザービーム
プリンタは、請求項９記載のポリゴンミラースキャナー
モータを用いたものである。

【００２９】このように、請求項９記載のポリゴンミラ
ースキャナーモータをレーザービームプリンタに用いれ
ばレーザービームプリンタの直接材料費の低減や印字画
質の向上が図れる。

【００３０】

【実施例】面倒れの測定は、図１に示すような測定系を
構成し、回転させた複数の偏向面を有する光偏向器１
（以下ポリゴンミラー１）に光束としてレーザービーム
２を照射したときの受光手段としてのセンサーの出力信
号をもとに算出することで行われる。

【００３１】ポリゴンミラー１の回転軸６に対して垂直
な方向より光束としてレーザービーム２を照射する。セ
ンサー３（フォトダイオード）の受光面の前に遮光手段
４として図２に示すような逆三角形の窓５が設けられて
いる。ポリゴンミラーに面倒れが生じているとミラー面
７から反射される反射光の出射角度はポリゴンミラーの
回転軸方向に変化する。出射角度の変化した反射光で逆
三角形の窓５が設けられた遮光手段を光走査すると、そ
の遮光手段の光走査される位置はポリゴンミラーの回転
軸方向に変化することになる。図２に示すように遮光手
段の逆三角形の窓５を通過するは光走査される幅が変わ
る。この光走査の幅が変化した反射光を受光手段のセン
サー３（フォトダイオード）に照射すると、受光手段の
センサー３（フォトダイオード）からは時間軸方向の幅
が変化した矩形波状信号が出力される。図３に受光手段
のセンサー３（フォトダイオード）からの時間軸方向の
幅が変化した矩形波状信号波形８を示す。そして、偏向
面ごとの矩形波状信号の時間軸方向の幅と反射光の走査
角速度を用いて面倒れ量（傾き角度）を算出する。

【００３２】遮光手段の逆三角形の窓５の谷の開き角度
は９０度で、形状は二等辺三角形とした方が算出の計算
式が簡単にできる。遮光手段の形状を図４に示す。

【００３３】受光手段のセンサー３（フォトダイオー
ド）からの矩形波状信号を周波数タイムインターバルア
ナライザ（ヒューレットパカード社製、ＨＰ５３７２
Ａ）に入力して、矩形波状信号の時間軸方向の幅を測定
する。この矩形波状信号の時間軸方向の幅を示すデータ
をＧＰ−ＩＢの自動計測手段でコンピュータの記憶領域
に取り込み、面倒れ量をコンピュータのプログラムで算
出する。周波数タイムインターバルアナライザの設定条
件は、ファンクションがタイムインターバルで、測定チ
ャンネルがＡ→Ｂで、入力チャンネルモードがコモン
で、チャンネルＡ検出エッジが負で、その他の設定条件
は、プリセット値のままとした。光束としてレーザービ
ームはランダム偏向ヘリウムネオンレーザーを用いた。

【００３４】図４の遮光手段を用いたときの面倒れ量の
算出は、反射光の光束が基準位置（逆三角形の窓のＷ₀
の位置）から下側に−Ｈ_minずれた箇所の水平方向に走
査される幅Ｗ_minは、 Ｗ_min＝Ｗ₀−２Ｈ_min ……（１） である。

【００３５】このときの受光手段のセンサー（フォトダ
イオード）からの矩形波状信号の時間軸方向の幅（ｓｅ
ｃ）がΔＴ_minで、反射光の逆三角形の窓を横切る速度
がＶ（ｍ／ｓ）である。図５にミラー面と受光手段のセ
ンサーの位置関係を示す。ミラー面と受光手段のセンサ
ーの距離がＬ（ｍ）で、反射光の走査角速度がω（ｒａ
ｄ／ｓｅｃ）で、ポリゴンミラーの回転角速度がω
_m（ｒａｄ／ｓｅｃ）である。

【００３６】したがって、Ｗ_minは、 Ｗ_min＝ＶΔＴ_min＝ＬωΔＴ_min ……（２） である。同様に、反射光の光束が基準位置（逆三角形の
窓のＷ₀の位置）から上側に＋Ｈ_maxずれた箇所の水平方
向に走査される幅Ｗ_maxは、 Ｗ_max＝Ｗ₀＋２Ｈ_max ……（３） である。

【００３７】このときの受光手段のセンサー（フォトダ
イオード）からの矩形波状信号の時間軸方向の幅（ｓｅ
ｃ）がΔＴ_maxであるので、同様にＷ_maxは、 Ｗ_max＝ＶΔＴ_max＝ＬωΔＴ_max ……（４） である。

【００３８】反射光の走査角速度がω（ｒａｄ／ｓｅ
ｃ）とポリゴンミラーの回転角速度がω_m（ｒａｄ／ｓ
ｅｃ）には、 ω＝２ω_m ……（５） の関係式があるので、Ｈ_minは、 Ｈ_min＝（Ｗ₀−Ｗ_min）／２ ……（６） より、 Ｈ_min＝（Ｗ₀／２）−｛（Ｌω／２）ΔＴ_min｝ ……（７） である。Ｈ_maxは、 Ｈ_max＝（Ｗ_max−Ｗ₀）／２ ……（８） より、 Ｈ_max＝[（Ｌω／２）ΔＴ_max]−（Ｗ₀／２） ……（９） である。

【００３９】そしてＨ_minとＨ_maxの和よりΔＨは、 ΔＨ＝Ｈ_min＋Ｈ_max ……（１０） より、 ΔＨ＝（Ｌω／２）（ΔＴ_max−ΔＴ_min） ……（１１） である。

【００４０】そしてポリゴンミラーのミラー面が回転軸
より上向きに傾いた角度をφ_maxとすると、 φ_max＝（１／２）ｔａｎ^-1（Ｈ_max／Ｌ） ……（１２） である。

【００４１】そしてポリゴンミラーのミラー面が回転軸
より下向きに傾いた角度を−φ_minとすると、 −φ_min＝−（１／２）ｔａｎ^-1（Ｈ_min／Ｌ） ……（１３） である。

【００４２】面倒れ量Δφはφ_minとφ_maxの和より、 Δφ＝φ_min＋φ_max ……（１４） Δφ＝（１／２）ｔａｎ^-1（Ｈ_min／Ｌ）＋（１／２）
ｔａｎ^-1（Ｈ_max／Ｌ） である。

【００４３】φ＝０近傍の近似式で式を簡単にするとΔ
φは、 Δφ＝（１／２）ｔａｎ^-1｛（Ｈ_min＋Ｈ_max）／Ｌ｝ ……（１５） であり、 Δφ＝（１／２）ｔａｎ^-1｛ω／２（ΔＴ_max−ΔＴ_min）｝ ……（１６） となる。

【００４４】さらに、ポリゴンミラーの回転軸に対して
垂直な方向より光束として照射するレーザービームが、
垂直な方向よりも角度θだけ傾いた方向より照射される
とき、そのときの反射光の回転軸に対して垂直な方向に
たいする角度を２φ_Eとすれば、面倒れ量の真値Δφ
_T（補正された面倒れ量）は、 Δφ_T＝（１／２）ｔａｎ^-1（ｔａｎ２φ_E／ｃｏｓθ） ……（１７） であり、 Δφ_T＝（１／２）ｔａｎ^-1［｛ω／２（ΔＴ_max−ΔＴ
_min）｝／ｃｏｓθ］ となる。以上のような面倒れ量の補正方法を走査光学系
測定記録媒体に記録すれば走査光学系測定装置や測定プ
ログラムのメンテナンスも容易にできる。

【００４５】図６、図７に測定結果の一例を示す。

【００４６】なお、本実施例では遮光手段５には逆三角
形の窓を設けたが、時間情報を付与するための窓形状は
多様なものが出来ることは言うまでもない。略Ｖ字型
や、正三角形や、丸窓などでもよく、これらを任意に選
択できるようにしてもよい。また透過型液晶で光の透過
部、遮蔽部を任意の形状に選択出来るようにしてもよ
い。

【００４７】

【発明の効果】本発明の走査光学系測定方法および走査
光学系測定装置は従来よりも測定方法を簡単にでき、ま
た簡単な設備で測定ができるのでコスト低減や品質の向
上が図れて、産業的価値は大である。

【００４８】また、本発明の走査光学系測定記録媒体は
測定プログラムの書き換えを行うことが容易であるた
め、測定プログラムの算出時に測定系の誤差要因を補正
するように測定プログラムの書き換えもでき、測定プロ
グラムのメンテナンスも容易にできるので、産業的価値
は大である。

【００４９】また、本発明のポリゴンミラー検査装置を
用いたポリゴンミラースキャナーモータは従来よりも検
査のコストの低減ができ、ポリゴンミラースキャナーモ
ータのジッターの品質も高められるので、産業的価値は
大である。

【００５０】また、本発明のポリゴンミラースキャナー
モータをレーザービームプリンタに用いればレーザービ
ームプリンタの直接材料費の低減や印字画質の向上が図
れるので、産業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の測定系を示す平面図

【図２】本発明の実施例の測定系を示す斜視図

【図３】受光手段のセンサーの矩形波状信号波形図

【図４】遮光手段の形状図

【図５】ミラー面と受光手段のセンサーの位置関係を示
す図

【図６】本発明の実施例の測定結果の一例を示す図

【図７】本発明の実施例の測定結果の一例を示す図

【符号の説明】

１ 光偏向器（ポリゴンミラー） ２ レーザービーム ３ センサー（フォトダイオード） ４ 遮光手段 ５ 逆三角形の窓 ６ 回転軸 ７ ミラー面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G086 GG03 2H045 AA03 AA13 AA62 DA46 5C072 AA03 BA02 BA11 CA06 DA15 DA21 DA23 HA02 HA13 UA13 XA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の偏向面を有する光偏向器を回転さ
   せながら光偏向器の回転軸に対して略垂直な方向から光
   束を前記偏向面に照射して、前記光束が前記偏向面ごと
   に反射されて前記光偏向器の回転方向に走査される反射
   光を得られるようにして、前記光偏向器の回転軸方向の
   傾き量に応じて前記反射光の回転方向に走査される時間
   が異なるように前記反射光を部分的に遮光するようにし
   て、反射光が部分的に遮光されることで付加される反射
   光の時間情報を前記偏向面ごとに得るようにして、前記
   偏向面ごとの反射光の時間情報と反射光が回転方向に走
   査される走査角速度とをもとに前記偏向面各々の回転軸
   方向の傾き量を算出することを特徴とする走査光学系測
   定方法。
2. 【請求項２】 光束を照射する光照射手段と、光偏向器
   を回転させる回転手段と、透過と遮光とが光束の走査位
   置で異なる遮光手段と、受光した光束を時間情報に変換
   する受光手段と、光偏向器の偏向面ごとの回転軸方向の
   傾き量を算出するプログラムされたコンピュータとを備
   え、前記光束を回転させた前記光偏向器に照射して、前
   記光偏向器の偏向面ごとに反射されて回転方向に走査さ
   れる反射光の光路に前記遮光手段を備え、遮光手段を通
   過させた反射光を前記受光手段で受光させて、受光手段
   から出力される偏向面ごとの時間情報と反射光が回転方
   向に走査される走査角速度とをもとに前記偏向面各々の
   回転軸方向の傾き量を前記コンピュータで算出させるこ
   とを特徴とする走査光学系測定装置。
3. 【請求項３】 コンピュータによって光偏向器の偏向面
   ごとの回転軸方向の傾き量を算出するための測定プログ
   ラムを記録した走査光学系測定記録媒体であって、前記
   測定プログラムは光偏向器を回転させながら光束を照射
   させ、前記光偏向器の偏向面ごとに反射される反射光を
   回転方向に走査させ、透過と遮光とが光束の走査位置で
   異なる遮光手段を通過させることで前記反射光に付与さ
   れる時間情報を受光した光束が時間情報に変換される受
   光手段で出力させ、前記受光手段から出力される偏向面
   ごとの時間情報と反射光が回転方向に走査される走査角
   速度とをもとに前記偏向面各々の回転軸方向の傾き量を
   算出させることを特徴とする測定プログラムを記録した
   走査光学系測定記録媒体。
4. 【請求項４】 光束を照射する光照射手段と、光偏向器
   を回転させる回転手段と、受光した光束の時間情報を含
   む信号波形に変換する複数の受光手段と、信号波形のジ
   ッター成分を算出するプログラムされたコンピュータと
   を備え、前記光束を回転させた前記光偏向器に照射し
   て、前記光偏向器の偏向面ごとに反射される反射光を回
   転方向に走査させ、前記反射光を複数の前記受光手段で
   受光させて、複数の受光手段から出力される偏向面ごと
   の信号波形群からジッター成分を前記コンピュータで算
   出させることを特徴とする走査光学系測定装置であっ
   て、信号波形群から時間情報を抽出する際のトリガーレ
   ベルを可変して時間情報を抽出する際のトリガーエラー
   を低減させることを特徴とする走査光学系測定装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の走査光学系測定方法を用
   いたポリゴンミラー検査装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載の走査光学系測定装置を用
   いたポリゴンミラー検査装置。
7. 【請求項７】 請求項３記載の走査光学系測定記録媒体
   を用いたポリゴンミラー検査装置。
8. 【請求項８】 請求項４記載の走査光学系測定装置を用
   いたポリゴンミラー検査装置。
9. 【請求項９】 請求項５から８いずれかに記載のポリゴ
   ンミラー検査装置を用いて検査したことを特徴とするポ
   リゴンミラースキャナーモータ。
10. 【請求項１０】 請求項９記載のポリゴンミラースキャ
    ナーモータを用いたことを特徴とするレーザービームプ
    リンタ。