JP2003014583A

JP2003014583A - ビームプロファイル検証方法

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Publication number: JP2003014583A
Application number: JP2001203801A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Kamijo; 直裕上条
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2001-07-04
Publication date: 2003-01-15
Anticipated expiration: 2021-07-04
Also published as: JP4397549B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ビームの光量データを関数によって表現する
ことでビームのプロファイルを高解像で検出するととも
に、複数のビームが重畳している状態でも個々のビーム
のプロファイルを検証することが可能なビームプロファ
イル検証方法を提供する。【解決手段】画像形成装置の書込み光学系によって出
射されるビームを受光する受光工程と、受光されたビー
ムのビーム情報を格納するビーム情報格納工程と、格納
されたビーム情報をビームの光量の分布を表す光量デー
タ４１に処理するとともに、光量データ４１を近似する
関数を光量データ４１に収束するように関数を処理する
ビーム情報処理工程と、ビーム情報処理工程によって処
理されることで光量データ４１に収束した関数に基づい
てビームのプロファイルを検出するビーム情報検出工程
とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置の書
込み光学系から出射されるビームを高精度に検証するビ
ームプロファイル検証方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子写真方式の画像形成装置
を組み立てる前には走査光学系の各種光学素子の性能を
評価するために、走査光学系から出射されるビームを走
査させる回転多面鏡を固定し、静止しているビームをス
リットによって一部遮断し、通過する光量を測定した後
にスリットを移動させるという動作を順次繰り返して、
測定した光量をつないでビームのプロファイルとする方
法や、走査光学系から出射されるビームを２次元ＣＣＤ
カメラ等によって取得し、取得した２次元の光量分布を
閾値処理してビーム径を検出する方法や、走査光学系の
ビームを連続点灯させて静止しているスリットを横切る
ように移動させ、その時通過するビームの光量の時間的
変化によりビームの光量分布を評価する方法があった。

【０００３】特開平８−２４７７３２号公報では、レー
ザプリンタ等の走査光学系におけるレーザビーム径測定
装置において、ビーム径が感光体面上の結像点からずれ
てサイドローブが発生しているビームでも、ビーム径を
サイドローブも含めて検出することができるものが記載
されている。

【０００４】また、特開２０００−１８０７５７号公報
では、ハイパワー半導体レーザを用いることなくビーム
を複数照射することによってスポット上のビーム照射を
可能とし、複数のビームを主走査方向に重ね合わせて１
つの走査ビーム照射領域を形成したり、印刷スピードを
向上させるために副走査方向に複数光源を用いたりし
て、画像形成の高解像化および消費電力や発熱等の問題
を解決するべく光源の光量の減少を図るものが記載され
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の特開平８−２４７７３２号公報記載のものにあって
は、実際の画像形成時の点灯パターンは隣接するビーム
が部分的に重なり合うため、サイドローブが埋没した場
合に、ビームのプロファイルを個々に検出することはで
きなかった。

【０００６】また、特開２０００−１８０７５７号公報
に記載のものにあっては、画像形成時と同様な状態でビ
ームのプロファイルを検証する際、ビームを走査させる
回転多面鏡に生じる軸ぶれや面倒れなどの各面のばらつ
き、光源の相対的な応答ばらつき、光源点灯のための同
期ばらつきなどが時系列的に生じ、複数の光源を同時に
点灯した場合と個々に点灯した場合とで同一状態で点灯
させることは困難であるために、ビームの光量が重なっ
た状態での光量の分布状態とそれぞれのビーム位置やビ
ーム径などを測定する必要があったが、複数の光源の同
時点灯により重畳した光量分布状態で個々のビームのプ
ロファイルを検出することはできなかった。

【０００７】そこで本発明は、このような問題を解決す
るためになされたもので、ビームの光量データを関数に
よって表現することでビームのプロファイルを高解像で
検出するとともに、複数のビームが重畳している状態で
も個々のビームのプロファイルを検証することが可能な
ビームプロファイル検証方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のビームプロファ
イル検証方法は、画像形成装置の書込み光学系によって
出射されるビームを受光する受光工程と、前記受光工程
によって受光された前記ビームのビーム情報を格納する
ビーム情報格納工程と、前記ビーム情報格納工程によっ
て格納された前記ビーム情報を前記ビームの光量の分布
を表す光量データに処理するとともに、前記光量データ
を近似する関数を前記光量データに収束するように前記
関数を処理するビーム情報処理工程と、前記ビーム情報
処理工程によって処理されることで前記光量データに収
束した前記関数に基づいて前記ビームのプロファイルを
検出するビーム情報検出工程とを備えることを特徴とす
る方法を用いている。

【０００９】この方法により、ビームの光量データを関
数によって近似し、ビームのプロファイルを仮設定した
後、関数内のパラメータを変化させることによって関数
を実際に検出されたビームの光量データに収束させて、
収束後の関数から関数表現のために連続値として高分解
能であり受光系の感度ばらつき等を除去したビームの特
徴量を高精度に検出することができることとなる。

【００１０】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記関数が点像分布関数であることを特徴とする
方法を用いている。

【００１１】この方法により、ビームを出射する光源に
円形開口等が固定され、点像として仮定できる光学系の
場合に、ビームの光量データを点像分布関数で近似して
サイドローブの影響を付加して収束させるのでビームの
特徴量を高精度に検出することができることとなる。

【００１２】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記関数がフラウンホーファー回折に基づいた関
数であることを特徴とする方法を用いている。

【００１３】この方法により、ビームを出射する光源に
矩形開口が固定され、フラウンホーファー回折の影響を
示す光学系の場合、ビームの光量データをフラウンホー
ファー回折に基づく関数で近似して、サイドローブの影
響を付加して収束させるのでビームの特徴量を高精度に
検出することができることとなる。

【００１４】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記関数が、ビームの位置を表すパラメータとビ
ームの振幅を表すパラメータとビームの幅を表すパラメ
ータとを備えることを特徴とする方法を用いている。

【００１５】この方法により、ビームの光量データを近
似する関数を光量データに収束した後に各々のパラメー
タよりビームの特徴量を検出することができることとな
る。

【００１６】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記ビーム情報処理工程によって前記関数を前記
光量データに収束するように処理させた際のノイズ成分
を表すオフセット項を前記関数が備えることを特徴とす
る方法を用いている。

【００１７】この方法により、ビームを取得する際のノ
イズ成分を除去したビームの特徴量を検出することがで
きることとなる。

【００１８】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記ビーム情報処理工程によって前記ビーム情報
格納工程で格納された前記ビーム情報から前記ビームの
重心が求められ、前記重心が前記ビーム情報処理工程に
よって前記光量データに収束するように処理される前記
関数の位置を表すパラメータの初期値として設定される
ことを特徴とする方法を用いている。

【００１９】この方法により、予めビーム情報から求め
られたビームの重心をビームの位置を表す関数のパラメ
ータの初期値として設定されることにより、関数の収束
速度を向上させるとともに関数が異なる位置で収束する
ことを回避することができることとなる。

【００２０】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記光量データが複数の範囲に区切られ、前記複
数の範囲のうちの少なくとも１つの範囲内で前記ビーム
情報処理工程によって前記関数が前記光量データに収束
するように処理されることを特徴とする方法を用いてい
る。

【００２１】この方法により、ビームの特徴量に寄与す
る領域のみで関数を収束させて、ビームの特徴量を高精
度に検出することができることとなる。

【００２２】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記ビーム情報処理工程によって、前記ビーム情
報から前記ビームの最明値が求められるとともに前記最
明値から前記光量データの閾値が求められ、前記閾値よ
り大きい光量を有する前記光量データの範囲内で前記関
数が前記光量データに収束するように処理されることを
特徴とする方法を用いている。

【００２３】この方法により、ビームの光量データのば
らつきが関数の収束に影響することを低減し、ビームの
主となる光量データの範囲で関数を収束させて、関数の
一致率を向上し、高精度にビームの特徴量を検出するこ
とができることとなる。

【００２４】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記ビームが複数であって前記複数のビームは前
記複数のビームの少なくとも一部が重畳して前記受光工
程によって受光され、前記複数のビームの数と同じ数の
前記関数を和算することによって前記複数のビームによ
る前記光量データに収束するように処理される関数が表
されることを特徴とする方法を用いている。

【００２５】この方法により、ビームが走査ビームなど
時間的に変化する系においてビームを複数の光源から重
畳するように出射され、重畳した状態で複数のビームの
相対位置や光量データを動的に検出する場合に、個々の
ビームを関数で代用し、各関数の和を一の関数として、
多重露光されたビームに収束させ、収束後の各々の関数
をビームの光量データとして用いることにより多重露光
された状態で、個々のビームの特徴量を検出することが
できることとなる。

【００２６】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記ビーム情報処理工程によって、前記複数のビ
ームの重畳している部分での最大の光量よりも大きい光
量を有する前記複数のビームの前記光量データの範囲か
ら前記閾値が設定されるとともに前記閾値より大きい前
記光量を有する前記光量データの範囲内で前記複数のビ
ームの各々の重心が求められ、前記各々の重心が、前記
複数のビームの数と同じ数の前記関数の各々の位置を表
すパラメータの初期値として前記複数のビームと同数の
前記関数の各々に設定されることを特徴とする方法を用
いている。

【００２７】この方法により、ビームの重畳している範
囲での最大の光量よりも大きい光量で閾値を設定し、そ
の閾値よりも大きい光量でビームの重心を求め、求めら
れた重心を関数の位置を表すパラメータの初期値とする
ことで収束速度と検出精度を向上することができること
となる。

【００２８】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記複数のビームのうち隣接する前記ビームの各
々の前記重心の相対位置が、主走査方向と副走査方向と
の少なくとも一方の方向にずれている場合、前記ビーム
情報処理工程によって、前記ビーム情報は前記プロファ
イルを検出する対象の前記ビームの重心を含む前記光量
データに処理されるとともに、前記和算された関数は前
記光量データに収束するように処理され、前記ビーム情
報検出工程によって、前記和算された関数のうち前記プ
ロファイルを検出する対象の前記ビームを表す前記関数
に基づいて前記プロファイルを検出する対象の前記ビー
ムのプロファイルが検出されることを特徴とする方法を
用いている。

【００２９】この方法により、重畳している複数のビー
ムの重心の位置がずれている場合でも、対象とするビー
ムの特徴量を高精度に検出することができることとな
る。

【００３０】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記関数が、２次元の関数であることを特徴とす
る方法を用いている。

【００３１】この方法により、２次元の関数として収束
させることにより、相対的に影響を与えている隣接する
ビームの特徴量を高精度に検出することができることと
なる。

【００３２】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記関数の前記パラメータに制約条件が与えられ
ることを特徴とする方法を用いている。

【００３３】この方法により、関数の収束条件を制限す
ることにより、関数が対象外のビームに収束したり、収
束後に負の値となったりする等の不具合を回避して、ビ
ームの特徴量を検出することができることとなる。

【００３４】また、本発明のビームプロファイル検証方
法は、前記ビーム情報格納工程が、前記ビーム情報処理
工程によって処理された前記関数から前記関数のパラメ
ータのみを格納することを特徴とする方法を用いてい
る。

【００３５】この方法により、関数のパラメータのみを
格納することで、格納されるビームのプロファイル情報
の容量を大幅に低減することができることとなる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。

【００３７】図１〜図２０は本発明の一実施形態に係る
ビームプロファイル検証方法を説明する図である。

【００３８】図１に示すように、本発明の一実施形態の
ビームプロファイル検証方法は、画像形成装置の書込み
光学系１０の回転するポリゴンミラー１１によってレー
ザダイオード（ＬＤ）１２から出射されたビームを反射
し、反射されたビームをｆθレンズ１３に透過させ、ｆ
θレンズ１３を透過したビームは対物レンズ２１を透過
した後に受光工程によって２次元ＣＣＤカメラ２０で受
光する。

【００３９】２次元ＣＣＤカメラ２０によって受光され
たビームはデジタル情報に光電変換され、ビームのデジ
タル情報に変換されたビーム情報はコンピュータ３０に
送信される。

【００４０】コンピュータ３０では、画情報を表示する
表示部３１や図示しない入出力部、記憶部、論理演算
部、制御部等を備え、ビーム情報や検出されたビームの
プロファイル等を格納するビーム情報格納工程、ビーム
情報や関数を演算等によって処理するビーム情報処理工
程、ビーム情報を検出するビーム情報検出工程が行われ
る。

【００４１】コンピュータ３０に送信されたビーム情報
は、ビーム情報格納工程によってコンピュータ３０内に
格納される。コンピュータ３０内に格納されたビーム情
報はビーム情報処理工程によって処理されることで、図
２に示すようなビーム画像４０が取得され、表示部３１
に表示される。さらにビーム情報処理工程によってビー
ム画像４０の最も明るい部分の最明値または重心の位置
が導出され、その座標を通る主走査方向または副走査方
向のビームの光量データ４１が取得される。図３に取得
されたビームの光量データ４１を示すが、光量データ４
１は２次元ＣＣＤカメラ２０の画素ばらつき等によっ
て、ビームの径を導出する際に通常用いられる光量の最
明値から１／ｅ²の光量の範囲でばらつきを生じること
がある。

【００４２】そのため、例えば（１）式に示すガウシア
ンビームの関数を設定し、ビーム情報処理工程によって
以下のように処理を行う。

【００４３】

【数１】

【００４４】（１）式中の振幅Ａはビームの光量、幅Ｂ
はビームの径、対称軸Ｃはビームの位置、定数項Ｄは２
次元ＣＣＤカメラ２０の暗電流ノイズなどのオフセット
量に起因するパラメータとする。各パラメータＡ、Ｂ、
Ｃ、Ｄに初期値を適当に与えておくことによって、図４
に示すような、光量データ４１とガウシアンビームの関
数によって表された関数データ４２との関係が得られ
る。

【００４５】光量データ４１の値をＩ_K、関数データの
値をｆ_K、横軸方向の近似範囲をＷとすると、図４の横
軸に示す各位置における光量データＩ_K、関数データｆ_K
の差ｄは（２）式のように示される。

【００４６】

【数２】

【００４７】（２）式中のｄの値が小さくなるようにパ
ラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを変化させて、ｄの値が最小と
なった時点、即ち図５に示すように光量データ４１に関
数データ４２を収束させた時点での関数がビームのプロ
ファイルとされる。関数の収束結果である近似解を導出
する方法としては準ニュートン法やＬｅｖｅｎｂｅｒｇ
−Ｍａｒｑｕｒｄｔ法などが用いられる。

【００４８】ビーム情報検出工程では、ｄの値が最小と
なった時点で、関数のパラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの（Ａ
＋Ｄ）の値をビームの光量の最明値、ｆ（ｘ）＝（Ａ＋
Ｄ）／ｅ²を満たすｘの幅をビームの径、Ｃをビームの
位置としてビームのプロファイルとしての特徴量が検出
される。ｆ（ｘ）＝（Ａ＋Ｄ）／ｅ²を満たすｘの導出
には、逆関数の導出やＮｅｗｔｏｎ−Ｐａｐｈｓｏｎ法
などが用いられる。

【００４９】図６に示すように、ＬＤ１２の出射端に円
形開口のアパーチャ１４が設置されている場合には、ｆ
θレンズ１３等を透過して結像するビームは点像として
仮定され、ビームの像にはサイドローブが生じるため
に、取得された光量データ４１には図７に示すようにサ
イドローブ部４３が生じるのでサイドローブ部４３の光
量の分布も近似する。円形開口による回折像の光量の分
布を示す式としては点像分布関数としてのＢｅｓｓｅｌ
関数が用いられ、ビームの特徴量に起因する関数として
パラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを反映させると、（３）式の
ように表せる。

【００５０】

【数３】

【００５１】（３）式中の各パラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を変化させることによって図８に示すように関数データ
４５を光量データ４４に収束させ、収束した時点での関
数のパラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄからビームのプロファイ
ルとしての特徴量を検出する。

【００５２】図９に示すように、矩形開口のアパーチャ
１５が設置されている場合には、ｆθレンズ１３等を透
過して結像するビームの像はフラウンホーファー回折像
の光量の分布となり、ビームの特徴量に起因する関数と
してパラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、近似範囲Ｗを反映させ
ると（４）式のように表せる。

【００５３】

【数４】

【００５４】（４）式中の各パラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を変化させることによって図１０に示すように関数デー
タ４７を光量データ４６に収束した時点での関数のパラ
メータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄからビームのプロファイルとして
の特徴量を検出する。

【００５５】なお、矩形開口のアパーチャ１５が設置さ
れている場合の書込み光学系１０のビームにガウシアン
ビーム（１）式、円形開口（３）式、矩形開口（４）式
の関数を（２）式によって図１１に示すように収束させ
た場合、それぞれの関数によって得られた差を比較する
と、ガウシアンビーム（１）式に対して円形開口（３）
式では２０％、矩形開口（４）式では３０％、一致度が
向上した結果が得られている。

【００５６】なお、（１）式、（３）式、（４）式はパ
ラメータＡ、Ｂ、Ｃを反映させた関数として設定するこ
とで、メカニカルシャッターなどにより遮光して２次元
ＣＣＤカメラ２０等の暗電流画像を取得し、ビーム画像
４０から画像間差分によって差し引くなどの処置を施し
た場合のノイズ成分に起因するオフセットを無視するこ
とができる。

【００５７】また、ビーム情報をビーム情報処理工程に
よって処理することで取得される図２に示すようなビー
ム画像４０から、ビーム画像４０の重心の位置を導出し
て、重心の値を関数の位置を表すパラメータＣの初期値
として代入して近似、収束することで、関数の収束前の
位置を仮設定し、収束させる関数とビームの光量データ
の組み合わせ違いを回避し、さらに収束にかかる時間を
短縮することが可能となる。パラメータＤは、定数項と
して関数に反映することでビーム画像４０に影響する暗
電流ノイズなどのオフセット量を想定することができ
る。

【００５８】関数（１）式、（３）式、（４）式などを
ビームの光量データ４１、４４、４６に収束させる範囲
は、予め任意の幅で複数に区切られ、これらの範囲のう
ち少なくとも１つの範囲内で収束させてもよい。例え
ば、図１２に示すようにこれらの範囲は、ビーム情報処
理工程によってビーム情報から求められた最明値４８か
ら最明値４８の７０％までの光量を有する最明値近傍の
範囲４９、最明値４８の１０％から２０％までの光量を
有する最明値４８の１／ｅ²近傍の範囲５０、５１で区
切られ、これらの範囲で関数を光量データに収束させる
こともできる。

【００５９】また、図１３に示すように、関数データを
光量データに収束させる範囲は、光量の最明値４８から
最明値４８の１／ｅ²の光量よりも大きい光量を有する
範囲５２の幅で区切られ、範囲５２で関数を収束させる
ことで、範囲５２外のばらつきを生じている範囲も収束
させて範囲５２での収束が低減されるということから回
避することができる。

【００６０】図１４に示すように、ビームが例えば２つ
のＬＤから出射され、矩形開口１５を通過して２つのビ
ームの少なくとも一部が受光工程によって２次元ＣＣＤ
カメラ２０で重畳するように受光される場合、図１５に
示すような光量データ５３を取得する。なお、ＬＤから
出射されるビームの数は複数であれば、２つ以外であっ
てもよい。また、ここでは、出射される複数のビームを
矩形開口１５に通過させた場合の例を示しているが、円
形開口１４等を通過させた場合に適用されてもよい。

【００６１】本実施形態においては、２つのビームは矩
形開口１５を通過したビームであるから（４）式の関数
が異なる位置において２つ設定される。設定された２つ
の関数をｆ₁、ｆ₂、関数ｆ₁のパラメータをＡ₁、Ｂ₁、
Ｃ₁、Ｄ₁、関数ｆ₂のパラメータをＡ₂、Ｂ₂、Ｃ₂、
Ｄ₂、近似させる範囲をＷとして（５）式、（６）式の
ように設定する。なお、Ａ₁、Ａ₂はビームの振幅、
Ｂ₁、Ｂ₂はビームの幅、Ｃ₁、Ｃ₂はビームの位置、
Ｄ₁、Ｄ₂はオフセットとする。

【００６２】

【数５】

【００６３】

【数６】

【００６４】そして、２つの関数（５）式、（６）式の
和である関数Ｆは（７）式のように示され、（７）式中
の各パラメータに初期値を適当に与えることによって図
１５に示すように関数Ｆは表され、関数Ｆの各パラメー
タを変更することによって図１６に示すように関数Ｆに
よる関数データ５４を２つのビームの光量データ５３に
収束させる。

【００６５】

【数７】

【００６６】光量データ５３に収束後の関数Ｆのパラメ
ータＡ₁、Ｂ₁、Ｃ₁、Ｄ₁、Ａ₂、Ｂ₂、Ｃ₂、Ｄ₂を収束後
の関数ｆ₁、ｆ₂のパラメータとして代入することで２つ
のビームのそれぞれのビームの径や位置などの特徴量を
検出することができる。従って、ビームが重畳した状態
でもそれぞれのビームの特徴量を検出することが可能と
なる。

【００６７】なお、２つの関数ｆ₁、ｆ₂のパラメータＣ
₁、Ｃ₂には、図１７に示すように２つのビームが重畳し
ていない範囲５５でビーム情報処理工程によって閾値処
理をされ、その範囲５５で検出されたそれぞれのビーム
の重心が代入されてもよい。そうすることでそれぞれの
関数の収束前の位置を仮設定することができる。

【００６８】２つのビームが、例えば図１８に示すよう
に主走査方向にずれている場合は、光量データは閾値処
理をされた範囲５５で検出されたそれぞれのビームの重
心を通る光量検出位置５６、５７で取得される。図１８
中の上側のビームのプロファイルを検出したい場合に
は、上側のビームの重心を通る光量検出位置５６で取得
された図１９に示す光量データ５８に関数Ｆを収束さ
せ、収束後に関数ＦのパラメータＡ₁、Ｂ₁、Ｃ₁、Ｄ₁、
Ａ₂、Ｂ₂、Ｃ₂、Ｄ₂のうち関数ｆ₁のパラメータＡ₁、Ｂ
₁、Ｃ₁、Ｄ₁を収束後の関数ｆ₁のパラメータとして代入
することで上側の関数データ５９から上側のビームの径
や位置などの特徴量を検出することができる。下側のビ
ームのプロファイルを検出したい場合には、下側のビー
ムの重心を通る光量検出位置５７で取得された光量デー
タを用いることで検出することができる。

【００６９】なお、例えば（８）式に示すように、関数
は、主走査方向ｘ、副走査方向ｙの２次元の関数であっ
てもよい。

【００７０】

【数８】

【００７１】（８）式は、ビームが矩形開口を通過する
場合に用いる関数である（４）式を２次元表示したもの
であり、Ａはビームの振幅、Ｂは主走査方向のビームの
幅、Ｃはビームの主走査方向の位置、Ｄはノイズ等のオ
フセット量、Ｅは副走査方向のビームの幅、Ｆはビーム
の副走査方向の位置、Ｗ₁は主走査方向の近似範囲、Ｗ₂
は副走査方向の近似範囲である。

【００７２】図２０に示すように、２つのビームがずれ
ている場合において、図２０中の上側のビームのプロフ
ァイルを検出したい場合には、上側のビームの重心を通
る光量検出位置６０で取得された光量データに２次元表
示とした２つの関数の和の関数を収束させ、収束後の関
数データからビームの径や位置などの特徴量を検出する
ことができる。

【００７３】関数のパラメータはビームのプロファイル
に関するものであるから、収束条件をＡ＞０、Ｂ＞０、
Ｃ＞０、Ｄ≧０（２次元の関数の場合には、Ａ＞０、Ｂ
＞０、Ｃ＞０、Ｄ≧０、Ｅ＞０、Ｆ＞０）として制約
し、円形開口や矩形開口の回折像の光量の分布を示す式
を用いる場合は、受光系より取得されるデータがデジタ
ルデータである為ｘ＝ＣとならないようにＣ≠整数と
し、ビームが２つの場合には収束途中で位置が入れ替わ
ることのないようにＣ₁＜Ｃ₂の制約を付加して収束させ
ることによって、収束速度、信頼性を向上させることが
できる。

【００７４】なお、走査光学系では１ライン分のビーム
の個数が何千にもなるので、それぞれのビームの光量デ
ータに収束させた関数データをビーム情報格納工程にお
いて記憶部に格納していては記憶容量が膨大になり、ま
た、格納したデータを圧縮するにしても処理時間が多大
にかかってしまうため記憶容量を大幅に低減するために
関数のパラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆのみを格納し
てもよい。ビームのプロファイルを取り出すときはビー
ム情報格納部からパラメータを読み出して関数に代入す
ることで取得することができる。

【００７５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、２次元Ｃ
ＣＤカメラ等によってビームを受光する際の各画素のば
らつきを平滑化することが可能となり、画素のばらつき
に起因するビームの径やビームの光量の最明値、ビーム
の位置のばらつきを低減し、ビームの特徴量を高精度に
検出することが可能となる。

【００７６】また、請求項２記載の発明によれば、ビー
ムを出射する光源に円形開口のアパーチャなどが設定さ
れている場合に、サイドローブなどのビームの特性を示
す関数で近似、収束させることが可能となる。

【００７７】また、請求項３記載の発明によれば、ビー
ムを出射する光源に矩形開口のアパーチャなどが設定さ
れている場合に、サイドローブなどのビームの特性を示
す関数で近似、収束させることが可能となる。

【００７８】また、請求項４記載の発明によれば、ビー
ムの特徴量として必要なビームの位置、ビームの光量、
ビームの径を示すパラメータを収束時に変化させること
で、収束後に個々のパラメータからビームの特徴量を高
精度に検出することが可能となる。

【００７９】また、請求項５記載の発明によれば、２次
元ＣＣＤカメラなどの受光デバイスに起因する暗電流ノ
イズ等を示す項を設けているので、関数を近似、収束し
た後にノイズ成分を除去してビームの特徴量を検出する
ことが可能となる。

【００８０】また、請求項６記載の発明によれば、関数
の収束前の位置を仮設定することにより、収束させる関
数とビームの組み合わせ違いを回避するとともに収束速
度を向上させて収束にかかる時間を短縮することが可能
となる。

【００８１】また、請求項７記載の発明によれば、ビー
ムの特徴量に寄与する領域のみの収束によって、収束に
かかる処理時間を短縮できるとともに他の領域でも収束
させるために全体として収束率が減少することを回避
し、またビームの特徴量を高精度に検出することが可能
となる。

【００８２】また、請求項８記載の発明によれば、ノイ
ズなどに影響される範囲を除いてビームを収束させるこ
とによって、収束の精度を向上させるとともに収束にか
かる時間を短縮することが可能となる。

【００８３】また、請求項９記載の発明によれば、複数
のビームが重畳している状態で、個々のビームの特徴量
を検出することが可能となる。

【００８４】また、請求項１０記載の発明によれば、複
数のビームが重畳している部分の最大の光量よりも大き
い光量で閾値を設定し、その閾値よりも大きい光量を有
する範囲で重心を検出し、その重心位置を関数の初期位
置とすることで、収束速度と検出精度とを向上させるこ
とが可能となる。

【００８５】また、請求項１１記載の発明によれば、隣
接して影響しあう複数のビーム同士の相対位置が主走査
方向及び副走査方向にずれている場合、対象とするビー
ムの特徴量を高精度に検出することが可能となる。

【００８６】また、請求項１２記載の発明によれば、関
数を２次元とすることによって、ビームの特徴量を高精
度に検出することが可能となる。

【００８７】また、請求項１３記載の発明によれば、対
象とするビームとは別のビームに収束したり、収束後に
データが負となったりする等の不具合を回避することが
可能となる。

【００８８】また、請求項１４記載の発明によれば、記
憶するデータの容量を大幅に低減することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るビームプロファイル
検証方法を説明する図である。

【図２】ビームの画像を示す図である。

【図３】ビームの光量データを示す図である。

【図４】光量データと関数データを示す図である。

【図５】光量データに収束させた関数データを示す図で
ある。

【図６】円形開口のアパーチャを示す図である。

【図７】円形開口のアパーチャを通過したビームの光量
データに生じるサイドローブを示す図である。

【図８】図７に示す光量データとその光量データに収束
させた関数データを示す図である。

【図９】矩形開口のアパーチャを示す図である。

【図１０】矩形開口のアパーチャを通過したビームの光
量データとその光量データに収束させた関数データを示
す図である。

【図１１】矩形開口アパーチャを通過したビームの光量
データとその光量データに収束させた関数データを示す
図である。

【図１２】関数データを光量データに近似させる範囲を
示す図である。

【図１３】関数データを光量データに近似させる１／ｅ
²の光量よりも明るい範囲を示す図である。

【図１４】２つの光源から重畳するように出射されたビ
ームの画像を示す図である。

【図１５】２つのビームによる光量データとその光量デ
ータに収束させる関数データを示す図である。

【図１６】図１５に示す関数データを２つのビームによ
る光量データに収束させた状態を示す図である。

【図１７】２つのビームが重畳していない部分の光量デ
ータの範囲を示す図である。

【図１８】２つのビームのそれぞれの重心を通る光量検
出位置を示す図である。

【図１９】２つのビームによる光量データとその光量デ
ータに収束させた関数データを示す図である。

【図２０】２つのビームの位置のずれとビームの光量検
出位置を示す図である。

【符号の説明】

１０書込み光学系４１、４４、４６、５３、５８光量データ４２、４５、４７、５４関数データ４９、５０、５１範囲４８最明値５２範囲

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｂ 26/10 Ｈ０４Ｎ 1/036 ＺＨ０４Ｎ 1/036 Ｇ０１Ｂ 11/24 ＫＦターム(参考） 2F065 AA51 CC00 FF04 GG06 GG12 JJ03 JJ26 LL15 LL62 MM26 QQ17 QQ21 QQ23 QQ25 QQ26 QQ27 2G065 AA04 AA11 BA05 BB29 BB49 BC11 BC35 CA11 2G086 GG03 HH07 2H045 BA41 CB01 DA46 5C051 AA02 CA07 DB02 DB16 DB30 DE30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像形成装置の書込み光学系によって出射
されるビームを受光する受光工程と、前記受光工程によって受光された前記ビームのビーム情
報を格納するビーム情報格納工程と、前記ビーム情報格納工程によって格納された前記ビーム
情報を前記ビームの光量の分布を表す光量データに処理
するとともに、前記光量データを近似する関数を前記光
量データに収束するように前記関数を処理するビーム情
報処理工程と、前記ビーム情報処理工程によって処理されることで前記
光量データに収束した前記関数に基づいて前記ビームの
プロファイルを検出するビーム情報検出工程とを備える
ことを特徴とするビームプロファイル検証方法。
【請求項２】前記関数が点像分布関数であることを特徴
とする請求項１に記載のビームプロファイル検証方法。
【請求項３】前記関数がフラウンホーファー回折に基づ
いた関数であることを特徴とする請求項１に記載のビー
ムプロファイル検証方法。
【請求項４】前記関数が、ビームの位置を表すパラメー
タとビームの振幅を表すパラメータとビームの幅を表す
パラメータとを備えることを特徴とする請求項１から３
の何れかに記載のビームプロファイル検証方法。
【請求項５】前記ビーム情報処理工程によって前記関数
を前記光量データに収束するように処理させた際のノイ
ズ成分を表すオフセット項を前記関数が備えることを特
徴とする請求項４に記載のビームプロファイル検証方
法。
【請求項６】前記ビーム情報処理工程によって前記ビー
ム情報格納工程で格納された前記ビーム情報から前記ビ
ームの重心が求められ、前記重心が前記ビーム情報処理
工程によって前記光量データに収束するように処理され
る前記関数の位置を表すパラメータの初期値として設定
されることを特徴とする請求項４または５に記載のビー
ムプロファイル検証方法。
【請求項７】前記光量データが複数の範囲に区切られ、
前記複数の範囲のうちの少なくとも１つの範囲内で前記
ビーム情報処理工程によって前記関数が前記光量データ
に収束するように処理されることを特徴とする請求項１
から６の何れかに記載のビームプロファイル検証方法。
【請求項８】前記ビーム情報処理工程によって、前記ビ
ーム情報から前記ビームの最明値が求められるとともに
前記最明値から前記光量データの閾値が求められ、前記
閾値より大きい光量を有する前記光量データの範囲内で
前記関数が前記光量データに収束するように処理される
ことを特徴とする請求項７に記載のビームプロファイル
検証方法。
【請求項９】前記ビームが複数であって前記複数のビー
ムは前記複数のビームの少なくとも一部が重畳して前記
受光工程によって受光され、前記複数のビームの数と同じ数の前記関数を和算するこ
とによって前記複数のビームによる前記光量データに収
束するように処理される関数が表されることを特徴とす
る請求項１から５の何れかに記載のビームプロファイル
検証方法。
【請求項１０】前記ビーム情報処理工程によって、前記
複数のビームの重畳している部分での最大の光量よりも
大きい光量を有する前記複数のビームの前記光量データ
の範囲から前記閾値が設定されるとともに前記閾値より
大きい前記光量を有する前記光量データの範囲内で前記
複数のビームの各々の重心が求められ、前記各々の重心が、前記複数のビームの数と同じ数の前
記関数の各々の位置を表すパラメータの初期値として前
記複数のビームと同数の前記関数の各々に設定されるこ
とを特徴とする請求項９に記載のビームプロファイル検
証方法。
【請求項１１】前記複数のビームのうち隣接する前記ビ
ームの各々の前記重心の相対位置が、主走査方向と副走
査方向との少なくとも一方の方向にずれている場合、前記ビーム情報処理工程によって、前記ビーム情報は前
記プロファイルを検出する対象の前記ビームの重心を含
む前記光量データに処理されるとともに、前記和算され
た関数は前記光量データに収束するように処理され、前記ビーム情報検出工程によって、前記和算された関数
のうち前記プロファイルを検出する対象の前記ビームを
表す前記関数に基づいて前記プロファイルを検出する対
象の前記ビームのプロファイルが検出されることを特徴
とする請求項１０に記載のビームプロファイル検証方
法。
【請求項１２】前記関数が、２次元の関数であることを
特徴とする請求項９〜１１の何れかに記載のビームプロ
ファイル検証方法。
【請求項１３】前記関数の前記パラメータに制約条件が
与えられることを特徴とする請求項４から１２の何れか
に記載のビームプロファイル検証方法。
【請求項１４】前記ビーム情報格納工程が、前記ビーム
情報処理工程によって処理された前記関数から前記関数
のパラメータのみを格納することを特徴とする請求項４
から１３の何れかに記載のビームプロファイル検証方
法。