JP2008151847A - Scanning optical system and measurement apparatus for optical deflector using the same - Google Patents

Scanning optical system and measurement apparatus for optical deflector using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a measurement apparatus capable of simultaneously detecting the wobbling and eccentricity of the deflection surface of a rotating polygon mirror. <P>SOLUTION: The scanning optical system has: a light source means; an incident optical system which guides a luminous flux from the light source means to an optical deflector; the optical deflector which is provided with the rotating polygon mirror having a plurality of deflection surfaces which deflect the guided luminous flux; and an imaging optical system which images the deflected luminous flux onto a surface to be scanned. In the scanning optical system, an incident optical system is arranged at a limited angle with respect to a reference surface perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon mirror in a subscanning cross section, and the optical deflector is so arranged that the deflection surface, on which the variation in the radiated position of the luminous flux generated on the surface to be scanned due to the eccentricity which is caused by the differences among the distances of the respective deflection surfaces of the rotating polygon mirror from the rotation center becomes maximum, and the deflection surface, on which the variation in the radiated position of the luminous flux generated on thesurface to be scanned due to the wobbling which is caused by the differences among the angles of the respective deflection surfaces of the rotating polygon mirror with respect to the rotation center becomes maximum, are different from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は走査光学系及びそれを用いる光偏向器の測定装置に関する。特にLBPやデジタル複写機、デジタルFAX等の電子写真装置においてレーザビームを使用して光書き込みを行う走査光学装置に用いられる光偏向器の面倒れ測定と面偏心測定に最適なものである。   The present invention relates to a scanning optical system and an optical deflector measuring apparatus using the scanning optical system. In particular, it is most suitable for surface tilt measurement and surface eccentricity measurement of an optical deflector used in a scanning optical device that performs optical writing using a laser beam in an electrophotographic apparatus such as an LBP, a digital copying machine, or a digital FAX.

従来よりレーザービームプリンタ等の走査光学装置においては光源手段から画像信号に応じて光変調され出射した光束を、例えばポリゴンミラー(光偏向器)により周期的に偏向させている。そしてfθ特性を有する結像光学系(fθレンズ系)によって感光性の記録媒体(感光ドラム)面上にスポット状に収束させ、該記録媒体面上を光走査して画像記録を行なっている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a scanning optical device such as a laser beam printer, a light beam modulated and emitted from a light source unit according to an image signal is periodically deflected by, for example, a polygon mirror (light deflector). An image forming optical system (fθ lens system) having fθ characteristics converges in a spot shape on the surface of a photosensitive recording medium (photosensitive drum), and optical recording is performed on the recording medium surface to perform image recording.

図12は従来の走査光学装置の要部概略図である。同図において光源手段91から出射した発散光束はコリメータレンズ92によって平行光束とされる。そして開口絞り93によって該光束(光量)を整形して副走査方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズ94に入射している。シリンドリカルレンズ94に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射し、副走査断面内においては収束して駆動モータ(モータ)ユニット81のポリゴンミラー(回転多面鏡)95の偏向面95aに線像として結像している。   FIG. 12 is a schematic view of the main part of a conventional scanning optical apparatus. In the figure, the divergent light beam emitted from the light source means 91 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 92. Then, the light beam (light quantity) is shaped by the aperture stop 93 and is incident on the cylindrical lens 94 having refractive power only in the sub-scanning direction. Of the light beam incident on the cylindrical lens 94, the light exits as it is in the main scanning section, converges in the sub-scanning section and converges in the sub-scanning section, and the deflection surface of the polygon mirror (rotating polygon mirror) 95 of the drive motor (motor) unit 81. An image is formed as a line image at 95a.

そしてポリゴンミラー95の偏向面95aで反射偏向された光束をfθ特性を有する結像光学系(fθレンズ系)96を介して被走査面としての感光ドラム面97上へ導光している。そしてポリゴンミラー95を矢印A方向に回転させることによって該感光ドラム面97上を矢印B方向(主走査方向)に光走査して画像情報の記録を行っている。   The light beam reflected and deflected by the deflecting surface 95a of the polygon mirror 95 is guided onto a photosensitive drum surface 97 as a surface to be scanned through an imaging optical system (fθ lens system) 96 having fθ characteristics. Then, by rotating the polygon mirror 95 in the arrow A direction, the photosensitive drum surface 97 is optically scanned in the arrow B direction (main scanning direction) to record image information.

図13は図12に示す従来の走査光学装置におけるポリゴンミラーを回転させるためのモーターユニットを示す要部断面図である。同図において図12に示した要素と同一要素には同符番を付している。   FIG. 13 is a cross-sectional view of a principal part showing a motor unit for rotating a polygon mirror in the conventional scanning optical apparatus shown in FIG. In the figure, the same elements as those shown in FIG.

同図においてポリゴンミラー95はポリゴンミラー座面82上に配置され、波ワッシャー等の弾性手段を介してCリング等の固定手段でモータ軸83に取り付けられている。ポリゴンミラー95の取り付け穴84とモータ軸83との間には取り付け時にかじりが発生しないよう多少の嵌合ガタを持たせてあるが、該嵌合ガタが大きいとポリゴンミラー95の偏向面間において回転中心から偏向面までの距離の差(以下「面偏心」)を生じる。また取り付け穴84の中心に対する偏向面95までの距離は加工精度によって通常5〜30μmのばらつきを生じ、これも面偏心となる。   In the figure, a polygon mirror 95 is disposed on a polygon mirror seating surface 82 and is attached to a motor shaft 83 by a fixing means such as a C ring through elastic means such as a wave washer. A small amount of fitting backlash is provided between the mounting hole 84 of the polygon mirror 95 and the motor shaft 83 so that no galling occurs at the time of mounting. A difference in distance from the center of rotation to the deflection surface (hereinafter referred to as “surface eccentricity”) occurs. Further, the distance from the center of the mounting hole 84 to the deflection surface 95 usually varies by 5 to 30 μm depending on the processing accuracy, and this is also surface eccentricity.

ポリゴンミラー95によって光束が走査される偏向走査面(主走査断面内)に対して特定の角度で光線を入射させる斜入射光学系においては、この面偏心において被走査面97でピッチムラを生じることが知られている(特許文献1、2参照)。   In an oblique incidence optical system in which a light beam is incident at a specific angle with respect to a deflection scanning surface (in a main scanning section) on which a light beam is scanned by a polygon mirror 95, pitch unevenness may occur on the scanned surface 97 due to this surface decentering. Known (see Patent Documents 1 and 2).

一方、ポリゴンミラー95の各偏向面95aとポリゴンミラー座面82との直角度が加工精度で面毎に異なっていたり、モーター軸83とポリゴンミラー座面82との直角度の加工精度が不十分だったりする場合がある。例えばポリゴンミラー95とポリゴンミラー座面82との間にゴミ等の異物を挟んで組み立ててしまった場合等がある。この場合はポリゴンミラー95の回転中心に対するポリゴンミラー95の偏向面間角度、即ち偏向面間のお辞儀の相対差(以下、面倒れと称す。)を生じる。   On the other hand, the perpendicularity between each deflection surface 95a of the polygon mirror 95 and the polygon mirror seating surface 82 is different for each surface with machining accuracy, or the perpendicularity machining accuracy between the motor shaft 83 and the polygon mirror seating surface 82 is insufficient. There is a case where For example, there is a case where foreign matter such as dust is sandwiched between the polygon mirror 95 and the polygon mirror seating surface 82 and assembled. In this case, an angle between the deflection surfaces of the polygon mirror 95 with respect to the rotation center of the polygon mirror 95, that is, a relative difference in bow between the deflection surfaces (hereinafter referred to as surface tilt) is generated.

面倒れも被走査面におけるピッチムラを発生させる。この問題は多くの文献で指摘されている。一般にはポリゴンミラー面(偏向面)と被走査面とを副走査断面内において光学的に共役関係にした面倒れ補正光学系を用いることにより、ピッチムラをある程度低減することが可能である。   Surface tilt also causes uneven pitch on the scanned surface. This problem has been pointed out in many documents. In general, it is possible to reduce pitch unevenness to some extent by using a surface tilt correction optical system in which a polygon mirror surface (deflection surface) and a surface to be scanned are optically conjugate in the sub-scan section.

なお、ピッチムラとは光偏向器が1回転する際の被走査面上における光束の照射位置の高さの変動量のことである。   Note that the pitch unevenness is a fluctuation amount of the height of the irradiation position of the light beam on the surface to be scanned when the optical deflector rotates once.

近年のカラー画像形成装置においては中間調表現に様々な種類のスクリーン角や線数を用いるため、特定のパターンにおいてピッチムラ起因のモアレが発生することが問題点となっており、より一層のピッチムラの低減が求められている。   In recent color image forming apparatuses, since various types of screen angles and lines are used for halftone expression, it is a problem that moire due to pitch unevenness occurs in a specific pattern. Reduction is required.

このため、ポリゴンミラーに求められる面偏心精度や面倒れ精度が年々厳しくなってきている。   For this reason, the surface eccentricity accuracy and surface tilt accuracy required for the polygon mirror are becoming stricter year by year.

この要望に応えるために、回転多面鏡の周囲に位置検知センサを配置する方法がある。このうち把持調整手段を用いて回転多面鏡が静止した状態で、周囲の位置検知センサを用いて回転多面鏡の複数の鏡面部(偏向面)の回転中心軸に対する相対距離がほぼ等しくなるように(所謂、偏心が無くなるように)位置決め・調節することが知られている。(特許文献3参照)。   In order to meet this demand, there is a method of arranging a position detection sensor around the rotary polygon mirror. Among these, in a state where the rotary polygon mirror is stationary using the grip adjustment means, the relative distances to the rotation center axes of the plurality of mirror surface portions (deflection surfaces) of the rotary polygon mirror using the surrounding position detection sensor are substantially equal. It is known to position and adjust (so as to eliminate so-called eccentricity). (See Patent Document 3).

特許文献3では把持調整手段を回転させることによって、位置検知センサは1箇所だけでもよいことが記載されている。   Patent Document 3 describes that the position detection sensor may be provided at only one position by rotating the grip adjustment means.

さらに調整工具上において各偏向面から回転中心までの距離が等しくなるようにポリゴンミラーの面偏心調整を行うとか、各偏向面の面倒れ角が等しくなるように面倒れ調整を行うことが知られている(特許文献4参照)。
特開平10−327302号公報 特開2001−51226号公報 特開平11−119140号公報 特開2004−102006号公報
Furthermore, it is known to adjust the surface tilt of the polygon mirror so that the distance from each deflection surface to the center of rotation is equal on the adjustment tool, or to adjust the surface tilt so that the surface tilt angles of each deflection surface are equal. (See Patent Document 4).
Japanese Patent Laid-Open No. 10-327302 JP 2001-51226 A JP 11-119140 A JP 2004-102006 A

特許文献3では、ポリゴンミラーが静止した状態を想定し、偏向面と同数の位置検知センサを配置している。よって、ポリゴンミラーの面数に応じて位置検知センサの数を増減させる必要があった。このため異なる仕様のポリゴンミラーを測定する場合にはセンサの数・配置から見直す必要がある。   In Patent Document 3, assuming that the polygon mirror is stationary, the same number of position detection sensors as the deflection surface are arranged. Therefore, it is necessary to increase or decrease the number of position detection sensors according to the number of surfaces of the polygon mirror. Therefore, when measuring polygon mirrors with different specifications, it is necessary to review the number and arrangement of sensors.

特許文献3、4ではいずれも偏向面間の面偏心量が等しくなるような(つまり相対差をゼロに近づける)面偏心調整と、偏向面間の面倒れ量が等しくなるような(つまり相対差をゼロに近づける)面倒れ調整を個別に行っている。   In each of Patent Documents 3 and 4, the surface eccentricity adjustment that makes the surface eccentricity between the deflection surfaces equal (that is, the relative difference approaches zero) and the surface tilt amount between the deflection surfaces become equal (that is, the relative difference). The tilting adjustment is performed individually.

偏向面間の面偏心量が等しくなるように調整することは、回転軸に垂直な面内で回転軸に対しポリゴンミラーを2軸のシフト調整すればよい。偏向面間の面倒れ量が等しくなる調整は、回転軸に対しポリゴンミラーを2軸のチルト調整すればよい。いづれも2軸の調整であることから、面倒れ量や面偏心量が各偏向面間で等しくなるような調整が可能なのはポリゴンミラーが4面以下の時に限られる。4面を超えるようなケース、例えば6面や8面以上などのポリゴンミラーでは、原理的に面倒れ量や面偏心量が各偏向面間で等しくなるような調整が難しくなる。よって、例えば6面や8面以上などのポリゴンミラーでは、上記従来例の調整方法をもってしても、面倒れ量や面偏心量が残存することになる。この残存した面倒れや面偏心によって走査光学装置に組み入れたときピッチムラも残存する事になる。   To adjust the surface eccentricity between the deflection surfaces to be equal, the polygon mirror may be shifted by two axes with respect to the rotation axis in a plane perpendicular to the rotation axis. To adjust the amount of surface tilt between the deflection surfaces to be equal, the polygon mirror may be tilted biaxially with respect to the rotation axis. Since both are two-axis adjustments, adjustments such that the amount of surface tilt and the amount of surface eccentricity are equal between the deflection surfaces are possible only when the number of polygon mirrors is four or less. In the case of more than 4 surfaces, for example, 6 or 8 or more polygon mirrors, in principle, it is difficult to make adjustments so that the amount of surface tilt and the amount of surface eccentricity are equal between the deflection surfaces. Therefore, for example, in a polygon mirror having six surfaces or more than eight surfaces, the amount of surface tilt or the amount of surface eccentricity remains even with the adjustment method of the conventional example. Due to the remaining surface tilt and surface eccentricity, pitch unevenness also remains when incorporated in the scanning optical device.

特許文献3以外に面偏心を計測する方法として、レーザ測長器や3次元測定機がある。また面倒れを測定する方法として、ポリゴンミラーを回転させながらオートコリメータで偏向面を観測する方法や、コリメート光束をポリゴン偏向面に入射させながらポリゴンミラーを回転させ反射光束の振れを測定する方法等がある。   In addition to Patent Document 3, there are a laser length measuring device and a three-dimensional measuring device as a method for measuring surface eccentricity. As a method of measuring surface tilt, a method of observing the deflection surface with an autocollimator while rotating the polygon mirror, a method of measuring the deflection of the reflected light beam by rotating the polygon mirror while causing the collimated light beam to enter the polygon deflection surface, etc. There is.

しかし、いずれの方法も面偏心と面倒れをそれぞれ個別に測定している。これにより、面倒れ要因のピッチムラと面偏心要因のピッチムラについてそれぞれ個別に公差配分を行う必要があり、ピッチムラの高精度化に伴い面偏心と面倒れの許容値を一層厳しく設定する必要が生じている。この結果、歩留まりが低下し、製造効率が低下するという問題もあった。   However, each method measures surface eccentricity and surface tilt individually. As a result, it is necessary to individually distribute tolerances for the pitch unevenness of the surface tilt factor and the pitch unevenness of the surface eccentricity factor, and it becomes necessary to more strictly set the allowable values for surface eccentricity and surface tilt as the pitch unevenness increases. Yes. As a result, there is a problem that the yield is lowered and the production efficiency is lowered.

本発明は光偏向器の偏向面の面倒れと面偏心を同時に検出することができる測定装置の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a measuring apparatus capable of simultaneously detecting surface tilt and surface eccentricity of a deflecting surface of an optical deflector.

この他、走査光学系中に光偏向器を適切に調整配置し、高精度の光走査ができる走査光学系の提供を目的とする。   Another object of the present invention is to provide a scanning optical system in which an optical deflector is appropriately adjusted and arranged in the scanning optical system to perform high-precision optical scanning.

本発明の走査光学系は、
光源手段と、該光源手段から出射された光束を偏向走査する回転多面鏡を有する光偏向器と、該光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導く入射光学系と、
該回転多面鏡の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を備えた走査光学系であって、
該回転多面鏡の偏向面に入射する光束は副走査断面内において該回転多面鏡の回転中心に垂直な面に対し有限の角度をなして入射しており、
該光偏向器は、該回転多面鏡の各偏向面と回転中心に対する距離の差である面偏心によって被走査面上に生じる光束の照射位置の変動量が最大になる偏向面と、
該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差である面倒れによって被走査面上に生じる光束の照射位置の変動量が最大になる偏向面とが異なるように配置されていることを特徴としている。
The scanning optical system of the present invention is
A light source means, an optical deflector having a rotating polygon mirror that deflects and scans the light beam emitted from the light source means, an incident optical system that guides the light beam emitted from the light source means to the rotating polygon mirror,
A scanning optical system comprising: an imaging optical system that forms an image of a light beam deflected and scanned by a deflection surface of the rotary polygon mirror on a surface to be scanned;
The light beam incident on the deflecting surface of the rotary polygon mirror is incident at a finite angle with respect to a plane perpendicular to the rotation center of the rotary polygon mirror in the sub-scan section.
The optical deflector has a deflection surface that maximizes the amount of fluctuation in the irradiation position of the light beam generated on the scanned surface due to surface eccentricity that is a difference in distance from each deflection surface of the rotary polygon mirror to the rotation center,
The rotating polygon mirror is arranged so as to be different from the deflection surface where the variation amount of the irradiation position of the light beam generated on the surface to be scanned is maximized due to the surface tilt which is a difference in angle with respect to the rotation center of each deflection surface. It is a feature.

本発明の測定装置は、
複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器の、各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差分である面偏心量と、該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差分である面倒れ量を測定する測定装置であって、
光束を該回転多面鏡の偏向面に導く入射光学系と、
該偏向面で反射された光束を結像面に結像する検知光学系と、
該検知光学系の結像面に入射する光束の照射位置の情報を検知する検知手段とを有し、
該回転多面鏡を回転させることによって各偏向面で順次反射された光束の結像面上における照射位置の変動量を該検知手段にて検知する測定光学系を1以上備えており、
該測定光学系のうちの1つは、該光偏向器の回転中心と該回転多面鏡の偏向面の法線とで形成される副走査断面内において、該入射光学系が該光偏向器の回転中心に垂直な面に対し有限な角度をなして配置され、光束を該面に対し平行な線像に結像するように該回転多面鏡の偏向面に入射させており、
該検知光学系は、該線像を該結像面に結像させており、
該線像の位置と該回転多面鏡の偏向面の位置とが不一致となるように設定されていることを特徴としている。
The measuring device of the present invention comprises:
A surface decentering amount that is a difference in distance between each deflecting surface and the rotation center of the optical deflector of the optical deflector including the rotating polygon mirror having a plurality of deflecting surfaces, and a rotation center of each deflecting surface of the rotating polygon mirror A measuring device for measuring the amount of surface tilt that is the difference in angle with respect to
An incident optical system for guiding a light beam to the deflection surface of the rotary polygon mirror;
A detection optical system that forms an image of the light beam reflected by the deflecting surface on the imaging surface;
Detecting means for detecting information on the irradiation position of the light beam incident on the imaging surface of the detection optical system;
Comprising at least one measuring optical system for detecting, by the detecting means, the amount of fluctuation of the irradiation position on the imaging plane of the light beam sequentially reflected by each deflecting surface by rotating the rotary polygon mirror;
One of the measurement optical systems is configured such that the incident optical system is connected to the optical deflector within the sub-scan section formed by the rotation center of the optical deflector and the normal line of the deflection surface of the rotary polygon mirror. It is arranged at a finite angle with respect to a plane perpendicular to the center of rotation, and the light beam is incident on the deflecting surface of the rotary polygon mirror so as to form a line image parallel to the plane.
The detection optical system forms the line image on the imaging plane,
The position of the line image and the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror are set so as not to coincide with each other.

本発明の測定方法は、
複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器の、各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差分である面偏心量と、該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差分である面倒れ量を測定する測定方法であって、
該光偏向器の回転中心と、該回転多面鏡の偏向面の法線とで形成される副走査断面内において、光束を該光偏向器の回転中心に垂直な面に対して有限の角度をなして該回転多面鏡の偏向面に導き、かつ該光束を該回転多面鏡の偏向面に不一致となる位置に線像として結像させる入射光学系と、偏向面で反射された該線像を結像面に結像する検知光学系と、該結像面に結像される光束の照射位置を検知する検知手段とを有する測定光学系を用い、
該回転多面鏡を回転させることによって該入射光学系からの光束を各偏向面に順次照射し、各偏向面で反射させ、該結像面に結像する光束の照射位置の変動量を該検知手段で計測し、このとき該検知手段で得られる信号を用いて、各偏向面の面偏心量と面倒れ量を求めていることを特徴としている。
The measurement method of the present invention includes:
A surface decentering amount that is a difference in distance between each deflecting surface and the rotation center of the optical deflector of the optical deflector including the rotating polygon mirror having a plurality of deflecting surfaces, and a rotation center of each deflecting surface of the rotating polygon mirror A method of measuring the amount of surface tilt that is the difference in angle with respect to
In a sub-scan section formed by the rotation center of the optical deflector and the normal line of the deflection surface of the rotary polygon mirror, the light beam has a finite angle with respect to a plane perpendicular to the rotation center of the optical deflector. An incident optical system that guides the light beam to the deflection surface of the rotary polygon mirror and forms the light beam as a line image at a position that does not coincide with the deflection surface of the rotary polygon mirror, and the line image reflected by the deflection surface. Using a measurement optical system having a detection optical system that forms an image on an image formation surface and a detection unit that detects an irradiation position of a light beam formed on the image formation surface,
By rotating the rotary polygon mirror, light beams from the incident optical system are sequentially irradiated to the respective deflection surfaces, reflected by the respective deflection surfaces, and the amount of variation in the irradiation position of the light beams formed on the imaging surface is detected. It is characterized in that the amount of surface eccentricity and the amount of surface tilt of each deflecting surface are obtained using the signal measured by the means and using the signal obtained by the detecting means at this time.

本発明の調整方法は、
入射光学系からの光束を複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器を用いて被走査面上を走査する走査光学系に用いられる光偏向器において、
該回転多面鏡の各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差分である面偏心量を計測する面偏心測定光学系と、
該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差分である面倒れ量を計測する面倒れ測定光学系を有し、
面偏心測定光学系と面倒れ測定光学系は任意の偏向面の面偏心量と面倒れ量を同時に検知すると共に、面偏心量の最大の偏向面と面倒れ量の最大の偏向面が異なるように該光偏向器を調整することを特徴としている。
The adjustment method of the present invention includes:
In an optical deflector used in a scanning optical system that scans a surface to be scanned using a light deflector including a rotary polygon mirror having a plurality of deflection surfaces with a light beam from an incident optical system,
A surface decentering measurement optical system for measuring a surface decentering amount that is a difference in distance between each deflection surface of the rotary polygon mirror and the rotation center of the optical deflector;
A surface tilt measuring optical system for measuring a surface tilt amount that is a difference in angle with respect to the rotation center of each deflection surface of the rotary polygon mirror;
The surface eccentricity measurement optical system and the surface tilt measurement optical system simultaneously detect the surface eccentricity and surface tilt amount of any deflection surface, and the deflection surface with the largest surface eccentricity amount and the deflection surface with the largest surface tilt amount are different. And adjusting the optical deflector.

本発明によれば、光偏向器の偏向面の面倒れと面偏心を同時に検出することができる測定装置を達成することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the measuring apparatus which can detect the surface fall and surface eccentricity of the deflection surface of an optical deflector simultaneously can be achieved.

この他、走査光学系中に光偏向器を適切に調整配置し、高精度の光走査ができる走査光学系を達成することができる。   In addition, it is possible to achieve a scanning optical system in which an optical deflector is appropriately adjusted and arranged in the scanning optical system to perform high-precision optical scanning.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図14は本発明に係わる走査光学系の実施例1の要部断面図(主走査断面図)である。   FIG. 14 is a sectional view (main scanning sectional view) of an essential part of Embodiment 1 of the scanning optical system according to the present invention.

尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸および結像光学系の光軸に垂直な方向(回転多面鏡で光束が反射偏向(偏向走査)される方向)である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。   In the following description, the main scanning direction is a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon mirror and the optical axis of the imaging optical system (the direction in which the light beam is reflected and deflected (deflected and scanned) by the rotating polygon mirror). The sub-scanning direction is a direction parallel to the rotation axis of the rotary polygon mirror. The main scanning section is a plane including the main scanning direction and the optical axis of the imaging optical system. The sub-scanning section is a section perpendicular to the main scanning section.

図14において、141は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。142は集光光学系としての集光レンズ(コリメータレンズ)であり、光源手段141から出射された光束を平行光束に変換している。143は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。   In FIG. 14, reference numeral 141 denotes a light source means, which is composed of, for example, a semiconductor laser. Reference numeral 142 denotes a condensing lens (collimator lens) as a condensing optical system, which converts a light beam emitted from the light source means 141 into a parallel light beam. Reference numeral 143 denotes an aperture stop which shapes the beam shape by limiting the passing light flux.

144はレンズ系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査断面内(副走査方向)にのみ特定のパワーを有している。シリンドリカルレンズ144は集光レンズ142を通過した光束を副走査断面内で後述する回転多面鏡(ポリゴンミラー)145の偏向面(偏向面)145aもしくはその近傍に線像として結像させている。   A lens system (cylindrical lens) 144 has a specific power only in the sub-scan section (sub-scan direction). The cylindrical lens 144 forms the light beam that has passed through the condenser lens 142 as a line image on or near the deflection surface (deflection surface) 145a of a rotary polygon mirror (polygon mirror) 145, which will be described later, in the sub-scan section.

尚、集光レンズ142とシリンドリカルレンズ144を1つの光学素子より構成しても良い。また集光レンズ142、開口絞り143、そしてシリンドリカルレンズ144等の各要素は入射光学系(第1の結像光学系)LAの一要素を構成している。   Note that the condensing lens 142 and the cylindrical lens 144 may be configured by one optical element. Each element such as the condenser lens 142, the aperture stop 143, and the cylindrical lens 144 constitutes one element of the incident optical system (first imaging optical system) LA.

145は偏向手段としての回転多面鏡であり、例えば8面構成のポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っており、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。   Reference numeral 145 denotes a rotating polygon mirror as a deflecting means, which is composed of, for example, an eight-sided polygon mirror (rotating polygon mirror), and is rotated at a constant speed in the direction of arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor. ing.

回転多面鏡145や駆動手段、そして該回転多面鏡145を回転保持する保持手段等は、光偏向器の一要素を構成している。   The rotary polygon mirror 145, the driving means, the holding means for rotating and holding the rotary polygon mirror 145, etc. constitute an element of the optical deflector.

146は集光機能とfθ特性とを有する結像光学系(第2の結像光学系)であり、単一又は複数の結像レンズ(アナモフィックレンズ)より成り、回転多面鏡145によって偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面148上に結像させる。また結像レンズ146は副走査断面内において回転多面鏡145の偏向面145aもしくはその近傍と感光ドラム面148との間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。   Reference numeral 146 denotes an imaging optical system (second imaging optical system) having a condensing function and an fθ characteristic, which is composed of a single imaging lens or a plurality of imaging lenses (anamorphic lenses) and is deflected by a rotating polygon mirror 145. A light beam based on image information is imaged on a photosensitive drum surface 148 as a surface to be scanned. In addition, the imaging lens 146 compensates for the surface tilt of the deflecting surface by making a conjugate relationship between the deflecting surface 145a of the rotary polygon mirror 145 or its vicinity and the photosensitive drum surface 148 in the sub-scan section.

148は被走査面としての感光ドラム面である。   Reference numeral 148 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.

本実施例において半導体レーザー141から出射した光束は集光レンズ142により平行光束に変換され、開口絞り143によって該光束(光量)が制限され、シリンドリカルレンズ144に入射している。シリンドリカルレンズ144に入射した平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては回転多面鏡145の偏向面145aに線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。   In this embodiment, the light beam emitted from the semiconductor laser 141 is converted into a parallel light beam by the condenser lens 142, the light beam (light quantity) is limited by the aperture stop 143, and is incident on the cylindrical lens 144. Out of the parallel light flux incident on the cylindrical lens 144, it is emitted as it is in the main scanning section. In the sub-scan section, a line image (a line image elongated in the main scanning direction) is formed on the deflection surface 145a of the rotary polygon mirror 145.

そして回転多面鏡145の偏向面145aで反射偏向された光束は結像レンズ146を介して感光ドラム面148上にスポット状に結像される。そして回転多面鏡145を矢印A方向に回転させることによって、感光ドラム面148上を矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面148上に画像記録を行なっている。   The light beam reflected and deflected by the deflecting surface 145 a of the rotary polygon mirror 145 is imaged in a spot shape on the photosensitive drum surface 148 via the imaging lens 146. By rotating the rotary polygon mirror 145 in the direction of arrow A, optical scanning is performed on the photosensitive drum surface 148 in the direction of arrow B (main scanning direction) at a constant speed. As a result, an image is recorded on the photosensitive drum surface 148 as a recording medium.

本実施例の走査光学系において、第1の結像光学系LAは副走査断面内で回転多面鏡145の回転中心に垂直な基準面に対し有限の角度をなして配置されている。   In the scanning optical system of the present embodiment, the first imaging optical system LA is disposed at a finite angle with respect to a reference plane perpendicular to the rotation center of the rotary polygon mirror 145 in the sub-scan section.

回転多面鏡145の各偏向面145aと回転中心に対する距離の差を面偏心と言う。回転多面鏡145の各偏向面145aと回転中心に対する角度の差を面倒れと言う。   A difference in distance from each deflection surface 145a of the rotary polygon mirror 145 and the rotation center is referred to as surface eccentricity. A difference in angle with respect to each deflection surface 145a of the rotary polygon mirror 145 and the rotation center is referred to as surface tilt.

このとき用いられる回転多面鏡145からなる光偏向器は後述する測定装置で良品と判定されたものである。   The optical deflector composed of the rotary polygon mirror 145 used at this time is determined as a non-defective product by a measuring apparatus described later.

そして光偏向器は、面偏心によって被走査面148上に生じる光束の照射位置の変動量が最大になる偏向面と、面倒れによって被走査面148上に生じる光束の照射位置の変動量が最大になる偏向面とが異なるように配置されている。   The optical deflector has the maximum fluctuation amount of the irradiation position of the light beam generated on the scanned surface 148 due to the surface decentering and the maximum fluctuation amount of the irradiation position of the light beam generated on the scanned surface 148 due to the surface tilt. It is arranged so that the deflection surface becomes different.

また本実施例では光偏向器の回転軸と回転多面鏡145が相対的に位置を調整できる調整機構(不図示)を有している。このとき光偏向器は、面偏心によって生じる被走査面上における光束の照射位置のズレが最大になる偏向面と、面倒れによって生じる被走査面上における光束の照射位置のズレが最大になる偏向面が異なるように調整して取り付けられている。   In this embodiment, the rotation axis of the optical deflector and the rotary polygon mirror 145 have an adjustment mechanism (not shown) that can adjust the position relatively. At this time, the optical deflector has a deflection surface in which the deviation of the irradiation position of the light beam on the scanned surface caused by surface eccentricity is maximized and a deflection in which the deviation of the irradiation position of the light beam on the scanned surface caused by surface tilt is maximized. The surface is adjusted to be different.

図1は本発明の実施例2の測定装置の概略図であり、光偏向器の回転多面鏡(ポリゴンミラー)の偏向面の面偏心測定及び面倒れ測定を示している。   FIG. 1 is a schematic view of a measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention, and shows surface eccentricity measurement and surface tilt measurement of a deflection surface of a rotary polygon mirror (polygon mirror) of an optical deflector.

図1では面偏心測定及び面倒れ測定に用いられる測定光学系の副走査断面図を示している。   FIG. 1 shows a sub-scan sectional view of a measurement optical system used for surface eccentricity measurement and surface tilt measurement.

半導体レーザ(光源手段)1から出射したレーザ拡散光はコリメータレンズ(第1光学素子)2によってコリメート化され、その後に配置された円形の絞り3によって成形されたレーザ光束が取り出される。その後、シリンドリカルレンズ(第1のアナモフィックな光学素子)4Aによってポリゴンミラー(回転多面鏡)の副走査方向のみ集光されてポリゴンミラー51の偏向面52に入射する。このときポリゴンミラー51の偏向面52の一致しない位置に線像を形成する。偏向面52で反射された光束は副走査方向に対してはやや発散しながら第2のシリンドリカルレンズ(第2のアナモフィックな光学素子)4Bに入射する。シリンドリカルレンズ4Bの前側焦点が前記線像の位置に一致させるように配置(つまり前側焦点は偏向面52の一致しない)するので反射光は平行光に戻される。その後平行光は治具レンズ(第2光学素子)6の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット7上を配置する。   The laser diffused light emitted from the semiconductor laser (light source means) 1 is collimated by a collimator lens (first optical element) 2, and a laser beam formed by a circular diaphragm 3 disposed thereafter is taken out. Thereafter, the light is condensed only in the sub-scanning direction of the polygon mirror (rotating polygonal mirror) by the cylindrical lens (first anamorphic optical element) 4 </ b> A and enters the deflection surface 52 of the polygon mirror 51. At this time, a line image is formed at a position where the deflection surface 52 of the polygon mirror 51 does not coincide. The light beam reflected by the deflecting surface 52 enters the second cylindrical lens (second anamorphic optical element) 4B while slightly diverging in the sub-scanning direction. Since the front focal point of the cylindrical lens 4B is arranged so as to coincide with the position of the line image (that is, the front focal point does not coincide with the deflection surface 52), the reflected light is returned to parallel light. Thereafter, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens (second optical element) 6, the V slit 7 is arranged at this imaging position.

第2アナモ光学素子4Bに連動して第1アナモ光学素子4Aは光軸方向に移動可能に設けられている。   In conjunction with the second anamorphic optical element 4B, the first anamorphic optical element 4A is provided so as to be movable in the optical axis direction.

Vスリット7を通過したビームはフォトダイオード8によって受光され、光量がモニタされる。駆動モータ(モータ)54は回転軸55を有し、ポリゴンミラー51の嵌合穴53に嵌合されている。モータ54とポリゴンミラー51により光偏向器5を構成する。なお回転軸55の回転中心56とする。   The beam that has passed through the V slit 7 is received by the photodiode 8 and the amount of light is monitored. The drive motor (motor) 54 has a rotation shaft 55 and is fitted in the fitting hole 53 of the polygon mirror 51. The optical deflector 5 is constituted by the motor 54 and the polygon mirror 51. A rotation center 56 of the rotation shaft 55 is used.

半導体レーザ1からシリンドリカルレンズ4Aまでが入射光学系を構成し、シリンドリカルレンズ4Bと冶具レンズ6により検知光学系を構成し、Vスリット7、フォトダイオード8により検知手段を構成する。検知光学系の結像点に検知手段が設けられている。入射光学系と検知光学系と検知手段により測定光学系を構成する。またこれら測定光学系(測定装置)を保持する保持手段(不図示)や検知手段からの電気信号を処理する電気信号処理手段(不図示)により測定装置を構成する。   The semiconductor laser 1 to the cylindrical lens 4A constitute an incident optical system, the cylindrical lens 4B and the jig lens 6 constitute a detection optical system, and the V slit 7 and the photodiode 8 constitute detection means. Detection means is provided at an image forming point of the detection optical system. A measurement optical system is constituted by the incident optical system, the detection optical system, and the detection means. The measuring device is constituted by holding means (not shown) for holding these measuring optical systems (measuring devices) and electric signal processing means (not shown) for processing electric signals from the detecting means.

図1に示すよう回転軸55に垂直でかつ副走査断面(紙面)に垂直な面を基準面とする。入射光学系(半導体レーザ1からシリンドリカルレンズ4Aまで)は基準面に対し特定の入射角度θiで入射させている。また検知光学系(シリンドリカルレンズ4Bと冶具レンズ6)も基準面に対し特定の反射角度θoで配置している。θiとθoは絶対値が等しく方向が異なるように設定することが望ましい。   As shown in FIG. 1, a plane perpendicular to the rotation shaft 55 and perpendicular to the sub-scanning section (paper surface) is taken as a reference plane. The incident optical system (from the semiconductor laser 1 to the cylindrical lens 4A) is incident at a specific incident angle θi with respect to the reference surface. Further, the detection optical system (the cylindrical lens 4B and the jig lens 6) is also arranged at a specific reflection angle θo with respect to the reference surface. It is desirable to set θi and θo so that the absolute values are equal and the directions are different.

本実施例は複数の偏向面を有する回転多面鏡51を具備した光偏向器5の各偏向面52と光偏向器5の回転中心56に対する距離の差分である面偏心量と回転多面鏡51の各偏向面52の回転中心56に対する角度の差分である面倒れ量を測定する測定装置である。   In this embodiment, the amount of surface eccentricity, which is the difference in distance between each deflecting surface 52 of the optical deflector 5 having the rotating polygon mirror 51 having a plurality of deflecting surfaces and the rotation center 56 of the optical deflector 5, and the rotational polygon mirror 51. This is a measuring device that measures the amount of surface tilt that is the difference in angle with respect to the rotation center 56 of each deflection surface 52.

本実施例の測定装置は光束を回転多面鏡51の偏向面52に導く入射光学系1から4Aまでと、偏向面52で反射された光束を結像面に結像する検知光学系4B、6と、検知光学系の結像面に入射する光束の照射位置の情報を検知する検知手段7、8とを有している。   The measuring apparatus according to this embodiment includes incident optical systems 1 to 4A that guide a light beam to the deflecting surface 52 of the rotary polygon mirror 51, and detection optical systems 4B and 6 that image the light beam reflected by the deflecting surface 52 on the imaging surface. And detection means 7 and 8 for detecting information on the irradiation position of the light beam incident on the imaging plane of the detection optical system.

そして回転多面鏡51を回転させることによって各偏向面52で順次反射された光束の結像面上における照射位置の変動量を検知手段にて検知する構成の測定光学系を1以上備えている。   The rotating polygon mirror 51 is rotated to include one or more measuring optical systems configured to detect the amount of variation of the irradiation position on the imaging surface of the light beams sequentially reflected by the deflecting surfaces 52 by the detecting means.

そして測定光学系のうちの1つは、光偏向器5の回転中心56と、回転多面鏡51の偏向面52の法線とで形成される副走査断面内で、入射光学系は光偏向器5の回転中心56に垂直な基準面(XY面)に対し有限な角度をなして配置されている。   One of the measurement optical systems is a sub-scan section formed by the rotation center 56 of the optical deflector 5 and the normal line of the deflection surface 52 of the rotary polygon mirror 51, and the incident optical system is the optical deflector. 5 is arranged at a finite angle with respect to a reference plane (XY plane) perpendicular to the center of rotation 56.

そして入射光学系からの光束を基準面に対し平行な線像に結像するように該回転多面鏡55の偏向面52に入射させている。   The light beam from the incident optical system is incident on the deflecting surface 52 of the rotary polygon mirror 55 so as to form a line image parallel to the reference surface.

検知光学系は、線像を結像面に結像させている。線像の位置と回転多面鏡51の偏向面52の位置とが不一致に成るように設定されている。   The detection optical system forms a line image on the imaging plane. The position of the line image and the position of the deflecting surface 52 of the rotary polygon mirror 51 are set to be inconsistent.

本実施例の測定装置を用いて光偏向器5のポリゴンミラー51の各偏向面52の面偏心量と面倒れ量を求める測定方法は次の通りである。   A measuring method for obtaining the surface eccentricity and surface tilt amount of each deflecting surface 52 of the polygon mirror 51 of the optical deflector 5 using the measuring apparatus of the present embodiment is as follows.

本実施例の測定方法では複数の偏向面を有する回転多面鏡51を具備した光偏向器5の各偏向面52と光偏向器5の回転中心56に対する距離の差分である面偏心量と回転多面鏡51の各偏向面52の回転中心56に対する角度の差分である面倒れ量を測定する。   In the measurement method of the present embodiment, the surface eccentricity and the rotational polyhedron, which are the difference in distance from each deflecting surface 52 of the optical deflector 5 having the rotating polygon mirror 51 having a plurality of deflecting surfaces and the rotational center 56 of the optical deflector 5. A surface tilt amount that is a difference in angle with respect to the rotation center 56 of each deflection surface 52 of the mirror 51 is measured.

入射光学系は、光偏向器5の回転中心56と、回転多面鏡51の偏向面52の法線とで形成される副走査断面内で、光束を該光偏向器5の回転中心56に垂直な基準面に対して有限の角度をなして該回転多面鏡51の偏向面52に導いている。また入射光学系は、光束を回転多面鏡51の偏向面52に不一致となる位置に線像として結像させている。   In the incident optical system, the light beam is perpendicular to the rotation center 56 of the optical deflector 5 in the sub-scan section formed by the rotation center 56 of the optical deflector 5 and the normal line of the deflection surface 52 of the rotary polygon mirror 51. It is led to the deflection surface 52 of the rotary polygonal mirror 51 at a finite angle with respect to a simple reference surface. The incident optical system forms a light beam as a line image at a position where the light beam does not coincide with the deflection surface 52 of the rotary polygon mirror 51.

検知光学系は、偏向面52で反射された線像を結像面に結像する。検知手段は結像面に結像される光束の照射位置を検知する。このような手段を有する測定光学系を用いている。   The detection optical system forms an image of the line image reflected by the deflection surface 52 on the imaging surface. The detection means detects the irradiation position of the light beam formed on the imaging surface. A measurement optical system having such means is used.

そして回転多面鏡51を回転させることによって、入射光学系からの光束を各偏向面に順次照射し、各偏向面52で反射され、結像面に結像する光束の照射位置の変動量を検知手段で計測している。このとき検知手段で得られる信号を用いて、各偏向面52の面偏心量と、面倒れ量を求めている。   Then, by rotating the rotary polygon mirror 51, the light beams from the incident optical system are sequentially irradiated onto the respective deflection surfaces, and the variation amount of the irradiation position of the light beams reflected by the respective deflection surfaces 52 and imaged on the imaging surface is detected. It is measured by means. At this time, the amount of surface eccentricity and the amount of surface tilt of each deflecting surface 52 are obtained using signals obtained by the detecting means.

本実施例における数値実施例を表1に示す。入射光学系(半導体レーザ1からシリンドリカルレンズ4A)は基準面に対し入射角度θi=-20°を想定している。検知光学系(シリンドリカルレンズ4Bと冶具レンズ6)も基準面に対し反射角度θo=+20°を想定している。表中の面間隔は入射光学系と検知光学系の光軸に測った寸法である。   Numerical examples in the present embodiment are shown in Table 1. The incident optical system (semiconductor laser 1 to cylindrical lens 4A) assumes an incident angle θi = −20 ° with respect to the reference plane. The detection optical system (cylindrical lens 4B and jig lens 6) also assumes a reflection angle θo = + 20 ° with respect to the reference surface. The surface spacing in the table is a dimension measured on the optical axis of the incident optical system and the detection optical system.

表中のdXcはシリンドリカルレンズ4A、4Bの移動量を示す。   DXc in the table indicates the amount of movement of the cylindrical lenses 4A and 4B.

ポリゴン偏向面52と線像との距離をdXとする。本実施例の測定装置では、移動量dXcと距離dXとが一致する系である。これは、表1の構成ではシリンドリカルレンズ4Aに入射する光束が平行光であるためである。シリンドリカルレンズ4Aに入射する光束が発散光もしくは収束光の場合は移動量dXcと距離dXが一致しないので注意を要する。   The distance between the polygon deflection surface 52 and the line image is dX. In the measuring apparatus according to the present embodiment, the movement amount dXc and the distance dX coincide with each other. This is because in the configuration shown in Table 1, the light beam incident on the cylindrical lens 4A is parallel light. Note that when the light beam incident on the cylindrical lens 4A is divergent light or convergent light, the movement amount dXc and the distance dX do not match.

dX=0の時、ポリゴン偏向面52とVスリット7が、検知光学系(シリンドリカルレンズ4Bと冶具レンズ6)によって光学的に共役な関係となる。すなわち検知光学系によってポリゴン偏向面52とVスリット7が完璧な面倒れ補正関係を満たした配置になる。このときシリンドリカルレンズ4Aの後側焦点位置とポリゴン偏向面52が一致している。また、シリンドリカルレンズ4Bの前側焦点位置とポリゴン偏向面52が一致している。   When dX = 0, the polygon deflection surface 52 and the V slit 7 are in an optically conjugate relationship by the detection optical system (the cylindrical lens 4B and the jig lens 6). In other words, the polygon deflecting surface 52 and the V slit 7 are arranged so as to satisfy a perfect surface tilt correction relationship by the detection optical system. At this time, the rear focal position of the cylindrical lens 4A coincides with the polygon deflection surface 52. Further, the front focal position of the cylindrical lens 4B and the polygon deflection surface 52 coincide with each other.

これに対し本実施例はdX≠0、すなわち検知光学系によってポリゴン偏向面52とVスリット7の面倒れ補正関係を満たさない配置にする。そのときの光路の様子を図2と図3に示す。図2はdX>0、図3はdX<0のケースを示す。   In contrast, in this embodiment, dX ≠ 0, that is, the detection optical system is arranged so as not to satisfy the surface tilt correction relationship between the polygon deflection surface 52 and the V slit 7. The state of the optical path at that time is shown in FIGS. FIG. 2 shows the case of dX> 0, and FIG. 3 shows the case of dX <0.

図2でdX>0としたことでポリゴン偏向面52の後方に光束が線像を結び、一旦結像する。ポリゴン偏向面52と線像の距離はdXである。そしてその線像の位置にシリンドリカルレンズ4Bの前側焦点を一致させることで、シリンドリカルレンズ4Bを出射した光束は平行光となることがわかる。その後平行光は治具レンズ6の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット7上を配置する。   Since dX> 0 in FIG. 2, the light beam forms a line image behind the polygonal deflection surface 52 and forms an image once. The distance between the polygon deflection surface 52 and the line image is dX. Then, by matching the front focal point of the cylindrical lens 4B with the position of the line image, it can be seen that the light beam emitted from the cylindrical lens 4B becomes parallel light. Thereafter, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 6, the V slit 7 is disposed at this imaging position.

図3でdX<0としたことでポリゴン偏向面52の前方に光束が線像を結び、一旦結像する。ポリゴン偏向面52と線像の距離はdXである。そしてその線像の位置にシリンドリカルレンズ4Bの前側焦点を一致させることで、シリンドリカルレンズ4Bを出射した光束は平行光となることがわかる。その後平行光は治具レンズ6の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット7上を配置する。   Since dX <0 in FIG. 3, the light beam forms a line image in front of the polygon deflection surface 52 and forms an image once. The distance between the polygon deflection surface 52 and the line image is dX. Then, by matching the front focal point of the cylindrical lens 4B with the position of the line image, it can be seen that the light beam emitted from the cylindrical lens 4B becomes parallel light. Thereafter, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 6, the V slit 7 is arranged at this imaging position.

上述のような測定光学系において、実際光偏向器5のポリゴンミラー51が面偏心・面倒れしているとき、即ち回転多面鏡の各偏向面の姿勢情報がどのように作用するかについて、図4、図5を用いて説明する。   In the measurement optical system as described above, when the polygon mirror 51 of the actual light deflector 5 is decentered and tilted, that is, how the posture information of each deflection surface of the rotary polygon mirror works. 4 and FIG.

光偏向器5は回転動作させながら測定を行う。回転スピードは、光偏向器を走査光学系に組み込んで使用する際の回転スピードで測定する事が望ましい。光偏向器5の回転動作により入射光学系から光偏向器5に導かれた光束は偏向走査される。そして偏向面52の法線が図1の副走査断面(紙面)内に来た時の前後、検知光学系を通じてVスリット7上を検知光束が紙面に垂直な方向に走査する。   The optical deflector 5 performs measurement while rotating. It is desirable to measure the rotation speed at the rotation speed when the optical deflector is used in the scanning optical system. The light beam guided from the incident optical system to the optical deflector 5 by the rotation operation of the optical deflector 5 is deflected and scanned. Then, before and after the normal line of the deflection surface 52 comes into the sub-scan section (paper surface) of FIG. 1, the detection light beam scans on the V slit 7 in the direction perpendicular to the paper surface through the detection optical system.

光偏向器5の回転軸55に対しポリゴンミラー51の偏向面52が面偏心して組みつけられている場合を図4に示す。面偏心して組みつけられていると、ポリゴンミラー51の回転に伴い偏向面毎に面の出入りが生ずる。図4で例えば、pだけ面偏心したときの偏向面52’、θi=θ(任意の角度)とする。本来偏向面52で反射していた光束の反射点は偏向面52’では
ΔZ=p×tanθ ・・・式1
だけ上方にシフトする。この結果、Vスリット7上での照射位置が変動量dZpが
dZp=2×ΔZ×cosθ×β=2×P×sinθ×β ・・・式2
となる。ただし、
P・・偏向面の面偏心量
θ・・・入射光学系の副走査断面内の基準面に対する斜入射角度(有限な角度)
β・・・検知光学系の副走査断面内における横倍率
である。
FIG. 4 shows a case where the deflection surface 52 of the polygon mirror 51 is assembled with the rotational axis 55 of the optical deflector 5 being eccentric. When assembled with the surface being decentered, the surface enters and exits for each deflecting surface as the polygon mirror 51 rotates. In FIG. 4, for example, it is assumed that the deflection surface 52 ′ when the surface is decentered by p, θi = θ (arbitrary angle). The reflection point of the light beam originally reflected by the deflecting surface 52 is ΔZ = p × tan θ in the deflecting surface 52 ′.
Shift upwards only. As a result, the irradiation position on the V slit 7 has a fluctuation amount dZp of dZp = 2 × ΔZ × cos θ × β = 2 × P × sin θ × β (2)
It becomes. However,
P: Deflection plane surface eccentricity θ: Oblique incident angle with respect to the reference plane in the sub-scan section of the incident optical system (finite angle)
β is a lateral magnification in the sub-scan section of the detection optical system.

次に光偏向器5の回転軸55に対しポリゴンミラー51の偏向面52が面倒れして組みつけられている場合を図5に示す。面倒れして組みつけられていると、ポリゴンミラー51の回転に伴い偏向面毎に面のお辞儀(傾き)が生ずる。図5で例えば、εだけ面偏心したときの偏向面52’とする。本実施例では検知光学系(シリンドリカルレンズ4Bと冶具レンズ6)がポリゴン偏向面52とVスリット7の面倒れ補正関係を満たさない配置になっているので、図5のような光路をとる。   Next, FIG. 5 shows a case where the deflecting surface 52 of the polygon mirror 51 is assembled with the rotation axis 55 of the optical deflector 5 tilted. If the surface is tilted and assembled, the bow (tilt) of the surface is generated for each deflection surface as the polygon mirror 51 rotates. In FIG. 5, for example, a deflection surface 52 'is obtained when the surface is decentered by ε. In this embodiment, since the detection optical system (the cylindrical lens 4B and the jig lens 6) is arranged so as not to satisfy the surface tilt correction relationship between the polygon deflection surface 52 and the V slit 7, an optical path as shown in FIG. 5 is taken.

光路の詳細は以下のようになる。シリンドリカルレンズ4BがdXcだけ光軸方向にシフトさせたことでシリンドリカルレンズ4Bの前側焦点位置は偏向面5よりdXcだけずれている。よって、検知光学系をはさんで偏向面52に対する共役点(図5に表示)は、Vスリット7から dX×βだけシフトした位置になる。このとき偏向面52が面倒れして偏向面52’になると、反射された光束は光軸に対して 2×ε の角度をもってシリンドリカルレンズ4Bに入射し、更に冶具レンズ6を介した後、共役点を通過してVスリットに到達する。冶具レンズ6を出射した光束は光軸に対して 2×ε/β の角度をなしている。このような光路において、Vスリット7上での到達位置の変動量dZεは、
dZε=(β2×dX)×tan(2×ε/β) ・・・式3
と表す事ができる。
The details of the optical path are as follows. By shifting the cylindrical lens 4B in the optical axis direction by dXc, the front focal position of the cylindrical lens 4B is shifted by dXc from the deflection surface 5. Therefore, the conjugate point (shown in FIG. 5) with respect to the deflection surface 52 across the detection optical system is a position shifted by dX × β 2 from the V slit 7. At this time, when the deflecting surface 52 is tilted to become the deflecting surface 52 ′, the reflected light beam is incident on the cylindrical lens 4B at an angle of 2 × ε with respect to the optical axis, and is further conjugated after passing through the jig lens 6. Pass the point and reach the V-slit. The light beam emitted from the jig lens 6 has an angle of 2 × ε / β with respect to the optical axis. In such an optical path, the variation dZε of the arrival position on the V slit 7 is
dZε = (β 2 × dX) × tan (2 × ε / β) Equation 3
Can be expressed.

以上のように本実施例の測定装置では、光偏向器に面倒れや面偏心があると、Vスリット7上を走査する光束は、照射位置変動を生じる、その変動量dZpやdZεは式2や式3で示す事ができる。   As described above, in the measuring apparatus of the present embodiment, when the optical deflector is tilted or decentered, the light beam scanned on the V slit 7 causes irradiation position fluctuations. The fluctuation amounts dZp and dZε are expressed by Equation 2 below. And Equation 3 can be used.

なお面偏心量Pはすべての偏向面の回転中心からの相対的な距離のPPとして定義してもよいし、面倒れ量εはすべての偏向面のお辞儀量(回転中心に対する角度)のPPとして定義してもよい。   The surface eccentricity P may be defined as PP of the relative distance from the rotation center of all the deflection surfaces, and the surface tilt amount ε is PP of the bowing amount (angle with respect to the rotation center) of all the deflection surfaces. It may be defined.

走査光束の照射位置変動dZpやdZεを計測する手段として本実施例ではVスリット7とフォトダイオード8を用いている。Vスリット7は光束が走査する方向の幅wが、照射位置(高さ)hとともに変化するようにV形のアパーチャを有しており、アパーチャをビームが横切る時間が照射位置(高さ)によって異なるように構成されている。そしてVスリット7の後方に対しフォトダイオード8を設けることで、照射位置(高さ)と受光する時間を関連付けている。このようなVスリット方式は多くの文献で開示された技術である。   In this embodiment, the V slit 7 and the photodiode 8 are used as means for measuring the irradiation position fluctuations dZp and dZε of the scanning light beam. The V slit 7 has a V-shaped aperture so that the width w in the direction in which the light beam scans changes with the irradiation position (height) h, and the time that the beam crosses the aperture depends on the irradiation position (height). Configured differently. By providing the photodiode 8 behind the V slit 7, the irradiation position (height) is associated with the time for receiving light. Such a V-slit method is a technique disclosed in many documents.

本発明ではVスリット方式を記載しているが例えば1次元のラインCCDを光束の走査方向に対して垂直(図1の紙面内)に配置し、光束が横切るCCDの画素を検知する事で照射位置を計測する方法などを既知の技術を採用しても良い。   In the present invention, a V-slit method is described. For example, a one-dimensional line CCD is arranged perpendicularly (within the paper surface of FIG. 1) to the scanning direction of the light beam, and irradiation is performed by detecting a CCD pixel crossed by the light beam. A known technique such as a method for measuring the position may be employed.

尚、本実施例では検知光学系による光束の結像面への照射位置の変動量が特定値以下になるように、光偏向器5の回転中心56と回転多面鏡51の相対位置を調整する調整機構(不図示)を有している。   In this embodiment, the relative position between the rotation center 56 of the optical deflector 5 and the rotary polygon mirror 51 is adjusted so that the fluctuation amount of the irradiation position of the light beam on the imaging surface by the detection optical system is not more than a specific value. An adjustment mechanism (not shown) is included.

次に距離dXの具体的な設定方法を説明する。走査光学系の設計において許容できる最大ピッチムラが画像形成装置の印字画像より決定される。通常最大ピッチムラBmaxは5μm程度である。近年は更なる高画質化のために最大ピッチムラを2μm程度に押さえ込むこともある。このように要求された最大ピッチムラに対し、光偏向器の面倒れ量と面偏心量を算出する事になる。まず面偏心が全くないとして、面倒れ起因のピッチムラ公差を積上げて、トータルでBmaxになるような面倒れ(許容される面倒れ量)εoが決定される。   Next, a specific method for setting the distance dX will be described. The maximum pitch unevenness allowable in the design of the scanning optical system is determined from the print image of the image forming apparatus. Usually, the maximum pitch unevenness Bmax is about 5 μm. In recent years, the maximum pitch unevenness may be suppressed to about 2 μm for higher image quality. The surface tilt amount and surface eccentricity amount of the optical deflector are calculated for the required maximum pitch unevenness. First, assuming that there is no surface eccentricity, the surface unevenness (allowable surface inclination amount) εo is determined by accumulating the pitch unevenness tolerance caused by the surface inclination and totaling Bmax.

次に面倒れが全くないとして、面偏心起因のピッチムラ公差を積上げて、トータルでBmaxになるような面偏心(許容される面偏心量)Poが決定される。なおPoもεoのポリゴンミラーの偏向面間の相対的な変動幅である。   Next, assuming that there is no surface tilt at all, the pitch unevenness tolerance caused by the surface eccentricity is accumulated, and the surface eccentricity (allowable surface eccentricity amount) Po is determined to be Bmax in total. Note that Po is also a relative fluctuation range between the deflection surfaces of the polygon mirror of εo.

図6に面偏心と面倒れの許容領域を示す。横軸に面偏心、縦軸に面倒れをとり、(Po、0)と(0、εo)を結ぶラインを引いている。上記のようにPoとεoを定めていることから、(Po、0)の組み合わせ、または(0、εo)の組み合わせの時、ピッチムラはBmaxとなる。そしてこの2点を結ぶ領域より内側の組合せではピッチムラがBmaxより小さくなる。   FIG. 6 shows an allowable area for surface eccentricity and surface tilt. The horizontal axis represents surface eccentricity, the vertical axis represents surface tilt, and a line connecting (Po, 0) and (0, εo) is drawn. Since Po and εo are determined as described above, the pitch unevenness becomes Bmax when the combination is (Po, 0) or (0, εo). In the combination inside the region connecting the two points, the pitch unevenness becomes smaller than Bmax.

ところが、面偏心及び面倒れの測定を従来のように個別の測定機で行う場合はBmaxを面倒れ起因と面偏心起因に割振って許容値を定める必要があった。たとえば、Bmaxの内、Bmax/2を面倒れ起因に、残りBmax/2を面偏心起因に割振るとすると光偏向器の面倒れの許容値はεo/2、面偏心許容値はPo/2となっていた。この結果図6の斜線領域の組み合わせを良品と判定していた。   However, when measuring surface eccentricity and surface tilt with an individual measuring machine as in the prior art, it is necessary to allocate the Bmax to cause the surface tilt and cause the surface eccentricity to determine an allowable value. For example, if Bmax / 2 is allocated to Bmax / 2 due to surface tilt and the remaining Bmax / 2 is allocated due to surface eccentricity, the allowable value of surface deflection of the optical deflector is εo / 2, and the allowable surface eccentricity is Po / 2. It was. As a result, the combination of the shaded areas in FIG.

これに対し、本実施例では図1の測定装置を用いる事で面偏心及び面倒れの測定を同時に行うことができるので、図6の斜線及び網点の領域の組み合わせをすべて良品として判定する事ができる。   On the other hand, in this embodiment, since the measurement of the surface eccentricity and the surface tilt can be performed simultaneously by using the measuring device of FIG. 1, all combinations of the hatched and halftone dot regions of FIG. Can do.

そのとき重要なのが距離dXである。距離dXの設定方法は、面偏心及び面倒れの組み合わせが、(Po、0)と(0、εo)の双方において、図1の測定機での照射位置の変動がほぼ同じ値を示すように設定すればよい。つまりPo及びεoにおいてセンサー上の光束振れdZがほぼ同じになるためには,上記式2、式3のdZpとdZεの比が、
0.8≦|dZp/dZε|≦1.2 式4
となることが必要である。
At that time, the distance dX is important. The method of setting the distance dX is such that the variation of the irradiation position with the measuring instrument in FIG. 1 shows almost the same value when the combination of surface eccentricity and surface tilt is both (Po, 0) and (0, εo). You only have to set it. In other words, in order for the light flux fluctuation dZ on the sensor to be substantially the same at Po and εo, the ratio of dZp and dZε in the above equations 2 and 3 is
0.8 ≦ | dZp / dZε | ≦ 1.2 Formula 4
It is necessary to become.

尚、ここで同じとはdZp/dZε=1のときである。よって、
0.8≦(β2×dX×tan(2×εo/β))/2×Po×sinθ×β)≦1.2・・ 式5
から
0.8≦|(dX/(2×Po×sinθ/(β×tan(2×εo/β))))|≦1.2 ・・ 式6
が導かれる。さらに高性能な測定が必要な場合は
0.9≦|(dX/(2×Po×sinθ/(β×tan(2×εo/β))))|≦1.1 ・・ 式7
とすることが望ましい。
Here, the same is true when dZp / dZε = 1. Therefore,
0.8 ≦ (β 2 × dX × tan (2 × εo / β)) / 2 × Po × sin θ × β) ≦ 1.2
From
0.8 ≦ | (dX / (2 × Po × sin θ / (β × tan (2 × εo / β)))) | ≦ 1.2
Is guided. If you need more sophisticated measurements
0.9 ≦ | (dX / (2 × Po × sin θ / (β × tan (2 × εo / β)))) | ≦ 1.1
Is desirable.

具体的に、Po=0.033mm、εo=1.6’(分)という規格が求められる光偏向器ではdX=±24.25mmとなり、その公差は±0.49mmと算出される。またこの光偏向器を表1の測定光学系で評価する際には、dXc=dX=±24.25mmだけシリンドリカルレンズ4A,4Bを移動させる。   Specifically, in an optical deflector that requires the specifications of Po = 0.033 mm and εo = 1.6 ′ (minutes), dX = ± 24.25 mm, and the tolerance is calculated as ± 0.49 mm. When this optical deflector is evaluated by the measurement optical system shown in Table 1, the cylindrical lenses 4A and 4B are moved by dXc = dX = ± 24.25 mm.

ところで、dXは必ずプラスとマイナスの2つ値を持つ。その理由は、光偏向器が組み付けられる走査光学装置では同じ面倒れ量の光偏向器を使用しても、その他の部品精度のバラツキによって照射位置の変動方向が反対になることがある。   By the way, dX always has two values, plus and minus. The reason is that, in the scanning optical device in which the optical deflector is assembled, even if the optical deflector having the same surface tilt amount is used, the variation direction of the irradiation position may be reversed due to other component accuracy variations.

例えば走査光学装置のfθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短いと、ポリゴンミラーの偏向面が上向きになった時照射位置は下側に変動する。逆に走査光学装置のFθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長いと、ポリゴンミラーの偏向面が上向きになった時照射位置は上側に変動する。前者を想定した検査方法がdX>0であり、後者を想定した検査方法がdX<0なのである。なお面偏心についてはdX>0でもdX<0でも照射位置の変動dZの方向は同じになる。   For example, if the focal length in the sub-scanning direction of the fθ lens of the scanning optical device is shorter than the design value, the irradiation position varies downward when the deflection surface of the polygon mirror faces upward. Conversely, if the focal length in the sub-scanning direction of the Fθ lens of the scanning optical device is longer than the design value, the irradiation position changes upward when the deflection surface of the polygon mirror is directed upward. The inspection method assuming the former is dX> 0, and the inspection method assuming the latter is dX <0. Regarding the surface eccentricity, the direction of the irradiation position variation dZ is the same whether dX> 0 or dX <0.

具体的に表1の測定光学系の構成において、dXc=+24.25mm 移動したときときは、図4の面偏心Pの方向をマイナスとし、P=-0.033mmに対し、照射位置はdZ=−45.23μm(図4のdZp方向)振れる。また図5の面倒れの方向をプラスとし、ε=+1.6’の偏向面に対して照射位置はdZ=−45.23μm(図5の方向dZε)振れる。   Specifically, in the configuration of the measurement optical system shown in Table 1, when dXc = + 24.25 mm, the direction of the surface eccentricity P in FIG. 4 is negative, and the irradiation position is dZ = − with respect to P = −0.033 mm. It swings 45.23 μm (dZp direction in FIG. 4). Further, assuming that the direction of surface tilt in FIG. 5 is positive, the irradiation position deviates by dZ = −45.23 μm (direction dZε in FIG. 5) with respect to the deflection surface of ε = + 1.6 ′.

これに対し、dXc=-24.25に設定した時は、P=-0.033mmに対し、照射位置はdZ=−45.23μm振れる。またε=+1.6’の偏向面に対して照射位置はdZ=+45.23μm振れる。   On the other hand, when dXc = -24.25 is set, the irradiation position fluctuates by dZ = −45.23 μm with respect to P = −0.033 mm. Further, the irradiation position deviates by dZ = + 45.23 μm with respect to the deflection surface of ε = + 1.6 ′.

尚、表1の光学系はP=0.033mmでピッチムラ5μmであり、ε=1.6’でピッチムラ5μmである。 In the optical system shown in Table 1, P 0 = 0.033 mm and pitch unevenness is 5 μm, and ε 0 = 1.6 ′ and pitch unevenness is 5 μm.

以上の理由で、本実施例においては光偏向器5を測定するために、シリンドリカルレンズ4A,4BをdX>0とdX<0の2つのパターンに対応した移動量dXc分だけ移動させ配置する。その配置の変更をスムーズに行うために、シリンドリカルレンズ4A,4Bを連動して光軸方向に移動できるようにステージを設けても良い。   For the above reasons, in this embodiment, in order to measure the optical deflector 5, the cylindrical lenses 4A and 4B are moved and arranged by the movement amount dXc corresponding to the two patterns of dX> 0 and dX <0. In order to change the arrangement smoothly, a stage may be provided so that the cylindrical lenses 4A and 4B can be moved in the optical axis direction in conjunction with each other.

また検知手段での光束の照射位置の変動量が特定値以下と成るように光偏向器の回転中心と回転多面鏡の相対位置を調整機構で調整している。   In addition, the relative position of the rotation center of the optical deflector and the rotary polygon mirror is adjusted by an adjustment mechanism so that the fluctuation amount of the irradiation position of the light beam in the detection means is less than a specific value.

次に実際に面倒れや面偏心があった際にどのようなピッチムラと検知結果が現れるかの数値実施例を図7A〜図7Cと表2〜表7を用いて説明する。   Next, numerical examples of what pitch irregularities and detection results appear when there is actual surface tilt or surface eccentricity will be described with reference to FIGS. 7A to 7C and Tables 2 to 7. FIG.

図7A〜図7Cは偏向面数が8,6,4面のポリゴンミラーを回転軸方向からみた図である。便宜的にXYの直交座標系を定め、原点を回転軸と一致させている。回転軸をZ軸とし、紙面手前をプラス方向とする。また、X軸プラス方向の面を第1面とし、時計回りに第2面・・・第N面と定める。   7A to 7C are views of polygon mirrors having 8, 6 and 4 deflection surfaces as viewed from the direction of the rotation axis. For convenience, an XY Cartesian coordinate system is defined, and the origin coincides with the rotation axis. The rotation axis is the Z axis, and the front side of the paper is the plus direction. Further, the surface in the plus direction of the X axis is defined as the first surface, and the second surface... Nth surface is determined clockwise.

次に検知の事例1を示す。   Next, detection example 1 is shown.

図7Aの8面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表2A、表2Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共にゼロで加工されたものを駆動モータに取り付ける際に回転軸中心に対し、Y軸方向に8.25μmシフトした場合を示している。またX軸まわりに右回転(Y軸プラス側が紙面手前にまわるような回転)0.4’を生じた場合を示している。   Assume that surface tilting surface eccentricities as shown in Tables 2A and 2B occur in the optical deflector assembled with the 8-sided polygon mirror of FIG. 7A. This example shows a case where a single polygon mirror machined with zero machining accuracy and zero eccentricity is shifted by 8.25 μm in the Y-axis direction relative to the center of the rotation axis when attached to the drive motor. Further, it shows a case where a right rotation (rotation in which the Y-axis plus side turns to the front of the paper) 0.4 'occurs around the X axis.

図2の表中の走査光学系は面偏心Po=0.033mm、もしくは面倒れεo=1.6’という光偏向器を組み付けた場合にピッチムラ(偏向器が1回転する際の被走査面(感光体)における照射位置の高さ変動量)が5μm生じる結像性能を有しているとする。また表中の面倒れ(1)は走査光学系の製造ばらつきでFθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合を想定しており、面倒れ(2)は走査光学系の製造ばらつきでfθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合を想定している。   The scanning optical system in the table of FIG. 2 has uneven pitch when an optical deflector with surface decentering Po = 0.033 mm or surface tilt εo = 1.6 ′ is mounted (scanned surface (photosensitive member) when the deflector rotates once). It is assumed that the image forming performance is such that the height variation amount of the irradiation position at 5 μm. In addition, surface tilt (1) in the table is a manufacturing variation of the scanning optical system, and it is assumed that the focal length of the Fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value, and surface tilt (2) is a manufacturing variation of the scanning optical system. It is assumed that the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value.

トータル(1)は面倒れ(1)要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラの合算である。トータル(2)は面倒れ(2)要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラの合算である。   Total (1) is the sum of pitch unevenness due to surface tilt (1) and pitch unevenness due to surface eccentricity. Total (2) is the sum of pitch unevenness due to surface tilt (2) and pitch unevenness due to surface eccentricity.

表2Aによれば、面倒れ要因のピッチムラは第3面及び第7面でピッチムラの最大最小を生じ、面偏心要因のピッチムラも第3面及び第7面でピッチムラの最大最小を生じている。この結果、走査光学系のトータルのピッチムラは、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は第3面及び第7面で最大最小をとる。また、Fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラが相殺して走査光学系のトータルのピッチムラはゼロとなる。   According to Table 2A, pitch unevenness due to surface tilt causes maximum and minimum pitch unevenness on the third and seventh surfaces, and pitch unevenness due to surface eccentricity causes maximum and minimum pitch unevenness on the third and seventh surfaces. As a result, the total pitch unevenness of the scanning optical system takes the maximum and minimum values on the third surface and the seventh surface when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)). When the focal length in the sub-scanning direction of the Fθ lens is longer than the design value (total (2)), the pitch unevenness due to the surface tilting factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity cancel each other, and the total pitch unevenness of the scanning optical system becomes zero. .

次にこの光偏向器を表1の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表2Bに示す。先に述べたように測定光学系は、面偏心Po=0.033mm、もしくは面倒れεo=1.6’という光偏向器を組み付けた場合に、Vスリット7上の照射位置の変動(偏向器が1回転する際の照射位置の高さ変動量)が45.23μm生じる結像性能を有している。   Next, when this optical deflector is measured by the measuring optical system (inspection apparatus) shown in Table 1, the vibration of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 2B. As described above, the measurement optical system has a variation in irradiation position on the V slit 7 (one turn of the deflector) when an optical deflector with surface decentering Po = 0.033 mm or surface tilt εo = 1.6 ′ is assembled. The imaging performance is 45.23 μm.

また表中の面倒れ(1)は測定光学系のシリンドリカルレンズ4Bの移動量dXc=-24.25mmの場合であり、面倒れ(2)は測定光学系のシリンドリカルレンズ4Bの移動量dXc=+24.25mmの場合である。トータル(1)は面倒れ(1)要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動の合算である。トータル(2)は面倒れ(2)要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動の合算である。   Further, the surface tilt (1) in the table is the case where the moving distance dXc = -24.25 mm of the cylindrical lens 4B of the measuring optical system, and the surface tilt (2) is the moving distance dXc = + 24.25 of the cylindrical lens 4B of the measuring optical system. This is the case for mm. Total (1) is the sum of the variation in irradiation position due to surface tilt (1) and the variation in irradiation position due to surface eccentricity. Total (2) is the sum of the variation in irradiation position due to surface tilt (2) and the variation in irradiation position due to surface eccentricity.

表2Bによれば、面倒れ要因の照射位置の変動は第3面及び第7面で照射位置の変動の最大最小を生じ、面偏心要因の照射位置の変動も第3面及び第7面で照射位置の変動の最大最小を生じている。この結果、測定光学系のトータルの照射位置の変動は、dXc=-24.25mm(トータル(1))では第3面及び第7面で最大最小をとる。またdXc=+24.25mm(トータル(2))は、面倒れ要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動が相殺して測定光学系のトータルの照射位置の変動はゼロとなる。   According to Table 2B, the variation in the irradiation position due to the surface tilt causes the maximum and minimum of the variation in the irradiation position on the third surface and the seventh surface, and the variation in the irradiation position due to the surface eccentricity also occurs on the third surface and the seventh surface. The maximum and minimum of the variation of the irradiation position is generated. As a result, the variation of the total irradiation position of the measurement optical system takes the maximum and minimum values on the third surface and the seventh surface at dXc = −24.25 mm (total (1)). In addition, in the case of dXc = + 24.25 mm (total (2)), the fluctuation of the irradiation position due to the surface tilting factor and the fluctuation of the irradiation position due to the surface eccentricity cancel each other, and the fluctuation of the total irradiation position of the measurement optical system becomes zero.

表2Aと表2Bによれば、走査光学系でピッチムラ5μm以下となる光偏向器の面倒れと面偏心を測定装置では45.23μmとして検知できることが分かる。よって走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して良品の光偏向器のみを選別することが可能となる。表1の構成の本発明の測定装置では、表2A,表2Bに示すように、面倒れと面偏心による照射位置変動を同時に検知している。   According to Tables 2A and 2B, it can be seen that the measuring device can detect the surface tilt and surface eccentricity of the optical deflector that causes pitch unevenness of 5 μm or less in the scanning optical system as 45.23 μm. Therefore, it is possible to select only non-defective optical deflectors by inspecting the optical deflectors using the measuring device before the step of assembling the scanning optical system. In the measurement apparatus of the present invention having the configuration shown in Table 1, as shown in Tables 2A and 2B, irradiation position fluctuations due to surface tilt and surface eccentricity are simultaneously detected.

ここで走査光学系とは検査が終わり良品と判断された光偏向器が組み込められたものである。   Here, the scanning optical system is a system in which an optical deflector that has been determined to be non-defective after inspection is incorporated.

なお表2Aの光偏向器において、面倒れによるピッチムラが最大になる偏向面と、面偏心によるピッチムラが最大になる面の同一面であり、位相が同じである。許容ピッチムラBmax=5μmを面倒れ要因と面偏心要因で半分ずつに割振られている。図6でのεo/2、Po/2に相当する。   In the optical deflector shown in Table 2A, the deflection surface where the pitch unevenness due to surface tilt is maximized and the surface where the pitch unevenness due to surface eccentricity is maximized are the same surface, and the phase is the same. The permissible pitch unevenness Bmax = 5 μm is allocated in half by the factor of surface tilt and the factor of surface eccentricity. This corresponds to εo / 2 and Po / 2 in FIG.

面倒れと面偏心を別々に測定検査する場合は、εo/2=0.8’とPo/2=16.5μmをそれぞれの測定の許容規格値とする公差配分とする必要がある。ところが本実施例のように面倒れと面偏心を同時に測定する場合は面倒れ要因と面偏心要因の照射位置変動を個別に設定する必要はなく、照射位置変動を合算して測定の許容規格値を決めることができる。   When the surface tilt and the surface eccentricity are separately measured and inspected, it is necessary to use a tolerance distribution in which εo / 2 = 0.8 ′ and Po / 2 = 16.5 μm are acceptable standard values for the respective measurements. However, when measuring tilt and surface eccentricity at the same time as in this example, it is not necessary to set the irradiation position fluctuation of the surface tilt factor and the surface eccentricity separately, and the allowable standard value for measurement by adding the irradiation position fluctuation Can be decided.

次に検知の事例2を示す。   Next, detection example 2 is shown.

図7Aの8面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表3A,Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共にゼロで加工されたものを駆動モータに取り付ける際に回転軸中心に対し、Y軸方向に−8.25μmシフトした場合を示している。またX軸まわりに右回転(Y軸プラス側が紙面手前にまわるような回転)0.4’を生じた場合を示している。このとき1面と5面は面倒れ及び面偏心がない。   Assume that surface tilting surface eccentricity as shown in Tables 3A and 3B occurs in the optical deflector assembled with the 8-sided polygon mirror of FIG. 7A. This example shows a case where the polygon mirror is processed with zero machining accuracy and zero eccentricity and is shifted by -8.25 μm in the Y-axis direction with respect to the center of the rotation axis when it is attached to the drive motor. Further, it shows a case where a right rotation (rotation in which the Y-axis plus side turns to the front of the paper) 0.4 'occurs around the X axis. At this time, the first and fifth surfaces are free of surface tilt and surface eccentricity.

表3A,表3B中の走査光学系、面倒れ(1)(2)、トータル(1)(2)などの表記は表2A,Bと同様である。表3Aによれば、走査光学系のトータルのピッチムラは、Fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は第3面及び第7面で最大最小をとる。また、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラが相殺して走査光学系のトータルのピッチムラはゼロとなる。   In Tables 3A and 3B, notations such as the scanning optical system, surface tilt (1) and (2), and total (1) and (2) are the same as Tables 2A and 2B. According to Table 3A, the total pitch unevenness of the scanning optical system takes the maximum and minimum values on the third surface and the seventh surface when the focal length of the Fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value (total (2)). Further, when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)), the pitch unevenness due to the surface tilting factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity cancel each other, and the total pitch unevenness of the scanning optical system becomes zero. .

次にこの光偏向器を表1の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表3Bに示す。表3Bによれば、測定光学系のトータルの照射位置の変動は、dXc=+24.25mm(トータル(2))では第3面及び第7面で最大最小をとる。またdXc=−24.25mm(トータル(1))は、面倒れ要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動が相殺して測定光学系のトータルの照射位置の変動はゼロとなる。   Next, when this optical deflector is measured by the measurement optical system (inspection apparatus) shown in Table 1, the vibration of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 3B. According to Table 3B, the variation of the total irradiation position of the measurement optical system takes the maximum and minimum values on the third surface and the seventh surface at dXc = + 24.25 mm (total (2)). For dXc = −24.25 mm (total (1)), the fluctuation of the irradiation position due to the surface tilting factor and the fluctuation of the irradiation position due to the surface eccentricity cancel each other, and the fluctuation of the total irradiation position of the measurement optical system becomes zero.

表3Aと表3Bによれば、走査光学系でピッチムラ5μm以下となる光偏向器の面倒れと面偏心を測定装置では45.23μmとして検知できることが分かる。よって走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して良品の光偏向器のみを選別することが可能となる。表1の構成の本発明の測定装置では、表3A,表3Bに示すように、面倒れと面偏心による照射位置変動を同時に検知している。   According to Tables 3A and 3B, it can be seen that the measuring device can detect the surface tilt and surface eccentricity of the optical deflector that cause the pitch unevenness of 5 μm or less in the scanning optical system as 45.23 μm. Therefore, it is possible to select only non-defective optical deflectors by inspecting the optical deflectors using the measuring device before the step of assembling the scanning optical system. In the measuring apparatus of the present invention having the configuration shown in Table 1, as shown in Tables 3A and 3B, irradiation position fluctuations due to surface tilt and surface eccentricity are simultaneously detected.

なお表3Aの光偏向器において、面倒れによるピッチムラが最大になる偏向面と、面偏心によるピッチムラが最大になる面は同一面であり、位相が同じである。許容ピッチムラBmax=5μmを面倒れ要因と面偏心要因で半分ずつに割振られている。図6での(εo/2,Po/2)に相当する。   In the optical deflector of Table 3A, the deflection surface where the pitch unevenness due to the surface tilt is maximized and the surface where the pitch unevenness due to the surface eccentricity is maximum are the same surface and have the same phase. The permissible pitch unevenness Bmax = 5 μm is allocated in half by the factor of surface tilt and the factor of surface eccentricity. This corresponds to (εo / 2, Po / 2) in FIG.

面倒れと面偏心を別々に測定検査する場合は、εo/2=0.8’とPo/2=16.5μmをそれぞれの測定の許容規格値とする公差配分とする必要がある。ところが本実施例のように面倒れと面偏心を同時に測定する場合は面倒れ要因と面偏心要因の照射位置変動を個別に設定する必要はなく、照射位置変動を合算して測定の許容規格値を決めることができる。   When the surface tilt and the surface eccentricity are separately measured and inspected, it is necessary to use a tolerance distribution in which εo / 2 = 0.8 ′ and Po / 2 = 16.5 μm are acceptable standard values for the respective measurements. However, when measuring tilt and surface eccentricity at the same time as in this example, it is not necessary to set the irradiation position fluctuation of the surface tilt factor and the surface eccentricity separately, and the allowable standard value for measurement by adding the irradiation position fluctuation Can be decided.

次に検知の事例3を示す。   Next, detection example 3 is shown.

図7Aの8面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表4A,表4Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共にゼロで加工されたものを駆動モータに取り付ける際に回転軸中心に対し、Y軸方向に+8.25μmシフトした場合を示している。またY軸まわりに右回転(X軸プラス側が紙面手前にまわるような回転)0.4’を生じた場合を示している。このとき1面と5面は面倒れ及び面偏心がない。   Assume that surface tilting surface eccentricity as shown in Tables 4A and 4B occurs in the optical deflector assembled with the 8-sided polygon mirror of FIG. 7A. This example shows a case where a polygon mirror with a single machining accuracy of zero tilted surface and eccentricity is shifted by +8.25 μm in the Y-axis direction with respect to the center of the rotation axis when attached to the drive motor. Further, it shows a case where a right rotation (rotation in which the X axis plus side turns to the front of the paper) 0.4 'occurs around the Y axis. At this time, the first and fifth surfaces are free of surface tilt and surface eccentricity.

表4A,表4B中の走査光学系、面倒れ(1)(2)、トータル(1)(2)などの表記は表2A,表2Bと同様である。表4Aによれば、走査光学系のトータルのピッチムラは、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は第2面及び第6面で最大最小をとる。また、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラが第4面及び第8面で最大最小をとる。   The notations such as the scanning optical system, surface tilt (1) (2), and total (1) (2) in Tables 4A and 4B are the same as Tables 2A and 2B. According to Table 4A, the total pitch unevenness of the scanning optical system takes the maximum and minimum values on the second surface and the sixth surface when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)). When the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value (total (2)), the pitch unevenness due to the surface tilting factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity take the maximum and minimum values on the fourth and eighth surfaces.

次にこの光偏向器を表1の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表4Bに示す。表4Bによれば、測定光学系のトータルの照射位置の変動は、dXc=-24.25mm(トータル(1))では第2面及び第6面で最大最小をとる。またdXc=+24.25mm(トータル(2))は、面倒れ要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動が第4面及び第8面で最大最小をとる。   Next, when this optical deflector is measured by the measurement optical system (inspection apparatus) shown in Table 1, the vibration of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 4B. According to Table 4B, the variation of the total irradiation position of the measurement optical system takes the maximum and minimum values on the second surface and the sixth surface at dXc = -24.25 mm (total (1)). For dXc = + 24.25 mm (total (2)), the variation of the irradiation position due to the surface tilt factor and the variation of the irradiation position due to the surface eccentricity are the maximum and minimum values on the fourth and eighth surfaces.

表4Aと表4Bによれば、走査光学系でピッチムラ3.54μm以下となる光偏向器の面倒れと面偏心を測定装置では31.98μmとして検知できることが分かる。よって走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して良品の光偏向器のみを選別することが可能となる。表1の本発明の測定装置では、表4A,表4Bに示すように、面倒れと面偏心による照射位置の変動を同時に検知している。   According to Tables 4A and 4B, it can be seen that the measuring device can detect surface tilt and surface eccentricity of the optical deflector that cause pitch unevenness of 3.54 μm or less in the scanning optical system as 31.98 μm. Therefore, it is possible to select only non-defective optical deflectors by inspecting the optical deflectors using the measuring device before the step of assembling the scanning optical system. In the measurement apparatus of the present invention in Table 1, as shown in Tables 4A and 4B, fluctuations in the irradiation position due to surface tilt and surface eccentricity are simultaneously detected.

なお表4Aの光偏向器において、面倒れによるピッチムラが最大になる偏向面と、面偏心によるピッチムラが最大になる面とは別々であり、位相が異なる。面倒れ量と面偏心量が表2A,表3Aのケースと同じ(16.5μm、0.8’)でも、トータルのピッチムラB=3.54μmであり、表2A,表3AのPP=5.00μmよりピッチムラを低減できる。よって走査光学系の光学性能が向上する。   In the optical deflector of Table 4A, the deflection surface where the pitch unevenness due to surface tilt is maximized is different from the surface where the pitch unevenness due to surface eccentricity is maximized, and the phase is different. Even if the amount of surface tilt and the amount of surface eccentricity are the same as the cases in Tables 2A and 3A (16.5μm, 0.8 '), the total pitch unevenness B = 3.54μm, which is less than PP = 5.00μm in Tables 2A and 3A. it can. Therefore, the optical performance of the scanning optical system is improved.

走査光学系において光偏向器の回転軸に対しポリゴンミラを組みつける際に面偏心によって生じる照射位置の変動量が最大になる偏向面(3面、7面)と面倒れによって生じる照射位置の変動量が最大になる偏向面(1面、5面)が異なるように配置させるとよい。組み付ける工程により偏向面を異ならせても良いし、位置調整手段による調整工程によって異なるように組みつけても良い。   In the scanning optical system, when the polygon mirror is assembled to the rotation axis of the optical deflector, the variation of the irradiation position caused by the surface decentering is maximized and the variation of the irradiation position caused by the surface tilt. It is good to arrange so that the deflection surfaces (1 surface, 5 surfaces) that maximize the amount are different. The deflection surface may be varied depending on the assembling process, or may be assembled so as to differ depending on the adjusting process by the position adjusting means.

表2〜表4は面偏心量=16.5μm、面倒れ量=0.8’の事例であった。特に表4は表2,表3に対し、走査光学系に組み込んだ際にピッチムラを低減できる事例を説明した。次の表5〜表7は面偏心量=25.4〜33.0μm、面倒れ量=1.07〜1.6’に緩和し、走査光学系のピッチムラBmax=5.00μmを達成する事例を示す。   Tables 2 to 4 show cases where the surface eccentricity = 16.5 μm and the surface tilt = 0.8 ′. In particular, Table 4 describes an example in which pitch unevenness can be reduced when incorporated in a scanning optical system, compared to Tables 2 and 3. The following Tables 5 to 7 show examples in which the surface eccentricity is reduced to 25.4 to 33.0 μm, the surface tilt amount is reduced to 1.07 to 1.6 ′, and the pitch unevenness Bmax of the scanning optical system is achieved to be 5.00 μm.

検知の事例4を示す。   Example 4 of detection is shown.

図7Aの8面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表5A,表Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共にゼロで加工されたものを駆動モータに取り付ける際に回転軸中心に対し、Y軸方向に+16.5μmシフトした場合を示している。またY軸まわりに右回転(X軸プラス側が紙面手前にまわるような回転)0.8’生じた場合を示している。   Assume that surface tilting surface eccentricities as shown in Tables 5A and B occur in the optical deflector assembled with the 8-sided polygon mirror of FIG. 7A. This example shows a case in which a polygon mirror with a single machining accuracy of zero tilted surface and eccentricity is shifted by +16.5 μm in the Y-axis direction with respect to the center of the rotation axis when attached to the drive motor. Further, it shows a case where a clockwise rotation (rotation such that the X-axis plus side turns to the front of the paper) 0.8 'occurs around the Y-axis.

表5A,表5B中の走査光学系、面倒れ(1)(2)、トータル(1)(2)などの表記は表2A,表2Bと同様である。表5Aによれば、走査光学系のトータルのピッチムラは、Fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は第1,3,5,7面で最大最小をとる。また、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラが第1,3,5,7面で最大最小をとる。   The notations such as the scanning optical system, surface tilt (1) (2), and total (1) (2) in Tables 5A and 5B are the same as Tables 2A and 2B. According to Table 5A, the total pitch unevenness of the scanning optical system shows the maximum and minimum values on the first, third, fifth and seventh surfaces when the focal length of the Fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)). Take. Further, when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value (total (2)), the pitch unevenness due to the surface tilting factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity take the maximum and minimum values on the first, third, fifth and seventh surfaces. .

次にこの光偏向器を表1の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表5Bに示す。表5Bによれば、測定光学系のトータルの照射位置の変動は、dXc=-24.25mm(トータル(1))では第1,3,5,7面で最大最小をとる。またdXc=+24.25mm(トータル(2))は、面倒れ要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動が第1,3,5,7面で最大最小をとる。   Next, when this optical deflector is measured by the measurement optical system (inspection apparatus) shown in Table 1, the fluctuation of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 5B. According to Table 5B, the variation of the total irradiation position of the measurement optical system has the maximum and minimum values on the first, third, fifth, and seventh surfaces when dXc = −24.25 mm (total (1)). For dXc = + 24.25 mm (total (2)), the variation of the irradiation position due to the surface tilting factor and the variation of the irradiation position due to the surface eccentricity take the maximum and minimum values on the first, third, fifth and seventh surfaces.

表5Aと表5Bによれば、走査光学系でピッチムラ5.00μm以下となる光偏向器の面倒れと面偏心を測定装置では45.23μmとして検知できることが分かる。よって走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して良品の光偏向器のみを選別することが可能となる。表1の構成の本発明の測定装置では、表5A,表5Bに示すように、面倒れと面偏心による照射位置の変動を同時に検知している。   According to Tables 5A and 5B, it can be seen that the measuring device can detect the surface tilt and surface eccentricity of the optical deflector that cause the pitch unevenness of 5.00 μm or less in the scanning optical system as 45.23 μm. Therefore, it is possible to select only non-defective optical deflectors by inspecting the optical deflectors using the measuring device before the step of assembling the scanning optical system. In the measuring apparatus of the present invention having the configuration shown in Table 1, as shown in Tables 5A and 5B, variations in irradiation position due to surface tilt and surface eccentricity are simultaneously detected.

なお表5Aの光偏向器において、面倒れによるピッチムラが最大になる偏向面と、面偏心によるピッチムラが最大になる面とは別々であり、位相が異なる。面倒れ量と面偏心量が表2A,表3Aのケースとより大きい(33.0μm、1.6’)でも、トータルのピッチムラPP=5.00μmであり、表2A,表3Aより面倒れ量・面偏心量を大きく許容できる。よって走査光学系の組み立て作業性が向上する。光偏向器5の回転軸55に対しポリゴンミラー51を組みつける際に、面偏心によって生じる照射位置変動量が最大になる偏向面(3面、7面)と、面倒れによって生じる照射位置変動量が最大になる偏向面が異なるように配置させるとよい。組み付ける工程により偏向面(1面、5面)を異ならせても良いし、調整機構で調整工程によって異なるように組みつけても良い。   In the optical deflector of Table 5A, the deflection surface where the pitch unevenness due to the surface tilt is maximized is different from the surface where the pitch unevenness due to the surface eccentricity is maximized, and the phases are different. Even if the amount of surface tilt and surface eccentricity is larger than the cases in Table 2A and Table 3A (33.0μm, 1.6 '), the total pitch unevenness PP = 5.00μm, and the amount of surface tilt and surface eccentricity from Table 2A and Table 3A. Is greatly acceptable. Therefore, the assembly workability of the scanning optical system is improved. When assembling the polygon mirror 51 with respect to the rotation shaft 55 of the optical deflector 5, the deflection surface (3 surface, 7 surface) that maximizes the irradiation position variation caused by surface eccentricity, and the irradiation position variation caused by surface tilt. It is good to arrange so that the deflection surface where the maximum value is different. The deflection surfaces (1 surface, 5 surfaces) may be varied depending on the assembly process, or may be assembled so as to differ depending on the adjustment process by the adjustment mechanism.

検知の事例5を示す。   Example 5 of detection is shown.

図7Bの6面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表6A,表6Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共にゼロで加工されたものを駆動モータに取り付ける際に回転軸中心に対し、Y軸方向に+12.7μmシフトした場合を示している。またY軸まわりに右回転(X軸プラス側が紙面手前にまわるような回転)0.53’を生じた場合を示している。   Assume that surface tilting surface eccentricities as shown in Tables 6A and 6B occur in the optical deflector assembled with the 6-sided polygon mirror of FIG. 7B. This example shows a case where the polygon mirror single product processed with zero surface tilt and eccentricity is shifted by +12.7 μm in the Y-axis direction with respect to the center of the rotation axis when attached to the drive motor. Further, a case is shown in which a right rotation (rotation such that the X-axis plus side turns to the front of the sheet) 0.53 'occurs around the Y-axis.

表6A,表6B中の走査光学系、面倒れ(1)(2)、トータル(1)(2)などの表記は表2A,表2Bと同様である。表6Aによれば、走査光学系のトータルのピッチムラは、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は第2,第5面で最大最小をとる。また、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラが第3,第6面で最大最小をとる。   The notations such as scanning optical system, surface tilt (1) (2), and total (1) (2) in Tables 6A and 6B are the same as Tables 2A and 2B. According to Table 6A, the total pitch unevenness of the scanning optical system takes the maximum and minimum values on the second and fifth surfaces when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)). When the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value (total (2)), the pitch unevenness due to the surface tilting factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity take the maximum and minimum values on the third and sixth surfaces.

次にこの光偏向器を表1の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表5Bに示す。表6Bによれば、測定光学系のトータルの照射位置の変動は、dXc=-24.25mm(トータル(1))では第2,第5面で最大最小をとる。またdXc=+24.25mm(トータル(2))は、面倒れ要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動が第3、第6面で最大最小をとる。   Next, when this optical deflector is measured by the measurement optical system (inspection apparatus) shown in Table 1, the fluctuation of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 5B. According to Table 6B, the variation of the total irradiation position of the measurement optical system takes the maximum and minimum values on the second and fifth surfaces at dXc = -24.25 mm (total (1)). For dXc = + 24.25 mm (total (2)), the variation of the irradiation position due to the surface tilt factor and the variation of the irradiation position due to the surface eccentricity are the maximum and minimum values on the third and sixth surfaces.

表6Aと表6Bによれば、走査光学系でピッチムラ5.00μm以下となる光偏向器の面倒れと面偏心を測定装置では45.23μmとして検知できることが分かる。よって走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して良品の光偏向器のみを選別することが可能となる。表1の構成の本発明の測定装置では、表6A,表6Bに示すように、面倒れと面偏心による照射位置の変動を同時に検知している。   According to Table 6A and Table 6B, it can be seen that the measuring device can detect the surface tilt and surface eccentricity of the optical deflector that cause the pitch unevenness of 5.00 μm or less in the scanning optical system as 45.23 μm. Therefore, it is possible to select only non-defective optical deflectors by inspecting the optical deflectors using the measuring device before the step of assembling the scanning optical system. In the measurement apparatus of the present invention having the configuration shown in Table 1, as shown in Tables 6A and 6B, fluctuations in irradiation position due to surface tilt and surface eccentricity are simultaneously detected.

なお表6Aの光偏向器において、面倒れによるピッチムラが最大になる偏向面と面偏心によるピッチムラが最大になる面とは別々であり、位相が異なる。面倒れ量と面偏心量が表2A,表3Aのケースとより大きい(22.0μm、1.07’)でも、トータルのピッチムラPP=5.00μmであり、表2A,表3Aより面倒れ量・面偏心量を大きく許容できる。よって走査光学系の組み立て作業性が向上する。光偏向器5の回転軸55に対しポリゴンミラー51組みつける際に、面偏心によって生じる照射位置変動量が最大になる偏向面と、面倒れによって生じる照射位置変動量が最大になる偏向面が異なるように配置させるとよい。組み付ける工程により偏向面を異ならせても良いし、調整工程によって異なるように組みつけても良い。   In the optical deflector of Table 6A, the deflection surface where the pitch unevenness due to surface tilt is maximized is different from the surface where the pitch unevenness due to surface eccentricity is maximized, and the phases are different. Even if the surface tilt amount and surface eccentricity are larger than those in Table 2A and Table 3A (22.0μm, 1.07 '), the total pitch unevenness PP = 5.00μm, and the surface tilt amount and surface eccentricity from Tables 2A and 3A. Is greatly acceptable. Therefore, the assembly workability of the scanning optical system is improved. When the polygon mirror 51 is assembled to the rotating shaft 55 of the optical deflector 5, the deflection surface that maximizes the irradiation position variation caused by surface eccentricity is different from the deflection surface that maximizes the irradiation position variation caused by surface tilt. It is good to arrange like this. The deflection surface may be varied depending on the assembly process, or may be assembled differently depending on the adjustment process.

検知の事例6を示す。   Example 6 of detection is shown.

図7Cの4面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表7A,表Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共にゼロで加工されたものを駆動モータに取り付ける際に回転軸中心に対し、Y軸方向に+16.5μmシフトした場合を示している。またY軸まわりに右回転(X軸プラス側が紙面手前にまわるような回転)0.8’を生じた場合を示している。   Assume that surface tilted surface eccentricities as shown in Tables 7A and B occur in the optical deflector assembled with the four-surface polygon mirror in FIG. 7C. This example shows a case where a polygon mirror with a machining accuracy of zero tilted surface and zero eccentricity is shifted by +16.5 μm in the Y-axis direction with respect to the center of the rotation axis when attached to the drive motor. Further, it shows a case where a right rotation (rotation such that the X-axis plus side turns toward the front of the paper) 0.8 'occurs around the Y-axis.

表5A,表5B中の走査光学系、面倒れ(1)(2)、トータル(1)(2)などの表記は表2A,Bと同様である。表7Aによれば、走査光学系のトータルのピッチムラは、Fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は第2,4面で最大最小をとる。また、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラが第2,4面で最大最小をとる。   The notations such as the scanning optical system, surface tilt (1) (2), and total (1) (2) in Tables 5A and 5B are the same as those in Tables 2A and 2B. According to Table 7A, the total pitch unevenness of the scanning optical system takes the maximum and minimum values on the second and fourth surfaces when the focal length of the Fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)). When the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value (total (2)), the pitch unevenness due to the surface tilting factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity take the maximum and minimum values on the second and fourth surfaces.

次にこの光偏向器を表1の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表5Bに示す。表7Bによれば、測定光学系のトータルの照射位置の変動は、dXc=-24.25mm(トータル(1))では第2,第4面で最大最小をとる。またdXc=+24.25mm(トータル(2))は、面倒れ要因による照射位置の変動と面偏心による照射位置の変動が第2,第4面で最大最小をとる。   Next, when this optical deflector is measured by the measurement optical system (inspection apparatus) shown in Table 1, the fluctuation of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 5B. According to Table 7B, the variation of the total irradiation position of the measurement optical system takes the maximum and minimum values on the second and fourth surfaces at dXc = -24.25 mm (total (1)). In addition, when dXc = + 24.25 mm (total (2)), the variation of the irradiation position due to the surface tilt factor and the variation of the irradiation position due to the surface eccentricity take the maximum and minimum values on the second and fourth surfaces.

表7Aと表7Bによれば、走査光学系でピッチムラ5.00μm以下となる光偏向器の面倒れと面偏心を測定装置では45.23μmとして検知できることが分かる。よって走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して良品の光偏向器のみを選別することが可能となる。表1の構成の本発明の測定装置では、表7A,表7Bに示すように、面倒れと面偏心による照射位置変動を同時に検知している。   According to Tables 7A and 7B, it can be seen that the measuring device can detect the surface tilt and surface eccentricity of the optical deflector that cause the pitch unevenness of 5.00 μm or less in the scanning optical system as 45.23 μm. Therefore, it is possible to select only non-defective optical deflectors by inspecting the optical deflectors using the measuring device before the step of assembling the scanning optical system. In the measurement apparatus of the present invention having the configuration shown in Table 1, as shown in Tables 7A and 7B, irradiation position fluctuations due to surface tilt and surface eccentricity are simultaneously detected.

なお表7Aの光偏向器において、面倒れによるピッチムラが最大になる偏向面と面偏心によるピッチムラが最大になる面とは別々であり、位相が異なる。面倒れ量と面偏心量が表2A,3Aのケースとより大きい(33.0μm、1.6’)でも、トータルのピッチムラPP=5.00μmであり、表2A,表3Aより面倒れ量・面偏心量を大きく許容できる。よって走査光学系の組み立て作業性が向上する。光偏向器5の回転軸55に対しポリゴンミラー51組みつける際に、面偏心によって生じる照射位置変動量が最大になる偏向面と、面倒れによって生じる照射位置変動量が最大になる偏向面が異なるように配置させるとよい。組み付ける工程により偏向面を異ならせても良いし、調整工程によって異なるように組みつけても良い。   In the optical deflector of Table 7A, the deflection surface where the pitch unevenness due to surface tilt is maximized and the surface where the pitch unevenness due to surface eccentricity is maximum are different and have different phases. Even if the amount of surface tilt and the amount of surface eccentricity are larger than those in Tables 2A and 3A (33.0μm, 1.6 '), the total pitch unevenness PP is 5.00μm, and the amount of surface tilt and surface eccentricity is larger than Tables 2A and 3A. Largely acceptable. Therefore, the assembly workability of the scanning optical system is improved. When the polygon mirror 51 is assembled to the rotating shaft 55 of the optical deflector 5, the deflection surface that maximizes the irradiation position variation caused by surface eccentricity is different from the deflection surface that maximizes the irradiation position variation caused by surface tilt. It is good to arrange like this. The deflection surface may be varied depending on the assembly process, or may be assembled differently depending on the adjustment process.

図8、図9は各々本発明の実施例3の測定装置の要部概略図である。図8、図9は各々光偏向器の面偏心の測定及び面倒れの測定装置を示している。   8 and 9 are schematic views of the main part of the measuring apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 and FIG. 9 each show a surface eccentricity measuring device and a surface tilt measuring device of the optical deflector.

図8では図1〜図3の実施例の測定光学系を2系統有しており、面偏心測定及び面倒れ測定に用いられる測定光学系の副走査断面図である。また図9では図8の2系統の測定光学系より得られる測定信号を解析する装置を示している。   FIG. 8 is a sub-scan sectional view of a measurement optical system that includes two measurement optical systems of the embodiment of FIGS. 1 to 3 and is used for surface eccentricity measurement and surface tilt measurement. FIG. 9 shows an apparatus for analyzing measurement signals obtained from the two measurement optical systems in FIG.

図8では、図2と図3の測定光学系を光偏向器5の左右に配置し、ポリゴンミラー51の対向する偏向面を同時に検知している。このため、偏向器の回転中心56を含む副走査断面(紙面)内に2つの測定光学系の光軸を配置する。   In FIG. 8, the measurement optical systems of FIGS. 2 and 3 are arranged on the left and right of the optical deflector 5, and the opposing deflection surfaces of the polygon mirror 51 are detected simultaneously. Therefore, the optical axes of the two measurement optical systems are arranged in the sub-scan section (paper surface) including the rotation center 56 of the deflector.

2つの測定光学系は、各々回転多面鏡の異なる偏向面に対して光束を入射させ、光束の照射位置の変動量を検知手段で検知している。   Each of the two measurement optical systems causes a light beam to be incident on different deflecting surfaces of the rotary polygon mirror, and detects a variation amount of the irradiation position of the light beam by a detecting unit.

図8の第1の測定光学系は、半導体レーザ11から出射したレーザ拡散光はコリメータレンズ12によってコリメート化され、その後に配置された円形の絞り13によって成形されたレーザ光束が取り出される。その後、シリンドリカルレンズ14Aによってポリゴンミラー51の副走査方向のみ集光されてポリゴンミラー51の偏向面521に入射する。このときポリゴンミラー51の偏向面521の一致しない位置に線像を形成する。偏向面521で反射された光束は副走査方向に対してはやや発散しながら第2のシリンドリカルレンズ14Bに入射する。シリンドリカルレンズ14Bの前側焦点が前記線像の位置に一致させるように配置(つまり前側焦点は偏向面521の一致しない)するので反射光は平行光に戻される。その後平行光は治具レンズ16の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット17上を配置する。   In the first measurement optical system of FIG. 8, the laser diffused light emitted from the semiconductor laser 11 is collimated by the collimator lens 12, and the laser beam formed by the circular aperture 13 disposed thereafter is taken out. Thereafter, the light is condensed only in the sub-scanning direction of the polygon mirror 51 by the cylindrical lens 14 </ b> A and enters the deflection surface 521 of the polygon mirror 51. At this time, a line image is formed at a position where the deflection surface 521 of the polygon mirror 51 does not coincide. The light beam reflected by the deflecting surface 521 enters the second cylindrical lens 14B while slightly diverging in the sub-scanning direction. Since the front focal point of the cylindrical lens 14B is arranged so as to coincide with the position of the line image (that is, the front focal point does not coincide with the deflection surface 521), the reflected light is returned to parallel light. Thereafter, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 16, the V slit 17 is disposed at this imaging position.

図8の第2の測定光学系は、半導体レーザ21から出射したレーザ拡散光はコリメータレンズ22によってコリメート化され、その後に配置された円形の絞り23によって成形されたレーザ光束が取り出される。その後、シリンドリカルレンズ24Aによってポリゴンミラーの副走査方向のみ集光されてポリゴンミラー51の偏向面522に入射する。このときポリゴンミラー51の偏向面522の一致しない位置に線像を形成する。偏向面522で反射された光束は副走査方向に対してはやや発散しながら第2のシリンドリカルレンズ24Bに入射する。シリンドリカルレンズ24Bの前側焦点が前記線像の位置に一致させるように配置(つまり前側焦点は偏向面522の一致しない)するので反射光は平行光に戻される。その後平行光は治具レンズ26の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット27上を配置する。   In the second measurement optical system of FIG. 8, the laser diffused light emitted from the semiconductor laser 21 is collimated by a collimator lens 22 and a laser beam shaped by a circular diaphragm 23 disposed thereafter is taken out. Thereafter, the light is condensed only in the sub-scanning direction of the polygon mirror by the cylindrical lens 24 </ b> A and is incident on the deflection surface 522 of the polygon mirror 51. At this time, a line image is formed at a position where the deflection surface 522 of the polygon mirror 51 does not coincide. The light beam reflected by the deflecting surface 522 is incident on the second cylindrical lens 24B while slightly diverging in the sub-scanning direction. Since the front focal point of the cylindrical lens 24B is arranged to coincide with the position of the line image (that is, the front focal point does not coincide with the deflection surface 522), the reflected light is returned to parallel light. After that, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 26, the V slit 27 is arranged at this imaging position.

Vスリット17、27を通過したビームはフォトダイオード18,28によって受光され、光量がモニタされる。モニターされた光量は電気信号として図9に示す電気信号処理手段としての解析装置9に転送され解析が行われる。   The beams that have passed through the V slits 17 and 27 are received by the photodiodes 18 and 28, and the amount of light is monitored. The monitored light quantity is transferred as an electric signal to an analysis device 9 as an electric signal processing means shown in FIG. 9 for analysis.

モータ54は回転軸55を有し、ポリゴンミラー51の嵌合穴53に嵌合されている。モータ54とポリゴンミラー51により光偏向器5を構成する。なお回転軸55の回転中心56とする。   The motor 54 has a rotation shaft 55 and is fitted in the fitting hole 53 of the polygon mirror 51. The optical deflector 5 is constituted by the motor 54 and the polygon mirror 51. A rotation center 56 of the rotation shaft 55 is used.

第1の測定光学系では、半導体レーザ11からシリンドリカルレンズ14Aまでが入射光学系を構成し、シリンドリカルレンズ14Bと冶具レンズ16により検知光学系を構成し、Vスリット17、フォトダイオード18により検知手段を構成する。検知光学系の結像点に検知手段が設けられている。入射光学系と検知光学系と検知手段により測定光学系を構成する。またこれら測定光学系を保持する保持手段(不図示)や検知手段からの電気信号を処理する電気信号処理手段としての解析装置9により測定装置を構成する。   In the first measurement optical system, the semiconductor laser 11 to the cylindrical lens 14A constitute an incident optical system, the cylindrical lens 14B and the jig lens 16 constitute a detection optical system, and the V slit 17 and the photodiode 18 serve as detection means. Constitute. Detection means is provided at an image forming point of the detection optical system. A measurement optical system is constituted by the incident optical system, the detection optical system, and the detection means. Further, the measuring device is constituted by an analysis device 9 as a holding means (not shown) for holding the measurement optical system and an electric signal processing means for processing an electric signal from the detecting means.

第2の測定光学系では、半導体レーザ21からシリンドリカルレンズ24Aまでが入射光学系を構成し、シリンドリカルレンズ24Bと冶具レンズ26により検知光学系を構成し、Vスリット27、フォトダイオード28により検知手段を構成する。検知光学系の結像点に検知手段が設けられている。入射光学系と検知光学系と検知手段により測定光学系を構成する。またこれら測定光学系を保持する保持手段(不図示)や検知手段からの電気信号を処理する電気信号処理手段としての解析装置9により測定装置を構成する。   In the second measurement optical system, the semiconductor laser 21 to the cylindrical lens 24A constitute an incident optical system, the cylindrical lens 24B and the jig lens 26 constitute a detection optical system, and the V slit 27 and the photodiode 28 serve as detection means. Constitute. Detection means is provided at an image forming point of the detection optical system. A measurement optical system is constituted by the incident optical system, the detection optical system, and the detection means. Further, the measuring device is constituted by an analysis device 9 as a holding means (not shown) for holding the measurement optical system and an electric signal processing means for processing an electric signal from the detecting means.

本実施例では2つの測定光学系の検知手段での光束の照射位置の変動量から演算手段で各偏向面の面偏心量と面倒れ量に換算している。   In this embodiment, the amount of fluctuation of the irradiation position of the light beams by the detection means of the two measurement optical systems is converted into the surface eccentricity amount and the surface tilt amount of each deflection surface by the calculation means.

図8に示すよう回転軸55に垂直な面を基準面とする。入射光学系(半導体レーザからシリンドリカルレンズ)は基準面に対し特定の入射角度θiで入射させている。このθiは第1の測定光学系と第2の測定光学系で同位置であっても良いし、異なる値であっても良い。   A plane perpendicular to the rotation shaft 55 as shown in FIG. The incident optical system (semiconductor laser to cylindrical lens) is incident at a specific incident angle θi with respect to the reference plane. This θi may be the same position in the first measurement optical system and the second measurement optical system, or may be a different value.

また検知光学系(シリンドリカルレンズと冶具レンズ)も基準面に対し特定の反射角度θoで配置している。θiとθoは絶対値が等しく方向が異なるように設定する事が望ましい。   The detection optical system (cylindrical lens and jig lens) is also arranged at a specific reflection angle θo with respect to the reference plane. It is desirable to set θi and θo so that the absolute values are equal and the directions are different.

本実施例における数値実施例は表1と同様である。入射光学系は基準面に対し入射角度θi=-20°を想定している。検知光学系も基準面に対し反射角度θo=+20°を想定している。表中の面間隔は入射光学系と検知光学系の光軸に測った寸法である。   Numerical examples in the present embodiment are the same as those in Table 1. The incident optical system assumes an incident angle θi = −20 ° with respect to the reference plane. The detection optical system also assumes a reflection angle θo = + 20 ° with respect to the reference surface. The surface spacing in the table is a dimension measured on the optical axis of the incident optical system and the detection optical system.

表中のdX1cはシリンドリカルレンズ14A,14Bの移動量を示す。dX2cはシリンドリカルレンズ24A,24Bの移動量を示す。dX1、dX2は各々ポリゴン偏向面と線像との距離である。dX1=dX2=0のとき、ポリゴン偏向面521とVスリット17が、検知光学系(シリンドリカルレンズ14Bと冶具レンズ16)によって光学的に共役な関係となる。またポリゴン偏向面522とVスリット27が、検知光学系(シリンドリカルレンズ24Bと冶具レンズ26)によって光学的に共役な関係となる。すなわち検知光学系によってポリゴン偏向面521とVスリット17、ポリゴン偏向面522とVスリット17が完璧な面倒れ補正関係を満たす。このときシリンドリカルレンズ14Aの後側焦点位置とポリゴン偏向面521、シリンドリカルレンズ24Aの後側焦点位置とポリゴン偏向面522、が一致している。また、シリンドリカルレンズ14Bの前側焦点位置とポリゴン偏向面521、シリンドリカルレンズ24Bの前側焦点位置とポリゴン偏向面522、が一致している。   DX1c in the table indicates the amount of movement of the cylindrical lenses 14A and 14B. dX2c represents the amount of movement of the cylindrical lenses 24A and 24B. dX1 and dX2 are distances between the polygon deflection surface and the line image, respectively. When dX1 = dX2 = 0, the polygon deflection surface 521 and the V slit 17 are in an optically conjugate relationship by the detection optical system (the cylindrical lens 14B and the jig lens 16). Further, the polygon deflection surface 522 and the V slit 27 are in an optically conjugate relationship by the detection optical system (the cylindrical lens 24B and the jig lens 26). That is, the polygon deflection surface 521 and the V slit 17, and the polygon deflection surface 522 and the V slit 17 satisfy a perfect surface tilt correction relationship by the detection optical system. At this time, the rear focal position of the cylindrical lens 14A coincides with the polygon deflection surface 521, and the rear focal position of the cylindrical lens 24A coincides with the polygon deflection surface 522. Further, the front focal position of the cylindrical lens 14B and the polygon deflection surface 521 coincide, and the front focal position of the cylindrical lens 24B and the polygon deflection surface 522 coincide with each other.

これに対し本実施例はdX≠0、すなわち検知光学系によってポリゴン偏向面521とVスリット17の面倒れ補正関係、ポリゴン偏向面522とVスリット27の面倒れ補正関係を満たさない配置にする。さらに、第1の測定光学系のdXをdX1、第2の測定光学系のdXをdX2としたとき、dX1=−dX2>0となるように配置している。   In contrast, in this embodiment, dX ≠ 0, that is, the detection optical system is arranged so as not to satisfy the surface tilt correction relationship between the polygon deflection surface 521 and the V slit 17 and the surface tilt correction relationship between the polygon deflection surface 522 and the V slit 27. Further, when dX1 of the first measurement optical system is dX1, and dX of the second measurement optical system is dX2, dX1 = −dX2> 0.

即ち、第1の測定光学系における線像の位置と第2の測定光学系における線像の位置が回転多面鏡の偏向面の位置に対して反対に位置している。   That is, the position of the line image in the first measurement optical system and the position of the line image in the second measurement optical system are opposite to the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror.

図8で第1の測定光学系はdX1>0としたことでポリゴン偏向面521の後方に光束が線像を結び、一旦結像する。ポリゴン偏向面521と線像の距離はdX1である。そしてその線像の位置にシリンドリカルレンズ14Bの前側焦点を一致させることで、シリンドリカルレンズ14Bを出射した光束は平行光となることがわかる。その後平行光は治具レンズ16の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット17上を配置する。   In FIG. 8, since the first measurement optical system has dX1> 0, the light beam forms a line image behind the polygonal deflecting surface 521 and forms an image once. The distance between the polygon deflection surface 521 and the line image is dX1. Then, by matching the front focal point of the cylindrical lens 14B with the position of the line image, it can be seen that the light beam emitted from the cylindrical lens 14B becomes parallel light. Thereafter, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 16, the V slit 17 is disposed at this imaging position.

更に図8で第2の測定光学系でdX2<0としたことでポリゴン偏向面522の前方に光束が線像を結び、一旦結像する。ポリゴン偏向面522と線像の距離はdX2である。そしてその線像の位置にシリンドリカルレンズ24Bの前側焦点を一致させることで、シリンドリカルレンズ24Bを出射した光束は平行光となることがわかる。その後平行光は治具レンズ26の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット27上を配置する。   Further, in FIG. 8, since dX2 <0 is set in the second measurement optical system, the light beam forms a line image in front of the polygon deflection surface 522 and forms an image once. The distance between the polygon deflection surface 522 and the line image is dX2. Then, by matching the front focal point of the cylindrical lens 24B to the position of the line image, it can be seen that the light beam emitted from the cylindrical lens 24B becomes parallel light. After that, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 26, the V slit 27 is disposed at this imaging position.

以上のようにポリゴン偏向面に対する焦線(線像)の位置は、第1の測定光学系が偏向面の後方に、第2の測定光学系は偏向面の前方になるように配置され、反対の関係になっている。   As described above, the position of the focal line (line image) with respect to the polygon deflection surface is arranged so that the first measurement optical system is behind the deflection surface and the second measurement optical system is in front of the deflection surface. It has become a relationship.

本実施例では線像が回転多面鏡の偏向面に対して少なくとも異なる2箇所で結像するときに偏向面の面偏心量と面倒れ量を求めている。   In this embodiment, when the line image is formed at at least two different positions with respect to the deflection surface of the rotary polygon mirror, the surface eccentricity and the surface tilt amount of the deflection surface are obtained.

特に測定光学系を2つ有し、このうち第1の測定光学系における線像の位置と第2の測定光学系における線像の位置が回転多面鏡の偏向面の位置に対して反対に位置となるようにして測定している。   In particular, there are two measurement optical systems, and the position of the line image in the first measurement optical system and the position of the line image in the second measurement optical system are opposite to the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror. Measured so that

本実施例において、dX1=−dX2としたが、概ね
−1.2≦dX1/dX2≦−0.8 式8
と設定することで、本実施例の目的を達成できる。
In this embodiment, dX1 = −dX2, but approximately −1.2 ≦ dX1 / dX2 ≦ −0.8 Equation 8
By setting as above, the object of the present embodiment can be achieved.

また本実施例では、対向する偏向面521,522に対して光束の照射位置を同時に検知しており、異なる偏向面に対し照射位置の変動を同時に検知している。   In this embodiment, the irradiation position of the light beam is simultaneously detected with respect to the opposing deflection surfaces 521 and 522, and the fluctuation of the irradiation position is simultaneously detected with respect to different deflection surfaces.

本実施例では2つの測定光学系における検知手段での光束の照射位置の変動量から各偏向面の面偏心量と面倒れ量に換算する演算手段を有している。   In this embodiment, there is an arithmetic means for converting the amount of deviation of the irradiation position of the light beam by the detecting means in the two measurement optical systems into the surface eccentricity amount and the surface tilt amount of each deflection surface.

上述のような測定光学系において、実際光偏向器5のポリゴンミラー51が面偏心・面倒れしているとき、どのように作用するかについては、上記にて図4、図5を用いて説明したのと同様である。   In the measurement optical system as described above, how the polygon mirror 51 of the actual light deflector 5 operates when the surface is decentered or tilted will be described with reference to FIGS. 4 and 5 above. It is the same as that.

以上のように本実施例の測定装置では、光偏向器に面倒れεや面偏心pがあると、Vスリット17や27上を走査する光束は、照射位置の変動を生じる、その変動量dZpやdZεは上記式2や式3で示すことができる。   As described above, in the measuring apparatus according to the present embodiment, when the optical deflector has the surface tilt ε and the surface eccentricity p, the light beam scanning on the V slits 17 and 27 causes the irradiation position to fluctuate, and its fluctuation amount dZp. And dZε can be expressed by the above formulas 2 and 3.

本実施例では2つの測定光学系における検知手段での光束の照射位置の変動量が特定値以下又は最小値になるように、光偏向器の回転中心と回転多面鏡の偏向面の相対位置を調整する調整機構を有している。   In this embodiment, the relative positions of the rotation center of the optical deflector and the deflection surface of the rotary polygon mirror are set so that the fluctuation amount of the irradiation position of the light beam at the detection means in the two measurement optical systems is less than or equal to a specific value. An adjustment mechanism for adjustment is provided.

走査光束の照射位置の変動dZpやdZεを計測する手段として本実施例ではVスリット17,27とフォトダイオード18,28を用いている。Vスリットは光束が走査する方向の幅wが、照射位置(高さ)hとともに変化するようにV形のアパーチャを有しており、アパーチャをビームが横切る時間が照射位置(高さ)によって異なるように構成されている。そしてVスリット17,27の後方に対しフォトダイオード18,28を設けることで、照射位置(高さ)と受光する時間を関連付けている。このようなVスリット方式は多くの文献で開示された技術である。   In this embodiment, V slits 17 and 27 and photodiodes 18 and 28 are used as means for measuring fluctuations dZp and dZε of the irradiation position of the scanning light beam. The V-slit has a V-shaped aperture so that the width w in the direction in which the light beam scans changes with the irradiation position (height) h, and the time that the beam crosses the aperture varies depending on the irradiation position (height). It is configured as follows. The photodiodes 18 and 28 are provided behind the V slits 17 and 27 to associate the irradiation position (height) with the time for receiving light. Such a V-slit method is a technique disclosed in many documents.

本実施例ではVスリット方式を記載しているが例えば1次元のラインCCDを光束の走査方向に対して垂直(図8の紙面内)に配置し、光束が横切るCCDの画素を検知する事で照射位置を計測する方法などを既知の技術を採用しても良い。   In this embodiment, the V-slit method is described. For example, a one-dimensional line CCD is arranged perpendicularly to the scanning direction of the light beam (in the plane of FIG. 8), and a CCD pixel crossed by the light beam is detected. A known technique such as a method of measuring the irradiation position may be employed.

次に距離dX1,dX2の具体的な設定方法を説明する。走査光学系の設計において許容できる最大ピッチムラが画像形成装置の印字画像より決定される。通常最大ピッチムラBmaxは5μm程度である。   Next, a specific method for setting the distances dX1 and dX2 will be described. The maximum pitch unevenness allowable in the design of the scanning optical system is determined from the print image of the image forming apparatus. Usually, the maximum pitch unevenness Bmax is about 5 μm.

近年は更なる高画質化のために最大ピッチムラを2μm程度に押さえ込むこともある。このように要求された最大ピッチムラに対し、光偏向器の面倒れ量と面偏心量を算出する事になる。まず面偏心が全くないとして、面倒れ起因のピッチムラ公差を積上げて、トータルでBmaxになるような面倒れεmaxが決定される。   In recent years, the maximum pitch unevenness may be suppressed to about 2 μm for higher image quality. The surface tilt amount and surface eccentricity amount of the optical deflector are calculated for the required maximum pitch unevenness. First, assuming that there is no surface eccentricity, the pitch unevenness εmax is determined by accumulating the pitch unevenness tolerance caused by the surface tilt and totaling Bmax.

次に面倒れが全くないとして、面偏心起因のピッチムラ公差を積上げて、トータルでBmaxになるような面偏心Pmaxが決定される。なおPmaxもεmaxのポリゴンミラーの偏向面間の相対的な変動幅である。   Next, assuming that there is no surface tilt at all, the pitch unevenness tolerance caused by the surface eccentricity is accumulated, and the surface eccentricity Pmax is determined so that the total becomes Bmax. Pmax is also a relative fluctuation range between the deflection surfaces of the polygon mirror of εmax.

具体的に、上記式2、式3に当てはめ、Po=0.033mm、εo=1.6’(分)という規格が求められる光偏向器ではdX1=+24.25mm,dX2=-24.25mmである。またこの光偏向器を表8の測定光学系で評価する際には、dX1c=+24.25mm,dX2c=-24.25mmだけシリンドリカルレンズ14A,14B,24A,24Bを移動させるである。   Specifically, in the optical deflector which is applied to the above formulas 2 and 3 and the standards of Po = 0.033 mm and εo = 1.6 ′ (min) are required, dX1 = + 24.25 mm and dX2 = −24.25 mm. When this optical deflector is evaluated by the measurement optical system shown in Table 8, the cylindrical lenses 14A, 14B, 24A, and 24B are moved by dX1c = + 24.25 mm and dX2c = -24.25 mm.

ところで、プラスとマイナスのdX1、dX2で構成された測定光学系を2つ設ける理由は以下である。   By the way, the reason for providing two measurement optical systems constituted by plus and minus dX1, dX2 is as follows.

光偏向器が組み付けられる走査光学装置では同じ面倒れ量の光偏向器を使用しても、その他の部品精度のバラツキによって照射位置の変動方向が反対になることがある。例えば走査光学装置のfθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短いと、ポリゴンミラーの偏向面が上向きになった時照射位置は下側に変動する。逆に走査光学装置のFθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長いと、ポリゴンミラーの偏向面が上向きになった時照射位置は上側に変動する。前者を想定した検査方法がdX1>0であり、後者を想定した検査方法がdX2<0なのである。なお面偏心についてはdX1>0でもdX2<0でも照射位置の変動dZの方向は同じになる。   In a scanning optical device in which an optical deflector is assembled, even if an optical deflector having the same surface tilt amount is used, the variation direction of the irradiation position may be reversed due to variations in the accuracy of other components. For example, if the focal length in the sub-scanning direction of the fθ lens of the scanning optical device is shorter than the design value, the irradiation position varies downward when the deflection surface of the polygon mirror faces upward. Conversely, if the focal length in the sub-scanning direction of the Fθ lens of the scanning optical device is longer than the design value, the irradiation position changes upward when the deflection surface of the polygon mirror is directed upward. The inspection method assuming the former is dX1> 0, and the inspection method assuming the latter is dX2 <0. Regarding the surface eccentricity, the direction of the irradiation position variation dZ is the same whether dX1> 0 or dX2 <0.

具体的に第1の測定光学系の構成において、dX1c=+24.25mmに設定した移動した時は、図4の面偏心Pの方向をマイナスとし、P=-0.033mmに対し、照射位置はdZ=−45.23μm(図4のdZp方向)振れる。また図5の面倒れの方向をプラスとし、ε=+1.6’の偏向面に対して照射位置はdZ=−45.23μm(図5の方向dZε)振れる。   Specifically, in the configuration of the first measurement optical system, when moving with dX1c = + 24.25 mm, the direction of the surface eccentricity P in FIG. 4 is negative, and the irradiation position is dZ with respect to P = −0.033 mm. = −45.23 μm (dZp direction in FIG. 4) Further, assuming that the direction of surface tilt in FIG. 5 is positive, the irradiation position is deviated by dZ = −45.23 μm (direction dZε in FIG. 5) with respect to the deflection surface of ε = + 1.6 ′.

これに対し、第2の測定光学系の構成においてdX2c=-24.25に設定した移動したときは、P=-0.033mmに対し、照射位置はdZ=−45.23μm振れる。またε=+1.6’の偏向面に対して照射位置はdZ=+45.23μm振れる。   On the other hand, when the second measuring optical system is moved with dX2c = −24.25, the irradiation position is deviated by dZ = −45.23 μm with respect to P = −0.033 mm. Further, the irradiation position deviates by dZ = + 45.23 μm with respect to the deflection surface of ε = + 1.6 ′.

以上の理由で、本実施例においては光偏向器5を測定するために、シリンドリカルレンズ14A,14BをdX1c>0、シリンドリカルレンズ24A,24BをdX2c<0の2つのパターンに移動しても良いし、初めから配置してもよい。図1の実施形はこの2種類の測定光学系を1つの光学系で賄うべく、シリンドリカルレンズ4A,4Bの位置を移動させていた。本実施例では、シリンドリカルレンズの位置を移動させることなく、測定・検査ができるので検査組立工程のスピードアップが容易となる。   For the above reasons, in this embodiment, in order to measure the optical deflector 5, the cylindrical lenses 14A and 14B may be moved to two patterns of dX1c> 0 and the cylindrical lenses 24A and 24B may be moved to dX2c <0. You may arrange from the beginning. In the embodiment of FIG. 1, the positions of the cylindrical lenses 4A and 4B are moved so that these two types of measurement optical systems can be covered by one optical system. In the present embodiment, since the measurement and inspection can be performed without moving the position of the cylindrical lens, the inspection assembly process can be speeded up easily.

また、上記のように、第1の測定光学系と第2の測定光学系では、面偏心による照射位置変動は同じ方向であり、面倒れによる照射位置変動は逆方向になる。これを式で表すと
dZ1(n)=dZ(Pn)+dZ(εn) 式9
dZ2(n)=dZ(Pn)−dZ(εn) 式10
ただし、
Pn・・ポリゴンミラーの第n面の面偏心量
εn・・ポリゴンミラーの第n面の面倒れ量
dZ(Pn)・・面偏心に起因する照射位置変動
dZ(εn)・・面偏心に起因する照射位置変動
dZ1(n)・・ポリゴンミラの第n面を第1の測定光学系で測定した時の照射位置変動量
dZ2(n)・・ポリゴンミラの第n面を第2の測定光学系で測定した時の照射位置変動量
となる。
Further, as described above, in the first measurement optical system and the second measurement optical system, the irradiation position variation due to surface decentration is the same direction, and the irradiation position variation due to surface tilt is in the opposite direction. This can be expressed as follows: dZ1 (n) = dZ (Pn) + dZ (εn)
dZ2 (n) = dZ (Pn) -dZ (εn) Equation 10
However,
Pn ··· Surface eccentricity of the nth surface of the polygon mirror εn · · Surface tilt amount of the nth surface of the polygon mirror dZ (Pn) · · Irradiation position fluctuation caused by surface eccentricity dZ (εn) · · Caused by surface eccentricity Irradiation position fluctuation dZ1 (n) ·· Irradiation position fluctuation when the nth surface of the polygon mirror is measured with the first measurement optical system dZ2 (n) ·· The nth surface of the polygon mirror is the second measurement optics This is the irradiation position variation when measured by the system.

次に第1の測定光学系と第2の測定光学系の照射位置変動量dZ1(n)とdZ2(n)を図9の解析装置9で解析・判定する場合を述べる。   Next, a case where the irradiation position fluctuation amounts dZ1 (n) and dZ2 (n) of the first measurement optical system and the second measurement optical system are analyzed and determined by the analysis device 9 of FIG. 9 will be described.

通常の検査工程において、被検偏向器5について、第1の測定光学系と第2の測定光学系で得られた照射位置変動情報は解析装置9に送られる。ここで
MAX(dZ1(n))−MIN(dZ1(n))≦45.23μm
MAX(dZ2(n))−MIN(dZ2(n))≦45.23μm
の両方満足した場合、被検偏向器の面倒れと面偏心をあわせたピッチムラが良好(走査光学系に組み付けたときのピッチムラが5μm以下)であると判断する。
In a normal inspection process, irradiation position variation information obtained by the first measurement optical system and the second measurement optical system for the test deflector 5 is sent to the analysis device 9. here
MAX (dZ1 (n)) − MIN (dZ1 (n)) ≦ 45.23μm
MAX (dZ2 (n)) − MIN (dZ2 (n)) ≦ 45.23μm
If both of the above are satisfied, it is determined that the pitch unevenness that combines the surface tilt and surface eccentricity of the test deflector is good (the pitch unevenness when assembled to the scanning optical system is 5 μm or less).

また、本実施例の解析装置9では、第1の測定光学系と第2の測定光学系で得られた照射位置の変動情報から、被検偏向器の各面の面倒れと面偏心を算出することが可能である。具体的には式9と式10の和、及び差を取ればいい。式9と式10の和より、
dZ(Pn)=(dZ1(n)+dZ2(n))/2 式11
また、差により
dZ(εn)=(dZ1(n)−dZ2(n))/2 式12
となる。この結果から、被検偏向器の各面の面倒れと面偏心が式11と式12のように示されたことから、異なったdXの値より被検偏向器の面倒れ量(全偏向面の面倒れのPP)と面偏心量(全偏向面の面偏心のPP)も演算手段により算出可能である。
Further, in the analysis device 9 of the present embodiment, the surface tilt and surface eccentricity of each surface of the deflector to be measured are calculated from the irradiation position variation information obtained by the first measurement optical system and the second measurement optical system. Is possible. Specifically, the sum and difference of Equations 9 and 10 may be taken. From the sum of Equation 9 and Equation 10,
dZ (Pn) = (dZ1 (n) + dZ2 (n)) / 2 Formula 11
Also, due to the difference, dZ (εn) = (dZ1 (n) −dZ2 (n)) / 2
It becomes. From this result, since the surface tilt and surface eccentricity of each surface of the test deflector are shown as in Equations 11 and 12, the surface tilt amount (total deflection surface) of the test deflector is determined from the different dX values. And the amount of surface eccentricity (PP of surface eccentricity of all deflection surfaces) can also be calculated by the calculation means.

図8の測定装置においては、被検偏向器のどの偏向面を検知しているかを判断するために、ポリゴンミラー51の上面やモータ54にマーキングを付けておき、判断する方法にて行なえばよい。もしくはモータに流れる電流波形やモータから放出される電磁パルスを検知するような既存の技術にて行なえばいい。また図8においては第1の測定光学系と第2の測定光学系は、ポリゴンミラー51に対し対向して配置し、異なる偏向面を検知しているので、同一偏向面に対するdZ1(n) とdZ2(n)は異なるタイミングで検知される。よって、解析装置9に取り込まれた照射位置の変動情報は検知した偏向面が同じになるように位相タイミングをずらせて演算する必要がある。   In the measuring apparatus of FIG. 8, in order to determine which deflection surface of the deflector to be detected is detected, marking may be performed on the upper surface of the polygon mirror 51 and the motor 54, and the determination may be performed. . Alternatively, it may be performed by an existing technique that detects a current waveform flowing through the motor or an electromagnetic pulse emitted from the motor. In FIG. 8, since the first measurement optical system and the second measurement optical system are arranged opposite to the polygon mirror 51 and detect different deflection surfaces, dZ1 (n) and dZ2 (n) is detected at different timings. Therefore, it is necessary to calculate the variation information of the irradiation position taken into the analysis device 9 by shifting the phase timing so that the detected deflection surfaces are the same.

次に解析装置9の解析結果に基づいてモーター54とポリゴンミラー51の相対位置を調整する方法を図7A、図7Bと表9、表10を用いて説明する。   Next, a method for adjusting the relative position of the motor 54 and the polygon mirror 51 based on the analysis result of the analysis device 9 will be described with reference to FIG. 7A, FIG. 7B, Table 9, and Table 10.

図7A、図7Bは偏向面数が8,6面のポリゴンミラーを回転軸方向からみた図である。便宜的にXYの直交座標系を定め、原点を回転軸と一致させている。回転軸をZ軸とし、紙面手前をプラス方向とする。また、X軸プラス方向の面を第1面とし、時計回りに第2面・・・第N面と定める。   7A and 7B are views of a polygon mirror having 8 and 6 deflection surfaces as seen from the direction of the rotation axis. For convenience, an XY Cartesian coordinate system is defined, and the origin coincides with the rotation axis. The rotation axis is the Z axis, and the front side of the paper is the plus direction. Further, the surface in the plus direction of the X axis is defined as the first surface, and the second surface... Nth surface is determined clockwise.

(調整方法の実施例1)
図7Bの6面のポリゴンミラーを組み付けた光偏向器において表9A,表9Bのような面倒れ面偏心が生じているとする。この事例はポリゴンミラー単品の加工精度が面倒れ面偏心共に加工精度がばらついたものを駆動モータに取り付ける場合を示している。その量は表9Aに示すものである。
(Example 1 of adjustment method)
Assume that surface tilting surface eccentricity as shown in Tables 9A and 9B occurs in the optical deflector assembled with the 6-sided polygon mirror of FIG. 7B. This example shows a case in which a polygon mirror with a single machining accuracy is tilted and the machining accuracy varies with both eccentricity and eccentricity is attached to a drive motor. The amount is shown in Table 9A.

表9A中の走査光学系は、面偏心Po=0.033mm、もしくは面倒れεo=1.6’という光偏向器を組み付けた場合に、ピッチムラ(偏向器が1回転する際の照射位置の高さ変動量)が5μm生じる結像性能を有しているとする。また表中の面倒れ(1)は走査光学系の製造ばらつきでfθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合を想定しており、面倒れ(2)は走査光学系の製造ばらつきでfθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合を想定している。トータル(1)は面倒れ(1)要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラの合算である。トータル(2)は面倒れ(2)要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラの合算である。   In the scanning optical system in Table 9A, when an optical deflector with surface decentering Po = 0.033 mm or surface tilt εo = 1.6 ′ is assembled, pitch unevenness (amount of fluctuation in irradiation position when the deflector makes one rotation) ) Has an imaging performance of 5 μm. In addition, surface tilt (1) in the table is a manufacturing variation of the scanning optical system, and it is assumed that the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value, and surface tilt (2) is a manufacturing variation of the scanning optical system. It is assumed that the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value. Total (1) is the sum of pitch unevenness due to surface tilt (1) and pitch unevenness due to surface eccentricity. Total (2) is the sum of pitch unevenness due to surface tilt (2) and pitch unevenness due to surface eccentricity.

表9Aによれば、面倒れ要因のピッチムラは第1面でピッチムラの最大を生じ、面偏心要因のピッチムラも第2面及でピッチムラの最大を生じている。この結果、走査光学系のトータルのピッチムラは、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より短い場合(トータル(1))は第1面及び第3〜6面で最大最小をとる。また、fθレンズの副走査方向の焦点距離が設計値より長い場合(トータル(2))は、面倒れ要因によるピッチムラと面偏心によるピッチムラも第1面及び第2面で最大最小をとる。最悪のケースで7.42μmのピッチムラを生じる。   According to Table 9A, the pitch unevenness caused by the surface tilt causes the maximum pitch unevenness on the first surface, and the pitch unevenness caused by the surface eccentricity causes the maximum pitch unevenness on the second surface. As a result, the total pitch unevenness of the scanning optical system takes the maximum and minimum values on the first surface and the third to sixth surfaces when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is shorter than the design value (total (1)). Further, when the focal length of the fθ lens in the sub-scanning direction is longer than the design value (total (2)), the pitch unevenness due to the surface tilt factor and the pitch unevenness due to the surface eccentricity are the maximum and minimum values on the first surface and the second surface. In the worst case, 7.42 μm pitch unevenness occurs.

次にこの光偏向器を表8の測定光学系(検査装置)で測定した場合、Vスリット7上の光線の振れがどうなるかを表9Bに示す。先に述べたように測定光学系は面偏心Po=0.033mm、もしくは面倒れεo=1.6’という光偏向器を組み付けた場合に、Vスリット7上の照射位置の変動(偏向器が1回転する際の照射位置の高さ変動量)が45.23μm生じる結像性能を有している。また表中の面倒れ(1)は第1測定光学系での検出結果であり、面倒れ(2)は第2の測定光学系の検出結果である。   Next, when this optical deflector is measured by the measurement optical system (inspection apparatus) shown in Table 8, the vibration of the light beam on the V slit 7 is shown in Table 9B. As described above, when the optical deflector with the surface eccentricity Po = 0.033 mm or the surface tilt εo = 1.6 ′ is assembled, the measurement optical system changes the irradiation position on the V slit 7 (the deflector rotates once). The imaging performance is 45.23 μm. Further, the surface tilt (1) in the table is the detection result of the first measurement optical system, and the surface tilt (2) is the detection result of the second measurement optical system.

表9Bによれば、第2の測定光学系dZ≧45.23μmであり、上記の検知判定基準をオーバーする。よってこの被検偏向器は不良であると判定される。   According to Table 9B, the second measurement optical system dZ ≧ 45.23 μm, which exceeds the detection criterion. Therefore, this test deflector is determined to be defective.

次にポリゴンミラー51とモータ54の相対位置を調整する。ポリゴンミラーの嵌合穴53とモーター54の回転軸55の間にはクリアランスが設けられており、調整機構で偏心調整や面倒れ調整が可能となっている。調整は測定装置に組み付けたままでも良いし、取り外して別の工具上で行っても良い。具体的には図7BのY方向に16μmシフト調整し、次にY軸周りに0.8’のプロペラ調整を行う、調整を容易にするためにポリゴンミラーを保持具でつかんで微調移動させるとよい。この調整後に、表8の測定光学系(検査装置)で測定した結果を表9Cに示す。第1の測定光学系と第2の測定光学系での測定結果はいずれもdZ≦45.23μmとなり、上記の検知判定基準を満足する。よってこの被検偏向器は良品と判定される。   Next, the relative position of the polygon mirror 51 and the motor 54 is adjusted. A clearance is provided between the fitting hole 53 of the polygon mirror and the rotating shaft 55 of the motor 54, and eccentricity adjustment and surface tilt adjustment can be performed by an adjustment mechanism. The adjustment may be left in the measuring device or may be removed and performed on another tool. Specifically, a 16 μm shift adjustment is performed in the Y direction in FIG. 7B, and then a propeller adjustment of 0.8 ′ around the Y axis is performed. For easy adjustment, the polygon mirror may be held with a holder and finely moved. After this adjustment, the results of measurement with the measurement optical system (inspection apparatus) in Table 8 are shown in Table 9C. The measurement results of the first measurement optical system and the second measurement optical system are both dZ ≦ 45.23 μm, which satisfies the above detection criterion. Therefore, this test deflector is determined as a non-defective product.

良品と判定された光偏向器5を走査光学系に組み付けた場合のピッチムラの発生を表9Dに示す。   Table 9D shows the occurrence of pitch unevenness when the optical deflector 5 determined to be non-defective is assembled in the scanning optical system.

表9Dによれば、走査光学系でピッチムラ5μm以下となり改善が図られたことが分かる。以上のように走査光学系を組み立てる工程より前の段階で、前記測定装置を用いて光偏向器を検査して不良品の光偏向器はポリゴンミラー51とモータの位置関係を調整機構で微調整を行う。この調整工程をへて良品と判定された光偏向器のみを組み付けることで、走査光学系のピッチムラを改善できる。   According to Table 9D, it can be understood that the pitch unevenness was 5 μm or less in the scanning optical system, and improvement was achieved. As described above, the optical deflector is inspected by using the measuring device at a stage prior to the step of assembling the scanning optical system, and the defective optical deflector finely adjusts the positional relationship between the polygon mirror 51 and the motor by the adjusting mechanism. I do. By assembling only the optical deflector that is determined to be a non-defective product through this adjustment process, the pitch unevenness of the scanning optical system can be improved.

図8、図9に示す測定装置を用いた測定方法では、2つの測定光学系における検知手段での光束の照射位置の変動量が特定値以下又は最小値になるように、調整機構で光偏向器の回転中心と回転多面鏡の偏向面の相対位置を調整している。   In the measuring method using the measuring apparatus shown in FIG. 8 and FIG. 9, the light deflection is performed by the adjusting mechanism so that the fluctuation amount of the irradiation position of the light beam by the detecting means in the two measuring optical systems is equal to or smaller than the specific value. The relative position of the rotation center of the instrument and the deflection surface of the rotary polygon mirror is adjusted.

図10と図11は各々本発明の実施例4の概略図である。図10、図11は光偏向器の面偏心測定及び面倒れ測定装置を示している。   10 and 11 are schematic views of Embodiment 4 of the present invention. 10 and 11 show an apparatus for measuring surface eccentricity and surface tilt of an optical deflector.

図10では図1〜図3の実施例の測定光学系を2系統有しており、面偏心測定及び面倒れ測定に用いられる測定光学系の斜視図である。また図11では図10の2系統の測定光学系より得られる測定信号を解析する装置を示している。   FIG. 10 is a perspective view of a measurement optical system that has two measurement optical systems of the embodiment of FIGS. 1 to 3 and is used for surface eccentricity measurement and surface tilt measurement. FIG. 11 shows an apparatus for analyzing measurement signals obtained from the two measurement optical systems in FIG.

図10の第1の測定光学系は、半導体レーザ11から出射したレーザ拡散光はコリメータレンズ12によってコリメート化され、その後に配置された円形の絞り13によって成形されたレーザ光束が取り出される。その後、シリンドリカルレンズ14Aによってポリゴンミラーの副走査方向のみ集光されてポリゴンミラー51の偏向面52に入射する。このときポリゴンミラー51の偏向面52の一致しない位置に線像を形成する。偏向面52で反射された光束は副走査方向に対してはやや発散しながら第2のシリンドリカルレンズ14Bに入射する。シリンドリカルレンズ14Bの前側焦点が前記線像の位置に一致させるように配置(つまり前側焦点は偏向面52の一致しない)するので反射光は平行光に戻される。その後平行光は治具レンズ16の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット17上を配置する。   In the first measurement optical system of FIG. 10, the laser diffused light emitted from the semiconductor laser 11 is collimated by a collimator lens 12 and a laser beam formed by a circular diaphragm 13 disposed thereafter is taken out. Thereafter, the light is condensed only in the sub-scanning direction of the polygon mirror by the cylindrical lens 14 </ b> A and is incident on the deflection surface 52 of the polygon mirror 51. At this time, a line image is formed at a position where the deflection surface 52 of the polygon mirror 51 does not coincide. The light beam reflected by the deflecting surface 52 enters the second cylindrical lens 14B while being slightly diverged in the sub-scanning direction. Since the front focal point of the cylindrical lens 14B is arranged so as to coincide with the position of the line image (that is, the front focal point does not coincide with the deflection surface 52), the reflected light is returned to parallel light. Thereafter, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 16, the V slit 17 is disposed at this imaging position.

図10の第2の測定光学系は、半導体レーザ21から出射したレーザ拡散光はコリメータレンズ22によってコリメート化され、その後に配置された円形の絞り23によって成形されたレーザ光束が取り出される。その後、シリンドリカルレンズ24Aによってポリゴンミラーの副走査方向のみ集光されてポリゴンミラー51の偏向面52に入射する。このときポリゴンミラー51の偏向面52の一致しない位置に線像を形成する。偏向面52で反射された光束は副走査方向に対してはやや発散しながら第2のシリンドリカルレンズ24Bに入射する。シリンドリカルレンズ24Bの前側焦点が前記線像の位置に一致させるように配置(つまり前側焦点は偏向面52の一致しない)するので反射光は平行光に戻される。その後平行光は治具レンズ26の後側焦点位置に結像されるので、この結像位置にVスリット27上を配置する。   In the second measurement optical system of FIG. 10, the laser diffused light emitted from the semiconductor laser 21 is collimated by a collimator lens 22 and a laser beam shaped by a circular diaphragm 23 disposed thereafter is taken out. Thereafter, the light is condensed only in the sub-scanning direction of the polygon mirror by the cylindrical lens 24 </ b> A and enters the deflection surface 52 of the polygon mirror 51. At this time, a line image is formed at a position where the deflection surface 52 of the polygon mirror 51 does not coincide. The light beam reflected by the deflecting surface 52 is incident on the second cylindrical lens 24B while slightly diverging in the sub-scanning direction. Since the front focal point of the cylindrical lens 24B is arranged to coincide with the position of the line image (that is, the front focal point does not coincide with the deflecting surface 52), the reflected light is returned to parallel light. After that, since the parallel light is imaged at the rear focal position of the jig lens 26, the V slit 27 is arranged at this imaging position.

Vスリット17、27を通過したビームはフォトダイオード18,28によって受光され、光量がモニタされる。モニターされた光量は電気信号として電気信号処理手段としての解析装置9に転送され解析が行われる。   The beams that have passed through the V slits 17 and 27 are received by the photodiodes 18 and 28, and the amount of light is monitored. The monitored light quantity is transferred as an electrical signal to an analysis device 9 as an electrical signal processing means for analysis.

モータ54は回転軸55を有し、ポリゴンミラー51の嵌合穴53に嵌合されている。モータ54とポリゴンミラー51により光偏向器5を構成する。なお回転軸55の回転中心56とする。   The motor 54 has a rotation shaft 55 and is fitted in the fitting hole 53 of the polygon mirror 51. The optical deflector 5 is constituted by the motor 54 and the polygon mirror 51. A rotation center 56 of the rotation shaft 55 is used.

第1の測定光学系では、半導体レーザ11からシリンドリカルレンズ14Aまでが入射光学系を構成し、シリンドリカルレンズ14Bと冶具レンズ16により検知光学系を構成し、Vスリット17、フォトダイオード18により検知手段を構成する。検知光学系の結像点に検知手段が設けられている。入射光学系と検知光学系と検知手段により測定光学系を構成する。またこれら測定光学系を保持する保持手段(不図示)や検知手段からの電気信号を処理する電気信号処理手段としての解析装置9により測定装置を構成する。   In the first measurement optical system, the semiconductor laser 11 to the cylindrical lens 14A constitute an incident optical system, the cylindrical lens 14B and the jig lens 16 constitute a detection optical system, and the V slit 17 and the photodiode 18 serve as detection means. Constitute. Detection means is provided at an image forming point of the detection optical system. A measurement optical system is constituted by the incident optical system, the detection optical system, and the detection means. Further, the measuring device is constituted by an analysis device 9 as a holding means (not shown) for holding the measurement optical system and an electric signal processing means for processing an electric signal from the detecting means.

第2の測定光学系では、半導体レーザ21からシリンドリカルレンズ24Aまでが入射光学系を構成し、シリンドリカルレンズ24Bと冶具レンズ26により検知光学系を構成し、Vスリット27、フォトダイオード28により検知手段を構成する。検知光学系の結像点に検知手段が設けられている。入射光学系と検知光学系と検知手段により測定光学系を構成する。またこれら測定光学系を保持する保持手段(不図示)や検知手段からの電気信号を処理する電気信号処理手段としての解析装置9により測定装置を構成する。   In the second measurement optical system, the semiconductor laser 21 to the cylindrical lens 24A constitute an incident optical system, the cylindrical lens 24B and the jig lens 26 constitute a detection optical system, and the V slit 27 and the photodiode 28 serve as detection means. Constitute. Detection means is provided at an image forming point of the detection optical system. A measurement optical system is constituted by the incident optical system, the detection optical system, and the detection means. Further, the measuring device is constituted by an analysis device 9 as a holding means (not shown) for holding the measurement optical system and an electric signal processing means for processing an electric signal from the detecting means.

図10に示すよう回転軸55に垂直な面を水平基準面とする。入射光学系(半導体レーザからシリンドリカルレンズ)は基準面に対し特定の入射角度θiで入射させている。このθiは第1の測定光学系と第2の測定光学系で同位置であっても良いし、異なる値であっても良い。   As shown in FIG. 10, a plane perpendicular to the rotation shaft 55 is defined as a horizontal reference plane. The incident optical system (semiconductor laser to cylindrical lens) is incident at a specific incident angle θi with respect to the reference plane. This θi may be the same position in the first measurement optical system and the second measurement optical system, or may be a different value.

また回転軸55の回転中心56を含む垂直基準面(図1のXZ面、紙面内)に対し、第1の測定光学系とは入射角度α1、第2の測定光学系は入射角度α2で入射させている。理想的にはα1=-α2であることが望ましいが、必ずしもこの限りではない。   Further, the first measurement optical system is incident at an incident angle α1 and the second measurement optical system is incident at an incident angle α2 with respect to a vertical reference plane including the rotation center 56 of the rotation shaft 55 (XZ plane in FIG. 1). I am letting. Ideally, α1 = −α2 is desirable, but this is not necessarily the case.

図10における第1、第2の測定光学系の配置を図1を参照して述べると次の通りである。例えば第1の測定光学系を図1の紙面に対して手前側から角度α1で入射させている。第2の測定光学系を図1の紙面に対して後側から角度α2(紙面に対して後側であるから符号はマイナスとなる)で入射させている。   The arrangement of the first and second measurement optical systems in FIG. 10 will be described as follows with reference to FIG. For example, the first measurement optical system is incident at an angle α1 from the front side with respect to the paper surface of FIG. The second measurement optical system is made incident at an angle α2 from the rear side with respect to the paper surface of FIG. 1 (the sign is negative because it is the rear side with respect to the paper surface).

また検知光学系(シリンドリカルレンズと冶具レンズ)も図1と同様に基準面に対し特定の反射角度θoで配置している。入射角度α1、α2と反射角度θoは絶対値が等しく方向が異なるように設定することが望ましい。   Further, the detection optical system (cylindrical lens and jig lens) is also arranged at a specific reflection angle θo with respect to the reference surface as in FIG. The incident angles α1 and α2 and the reflection angle θo are desirably set so that the absolute values are equal and the directions are different.

第1の測定光学系も第2の測定光学系も同一の偏向面52に光束を入射させ同時に検知している。   In both the first measurement optical system and the second measurement optical system, a light beam is incident on the same deflecting surface 52 and simultaneously detected.

以上のように実施例4では2つの測定光学系は、回転多面鏡の同一の偏向面に対して光束を入射させ、該光束の照射位置の変動量を検知手段で検知している。   As described above, in the fourth embodiment, the two measurement optical systems cause the light beam to enter the same deflection surface of the rotary polygon mirror, and the detection unit detects the amount of variation in the irradiation position of the light beam.

本実施例における数値実施例は表8と同様である。違いは、偏向器に対し測定装置を対向して別々の偏向面に光束が入射するように配置していた構成を、同一の偏向面に光束が入射するように副走査基準面に対し対称に配置したことである。よって光軸上に沿って測った面間隔や、焦線の位置関係、検知される照射位置変動量も同様になる。   Numerical examples in the present embodiment are the same as those in Table 8. The difference is that the measuring device is opposed to the deflector so that the light beam is incident on different deflecting surfaces, and symmetrical with respect to the sub-scanning reference surface so that the light beams enter the same deflecting surface. It is arranged. Therefore, the surface distance measured along the optical axis, the positional relationship between the focal lines, and the detected irradiation position fluctuation amount are the same.

以上のように各実施例によれば、光偏向器の任意の偏向面の面偏心精度・面倒れ精度を同時に測定する事が可能となる。また、検査測定した光偏向器を走査光学装置に組みつけた場合の面偏心・面倒れに起因する走査ビームの照射位置の高さのズレ(ピッチムラ)を同じ尺度で評価する事が可能となる。さらに面偏心・面倒れのいずれか、あるいは両方を調整する際にも、従来より厳密な調整を必要としなくてもすむ。もしくは、従来より高精度なピッチムラ調整が可能となる。   As described above, according to each embodiment, it is possible to simultaneously measure the surface eccentricity accuracy and surface tilt accuracy of an arbitrary deflection surface of the optical deflector. Further, it is possible to evaluate the deviation (pitch unevenness) in the height of the irradiation position of the scanning beam caused by surface decentering and surface tilt when the optical deflector that has been inspected and measured is assembled in a scanning optical device, on the same scale. . Further, when adjusting either or both of the surface eccentricity and the surface tilt, it is not necessary to require a more precise adjustment than before. Alternatively, it is possible to adjust pitch unevenness with higher accuracy than before.

更に偏向面の面偏心、面倒れを光偏向器を高速回転しながらの測定が可能になる。   Furthermore, it is possible to measure the surface eccentricity and surface tilt of the deflecting surface while rotating the optical deflector at a high speed.

尚、本発明の走査光学系において入射光学系からの光束を複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器を用いて被走査面上を走査する走査光学系に用いられる光偏向器の位置を調整し、特定位置に設定する方法は次の通りである。   In the scanning optical system of the present invention, the optical deflector used in the scanning optical system that scans the surface to be scanned using the optical deflector provided with the rotary polygon mirror having a plurality of deflecting surfaces. The method of adjusting the position of and setting to a specific position is as follows.

回転多面鏡51の各偏向面52と光偏向器5の回転中心56に対する距離の差分である面偏心量を計測する面偏心測定光学系と、該回転多面鏡51の各偏向面52の回転中心56に対する角度の差分である面倒れ量を計測する面倒れ測定光学系とを用いている。そして面偏心測定光学系と面倒れ測定光学系は任意の偏向面の面偏心量と面倒れ量を同時に検知すると共に、面偏心量の最大の偏向面と面倒れ量の最大の偏向面が異なるように光偏向器5を調整している。   A surface decentering measurement optical system that measures a surface decentering amount that is a difference in distance between each deflecting surface 52 of the rotating polygon mirror 51 and the rotation center 56 of the optical deflector 5, and a rotation center of each deflecting surface 52 of the rotating polygon mirror 51. The surface tilt measuring optical system for measuring the surface tilt amount which is a difference in angle with respect to 56 is used. The surface eccentricity measuring optical system and the surface tilt measuring optical system simultaneously detect the surface eccentricity and surface tilt amount of any deflection surface, and the deflection surface having the largest surface eccentricity and the deflection surface having the largest surface tilt amount are different. Thus, the optical deflector 5 is adjusted.

本発明の実施例2の配置図Layout of Example 2 of the present invention 本発明の実施例2の光路図Optical path diagram of Example 2 of the present invention 本発明の実施例2の光路図Optical path diagram of Example 2 of the present invention 本発明の実施例2の面偏心によるピッチムラの発生を説明する図The figure explaining generation | occurrence | production of the pitch nonuniformity by the surface eccentricity of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の面倒れによるピッチムラの発生を説明する図The figure explaining generation | occurrence | production of the pitch nonuniformity by the surface inclining of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の面偏心と面倒れの許容範囲を示す図The figure which shows the tolerance | permissible_range of the surface eccentricity and surface inclination of Example 2 of this invention 本発明の実施例2のポリゴンミラーを説明する図The figure explaining the polygon mirror of Example 2 of this invention 本発明の実施例2のポリゴンミラーを説明する図The figure explaining the polygon mirror of Example 2 of this invention 本発明の実施例2のポリゴンミラーを説明する図The figure explaining the polygon mirror of Example 2 of this invention 本発明の実施例3の配置図Layout of Example 3 of the present invention 本発明の実施例3の検知装置の概念図Conceptual diagram of the detection device of Example 3 of the present invention 本発明の実施例4の配置図Layout of Example 4 of the present invention 本発明の実施例4の検知装置の概念図Conceptual diagram of the detection device of Example 4 of the present invention 従来の光走査装置の要部概略図Schematic diagram of main parts of a conventional optical scanning device 光偏向器の要部概略図Schematic diagram of main parts of optical deflector 本発明の走査光学系の実施例1の要部概略図Schematic diagram of the main part of the first embodiment of the scanning optical system of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1,11,21レーザ光源
2,12,22 コリメータレンズ
3,13、23 絞り
4,14,24 シリンドリカルレンズ
5 光偏向器
6、16,26 冶具レンズ
7,17,27 Vスリット
8,18,28 受光センサ
1,11,21 laser light source
2,12,22 Collimator lens
3,13,23 aperture
4,14,24 Cylindrical lens
5 Optical deflector
6, 16, 26 jig lens
7,17,27 V slit
8,18,28 Light receiving sensor

Claims (23)

光源手段と、該光源手段から出射された光束を偏向走査する回転多面鏡を有する光偏向器と、該光源手段から出射された光束を該回転多面鏡に導く入射光学系と、
該回転多面鏡の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を備えた走査光学系であって、
該回転多面鏡の偏向面に入射する光束は副走査断面内において該回転多面鏡の回転中心に垂直な面に対し有限の角度をなして入射しており、
該光偏向器は、該回転多面鏡の各偏向面と回転中心に対する距離の差である面偏心によって被走査面上に生じる光束の照射位置の変動量が最大になる偏向面と、
該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差である面倒れによって被走査面上に生じる光束の照射位置の変動量が最大になる偏向面とが異なるように配置されていることを特徴とする走査光学系。
A light source means, an optical deflector having a rotating polygon mirror that deflects and scans the light beam emitted from the light source means, an incident optical system that guides the light beam emitted from the light source means to the rotating polygon mirror,
A scanning optical system comprising: an imaging optical system that forms an image of a light beam deflected and scanned by a deflection surface of the rotary polygon mirror on a surface to be scanned;
The light beam incident on the deflecting surface of the rotary polygon mirror is incident at a finite angle with respect to a plane perpendicular to the rotation center of the rotary polygon mirror in the sub-scan section.
The optical deflector has a deflection surface that maximizes the amount of fluctuation in the irradiation position of the light beam generated on the scanned surface due to surface eccentricity that is a difference in distance from each deflection surface of the rotary polygon mirror to the rotation center,
The rotating polygon mirror is arranged so as to be different from the deflection surface where the variation amount of the irradiation position of the light beam generated on the surface to be scanned is maximized due to the surface tilt which is a difference in angle with respect to the rotation center of each deflection surface. A characteristic scanning optical system.
前記光偏向器の回転軸と前記回転多面鏡が相対的に位置を調整できる調整機構を有しており、
該光偏向器は、該回転多面鏡の各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差である面偏心によって生じる被走査面上における光束の照射位置のズレが最大になる偏向面と、
該回転多面鏡の偏向面の回転中心に対する角度の差である面倒れによって生じる被走査面上における光束の照射位置のズレが最大になる偏向面とが異なるように調整して取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の走査光学系。
The rotating shaft of the optical deflector and the rotary polygon mirror have an adjustment mechanism that can adjust the position relatively,
The optical deflector includes a deflection surface that maximizes the deviation of the irradiation position of the light beam on the surface to be scanned, which is caused by surface eccentricity that is a difference in distance between each deflection surface of the rotary polygon mirror and the rotation center of the optical deflector. ,
The rotating polygon mirror is mounted so as to be adjusted to be different from the deflecting surface where the deviation of the irradiation position of the light beam on the surface to be scanned caused by the surface tilt which is a difference in angle with respect to the rotation center of the deflecting surface of the rotating polygon mirror is different. The scanning optical system according to claim 1.
複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器の、各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差分である面偏心量と、該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差分である面倒れ量を測定する測定装置であって、
光束を該回転多面鏡の偏向面に導く入射光学系と、
該偏向面で反射された光束を結像面に結像する検知光学系と、
該検知光学系の結像面に入射する光束の照射位置の情報を検知する検知手段とを有し、
該回転多面鏡を回転させることによって各偏向面で順次反射された光束の結像面上における照射位置の変動量を該検知手段にて検知する測定光学系を1以上備えており、
該測定光学系のうちの1つは、該光偏向器の回転中心と該回転多面鏡の偏向面の法線とで形成される副走査断面内において、該入射光学系が該光偏向器の回転中心に垂直な面に対し有限な角度をなして配置され、光束を該面に対し平行な線像に結像するように該回転多面鏡の偏向面に入射させており、
該検知光学系は、該線像を該結像面に結像させており、
該線像の位置と該回転多面鏡の偏向面の位置とが不一致となるように設定されていることを特徴とする測定装置。
A surface decentering amount that is a difference in distance between each deflecting surface and the rotation center of the optical deflector of the optical deflector including the rotating polygon mirror having a plurality of deflecting surfaces, and a rotation center of each deflecting surface of the rotating polygon mirror A measuring device for measuring the amount of surface tilt that is the difference in angle with respect to
An incident optical system for guiding a light beam to the deflection surface of the rotary polygon mirror;
A detection optical system that forms an image of the light beam reflected by the deflecting surface on the imaging surface;
Detecting means for detecting information on the irradiation position of the light beam incident on the imaging surface of the detection optical system;
Comprising at least one measuring optical system for detecting, by the detecting means, the amount of fluctuation of the irradiation position on the imaging plane of the light beam sequentially reflected by each deflecting surface by rotating the rotary polygon mirror;
One of the measurement optical systems is configured such that the incident optical system is connected to the optical deflector within the sub-scan section formed by the rotation center of the optical deflector and the normal line of the deflection surface of the rotary polygon mirror. It is arranged at a finite angle with respect to a plane perpendicular to the center of rotation, and the light beam is incident on the deflecting surface of the rotary polygon mirror so as to form a line image parallel to the plane.
The detection optical system forms the line image on the imaging plane,
A measuring apparatus, wherein the position of the line image and the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror are set to be inconsistent.
dXを前記線像の位置と前記回転多面鏡の偏向面の位置との距離、
Poを前記偏向面の許容される面偏心量、
θを前記入射光学系の副走査断面内における面に対する有限な角度、
εoを前記偏向面の許容される面倒れ量、
βを前記検知光学系の副走査断面内における横倍率とするとき、
0.8≦|(dX/(2×Po×sinθ/(β×tan(2×εo/β))))|≦1.2
なる条件を満足することを特徴とする請求項3に記載の測定装置。
dX is the distance between the position of the line image and the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror,
Po is the allowable amount of surface eccentricity of the deflection surface,
θ is a finite angle with respect to the plane in the sub-scan section of the incident optical system,
εo is the allowable amount of surface tilt of the deflection surface,
When β is a lateral magnification in the sub-scan section of the detection optical system,
0.8 ≦ | (dX / (2 × Po × sinθ / (β × tan (2 × εo / β)))) | ≦ 1.2
The measurement apparatus according to claim 3, wherein the following condition is satisfied.
前記入射光学系は、光源手段からの光束を副走査断面内において平行光に変換する第1の光学素子と副走査断面内において平行光を線像に結像する第1のアナモフィックな光学素子を有し、
前記検知光学系は、前記線像を副走査断面内において平行光に変換する第2のアナモフィックな光学素子と副走査断面内において平行光を結像する第2光学素子を有することを特徴とする請求項3に記載の測定装置。
The incident optical system includes a first optical element that converts the light beam from the light source means into parallel light in the sub-scanning section, and a first anamorphic optical element that forms parallel light into a line image in the sub-scanning section. Have
The detection optical system includes a second anamorphic optical element that converts the line image into parallel light in a sub-scan section and a second optical element that forms parallel light in the sub-scan section. The measuring apparatus according to claim 3.
前記第2のアナモフィックな光学素子に連動して前記第1のアナモフィックな光学素子は光軸方向に移動可能に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の測定装置。   The measurement apparatus according to claim 5, wherein the first anamorphic optical element is provided so as to be movable in the optical axis direction in conjunction with the second anamorphic optical element. 前記距離dXは、2つの異なる距離dXの値において、前記検知手段により検知された光束の照射位置の変動量から偏向面の面偏心量と面倒れ量を算出する演算手段を有することを特徴とする請求項4に記載の測定装置。   The distance dX has calculation means for calculating a surface eccentricity amount and a surface tilt amount of the deflection surface from a variation amount of the irradiation position of the light beam detected by the detection means at two different distance dX values. The measuring apparatus according to claim 4. 光束の前記結像面への照射位置の変動量が特定値以下になるように、前記光偏向器の回転中心と前記回転多面鏡の相対位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項3に記載の測定装置。   An adjustment mechanism is provided for adjusting a relative position between a rotation center of the optical deflector and the rotary polygon mirror so that a fluctuation amount of a light beam irradiation position on the imaging surface is a specific value or less. Item 4. The measuring device according to Item 3. 前記測定光学系を2つ有し、このうち第1の測定光学系における線像の位置と第2の測定光学系における線像の位置が、回転多面鏡の偏向面の位置に対して反対に位置することを特徴とする請求項3に記載の測定装置。   There are two measurement optical systems, and the position of the line image in the first measurement optical system and the position of the line image in the second measurement optical system are opposite to the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror. The measuring device according to claim 3, wherein the measuring device is located. 前記第1の測定光学系における線像の位置と、該光偏向器の偏向面の位置の距離をdX1とし、
前記第2の測定光学系における線像の位置と、該光偏向器の偏向面の位置の距離をdX2とするとき、
−1.2≦dX1/dX2≦−0.8
なる条件を満足することを特徴とする請求項9に記載の測定装置。
The distance between the position of the line image in the first measurement optical system and the position of the deflection surface of the optical deflector is dX1,
When the distance between the position of the line image in the second measurement optical system and the position of the deflection surface of the optical deflector is dX2,
−1.2 ≦ dX1 / dX2 ≦ −0.8
The measurement apparatus according to claim 9, wherein the following condition is satisfied.
前記2つの測定光学系は、前記回転多面鏡の同一の偏向面に対して光束を入射させ、該光束の照射位置の変動量を前記検知手段で検知することを特徴とする請求項9又は10に記載の測定装置。   11. The two measurement optical systems make a light beam incident on the same deflecting surface of the rotary polygon mirror, and detect the variation amount of the irradiation position of the light beam by the detecting means. The measuring device described in 1. 前記2つの測定光学系は、各々前記回転多面鏡の異なる偏向面に対して光束を入射させ、該光束の照射位置の変動量を前記検知手段で検知することを特徴とする請求項9又は10に記載の測定装置。   11. The two measuring optical systems respectively cause a light beam to be incident on different deflection surfaces of the rotary polygon mirror, and the amount of fluctuation of the irradiation position of the light beam is detected by the detection means. The measuring device described in 1. 前記2つの測定光学系における前記検知手段での光束の照射位置の変動量から偏向面の面偏心量と面倒れ量に換算する演算手段を有していることを特徴とする請求項9から12のいずれか1項に記載の測定装置。   13. The apparatus according to claim 9, further comprising an arithmetic unit that converts a variation amount of a light beam irradiation position at the detection unit in the two measurement optical systems into a surface eccentric amount and a surface tilt amount of the deflecting surface. The measuring device according to any one of the above. 前記2つの測定光学系における前記検知手段での光束の照射位置の変動量が特定値以下又は最小値になるように、前記光偏向器の回転中心と前記回転多面鏡の偏向面の相対位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項9から13のいずれか1項に記載の測定装置。   The relative position of the rotation center of the optical deflector and the deflection surface of the rotary polygon mirror is set so that the amount of fluctuation of the irradiation position of the light beam at the detection means in the two measurement optical systems is less than or equal to a specific value. The measuring apparatus according to claim 9, further comprising an adjusting mechanism for adjusting. 複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器の、各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差分である面偏心量と、該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差分である面倒れ量を測定する測定方法であって、
該光偏向器の回転中心と、該回転多面鏡の偏向面の法線とで形成される副走査断面内において、光束を該光偏向器の回転中心に垂直な面に対して有限の角度をなして該回転多面鏡の偏向面に導き、かつ該光束を該回転多面鏡の偏向面に不一致となる位置に線像として結像させる入射光学系と、偏向面で反射された該線像を結像面に結像する検知光学系と、該結像面に結像される光束の照射位置を検知する検知手段とを有する測定光学系を用い、
該回転多面鏡を回転させることによって該入射光学系からの光束を各偏向面に順次照射し、各偏向面で反射させ、該結像面に結像する光束の照射位置の変動量を該検知手段で計測し、このとき該検知手段で得られる信号を用いて、各偏向面の面偏心量と面倒れ量を求めていることを特徴とする測定方法。
A surface decentering amount that is a difference in distance between each deflecting surface and the rotation center of the optical deflector of the optical deflector including the rotating polygon mirror having a plurality of deflecting surfaces, and a rotation center of each deflecting surface of the rotating polygon mirror A method of measuring the amount of surface tilt that is the difference in angle with respect to
In a sub-scan section formed by the rotation center of the optical deflector and the normal line of the deflection surface of the rotary polygon mirror, the light beam has a finite angle with respect to a plane perpendicular to the rotation center of the optical deflector. An incident optical system that guides the light beam to the deflection surface of the rotary polygon mirror and forms the light beam as a line image at a position that does not coincide with the deflection surface of the rotary polygon mirror, and the line image reflected by the deflection surface. Using a measurement optical system having a detection optical system that forms an image on an image formation surface and a detection unit that detects an irradiation position of a light beam formed on the image formation surface,
By rotating the rotary polygon mirror, light beams from the incident optical system are sequentially irradiated to the respective deflection surfaces, reflected by the respective deflection surfaces, and the amount of variation in the irradiation position of the light beams formed on the imaging surface is detected. A measuring method characterized in that a surface eccentric amount and a surface tilt amount of each deflecting surface are obtained by using a signal obtained by the detecting means at this time.
dXを前記線像の位置と前記回転多面鏡の偏向面の位置との距離、
Poを前記偏向面の許容される面偏心量、
θを前記入射光学系の副走査断面内における基準面に対する有限な角度、
εoを前記偏向面の許容される面倒れ量、
βを前記検知光学系の副走査断面内における横倍率とするとき、
0.8≦|(dX/(2×Po×sinθ/(β×tan(2×εo/β))))|≦1.2
なる条件を満足することを特徴とする請求項15に記載の測定方法。
dX is the distance between the position of the line image and the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror,
Po is the allowable amount of surface eccentricity of the deflection surface,
θ is a finite angle with respect to a reference plane in the sub-scan section of the incident optical system,
εo is the allowable amount of surface tilt of the deflection surface,
When β is a lateral magnification in the sub-scan section of the detection optical system,
0.8 ≦ | (dX / (2 × Po × sinθ / (β × tan (2 × εo / β)))) | ≦ 1.2
The measurement method according to claim 15, wherein the following condition is satisfied.
前記線像が前記回転多面鏡の偏向面に対して少なくとも異なる2箇所で結像するときに偏向面の面偏心量と面倒れ量を求めていることを特徴とする請求項15に記載の測定方法。   The measurement according to claim 15, wherein when the line image is formed at at least two different positions with respect to the deflection surface of the rotary polygon mirror, a surface eccentricity amount and a surface tilt amount of the deflection surface are obtained. Method. 前記測定光学系を2つ有し、このうち第1の測定光学系における線像の位置と第2の測定光学系における線像の位置が前記回転多面鏡の偏向面の位置に対して反対の位置となるようにして測定することを特徴とする請求項15に記載の測定方法。   There are two measurement optical systems, and the position of the line image in the first measurement optical system and the position of the line image in the second measurement optical system are opposite to the position of the deflection surface of the rotary polygon mirror. The measurement method according to claim 15, wherein the measurement is performed so as to be positioned. 前記2つの測定光学系は、前記回転多面鏡の同一の偏向面に対して光束を入射させ、該光束の照射位置の変動量を前記検知手段で検知することを特徴とする請求項18に記載の測定方法。   19. The two measurement optical systems make a light beam incident on the same deflecting surface of the rotary polygon mirror, and detect a variation amount of an irradiation position of the light beam by the detecting unit. Measuring method. 前記2つの測定光学系は、各々前記回転多面鏡の異なる偏向面に対して光束を入射させ、該光束の照射位置の変動量を前記検知手段で検知することを特徴とする請求項18に記載の測定方法。   19. The two measurement optical systems each cause a light beam to be incident on different deflection surfaces of the rotary polygon mirror, and the amount of variation in the irradiation position of the light beam is detected by the detection unit. Measuring method. 前記2つの測定光学系の検知手段での光束の照射位置の変動量から演算手段で各偏向面の面偏心量と面倒れ量に換算することを特徴とする請求項18から20のいずれか1項に記載の測定方法。   21. The method according to any one of claims 18 to 20, wherein the amount of fluctuation of the irradiation position of the light beam at the detection means of the two measurement optical systems is converted into a surface eccentricity amount and a surface tilt amount of each deflection surface by a calculation means. The measuring method according to item. 前記2つの測定光学系における前記検知手段での光束の照射位置の変動量が特定値以下又は最小値になるように調整機構で前記光偏向器の回転中心と前記回転多面鏡の偏向面の相対位置を調整することを特徴とする請求項18から21のいずれか1項に記載の測定方法。   In an adjustment mechanism, the rotation center of the optical deflector and the deflection surface of the rotary polygon mirror are relative to each other so that the fluctuation amount of the irradiation position of the light beam at the detection means in the two measurement optical systems is less than or equal to a specific value. The measurement method according to any one of claims 18 to 21, wherein the position is adjusted. 入射光学系からの光束を複数の偏向面を有する回転多面鏡を具備した光偏向器を用いて被走査面上を走査する走査光学系に用いられる光偏向器において、
該回転多面鏡の各偏向面と該光偏向器の回転中心に対する距離の差分である面偏心量を計測する面偏心測定光学系と、
該回転多面鏡の各偏向面の回転中心に対する角度の差分である面倒れ量を計測する面倒れ測定光学系を有し、
面偏心測定光学系と面倒れ測定光学系は任意の偏向面の面偏心量と面倒れ量を同時に検知すると共に、面偏心量の最大の偏向面と面倒れ量の最大の偏向面が異なるように該光偏向器を調整することを特徴とする調整方法。
In an optical deflector used in a scanning optical system that scans a surface to be scanned using a light deflector including a rotary polygon mirror having a plurality of deflection surfaces with a light beam from an incident optical system,
A surface decentering measurement optical system for measuring a surface decentering amount that is a difference in distance between each deflection surface of the rotary polygon mirror and the rotation center of the optical deflector;
A surface tilt measuring optical system for measuring a surface tilt amount that is a difference in angle with respect to the rotation center of each deflection surface of the rotary polygon mirror;
The surface eccentricity measurement optical system and the surface tilt measurement optical system simultaneously detect the surface eccentricity and surface tilt amount of any deflection surface, and the deflection surface with the largest surface eccentricity amount and the deflection surface with the largest surface tilt amount are different. And adjusting the optical deflector.
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