JP2697297B2 - レーザビームスキャナモータのジッター計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はポリゴンミラーを搭載したレーザビームスキ
ャナモータのジッター値を計測する為の装置に関する。

〔従来の技術〕 従来より、レーザプリンタや各種測定装置等、レーザ
ビームの走査を伴う機器には、回転軸にポリゴンミラー
と呼ばれる多角形ミラーを組み込んだレーザビームスキ
ャナモータ用いられている。

これら装置においてはレーザビームの走査に精度が要
求される為、レーザビームスキャナモータの回転ムラ、
所謂ジッター値は極力小さくすることが望まれる。

そこで、レーザビームスキャナモータの生産段階でジ
ッター値を計測することが行われているが、このジッタ
ー値を計測する装置としては第１図として示すものが従
来より用いられている。即ち、レーザビームスキャナモ
ータ１を所定位置に載置し、該スキャナモータ１に搭載
されているポリゴンミラー２にレーザー発振器３により
レーザビーム４を照射する。5,6は光センサ素子であ
り、ポリゴンミラー２で反射したレーザビーム４を交互
に受光できるように配置されている。光センサ素子5,6
により得られる受光信号は、それぞれ増幅器によって増
幅されてジッターアナライザ７に入力され、ジッターア
ナライザ７は二つの光センサ素子5,6の出力信号の時間
差を数百回〜数千回計測したうえ、これらデータを用い
て演算処理を行いジッター値を算出するものである。そ
して、この装置において用いられるレーザビームはジッ
ター値の計測精度を向上させる目的から、照射面積を絞
り込んだ小さなスポット光が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のジッター計測装置は光センサ素子5,6として、
一般的にホトダイオードを用いており、レーザビームが
ホトダイオード受光面におけるある位置に照射される
と、レーザビームはホトダイオードを横切り、アノード
端子とカソード端子間にパルス状の電気信号を発生す
る。この様子は第５図及び第６図によって模式的に示さ
れるが、ホトダイオードＤの光起電力発生能力は受光面
Ｒ全体にわたって均一ではないことから、例えば、レー
ザビームが受光面Ｒにおいて（ａ）の位置を横切って光
路Paを経由した場合と、（ｂ）の位置を横切って光路Pb
を経由した場合とでは、それぞれの光出力電圧Va,Vbの
出力レベルは大きく相違する。レーザビームスキャナモ
ータ自体の真のジッター値に問題がないにもかかわらず
ジッター値が大きい値を示すことがあるのは多くはこの
ことに起因している。

即ち、ジッター値の計測は二つのセンサの出力信号の
時間差をデータとして計測するが、その計測の開始起点
と終了点は第６図に示す如く、ある固定されたスレッシ
ョルドレベルと出力信号との交点としている為、出力信
号のレベルに差が生じた場合、図示するように時間差ｔ
が発生し、これが計測誤差の原因となる。

ホトダイオードを横切るレーザビームの位置が常に一
定であれば問題はないが、ジッター値の計測中において
はレーザビームスキャナモータの固定姿勢の微小変動や
回転による微小振動があり、又、これらは完全になくす
ことはできない為、レーザビームの照射位置は一定にで
きない。

又、ホトダイオード受光面へのレーザビームの入射位
置は、例えば受光面のなるべく中心位置とする等、特定
位置に設定することが好ましく、この為、レーザビーム
の光軸調整をする必要があるが、従来はこの調整作業
は、小さな受光面におけるレーザビームの入射位置を目
視により確認したうえ、手作業で行っていることから極
めて困難であった。

本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、ス
キャナモータの固定姿勢の微小変動や回転による微小振
動に起因してホトダイオード受光面へのレーザビームの
入射位置が変動した場合でも、この変動がジッター値に
影響を与えることのないレーザビームスキャナモータの
ジッター計測装置を提供せんとするものであり、加え
て、レーザビームの入射位置を目視に頼ることなく検出
でき、光軸調整の自動化をも可能にしたレーザビームス
キャナモータのジッター計測装置を提供せんとするもの
である。

〔課題を解決する為の手段〕

かかる課題を解決した本発明は、被試験体であるレー
ザビームスキャナモータの回転軸に設けられたポリゴン
ミラーにレーザビームを照射するレーザ発振器と、離間
配置された一対の光センサー素子から構成され、前記ポ
リゴンミラーによって反射されたレーザビームを受光す
ることにより電気的信号を発生するジッター計測センサ
ーと、該ジッター計測センサーの出力信号に基づいてレ
ーザビームスキャナモータのジッター値を算出するジッ
ターアナライザとよりなるレーザビームスキャナモータ
のジッター計測装置において、光センサ素子として、一
つのカソード端子に対して二つのアノード端子を有し、
それぞれのアノード端子とカソード端子間にそれぞれ光
出力電圧を発生する一次元ホトダイオードを用い、両光
出力電圧の加算値を単一センサーの出力信号として扱っ
たことを特徴としている。

又、一次元ホトダイオードのカソード端子と二つのア
ノード端子間で得られるそれぞれの光出力電圧の大きさ
を比較すれば、一次元ホトダイオードの受光面における
レーザビームの受光位置を検出することができる。

〔作用〕

このような構成のレーザビームスキャナモータのジッ
ター計測装置は、従来のジッター計測装置と同様、レー
ザ発振器から出力されたレーザビームをレーザビームス
キャナモータに搭載されたポリゴンミラー表面で反射
し、この反射したレーザビームを離間配置した一対の一
次元ホトダイオードの受光面に交互に入射させ、この入
射によって各光センサー素子が発生する光出力電圧をそ
れぞれ増幅器によって増幅したうえジッターアナライザ
に入力する。そして、ジッターアナライザは一対の一次
元ホトダイオードから得られる出力信号の時間差を数百
回〜数千回計測したうえ、これらデータを用いて演算処
理を行いジッター値を算出するものである。

ジッター値の計測中においてはレーザビームスキャナ
モータの固定姿勢は微小変動したり回転動作に伴って微
小振動したりして一次元ホトダイオードの受光面へのレ
ーザビームの入射位置は変動するが、本発明装置は光セ
ンサー素子として，一つのカソード端子に対して二つの
アノード端子を有し、それぞれのアノード端子とカソー
ド端子間にそれぞれ光出力電圧を発生する一次元ホトダ
イオードを用い、且つ両光出力電圧の加算値を単一セン
サーの出力信号として扱っているので、入射位置の変動
が単一センサーの出力信号のレベル変動として影響する
ことは極めて少ない。

又、加算する前の両光出力電圧のそれぞれのレベルは
受光面におけるレーザビームの入射位置に比例している
ので、両出力電圧の大きさを比較することによって、レ
ーザビームの受光位置を検出することが可能となる。

〔実施例〕

次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき説明す
る。本発明は、第１図で示す如く、レーザ発振器３、ポ
リゴンミラー２を搭載したレーザビームスキャナモータ
１、光センサ素子5,6、ジッターアナライザ７から構成
されるジッター計測装置において、光センサ素子5,6と
して、一つのカソード端子に対して二つのアノード端子
を設けた一次元ホトダイオードを用いたことを特徴とし
ている。

第２図として示すものが、本発明に用いる一次元ホト
ダイオードＤの概略を示すものである。該一次元ホトダ
イオードＤは一つのカソード端子Ｃに対して二つのアノ
ード端子A1,A2を有し、受光面Ｒにレーザビームが入射
したならば、レーザビームの入射位置に比例した光出力
電圧V1,V2がそれぞれのアノード端子A1,A2とカソード端
子Ｃ間に発生する。アノード端子A1,A2に発生する光出
力電圧V1,V2は、例えば、レーザビームが受光面Ｒにお
ける（ａ）の位置を横切って光路Paを通過した場合は第
３図で示され、他方、レーザビームが（ｂ）の位置を横
切って光路Pbを通過した場合は第４図で示される。

図よりわかるように光路Paを通過したときはアノード
端子A1によって検出される光出力電圧V1はアノード端子
A2によって検出される光出力電圧V2よりも高レベルであ
り、他方、光路Pbを通過したときにはこの関係は逆転し
ている。しかしながら両光出力電圧V1,V2の加算値であ
る光出力電圧V3のレベルはほぼ一定であり、光路の相違
による影響はほとんどない。このように加算値V3を当該
一次元ホトダイオードの出力信号として扱った場合に
は、光路Pbを通過したときと光路Pbを通過したときで、
ジッター計測における開始点がずれることはない。した
がって上記時間差ｔもほとんどなく、レーザビームの入
射位置の変動がジッター値の測定誤差原因となることを
ほとんどなくすことができる。

このような構成の本装置は、従来装置と同様、レーザ
ー発振器３から照射された小さなスポット光であるレー
ザビーム４をレーザビームスキャナモータ１に搭載され
たポリゴンミラー２によって反射させ、この反射したレ
ーザビーム４を一次元ホトダイオードである光センサ素
子5,6によって交互に受光し、それぞれの一次元ホトダ
イオードの両アノード端子A1,A2によて検出される光出
力電圧V1,V2の加算値V3の時間差をジッターアナライザ
７によって計測し、この計測を数百回〜数千回繰り返し
てレーザビームスキャナモータのジッター値を求めるも
のである。本発明装置は、計測中にレーザビームスキャ
ナモータの固定姿勢が微小変動したり、回転動作により
微小振動した等の理由により一次元ホトダイオードの受
光面のレーザビームの入射位置が変動した場合でも、こ
の変動がジッター計測値に影響を与えることはほとんど
なく、高精度なジッター値の計測が可能となる。

又、アノード端子A1,A2に出力される光出力電圧V1,V2
のレベルは受光面におけるレーザビームの入射位置に比
例しているので、光出力電圧V1,V2のレベルを比較すれ
ば、受光面におけるレーザビームの入射位置を検出する
こともできる。したがって、光出力電圧V1,V2のそれぞ
れをレーザメータ等に表示することとすれば、レーザビ
ームの入射位置を受光面中央とする等の目的で行うレー
ザビームの光軸調整をレーザビームを目視することなく
行うことが可能となり、光軸調整作業の合理化がはか
れ、作業者の安全衛生環境が向上する。又、光出力電圧
V1,V2を演算処理手段を介して駆動手段等に関係づけ、
該駆動手段によってレーザ発振器やレーザビームスキャ
ナモータの固定姿勢を制御するようにすれば、光軸調整
の自動化も可能となる。

〔発明の効果〕

本発明のレーザビームスキャナモータのジッター計測
装置は、ポリゴンミラーで反射したレーザビームを交互
に受光する一対の光センサ素子のそれぞれに、一つのカ
ソード端子に対して二つのアノード端子を有し、それぞ
れのアノード端子とカソード端子間にそれぞれ光出力電
圧を発生する一次元ホトダイオードを用い、両光出力電
圧の加算値を単一センサーの出力信号として用いたの
で、レーザビームのホトダイオード受光面への入射位置
にほとんど関係なくほぼ一定レベルの出力信号を得るこ
とが可能となる。したがって、計測中においてレーザビ
ームスキャナモータの固定姿勢の微小変動や回転動作に
よる振動を伴う場合でも高精度なジッター値の計測が可
能となる。

又、それぞれのアノード端子にはホトダイオードの受
光面における入射位置に比例した光出力電圧が発生する
ので、この光出力電圧のレベルを比較することによっ
て、受光面におけるレーザビームの通過位置を知ること
が可能であり、又、これらをレベルメータによって表示
することもできる。したがって、小さな受光面を横切る
レーザビームを目視することなく光軸調整することがで
き、光軸調整の合理化がはかれるとともに作業者の安全
衛生環境も向上する。

更に、それぞれのアノード端子によって得られる出力
信号を用いて光軸調整作業の自動化を行うことも可能で
あり、このようにすれば光軸作業の無人化をはかること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザビームスキャナモータのジッター計測装
置の装置構成の概略を示す説明図、第２図は本発明装置
に用いる一次元ホトダイオードの概略を示す説明図、第
３図及び第４図は一次元ホトダイオードの両アノード端
子によって得られる出力信号を示す説明図、第５図は従
来装置において用いられるホトダイオードの概略を示す
説明図、第６図は従来のホトダイオードのアノード端子
によって得られる出力信号を示す説明図。 A1,A2:アノード端子、 C:カソード端子、 D:一次元ホトダイオード、 R:受光面、V1,V2:光出力電圧、 1:レーザビームスキャナモータ、 2:ポリゴンミラー、3:レーザー発振器、 4:レーザビーム、5,6:光センサ素子、 7:ジッターアナライザ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｐ 3/68 Ｇ０１Ｐ 3/68 Ａ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被試験体であるレーザビームスキャナモー
   タの回転軸に設けられたポリゴンミラーにレーザビーム
   を照射するレーザ発振器と、 離間配置された一対の光センサー素子から構成され、前
   記ポリゴンミラーによって反射されたレーザビームを受
   光することにより電気的信号を発生するジッター計測セ
   ンサーと、 該ジッター計測センサーの出力信号に基づいてレーザビ
   ームスキャナモータのジッター値を算出するジッターア
   ナライザと、 よりなるレーザビームスキャナモータのジッター計測装
   置において、 光センサ素子として、一つのカソード端子に対して二つ
   のアノード端子を有し、それぞれのアノード端子とカソ
   ード端子間にそれぞれ光出力電圧を発生する一次元ホト
   ダイオードを用い、両光出力電圧の加算値を単一センサ
   ーの出力信号として扱ってなるレーザビームスキャナモ
   ータのジッター計測装置。
2. 【請求項２】一次元ホトダイオードのカソード端子と二
   つのアノード端子間で得られるそれぞれの光出力電圧の
   大きさを比較することによって、一次元ホトダイオード
   の受光面におけるレーザビームの受光位置を検出してな
   る請求項１記載のレーザビームスキャナモータのジッタ
   ー計測装置。