JPH03154841A - ポリゴンスキャナのジッタ計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、レーザプリンタ等に用いられるポリゴンスキ
ャナのジッタを測定するポリゴンスキャナのジッタ計測
装置に関する。

（従来の技術） 一般に、複雑な画像情報あるいは文字情報の出力装置と
して用いられるレーザビームプリンタには、レーザ光を
反射する多面体鏡、すなわちポリゴンスキャナが設けら
れており、高速回転しなから感光体等を走査して画像が
形成されるようになっている。そして、このようなポリ
ゴンスキャナの性能は形成される画像の品質に大きな影
響を与えるため、ポリゴンスキャナの回転むら、あるい
は多面ミラーの回転軸に対する位置ずれ等により生じる
ジッタを測定してその性能の良否を判定するポリゴンス
キャナのジッタ計測装置が各種開発され、実用に供され
ている。

従来のこの種のジッタ計測装置としては、例えば特開昭
６４−２８５３５号公報に記載のもの、あるいは各種の
文献、カタログ等に紹介されたものが知られており、そ
れぞれ特色を備えてはいるものの、その基本的構成はほ
ぼ同一であり、これを第５図に示す。

第５図において、符号ｌは複数のミラー２が外周に形成
された上述のポリゴンスキャナであり、ポリゴンスキャ
ナ１は図示は省略してあ名が、゛ジッタ計測装置３のス
キャナモータに取り付けられて回転軸心０を中心として
図中矢印方向に回転する。また、符号４は半導体レーザ
からなるレーザ光源であり、レーザ光源４からポリゴン
スキャナ１の回転軸心０に向かって投射されるレーザ光
を複数のミラー２が順次に反射する。そして、主走査線
Ｌ−Ｌ上で最大像高位置のａＳｂ点にそれぞれ設けられ
たＰＩＮフォトダイオードからなる一対の受光センサ５
．６が、各ミラー２に反射されたレーザ光をｆθレンズ
７を通して順次に受光し、計測部８に信号を出力する。

さらに、計測部８においては、受光センサ５．６の信号
に基づき受光センサ５および６の検出時間差が各ミラー
２について演算され、該時間差のばらつきによってポリ
ゴンスキャナ１のジッタが算出されるようになっている
。一方、ポリゴンスキャナｌが実装されるレーザビーム
プリンタにおいては、ａ点の受光センサ５が受光するレ
ーザ光をスタート同期信号として主走査線Ｌ−Ｌに沿っ
た画像の形成が開始されるので、ａｂ間の中点Ｃからｂ
点までの間、特にｂ点近傍でジッタの影響が生じ易い、
したがって、上述のようなジッタ計測装置３においては
、ポリゴンスキャナ１が実装されるレーザビームプリン
タと同一の走査幅を有するａ、ｂ点に受光センサ５．６
がセットされてジッタの計測が行われる。な右、上述し
た主走査線Ｌ−Ｌ上における最大像高とは、第６図にお
いて、回転軸心０を中心として回転するポリゴンスキャ
ナ１の任意のミラー２にレーザ光源４から投射レーザ光
Ｐが投射されてミラー２により反射された反射レーザ光
Ｒがｆθレンズ７を通して主走査線Ｌ−Ｌ上に投射され
る点をｒｔとし、また投射レーザ光Ｐと主走査線Ｌ−Ｌ
の交点をｐとすると、ｒｌと２間の最大距離Ｈを示す、
したがって、レーザ光の正面入射、すなわち投射レーザ
光Ｐがポリゴンスキャナ１の回転軸心Ｏと一致し、かつ
主走査線Ｌ−Ｌが投射レーザ光Ｐに直角の場合には、ポ
リゴンスキャナ１の回転に伴い主走査線Ｌ−Ｌ上で２点
に関してｒｔ点に対称なｒ、点が存在し、ｒｌ、１１間
の距離、すなわち２Ｈがポリゴンスキャナエの実装され
るレーザビームプリンタにおける走査幅となる。また、
上述の最大像高Ｈの値はポリゴンスキャナｌの機種によ
って変化し、さらに第６図における点ｒｌｓｒ！および
ｐが第５図における点ａ、ｂおよびＣに相当することは
勿論である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のポリゴンスキャナのジ
ッタ計測装置にあ・うては、大半のものがレーザ光源４
および受光センサ５．６の位置をポリゴンスキャナｌに
対して固定した構成であったため、ポリゴンスキャナ１
の機種を変更した場合、ポリゴンスキャナｌの最大像高
Ｈの値が変化してポリゴンスキャナ１の有効走査幅全域
に関するジッタを測定することができず、した゛がって
各機種のポリゴンスキ中ナエに対応することができない
という不具合があった。また、上述の固定タイプのもの
の外に、レーザ光源４をポリゴンスキャナ１の反射点を
中心とする円周に沿って移動させるタイプのもの、ある
いはさらに進歩したものとして受光センサ５．６を一対
の回転ステージ上に載置し、該回転ステージを受光セン
サ５．６とともに三角形断面を有する光学用ガイドレー
ル上をスライＦさせ、さらにポリゴンスキャナ１の受光
面と投射レーザ光のなす角４度をオシロスコープの出力
により調整するタイプのものがある。しかしながら、前
者のものにおいても受光センサ５．６が固定されている
ため、ポリゴンスキャナ１の有効走査幅全域をカバーす
ることは困難であり、一方後者のものにおいては、受光
センサ５．６の移動および角度の調整が人手で行われ、
さらに光学ガイドレール等の支持機構の剛性が低いため
、受光センサ５．６の移動は可能であっても、高精度の
位置決めが困難であるという不具合があった。

（発明の目的） 本発明は、上述のような従来技術の課題を背景としてな
されたものであり、受光センサを移動する可動部、可動
部を案内する剛性の大きいガイドレールおよび可動部の
位置を検出する位置センサを備えた位置決め機構を設け
ることにより、人手のいらない受光センサの移動、位置
決めを可能として、各機種のポリゴンスキャナに対応可
能で、しかも受光センサの高精度の位置決めが可能なポ
リゴンスキャナのジッタ計測装置を提供することを目的
としている。

（発明の構成） 本発明は、上記目的達成のため、レーザ光源と、レーザ
光源から投射されて回転するポリゴンスキャナの多面ミ
ラーにより反射されたレーザ光を受光する一対の受光セ
ンサと、を備えたポリゴンスキャナのジッタ計測装置に
おいて、前記一対の受光センサをそれぞれ移動する一対
の可動部と、可動部の移動を案内するガイドレールと、
可動部の位置を検出して信号を出力する位置センサと、
を有し、該位置センサの信号に基づき可動部を移動させ
て受光センサを所定の位置に位置決めする位置決め機構
を設けたことを特徴とするものである。

以下、本発明の実施例に基づいて具体的に説明する。第
１図から第４図までは本発明に係るポリゴンスキャナの
ジッタ計測装置の一実施例を示す図である。なお、第１
図はその基本構成図、第２図はその詳細正面図、第３図
および第４図はそれぞれその受光センサ部の詳細を示す
図である。

まず、構成を説明する。

第１図および第２図において、符号１１は半導体レーザ
からなるレーザ光源であり、レーザ光源１１から投射さ
れた投射レーザ光Ｐは高速回転するポリゴンスキャナ１
２の多面ミラー１３により順次に反射される。ポリゴン
スキャナ１２の各多面ミラー１３により反射された反射
レーザ光Ｒはポリゴンスキャナ１２の回転に伴って一対
の受光センサ１４．１５のうち図中左側の受光センサ１
４に受光、検出され、次いで図中右側の受光センサ１５
に受光、検出される。なお、レーザ光源１１の投射レー
ザ光Ｐは第２図に示す上下一対のｆθレンズ１６．１７
の中心部に穿設された透孔１６ａ、１７ａをそれぞれ通
過してポリゴンスキャナ１２の回転軸心０に向かって投
射され、本実施例においてはレーザ光の正面入射の場合
を示す。また、ポリゴンスキャナ１２は、図示は省略し
であるが、スキャナモータにより回転軸心０を中心とし
て回転し、さらに受光センサ１４．１５に対して所定位
置に位置決めされている。一方、符号１８および１９は
受光センサ１４および１５をそれぞれ保持して移動する
一対の可動部であり、可動部１８．１９はそれぞれ上下
一対のガイドレール２０．２１に案内されて直線上を移
動する。そして第２図において、ガイドレール２０．２
１に挟持された固定子２２および可動部１８．１９はリ
ニアパルスモータ２３を構成し、リニアパルスモータ２
３は制御部２４のパルス信号に基づいて可動部１８．１
９をそれぞれガイドレール２０．２１に沿って移動させ
るようになっでいる。なお、受光センサ１４．１５を保
持する可動部１８．１９はリニアパルスモータ２３の可
動子を構成している。

上述の受光センサ１４．１５は第３図および第４図に示
すように、可動部１８あるいは１９に固着されたＬ字形
のホールダ２５、ホールダ２５の突出部２５ａに載置さ
れたフォトダイオード駆動基板２６、ホールダ２５の突
出部２５ａに上下方向に穿設された透孔２５ｂの上端側
に内挿されたフォトダイオード２７、透孔２５ｂの下端
を覆うシリンドリカルレンズ２８、透孔２５ｂの中間部
にほぼ直角に形成されたスリット２５ｃに挿入された仮
ガラス製スリット２９および仮ガラス製スリット２９に
フォトダイオード２７に対向して形成されたアルミニウ
ム蒸着膜３０からなる。

そして、第２図に示すポリゴンスキャナ１２の多面ミラ
ー１３に反射された反射レーザ光Ｒがシリンドリカルレ
ンズ２８、仮ガラス製スリット２９およびアルミニウム
蒸着膜３０に形成された透孔３０ａを通してフォトダイ
オード２７に投射され、フォトダイオード２７が反射レ
ーザ光Ｒを検出してフォトダイオード駆動基板２６を介
して第２図に示す制御部２４に信号を出力し、該信号に
基づきポリゴンスキャナ１２のジッタが算出される。さ
らに、上述のように構成された受光センサ１４．１５は
第２図に示すように、投射レーザ光Ｐに対し、それぞれ
１８゛の角度で内方に傾斜して可動部１８．１９に保持
されており、このため各機種のポリゴンスキャナ１２に
対応可能となっている、一方、第４図に示すように、可
動部１８．１９とガイドレール２０．２１の間には予圧
済みの鋼球からなる軸受３１．３２が介装されており、
このため可動部１８．１９が移動する際の上下方向の精
度は極めて良好である。また、ガイドレール２０．２１
がリニアパルスモータ２３の固定子２２と一体で形成さ
れているため、ガイドレール２０．２１の軸方向の剛性
は大きく、このため可動部１８．１９とともに受光セン
サ１４．１５がガイドレール２０．２１に沿って極めて
高精度で移動することが可能である。なお、第３図中破
線部は反射レーザ光Ｒの光束を示す。

第２図において、符号３３．３４はそれぞれガイドレー
ル２１の図中左右端に固定された位置センサであり、位
置センサ３３．３４は、それぞれ可動部１８．１９の下
面に突出して設けられたドグと言われる検出端１８ａ、
１９ａとの離隔距離を検出して信号を制御部２４に出力
する。すなわち、位置センサ３３．３４はそれぞれ可動
部１８．１９の現在位置を検出して信号を制御部２４に
出力する機能を存する。そして、該信号に基づき制御部
２４は各機種のポリゴンスキャナ１２が有する第６図に
示す最大像高Ｈと受光センサ１４．１５の現在位置との
差異を算出し、リニアパルスモータ２３にパルス信号を
出力して可動部１８．１９をガイドレール２０．２１に
沿って移動させ、受光センサ１４．１５を所定の位置、
すなわち各ポリゴンスキャナ１２が有する特有の最大像
高位置に位置決めする。そして、上述の一対の可動部１
８．１９、ガイドレール２０．２１および位置センサ３
３．３４は、可動部１８．１９を除くリニアパルスモー
タ２３および制御部２４とともに位置決め機構３５を構
成し、位置決め機構３５は上述のように位置センサ３３
．３４の信号に基づき可動部１８．１９を移動させて受
光センサ１４．１５を所定の位置に位置決めする機能を
有している。

ここで、第６図に基づき、最も頻用される４種類のポリ
ゴンスキャナ１２に対、応して位置決め機構３５が受光
センサ１４．１５をガイドレール２０．２１に沿って位
置決めする所定の位置につき説明する。

第６図において、前述のように点ｒ、およびｒ２は、レ
ーザ光源１１から投射された投射レーザ光Ｐが回転する
ポリゴンスキャナ１２の各多面ミラー１３に反射されて
反射レーザ光Ｒがｆθレンズ１６．１７を通して主走査
線Ｌ−Ｌ上に投射される最大像高Ｈの位置を示す各点で
ある。そして、各機種のポリゴンスキャナ１２の特有の
諸元を下記の通りとした場合、最大像高ＨＣｍ）は下記
（１）式により示される。

Ａ：ポリゴンスキャナ１２の回転軸心０から各多面ミラ
ー１３までの距離〔薗〕 Ｂ　：　　（Ｃ−Ｄ）　／２ Ｃ：各多面ミラー１３の有効辺長（加工だれを除いた長
さ）〔鵬〕 Ｄ二投射し−ザ光Ｐの主走査径［Ｍ］ 但し、（１）式中ｆはｆθレシズ１６．１７の焦点距離
を示す、そして、（１）式に基づき上述のように最も頻
用される４種のポリゴンスキャナ１２について次表に示
す結果が得られた。

なお、この場合、本実施例においてはＤ＝１．８６ａａ
ｍ、　ｆ　＝１４５．７５８１１１１１である。

したがって、第２図において受光センサ１４．１５は、
投射レーザ光Ｐを挟んで左右対称嘔２Ｈ，すなわち１５
９．１４ｍ　〜２７４．９６ｍの間で、（可動部１８．
１９それぞれのストロークは５７．９１　ｍ）位置決め
機構３５によって位置決め可能であればよい、一方、本
実施例の位置決め機構３５においては、固定子２２の全
長、すなわち可動部１８．１９を案内するガイドレール
２０．２１の有効長は４８０１１１０１．可動部１８．
１９の長さがそれぞれ１５６　ｍであるため、可動部１
Ｂ、１９のストロークはそれぞれ８４ｍであり、上述の
条件を満足するように構成されている。

次に、作用を説明する。

第２図において、ポリゴンスキャナ１２の特有の諸元に
より算出された最大像高Ｈの値に基づき位置決め機構３
５によって受光センサ！４．１５がそれぞれガイドレー
ル２０．２１に沿って可動部１８．１９とともに移動し
、所定の位置に位置決めされる。この際、可動部１８お
よび１９の原点位置が位置センサ３３．３４により検出
されて信号として制御部２４に出力され、予め設定され
たポリゴンスキャナ１２の最大像高Ｈとの差異が算出さ
れてリニアパルスモータ２３にパルス信号が出力される
。そして、分解能１．６μ／パルスの性能を有するリニ
アパルスモーク２３により可動部１８．１９に保持され
た受光センサ１４．１５が図示しないスキャナモータに
装着されたポリゴンスキャナ１２に対してμ単位の高精
度をもって位置決めされる。なお、位置センサ３３．３
４の取付位置は投射レーザ光Ｐに関して正確に左右対称
でないため、位置センサ３３．３４の信号に基づく制御
部２４のパルス信号は必ずしも同一ではない。次いで、
ポリゴンスキャナ１２の回転とともにレーザ光源１１か
らポリゴンスキャナ１２の回転軸心Ｏに向けて投射レー
ザ光Ｐが回転するポリゴンスキャナ１２の多面ミラー１
３に投射され、各多面ミラー１３によって順次に反射さ
れる。さらに、各多面ミラー１３により反射された反射
レーザ光Ｒを受光センサ１４．１５が検出して制御部２
４に信号を出力し、該信号に基づきポリゴンスキャナ１
２のジッタが算出される。

１機種のポリゴンスキャナ１２のジッタ計測が終了する
と、他機種のポリゴンスキャナ１２が装着されるが、可
動部１８．１９は自動的に原点に復帰し、再び同様な手
続きを経て他機種のポリゴンスキャナ１２の計測が実施
される。

そして、前述のように、本実施例においては、頻用され
る４種のポリゴンスキャナ１２の諸元を満足させるよう
に可動部１８．１９のストロークが設定されているので
、各種のポリゴンスキャナ１２に対応したジッタの計測
が可能である。なお、可動部１８．１９はポリゴンスキ
ャナ１２の交換時に必ず原点に復帰後、次のポリゴンス
キャナ１２の最大像高Ｈに基づいて移動するため、リニ
アパルスモータ２３のヒステリシス（例えば５０μ）が
除去され、高精度の位置めの再現性を確保することがで
きる。また、受光センサ１４．１５を投射レーザ光Ｐに
対して１８°傾けて設けであるため、各種のポリゴンス
キャナ１２の反射レーザ光Ｒを受光センサ１４．１５が
的確に捕えることが可能であり、受光センサ１４．１５
の回転調整は必要としない。さらに、受光センサ１４．
１５がリニアパルスモータ２３によって移動、位置決め
されるので、制御部２４による制御はオーブンループと
なり、複雑な制御回路を必要としないので、コストの低
減も併せて期待可能である。

このように、本実施例においては位置決め機構３５を設
けて受光センサ１４．１５の位置決めを行っているので
、下記に列挙する作用効果が得られる。

（１）可動部１８．１９により、受光センサ１４．１５
の位置が任意に変えられるので、多機種のポリゴンスキ
ャナ１２に対応可能である。

（２）本実施例では、正面入射の場合につき説明したが
、（１）項の作用効果により、ポリゴンスキャナ１２が
実装されるレーザプリンタと同様の斜め入射にも対応で
きる。（この場合、受光センサは左右対称のレイアウト
とはならない。）（３）位置センサ３３．３４により受
光センサ１４．１５をガイドレール２０．２１に沿っχ
高精度で位置決めができる。

（４）両回動部１８．１９を共通のガイドレール２０．
２１に沿ってスライドさせているので、ポリゴンミラー
反射点からの距離（光路）がミクロン単位で管理できる
。

（５）ガイドレール２０．２１に、予圧済の鋼球を用い
た軸受３１．３２を使用しているので、回転モーメント
に対して剛性が大きく、受光センサ１４．１５を上下方
向に高精度で位置決めすることができる。

（６）（１）項の作用効果により、ポリゴンスキャナ１
２が実装されるレーザビームプリンタと同寸法の走査幅
でジッタを測定することができる。

（効果） 本発明によれば、受光センサを移動する可動部、可動部
を案内する剛性の大きいガイドレールおよび可動部の位
置を検出する位置センサを備えた位置決め機構を設けて
いるので、人手によらない受光センサの移動、位置決め
をすることができる。

したがって、本発明の目的とする各機種のポリゴンスキ
ャナに対応可能で、しかも受光センサの高精度の位置決
めが可能なポリゴンスキャナのジッタ計測装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは、本発明に係るポリゴンスキャ
ナのジッタ計測装置の一実施例を示す図であり、第１図
はその基本構成図、第２図はその詳細正面図、第３図は
その受光センサおよび可動部の拡大要部断面図、第４図
は第３図における■−ＩＶ矢視要部断面図である。 第５図は従来例を示すその基本構成図であり、第６図は
ポリゴンスキャナの最大像高Ｈを説明するための図であ
る。 １１・・・・・・レーザ光源、 １２・・・・・・ポリゴンスキャナ、 １３・・・・・・多面ミラー １４．１５・・・・・・受光センサ（一対の受光センサ
）、１８．１９・・・・・・可動部（一対の可動部）、
２０．２１・・・・・・ガイドレール、３３．３４・・
・・・・位置センサ、 ３５・・・・・・位置決め機構。 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザ光源と、レーザ光源から投射されて回転するポリ
   ゴンスキャナの多面ミラーにより反射されたレーザ光を
   受光する一対の受光センサと、を備えたポリゴンスキャ
   ナのジッタ計測装置において、前記一対の受光センサを
   それぞれ移動する一対の可動部と、可動部の移動を案内
   するガイドレールと、可動部の位置を検出して信号を出
   力する位置センサと、を有し、該位置センサの信号に基
   づき可動部を移動させて受光センサを所定の位置に位置
   決めする位置決め機構を設けたことを特徴とするポリゴ
   ンスキャナのジッタ計測装置。