JPH06102087A - レ−ザビ−ム径測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】レ−ザビ−ム形状を正確に把握し、レ−ザ光学
系の特性を正確に検出する。 【構成】センサヘッド１を光書込みユニット１０から出
射されるレ−ザビ−ム１５の主走査方向に移動しなが
ら、主走査方向の複数の位置でレ−ザビ−ムのビ−ム径
を測定する。ビ−ム径を測定するときに主走査方向のビ
−ム径と、副走査方向のビ−ム径を測定してビ−ム形状
を検出し、光学系のレンズ等の内部歪による特性値の変
動を正確に把握する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばファクシミ
リ，プリンタ，複写機等のレ−ザ光学系の特性を検出す
るためにレンズレ−ザビ−ム形状を測定するレ−ザビ−
ム径測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ファクシミ等のレ−ザ書込部の光学系の
特性を検出するためにレ−ザビ−ム形状を測定してい
る。従来、レ−ザビ−ム形状を測定する方法として、レ
−ザビ−ムをスキャンさせないで、ナイフエッジ法，ス
リットスキャン法により静的特性を測定する方法や、レ
−ザビ−ムを走査させて、ＣＣＤ等を用いて動的特性を
測定する方法が使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近の光学系レンズは
価格面等からプラスチックレンズが使用されつつある。
ガラスレンズの場合は、レンズの曲率が正確にできてい
れば、ビ−ム径を数箇所測定して問題なければ、支障が
ないと判断できる。一方。プラスチックレンズの場合
は、曲率等が正確にできていても、成型時の内部応力や
材料の流れの影響などにより、レンズ内部に歪みが部分
的に発生する場合がある。この部分的に生じている歪み
により特性値が変動する。

【０００４】しかしながら従来のようにレ−ザビ−ムの
スキャン方向（主走査方向）を固定してビ−ム径を測定
していると、レンズの部分的な歪みによる特性値の変動
を測定することはできなかった。

【０００５】また、測定点を主走査方向へ移動する場合
には、その移動が容易でないとともに、測定点の絶対的
位置は把握できず光学系レンズの特性を正確に測定する
ことは困難であった。

【０００６】この発明はかかる短所を解決するためにな
されたものであり、レ−ザビ−ム形状を正確に把握し、
レ−ザ光学系の特性を正確に検出することができるレ−
ザビ−ム径測定装置を得ることを目的とするものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明に係るレ−ザ
ビ−ム径測定装置は、光偏向器と走査レンズとを有する
レ−ザ光学系からのレ−ザビ−ムを測定するレ−ザビ−
ム径測定装置において、主走査方向ビ−ム径検出部と副
走査方向ビ−ム径検出部を有するセンサヘッドと、セン
サヘッドをレ−ザビ−ムの主走査方向に移動する移動装
置とを備えたことを特徴とする。

【０００８】上記主走査方向ビ−ム径検出部は、ホトセ
ンサとホトセンサ上に設けられレ−ザビ−ムの主走査方
向と直交するスリットを有するスリット板からなり、副
走査方向ビ−ム径検出部はホトセンサに近接してスリッ
トと同一方向に配置されたＣＣＤセンサであることを特
徴とする。

【０００９】また、検出したレ−ザビ−ムの強度分布パ
タ−ンからビ−ム径を算出するしきい値を任意に可変設
定することが好ましい。

【００１０】さらに、光偏向器の特定のミラ−面を選択
してビ−ム径を測定したり、レ−ザ光学系のレ−ザ光の
変調を任意に可変すると良い。

【００１１】第２の発明に係るレ−ザビ−ム径測定装置
は、光偏向器と走査レンズとを有するレ−ザ光学系から
のレ−ザビ−ムを測定するレ−ザビ−ム径測定装置にお
いて、主走査方向と副走査方向のビ−ム径を検出するビ
−ム径検出部と、ビ−ム径検出部に対してレ−ザビ−ム
の主走査方向の前方に設置され、ビ−ム径検出部に照射
するレ−ザビ−ムの位置を定める位置基準信号を送り出
すホトセンサとを有するセンサヘッドと、センサヘッド
をレ−ザビ−ムの主走査方向に移動する移動装置とを備
えたことを特徴とする。

【００１２】上記位置決め用のホトセンサの上部にレ−
ザビ−ムの主走査方向と直交するスリットを設けること
が好ましい。

【００１３】また、レ−ザ光学系におけるレ−ザ光の変
調を任意に可変すると良い。

【００１４】

【作用】この発明においては、センサヘッドをレ−ザビ
−ムの主走査方向に移動しながら、主走査方向の任意の
位置でレ−ザビ−ムのビ−ム径を測定する。

【００１５】このビ−ム径を測定するときに主走査方向
ビ−ム径検出部と副走査方向ビ−ム径検出部で互いに直
交する方向の径を測定する。

【００１６】また、検出したレ−ザビ−ムの強度分布パ
タ−ンからビ−ム径を算出するしきい値を任意に可変設
定し、外乱等の影響を除去する。

【００１７】さらに、光偏向器の特定のミラ−面を選択
してビ−ム径を測定して、測定精度を高める。

【００１８】また、レ−ザ光学系のレ−ザ光の変調を任
意に可変して、実際の使用に近付けて測定する。

【００１９】第２の発明においては、主走査方向と副走
査方向のビ−ム径を検出する２次元ビ−ム径検出部に対
して照射するレ−ザビ−ムの位置をレ−ザビ−ムの照射
によりホトセンサから出力する位置基準信号を基準にし
て任意の位置に定め、検出するレ−ザビ−ムの位置を明
確にする。

【００２０】上記位置決め用のホトセンサの上部にレ−
ザビ−ムの主走査方向と直交するスリットを設け、ホト
センサから出力する位置基準信号の信号幅を一定にす
る。

【００２１】

【実施例】図１はこの発明の一実施例を示すブロック図
である。図に示すように、レ−ザビ−ム径測定装置はセ
ンサヘッド１と移動装置２と計測部３と制御部４とプリ
ンタ５とを有する。センサヘッド１は、図２の斜視図に
示すように、ホトセンサ６と、ホトセンサ６上に設けら
れレ−ザビ−ムの主走査方向と直交するスリット７を有
するスリット板８と、ホトセンサ６に近接して設けら
れ、スリット７と同一方向に配置されたＣＣＤセンサ９
とを有する。ホトセンサ６はスリット７から入射するレ
−ザビ−ムの主走査方向のビ−ム径を検出する。ＣＣＤ
センサ９は主走査方向にスキャンするレ−ザビ−ムの副
走査方向のビ−ム径を検出する。

【００２２】このセンサヘッド１は、図３の計測システ
ムの配置図に示すように、主走査方向に移動する移動装
置２に搭載され、例えばレ−ザダイオ−ドからなるレ−
ザ光源１１とコリメ−トレンズ１２，光偏向器１３及び
走査レンズ１４とを有するファクシミリ等の光書込みユ
ニット１０から出射するレ−ザビ−ム１５のビ−ム径を
測定する。

【００２３】移動装置２は、図４に示すように、センサ
ヘッド１を搭載した移動台２１がステッピングモ−タ２
２に連結されたボ−ルねじ軸２３にナット２４を介して
取り付けられ、ガイドバ−２５に沿ってセンサヘッド１
をレ−ザビ−ム１５の主走査方向に移動する。

【００２４】計測部３はセンサヘッド１から出力信号か
らビ−ム径を演算する。制御部１４は、例えばパソコン
からなり、移動装置２を移動制御するとともに、被試験
物である光書込みユニット１０の動作も制御する。

【００２５】上記のように構成されたレ−ザビ−ム径測
定装置の動作を図５のフロ−チャ−トを参照して説明す
る。

【００２６】まず、光書込みユニット１０を所定の位置
にセットして、光書込みユニット１０を作動させる（ス
テップＳ１）。光書込みユニット１０を作動させるとレ
−ザ光源１１から発光されたレ−ザビ−ム１５はコリメ
−トレンズ１２を通り、光偏向器１３により走査され、
走査レンズ１４を通り仮想感光体面上にセットされたセ
ンサヘッド１に入射する。この状態で計測を開始すると
（ステップＳ２）、制御部４で移動装置２を駆動し、セ
ンサヘッド１を仮想感光体面上にあらかじめ定められた
ホ−ムポジションへ移動する（ステップＳ３）。このホ
−ムポジションに初期設定したセンサヘッド１の上をレ
−ザビ−ム１５が主走査方向に走査している。走査中の
レ−ザビ−ム１５はスリット板８のスリット７を通して
ホトセンサ６を走査し、次に副走査方向に設置されたＣ
ＣＤセンサ９に入射する。このレ−ザビ−ム１５の走査
によりホトセンサ６で主走査方向のレ−ザビ−ム１５の
強度変化を測定し、ＣＣＤセンサ９で副走査方向の強度
変化を測定する。ホトセンサ６とＣＣＤセンサ９の出力
は計測部３に送られる。計測部３は、図６に示すような
ホトセンサ６の出力信号が送られると、ピ−ク値Ｐ₀に
対して１／ｅ²の割合のしきい値Ｐthにより得られる時
間Ｔhと走査の線速から主走査方向のビ−ム径Ｄhを算出
する。また、引き続いてＣＣＤセンサ９の出力信号が送
られると、同様にして副走査方向のビ−ム径Ｄvを算出
し、センサヘッド１の位置とともに制御部４のメモリに
格納する（ステップＳ４）。

【００２７】初期設定したセンサヘッド１で主走査方向
のビ−ム径Ｄhと副走査方向のビ−ム径Ｄvの測定が終了
すると、制御部４は移動装置２によりセンサヘッド１を
あらかじめ設定された一定距離だけ移動する（ステップ
Ｓ５）。その後、上記と同様にしてセンサヘッド１で主
走査方向のビ−ム径Ｄhと副走査方向のビ−ム径Ｄvを測
定する（ステップＳ６，Ｓ４）。以下、この処理をレ−
ザビ−ム１５の主走査方向の全範囲にわたり繰り返す。
主走査方向の全範囲の測定が終了したら、計測を終了し
（ステップＳ６，Ｓ７）、制御部４のメモリに格納した
測定結果をプリンタ５で印字出力する（ステップＳ
８）。この印字された出力、すなわち測定位置と主走査
方向のビ−ム径Ｄhと副走査方向のビ−ム径Ｄvの変化を
確認することにより、光書込みユニット１０の走査レン
ズ１４等の光学系に内部歪等による不均一があるかどう
かを正確に確認することができる。

【００２８】測定結果を出力した後、試験した光書込み
ユニット１０を取り外し（ステップＳ９）、次ぎの光書
込みユニット１０の試験を行なう（ステップＳ１０）。

【００２９】なお、上記実施例はビ−ム径を算出するた
めのしきい値Ｐthをホトセンサ６等の出力信号のピ−ク
値Ｐ₀に対して一定の割合１／ｅ²で定めた場合について
説明したが、しきい値Ｐthを任意に可変設定できるよう
にし、異なるしきい値Ｐthで繰り返してビ−ム径を算出
することにより、外乱等の影響を除去することができ
る。

【００３０】また、上記実施例は光偏向器１３の任意の
面で走査しているレ−ザビ−ム１５のビ−ム径を測定し
た場合について説明したが、光偏向器１３としてポリゴ
ンミラを使用すると、６周期で同じ面を使って走査する
ため、同期信号を検出することにより走査する面を特定
することができる。そこで特定のミラ−面で走査してい
るときを選択してビ−ム径を測定すると、光偏向器１３
のミラ−面の相違を除去することができ、走査レンズ１
４等の均一性をより精度良く測定することができる。

【００３１】さらに、レ−ザ光源１１への電力供給や点
灯タイミングを制御部４で可変し、レ−ザ光源１１から
出射するレ−ザビ−ムの変調を任意に可変することによ
り、実際の使用に近付けて測定することができる。

【００３２】上記実施例はセンサヘッド１に設けたホト
センサ６でレ−ザビ−ム１５の主走査方向のビ−ム径を
検出し、ＣＣＤセンサ９でレ−ザビ−ム１５の副走査方
向のビ−ム径を検出する場合について説明したが、図７
に示すように２次元のＣＣＤセンサ９ａによりレ−ザビ
−ム１５の主走査方向と副走査方向のビ−ム径を検出す
るようにしても良い。

【００３３】次ぎに、図７に示すようにホトセンサ６と
２次元ＣＣＤセンサ９ａをセンサヘッド１に設けた場合
の実施例について説明する。

【００３４】この場合ホトセンサ６は２次元ＣＣＤセン
サ９ａに対して照射するレ−ザビ−ムの位置を定める位
置基準信号を出力するものであり、図８のブロック図に
示すように、例えばパソコンからなる制御部４に接続さ
れている。このホトセンサ６上にはレ−ザビ−ムの主走
査方向と直交するスリット７を有するスリット板８が設
けられている。

【００３５】上記のように構成されたレ−ザビ−ム径測
定装置において、制御部４で移動装置２を駆動し、セン
サヘッド１を仮想感光体面上にあらかじめ定められたホ
−ムポジションへ移動してから光書込みユニット１０を
作動する。この光書込みユニット１０を作動したとき
に、レ−ザ光源１１例えばレ−ザダイオ−ドの点灯タイ
ミングを変える変調信号を制御して、図９の波形図に示
すように、ホトセンサ６にレ−ザビ−ム１５を照射す
る。ホトセンサ６はレ−ザビ−ム１５が照射されるとス
リット７の幅に応じた時間幅Ｔ１の位置基準信号を出力
し制御部４に送る。このホトセンサ６から出力される位
置基準信号の時間幅Ｔ１はスリット７の幅をレ−ザビ−
ム１５がスキャンする時間で定まるから、スリット７の
幅を精度良く作成することにより、精度の良いよい時間
幅Ｔ１の位置基準信号を得ることができる。

【００３６】制御部４は時間幅Ｔ１の位置基準信号を受
けるとレ−ザ光源１１の点灯をオフにした状態でスキャ
ンする。そして、あらかじめ設定された時間Ｔ２だけ経
過してからレ−ザビ−ム形状を測定するためレ−ザ光源
１１を時間Ｔ３だけ点灯し、２次元ＣＣＤセンサ９ａに
レ−ザビ−ム１５を照射する。この時間Ｔ３はどのくら
いのドット数のレ−ザビ−ム形状を測定するかによりあ
らかじめ定められている。

【００３７】計測部４は２次元ＣＣＤセンサ９ａにレ−
ザビ−ム１５が照射されると、２次元ＣＣＤセンサ９ａ
の各ビットに蓄積されたエネルギをビット毎に読み取
り、図１０に示すように主走査方向のビ−ム径Ｄｈに応
じた出力信号Ｓｈと、副走査方向のビ−ム径Ｄｖに応じ
た出力信号Ｓｖを制御部４に送る。制御部４は送られた
信号Ｓｈ，Ｓｖの強度分布を合成し、図１１に示すよう
に、Ｚ軸方向に光パワ−をとった３次元の光強度分布を
作成して制御部４の表示部に表示し、プリンタ５で記録
する。この３次元の光強度分布を確認することにより、
主走査方向のビ−ム径Ｄｈと副走査方向のビ−ム径Ｄｖ
を得ることができるとともに、光書込みユニット１０の
走査レンズ１４等の光学系に内部歪等による不均一があ
るかどうかも正確に確認することができる。

【００３８】なお、上記例では２次元ＣＣＤセンサ９ａ
の１点だけにレ−ザビ−ム１５を照射した場合についた
説明したが、レ−ザ光源１１の変調信号を変えて２次元
ＣＣＤセンサ９ａの有効範囲であれば主走査方向，副走
査方向の複数点にレ−ザビ−ム１５を照射しても良い。
例えば主走査方向の近接する２点にレ−ザビ−ム１５を
照射すると、図１２に示すように近接した２点に光パワ
−のピ−クを有するな３次元の光強度分布を得ることが
でき、実際の書き込みに応じた測定を行なうことができ
るとともに、光書込みユニット１０の光学系の各位置間
の相関関係を確認することができる。

【００３９】また、位置基準信号が出力されてから２次
元ＣＣＤセンサ９ａにレ−ザビ−ム１５を照射するまで
の時間Ｔ２を任意に可変して設定することにより、２次
元ＣＣＤセンサ９ａの任意の位置にレ−ザビ−ム１５を
照射することができる。この任意の位置で検出した光強
度分布を確認することにより、光書込みユニット１０の
光学系に付着したごみや傷、反射光のフレア等による不
具合も見出すことができる。

【００４０】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、センサ
ヘッドをレ−ザビ−ムの主走査方向に移動しながら、主
走査方向の任意の位置でレ−ザビ−ムのビ−ム径を測定
するから、レ−ザ光学系に使用するプラスチックレンズ
等の傷や内部歪みなどによる不均一性があるかどうかを
明確にすることができる。

【００４１】このビ−ム径を測定するときに主走査方向
ビ−ム径検出部と副走査方向ビ−ム径検出部で互いに直
交する方向のビ−ム径を測定するから、ビ−ム形状を正
確に測定することができる。

【００４２】また、検出したレ−ザビ−ムの強度分布パ
タ−ンからビ−ム径を算出するしきい値を任意に可変設
定することにより、外乱等の影響を除去することができ
る。

【００４３】さらに、光偏向器の特定のミラ−面を選択
してビ−ム径を測定することにより、測定精度を高める
ことができる。

【００４４】また、レ−ザ光学系のレ−ザ光の変調を任
意に可変することにより、実際の使用に近づけて測定す
ることができる。

【００４５】また、第２の発明は主走査方向と副走査方
向のビ−ム径を検出する２次元ビ−ム径検出部に対して
照射するレ−ザビ−ムの位置をホトセンサから出力する
位置基準信号を基準にして位置決めするから、検出する
レ−ザビ−ムの位置を正確に位置決めすることができ
る。

【００４６】さらに、ホトセンサから出力する位置基準
信号から２次元ビ−ム径検出部にレ−ザビ−ムを照射す
るまでの時間を任意に可変することにより、検出するレ
−ザビ−ムの位置を任意に変えることができ、レ−ザ光
学系に使用するレンズ等の傷や内部歪みなどによる不均
一性を明確にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示すブロック図である。

【図２】センサヘッドを示す斜視図である。

【図３】計測システムの配置図である。

【図４】移動装置の構成図である。

【図５】上記実施例の動作を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図６】上記実施例のホトセンサの出力特性図である。

【図７】第２の実施例のセンサヘッドを示す斜視図であ
る。

【図８】第２の実施例のブロック図である。

【図９】第２の実施例の動作を示す波形図である。

【図１０】２次元ＣＣＤセンサの出力デ−タを示す説明
図である。

【図１１】３次元の光強度分布特性図である。

【図１２】３次元の光強度分布特性図である。

【符号の説明】

１ センサヘッド ２ 移動装置 ３ 計測部 ４ 制御部 ５ プリンタ ６ ホトセンサ ８ スリット板 ９ ＣＣＤセンサ ９ａ ２次元ＣＣＤセンサ １０ 光書込みユニット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光偏向器と走査レンズとを有するレ−ザ
   光学系からのレ−ザビ−ムを測定するレ−ザビ−ム径測
   定装置において、主走査方向ビ−ム径検出部と副走査方
   向ビ−ム径検出部を有するセンサヘッドと、センサヘッ
   ドをレ−ザビ−ムの主走査方向に移動する移動装置とを
   備えたことを特徴とするレ−ザビ−ム径測定装置。
2. 【請求項２】 主走査方向ビ−ム径検出部がホトセンサ
   とホトセンサ上に設けられレ−ザビ−ムの主走査方向と
   直交するスリットを有するスリット板からなり、副走査
   方向ビ−ム径検出部はホトセンサに近接してスリットと
   同一方向に配置されたＣＣＤセンサである請求項１記載
   のレ−ザビ−ム径測定装置。
3. 【請求項３】 検出したレ−ザビ−ムの強度分布パタ−
   ンからビ−ム径を算出するしきい値を任意に可変設定す
   る請求項１又は２記載のレ−ザビ−ム径測定装置。
4. 【請求項４】 光偏向器の特定のミラ−面を選択してビ
   −ム径を測定する請求項１，２又は３記載のレ−ザビ−
   ム径測定装置。
5. 【請求項５】 レ−ザ光学系におけるレ−ザ光の変調を
   任意に可変する請求項１，２，３又は４記載のレ−ザビ
   −ム径測定装置。
6. 【請求項６】 光偏向器と走査レンズとを有するレ−ザ
   光学系からのレ−ザビ−ムを測定するレ−ザビ−ム径測
   定装置において、主走査方向と副走査方向のビ−ム径を
   検出するビ−ム径検出部と、ビ−ム径検出部に対してレ
   −ザビ−ムの主走査方向の前方に設置され、ビ−ム径検
   出部に照射するレ−ザビ−ムの位置を定める位置基準信
   号を送り出すホトセンサとを有するセンサヘッドと、セ
   ンサヘッドをレ−ザビ−ムの主走査方向に移動する移動
   装置とを備えたことを特徴とするレ−ザビ−ム径測定装
   置。
7. 【請求項７】 ホトセンサの上部にレ−ザビ−ムの主走
   査方向と直交するスリットを設けた請求項６記載のレ−
   ザビ−ム径測定装置。
8. 【請求項８】 レ−ザ光学系におけるレ−ザ光の変調を
   任意に可変する請求項６又は７記載のレ−ザビ−ム径測
   定装置。