JPH0615869A

JPH0615869A - レーザービーム射出光学ユニット及びレーザー走査光学系の検査調整方法及び装置

Info

Publication number: JPH0615869A
Application number: JP4174378A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kamimura; 秀明上村; Fumio Ichikawa; 文雄市川; Masatoshi Kato; 雅俊加藤; Youzou Touhou; 容三東方
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1994-01-25
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2755874B2; US5436645A

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザービームプリンタに用いられる、レー
ザービームユニット及び前記ユニットを含むレーザー走
査光学系のそれぞれの組立時の検査、調整を短時間にで
きるようにする。【構成】広視野の位置検出器によってレーザー照射位
置を粗調整し、次いで、狭視野の位置検出器でもってピ
ント粗調整、さらに照射位置及びピントの微調整を行
う。また、高速ゲート可能な画像増強管をレーザー走査
領域内に対向配置させ、レーザー走査中、瞬時にビーム
スポットを取込み、スポット像を映像処理装置で解析
し、演算部で各種データを求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号により変調さ
れるレーザービームで記録媒体である感光ドラム上を走
査して記録を行うレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等
に用いられるレーザービーム射出光学ユニットの検査調
整及びレーザー走査光学系の検査に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザービームを走査して画像の
記録を行うレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の記録
装置が広く使用されている。

【０００３】図１１により画像記録装置に用いられてい
るレーザー走査装置について説明すると、半導体レーザ
ー光源１、コリメーターレンズ２、結像光学系３、偏向
器であるポリゴンミラー４、ｆθレンズ５、記録媒体で
ある感光ドラム６が光路に沿って配置されている。画像
信号により変調された半導体レーザー光源１からのレー
ザービームは、コリメーターレンズ２によって平行光と
され、さらにポリゴンミラー４により偏向され、ｆθレ
ンズ５によって感光ドラム６上に結像されて走査され
る。

【０００４】一般に、半導体レーザー光源の射出光は発
光点から放射状に広がる性質を有するので、ＬＢＰ等に
用いる場合には、通常では射出光をコリメータレンズを
用いて平行光束とするレーザービーム射出光学ユニット
が用いられる。図１２はこのようなレーザービーム射出
光学ユニットの一例の縦断面図を示しており、半導体レ
ーザー光源１は発光制御回路基板７に接着固定され、そ
の基板７はレーザー基台８とビス１４により固定され、
そのレーザー基台８は鏡筒ホルダ９と、射出光と直交す
る方向の位置調整を行った後ビス１１により固定され
る。また、コリメータレンズを保持する鏡筒１２は射出
光と平行方向にピント調整した後、鏡筒ホルダ９と接着
固定される。従来、この射出光の位置調整は、図１３に
示すように射出光をＴＶカメラ１５でとらえ、そのスポ
ット画像１７をモニタ１６で見ながら調整範囲枠１８に
入るように人手によりレーザー基台の位置を調整し、そ
の後ビスにて固定していた。

【０００５】さらに、前記レーザービーム射出光学ユニ
ットを含む前記レーザー走査光学系の検査に際して、ビ
ームの評価を行うには、従来、ビームを対物レンズで拡
大し、エリアセンサ信号を画像処理してビーム径を測定
して行うのが一般的である。このとき、ビームを止めて
測定エリアにビームが入るまで多面体ミラーを外部から
制御する方法を取っていた。また、複数の個所（通常は
３個所）の測定を行うとき、測定系を複数配置する等の
必要があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】レーザービーム射出光
学ユニットの調整前、レーザーの発光点は、鏡筒外径よ
り算出した仮想発光点から通常±０．２ｍｍ〜±０．３
ｍｍずれており、これがコリメータレンズ２の倍率及び
ＴＶカメラ１５の対物レンズの倍率により、射出光のＴ
Ｖカメラ上での初期位置は±４ｍｍ〜±６ｍｍずれてい
る。これに対し、ＴＶカメラの視野は測定精度を上げる
ために２．５ｍｍ四方しかとれない。したがって射出光
が調整前からＴＶカメラ１５の視野に入ることはほとん
どなく、まず射出光をＴＶカメラの視野に入れることか
ら始めなければならない。そのため、まずレーザー基体
の位置をゆっくりと射出光と直交する方向に動かしてＴ
Ｖカメラにレーザー光が入るように調整し、それからモ
ニタ１６を見て微調整を行うことになり、この作業に多
大な時間を要していた。また調整後にビス締めにてレー
ザー基台と鏡筒ホルダを固定する際、ビス締めの最後の
増し締め時にレーザー基台位置がずれてしまい、再度調
整しなおすことになり、ここでも多大な時間を要してい
た。また予めズレ量を見込んで調整位置をずらしておく
場合もあるが、この見込み量を把握するにはかなりの熟
練を要するので、限られた要員しかできない方法であっ
た。

【０００７】本発明は上記点に鑑みてなされたもので、
その目的の一つは、高精度でしかも短時間に調整を行う
ことが可能なレーザービーム射出光学ユニットの調整方
法を提供することにある。

【０００８】さらに、レーザー走査光学系の検査の際
に、ビームを止める従来の方法は、測定エリアにビーム
を入れようとすると多面体ミラーを精度よく制御する必
要があり、このため検査に時間がかかっていた（測定範
囲０．４ｍｍ平方）。

【０００９】また、複数個所での測定を行う場合、複数
の測定系を並べると装置が複雑になっていた。この場
合、測定系を移動させて任意の位置で測定することも可
能であるが、そのポイント毎に静止するまで待つ必要が
あり、検査に時間がかかっていた。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、一
定電流をレーザービーム射出光学ユニットに供給してレ
ーザービームを射出させ、レーザービームと垂直方向に
移動可能な広視野のポジションセンサによりレーザー照
射位置を二次元に所定範囲内に粗調整し、次にその所定
範囲内の位置に予め配置されたレーザービームと同軸方
向に移動可能な狭視野のポジションセンサによりピント
粗調整を行い、その後レーザーのパワー測定を行い、一
定の出力となるようユニットへの供給電流を調整し、そ
の状態で同じく狭視野ポジションセンサによりレーザー
照射位置の微調整、ピント微調整を行うことを特徴とす
るレーザービーム射出光学ユニットの調整方法を提供す
るものである。

【００１１】本発明においては、レーザー走査光学系の
検査に高速ゲート（６０ｎｓ以下）可能な画像増強管を
使用することで走査中のままでビームの評価を行え、ビ
ームの位置を測定エリアに入れることが多面体ミラーの
回転位置を割出すことなく行える。

【００１２】このとき、レーザーのスキャンスピードが
２００ｍ／ｓのとき、ゲート時間が２０ｎｓで４μｍビ
ームが移動する。この実測値は図１８に示すが、これよ
り６０ｎｓ以下であれば静止時と比べてビーム径は変化
しない。また、高速ゲート（６０ｎｓ以下）可能な画像
増強管を使用することで、この測定系をビームの走査方
向に移動可能なステージの上に配置し、ビーム走査中に
必要な個所でこのステージにビームを取込むことで移動
時のメカ振動による影響がなくなるため、測定系を１つ
にすることができ、装置の簡略化が行える。

【００１３】

【作用】レーザービーム射出光学ユニットの検査調整
は、まず、射出されるビームの照射位置を広視野のポジ
ションセンサを用いて粗調整し、次いで、そのビームの
ピント粗調整を狭視野のポジションセンサを用いて行
い、さらに照射位置及びピントの微調整をする。

【００１４】また、レーザー走査光学系の検査は、高速
ゲート可能な画像増強管をレーザー走査領域内に移動可
能に配設し、レーザー走査中に瞬時にビームスポットを
取込み、スポット像の画像処理を行う。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図面を用いて説
明する。

【００１６】図１は本発明の実施例であるレーザー射出
光学ユニット調整機の全体側面図、図４はその調整フロ
ーである。

【００１７】本調整機はレーザー照射位置調整及びピン
ト調整用狭視野ポジションセンサであるＴＶカメラ４
０、そのＴＶカメラをレーザー光軸方向に移動するＸ軸
ステージ４１、レーザー光を拡大しＴＶカメラに導く対
物レンズ４２、レーザー光を収束させる工具レンズ４
５、レーザーパワーを測定するパワーチェッカー部４
３、その制御部６１、照射位置粗調整用広視野ポジショ
ンセンサ部４４、そのポジションセンサ部及びＴＶカメ
ラ４０の画像を処理する画像処理部５６、捉えたレーザ
ー光及び処理画像をみるＴＶモニタ５５、コリメータレ
ンズ鏡筒を保持するためのマグネットチャック４６、そ
の制御部５９、チャック部移動用Ｘ軸ステージ４７、ス
テージ４１及びステージ４７を制御するステージ制御部
５７、鏡筒と鏡筒ホルダ接着用の接着剤ディスペンサー
４８、その制御部６０、ワークを突き当て、保持するホ
ルダ部４９、ワークのレーザー基台をクランプするチャ
ック部５０、照射位置調整用Ｙ軸ステージ５２、Ｚ軸ス
テージ５３、そのステージ部及びワークチャック部、ビ
ス締めドライバ、鏡筒ホルダ押し付けピン、レーザー基
板コンタクトピン等からなる照射位置調整ユニット５４
をＸ軸方向へ移動するスライダ５１、そしてその照射位
置調整ユニット及びスライダを制御する照射位置調整ユ
ニット制御部６２、装置全体の制御及び処理計算判定を
行うホストコンピュータ５８からなる。

【００１８】まず、ワーク（レーザー射出光学ユニッ
ト）をワーククランプ用チャック５０の中間位置にセッ
トし（ステップ１）、図２に示すようにレーザー基台部
８を両側面からクランプする。そしてＸ軸スライダー５
１によりワーククランプ部を移動し、図３に示す鏡筒ホ
ルダ押し付けピン６５によりレーザー基板７及びレーザ
ー基台８の穴を通して鏡筒ホルダ９をワーク突き当てホ
ルダ部４９に押し付け、鏡筒ホルダ側に対してレーザー
基台８をＹ，Ｚ方向に調整しても鏡筒ホルダが動かない
ようにする。

【００１９】次にレーザー基板に一定電流を供給し（ス
テップ２）、レーザーを発光させる。この状態で照射位
置及びピントの粗調整を行う。図５に照射位置測定の画
像処理フロー、図６に照射位置画像処理図を示す。ま
ず、４５°ミラー＋広視野ポジションセンサ部４４を光
軸方向に移動させ、レーザー光がポジションセンサに入
るようにする。この時点でレーザーには所定の一定電流
が供給されているが、レーザー個々の特性がばらついて
いるため射出されるレーザーの光量は、最小のワークで
は所定値の１／５程度になる。またピント調整の前なの
でレーザービーム径もベストピント時に比べ、最大１０
倍程大きくなっており、そのため光量は所定値の１／１
００にもなってしまう。したがってこの照射位置粗調整
時は、最悪の場合、所定値の１／５００のレーザービー
ム光量で行わなければならないことになる。したがって
ここで使用するポジションセンサには視野として１０ｍ
ｍ×１０ｍｍ以上とれ、かつ高感度、ダイナミックレン
ジの大きなものが必要となる。一般のＣＣＤカメラでは
ダイナミックレンジが小さく対応できない。そこでこの
条件を満足するセンサとして半導体位置検出器（ＰＳ
Ｄ）を選択、使用している。次に取込んだレーザービー
ムを画像処理し、センサ出力を図６に示すようにＸ方
向、Ｙ方向にヒストグラムをとる。そのヒストグラムの
ピーク値Ｖｐの１／２をスライスレベルとし、それを越
えるデータについてＸ，Ｙそれぞれ重心位置を（１）式
にてホストコンピュータが算出する。

【００２０】

【数１】その重心位置と照射位置原点との差を０にするように調
整機のＹ軸ステージ５２、Ｚ軸ステージ５３を移動し、
照射位置の粗調整を終了する（ステップ３）。

【００２１】次にピント粗調整は、４５°ミラー＋広視
野ポジションセンサ部４４を横に移動させ、光軸からは
ずしレーザー光がＩＴＶに入るようにする（ステップ
４）。そして図３に示すように、マグネットチャック移
動用Ｘ軸ステージ４７を初期位置に移動してワーク１４
にマグネットチャック４６を突き当てる。このマグネッ
トチャックは電磁石であり、電流を流すことで鏡筒１２
を吸着する。鏡筒１２はこのため全金属性あるいは鏡筒
のチャックとの接触面に金属リングをはめ込んだものを
使用する。そして吸着した状態でステージ４７を１０μ
ｍピッチで、レーザーユニット外形より想定されるベス
トピント位置±０．６ｍｍ程度の範囲を移動し、その間
ＩＴＶによりレーザービーム出力値のピーク値を検出す
る。その移動量とピーク電圧の関係は図８のようにな
り、ピーク電圧の最大値の９０％となる位置ａ，ｂを算
出しその中間点＝（ａ＋ｂ）／２をベストピント位置と
し、この値となる位置に鏡筒を移動させる。

【００２２】次にパワーチェッカー部４３をレーザー光
軸位置へセットしてレーザーパワーを測定し、その値が
所定値となるようにレーザー基板への供給電流量を調整
する（ステップ５）。その後、パワーチェッカー部を光
軸からはずし照射位置の微調整を行う。この微調整（ス
テップ６）は、レーザー光をＩＴＶで取込み、粗調整時
と同様Ｘ，Ｙ方向にヒストグラムを取って重心位置を算
出し、その重心位置と照射位置原点との差を０にするよ
うに調整する。そしてその値を保持したまま図３に示す
レーザー基台押し付けガイド６６をレーザー基台に押し
付け、ビス締めドライバビット６７により予めワーク１
４に挿入されたレーザー基台固定ビス６４（図２）を締
め付け（ステップ７）、鏡筒ホルダとレーザー基台を固
定する。このレーザー基台押し付けガイド６６でレーザ
ー基台に、鏡筒ホルダ方向の与圧をかけることにより、
ビス締め時にレーザー基台と鏡筒ホルダの相対位置がず
れることを防止する。この状態でレーザー光をＩＴＶで
取込み、粗調整時と同様に画像処理、重心計算して照射
位置の確認を行う（ステップ８）。

【００２３】次にピント微調整（ステップ９）を行う。
ピント粗調整で検出したベストピント位置を中心として
±２５μｍ程度の範囲を０．２μｍピッチでステージ４
７を移動させ、粗調整時と同様にベストピント位置を算
出しその位置に鏡筒を移動する。その状態でＩＴＶカメ
ラ部を移動ステージ４１によりベストピント時のカメラ
位置を中心として±１０ｍｍ移動させてピント調整時と
同様にベストピント位置を算出し、移動前の位置と算出
位置との差が０．３ｍｍ以内かどうかチェックを行い、
０．３ｍｍを越えた場合、ピント微調整を再度繰り返
す。そしてピント確認（ステップ１０）がＯＫになれば
前記同様照射位置の確認（ステップ１１）を行う。これ
もＯＫならば接着剤ディスペンサー４８の先端をワーク
突き当てホルダ部４９の穴を通して、ワークの接着剤注
入穴１３（図１２）へ入れ、瞬間接着剤を注入して鏡筒
ホルダ９と鏡筒１２を接着する。数秒間放置した後マグ
ネットチャックの電流を切り、ステージ４７を移動さ
せ、鏡筒とマグネットチャックを切り離す。ここで図９
（ａ）に示すようにマグネットチャックにかける電圧を
一挙に切るのではなく、図９（ｂ）に示すように（２）
式に従い、磁界を交互に反転しながら電圧を徐々に下げ
ていき一定時間で収束するようにする。こうすることで
鏡筒に磁力が残ってマグネットチャックの電圧を切って
移動させてもマグネットチャックと鏡筒が離れず、マグ
ネットチャックに引っ張られて鏡筒の位置がずれてしま
うという現象を防いでいる。

【００２４】

【数２】Ｖ＝Ｅ（１−Ｔ／２）ｃｏｓωＴ（２）そして再度ピント確認（ステップ１３）を前記と同様に
行い、規格外のものは不良として排出する。ＯＫのもの
は次にレーザービーム径測定（ステップ１４）を行う。
図８に示すように、ＩＴＶカメラで取込んだ画像から照
射位置と同じように出力値のヒストグラムをＸ，Ｙ方向
共にとり、それぞれピーク値を検出する。そのピーク値
ＶｐよりスライスレベルＳＬを（３）式により決定し、
そのスライスレベルとヒストグラムの交点位置ｃ，ｄか
らレーザービーム径の画素数を算出し、それにＩＴＶカ
メラの分解能をかけてレーザービーム径を算出する。

【００２５】

【数３】ＳＬ＝Ｖｐ／ｅ² （３）最後にビーム径算出途中のヒストグラムデータより照射
位置をチェック（ステップ１５）し、良品、不良品を選
別してレーザー射出光学ユニットの調整、製造を完了す
る。

【００２６】次に、前述のレーザーユニットを用いるレ
ーザー走査光学系の検査調整に関する第２実施例につい
て説明する。

【００２７】まず、検査調整の対象であるレーザー走査
光学系について説明する。

【００２８】図１４は、レーザー走査光学系の構成を示
す構成図である。レーザー走査光学系２０は、レーザー
ユニット１０の外に、レーザーユニット１０から出力さ
れるレーザー光を走査するために回転用のモータ７００
を軸上にもつ多面体ミラー２１、このミラー２１に走査
方向と垂直方向にレーザー光を絞り、線状にミラー２１
に集光させるように配置されたシリンドリカルレンズ２
２及びシリンドリカルレンズ２２の位置を調整するとき
にレンズが光軸上に平行に移動する突き当て面２３をも
つ結像光学系、回転する多面体ミラー２１から走査され
るレーザー光をドラム面に結像しかつ等スピードにレー
ザー光を変換し、かつ多面体ミラー２１の各面の倒れに
よりドラム面でのビームの位置を一定の高さに変換する
レンズ系２４、さらにモータ７００の回転むらを補正す
るためにレーザー走行範囲の中の印字領域の前にレーザ
ーのタイミングを測定するために設けられたＢＤミラー
２５とＢＤセンサ２７（ＢＤはビームディテクタのこ
と。以下ＢＤと呼ぶ）とからなる。以下、説明上、ビー
ムの走査方向をＸ軸、ビーム走査方向と光軸方向が作る
面に対し垂直な軸をＹ軸と呼ぶ。このＢＤミラー２５
は、モータ７００の回転軸と平行な回転軸をもつ回転用
のピン２６をもち、レーザーを反射してＢＤセンサ２７
の方向に曲げるミラー２８と、このピン２６とミラー２
８を配置し調整用のすり割り２９と固定用のビス穴３０
をもったＬ型に曲げられた台からなる。ビーム検出セン
サ２７は、ＢＤミラー２５に反射され曲げられたレーザ
ーを集光するレンズ３２、この集光されたレーザー光の
焦点面に配置しレーザーの走査のタイミングを測定する
ことを可能にしたフォトダイオードより成る。これらの
ものを制御もしくは増幅する回路基板５００、以上のも
のをビス固定もしくは接着により固定配置する光学箱３
３、この光学箱３３に取付け用の複数の基準穴を設けて
いる。

【００２９】以下に本発明第２実施例の説明を行う。

【００３０】図１５は実施例の構成を示す全体図であっ
て、検査調整の対象であるレーザー走査光学系（以下、
ワーク２０という。）をクランプし、電源を供給し、か
つ調整用の機構を有する治具１０１、ビームが走査さ
れ、ビームが結像される線上を測定点とし移動する測定
系１０２、ビームの走査タイミングを測定し測定系に測
定タイミング信号をケーブルを介して伝えるパルス発生
器２０４及びこれら治具１０１と測定系１０２、タイミ
ング信号発生器２０４を制御する制御部１０４からな
る。

【００３１】治具１０１は、ワーク２０の位置決め用の
穴に入る複数のピンと、そのピンに段差を設けワークの
高さ方向を規制する面をもつことでワーク２０の位置決
めを行う機構１１０と、この位置決めのピンの上からワ
ーク２０を挟んで固定する図示しないクランプ機構と、
逃げ機構１５１をもち、ワーク２０上のプリント基板５
００（図１４参照）の任意の位置に複数の電気的なコン
タクトを行うプローブ部１１２からなる。また、プロー
ブ部１１２は、ワーク２０に必要な電源、モータ制御信
号、レーザー制御信号、ワーク２０上のＢＤセンサ２７
の出力を増幅したＢＤ信号等を、プローブを回路基板上
に接触することでケーブル束１００４を介し、レーザー
モータコントローラ２０１、パルス発生器２０４に接続
する。

【００３２】測定系１０２は、図１６に図示するよう
に、２０倍の対物レンズ１２４、レーザー光を一瞬取込
むための高速ゲート可能な画像増強管１２５、エリアセ
ンサ１２６、高速ゲート可能な画像増強管１２５とエリ
アセンサをつなぐ図示しないファイバ、これらを光軸上
に並べた鏡筒からなる測定系であって、この測定光学系
をビームの走査方向と高さ方向に制御部１０４がケーブ
ルを介してステージドライバを制御することで移動可能
にする２つのステージ１２８，１３０及び前記エリアセ
ンサ１２６から出力されるビーム像のビーム位置とビー
ム径を計算処理するための画像処理装置１３３からな
る。画像処理装置は、ケーブル１００１を介してその結
果を制御部１０４に伝える。

【００３３】次に、この装置（図１７）の動作について
説明する（図１９参照）。

【００３４】ワーク２０を取出して所定位置に載せる
（Ｓ００１）。制御部１０４の図示しないスタートＳＷ
を押すと以下の順番に動作する。制御部１０４がケーブ
ル１００４を介して電磁弁１５２をオンし逃げ機構１５
１のエアーソレノイドを駆動する。これにより位置決め
治具１５３が上昇しワーク２０がコンタクトピン１１２
に接続される。この後、制御部１０４がケーブル束１０
０２を介しワーク２０へ電源を供給すると共に、制御部
１０４がケーブル束１００２を介してモータ回転の信号
をオンにしモータ回転の指示を与える（Ｓ００２）。モ
ータ回転が安定するのには時間がかかる。この後、レー
ザーパワーオンの信号を制御部１０４がケーブル束１０
０２を介しオンにすると予めワーク２０側で設定されて
いるレーザーパワーで発光される。（Ｓ００２）の指令
と同時に（Ｓ００３）でタイマーをカウントし一定時間
たった後、（Ｓ００４）で印字領域の外に制御部１０４
がケーブル１０１２を介しモータ１３１を駆動しステー
ジ１３０を移動させた後、制御部１０４がケーブル１０
０１を介し画像処理装置１３３にビームの中心位置とビ
ームの径との測定をする指令を出し、その後、（Ｓ００
４）で印字領域内に制御部１０４がケーブル１０１２を
介しモータ１３１を駆動しステージ１３０をある測定位
置に移動させる。モータ１３１には図示しないエンコー
ダが付いていてモータ１３１の回転と同期してパルスが
出力される。モータのドライバ２０３は、予めケーブル
１００３を介し制御部１０４から入力された測定位置に
対応する設定値にドライバ内の図示しないエンコーダの
カウンタの値になったとき、ケーブル１００３を介し合
致信号を出す。この合致信号は制御部１０４につながっ
ていて、制御部１０４はこの信号が入り次第、画像処理
装置１３３に対し画像取込みの指令をケーブル１００１
を介して出す。この信号を受け取った画像処理装置１３
３は、画像取込みを行うと共に予め制御部１０４がケー
ブルを介し指示している処理内容（ビーム径、中心位置
等）を実行しその結果を制御部１０４にケーブルを介し
送る。制御部１０４はこの値をＲＡＭ２０２に記憶し、
この結果を受け取った制御部１０４は、次の測定位置の
エンコーダカウント値をモータドライバ２０３にケーブ
ル１００３を介し伝える。これを複数の測定個所で各々
繰り返し、この結果を全てＲＡＭ２０２に格納する（現
状は３個所）。

【００３５】いま、格納するデータは（Ｙ，Ｗ_X ，Ｗ
_Y ）でＹはＹ方向のビーム位置、Ｗ_XはＸ方向のビーム
径、Ｗ_Y はＹ方向のビーム径をそれぞれ表すとすると、
この結果を、１回目を（Ｙ１，Ｗ_x １，Ｗ_Y １）２回目
を（Ｙ２，Ｗ_X ２，Ｗ_Y ２）３回目を（Ｙ３，Ｗ_x ３，
Ｗ_Y ３）とすると、照射位置は（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３）／３傾きは（Ｙ１−Ｙ３）曲がりは（Ｙ２−（Ｙ１＋Ｙ３）／２）ビーム径は各々（Ｗ_X １，Ｗ_Y １）（Ｗ_X ２，Ｗ_Y ２）
（Ｗ_X ３，Ｗ_Y ３）で表されることから、取込んだビー
ム像を画像処理装置において解析し、これらの演算を制
御部１０４が行って求める。

【００３６】次に、ステージ１３０の移動が全て終了し
たことを制御部１０４にケーブルを介しモータのドライ
バが信号を送る。この信号を受け取った制御部１０４は
ケーブル１００４を介し電磁弁１５２にオフの信号を伝
え、この結果、エアーソレノイド１５１は治具１５３が
下降する方向に移動しワーク２０が下降する。下降完了
のセンサ３００がオンしたら、この状態で、各結果の表
示と、ＲＡＭ２０２に格納されている規格値と制御部が
比較して、そのＯＫ／ＮＧの表示を制御部１０４はその
モニタ１３４に行う。

【００３７】前記画像処理装置での画像処理は、以下の
内容等について行われる。

【００３８】はじめにダークレベルを求めること。

【００３９】取込まれた画像データは、映像信号をデジ
タル変換して画素の位置に対応したアドレスのメモリに
その画素の情報として格納されている。このメモリはＸ
方向６４０画素、Ｙ方向４８０画素が並んでいてその中
心近辺の２５６画素の平均値をダークレベルとする。こ
の処理は、装置仕上げ時のみ、高速ゲート可能な画像増
強管をゲートを閉じた状態で行う。：Ｖ_dark ダークレベル＝（ΣΣＶ_ij）／（ｉ×ｊ）このＶ_darkは後の処理に使用する。

【００４０】次に重心処理を行うこと。以下は測定毎に
行う。

【００４１】画像全体の中のピーク値を探す。：Ｖ_peak スライスレベルＶｓ＝（Ｖ_peak−Ｖ_dark）／ｅ² ＋Ｖ
_dark Ｖ_ij−Ｖｓ＜０のとき０、Ｖ_ij−Ｖｓ＞０のときＶ_ij−
Ｖｓとして

【００４２】

【数４】

【００４３】

【数５】このｃｘ，ｃｙに予めＲＡＭに記憶された１画素当たり
の倍率を制御部がかけたものを各々のビーム位置（Ｘ，
Ｙ）とする。

【００４４】最後のビーム径を求める。

【００４５】Ｙ方向のビーム径（画素）Ｗｇｙは、重心
ｃｘのラインＶｃｘ，ｊ（ｊは０〜４７９）のデータ中
のスライスレベルＶｓを越える画素数とする。Ｘ方向の
ビーム径（画素）Ｗｇｘは、重心ｃｙのラインＶｉ，ｃ
ｙ（ｉは０〜６３９）のデータの中のＶｓを越える画素
数とする。この各々の画素数に予めＲＡＭに記憶された
１画素当たりの倍率を制御部がかけたものを各々のビー
ム径（Ｗｘ，Ｗｙ）とする。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、まず取込
みエリアが広く、測定ダイナミックレンジが大きいポジ
ションセンサ（ＰＳＤ）によりレーザービームの照射位
置を検出して粗調整を行い、ＴＶカメラの測定エリア内
へレーザービームを入れ、それから対物レンズを付けた
高測定分解能のＴＶカメラにより微調整を行うため、調
整前にレーザー光がどの位置にでているかわからず、試
行錯誤を繰り返しこのために多大な時間を費やすという
ことがなく、また調整後のビス締め時には締め付け方向
と同方向に与圧をかけることで、増し締めを行ってもレ
ーザー基台がずれないため再度調整を繰り返さなくても
よくなり、大幅にレーザー射出光学ユニット組立時の調
整時間を短縮することが可能となる。

【００４７】さらに、上記レーザー射出光学ユニットを
含むレーザー走査光学系の組付け時の検査においては、
高速ゲート可能な画像増強管をレーザービームの走査領
域内に移動可能に配置することによって、多面体ミラー
の回転位置を割り出す必要もなく、ビーム走査をさせた
まま、必要な位置でビームを取込むことができるので、
装置が複雑になることもなく、また検査時間も短縮され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明、レーザーユニット調整装置を示す全体
図。

【図２】レーザーユニット調整装置におけるレーザーユ
ニットのチャックを示す平面図。

【図３】レーザーユニット調整装置における要部拡大断
面図。

【図４】レーザーユニット調整装置の調整処理を示すフ
ローチャート。

【図５】ビームの照射位置を画像処理で求めるフローチ
ャート。

【図６】ビームの照射位置とビーム出力との関係を説明
するための図。

【図７】ピント調整の処理を示すフローチャート。

【図８】ピントとビーム出力値との関係を示す図。

【図９】マグネットチャックのアンクランプ時の電圧−
時間特性を示す図。

【図１０】レーザービーム径算出処理を示すフローチャ
ート及びビーム径算出を説明するための図。

【図１１】レーザー走査光学系の概略斜視図。

【図１２】レーザーユニットの断面図。

【図１３】従来の照射位置調整を示す概念図。

【図１４】レーザー走査光学系の構成を示す構成図。

【図１５】本発明、レーザー走査光学系の検査装置（治
具中心）を示す構成図。

【図１６】本発明、レーザー走査光学系の検査装置（測
定系中心）を示す構成図。

【図１７】本発明、レーザー走査光学系の検査装置の全
体構成を示すブロック図。

【図１８】ある走査スピードでのゲート時間とＸ軸ビー
ム径との関係を示すグラフ。

【図１９】本発明、レーザー走査光学系の検査装置の動
作順序を概略して示すフローチャート。

【符号の説明】

１レーザー光源２コリメータレンズ４，２１ポリゴンミラー５，２４ｆθレンズ系７基板８基台９鏡筒ホルダ１０レーザービーム射出光学ユニット１２鏡筒１５ＴＶカメラ１６モニタ１７スポット画像２０レーザー走査光学系（ワーク）２１多面体ミラー２４ｆθレンズ系２５ＢＤミラー２７ＢＤセンサ４６マグネットチャック４８接着剤ディスペンサ４９ワークホルダ部５０チャック部５４照射位置調整ユニット６２照射位置調整ユニット制御部６５鏡筒ホルダ押付けピン６６基台押付けガイド６７ドライバビット１０１治具１０２測定系１０４制御部１１０位置決め機構１１２プローブ部１２５画像増強管１２６エリアセンサ１３３画像処理装置１５１逃げ機構２０１レーザーモータコントローラ２０３ステージドライバ２０４パルス発生器５００回路基板７００モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東方容三東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザービーム射出光学ユニットの組立
工程において、まず一定電流をユニットに供給しレーザ
ービームを射出させ、レーザービームと垂直方向に移動
可能な広視野のポジションセンサによりレーザー照射位
置を二次元の所定範囲内に粗調整し、次にその所定範囲
内の位置に予め配置されたレーザービームと同軸方向に
移動可能な狭視野のポジションセンサによりピント粗調
整を行い、その後レーザーのパワー測定を行い、一定の
レーザー出力となるようユニットへの供給電流を調整
し、その状態で狭視野ポジションセンサによりレーザー
照射位置の微調整、ピント微調整を行うことを特徴とす
るレーザービーム射出光学ユニットの調整方法。
【請求項２】前記広視野のポジションセンサに半導体
位置検出器を使用することを特徴とする請求項１に記載
のレーザービーム射出光学ユニットの調整方法。
【請求項３】前記レーザー照射位置の微調整後の鏡筒
ホルダとレーザー基台とのビス締めは、ビス締め付けと
同方向にレーザー基台を鏡筒ホルダに与圧機構にて押し
付け、その後ビス締めを行うことを特徴とする請求項１
に記載のレーザービーム射出光学ユニットの調整方法。
【請求項４】レーザービームプリンタのレーザー走査
光学系の組付時にビーム走査領域内の任意の検査位置に
高速ゲート可能な画像増強管を移動させ、該画像増強管
に該検査位置における走査タイミング信号によってビー
ム走査中のビーム像を取込み、取込んだビーム像を画像
処理し、演算処理して検査データを得るレーザー走査光
学系の検査方法。
【請求項５】レーザービームプリンタのレーザー走査
光学系の組付時の検査工程において、レーザー走査光学
系から走査されるビーム走査領域の任意の位置に移動す
るステージ上に配置され、対物レンズを備える高速ゲー
ト可能な画像増強管とエリアセンサとから成る測定部
と、このエリアセンサの出力を画像処理する画像処理部
と、レーザー走査光学系に取付けられたビーム検出器の
出力から前記ステージの位置に対応する走査タイミング
時間後にパルスを発生させ、このパルスにより画像増強
管を制御するパルス発生部と、画像処理の結果を表す表
示部と、前記各部を制御する演算制御部とから成るレー
ザー走査光学系の検査装置。