| 【発明の名称】 |
走査光学系の光スポット径測定装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】清水 研一
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| 【要約】 |
【課題】走査光学系の測定において測定時間の短縮、自動化、及び精度の向上を図った光スポット径測定装置を提供する。
【解決手段】走査光学系１の回転多面鏡４により走査可能なレーザー光束を光スポットとして受光する測定用の光センサ６と、該光センサの受光面６ａを被走査面に所望の測定ポイントへ変位させる光センサ変位手段７，１２と、上記回転多面鏡の２以上の角部を挟持可能なクランプ状部材１６により該回転多面鏡４をステッピングモータ９と回動自在に接続して成る光スポット位置変位手段と、上記光センサ６の受光信号に基づいて上記光センサ変位手段及び上記光スポット位置変位手段を制御するとともに光スポット径等を算出する制御手段１１と、を有する構成である。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 正角柱形状の回転多面鏡を回転自在に支持する走査光学系により走査可能なレーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面上の所望の主走査位置における光スポット径を測定する装置であって、上記光スポットを受光する測定用の光センサと、該光センサの受光面を被走査面に等価な測定面の近傍へ変位させる光センサ変位手段と、上記回転多面鏡の正角柱形状の角部を挟持することによって該回転多面鏡を駆動源と回動自在に接続し上記光スポット位置を被走査面上の任意の位置に変位させ停止させる光スポット位置変位手段と、上記光センサの受光情報信号に基づいて上記光センサ変位手段及び上記光スポット位置変位手段を制御するとともに光スポット径等を算出する制御手段と、を有することを特徴とする走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項２】 上記光スポット位置変位手段は、上記回転多面鏡の少なくとも一以上の角部を挟持するクランプ状部材により上記回転多面鏡を駆動源へ接続して構成されることを特徴とする請求項１記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項３】 上記クランプ状部材は、板バネ状の弾性を有しその板状の端部をほぼ直角に折り曲げた挟持部を上記回転多面鏡の角部に当接するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項４】 上記クランプ状部材は、その面数を偶数とした回転多面鏡の角部のうち、少なくとも対角線上のいずれか２頂点に対向する挟持部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項５】 上記クランプ状部材は、その面数を奇数とした回転多面鏡の角部のうち、少なくともいずれか３頂点に対向する挟持部を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項６】 上記クランプ状部材は、上記回転多面鏡上面の凹部又は凸部と嵌合可能なガイド部を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項７】 上記クランプ状部材は、その挟持部に上記回転多面鏡の角部に接触する高摩擦材を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項８】 上記クランプ状部材は、その挟持部にゴム材を有することを特徴とする請求項７記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項９】 上記クランプ状部材は、その挟持部にエメリを有することを特徴とする請求項７記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項１０】 上記クランプ状部材は、その挟持部に上記回転多面鏡の角部に係合する溝形状を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
【請求項１１】 上記光スポット位置変位手段の駆動源は、上記回転多面鏡と同軸上に対向配置されるもので、上記走査光学系の外部に支持される位置調整可能なステッピングモータであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の走査光学系の光スポット径測定装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転多面鏡によりレーザ走査を行う走査光学系からの光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面上の所望の主走査位置における光スポット径等を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面を走査する走査光学系は、レーザプリンタやデジタル複写機といった各種の画像形成装置に関して広く知られている。近来、走査光学系による走査の「高密度化やマルチビーム化」が意図され、光スポット径の計測には、より高精度・自動化が要求されるようになってきている。
【０００３】光スポットは被走査面上で移動して被走査面を走査するが、被走査面上における光スポットの理想的な移動方向を主走査方向とよび、被走査面上で主走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶことは周知の通りである。ここで言う「被走査面」は仮想的な平面であり、実体的には光導電性の感光体の感光面である。光スポットの移動軌跡を「主走査ライン」と呼ぶ。光スポット径は走査光学系を構成するレンズの特性などにより、主走査ラインの全てにわたって一定とはなり得ない。従って主走査ラインを何点かに分割し、各々の点での光スポット径を測定することが一般に行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光スポット径の測定はビームを静止させた状態で行われる。したがって、回転多面鏡を用いてビームを走査する走査光学系の場合、光スポットを被走査面上の所望の主走査位置に正確に集光させるためには、回転多面鏡を正確な位置に停止させる必要がある。
【０００５】しかしながら、通常、回転多面鏡はモータと直結しており、数万ｒｐｍで高速回転するような構成になっており、正確な位置に停止させる機能は備わっていない。従来はビーム位置を確認しながら手作業により回転多面鏡を回転させ、目的の位置に停止させていたため、測定に時間がかかると共に、回転多面鏡の停止位置精度のばらつきも大きかった。そこで、本発明は、上記課題を解決するために考えられたもので、測定時間の短縮、測定の自動化、及び測定精度を向上させた走査光学系の光スポット径測定装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明の走査光学系の光スポット径測定装置は、正角柱形状の回転多面鏡を回転自在に支持する走査光学系により走査可能なレーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、上記被走査面上の所望の主走査位置における光スポット径を測定する装置であって、上記光スポットを受光する測定用の光センサと、該光センサの受光面を被走査面に等価な測定面の近傍へ変位させる光センサ変位手段と、上記回転多面鏡の正角柱形状の角部を挟持することによって該回転多面鏡を駆動源と回動自在に接続し上記光スポット位置を被走査面上の任意の位置に変位させ停止させる光スポット位置変位手段と、上記光センサの受光情報信号に基づいて上記光センサ変位手段及び上記光スポット位置変位手段を制御するとともに光スポット径等を算出する制御手段と、を有することを特徴としている。
【０００７】上記光スポット位置変位手段は、上記回転多面鏡の少なくとも一以上の角部を挟持するクランプ状部材により上記回転多面鏡を駆動源へ接続して構成されるとすることができる。
【０００８】上記クランプ状部材は、板バネ状の弾性を有しその板状の端部をほぼ直角に折り曲げた挟持部を上記回転多面鏡の角部に当接する構成とすることができる。
【０００９】上記クランプ状部材は、その面数を偶数とした回転多面鏡の角部のうち、少なくとも対角線上のいずれか２頂点に対向する挟持部を有する構成、または、その面数を奇数とした回転多面鏡の角部のうち、少なくともいずれか３頂点に対向する挟持部を有する構成とすることでき、それぞれの場合に、上記回転多面鏡上面の凹部又は凸部と嵌合可能なガイド部を有する構成とすることもできる。
【００１０】上記クランプ状部材は、その挟持部に上記回転多面鏡の角部に接触する高摩擦材を有する構成とするとよく、この場合、上記クランプ状部材は、その高摩擦材としてゴム材又はエメリを有する構成とすることができる。また、上記クランプ状部材は、その挟持部に上記回転多面鏡の角部に係合する溝形状を有する構成としてもよい。
【００１１】上記光スポット位置変位手段の駆動源は、上記回転多面鏡と同軸上に対向配置されるもので、上記走査光学系の外部に支持される位置調整可能なステッピングモータである構成にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。図１は、本実施例の光スポット径測定装置の測定部の概略を示す平面図である。図２は、図１の光スポット径測定装置の側面図である。被測定ユニットである走査光学系ユニット１には、半導体レーザ２、コリメートレンズ及びシリンドリカルレンズ３、回転多面鏡４、及びｆθレンズ５などが設置されている。
【００１３】上記走査光学系ユニット１内にあって、その周方向に等間隔の鏡面が成形されたいわゆる正角柱形状の回転多面鏡４は、走査光学系ユニット１上に回転自在に支持されている。この回転多面鏡４に対して半導体レーザ２から放出したレーザービームは、コリメートレンズ及びシリンドリカルレンズ３によって回転多面鏡４の鏡面に集光される。回転多面鏡４に集光されたレーザービームは、その鏡面で反射してｆθレンズ５を通過し、被測定面である像面に相当する位置に配置された光センサ６の受光部６ａを照射する。光センサ６としてはスリットスキャニング方式、又はエリアＣＣＤ方式を使用することができる。
【００１４】上記走査光学系ユニット１から被測定面に結像する光スポット径を測定する本実施例の装置は、光センサ６、この光センサ６の移動ステージ７，８，１２、上記回転多面鏡４に接続される駆動源としてのステッピングモータ９、及該ステッピングモータ９及び上記移動ステージ７，８，１２等を制御するためのコンローラ１０及びパソコン１１からなる制御手段により構成されている。
【００１５】光センサ６は、Ｘステージ７により、レーザービームの主走査領域（図中のＸ方向領域）を移動でき、任意の像高に変位可能である。同様にこの光センサ６は、Ｙステージ８により図中のＹ方向を移動でき、これによって測定平面として仮想する被走査面に設定可能である。
【００１６】また、図２に示すように、光センサ６はＺステージ１２により、被走査面における副走査方向Ｚ（主走査方向Ｘと垂直な方向）に移動できる。そして、このＺステージ１２に上記のＸステージ７、Ｙステージ８を加えた３種類の移動ステージによって測定時に必要とされるポジションに変位することができる。また、この光センサ６は、コントローラ１０を介してパソコン１１に接続されている。また、その光センサ６に対してはこのパソコン１１等からなる制御手段により、ステッピングモータ９を介して回転多面鏡４を駆動制御することで被測定面上に集光する光スポットの位置を変位させることができる。
【００１７】実際の測定では、主走査ライン全域から複数の測定ポイントが適宜に選択され、これら測定ポイントを「所望の主走査位置」として測定が行われる。この所望の主走査位置にて回転多面鏡４が反射するレーザービームを光センサ６の受光部６ａのほぼ中心に光スポットとして結像させる。このために光センサ６の受光情報信号に基づき、上記Ｘステージ７、Ｙステージ８、及びＺステージ１２を駆動制御し、また、ステッピングモータ９によって回転多面鏡４を回転、停止制御することで、その受光位置が正確に調整可能である。そして、その光センサ６からの出力は、コントローラ１０を経てパソコン１１に取り込まれる。パソコン１１は、光センサ６からの出力に基づきその演算機能によって光スポット径及び光スポットの中心位置などを算出可能である。
【００１８】図２に示されるように、上記構成の走査光学系ユニット１は専用台１３上に固定し、その回転多面鏡４の上方に、走査光学系ユニット１とは別の独立なステッピングモータ９が配置され、ステッピングモータ９は回転多面鏡４に接続している。このステッピングモータ９はアーム１４の先端部に取り付けられており、そのスタンド１９にてこのアーム１４の突量及び高さが調整可能である。こうして、走査光学系ユニット１の外部からアーム１４によって位置決めされたステッピングモータ９の駆動軸９ａが、回転多面鏡４の回転軸線とほぼ同軸上にありこれが回転多面鏡４と対向するように位置している。
【００１９】図３から図５は、上記回転多面鏡４とクランプ状部材１６の結合部の斜視図である。以下、結合部の構成について幾つかの実施例を説明する。図３は、クランプ状部材１６の第１実施例を示している。上記ステッピングモータ９と、回転多面鏡４とは、カップリング１５及びクランプ状部材１６によって遊びなく接続されている。このクランプ状部材１６は、板ばね等で構成することができ、図３で例示したクランプ状部材１６では、一枚の板状体の両端をほぼ垂直に下方へ折り曲げて形成した挟持部１６ａと、その中央位置にカップリング１５へ接続可能な軸部１６ｂとを設けている。図３中の矢印で示すように、２つの挟持部１６ａは軸部１６ｂを中心にして板バネ状の弾性を有するものであり、各々の挟持部１６ａの内側面が回転多面鏡４の側面ミラー間の角部４ａに圧接するように当接するため、ステッピングモータ９の駆動を伝動可能な状態で回転多面鏡４を挟持している。
【００２０】また、この第１実施例の回転多面鏡４は６面の構成であるから、軸中心を挟むように対向し合うある２つの頂点（角部４ａ）をクランプ状部材１６により挟むことができるので容易に遊びなく結合することができる。この状態でステッピングモータ９を駆動することにより、回転多面鏡４に駆動が伝わり光スポット位置が変位し、ステッピングモータ９の分解能と同じ分解能で回転多面鏡４を駆動でき、所望の主走査位置に光スポットを設定することが可能となる。このように回転多面鏡４の面数が偶数であれば、その正角柱形状には必ずある１対以上の２頂点が存在するため、６面の場合に限らず上記と同様の構成で結合が可能である。
【００２１】また、このクランプ状部材１６は、剛性の高い板状体であるがその上下方向へ（挟持部１６ａではほぼ左右方向へ）の弾性を持つような肉厚であり、その水平方向、すなわち回転方向には極めて剛性が高いため回転方向にバックラッシュ等の原因となる撓みは生じない。このようにして駆動源と結合されたクランプ状部材１６が回転多面鏡４を挟持し連結する構成によれば、容易に回転多面鏡４を保持できるとともに、回転多面鏡４の位置を正確に制御可能である。
【００２２】図４は、クランプ状部材１６の第２実施例を示している。第２実施例の回転多面鏡４は５面の構成であり、偶数面の場合と異なり対向する頂点が存在しない。このため、適当な３頂点をクランプ状部材１６により挟んで遊びなく結合している。このように、回転多面鏡４の面数が奇数であれば、３頂点を選ぶことで確実な結合が可能である。ただし、このように面数が奇数でも下記のような方式によって２頂点のみを挟持する構成をとることもできる。
【００２３】図５は、クランプ状部材１６の第３実施例を示している。この第３実施例の回転多面鏡４も５面の構成であり、上記のように３頂点での結合方法が実施可能であるが、しかし、５面以下の面数では、回転多面鏡４のいずれの側面に対しても必ず挟持部１６ａのいずれかの一部が被さってしまう。このためレーザービームが鏡面の端部で反射した場合にけられが発生する恐れがある。また、単純に２頂点だけをクランプしたのでは、回転多面鏡４とクランプ状部材１６の芯が少しでもずれていた場合に遊びなく結合することは困難である。
【００２４】そこで、一般的に回転多面鏡４はその中心部に穴又は突起形状が存在することが多いので、これを芯ずれ防止の凸部又は凹部として利用することができる。例えば、図５の第３実施例では回転多面鏡４の回転軸部に穴４ｂがある。この穴４ｂに嵌合可能なカイド部としての軸部材１６ｃをクランプ状部材１６に設けている。そして、このクランプ状部材１６の軸部材１６ｃを回転多面鏡４の穴４ｂに挿入し、ここを支点にして２つの挟持部１６ａにより角部４ａの２頂点を挟持させている。このような回転多面鏡４の穴４ｂ等を利用すれば、挟持する箇所を減らすことができ、また遊びなく結合できる。もちろん、穴４ｂがなくそこから軸形状が突出している構成の回転多面鏡の場合は、これに嵌合可能な穴をクランプ状部材１６の中心に形成しこのクランプ状部材１６の穴に対して回転多面鏡の軸形状を挿入する構成をとるとよい。
【００２５】また、上記回転多面鏡４は、一般にアルミなどの金属からなるもので、その頂点が鋭角であることから上記板ばね状のクランプ状部材１６などで直接的に挟むだけでは、その滑面な挟持部１６ａにより滑りが発生する恐れがある。したがって、各挟持部１６ａには滑り止めを設けることが望ましい。
【００２６】図６は、挟持部１６ａに高摩擦材としてゴムを有するクランプ状部材１６の斜視図である。各々の挟持部１６ａの内側面にはゴム板１７などを接着等により固定し、回転多面鏡４の頂点に対しての滑りを防止している。
【００２７】図７は、挟持部１６ａに高摩擦材としてエメリ１８を有するクランプ状部材１６の斜視図である。高摩擦材としては、ゴムのほかにエメリ１８（Emery）、すなわち研磨剤等からなるヤスリ状のものを使用できる。特に、上記ゴムなど変形しやすい弾性部材を用いる場合は、その撓みによってステッピングモータ９の回転が正確に伝わらず、逆転時にはバックラッシュが発生する恐れもある。そこで、変形しにくいエメリなどの高摩擦材を配することで滑りと共にバックラッシュを防止することができる。
【００２８】図８は、挟持部１６ａに溝１６ｄを形成したクランプ状部材１６の斜視図である。挟持部１６ａに上記エメリなどの高摩擦材を用いれば、滑りがなく且つバックラッシュも防止可能であるが、この場合、操作ミスにより回転多面鏡４の反射面を傷つけてしまう恐れがある。
【００２９】そこで、この例では挟持部１６ａに直に溝１６ｄを成形している。剛体である挟持部１６ａの内側各々に、回転多面鏡４の角部４ａに対して係合可能な溝１６ｄを形成し、ここで回転多面鏡４の頂点を押さえるようにすることで滑りとバックラッシュを防止するとともに回転多面鏡４の反射面を傷つける不具合もなくなる。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光スポット径測定装置によれば、回転多面鏡側には何の加工もせずにその駆動源と遊びなく結合することができるとともに、特に手作業等によって回転多面鏡の位置を決める従来の装置と比べて、測定時間が短縮され、測定の自動化が可能となり、また測定精度が向上する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６７４７
【氏名又は名称】株式会社リコー
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| 【出願日】 |
平成１１年６月２８日（１９９９．６．２８） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３００４（Ｐ２００１−１３００４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年１月１９日（２００１．１．１９） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１８１０８４ |
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