JP2005234359A - 走査光学系光学特性測定装置、走査光学系光学特性測定装置校正方法、走査光学系及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、移動ステージのピッチング、ヨーイング等の誤差が測定精度を直接低下させ、ステージの移動による時間的ズレによる温度条件の変化で測定精度が低下する課題を解決しようとするものである。
【解決手段】この発明は、光ビームにより像面上を走査して書込及び読取の少なくとも一方を行う走査光学系ユニット６により、前記光ビームが前記像面上を主走査方向に走査する走査線の位置を、副走査方向に配列された複数の受光素子を有する光センサ７、または前記走査線の位置を検出可能な光センサにより測定する走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサ７は前記像面に合わせて像高方向に少なくとも３台以上並べた固定式光センサとし、該光センサ７により、前記光ビームの前記像面上における副走査位置を複数個所で測定するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は走査光学系の走査位置を測定する走査光学系光学特性測定装置、走査光学系光学特性測定装置の校正を行う走査光学系光学特性測定装置校正方法、走査光学系及びレーザプリンタ，デジタル複写機等の画像形成装置に関する。

レーザ光束を被走査面上に光スポットとして集光させて被走査面上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。特に近年、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、光スポットによる走査位置に「より高精度」が要求されるようになってきている。上記光スポットは被走査面上を移動して被走査面を走査するが、その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呼び、その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。また、光スポットの軌道を「主走査ライン」と呼ぶ。

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。主走査ラインは、正確な直線であることが理想的であるが、実際には種々の要因で厳密な直線にはならず僅かな曲がりが生じる。また、レーザ光束の偏向を回転多面鏡により行って光スポットを被走査面上で移動させる場合には、回転多面鏡の各偏向反射面ごとの偏向による主走査ラインが、回転多面鏡のいわゆる「面倒れ」の影響で副走査方向に微小距離変動することが考えられる。このような主走査ラインの「曲がり」や「副走査方向の微小距離変動」は、所定の許容範囲内に収める必要があるが、走査を高密度化する場合や、マルチビームで走査を行う場合の許容範囲はかなり狭い。

走査光学系を実際に組み立てる際やその組み立て後、上記主走査ラインの曲がりや副走査方向の変動を調整したり、これらが設計通りの許容幅内に収まっているかどうかを検査したりするため、被走査面上の所望の主走査位置でその副走査方向の走査位置を測定する必要が生じる。この走査光学系の走査位置の測定には、ＣＣＤセンサ一般が用いられ、このＣＣＤセンサは、その受光エレメント（光素子列）の配列方向を被走査面に等価な測定面上の副走査方向に合わせて配置される。

図６（ｂ）は、上記ＣＣＤセンサを用いた測定装置による走査位置測定での、上記ＣＣＤセンサの受光信号分布（光強度分布）を示す図である。図６（ｂ）では、副走査方向の受光エレメントアドレスを横軸にとり、ＣＣＤセンサの受光エレメントの受光信号レベルを縦軸にとっている。図６（ｂ）に示すように、一般に副走査方向にみた受光信号の分布はピーク状のもので、１ビームの走査により受光信号に１つのピークが現れる。そして、このピークの断面形状の面積中心をカウントすることにより、受光信号の分布の最大値を推定して副走査方向の走査位置を求めることができる。

図１９は従来の光センサ移動式測定機を示す。半導体レーザ２は、レーザ光源１に接続され、走査光学系のユニット６内に設置されている。半導体レーザ２から放出されたレーザビームは、コリメータレンズ及びシリドリカルレンズ３によって、ポリゴンミラー４の鏡面に集光される。ポリゴンミラー４に集光されたレーザビームは、ポリゴンミラー４の鏡面で反射されてｆθレンズ５を通過し、被走査面（像面）上に光スポットとして結像され、主走査方向であるｙ軸方向に走査される。

ポリゴンミラー４により走査されるレーザビームは、被走査面上で光スポットの軌道上に配置されてステージ２８に移動可能に支持された１台の光センサ７のＣＣＤ受光部８を照射する。ＣＣＤ受光部８には副走査方向（ｚ軸方向）に配列された５０００画素の光素子列からなる受光エレメントがある。

また、ＣＣＤカメラ７のＣＣＤ受光部８からの受光信号レベルとしての出力信号は、画像入力ボード１０を経てパーソナルコンピュータ（以下パソコンという）１１に取り込まれる。画像入力ボード１０は、ＣＣＤ受光部８からの受光信号レベル、特に各光素子の出力信号の分布（光強度の分布）を測定する。そして、パソコン１１の演算装置は、出力断面形状の面積中心をカウントできるソフトを有しており、各光素子の出力信号の分布（光強度の分布）からその出力断面形状の面積中心を演算し、これを副走査方向の走査位置情報として処理する。

パソコン１１の演算装置は、上記走査位置の測定を、ＣＣＤカメラ７のＣＣＤ受光部８から画像入力ボード１０を経て取り込んだ各受光信号により像高方向の複数ポイントで行って複数箇所の副走査方向の走査位置情報を求め、これらの走査位置情報を基に走査線の曲がり、傾き、ピッチムラ、ピッチ偏差などを求める。

特許文献１には、光センサを主走査方向に移動させる光ビーム測定装置が記載されている。特許文献２には、間欠照射ビームのビーム径を測定するビーム径測定装置が記載されている。特許文献３には、走査位置測定における光センサのデータ取得範囲に関する走査光学系の測定装置が記載されている。特許文献４には、ラインセンサを有する画像読取装置が記載されている。

特開平１１−２２３５５１号公報 特開２００１−２２１６１４ 特開２０００−１２１３１５ 特開平８−１３９８７２号公報

ところで、光ビームの副走査方向の走査位置を測定する目的は、光ビームの全像高に渡る副走査位置から走査線の曲りや傾きを求めたり、マルチビームでのピッチ偏差を求めたりすることにある。特に、マルチビームでのピッチ偏差は、サブミクロンの精度が要求されるため、ＣＣＤセンサを移動させるステージの位置精度や温度変化等による測定誤差も無視できない。

走査位置の測定に使用される光センサは、ラインＣＣＤセンサであり、複数の光素子からなる受光エレメントが光素子間ピッチ７μｍで配列されている。各光素子からの出力は、光素子に照射される光エネルギに対して直線的に変化し、画像入力ボードによるＡ／Ｄ変換で、２５６段階の出力値となる。そして、この出力値の重心となる位置を計算することで、副走査方向の走査位置を算出する。

従来は単一のＣＣＤセンサを移動ステージにより測定位置まで移動し、その位置での測定が終了すると次の位置に移動する動作を繰返し、全像高に渡っての測定を行っていた。このような方式では、移動ステージのピッチング、ヨーイング等の誤差が測定精度を直接低下させてしまうという問題があった。また、ステージの移動による時間的ズレにより、温度条件が変化してしまい、これによる測定精度低下という問題もあった。

本発明の目的は、上記問題がなく、光ビームの副走査方向の走査位置を高精度で測定できる走査光学系光学特性測定装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、走査光学系光学特性測定装置に光ビームの副走査方向の絶対走査位置を測定させることができる走査光学系光学特性測定装置校正方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、精度良く光ビームの副走査方向の走査位置を調整することができる走査光学系を提供することにある。
本発明の他の目的は、副走査方向の色ずれを低減した画像出力が可能となる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、光ビームにより像面上を走査して書込及び読取の少なくとも一方を行う走査光学系により、前記光ビームが前記像面上を主走査方向に走査する走査線の位置を、副走査方向に配列された複数の受光素子を有する光センサ、または前記走査線の位置を検出可能な光センサにより測定する走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサは前記像面に合わせて像高方向に少なくとも３台以上並べた固定式光センサとし、該光センサにより、前記光ビームの前記像面上における副走査位置を複数個所で測定するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記各光センサ毎に像面方向への位置調整を行う調整手段を設けたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記各光センサ毎に感度のゲイン調整を行う調整手段を設けたものである。

請求項４に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記各光センサ毎に異なった透過率のＮＤフィルタを装着する装着手段を設けたものである。

請求項５に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、全ての前記光センサをセンサ切換え手段を介して単一のデータ入力処理装置に接続することで、前記各光センサの測定値を順番に取り込むようにしたものである。

請求項６に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、全ての前記光センサを個々に別々のデータ入力処理装置に接続することで、全ての前記光センサの測定値を同時に取り込むようにしたものである。

請求項７に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記走査光学系が複数の光ビームを同時に走査する場合、各々の前記光ビームを分離して認識するアルゴリズムにより、同時に複数の前記光ビームによる前記走査位置の測定を行うものである。

請求項８に係る発明は、請求項７記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサの生データの微分値を計算し、その結果から複数の前記光ビームより各々の光ビームを分離して認識するものである。

請求項９に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光ビームを複数の走査方向に分離するビーム分割手段を有し、該ビーム分割手段により分離した光ビームが走査線の主走査位置を検出可能なセンサを走査することにより、走査線の副走査位置と主走査位置を同時に測定するものである。

請求項１０に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置の校正を行う走査光学系光学特性測定装置校正方法であって、前記各光センサを構成している複数の受光素子の、同一アドレス同士の副走査方向の相対的位置関係を測定して前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を求め、この補正値により光ビーム副走査位置測定結果を補正し、光ビーム副走査位置の絶対位置を算出するものである。

請求項１１に係る発明は、請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、平行光発光手段から照射された基準平行光を、全ての前記光センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置対して平行移動もしくは平行回転させることにより、前記基準平行光の副走査位置測定を行って前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出するものである。

請求項１２に係る発明は、請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、固定された平行光発光手段から照射された基準平行光に対して、全ての前記光センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置を平行に移動することにより前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする。

請求項１３に係る発明は、請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、顕微鏡を全ての前記センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置に対して平行移動もしくは平行回転をさせることにより、実際の前記光センサの前記受光素子位置を測定して前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする。

請求項１４に係る発明は、請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、固定された顕微鏡に対して、全ての前記光センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置を平行移動することにより、実際の前記光センサの受光素子位置を測定して前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする。

請求項１５に係る発明は、請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサを載せる支持体は前記光センサと一体の一体ユニット構造で、全ての前記光センサを一体で取り外し可能としたものである。

請求項１６に係る発明は、請求項１５記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサを載せる支持体は熱膨張係数が５×１０^−６／℃以下の材質としたものである。

請求項１７に係る発明は、請求項１〜１０、１５、１６のいずれか１つに記載の走査光学系光学特性測定装置に対して、測定可能な状態に取付可能な手段を設けたものである。

請求項１８に係る発明は、像担持体と、請求項１７記載の走査光学系と、前記像担持体に書き込まれた静電潜像を現像する現像器と、前記像担持体上の現像画像を転写用紙に転写する転写器と、前記転写用紙に転写された転写画像を定着する定着器とを具備するものである。

本発明によれば、移動ステージの影響を受けず高精度に光ビームの副走査方向の走査位置の測定が可能となるという効果がある。
本発明によれば、光センサ毎の位置ばらつきがなく、高精度に光ビームの副走査方向の走査位置の測定が可能となるという効果がある。
本発明によれば、像高による光量差を補正でき、像高による光量差にかかわらず、高精度に光ビームの副走査方向の走査位置の測定が可能となるという効果がある。

本発明によれば、少ないハード構成で光ビームの副走査方向の走査位置の測定が可能となると共に光センサ数の増加にも対応しやすいという効果がある。
本発明によれば、短時間で全ての光センサによる測定を行うことが可能となり、温度変化などの外乱の影響を受けず、高精度に光ビームの副走査方向の走査位置の測定が可能となるという効果がある。
本発明によれば、光ビームを切り替える必要が無く、短時間で測定を行うことが可能となり、温度変化などの外乱の影響を受けず、高精度に光ビームの副走査方向の走査位置の測定が可能となるという効果がある。

本発明によれば、同じ条件で走査線の副走査方向の走査位置と主走査方向の走査位置の測定が可能となるという効果がある。
本発明によれば、光ビームの副走査方向の走査位置の絶対位置が測定可能となるという効果がある。
本発明によれば、位置調整した各光センサの位置関係を維持したまま、移動や交換が可能となるという効果がある。
本発明によれば、熱の影響を受けず高精度に光ビームの副走査方向の走査位置が測定可能となるという効果がある。
本発明によれば、精度良く光ビームの副走査方向の走査位置の調整が可能となるという効果がある。
本発明によれば、副走査方向の色ずれを低減した画像出力が可能となるという効果がある。

以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本第１実施形態である走査光学系光学特性測定装置及び走査光学系を示す。半導体レーザ２は、レーザ光源１に接続され、走査光学系のユニット６内に設置されている。半導体レーザ２から放出された光ビームとしてのレーザビームは、コリメータレンズ及びシリドリカルレンズ３によって、回転多面鏡であるポリゴンミラー４の鏡面に集光される。ポリゴンミラー４に集光されたレーザビームは、ポリゴンミラー４の鏡面で反射されてｆθレンズ５を通過し、被走査面（像面）上に光スポットとして結像され、主走査方向であるｙ軸方向に走査される。

ここに、被走査面は、画像形成装置の光導電性を有する感光体の感光面である。画像形成装置は、上記走査光学系ユニット６と、像担持体としての感光体と、この感光体を一様に帯電させる帯電器と、上記感光体に書き込まれた静電潜像を現像する現像器と、上記感光体上の現像画像を転写用紙に転写する転写器と、上記転写用紙に転写された転写画像を定着する定着器とを具備する。上記感光体は、駆動部により回転駆動されて上記被走査面としての感光面が移動し、上記走査光学系ユニット６によりｆθレンズ５からのレーザビームで主走査方向に走査されるとともに感光体自体の移動で副走査方向に走査される。半導体レーザ２が駆動回路により画像信号により駆動され、上記感光体がｆθレンズ５からのレーザビームで露光されて静電潜像が形成される。上記感光体上の静電潜像は現像器により現像されてトナー像となり、この感光体上のトナー像は転写器により転写用紙に転写された後に定着器により転写用紙に定着される。なお、被走査面は、画像形成装置において走査光学系のユニットにて光ビームにより走査して画像を読み取る被走査面（像面）であってもよい。

ポリゴンミラー４により走査されるレーザビームは、被走査面上で光スポットの軌道上に配置された３台以上の固定式光センサ、例えばＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）のＣＣＤ受光部８（８(1)、８(2)、８(3)…８(7)）を照射する。ＣＣＤ受光部８には副走査方向（ｚ軸方向）に配列された５０００画素の光素子列からなる受光エレメントがある。この光素子列のピッチは７μｍである。

また、ＣＣＤカメラ７は、レーザビームがポリゴンミラー４により主走査方向に走査される主走査領域に複数（本第１実施形態では７台）固定して配置される。全てのＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）のＣＣＤ受光部８（８(1)、８(2)、８(3)…８(7)）からの受光信号レベルとしての出力信号は、リレーなどの切換え手段である切換えボックス９、測定手段としての画像入力ボード１０を経てパソコン１１に取り込まれる。画像入力ボード１０は、ＣＣＤ受光部８からの受光信号レベル、特に各光素子の出力信号の分布（光強度の分布）を測定する。そして、パソコン１１の演算装置は、出力断面形状の面積中心をカウントできるソフトを有しており、その各光素子の出力信号の分布（光強度の分布）からその出力断面形状の面積中心を演算し、これを副走査方向の走査位置情報として処理する。

パソコン１１の演算装置は、上記走査位置の測定を、ＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）のＣＣＤ受光部８（８(1)、８(2)、８(3)…８(7)）から切換えボックス９、画像入力ボード１０を経て取り込んだ各受光信号により像高方向の複数ポイントで行って複数箇所の副走査方向の走査位置情報を求め、これらの走査位置情報を基に走査線の曲がり、傾き、ピッチムラ、ピッチ偏差などを求める。各ＣＣＤ受光部８（８(1)、８(2)、８(3)…８(7)）は正確に像面位置と一致していることが望ましいが、実際にはＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）毎のばらつきや、ＣＣＤ素子自体のばらつきにより微妙に個体差がある。このため、例えばＣＣＤカメラ単体での前面からＣＣＤ素子までの距離を予め顕微鏡により測定しておき、各ＣＣＤ受光部８（８(1)、８(2)、８(3)…８(7)）が同一面上に配置されるように、図２に示すマイクロヘッドのような位置調整手段１２（１２(1)、１２(2)、１２(3)…１２(7)）により各ＣＣＤ受光部８（８(1)、８(2)、８(3)…８(7)）をそれぞれ正確に上記像面の位置と一致させる。

一般に被走査面でのレーザビーム光量は、中央像高付近が最も強く、周辺像高で弱くなる。例えば図３に示すように中央像高のＣＣＤカメラ７(4)の最大出力値が２００階調となるように半導体レーザ２の出力光量調整を行って走査位置の測定を行った場合、周辺のＣＣＤカメラ７(1)、７(7)の最大出力値は８０階調程度になってしまう。これでも走査位置の測定は行えるが、周辺部のＣＣＤカメラ７(1)、７(7)の出力値による走査位置測定の分解能が低下する分、測定精度も低下してしまう。

そこで、本第１実施形態では、各光センサ毎に可変抵抗のような感度（ゲイン）調整が可能なゲイン調整手段を設け、このゲイン調整手段にて周辺のＣＣＤカメラ７(1)、７(7)の最大出力値や中央のＣＣＤカメラ７(4)の最大出力値、他のＣＣＤカメラ７(2)、７(3)、７(5)、７(6)の最大出力値が同程度となるように各光センサの感度（ゲイン）を調整することで、全走査幅に渡って同程度の測定精度が得られるようにする。

ＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）がゲイン調整手段を持たない場合でも、図４に示すように各ＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の入力光路にＮＤフィルタ１３が挿入されるように各ＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）にＮＤフィルタ１３を装着できるＮＤフィルタ装着部13aを設ければ、各ＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）のＮＤフィルタ装着部13aに各ＣＣＤカメラ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の最大出力値が同程度となるように透過率の異なるＮＤフィルタ１３を装着することにより、同様に全走査幅に渡って同程度の測定精度が得られる。この場合、様々な透過率のＮＤフィルタを用意する必要があり、またＮＤフィルタの厚みに応じて像面位置の再調整が必要となる。ＣＣＤカメラは限界光量以上の光が入射した場合、ゲイン調整手段があっても出力は飽和してしまう。ＮＤフィルタならＣＣＤカメラの絶対入力光量を下げられるため、強い光の走査ビームにも対応できるという効果もある。

図１に示すように全ての光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）を、リレーなどのセンサ切換え手段である切換えボックス９を介して単一のデータ入力処理装置である画像入力ボード１０に接続することで、パソコン１１に各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の測定値を順番に取り込むことができる。パソコン１１は、このようにして取りこんだ全データから、走査線の曲がり、傾き、ピッチムラ、ピッチ偏差などを求める。

第１実施形態によれば、光センサ７は像面に合わせて像高方向に少なくとも３台以上並べた固定式光センサとし、該光センサ７により、光ビームの像面上における副走査位置を複数個所で測定するので、ステージの影響を受けず高精度に光ビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。
第１実施形態によれば、各光センサ７毎に像面方向への位置調整を行う調整手段を設けたので、センサ毎の位置ばらつきがなく、高精度に光ビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。

第１実施形態によれば、各光センサ７毎に感度のゲイン調整を行う調整手段を設けたので、光ビームの像高による光量差を補正でき、像高による光量差にかかわらず、高精度に光ビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。
第１実施形態によれば、各光センサ７毎に異なった透過率のＮＤフィルタ１３を装着する装着手段１３ａを設けので、光ビームの像高による光量差を補正でき、光ビームの像高による光量差にかかわらず、高精度に光ビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。

第１実施形態によれば、全ての前記光センサをセンサ切換え手段を介して単一のデータ入力処理装置に接続することで、前記各光センサの測定値を順番に取り込むようにしたので、少ないハード構成で光ビームの副走査位置の測定が可能となると共に光センサ数の増加にも対応しやすいという効果がある。

本発明の第２実施形態では、上記第１実施形態において、図５に示すように、複数の光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）を切換えボックスを介さず、複数の画像入力ボード１０（１０(1)、１０(2)、１０(3)…１０(7)）に接続することで、パソコン１１に各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の測定値を同時に取り込む。この場合、パソコン１１はデータの並列処理が可能となり、上記第１実施形態よりも測定速度がアップする。

走査光学系ユニット６が被走査面をシングルビーム（１本の光ビーム）で走査する走査位置を測定する場合には、光センサ７の出力信号は図６に示すようにピークが1ヵ所になる。しかし、図７に示すように走査光学系ユニット６が被走査面をマルチビーム（複数本の光ビーム）で走査する走査位置を測定する場合やタンデム光学系がそれぞれ被走査面を光ビームで走査する各走査位置を測定する場合には、光センサ７の出力信号はピークが複数となる。

複数の光ビームで走査する各走査位置を測定する場合、1本の光ビームで走査する各走査位置を順次に測定すれば良いが、同時に各走査位置を測定できれば効率も良く実機状態に近い測定となる。この場合、通常に測定を行うと、２本の光ビームの中間位置付近が副走査方向の走査位置（副走査位置）となる１本のビームとして認識されてしまう。そこで、パソコン１１は、複数の光ビームの副走査位置を同時に測定する場合には、各々の光ビームを分離して認識するアルゴリズムを用い、例えば２本の光ビームを分離するには、図８に示すように各光センサ７からの測定値である生データを微分してその絶対値を求め、この絶対値を所定のスレッシュレベルで２値化することで各々の光ビーム（ビーム１、ビーム２）を分離して認識し、その各結果から、各光ビームによる走査線の曲がり、傾き、ピッチムラ、ピッチ偏差などを求める。

第２実施形態によれば、全ての光センサを個々に別々のデータ入力処理装置に接続することで、全ての光センサの測定値を同時に取り込むようにしたので、短時間で全ての光センサによる測定を行うことが可能となり、温度変化などの外乱の影響を受けず、高精度に光ビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。
第２実施形態によれば、走査光学系が複数の光ビームを同時に走査する場合、各々の光ビームを分離して認識するアルゴリズムにより、同時に複数の光ビームによる走査位置測定を行うので、光ビームを切り替える必要が無く、短時間で測定を行うことが可能となり、温度変化などの外乱の影響を受けず、高精度にビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。

第２実施形態によれば、光センサの生データの微分値を計算し、その結果から複数の光ビームより各々の光ビームを分離して認識するので、光ビームを切り替える必要が無く、短時間で測定を行うことが可能となり、温度変化などの外乱の影響を受けず、高精度に光ビームの副走査位置の測定が可能となるという効果がある。

本発明の第３実施形態では、上記第１実施形態（または上記第２実施形態）において、図９に示すようにｆθレンズ５とＣＣＤカメラ７との間の光路中にハーフミラーやプリズムなどのビーム分割手段１４を配置し、ｆθレンズ５からの光ビームをビーム分割手段１４で複数（例えば２つ）の走査方向に分離する。この分離した２本の光ビームの一方が上述のように走査線の副走査位置を検出可能な光センサ７を走査し、上記分離した２本の光ビームの他方が走査線の主方向走査位置（主走査位置）を検出可能なセンサ１５を走査する。

主走査位置を検出可能なセンサ１５は、図１０に示すような構造となっており、ガラスなどの伸びの少ない透明基板１６の片面にエッチングにより、正確に間隔が決められた複数のスリット１７…が形成されている。この複数のスリット１７…に対応した位置には複数の光センサ１８…が設置されており、各光センサ１８…は光を検知した時間を正確に測定できるタイムインターバルアナライザに接続されている。ビーム分割手段１４からの光ビームがセンサ１５を走査することで、全像高に渡っての主走査時間の変動が明らかになり、主走査位置ズレを算出できる。パソコン１１は、タイムインターバルアナライザの測定値を切換えボックス９、画像入力ボード１０を経て取り込み、タイムインターバルアナライザの測定値から主走査位置を測定して主走査位置ズレを算出する。これにより、走査線の副走査位置と主走査位置を同時に測定することが可能となる。

第３実施形態によれば、光ビームを複数の走査方向に分離するビーム分割手段を有し、該ビーム分割手段により分離した光ビームが走査線の主走査位置を検出可能なセンサを走査することにより、走査線の副走査位置と主走査位置を同時に測定するので、走査線の副走査位置と主走査位置を同時に測定するができ、同じ条件で走査線の副走査位置と主走査位置の測定が可能となるという効果がある。

各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）は組み付け誤差や部品ばらつきによりＣＣＤ副走査方向の位置が完全には一致していない。図１１に示すように、光センサ７(１)と光センサ７(２)で同じアドレスの画素に副走査方向に相対的にLだけズレがあった場合、初期の走査線の曲りや傾きの値にこの値Lが加算されてしまう。そこで、本発明の第４実施形態では、上記第３実施形態において、図１２に示すように、平面の出た定盤上に本第４実施形態の走査光学系光学特性測定装置と、固定されたHE-NEなどの平行光発光手段１９を、設置面と平行に光を出射するように設置し、平行光発光手段１９を、全てのセンサ７を設置した走査光学系光学特性測定装置に対して平行に移動させ、もしくは図１３に示すように走査光学系光学特性測定装置に対して平行に回転させる。そして、パソコン１１は、センサ１５の測定値を切換えボックス９、画像入力ボード１０を経て取り込み、センサ１５の受光信号より平行光発光手段１９からの基準平行光の主走査位置を測定して各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の重心位置のズレ（各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）を構成している複数の受光素子の、同一アドレス同士の副走査方向の相対的位置関係）を算出する。パソコン１１は、これにより得られた各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の重心位置のズレを補正値とし、上述のように副走査方向の走査位置を算出し、これを上記補正値により補正して正確な副走査位置（光ビームの副走査方向の走査位置の絶対位置）を求める。なお、平行光発光手段１９は固定し、図１４に示すように本第４実施形態の走査光学系光学特性測定装置を移動させても良い。

第４実施形態によれば、各光センサを構成している複数の受光素子の、同一アドレス同士の副走査方向の相対的位置関係を測定して各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を求め、この補正値により光ビーム副走査位置測定結果を補正し、光ビーム副走査位置の絶対位置を算出するので、光ビーム副走査位置の絶対位置が測定可能となるという効果がある。

第４実施形態によれば、各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、平行光発光手段から照射された基準平行光を、全ての光センサを設置した走査光学系光学特性測定装置に対して平行移動もしくは平行回転させることにより、基準平行光の副走査位置測定を行って各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出するので、光ビーム副走査位置測定結果を補正し、光ビーム副走査位置の絶対位置測定が可能となるという効果がある。

第４実施形態によれば、各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、固定された平行光発光手段から照射された基準平行光に対して、全ての光センサを設置した走査光学系光学特性測定装置を平行に移動することにより各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出するので、光ビーム副走査位置測定結果を補正し、ビーム副走査位置の絶対位置測定可能となるという効果がある。

また、本発明の第５実施形態では、上記第４実施形態において、図１５に示すように平行光発光手段１９の代りに固定された顕微鏡２０を用い、この顕微鏡２０に対して各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）を平行に移動させながら顕微鏡２０で直接に各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の画素位置を読み取る。但し、この場合は、各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）の中央アドレス付近の画素では何画素目か解り難いので、両端に近い位置の画素を読み取る必要がある。

図１６に示すように、光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）を載せる支持体２１は、全ての光センサ７を一体に固定したユニット構造であり、全ての光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）を一体で取り外し可能とするものである。このように各光センサ７（７(1)、７(2)、７(3)…７(7)）をユニット化することで、別の走査光学系の走査位置測定でも、調整した位置関係や補正係数を再設定することなく測定が可能となる。また、支持体２１の材質を、スーパーインバーのような熱膨張係数５×１０^−６／℃以下の材質とすることで、温度変化による測定誤差を低く押えられる。例えば支持体２１の厚みを３０ｍｍとした時、支持体２１は１℃の変化で0.15μｍの伸びとなるので、恒温槽内で測定を行えば測定誤差は充分に小さく押えられる。

第５実施形態によれば、各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、顕微鏡を全てのセンサを設置した走査光学系光学特性測定装置に対して平行移動もしくは平行回転をさせることにより、実際の光センサの受光素子位置を測定して各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出するので、光ビーム副走査位置測定結果を補正し、ビーム副走査位置の絶対位置測定が可能となるという効果がある。

第５実施形態によれば、各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、固定された顕微鏡に対して、全ての光センサを設置した走査光学系光学特性測定装置を平行移動することにより、実際の光センサの受光素子位置を測定して各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出するので、光ビーム副走査位置測定結果を補正し、ビーム副走査位置の絶対位置測定が可能となるという効果がある。

第５実施形態によれば、光センサを載せる支持体は一体ユニット構造で、全ての光センサを一体で取り外し可能としたので、位置調整した各光センサの位置関係を維持したまま、移動や交換が可能となるという効果がある。

第５実施形態によれば、光センサを載せる支持体は熱膨張係数が５×１０^−６／℃以下の材質としたので、熱の影響を受けず高精度に光ビームの副走査位置測定が可能となるという効果がある。

本発明の第６実施形態である走査光学系光学特性測定装置２３は、上記第２実施形態において、図１７に示すように、４連タンデム用走査光学系２２が固定部材２４にて着脱可能に固定される。走査光学系光学特性測定装置２３は、このように４連タンデム用走査光学系２２を固定可能とすることで、実機の走査光学系の走査位置を直接に測定し調整することが可能になる。なお、この第６実施形態のように光ビームの間隔が広い場合、長尺の光センサ７を用いるか、複数の光センサを組合せて使用しても良い。

また、光センサとしては、今まで述べてきたＣＣＤのような、副走査方向に配列された複数の受光素子よりなるタイプでなく、図１８に示すような非平行に配置された２本の受光素子２６、２７よりなるもの２５でも良い。この光センサ２５は、主走査方向に対して直角に配置された受光素子２６と、該受光素子２６に対して非平行に配置された受光素子２７より成る。各受光素子２６、２７は光を検知した時間を正確に測定できるタイムインターバルアナライザに接続されている。図示しない測定手段は、タイムインターバルアナライザの測定値から、ビーム１が受光素子２６、２７で検知された時間間隔ｔ１と、ビーム１が副走査方向に移動したビーム２が受光素子２６、２７で検知された時間間隔ｔ２を比較することで、副走査方向の移動量を求める。

ここに、４連タンデム用走査光学系２２はカラー画像形成装置に用いられる。このカラー画像形成装置では、複数の画像形成部を有し、この複数の画像形成部では、それぞれ、感光体は、駆動部により回転駆動されて被走査面としての感光面が移動し、複数の走査光学系ユニット６によりｆθレンズ５からのレーザビームで主走査方向に走査されるとともに感光体自体の移動で副走査方向に走査される。半導体レーザ２が駆動回路により各色の画像信号により駆動されることによって、上記感光体がｆθレンズ５からのレーザビームで露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体上の静電潜像は各色の現像器により現像されて各色のトナー像となり、これらの感光体上の各色のトナー像はそれぞれ転写ベルトで搬送される転写用紙に重ね合わせて転写された後に定着器により転写用紙に定着される。

第６実施形態によれば、走査光学系光学特性測定装置に対して、測定可能な状態に取付可能な手段を設けたので、走査光学系は精度良く光ビーム副走査位置の調整が可能となるという効果がある。

第６実施形態に関する画像形成装置によれば、像担持体と、走査光学系と、像担持体に書き込まれた静電潜像を現像する現像器と、像担持体上の現像画像を転写用紙に転写する転写器と、転写用紙に転写された転写画像を定着する定着器とを具備するので、副走査方向の色ずれを低減した画像出力が可能となるという効果がある。

本発明の第１実施形態である走査光学系光学特性測定装置及び走査光学系を示す断面略図である。 同第１実施形態の一部を拡大して示す断面略図である。 同第１実施形態におけるＣＣＤカメラのゲイン調整を説明するための図である。 同第１実施形態の一部を拡大して示す斜視図である。 本発明の第２実施形態である走査光学系光学特性測定装置及び走査光学系を示す断面略図である。 同第２実施形態において走査光学系ユニットの光ビームがシングルビームである場合の構成及びＣＣＤ出力を示す図である。 同第２実施形態において走査光学系ユニットの光ビームがマルチビームである場合の構成及びＣＣＤ出力を示す図である。 同第２実施形態のＣＣＤカメラからの生データの処理波形を示す波形図である。 本発明の第３実施形態である走査光学系光学特性測定装置を示す断面略図である。 同第３実施形態の主走査位置を検出可能なセンサを示す平面図である。 ２つの光センサ７における同じアドレスの画素の副走査方向ズレを示す図である。 本発明の第４実施形態の１態様を示す概略図である。 同第４実施形態の他の態様を示す概略図である。 同第４実施形態の別の態様を示す概略図である。 本発明の第５実施形態を示す概略図である。 同第５実施形態を示す一部を示す斜視図である。 本発明の第６実施形態を示す概略図である。 光センサの例を示す図である。 従来の光センサ移動式測定機を示す断面略図である。

符号の説明

２ 半導体レーザ
３ コリメータレンズ及びシリドリカルレンズ
４ ポリゴンミラー
５ ｆθレンズ
６ 走査光学系ユニット
７、７(1)、７(2)、７(3)…７(7) ＣＣＤカメラ７
８、８(1)、８(2)、８(3)…８(7) ＣＣＤ受光部
９ 切換えボックス
１０、１０(1)、１０(2)、１０(3)…１０(7) 画像入力ボード
１１ パソコン
１２（１２(1)、１２(2)、１２(3)…１２(7)） 位置調整手段
１３ ＮＤフィルタ
１４ ビーム分割手段
１５ センサ
１９ 平行光発光手段
２０ 顕微鏡
２１ 支持体
２２ ４連タンデム用走査光学系
２３ 走査光学系光学特性測定装置
２４ 固定部材
２５ 光センサ

Claims (18)

1. 光ビームにより像面上を走査して書込及び読取の少なくとも一方を行う走査光学系により、前記光ビームが前記像面上を主走査方向に走査する走査線の位置を、副走査方向に配列された複数の受光素子を有する光センサ、または前記走査線の位置を検出可能な光センサにより測定する走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサは前記像面に合わせて像高方向に少なくとも３台以上並べた固定式光センサとし、該光センサにより、前記光ビームの前記像面上における副走査位置を複数個所で測定することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
2. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記各光センサ毎に像面方向への位置調整を行う調整手段を設けたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
3. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記各光センサ毎に感度のゲイン調整を行う調整手段を設けたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
4. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記各光センサ毎に異なった透過率のＮＤフィルタを装着する装着手段を設けたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
5. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、全ての前記光センサを光センサ切換え手段を介して単一のデータ入力処理装置に接続することで、前記各光センサの測定値を順番に取り込むようにしたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
6. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、全ての前記光センサを個々に別々のデータ入力処理装置に接続することで、全ての前記光センサの測定値を同時に取り込むようにしたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
7. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記走査光学系が複数の光ビームを同時に走査する場合、各々の前記光ビームを分離して認識するアルゴリズムにより、同時に複数の前記光ビームによる前記走査位置の測定を行うことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
8. 請求項７記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサの生データの微分値を計算し、その結果から複数の前記光ビームより各々の光ビームを分離して認識することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
9. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光ビームを複数の走査方向に分離するビーム分割手段を有し、該ビーム分割手段により分離した光ビームが走査線の主走査位置を検出可能なセンサを走査することにより、走査線の副走査位置と主走査位置を同時に測定することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
10. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置の校正を行う走査光学系光学特性測定装置校正方法であって、前記各光センサを構成している複数の受光素子の、同一アドレス同士の副走査方向の相対的位置関係を測定して前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を求め、この補正値により光ビーム副走査位置測定結果を補正し、光ビーム副走査位置の絶対位置を算出することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置校正方法。
11. 請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、平行光発光手段から照射された基準平行光を、全ての前記光センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置に対して平行移動もしくは平行回転させることにより、前記基準平行光の副走査位置測定を行って前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置校正方法。
12. 請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、固定された平行光発光手段から照射された基準平行光に対して、全ての前記光センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置を平行に移動することにより前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置校正方法。
13. 請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、顕微鏡を全ての前記センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置に対して平行移動もしくは平行回転をさせることにより、実際の前記光センサの前記受光素子位置を測定して前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置校正方法。
14. 請求項１０記載の走査光学系光学特性測定装置校正方法において、前記各光センサ間の副走査方向の相対的位置関係の測定は、固定された顕微鏡に対して、全ての前記光センサを設置した前記走査光学系光学特性測定装置を平行移動することにより、実際の前記光センサの受光素子位置を測定して前記各光センサの副走査方向相対的位置関係補正値を算出することを特徴とする走査光学系光学特性測定装置校正方法。
15. 請求項１記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサを載せる支持体は前記光センサと一体の一体ユニット構造で、全ての前記光センサを一体で取り外し可能としたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
16. 請求項１５記載の走査光学系光学特性測定装置において、前記光センサを載せる支持体は熱膨張係数が５×１０^−６／℃以下の材質としたことを特徴とする走査光学系光学特性測定装置。
17. 請求項１〜１０、１５、１６のいずれか１つに記載の走査光学系光学特性測定装置に対して、測定可能な状態に取付可能な手段を設けたことを特徴とする走査光学系。
18. 像担持体と、請求項１７記載の走査光学系と、前記像担持体に書き込まれた静電潜像を現像する現像器と、前記像担持体上の現像画像を転写用紙に転写する転写器と、前記転写用紙に転写された転写画像を定着する定着器とを具備することを特徴とする画像形成装置。
    

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