JP4745796B2 - Eccentricity measuring apparatus and decentration adjusting apparatus for optical deflection apparatus, and scanning optical apparatus and image forming apparatus using them - Google Patents
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Description
本発明は、レーザビームを使用して光書き込みを行う走査光学装置に用いられる光偏向装置の偏心測定及び偏心調整装置に関するものである。また、それらを用いた光偏向装置を備えた走査光学装置及び画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an eccentricity measurement and eccentricity adjustment device for an optical deflection device used in a scanning optical device that performs optical writing using a laser beam. The present invention also relates to a scanning optical apparatus and an image forming apparatus provided with an optical deflecting device using them.
従来、光偏向装置の偏心測定装置には、回転多面鏡の周囲に位置検知センサを配置したものがある(特許文献1参照)。この偏心測定装置は、把持調整手段を用いて回転多面鏡が静止した状態で、周囲の位置検知センサを用いて回転多面鏡の複数の反射面の回転中心軸に対する相対距離がほぼ等しくなるように(所謂、偏心が無くなるように)位置決め・調整する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is an eccentricity measuring device for an optical deflection device in which a position detection sensor is arranged around a rotary polygon mirror (see Patent Document 1). In this eccentricity measuring device, the relative distance of the plurality of reflecting surfaces of the rotating polygon mirror with respect to the rotation center axis is substantially equal using the surrounding position detection sensor in a state where the rotating polygon mirror is stationary using the grip adjusting means. Position and adjust (so as to eliminate so-called eccentricity).
図9はポリゴンミラー42と位置検知センサ1との距離の測定方法を説明する図である。図9は1つの反射面とこの反射面に対応した1つの位置検知センサ1を示しているが、他の3つの反射面及び位置検知センサ1も同様に構成されている。
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for measuring the distance between the
4つの反射面42aを有する回転多面鏡であるポリゴンミラー42は、静止状態であるとし、4つの反射面42aを4つの位置検知センサ1を用いて距離を測定するものとする。
The
まず、図9に示すように、ミラー42が実線で示す位置A(中心の位置がOa)にある時について説明する。位置検知センサ1上の発光部2からレーザ光Lが出射し、ミラー42の反射面上の点A1の位置で反射する。反射光Laは、位置検知センサ1の受光部3上の点aに入射する。
First, as shown in FIG. 9, a case where the
次に、ミラー42が位置検知センサ1から遠ざかる方向にずれて、破線で示す位置B(中心の位置はOb)にある時について説明する。この場合には、反射面42a上の点B1の位置でレーザ光Lが反射する。反射光Lbは、位置検知センサ1の受光部3上の点b(点aから矢印α方向に少しずれた位置)に入射する。
Next, a case where the
逆に、ミラー42が位置検知センサ1から近づく方向にずれて、二点鎖線で示す位置C(中心の位置はOc)にある時について説明する。この場合は、反射面42a上の点C1の位置でレーザ光Lが反射する。反射光Lcは、位置検知センサ1の受光部3上の点c(点aから矢印β方向に少しずれた位置)に入射する。
Conversely, the case where the
このように、位置検知センサ1は、測定対象であるミラー42の距離を受光部3上のレーザ光線入射位置の違い(点a〜点c等)として読み取る。すなわち、矢印α方向にずれた位置にレーザ光線が入射したら測定対象は遠ざかったと判断し、矢印β方向にずれた位置にレーザ光線が入射したら測定対象は近づいたと判断する。測定対象との距離は、レーザ発光部1のレーザ出射角度と受光部3の光線入射位置から計算して導かれる。
As described above, the
また、特許文献1には、把持調整手段を回転させることによって、位置検知センサは1箇所だけでもよく、これによっても装置コストの低減が可能となる旨が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228561 describes that the position of the position detection sensor may be only one by rotating the grip adjustment means, and that the apparatus cost can be reduced by this.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、位置検知センサ部の構成、及び調整・固定方法において以下のような欠点があった。
However, the technique described in
(位置検知センサ部の構成の2つの欠点)
まず、位置検知センサ部の構成の2つの欠点について説明する。
(Two disadvantages of the configuration of the position detection sensor)
First, two drawbacks of the configuration of the position detection sensor unit will be described.
(1つ目の欠点)
1つ目の欠点は、コスト的に非常に不利となる点である。具体的には、回転多面鏡(ポリゴンミラー)が静止した状態で、回転多面鏡の所謂偏心が無くなるように位置決め・調整する。このため、位置検知センサを複数配置しなければならない(特許文献1の図2参照)。また、ポリゴンミラーの面数に応じて位置検知センサの数を増減させる必要がある。さらに、異なる仕様のポリゴンミラーを測定する場合には、センサの数・配置から見直す必要がある。
(First drawback)
The first disadvantage is that it is very disadvantageous in terms of cost. Specifically, positioning and adjustment are performed so that the so-called eccentricity of the rotating polygon mirror is eliminated while the rotating polygon mirror (polygon mirror) is stationary. For this reason, a plurality of position detection sensors must be arranged (see FIG. 2 of Patent Document 1). Further, it is necessary to increase or decrease the number of position detection sensors according to the number of surfaces of the polygon mirror. Further, when measuring polygon mirrors having different specifications, it is necessary to review the number and arrangement of sensors.
このため、回転多面鏡を回転させながら測定するのが望ましい。また、動圧軸受により支持された光偏向装置では、回転させなければ実質的な面の偏心を測定することができない。 For this reason, it is desirable to perform measurement while rotating the rotary polygon mirror. Further, the optical deflection device supported by the dynamic pressure bearing cannot measure the substantial surface eccentricity unless it is rotated.
(2つ目の欠点)
2つ目の欠点は、ポリゴンミラーの反射面までの距離の検出誤差が大きくなる点である。この欠点の要因として、下記の2つの要因が挙げられる。
(Second drawback)
The second drawback is that the detection error of the distance to the reflection surface of the polygon mirror becomes large. The following two factors can be cited as factors of this defect.
(1つ目の要因)
1つ目の要因について説明する。1つ目の要因は、測定対象のミラー42の中心Oまわりの角度誤差成分が乗ることである。図10はポリゴンミラー42と位置検知センサ1との距離の測定における角度誤差を説明する図である。図10は1つの反射面とこの反射面に対応した1つの位置検知センサ1を示しているが、他の3つの反射面及び位置検知センサ1も同様に構成されている。
(First factor)
The first factor will be described. The first factor is an angular error component around the center O of the
図10に示すように、ミラー42が実線で示す位置A(中心の位置がOa)にある時は、図9と同様に反射面42a上の点A2で反射して反射光Laになり、位置検知センサ1上の受光部3で受光される。
As shown in FIG. 10, when the
次に、ミラー42が中心Oまわりに図10中反時計回りに回転してずれた破線で示す位置D(中心の位置はO)にある場合について説明する。この場合は、反射面42a上の点D1で反射する。反射光Ldは、位置Aにある時と比較して矢印α方向にずれる。
Next, a description will be given of a case where the
逆に、ミラー42が中心Oまわりに図10中時計回りに回転してずれた二点差線で示す位置E(中心の位置はO)にある場合について説明する。この場合は、反射面42a上の点E1で反射する。反射光Leは、位置Aにある時と比較して矢印β方向にずれる。
Conversely, a case will be described in which the
このように、ミラー42の中心Oの位置がずれなくても、中心Oまわりの角度誤差によって反射光の位置がずれてしまう。そして、ミラー42の角度誤差を、位置検知センサ1は距離の違いと勘違いして読み取ってしまうのである。
As described above, even if the position of the center O of the
従って、この配置のままで測定精度を向上させるには、ミラー42と位置検知センサ1の相対位置関係を高い精度で保証しなければならない。
Therefore, in order to improve the measurement accuracy with this arrangement, the relative positional relationship between the
(2つ目の要因)
次に、2つ目の要因について説明する。図10においてミラー42を反時計まわりに回転させながら4つの反射面42aまでの距離を1つの位置検知センサ1で順次測定していくものとする。
(Second factor)
Next, the second factor will be described. In FIG. 10, it is assumed that the distance to the four reflecting
この場合、ミラー42の位置は中心Oまわりに回転してE→A→Dというように移り変わる。すると反射光は、Le→La→Ldというように動いていき、受光部3上で反射光は必ず矢印β方向から入って矢印α方向に出て行く。すなわち、位置検知センサ1は、毎回ミラー42の位置が遠ざかっていくと認識する。
In this case, the position of the
実際には、反射面42aの位置を正しく測り取れるのは、位置検知センサ1に対し反射面42aが正対した時(位置Aにある時)である。しかし、このタイミングを読み取るのは非常に困難であるという問題がある。なお、位置Aにある時は、反射面42aと位置検知センサ1のセンサ部2、3が平行な位置関係にある。
Actually, the position of the reflecting
図11は従来の方式でポリゴンミラー42の偏心の測定を行った場合の測定結果を示す模式図である。図11において、横軸に時間をとり、縦軸に位置検知センサ1の出力をとる。なお、位置検知センサ1の出力は、反射面42aまでの距離とほぼ同じ意味と考えてよい。位置検知センサ1の出力がL0の時は、反射光が受光部3に戻ってきておらず距離が測れていない状態である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a measurement result when the eccentricity of the
例えば、測定開始からミラー42の1面目の測定では、時刻T1に反射光が受光部3に入り始め、時刻T2に反射光が受光部3から出て行く。
For example, in the measurement of the first surface of the
図10で示した配置の場合、反射光は位置検知センサ1が近いと認識する方向から入射して遠ざかる方向に出て行く。位置検知センサ1が近いと認識する時出力が大きいとすると、時刻T1からT2にかけて出力は時間と共に下がる、右下がりの波形(D部)になる。
In the case of the arrangement shown in FIG. 10, the reflected light enters from the direction in which the
尚、ミラー42は4つの反射面42aを有しているので、出力波形の大きさは4面毎に周期的に変化する。
Since the
仮に、受光部3の中央で反射光を受光するとき、ミラー42と位置検知センサ1が正対するとすれば、図11の出力波形ではT1とT2の中間であるT3のタイミングでの出力L3が、ミラー42との距離である。
If the
但し、受光部3の中央で反射光を受光する時が、正対する時かどうかは位置検知センサ1の仕様により様々であり、基本的に正対する瞬間は分からないことが多い。また、受光部3の中央で反射光を受光する時が、正対する時であったとしても、両サイドのエッジ、すなわち時刻T1、T2における出力が正確なタイミングで精度よく測定できなければならない。もし時刻T1、T2の検出に誤差があると、D部の傾きに応じた測定誤差が発生してしまう。
However, whether or not the time when the reflected light is received at the center of the
そこで本発明は、コストをおさえつつ、偏心量の測定を高精度に行うことができる偏心測定装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an eccentricity measuring apparatus capable of measuring the amount of eccentricity with high accuracy while suppressing cost.
上記課題を解決するために本発明に係る偏心測定装置の代表的な構成は、レーザ光を光偏向装置の回転多面鏡の各反射面に順次照射するレーザ光源部と、前記反射面で反射したレーザ光を受光する受光部とを有し、前記レーザ光源から照射され前記反射面で反射され前記受光部で受光されるレーザ光の光軸が前記回転多面鏡の回転中心軸を含む副走査断面内にあるように、前記レーザ光源部は、前記回転中心軸及び前記回転中心軸に対して垂直な方向に対して傾斜した方向にレーザ光を照射することで、前記回転多面鏡の回転中心軸に対する前記回転多面鏡の反射面の偏心量を測定する偏心測定装置において、前記受光部はスリットとフォトダイオードを有し、前記回転多面鏡側から順に前記スリット、前記フォトダイオードの順番に配置され、前記スリットは副走査方向において幅が所定の割合で変わる1つの穴部を有し、前記回転多面鏡の前記回転中心軸からの距離が最も長い面で反射されたレーザ光が前記スリットに到達する位置における副走査方向の高さを第1高さ、前記回転多面鏡の前記回転中心軸からの距離が最も短い面で反射されたレーザ光が前記スリットに到達する位置における副走査方向の高さを第2高さとすると、前記穴部の副走査方向の長さは、前記第1高さと前記第2高さの差分よりも長いことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a typical configuration of an eccentricity measuring apparatus according to the present invention includes a laser light source unit that sequentially irradiates each reflecting surface of a rotary polygon mirror of an optical deflecting device, and a laser light source unit that reflects the reflected light on the reflecting surface. and a light receiving portion for receiving the record laser light was, the optical axis of the laser light received by the reflected by the reflecting surface is irradiated the light receiving unit from the laser light source comprises a rotational center axis of the rotary polygon mirror As in the sub-scanning section, the laser light source unit irradiates laser light in a direction inclined with respect to the rotation center axis and a direction perpendicular to the rotation center axis. In the eccentricity measuring apparatus that measures the amount of eccentricity of the reflecting surface of the rotary polygon mirror with respect to the rotation center axis , the light receiving unit includes a slit and a photodiode, and the slit and the photodiode in order from the rotary polygon mirror side. Arranged The slit has one hole whose width changes at a predetermined rate in the sub-scanning direction, and the laser beam reflected by the surface having the longest distance from the rotation center axis of the rotary polygon mirror reaches the slit. The height in the sub-scanning direction at the position where the laser beam is reflected is the first height, and the height in the sub-scanning direction at the position where the laser beam reflected by the surface having the shortest distance from the rotation center axis of the rotary polygon mirror reaches the slit. When the height is the second height, the length of the hole in the sub-scanning direction is longer than the difference between the first height and the second height .
本発明によれば、コストをおさえつつ、偏心量の測定を高精度に行うことができる。 According to the present invention, the amount of eccentricity can be measured with high accuracy while reducing costs.
[第一実施形態]
本発明に係る偏心測定装置の実施形態について、図を用いて説明する。図1は本実施形態にかかる光偏向装置の偏心測定装置の側面図である。図2は偏心測定装置50とスキャナモータユニット81との位置関係を示す斜視図である。
[First embodiment]
Embodiments of an eccentricity measuring apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of an eccentricity measuring device for an optical deflector according to this embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the positional relationship between the
(偏心測定装置50)
図1に示すように、偏心測定装置50は、光偏向装置であるスキャナモータユニット81の回転多面鏡であるポリゴンミラー42の回転中心軸Opに対するミラー42の反射面42aの偏心量を測定する。偏心量の測定は、ミラー42を回転させながら行う。
(Eccentricity measuring device 50)
As shown in FIG. 1, the
偏心測定装置50は、レーザ光源部である半導体レーザ51、コリメーターレンズ52、絞り53、シリンドリカルレンズ54A、54B、治具レンズ55、受光部を構成するVスリット56及びフォトダイオード57を有している。図2に示すように、これらの偏心測定装置50を構成する各光学部品群の光軸は、ユニット81の回転中心軸Opを含む同一平面内(副走査断面内)にある。
The
副走査断面とは、主走査平面と直交する平面をいう。主走査平面とは、反射面42aに直角をなす方向から入射したレーザ光が反射偏向される際に、そのレーザ光がある1つの平面内に収まる、その平面をいう。通常、主走査平面は、回転中心軸Opに直交する平面となる。
The sub-scanning section refers to a plane orthogonal to the main scanning plane. The main scanning plane refers to a plane in which the laser beam falls within one plane when the laser beam incident from a direction perpendicular to the reflecting
半導体レーザ51から出射したレーザ拡散光Lは、コリメーターレンズ52によってコリメート化される。そして、略円形の絞り53によって成形されたレーザ光束Lが取り出される。その後、シリンドリカルレンズ54Aによってミラー42の回転軸方向にのみ集光され、ミラー42の反射面42a上では結像した線像となる。
The laser diffused light L emitted from the
反射面42aで反射した反射光束Lは、回転軸方向に対してはやや発散しながらシリンドリカルレンズ54Bに入射する。そして、レンズ54Bでコリメート光に戻され、治具レンズ55によってVスリット56上に結像する。Vスリット56の穴部56aを通過したビームは、フォトダイオード57によって受光され、光量がモニタされる。
The reflected light beam L reflected by the reflecting
穴部56aは、副走査方向において幅が所定の割合で変わる1つの穴部である。副走査方向とは主走査方向と垂直な方向をいい(本実施形態では回転中心軸Opの軸方向)、主走査方向とはレーザ光Lが走査される方向をいう。 The hole 56a is one hole whose width changes at a predetermined rate in the sub-scanning direction. The sub-scanning direction refers to a direction perpendicular to the main scanning direction (in this embodiment, the axial direction of the rotation center axis Op), and the main scanning direction refers to the direction in which the laser light L is scanned.
ミラー42の回転中心軸Opを含む副走査断面内において、レーザ光Lが反射面42aで反射し、反射光Lが受光部(Vスリット56、フォトダイオード57)で受光される構成とした。すなわち、偏心測定装置50の光軸はユニット81の回転中心軸Opを含む副走査断面内となる。
In the sub-scan section including the rotation center axis Op of the
(偏心量の測定方法)
偏心量の測定方法について説明する。図3は図1のE部の詳細図である。図4(a)、図4(b)は図1のF部の詳細を示す斜視図、正面図である。図4(b)は図4(a)の矢印G方向から見た図である。
(Measurement method of eccentricity)
A method for measuring the amount of eccentricity will be described. FIG. 3 is a detailed view of part E in FIG. 4 (a) and 4 (b) are a perspective view and a front view showing details of the F portion in FIG. FIG. 4B is a view as seen from the direction of arrow G in FIG.
図3に示すように、ユニット81の回転中心軸Opに対しミラー42が偏心して組みつけられていると、ミラー42の回転に伴って反射面毎に反射面42aの出入りが生ずる。ある反射面42aが実線で示す位置Fにあると、測定用のレーザ光Lは反射面42aで反射して反射光Lfになる。
As shown in FIG. 3, when the
ミラー42は6つの反射面42aを有するので、60°回転して次の反射面42aに来た時、ミラー42が破線で示す位置Gにあるとする。このとき、反射光Lgは、反射光Lfより図3中の上方向にシフトした位置になる。
Since the
逆に、反射面42aがミラー42が二点差線で示す位置Hに来たときには、反射光Lhは、反射光Lfより図3中の下方向にシフトした位置になる。
On the other hand, when the reflecting
このような反射光の位置の移動は、ミラー42が偏心している、すなわち回転中心軸Opに対する各反射面42aの距離が違うことによって、所謂反射面の出入りが発生していることに起因する。この反射面の出入り量のMaxレンジが偏心量であり、これを矢印γ方向の光線のずれ量として測定する。
Such movement of the position of the reflected light is due to the fact that the
図4(a)に示すように、矢印γ方向にずれた反射光Lf、Lg、Lhは、ミラー42の回転と共に走査される。回転方向を矢印R方向とすると、反射光Lf、Lg、Lhは、Vスリット56上を矢印Lf1、Lg1、Lh1のように走査される。Vスリット56は三角形の穴部56aを有しており、反射光Lf、Lg、Lhは穴部56aを通過している間のみ、フォトダイオード57の受光面57aによって受光される。
As shown in FIG. 4A, the reflected lights Lf, Lg, and Lh shifted in the direction of the arrow γ are scanned with the rotation of the
図4(b)に示すように、走査線Lf1〜Lh1は、それぞれ矢印γ方向の位置が異なるのでVスリット56の穴部56aを横切る距離が異なる。例えば、走査線Lg1は距離Mgだけ横切り、走査線Lh1は距離Mhだけ横切る。 As shown in FIG. 4B, the scanning lines Lf <b> 1 to Lh <b> 1 have different distances across the hole 56 a of the V slit 56 because the positions in the arrow γ direction are different. For example, the scanning line Lg1 crosses the distance Mg, and the scanning line Lh1 crosses the distance Mh.
この距離Mg、Mh等を測定することによって、走査線Lf1〜Lh1の矢印γ方向の光線高さの差hが求まる。なお、ここまでは説明を簡単にするため、3つの走査線Lf1〜Lh1と3つの距離Mf〜Mhについて説明した。 By measuring the distances Mg, Mh, etc., the difference h in the light beam height in the direction of the arrow γ of the scanning lines Lf1 to Lh1 is obtained. Heretofore, in order to simplify the description, the three scanning lines Lf1 to Lh1 and the three distances Mf to Mh have been described.
しかし、本実施形態では、ミラー42は6つの反射面を有しているので、各反射面に対応した6つの走査線が発生し、Vスリット56を横切る距離が6つ発生する。それらの距離をM1〜M6とし、Vスリット56の三角形の穴部56aの走査線が横切る2辺で挟む角の角度をθ[rad]とする。すると、走査線Lf1〜Lh1の矢印γ方向の光線高さの差hは次式で表される
h=(max(M1〜M6)−min(M1〜M6))/(2tan(θ/2))…(式1)
However, in this embodiment, since the
実際には距離M1〜M6は、次式のように概略計算される。ここで、走査線が穴部56aを横切る時間(T1〜T6[sec])、ポリゴンミラー42の回転数Rp[rpm]、治具レンズ55の焦点距離Fg[mm]とする。なお、反射面42aが1°傾くと、走査線は2倍の2°ずれるので、ポリゴンミラー42の回転速度に対し、走査線は2倍の回転速度になる
h=(4πFg・Rp/60)・(max(T1〜T6)−min(T1〜T6))/(2tan(θ/2))…(式2)
Actually, the distances M1 to M6 are roughly calculated as follows. Here, the time for the scanning line to cross the hole 56a (T1 to T6 [sec]), the rotational speed Rp [rpm] of the
この式2において、本来、走査速度はFg×tan(走査角速度)であるが、Vスリット56の穴部56aに入射する時間が極短いため、Fg×(走査角速度)で近似している。走査角速度は4πRp/60である。Vスリット56の穴部56aに入射する時間T1〜T6は、フォトダイオード57の出力をオシロスコープやタイムインターバルアナライザ等を用いてモニタすることによって簡単に測定できる。
In this
尚、ここで図3に戻り、ポリゴンミラー42への入射光と出射光の角度差をδ[rad]とすると、ポリゴンミラー42の反射面42aの出入り量Xを次式で表すことができる
X=h/2sin(δ/2)=(4πFg・Rp/60)・(max(T1〜T6)−min(T1〜T6))/(2tan(θ/2)sin(δ/2))…(式3)
Here, returning to FIG. 3, if the angle difference between the incident light and the outgoing light to the
以上説明したように、ポリゴンミラー42の各反射面42aからの反射光がVスリットを横切る時間T1〜T6を測定することにより、反射面42aの出入り量X、すなわち回転中心軸Opに対する偏心量Xを求めることができる。
As described above, by measuring the times T1 to T6 during which the reflected light from the reflecting
ここで、反射面42aとVスリット56は、レンズ54Bと治具レンズ55によって、ミラー42の回転中心軸Opを含む副走査断面内において、光学的に共役な関係になっている。
Here, the reflecting
この関係は、反射面42aと感光体とが共役な関係とる所謂面倒れ補正光学系のと同様の関係である。すなわち、反射面42a上で副走査方向に一度結像させる構成となっており、反射面42a上の像に対応する像の位置はVスリット56上で一意に定まる。このため、反射面42aが上を向いたり下を向いたりしていても像の位置は変わらず、所謂面倒れが補正される。
This relationship is the same as that of a so-called surface tilt correction optical system in which the reflecting
従って、各反射面42aが回転中心軸Opに対し平行度がばらつく、所謂面倒れがあってもVスリット56上の走査光線の高さのばらつきを低減でき、偏心測定の精度を向上させることができる。面倒れの影響をより低減させるためには、結像レンズ(レンズ54B)を光軸方向に振って調整することにより、倒れ補正が完璧になる位置に調整させればよい。
Therefore, even if the reflection surfaces 42a vary in parallel to the rotation center axis Op, that is, so-called surface tilt, the variation in the height of the scanning light beam on the V slit 56 can be reduced, and the accuracy of the eccentricity measurement can be improved. it can. In order to further reduce the influence of the surface tilt, the image forming lens (
尚、本実施形態では、受光部はVスリット56を用いた形態としたが、必ずしもVスリット56でなくともよい。例えば、互いに平行でない非平行な2つの穴部をフォトダイオード57の前に並べて配置することによっても、検出は可能である。例えば、図4(c)に示すように、2つの穴部56bを配置すれば、同様に2つの穴部56bをそれぞれ横切る時間差によって光線高さの差hを測定でき、ひいては偏心量Xの測定が可能になる。
In the present embodiment, the light receiving unit uses the V-
(効果)
以上説明したように、ポリゴンミラー42を回転させて偏心量Xを測定する。これにより、位置検知センサを複数配置する必要がなく、コストをおさえることができる。
(effect)
As described above, the eccentric amount X is measured by rotating the
また、ポリゴンミラー42の回転中心軸Opを含む副走査断面内において、レーザ光Lが反射面42aで反射し、反射光Lが受光部(Vスリット56、フォトダイオード57)で受光される構成とした。これにより、ポリゴンミラー42の回転によって反射光Lが走査される影響を極力小さくでき、回転するミラー42がフォトダイオード57と正対する瞬間を正確に検出できる。従って、ミラー42が位置検知したい方向に向いた瞬間を正確に検出でき、測定精度が向上する。
In the sub-scan section including the rotation center axis Op of the
また、偏心測定装置50のレンズ54Bを光軸方向に振って倒れ補正が完璧になる位置まで調整する。これにより、ユニット81の面倒れ要素を排除して、偏心量Xを光線高さの差hに置き換えることができ、さらに測定精度が向上する。
Further, the
また、ポリゴンミラー42へのレーザ光Lの入射角度、及びVスリット56の穴部56aの角度(三角形の穴部56aの走査線が横切る2辺で挟む角の角度θ)を適当な値に設定する。これにより、偏心量Xに対する敏感度を変更調整することができ、十分な応答性を保ちつつユニット81を高速回転しながら測定できる。
Further, the incident angle of the laser beam L to the
(従来技術の他の課題とそれに対する本実施形態の効果)
図11の拡大図に示すように、出力波形のD部は、実際にはきれいな斜め線にはならず、ギザギザした波形になる。受光部3がCCDもしくはPSD等であることにより、時間方向に離散的なデータになるためである。
(Other problems of the prior art and the effect of this embodiment on it)
As shown in the enlarged view of FIG. 11, the D portion of the output waveform is not actually a clean diagonal line but a jagged waveform. This is because when the
距離について分解能が非常に高くとも、時間についての分解能は位置検知センサ1の仕様に応じたサンプリング周波数以上にはならず、せいぜい50kHz〜60kHz程度の分解能である。
Even if the resolution with respect to the distance is very high, the resolution with respect to time does not exceed the sampling frequency according to the specification of the
例えば、4つの反射面42aを有するミラー42を用い、定格回転数が30000r/minの光偏向装置の偏心を測定しようとする。サンプリング周波数50kHzの位置検知センサ1では、受光部3が無限の大きさだとしても理論上25回しかサンプリングできない。
For example, an attempt is made to measure the eccentricity of an optical deflecting device having a rated rotational speed of 30000 r / min using a
仮に、反射光が位置検知センサ1の受光部3に入射しうるミラー42の角度範囲が±5°(レンジで10°)とする。このとき、概算でサンプリング回数は1/9(10°÷90°=1/9)になり、反射面一つあたり2.8回しかサンプリングできない。
Assume that the angle range of the
反射光は等速度で走査されるわけではないので、さらにサンプリングが抜け落ちる可能性がある。このため、斜めになってしまう波形(D部)を、本測定装置では定格回転数での測定は困難である。 Since the reflected light is not scanned at the same speed, there is a possibility that sampling may be further lost. For this reason, it is difficult to measure the waveform (D portion) that becomes slanted at the rated rotation speed with this measuring apparatus.
回転数を落とせば十分な回数のサンプリングが可能だが、スキャナモータが流体軸受を用いている場合には、動圧不足により軸が振れ回る現象も拾ってしまう。これにより、測定誤差だけでなく、定格回転数では動圧は正常に発生するために偏心量を大きめに算出してしまう不具合が起こる。 Sampling a sufficient number of times is possible if the number of revolutions is reduced, but if the scanner motor uses a fluid bearing, it also picks up the phenomenon that the shaft swings due to insufficient dynamic pressure. As a result, not only the measurement error but also the dynamic pressure is normally generated at the rated rotational speed, so that a problem arises that the eccentric amount is calculated to be large.
これに対し、本実施形態では、測定に用いるセンサ部分にはフォトダイオード57とVスリット56を用いている。そして、フォトダイオード出力にはサンプリング周波数というものは無く、連続的にデータが取り出されるので、データが離散的になることがない。これにより、ポリゴンミラー42がフォトダイオード57と正対した瞬間のデータをより精度良く取り出すことができる。従って、偏心量の測定を高精度に行うことができる
On the other hand, in the present embodiment, a
[第二実施形態]
次に本発明に係る偏心調整装置の実施形態について図を用いて説明する。図5はユニット81におけるポリゴンミラー42の偏心を測定・調整する方法を説明する断面図及び上面図である。図6はユニット81の断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, an embodiment of an eccentricity adjusting device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a cross-sectional view and a top view for explaining a method for measuring and adjusting the eccentricity of the
(スキャナモータユニット81の構成)
まず、スキャナモータユニット81の構成について説明する。図6に示すように、ユニット81は、スキャナモータ82、ポリゴンミラー42を有している。スキャナモータ82は、ミラー42を回転させる駆動部であり、回転軸83、弾性部材84、支持部材85、ロータ86、モータ基板87、固定スリーブ88、ステータ89、固定リング90を有している。
(Configuration of the scanner motor unit 81)
First, the configuration of the
回転軸83は、固定スリーブ88に支承されている。ロータ86は、ヨーク86a及びロータマグネット86bを有する。ヨーク86aは支持部材85に一体的に結合されており、支持部材85は回転軸83と一体である。ステータ89は、ステータコア89b及びステータコイル89aを有する。ステータコア89bはモータ基板87に固定されている。
The rotating
支持部材85は、回転軸83の外周に圧入等の方法で固定された真鍮、アルミ等の金属部材である。ミラー42は、弾性部材84と固定リング90によって支持部材85に押圧・固定されており、回転軸83及びロータ86と一体的に回転する。弾性部材84は、中心穴を回転軸83に嵌合させ、固定リング90を回転軸83に圧入・固定することで組み付けが行われる。
The
ユニット81の組立出荷時に偏心量を保証していくには、部品精度を上げて全数検査して保証する方法のほかに、偏心量を測定して調整する方法がある。偏心量を測定は、上記偏心測定装置50で行う。偏心量の調整は、下記の偏心調整装置60で行う。
In order to guarantee the amount of eccentricity when the
(偏心量の測定調整)
図5に示すように、偏心調整装置60は、チャック61、押圧手段62、工具63を有している。
(Measurement adjustment of eccentricity)
As shown in FIG. 5, the eccentricity adjusting device 60 includes a
図5(a)に示すように、ロータ86とステータ89とを組み合わせる前に、ロータ86にミラー42を組み合わせた状態で測定を行う。ロータ86の上に支持部材85を設け、支持部材85の上にミラー42を乗せた状態となっている。
As shown in FIG. 5A, before the
ミラー42と支持部材85との間の嵌合部には、軸方向と直交する方向に調整可能な数十μmのクリアランス(ΔS)が設けられている。この状態で、押圧手段62は、ミラー42を支持部材85に押圧して仮固定されている。
The fitting portion between the
チャック61は、回転軸83を支持している。チャック61自体が回転することによってミラー42も回転する。チャック61が回転する際には、押圧手段62もチャック61と同軸で回転する。
The
このような構成で、ミラー42を回転させながら、偏心測定用のレーザ光Lを反射面42aに当てることによって偏心を測定する。
With such a configuration, the eccentricity is measured by applying the laser beam L for eccentricity to the reflecting
偏心量が測定できたら、仮固定用の押圧手段62による押圧を解除してミラー42をフリーな状態にし、ロータ86に対し相対的に動かして調整する。
When the amount of eccentricity can be measured, the pressing by the pressing means 62 for temporary fixing is released to make the
なお、本発明は、上述のごとく、押圧手段62によりミラー42を支持部材85に押し当ててミラー42を固定する方法に限定されるものではない。例えば、ゴムキャップのようなものを回転軸83に被せて、ミラー42を支持部材85に対し押圧して仮固定をしてもよい。この場合、チャック61と同軸で回転する押圧手段62が無くなるので設備を簡略化できる。
As described above, the present invention is not limited to the method of fixing the
偏心している方向(位相)を検出するにはロータ86の外周にマーキング等を1点しておけば、その位置を基準に位相を判別することは容易である。
In order to detect an eccentric direction (phase), if one marking or the like is provided on the outer periphery of the
ミラー42を動かして調整する際には、押圧していた側を解除して鏡面として使う有効範囲外のミラー面(鏡面として用いない非有効部)を押圧して調整を行う。例えば、稜部近傍が有効範囲外の時は、稜部を押圧するようにすれば押圧するための突き当て部を別個に設ける等の形状変更の必要が無い。
When adjusting by moving the
具体的には図5(b)に示すように、ミラー42の稜部は反射面42aの有効範囲外であり、光書き込みには使用しない部分である。この稜部P1、P2を工具63の2つのテーパ面63aで押圧して調整を行う。これにより、光書き込みに使用する部分である反射面有効部にキズを付けることなく偏心の調整ができる。
Specifically, as shown in FIG. 5B, the ridge portion of the
ミラー42の調整後、ロータ86とステータ89を組み合わせてユニット81を形成し、再度偏心測定を行って偏心量を確認する。
After adjusting the
(効果)
ポリゴンミラー42の非有効部を押圧して調整する。このため、反射面42aを押してキズをつけたりすることがない。また、偏心を低減する方向へ偏心分だけ直接的に正確に動かして偏心を相殺することができる。また、偏心を押圧して調整するための突き当て部分を別個に設ける必要がない。従って、簡単な構成で高精度に偏心調整できる。
(effect)
The non-effective portion of the
また、チャック61で回転軸83をチャックした状態で回転させる。このため、押圧手段62等を用いて確実な仮固定をしてポリゴンミラー42を回転中心軸に対し同軸で高速回転させることができる。また、押圧を解除すればポリゴンミラー42をフリーな状態に容易に戻すことができる。また、回転軸83を確実にチャックしながら、フリーなポリゴンミラー42を押して調整するので、回転軸83がふらついたりすることなく、適切な量を押して偏心調整することができる。
Further, the rotating
チャック61と押圧手段62との同軸精度を出すことは容易であり、仮固定手段と調整手段が分離しているので仮固定用の押圧手段62が2軸・3軸の自由度を持つ必要もなく、簡便な設備で対応可能である。
It is easy to obtain the coaxial accuracy between the
ロータ86とステータ89を組み合わせた後に、押圧手段62で押圧して仮固定したりすると固定スリーブ88を傷つけたりする恐れがある。しかし、ロータ86とステータ89を組み合わせる前に、偏心の調整を行っているので、固定スリーブ88の損傷を抑制できる。
If the
[第三実施形態]
次に本発明に係る走査光学装置の実施形態について図を用いて説明する。図7は走査光学装置の斜視図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Third embodiment]
Next, an embodiment of a scanning optical device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a perspective view of the scanning optical device. About the part which overlaps with said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態の走査光学装置40は、上記実施形態のスキャナモータユニット81を用いたものである。
The scanning
図7に示すように、走査光学装置40は、レーザユニット41、fθレンズ43、折り返しミラー44、BDミラー45、BDセンサ46、シリンダレンズ48、スキャナモータユニット81を有している。
As shown in FIG. 7, the scanning
レーザユニット41(光源装置)から出射されたレーザ光Lは、ユニット81に具備され回転するミラー42により反射偏向走査される。偏向走査されたレーザ光Lは、
fθレンズ43、折り返しミラー44を通過して、感光ドラム32表面に到達する。
The laser beam L emitted from the laser unit 41 (light source device) is reflected, deflected and scanned by a rotating
It passes through the
fθレンズ43は、レーザ光Lを成形し、感光ドラム32の幅内で最適に絞り込む。fθレンズ43を通過したレーザ光Lの一部は、BDミラー45で反射し、BDセンサ46により光検知される。BDセンサ46からの出力信号を基準に走査回毎の書き込み信号を同期させ、書き込み位置ずれを防止する。
The
シリンダレンズ48は、レーザ光Lをミラー42の回転軸方向に圧縮し、ミラー42の反射面42a上で線像として結像する。反射面42aと感光ドラム32面上は副走査方向では共役関係とする構成が取られている。これにより、反射面42aの倒れ誤差による感光ドラム32上の副走査方向のビームの位置ずれを防止している。副走査方向とは、光軸及びビームの走査方向と直交する方向(転写材36の送り方向)をいう。さらに、それら構成部材を走査光学装置40へと組み立てる際には基準ピン等を用いて寸法公差内に入るようにしている。
The
[第四実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の実施形態について図を用いて説明する。図8は画像形成装置の断面図である。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Fourth embodiment]
Next, an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a cross-sectional view of the image forming apparatus. About the part which overlaps with said 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
本実施形態の画像形成装置30は、上記実施形態のスキャナモータユニット81を用いたものである。
The
図8に示すように、画像形成装置30は、感光ドラム32、一次帯電器33、画像形成手段である現像器34、転写帯電ローラ35、定着器37、排出ローラ38、走査光学装置40を有している。
As shown in FIG. 8, the
走査光学装置40は画像情報に基づいて光変調されたレーザ光Lを出射する。出射されたレーザ光Lは、一次帯電器33によって一様に帯電されている感光ドラム32面上を走査して潜像を形成する。この潜像は、現像器34によってトナー像として可視像化される。このトナー像は、転写帯電ローラ35によって転写材36上に転写されて画像形成される。転写材36上に形成された画像は、定着器37によって熱定着された後、排出ローラ38によって装置外に排出される。
The scanning
(効果)
このように、偏心を精度良く測定・調整したスキャナモータユニット81を用いることにより、ポリゴンミラー42が大きく偏心することを抑制して回転時に反射面42aの出入りをおさえることができる。そして、画像濃度ムラや縦線のゆらぎ等の画像不具合が低減され、画質の向上を図ることができる。
(effect)
As described above, by using the
A〜H…位置、A1〜E1…点、Fg…焦点距離、L…レーザ光、L0…出力、La〜Lh…反射光、Mb〜Mh…距離、Op…回転中心軸、P1、P2…稜部、T1〜T3…時刻、a〜c…点、h…差、30…画像形成装置、31…光学箱、32…感光ドラム、33…一次帯電器、34…現像器、35…転写帯電ローラ、36…転写材、37…定着器、38…排出ローラ、40…走査光学装置、41…レーザユニット、42…ポリゴンミラー(回転多面鏡)、42a…反射面、43…fθレンズ、44…折り返しミラー、45…BDミラー、46…BDセンサ、47…シリンダレンズ、48…シリンダレンズ、50…偏心測定装置、51…半導体レーザ(レーザ光源部)、52…コリメーターレンズ、53…絞り、54…シリンドリカルレンズ、55…治具レンズ、56…Vスリット(受光部)、56b…穴部、57…フォトダイオード(受光部)、57a…受光面、58…絞り、60…偏心調整装置、61…チャック、62…押圧手段、63…工具、63a…テーパ面、81…スキャナモータユニット、82…スキャナモータ、83…回転軸、84…弾性部材、85…支持部材、86…ロータ、86a…ヨーク、86b…ロータマグネット、87…モータ基板、88…固定スリーブ、89…ステータ、89a…ステータコイル、89b…ステータコア、90…固定リング A to H: Position, A1 to E1 ... Point, Fg ... Focal distance, L ... Laser light, L0 ... Output, La to Lh ... Reflected light, Mb to Mh ... Distance, Op ... Rotation center axis, P1, P2 ... Ridge Part, T1 to T3 ... time, a to c ... point, h ... difference, 30 ... image forming apparatus, 31 ... optical box, 32 ... photosensitive drum, 33 ... primary charger, 34 ... developer, 35 ... transfer charging roller , 36 ... transfer material, 37 ... fixer, 38 ... discharge roller, 40 ... scanning optical device, 41 ... laser unit, 42 ... polygon mirror (rotating polygon mirror), 42a ... reflecting surface, 43 ... f [theta] lens, 44 ... folding back Mirror, 45 ... BD mirror, 46 ... BD sensor, 47 ... Cylinder lens, 48 ... Cylinder lens, 50 ... Eccentricity measuring device, 51 ... Semiconductor laser (laser light source), 52 ... Collimator lens, 53 ... Aperture, 54 ... Cylindrical 55 ... Jig lens, 56 ... V slit (light receiving portion), 56b ... hole, 57 ... photodiode (light receiving portion), 57a ... light receiving surface, 58 ... stop, 60 ... eccentricity adjusting device, 61 ... chuck, 62 ... Pressing means, 63 ... Tool, 63a ... Tapered surface, 81 ... Scanner motor unit, 82 ... Scanner motor, 83 ... Rotating shaft, 84 ... Elastic member, 85 ... Support member, 86 ... Rotor, 86a ... Yoke, 86b ... Rotor magnet, 87 ... motor substrate, 88 ... fixing sleeve, 89 ... stator, 89a ... stator coil, 89b ... stator core, 90 ... fixing ring
Claims (2)
前記レーザ光源から照射され前記反射面で反射され前記受光部で受光されるレーザ光の光軸が前記回転多面鏡の回転中心軸を含む副走査断面内にあるように、前記レーザ光源部は、前記回転中心軸及び前記回転中心軸に対して垂直な方向に対して傾斜した方向にレーザ光を照射することで、前記回転多面鏡の回転中心軸に対する前記回転多面鏡の反射面の偏心量を測定する偏心測定装置において、
前記受光部はスリットとフォトダイオードを有し、前記回転多面鏡側から順に前記スリット、前記フォトダイオードの順番に配置され、前記スリットは副走査方向において幅が所定の割合で変わる1つの穴部を有し、
前記回転多面鏡の前記回転中心軸からの距離が最も長い面で反射されたレーザ光が前記スリットに到達する位置における副走査方向の高さを第1高さ、前記回転多面鏡の前記回転中心軸からの距離が最も短い面で反射されたレーザ光が前記スリットに到達する位置における副走査方向の高さを第2高さとすると、前記穴部の副走査方向の長さは、前記第1高さと前記第2高さの差分よりも長いことを特徴とする偏心測定装置。 Includes a laser light source unit for sequentially irradiating a laser beam on each reflecting surface of the rotating polygon mirror of the optical deflector, and a light receiving portion for receiving the record laser light reflected by the reflecting surface,
The laser light source unit is such that the optical axis of the laser light emitted from the laser light source, reflected by the reflecting surface and received by the light receiving unit is within a sub-scanning section including the rotation center axis of the rotary polygon mirror, By irradiating laser light in a direction inclined with respect to the rotation center axis and a direction perpendicular to the rotation center axis, the amount of eccentricity of the reflecting surface of the rotating polygon mirror with respect to the rotation center axis of the rotating polygon mirror is reduced. In the eccentricity measuring device to measure ,
The light receiving portion has a slit and a photodiode, and is arranged in the order of the slit and the photodiode in order from the rotary polygon mirror side, and the slit has one hole portion whose width changes at a predetermined rate in the sub-scanning direction. Have
The height in the sub-scanning direction at the position where the laser beam reflected by the surface having the longest distance from the rotation center axis of the rotary polygon mirror reaches the slit is the first height, and the rotation center of the rotary polygon mirror When the height in the sub-scanning direction at the position where the laser beam reflected by the surface having the shortest distance from the axis reaches the slit is the second height, the length of the hole in the sub-scanning direction is the first height. An eccentricity measuring apparatus characterized by being longer than a difference between a height and the second height .
前記レーザ光源から照射され前記反射面で反射され前記受光部で受光されるレーザ光の光軸が前記回転多面鏡の回転中心軸を含む副走査断面内にあるように、前記レーザ光源部は、前記回転中心軸及び前記回転中心軸に対して垂直な方向に対して傾斜した方向にレーザ光を照射することで、前記回転多面鏡の回転中心軸に対する前記回転多面鏡の反射面の偏心量を測定する偏心測定装置において、
前記受光部はスリットとフォトダイオードを有し、前記回転多面鏡側から順に前記スリット、前記フォトダイオードの順番に配置され、前記スリットは互いに平行でない2つの穴部を有し、
前記回転多面鏡の前記回転中心軸からの距離が最も長い面で反射されたレーザ光が前記スリットに到達する位置における副走査方向の高さを第1高さ、前記回転多面鏡の前記回転中心軸からの距離が最も短い面で反射されたレーザ光が前記スリットに到達する位置における副走査方向の高さを第2高さとすると、前記2つの穴部の各々の副走査方向の長さは、前記第1高さと前記第2高さの差分よりも長いことを特徴とする偏心測定装置。 A laser light source unit that sequentially irradiates each reflecting surface of the rotary polygon mirror of the light deflector with a light receiving unit that receives the laser beam reflected by the reflecting surface;
The laser light source unit is such that the optical axis of the laser light emitted from the laser light source, reflected by the reflecting surface and received by the light receiving unit is within a sub-scanning section including the rotation center axis of the rotary polygon mirror, By irradiating laser light in a direction inclined with respect to the rotation center axis and a direction perpendicular to the rotation center axis, the amount of eccentricity of the reflecting surface of the rotating polygon mirror with respect to the rotation center axis of the rotating polygon mirror is reduced. In the eccentricity measuring device to measure,
The light receiving portion includes a slit and a photodiode, said slit from said rotating polygon mirror side in order, are arranged in order of said photodiode, said slits have a two hole portions are not parallel to each other,
The height in the sub-scanning direction at the position where the laser beam reflected by the surface having the longest distance from the rotation center axis of the rotary polygon mirror reaches the slit is the first height, and the rotation center of the rotary polygon mirror If the height in the sub-scanning direction at the position where the laser beam reflected by the surface having the shortest distance from the axis reaches the slit is the second height, the length of each of the two holes in the sub-scanning direction is The eccentricity measuring apparatus , wherein the difference is longer than the difference between the first height and the second height .
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