JP5864977B2 - 走査光学系の製造方法および走査光学系の検査装置 - Google Patents
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Description
本発明では、基本的にスポット径の替わりにピーク光量に基づいて、走査光学系全体もしくは走査光学系を構成する光学素子の良否を検査する。
以下、本発明の実施形態を説明するにあたり、本明細書における技術用語を予め定義しておく。本明細書において、「主走査方向」とは、走査光学系から射出された光束が走査する方向であり、「副走査方向」とは、主走査方向と直交する方向である。また、「像面」とは、走査光学系が用いられる走査光学装置における像担持体が配置される平面のことであり、像面湾曲を含んだ概念ではない。
(画像形成装置)
図15は本実施形態に係る走査光学系を搭載したカラー画像形成装置の要部概略図である。即ち、走査光学系により4ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図15において、60はカラー画像形成装置、100は走査光学系を備える走査光学装置である。21、22、23、24は各々互いに異なった色のトナー画像を形成する像担持体として被走査面に設けられる感光ドラムであり、31、32、33、34は各々現像器、51は記録材を搬送する搬送ベルトである。
電子写真は、光ビームで感光体上に潜像を作り、そこにトナーを付け、紙などに転写して印字している。このため、走査光学系には正確に潜像を作ることが要求されている。特に、印字画像に濃度ムラを作らないようにするためには、潜像を作る際のビームスポットの全光量よりもビームスポットのピーク光量が重要なパラメータとなる。
図1は、本実施形態における走査光学系の検査装置(ビーム走査検査装置)の概略図である。図1において、1は走査光学系であり、走査光学系内に設けられた回転多面鏡によってスポット走査している。本実施形態で走査光学系1とは、ポリゴンミラー、光源からポリゴンミラーに至る入射光学系、ポリゴンミラーから像面である感光ドラム面に至る結像光学系を含む。本実施形態では走査光学系全体を被検物とするが、走査光学系を構成する光学素子として、結像光学系を構成する結像光学素子(fθレンズ)を被検物としても良い。
本実施形態において、ステージ8に固定された走査光学系1より射出された光ビームは、主走査方向(図1のY方向)にスポット走査する。これに対してスリット2及び受光センサー3が、スポット走査の走査速度に対して非常に遅い速度で、主走査方向にスライダー5によって送られていく。このため、1走査中のある時刻に、ビームスポットがスリット2を横切る。本実施形態における主走査方向のビームスポット径が70μmであるのに対して、スリット2の主走査方向の隙間(受光幅)は8μmと狭くなっている。このため、スポットが主走査方向のある像高位置でスリット2を横切っている間、常にスポットの一部しかスリット2を通過できなくなっている。
[良否の検査方法1]
以下、走査光学系の製造時における良否の検査方法1に関して詳細に記載する。本検査方法のフローチャートを図2に示す。本検査方法では、受光センサー3から送られてきた信号を基に、演算部7でピーク光量を算出する。同時にステージ位置測定手段から送られてくるステージの位置(像高位置)情報を基に、測定位置とピーク光量を関連付ける。尚、スリット2の位置が像面上からずらして配置されているときは、測定位置と実施の印字位置が異なるため、座標変換を行う。
本検査方法のフローチャートを図3に示す。受光センサー3から送られてきた信号を基に演算部7でピーク光量算出する。同時にステージ位置測定手段から送られてくるステージの位置情報を基に、測定位置とピーク光量を関連付ける。尚、スリット2の位置が像面上からずらして配置されているときは、測定位置と実施の印字位置が異なるため、座標変換を行う。この段階のピーク光量の分布データは図8に示すように非常にノイズが多く、そのままでは良否検査は困難である。そこで本実施形態では、以下のステップを有する。
本検査方法のフローチャートを図4に示す。受光センサー3から送られてきた信号を基に演算部7でピーク光量を算出する。同時にステージ位置測定手段から送られてくるステージの位置情報を基に、像高位置とピーク光量を関連付ける。但し、この段階のデータは図10(a)に示すように非常にノイズが多く、そのままでは良否検査は困難である。縦軸・横軸の意味は図8と同じである。また印字濃度ムラの認識のし易さは、濃度ムラの空間周波数に大きく依存する。仮に極低周波で濃度が変化する場合、濃度の変化があるようには感じられなくなる。
本検査方法のフローチャートを図5に示す。ここで記載する方法は、ピーク光量の分布データを周波数分解するところまでは「良否検査の検査方法3」と同一のため記載を省略する。本検査方法では、画像スジとして認識しやすい周波数帯1/50mm〜1/5mmの成分のみをフーリエ逆変換する(図11参照)。そして、ノイズが除去された逆変換後のデータに対して任意の5mm幅内でPV値(最大値と最小値の差)が0.03を超えるものを不良品と判断した。こうすることで、データ内のノイズの除去ならず、長周期の画像濃度変化による影響も取り除け、純粋に画像スジとして認識しやすい周波数帯のみの影響を見ることができるようになる。
本検査方法のフローチャートを図6に示す。ここで記載する方法は、フーリエ逆変換するところまでは[良否検査の検査方法4]と同一のため記載を省略する。逆変換したデータに対して、「良否検査の検査方法2」と同様に、任意の5mm幅内におけるピーク光量の分布データを2次関数近似し、用いたデータ群の平均座標を近似した2次関数に代入することで、平滑処理されたピーク光量を算出した。更に、前記近似二次関数を測定座標で微分した一次微分関数に前述の平均座標を代入して求めたピーク光量変化量を算出し、この結果を基に良否検査を行った。
本検査方法のフローチャートを図7に示す。受光センサー3から送られてきた信号を基に演算部7でピーク光量算出する。同時にステージ位置測定手段から送られてくるステージの位置情報を基に、像高位置とピーク光量を関連付ける。但し、この段階のピーク光量の分布データは図8に示すように非常にノイズが多く、そのままでは良否検査は困難である。そこで本実施形態では、以下のステップを有する。
(ビーム走査検査装置)
本実施形態に係るビーム走査検査装置は、第1の実施形態に係るビーム走査検査装置に対して、以下の点が異なる。
2)副走査方向のLSFスポット径を測定するために、受光センサー3近傍に走査方向に対
して垂直な方向に長いラインCCDを配置していること
3)良否検査をLSFピーク光量だけではなくLSFスポット径も考慮していること
受光センサー3は、第1の実施形態におけるものと同様に、副走査方向に折りたたまれたスポット光量分布、即ちLSF(Line Spared Function)スポットプロファイルを時間軸に対して出力する。演算部7は受光センサー3から出力されたLSFスポットプロファイルから1走査中の最大値を抽出し、ピーク光量としている。更に本実施形態では、同LSFスポットプロファイルを基にピーク光量の1/e^2以上の光量となる時間間隔を測定する。そして、この測定された時間間隔に走査光学系1から射出されたビームスポットの走査速度を掛けることで、主走査方向のスポット径を算出している。
上述した実施形態では、スポット径としてLSFスポット径を用いたが、PSFスポット径を用いても良い。
Claims (20)
- 光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段に光束を導光する入射光学系と、前記偏向手段により偏向された光束を集光する結像光学系と、を備える走査光学系の製造方法であって、
主走査方向の各像高位置において、前記結像光学系により集光される光束を、主走査方向の幅が該光束のスポット径よりも小さい受光領域で受光して、像高位置毎のピーク光量を取得する第1の工程と、
前記第1の工程で得られるピーク光量の各像高位置に対する分布データを、主走査方向において評価幅毎に平滑化する第2の工程と、
前記第2の工程で得られるデータに基づいて、前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査する第3の工程と、を有し、
前記評価幅は、主走査方向において、前記偏向手段からの光束が前記結像光学系の光学面上で光束幅の分だけ移動したときの、前記光束の前記結像光学系の像面上での移動量よりも小さいことを特徴とする製造方法。 - 前記評価幅は、主走査方向において、前記偏向手段からの光束が前記結像光学系の光学面上で光束幅の分だけ移動したときの、前記光束の前記結像光学系の像面上での移動量の半値よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記評価幅は、3.3mm以上6.6mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
- 前記第2の工程では、前記ピーク光量の分布データの前記評価幅毎の移動平均を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第2の工程では、前記ピーク光量の分布データを前記評価幅毎に関数近似することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第3の工程では、前記第2の工程で得られるデータを微分して各像高位置に対するピーク光量の変化量を求め、該ピーク光量の変化量に基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第3の工程は、前記第2の工程で得られるデータに対して最大振幅の規格を設け、該最大振幅の規格に基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第3の工程では、前記第2の工程で得られるデータにおいて、所定の範囲から外れているデータの有無に基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第3の工程では、前記第2の工程で得られるデータにおいて、各像高位置に対する一定の評価幅での最大値と最小値との差分が所定範囲内に含まれるか否かに基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の製造方法。
- 前記第1の工程では、前記結像光学系の像面位置に対して光軸方向にずれて配置された受光領域で、前記結像光学系により集光される光束を受光することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の製造方法。
- 光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段に光束を導光する入射光学系と、前記偏向手段により偏向された光束を集光する結像光学系と、を備える走査光学系の検査装置であって、
主走査方向の各像高位置において、前記結像光学系により集光される光束を、主走査方向の幅が該光束のスポット径よりも小さい受光領域で受光する受光部と、
前記受光部の出力に基づいて、像高位置毎のピーク光量を取得する第1の処理と、該第1の処理で得られるピーク光量の各像高位置に対する分布データを、主走査方向において評価幅毎に平滑化する第2の処理と、該第2の処理で得られるデータに基づいて、前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査する第3の処理と、を行う演算部と、を有し、前記評価幅は、主走査方向において、前記偏向手段からの光束が前記結像光学系の光学面上で光束幅の分だけ移動したときの、前記光束の前記結像光学系の像面上での移動量よりも小さいことを特徴とする検査装置。 - 前記評価幅は、主走査方向において、前記偏向手段からの光束が前記結像光学系の光学面上で光束幅の分だけ移動したときの、前記光束の前記結像光学系の像面上での移動量の半値よりも大きいことを特徴とする請求項11に記載の検査装置。
- 前記評価幅は、3.3mm以上6.6mm以下であることを特徴とする請求項11又は12に記載の検査装置。
- 前記第2の処理では、前記ピーク光量の分布データの前記評価幅毎の移動平均を算出することを特徴とする請求項11乃至13のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記第2の処理では、前記ピーク光量の分布データを前記評価幅毎に関数近似することを特徴とする請求項11乃至14のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記第3の処理では、前記第2の処理で得られるデータを微分して各像高位置に対するピーク光量の変化量を求め、該ピーク光量の変化量に基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項11乃至15のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記第3の処理は、前記第2の処理で得られるデータに対して最大振幅の規格を設け、該最大振幅の規格に基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載の検査装置。
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- 前記第3の処理では、前記第2の処理で得られるデータにおいて、各像高位置に対する一定の評価幅での最大値と最小値との差分が所定範囲内に含まれるか否かに基づいて前記走査光学系又は前記結像光学系の良否を検査することを特徴とする請求項11乃至18のいずれか1項に記載の検査装置。
- 前記第1の処理では、前記結像光学系の像面位置に対して光軸方向にずれて配置された受光領域で、前記結像光学系により集光される光束を受光することを特徴とする請求項11乃至19のいずれか1項に記載の検査装置。
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