JPH11142235A - 走査ビームの光量ムラ測定評価方法及び測定評価装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像形成装置の走査光学系から投射される走
査ビームの走査方向の光量ムラを走査光学系の性能とし
て定量的に測定、評価する。 【解決手段】 走査光学系から投射される走査ビームを
受光するフォトセンサ１と光量センサ１２を搭載した移
動ステージ２０をコントロールボックス２１により走査
ビームの中に方向に垂直な方向（走査面に平行な面上）
に移動させ、回転多面鏡４の回転によって反射面４ａか
ら投射される走査ビームＬ１の走査回数としてフォトセ
ンサ１１による検知回数をカウンタ２４が積算するとと
もに、走査ビームＬ１の光量を光量センサ１２の出力信
号からホストコンピュータ２２が積算し、メモリ２５に
格納し、走査ビームの複数の投射方向に対応する複数の
測定ポイントにおいて回転多面鏡の一回転毎の総受光量
をホストコンピュータ２２の制御によって求め比較す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンタやレーザーファクシミリ等の画像形成装置におけ
る走査ビームの光量を測定して設計通りであるか否かを
評価する走査ビームの走査方向の光量ムラ測定評価方法
及び測定評価装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録媒体である感光体ドラム面上
をレーザービームで光走査して画像の記録を行うレーザ
ービームプリンタ（ＬＢＰ）等の画像形成装置が広く使
用されている。

【０００３】図５はこの種の画像形成装置に用いられる
走査光学系の要部概略図である。同図において半導体レ
ーザー等からなる光源手段７１から放射されたレーザー
ビームはコリメーターレンズ７２により平行なレーザー
ビームとされ、副走査方向に所定の屈折率を有するシリ
ンドリカルレンズ７３により集光した後、回転多面鏡
（ポリゴンミラーより成る光偏向器）７４の反射面（偏
向面）７４ａに入射している。そして回転多面鏡７４の
反射面７４ａで反射偏向したレーザービームは結像レン
ズ系（ｆφレンズ）７５を介し、被走査面、例えば感光
体ドラム７６面上に投射している。結像レンズ系はレー
ザービームのドラム面上に結像する点像の移動を等速化
し、画像歪を補正するいわゆるｆφ機能を有する。そし
て回転多面鏡７４を図中矢印Ａ方向に一定速度で回転さ
せることにより、レーザービームを反射する反射面が切
り替わるとともに被走査面上を繰返し矢印Ｂ方向に等速
に光走査している。

【０００４】この走査光学系については、画像形成装置
への組立等に際し、評価装置を用いて光学的な性能評価
を行っている。従来この性能評価では、走査光学系から
の走査ビーム（走査光束）を走査方向における異なる複
数の位置、例えばビームの走査開始位置、中間位置、走
査終り位置等で受光し、走査方向と直交する方向におけ
る走査位置、ビーム径、走査開始タイミング等を測定し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光学的な性能
評価の一つであるべき走査ビームの走査方向の光量ムラ
（走査方向に沿って生じる光量ムラ）については測定を
行うことなく、画像形成装置に組込み実際に紙に印字さ
せて、その印字濃度ムラを人が目視で評価しており、官
能検査であるがために評価基準が明確でなく、その評価
ばらつきが大きくあいまいであった。また走査光学系を
画像形成装置本体に組み込んで、製品として完成した状
態で印字しなければならないため、もし光量ムラの不良
が印字評価で検出されると、画像形成装置本体を分解し
て走査光学系を取り外すという手間がかかり、コスト高
を招く結果ともなっていた。

【０００６】本発明は、上記の未解決の課題に鑑みてな
されたものであり、走査方向の光量ムラの評価を他の光
学的な性能評価と同様に走査光学系の性能として定量的
に測定評価をおこなうことにより、確実にしかも短時間
で評価可能な、走査ビームの光量ムラ測定評価方法およ
び装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の走査ビームの光
量ムラ測定評価方法は、被評価走査光学系を作動させる
とともに、走査光学系の投射する走査ビームを受光する
走査ビーム受光部を走査ビームの中心方向に垂直な方向
に順次移動させ、走査ビーム受光部が予め測定ポイント
と定める走査ビームの複数の投射方向に到達する都度走
査ビーム受光部の移動を一時停止させ、回転多面鏡の一
回転毎の走査ビームの総光量を求め、複数の測定ポイン
ト毎に求めた総光量を比較する。

【０００８】予め定める複数の測定ポイントに走査ビー
ム受光部を一時停止させることに替え、走査ビーム受光
部を一定の速度で連続的に移動させながら光量測定を行
ってもよい。

【０００９】本発明の走査ビームの光量ムラ測定、評価
装置は、被評価走査光学系を搭載する走査光学系搭載部
と、被評価走査光学系の投射する走査ビームを受光する
走査ビーム受光部を搭載し、走査ビーム受光部を被評価
走査光学系から一定の距離にあり、かつ走査ビームの中
心方向に垂直な方向に移動する受光部移動ステージと、
被評価走査光学系および受光部移動ステージの動作を制
御し、回転多面鏡の回転に伴ない、各反射面から投射さ
れる走査ビームの走査回数を積算するとともに各走査ビ
ームの光量を測定し、回転多面鏡の一回転分の走査ビー
ムの総光量を求め、移動する測定ポイント毎の総光量を
比較し、評価する制御部を有する。

【００１０】走査ビーム受光部は、回転多面鏡の回転に
伴う走査ビームの走査回数をカウントするとともに光量
測定のタイミングを定めるためのフォトセンサと、その
タイミングに従って走査ビームの光量を測定する光量セ
ンサを有するものでもよい。フォトセンサおよび光量セ
ンサの受光面は走査ビームの走査方向に垂直な方向に長
尺な矩形状であるものでもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。

【００１２】図1は走査光学系における走査ビームの光
量ムラ測定評価装置Ｅ１のシステム構成を示している。
光量ムラ測定評価装置Ｅ１は被評価走査光学系を搭載す
る走査光学系搭載部と、走査光学系の発する走査ビーム
を受光する受光部を搭載し、制御部は移動する受光部移
動ステージと、測定評価動作を制御する制御部を有す
る。

【００１３】走査光学系の半導体レーザー１から発生さ
れたレーザー光は、コリメータレンズ２によって平行化
され、シリンドリカルレンズ３によって回転多面鏡４の
鏡面４ａに線状に集光され、回転多面鏡４の回転によっ
て偏向走査される。走査ビームＬ１は球面レンズ５ａや
トーリックレンズ５ｂを有する結像レンズ系５によって
仮想走査面６上に結像される。この仮想走査面は画像形
成装置における回転ドラムの感光体の表面に相当する。

【００１４】移動ステージ２０にはフォトセンサ１１お
よび光量センサ１２が搭載されており、これらのセンサ
の受光面は仮想走査面６上を移動するようにセットされ
る。図２は、移動ステージ２０に搭載されたセンサを正
面から見た図である。仮想走査面６上の目標走査線Ａ１
を含むＺ軸に平行な仮想走査面（ＹＺ平面）内に長尺な
矩形状の受光面１１ａを有する第１の検出手段であるフ
ォトセンサ１１と、仮想走査面内に長尺な矩形状の受光
面１２ａを有する第２の検出手段である光量センサ１２
が示されている。これらは、目標走査線Ａ１に沿ってＹ
軸方向に移動自在である受光部移動ステージ２０に搭載
される。

【００１５】フォトセンサ１１の受光面１１ａおよび光
量センサ１２の受光面１２ａはＺ軸方向に長尺であると
ともにＹ軸方向に一定の幅を有する。特に光量センサの
受光面１２ａのＹ軸方向の幅は光量ムラ検出の分解能設
定によって変わる。走査光学系の光量ムラ評価の目的は
特に結像レンズ系５のゴミ、汚れ、傷、歪等を検出する
ことなので、この結像レンズ系上での走査ビーム径の数
分の一を分解能とすればよい。例えば結像レンズ上での
走査ビーム径が１ｍｍだとすれば、受光面１２ａの幅
（測定分解能）は０．３ｍｍ程度にすれば結像レンズ系
上での前記不良要因は検出可能である。また走査ビーム
は目標走査線Ａ１上にかならずしも沿っているわけでは
なく、例えば曲線Ｂ１のように走査される。そのような
場合にも走査ビームを捕らえるためにＺ軸方向に長尺な
受光面を持ち、ビームの光量変化を検出する。

【００１６】制御部は、走査光学系および移動ステージ
の動作を制御するコントロールボックス２１と、回転多
面鏡の反射鏡面数を格納する面数メモリ２６と、反射鏡
面の切り替えによる走査回数をカウントするカウンタ２
４と、測定した走査ビームの光量を格納するメモリ２５
と、測定評価装置全般の動作を制御し、回転多面鏡の一
回転毎の総光量を測定位置について比較し、評価するホ
ストコンピュータから成っている。

【００１７】測定評価装置Ｅ１による走査ビームＬ１の
測定評価は以下のように行われる。図３は測定評価装置
Ｅ１による測定評価の手順を示すフローチャートであっ
て、まず対象となる走査光学系を測定評価装置Ｅ１の所
定の位置に設置し、半導体レーザー（光源）を発光さ
せ、回転多面鏡を回転させて走査状態とする（ステップ
１）。次に、ホストコンピュータ２はコントロールボッ
クス２１に指令し、移動ステージ２０をＹ軸方向に移動
させ、これによってフォトセンサ１１と光量センサ１２
を順次測定ポイントに移動させ、光量測定を開始する。
フォトセンサ１１は測定のためのタイミングおよび計数
センサであり、ホストコンピュータ２２はフォトセンサ
１１で走査ビームを検知したのち、一定の時間遅延させ
て光量センサ１２の出力信号を読み出す（ステップ２、
３、４）。そして光量センサ１２の光量をフォトセンサ
１１の信号をカウンタ２４で計数した値すなわち走査回
数と対応づけて、メモリ２５に格納する（ステップ５、
６、７）。これにより回転多面鏡の反射鏡１面毎の光量
がメモリ２５に格納される。こうして格納された反射鏡
面毎の光量を、ホストコンピュータ２２が面数２６から
読み出し反射鏡の面数分加算した総光量を１測定ポイン
トでの光量とする。ホストコンピュータ２２はこのカウ
ンタ２４により得られた値（走査回数）が面数メモリ２
６の値と同数になった時点で（ステップ８）、すなわち
回転多面鏡４が一回転した時点でコントロールボックス
２１へ指令を送り、次の測定ポイントへ受光部移動ステ
ージ２０を移動させる（ステップ９）。そして最終測定
ポイントになるまでステップ２〜９を繰返す。このよう
にして検出された走査ビームＬ１の光量は、各測定ポイ
ント毎にホストコンピュータ２２で算出され（ステップ
１０）、その値の比較により光量ムラの評価が行われる
（ステップ１１）。

【００１８】以上は、測定ポイント毎に回転多面鏡一回
転分の光量を求めた後、順次受光部移動ステージを次の
測定ポイントに移動しているが、予め複数の測定ポイン
トを定めることに替え、移動ステージを一定の適宜な速
度で移動させながら同様な光量測定を行ない、測定点毎
の測定光量を求めてもよい。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、各測定ポ
イントにおいて多面鏡一回転分の総光量を積算し、その
値で評価を行うので、各反射鏡面の面精度の不均一によ
る反射光量のばらつきに関係なく走査光学系の光量ムラ
を定量的に評価することができる効果がある。そしてそ
の結果により光学系にあるゴミ、ケバ等の位置を特定
し、その場で清掃、交換することにより欠陥を除くこと
が出来、従って走査光学系を画像形成装置等に組み込ん
で印字させて目視するのと異なり、走査光学系の光量ム
ラを短時間に定量的に測定評価できるため、走査光学系
を用いる画像形成装置等の製造コストを大幅に低減する
ことも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】走査ビームの光量ムラ測定評価装置の説明図で
ある。

【図２】図１の測定評価装置の受光面を示す図である。

【図３】図１の装置によって走査ビームの光量ムラの測
定評価を行う手順を示すフローチャートである。

【図４】光量読出しのタイミングと光量の加算関係を示
す図である。

【図５】画像形成装置の走査光学系の説明用図である。

【符号の説明】

１、７１ レーザ光線 ２、７２ コリメータレンズ ３、７３ シリンドリカルレンズ ４、７４ 回転多面鏡 ４ａ、７４ａ 反射鏡面（偏向面） ５ａ 球面レンズ ５ｂ トーリックレンズ ５、７５ 結像レンズ系 ６ 仮想走査面 ７６ 感光体ドラム １１ フォトセンサ １２ 光量センサ １１ａ、１２ａ 受光面 ２０ 移動ステージ ２１ コントロールボックス ２２ ホストコンピュータ ２４ カウンタ ２５ メモリ ２６ 面数メモリ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転多面鏡の回転により一定方向に繰返
   し移動する走査ビームを投射する走査光学系の走査ビー
   ムの投射方向の変化に伴う走査方向の光量ムラを測定評
   価する走査ビームの光量ムラ測定評価方法において、 被評価走査光学系を作動させるとともに、該走査光学系
   の投射する走査ビームを受光する走査ビーム受光部を該
   走査ビームの中心方向に垂直な方向に順次移動させ、 前記走査ビーム受光部が予め測定ポイントと定める走査
   ビームの複数の投射方向に到達する都度走査ビーム受光
   部の移動を一時停止させ、回転多面鏡の一回転毎の走査
   ビームの総光量を求め、 前記複数の測定ポイント毎に求めた総光量を比較するこ
   とを特徴とする走査ビームの光量ムラ測定、評価方法。
2. 【請求項２】 前記予め走める複数の測定ポイントに走
   査ビーム受光部を一時停止させることに替え、走査ビー
   ム受光部を一定の速度で連続的に移動させながら光量測
   定を行う請求項１に記載の走査ビーム光量ムラ測定評価
   方法。
3. 【請求項３】 回転多面鏡の回転により一定方向に繰返
   し移動する走査ビームを投射する走査光学系の走査ビー
   ムの投射方向の変化に伴う走査方向の光量ムラを測定評
   価する走査ビームの光量ムラ測定、評価装置において、 被評価走査光学系を搭載する走査光学系搭載部と、 前記走査光学系の投射する走査ビームを受光する走査ビ
   ーム受光部を搭載し、該受光部を前記走査光学系から一
   定の距離にあり、かつ前記走査ビームの中心方向に垂直
   な方向に移動する受光部移動ステージと、 前記走査光学系および前記受光部移動ステージの動作を
   制御し、回転多面鏡の回転に伴ない、各反射面から投射
   される走査ビームの走査回数を積算するとともに各走査
   ビームの光量を測定し、回転多面鏡の一回転分の走査ビ
   ームの総光量を求め、移動する測定ポイント毎の前記総
   光量を比較し、評価する制御部を有することを特徴とす
   る走査ビームの光量ムラ測定、評価装置。
4. 【請求項４】 前記走査ビーム受光部は、回転多面鏡の
   回転に伴う走査ビームの走査回数をカウントするととも
   に、光量測定のタイミングを定めるためのフォトセンサ
   と、前記タイミングに従って前記走査ビームの光量を測
   定する光量センサを有する請求項３に記載の光量ムラ測
   定、評価装置。
5. 【請求項５】 前記フォトセンサおよび光量センサの受
   光面は走査ビームの走査方向に垂直な方向に長尺な矩形
   状である請求項４に記載の光量ムラ測定評価装置。