ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置
【課題】 ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を簡単な構成で連続的に測定する方法と装置。
【解決手段】 被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット２１を、主走査方向へ走査光ビームＢ２の移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、三角スリット２１を通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号から三角スリット２１の主走査方向位置に応じてポリゴンミラー４の各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得し、パルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２と、Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２）の関係から、光走査光学系１０の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める測定方法と装置。
【解決手段】 被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット２１を、主走査方向へ走査光ビームＢ２の移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、三角スリット２１を通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号から三角スリット２１の主走査方向位置に応じてポリゴンミラー４の各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得し、パルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２と、Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２）の関係から、光走査光学系１０の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める測定方法と装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置に関し、特に、ポリゴンミラーを用いた光走査装置の面倒れ補正光学系が十分に機能しているか否かを測定する方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリゴンミラーを用いた光走査光学系においては、ポリゴンミラーの各反射面（偏向反射面）に基準面に対して反射面毎に傾き角が異なると、走査線のピッチムラが生ずる。そこで、通常は、副走査断面（ポリゴンミラーの回転軸を含む断面）内でポリゴンミラーの反射点と被走査面を光学的に共役関係になるようにする面倒れ補正光学系が採用されるが、被走査面がその共役点に一致しないと、その面倒れ補正光学系の面倒れ補正機能が十分ではなく、走査線の移動（ピッチムラ）を生ずる。
【０００３】
従来、このような面倒れ補正光学系を採用した光走査光学系において、被走査面を通る走査線の位置を、走査線の位置に交差するように配置した三角スリットや非平行の２本のスリットを用いて、走査光ビームがその三角スリットや非平行の２本のスリットを横切る時間の長さから、面倒れの影響による走査線のピッチムラを測定する装置は、特許文献１等において提案されている。
【特許文献１】特開平６−１１８３２９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系にいおいて面倒れ補正光学系が十分に機能していれば、ポリゴンミラーの反射点と共役に設定される被走査面においては、原理的に走査線のピッチムラは起こらないはずであるが、組み立て誤差や部品のバラツキ等により被走査面がその共役位置からずれることがある。
【０００５】
従来、被走査面に配置した三角スリットや非平行の２本のスリットにより、走査線のピッチムラを直接測定することは、上記のように特許文献１等において提案されていたが、主走査方向全体にわたってポリゴンミラーの反射点と共役な位置を連続的に測定する方法は提案されていない。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を簡単な構成で連続的に測定する方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得し、前記パルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とする方法である。
【０００８】
本発明の別のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求め、前記変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とする方法である。
【０００９】
また、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得する手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める計算手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の別のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求める第１の計算手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める第２の計算手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置によると、光走査光学系の偏向走査状態において、予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させてパルス信号を発生させるだけで、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を連続的に測定することができる。すなわち、光軸方向に連続的にスリットを動かさなくても、共役点を挟む前後２位置で測定することで、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を連続的に測定することができる。また、光電変換するセンサーの主走査方向の移動とポリゴンミラーの偏向反射面の回転を何ら同期させなくとも、簡単な配置で共役位置の連続的に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置を原理と実施例に基づいて説明する。
【００１３】
ポリゴンミラー（回転多面鏡）を用いて光ビームの走査を行う場合、ポリゴンミラーの各偏向反射面の回転軸に対する平行度が同一ではないため、反射された光ビームの副走査方向の角度はポリゴンミラーの偏向反射面に応じて僅かに変動する。例えばレーザービームプリンターで用いられる光走査光学系では、ポリゴンミラーから被走査面まで１００〜４００ｍｍ程度の距離があるので、角度の誤差が数１０″であっても、被走査面上では数１０μｍのずれ量となる。これは走査線ピッチと同じ程度の値であり、放置できない問題となる。これを避けるため、従来から面倒れ補正光学系が用いられてきた。
【００１４】
以下、まず、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系について説明する。
【００１５】
図１は、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法を実施する装置の１実施例の構成を示す模式的な斜視図であり、図２は、その光走査光学系の光路展開図であり、図２（ａ）は主走査断面（ポリゴンミラーの回転軸に垂直で光軸Ａを含む断面）での光路展開図であり、図２（ｂ）は副走査断面（ポリゴンミラーの回転軸に平行で光軸Ａを含む断面）での光路展開図である。この図１と図２を参照にして、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系について説明する。
【００１６】
光走査光学系１０は、例示として、光源１、コリメートレンズ２、副走査方向にのみ正屈折力を有するシリンドリカルレンズ３、ポリゴンミラー（回転多面鏡）４、走査光学系７で構成されており、光源１からの光はコリメートレンズ２で平行光ビームに変換され、シリンドリカルレンズ３でポリゴンミラー４の回転軸６に直交する方向（主走査方向）には平行光になり、その回転軸６に平行な方向（副走査方向）にはポリゴンミラー４の偏光反射面５近傍に集光するように変換され、その光ビームＢ１はポリゴンミラー４の偏向反射面５に入射し、その偏向反射面５で反射偏向された光ビームは走査光学系７を経て図の矢印方向へ繰り返し偏向される走査光ビームＢ２に変換され、被走査面１１に入射して主走査方向、副走査方向共に被走査面１１に集光する。偏向反射面５はポリゴンミラー４の回転軸６の周りで回転するので、その走査光ビームＢ２は偏向反射面５の回転速度の２倍の回転速度で回転して被走査面１１上に走査線を描く。ポリゴンミラー４の回転に伴って光源１からの入射光ビームの入射位置に隣接する偏向反射面５が順次入っては出るので、ポリゴンミラー４の回転に伴って走査光ビームＢ２は被走査面上の同じ位置に走査線を一端から他端へ繰り返し描く。また、走査光ビームＢ２の偏向方向の上流端には反射鏡８が配置され、その反射鏡８で反射された光は水平同期検出器（光センサー）９に入射するようになっている。
【００１７】
ここで、副走査方向において、コリメートレンズ２とシリンドリカルレンズ３を経た光ビームＢ１がポリゴンミラー４の偏光反射面５近傍に集光するように構成され、かつ、走査光学系７を経た走査光ビームＢ２が被走査面１１に集光するように構成されているのが面倒れ補正方式の光走査光学系であり、偏光反射面５近傍の集光点Ｃと被走査面１１上の集光点Ｄが共役になっていることがその大きな特徴である。以後、この集光点Ｄを共役点Ｄとする。このように構成すれば、ポリゴンミラー４の偏光反射面５の回転軸６に対する傾き角が面毎に異なっていても、共役点Ｄが被走査面１１上に位置する限り、原理的に走査線のピッチムラ（副走査方向の位置の変化）は起こらないはずである。これがポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の原理である。
【００１８】
このように、面倒れ補正光学系は、ポリゴンミラー４の偏光反射面５の倒れを光学的な共役関係を利用して補正するものであるが、被走査面１１に共役点Ｄが一致しないと、面倒れ補正機能が十分ではなく、走査線のピッチムラを生ずる。
【００１９】
その様子を図３の副走査断面での光路展開図を参照にして説明する。偏向反射面５に符号５’で示したような倒れがある場合、走査光学系７を介しての共役点Ｄは、図３（ａ）に示すように、被走査面１１に共役点Ｄが一致しているのが正常に面倒れ補正機能が動作している場合であるが、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、被走査面１１に共役点Ｄが一致しないと、面倒れ補正機能が十分ではなく、共役点Ｄが被走査面１１の前方に位置する場合（図３（ｂ））と、被走査面１１の後方に位置する場合（図３（ｃ））とでは、被走査面１１上での走査線のずれる方向が相互に反対になる。図の光軸Ａより上の方向を正、下の方向を負とすると、共役点Ｄが被走査面１１の前方に位置する場合には、走査線のずれΔは負になり、共役点Ｄが被走査面１１の後方に位置する場合には、走査線のずれΔは正になる。そして、何れの場合も、共役点Ｄの被走査面１１からのずれ量が大きくなるに従って、走査線のピッチムラも大きくなる。
【００２０】
次に、本発明による共役位置の連続測定方法の原理を図４を参照にして説明する。図４は副走査断面での光路展開図であり、共役点Ｄが被走査面１１から図示のようにずれているものとする。そして、ポリゴンミラー４の複数（図１の場合は６面）の偏光反射面５の中のプラス方向に最も倒れの大きい偏光反射面を５max+とし、マイナス方向に最も倒れの大きい偏光反射面を５max-とし、それぞれの偏光反射面５max+、５max-で反射された走査光ビームＢ２の主光線を１２max+と１２max-とすると、ポリゴンミラー４が１回転する間に光ビームＢ１を偏向反射する、偏光反射面５は５max+と５max-の間にあり、偏光反射面５で反射された走査光ビームＢ２の主光線も１２max+と１２max-の間にある。あるいは、ポリゴンミラー４が１回転する間に、偏光反射面５で反射された走査光ビームＢ２の主光線は１２max+と１２max-の間で変化し、その変化の限界が１２max+と１２max-であると言うこともできる。通常、ポリゴンミラー４にはそれぞれ固有の偏光反射面５の倒れを持っているため、一般のポリゴンミラー４の偏光反射面５で反射される走査光ビームＢ２の主光線はこのような変化を伴っている。
【００２１】
以上のような副走査方向でポリゴンミラー４の回転に伴って位置が変化する走査光ビームＢ２の変化幅を検出することを考える。図４に示すように、被走査面１１の前後に一定の距離Ｈだけ離れた位置１３- 、１３+ （被走査面１１の後の方向をプラス、被走査面１１の前方をマイナスとする。）で、ポリゴンミラー４が１回転する間の走査光ビームＢ２の主光線１２max+、１２max-の変化幅をδ１、δ２とすると、比例関係から、共役点Ｄの被走査面１１に対する位置Ｓが次の式（１）で求まる。
【００２２】
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
したがって、被走査面１１の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置１３- 、１３+ でポリゴンミラー４の回転に伴う走査光ビームＢ２の中心位置での変化幅δ１、δ２を計測し、その変化幅δ１、δ２から式（１）に基づいて被走査面１１に対する共役点Ｄの位置Ｓが求まる。そして、この共役点Ｄの位置Ｓは、図４の面に垂直な主走査方向全ての位置で求めることができる。
【００２３】
次に、被走査面１１の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置１３- 、１３+ で走査光ビームＢ２の中心位置での変化幅δ１、δ２の求め方について説明する。位置１３- 、１３+ を推定される共役点Ｄの位置のばらつき範囲より多少外に設定すると、その位置における走査光ビームＢ２の径は共役点Ｄでのビーム径に比較してもさほど大きくないので、特許文献１、２に示されているように、走査光ビームＢ２の位置１３- 、１３+ での副走査方向の位置は、三角スリットや非平行の２本のスリットを用いて、それらスリットを横切ったときのパルス幅やパルス間間隔を測定することにより求めることができる。例えば、図５（ａ）に示すように、位置１３- 、１３+ に副走査方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する形状の三角スリット２１を配置して、その三角スリット２１を通った走査光ビームＢ２1 、Ｂ２2 のパルス形状は、図５（ｂ）、（ｃ）のようになる。走査光ビームＢ２1 は副走査方向のより高い位置を通り、走査光ビームＢ２2 は副走査方向のより低い位置を通るものとすると、走査光ビームＢ２1 が通ったときには、図５（ｂ）のようなパルス幅ｔ1 の信号が得られ、走査光ビームＢ２2 が通ったときには、図５（ｃ）のようなパルス幅ｔ2 の信号が得られる。走査光ビームＢ２が三角スリット２１を通ったときに得られるパルス幅は、走査光ビームＢ２の偏向速度が一定であれば副走査方向の通過位置に比例するので、パルス幅ｔ1 とｔ2 の差から走査光ビームＢ２1 とＢ２2 の副走査方向の通過位置の差ｄが求まる。
【００２４】
したがって、ポリゴンミラー４が１回転する間の最も大きいパルス幅から最も小さいパルス幅の差（パルス幅変動幅）δｔ１、δｔ２から位置１３- 、１３+ での走査光ビームＢ２の変化幅δ１、δ２を求めることができるが、上記のように、走査光ビームＢ２の変化幅δ１、δ２は、三角スリット２１を通った走査光ビームＢ２のパルス幅変動幅δｔ１、δｔ２に比例するので、式（１）のδ１、δ２にδｔ１、δｔ２を代入すると、分母と分子の比例係数がキャンセルされて、式（１）は次のようになる。
【００２５】
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
次に、以上のような原理に基づいて、ポリゴンミラー４を用いた面倒れ補正方式の光走査光学系１０の共役位置の連続測定方法を、図１を参照にして説明する。本発明による測定装置として、光走査光学系１０の被走査面近傍に被走査面に平行に配置された電動ステージ３０と、その電動ステージ３０のレール３１に案内されて被走査面に平行に主走査方向へ一定速度で移動する移動台３２とを備えており、その移動台３２上に、走査光ビームＢ２入射側に三角スリット２１を設けたスリット板３３が、また、その背後に三角スリット２１を通過した走査光ビームＢ２の光強度信号を出す光センサー３４が、相互に一体に、かつ、移動台３２上の被走査面の前後方向位置が調節可能に取り付けられていて、移動台３２の移動に伴って被走査面に平行に主走査方向へ移動するようになっている。
【００２６】
そして、光センサー３４からのパルス信号がタイムインターバルアナライザ３５（例えば、横河電機（株）製ＴＡ−３２０）に入力され、タイムインターバルアナライザ３５で取得されたパルス幅に関するデータ列はパーソナルコンピュータ３６に送られ、式（２）基づいた処理が行われる。
【００２７】
このような測定装置を用いて、共役点Ｄの位置Ｓを連続的に測定するには、まず、被走査面１１の前の一定の距離−Ｈだけ離れた位置１３- にスリット板３３を調節して、移動台３２を電動ステージ３０のレール３１に沿って主走査方向に移動させながら、光走査光学系１０のポリゴンミラー４を回転させてその各偏光反射面５による走査光ビームＢ２をスリット板３３の三角スリット２１上を順次横切らせて、光センサー３４からパルス信号を発生させ、タイムインターバルアナライザ３５にそのパルス信号を入力させ、タイムインターバルアナライザ３５からはパルス信号中の各パルスの幅が数値データに変換されてパーソナルコンピュータ３６に送られる。
【００２８】
図６は、その場合のパルス幅信号系列の例を模式的に示した図であり、●（黒丸）のパルス幅データがポリゴンミラー４の各偏光反射面５による１つの走査光ビームＢ２に対応する。図１のポリゴンミラー４の場合、６面の偏光反射面５からなるので、連続する６個のパルス幅データがポリゴンミラー４の１回転に対応する。したがって、パーソナルコンピュータ３６では、図６のようなパルス幅データ系列を連続する６個のデータ列に順次区切ってポリゴンミラー４の各回転に対応させ、各回転でのパルス幅変動幅δｔ１1 、δｔ１2 、δｔ１3 、δｔ１4 、・・・・を求める。移動台３２の移動をポリゴンミラー４の回転に比較してゆっくりと行う場合、ポリゴンミラー４の各回転は主走査方向に連続的に変わる各位置に略対応するので、パルス幅変動幅δｔ１1 、δｔ１2 、δｔ１3 、δｔ１4 、・・・・は主走査方向の測定位置に対応し、主走査方向の座標をＸ軸とすると、δｔ１（Ｘ）のデータが得られる。
【００２９】
次に、今度は被走査面１１の後の一定の距離＋Ｈだけ離れた位置１３+ にスリット板３３を調節して、移動台３２を電動ステージ３０のレール３１に沿って主走査方向に移動させながら、同様に、光センサー３４からパルス信号を発生させ、タイムインターバルアナライザ３５を経てパーソナルコンピュータ３６で、δｔ２（Ｘ）のデータが得られる。
【００３０】
その後、得られたδｔ１（Ｘ）とδｔ２（Ｘ）から、パーソナルコンピュータ３６で式（２）に基づいて計算することにより、共役点Ｄの被走査面１１に対する位置Ｓ（Ｘ）が連続的に求められる。
【００３１】
なお、図６のようなパルス幅データと、三角スリット２１の形状データと、走査光ビームＢ２の速度に基づいて、パーソナルコンピュータ３６で走査光ビームＢ２の変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求め、式（１）に基づいて計算することにより、共役点Ｄの被走査面１１に対する位置Ｓ（Ｘ）を連続的に求めるようにしてもよい。
【００３２】
パルス幅変動幅δｔ１（Ｘ）、δｔ２（Ｘ）又は走査光ビームＢ２の変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求める位置１３- 、１３+ は、前記のように、推定される共役点Ｄの位置のばらつき範囲より多少外に設定するが、通常の光走査光学系１０では、共役点Ｄは被走査面１１に略一致しているので、被走査面１１から光軸方向において各種の誤差による共役点位置のばらつき量より十分に大きい量だけ前後にずらせれば、必ずその間に共役点Ｄがあることになるので、本発明の測定方法を行うことができる。
【００３３】
また、ポリゴンミラー４が１回転してその面数に対応するパルス幅を取得する間に、三角スリット２１は主走査方向に若干移動するが、その移動速度は走査光ビームＢ２の速度に比較して十分遅く設定することにより、その移動は実用上問題ない。
【００３４】
なお、光センサー３４からパルス信号から図６のようなパルス幅信号系列を取得するには、オシロスコープのような測定器で個々のパルス幅を測定するようにしてもよいが、タイムインターバルアナライザ３５を用いることにより高速で効率的に取得することができる。タイムインターバルアナライザ３５は、電気信号の時間軸方向の値を連続的に計測、蓄積できるもので、例えば、パルス幅やパルス間隔等の情報を連続する一定数の全てのパルスについて取りこぼすことなく取得できる。これに対して、オシロスコープでは、表示、処理に時間がかかるので、取り込めるパルスの数と精度に限界がある。
【００３５】
被走査面１１の前後の測定位置１３- 、１３+ に配置するスリットとしては、図５に示したような二等辺三角形のスリット２１だけでなく、図７（ａ）に示すような、直角三角形のスリット２１’でもよく、あるいは、図７（ｂ）に示すようなスリット幅が一定の２つの直線スリットを副走査方向に非平行に配置した非平行対スリット２１”を用いてもよい。図７（ｂ）に示すような非平行対スリット２１”を用いる場合は、図６のようなパルス幅信号系列を取得するには、タイムインターバルアナライザ３５で２つのスリットを通ったパルスのパルス間隔を求め、そのパルス間隔をパルス幅とすればよい。
【００３６】
以上、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法を実施する装置の１実施例の構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の光路展開図である。
【図３】面倒れ補正機能が十分ではなく走査線のピッチムラが生じる様子を説明するための図である。
【図４】本発明による共役位置の連続測定方法の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の測定方法及び測定装置に用いる三角スリットの作用を説明するための図である。
【図６】パルス幅信号系列の例を模式的に示した図である。
【図７】本発明の測定方法及び測定装置に用いるスリットの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ…光軸
Ｂ１…光ビーム
Ｂ２…走査光ビーム
Ｂ２1 、Ｂ２2 …走査光ビーム
Ｃ…集光点
Ｄ…共役点（集光点）
１…光源
２…コリメートレンズ
３…シリンドリカルレンズ
４…ポリゴンミラー（回転多面鏡）
５…ポリゴンミラーの偏光反射面
５’…倒れがある偏光反射面
５max+…プラス方向に最も倒れの大きい偏光反射面
５max-…マイナス方向に最も倒れの大きい偏光反射面
６…ポリゴンミラーの回転軸
７…走査光学系
８…反射鏡
９…水平同期検出器（光センサー）
１０…光走査光学系
１１…被走査面
１２max+、１２max-…偏光反射面５max+、５max-で反射された走査光ビームＢ２の主光線１３- 、１３+ …被走査面の前後に一定の距離Ｈだけ離れた位置
２１…三角スリット
２１’…直角三角形のスリット
２１”…非平行対スリット
３０…電動ステージ
３１…レール
３２…移動台
３３…スリット板
３４…光センサー
３５…タイムインターバルアナライザ
３６…パーソナルコンピュータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置に関し、特に、ポリゴンミラーを用いた光走査装置の面倒れ補正光学系が十分に機能しているか否かを測定する方法と装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリゴンミラーを用いた光走査光学系においては、ポリゴンミラーの各反射面（偏向反射面）に基準面に対して反射面毎に傾き角が異なると、走査線のピッチムラが生ずる。そこで、通常は、副走査断面（ポリゴンミラーの回転軸を含む断面）内でポリゴンミラーの反射点と被走査面を光学的に共役関係になるようにする面倒れ補正光学系が採用されるが、被走査面がその共役点に一致しないと、その面倒れ補正光学系の面倒れ補正機能が十分ではなく、走査線の移動（ピッチムラ）を生ずる。
【０００３】
従来、このような面倒れ補正光学系を採用した光走査光学系において、被走査面を通る走査線の位置を、走査線の位置に交差するように配置した三角スリットや非平行の２本のスリットを用いて、走査光ビームがその三角スリットや非平行の２本のスリットを横切る時間の長さから、面倒れの影響による走査線のピッチムラを測定する装置は、特許文献１等において提案されている。
【特許文献１】特開平６−１１８３２９号公報
【特許文献２】特開２０００−２９２３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系にいおいて面倒れ補正光学系が十分に機能していれば、ポリゴンミラーの反射点と共役に設定される被走査面においては、原理的に走査線のピッチムラは起こらないはずであるが、組み立て誤差や部品のバラツキ等により被走査面がその共役位置からずれることがある。
【０００５】
従来、被走査面に配置した三角スリットや非平行の２本のスリットにより、走査線のピッチムラを直接測定することは、上記のように特許文献１等において提案されていたが、主走査方向全体にわたってポリゴンミラーの反射点と共役な位置を連続的に測定する方法は提案されていない。
【０００６】
本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を簡単な構成で連続的に測定する方法と装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得し、前記パルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とする方法である。
【０００８】
本発明の別のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求め、前記変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とする方法である。
【０００９】
また、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得する手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める計算手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の別のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置は、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求める第１の計算手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める第２の計算手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置によると、光走査光学系の偏向走査状態において、予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させてパルス信号を発生させるだけで、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を連続的に測定することができる。すなわち、光軸方向に連続的にスリットを動かさなくても、共役点を挟む前後２位置で測定することで、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置を連続的に測定することができる。また、光電変換するセンサーの主走査方向の移動とポリゴンミラーの偏向反射面の回転を何ら同期させなくとも、簡単な配置で共役位置の連続的に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法及び測定装置を原理と実施例に基づいて説明する。
【００１３】
ポリゴンミラー（回転多面鏡）を用いて光ビームの走査を行う場合、ポリゴンミラーの各偏向反射面の回転軸に対する平行度が同一ではないため、反射された光ビームの副走査方向の角度はポリゴンミラーの偏向反射面に応じて僅かに変動する。例えばレーザービームプリンターで用いられる光走査光学系では、ポリゴンミラーから被走査面まで１００〜４００ｍｍ程度の距離があるので、角度の誤差が数１０″であっても、被走査面上では数１０μｍのずれ量となる。これは走査線ピッチと同じ程度の値であり、放置できない問題となる。これを避けるため、従来から面倒れ補正光学系が用いられてきた。
【００１４】
以下、まず、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系について説明する。
【００１５】
図１は、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法を実施する装置の１実施例の構成を示す模式的な斜視図であり、図２は、その光走査光学系の光路展開図であり、図２（ａ）は主走査断面（ポリゴンミラーの回転軸に垂直で光軸Ａを含む断面）での光路展開図であり、図２（ｂ）は副走査断面（ポリゴンミラーの回転軸に平行で光軸Ａを含む断面）での光路展開図である。この図１と図２を参照にして、ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系について説明する。
【００１６】
光走査光学系１０は、例示として、光源１、コリメートレンズ２、副走査方向にのみ正屈折力を有するシリンドリカルレンズ３、ポリゴンミラー（回転多面鏡）４、走査光学系７で構成されており、光源１からの光はコリメートレンズ２で平行光ビームに変換され、シリンドリカルレンズ３でポリゴンミラー４の回転軸６に直交する方向（主走査方向）には平行光になり、その回転軸６に平行な方向（副走査方向）にはポリゴンミラー４の偏光反射面５近傍に集光するように変換され、その光ビームＢ１はポリゴンミラー４の偏向反射面５に入射し、その偏向反射面５で反射偏向された光ビームは走査光学系７を経て図の矢印方向へ繰り返し偏向される走査光ビームＢ２に変換され、被走査面１１に入射して主走査方向、副走査方向共に被走査面１１に集光する。偏向反射面５はポリゴンミラー４の回転軸６の周りで回転するので、その走査光ビームＢ２は偏向反射面５の回転速度の２倍の回転速度で回転して被走査面１１上に走査線を描く。ポリゴンミラー４の回転に伴って光源１からの入射光ビームの入射位置に隣接する偏向反射面５が順次入っては出るので、ポリゴンミラー４の回転に伴って走査光ビームＢ２は被走査面上の同じ位置に走査線を一端から他端へ繰り返し描く。また、走査光ビームＢ２の偏向方向の上流端には反射鏡８が配置され、その反射鏡８で反射された光は水平同期検出器（光センサー）９に入射するようになっている。
【００１７】
ここで、副走査方向において、コリメートレンズ２とシリンドリカルレンズ３を経た光ビームＢ１がポリゴンミラー４の偏光反射面５近傍に集光するように構成され、かつ、走査光学系７を経た走査光ビームＢ２が被走査面１１に集光するように構成されているのが面倒れ補正方式の光走査光学系であり、偏光反射面５近傍の集光点Ｃと被走査面１１上の集光点Ｄが共役になっていることがその大きな特徴である。以後、この集光点Ｄを共役点Ｄとする。このように構成すれば、ポリゴンミラー４の偏光反射面５の回転軸６に対する傾き角が面毎に異なっていても、共役点Ｄが被走査面１１上に位置する限り、原理的に走査線のピッチムラ（副走査方向の位置の変化）は起こらないはずである。これがポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の原理である。
【００１８】
このように、面倒れ補正光学系は、ポリゴンミラー４の偏光反射面５の倒れを光学的な共役関係を利用して補正するものであるが、被走査面１１に共役点Ｄが一致しないと、面倒れ補正機能が十分ではなく、走査線のピッチムラを生ずる。
【００１９】
その様子を図３の副走査断面での光路展開図を参照にして説明する。偏向反射面５に符号５’で示したような倒れがある場合、走査光学系７を介しての共役点Ｄは、図３（ａ）に示すように、被走査面１１に共役点Ｄが一致しているのが正常に面倒れ補正機能が動作している場合であるが、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、被走査面１１に共役点Ｄが一致しないと、面倒れ補正機能が十分ではなく、共役点Ｄが被走査面１１の前方に位置する場合（図３（ｂ））と、被走査面１１の後方に位置する場合（図３（ｃ））とでは、被走査面１１上での走査線のずれる方向が相互に反対になる。図の光軸Ａより上の方向を正、下の方向を負とすると、共役点Ｄが被走査面１１の前方に位置する場合には、走査線のずれΔは負になり、共役点Ｄが被走査面１１の後方に位置する場合には、走査線のずれΔは正になる。そして、何れの場合も、共役点Ｄの被走査面１１からのずれ量が大きくなるに従って、走査線のピッチムラも大きくなる。
【００２０】
次に、本発明による共役位置の連続測定方法の原理を図４を参照にして説明する。図４は副走査断面での光路展開図であり、共役点Ｄが被走査面１１から図示のようにずれているものとする。そして、ポリゴンミラー４の複数（図１の場合は６面）の偏光反射面５の中のプラス方向に最も倒れの大きい偏光反射面を５max+とし、マイナス方向に最も倒れの大きい偏光反射面を５max-とし、それぞれの偏光反射面５max+、５max-で反射された走査光ビームＢ２の主光線を１２max+と１２max-とすると、ポリゴンミラー４が１回転する間に光ビームＢ１を偏向反射する、偏光反射面５は５max+と５max-の間にあり、偏光反射面５で反射された走査光ビームＢ２の主光線も１２max+と１２max-の間にある。あるいは、ポリゴンミラー４が１回転する間に、偏光反射面５で反射された走査光ビームＢ２の主光線は１２max+と１２max-の間で変化し、その変化の限界が１２max+と１２max-であると言うこともできる。通常、ポリゴンミラー４にはそれぞれ固有の偏光反射面５の倒れを持っているため、一般のポリゴンミラー４の偏光反射面５で反射される走査光ビームＢ２の主光線はこのような変化を伴っている。
【００２１】
以上のような副走査方向でポリゴンミラー４の回転に伴って位置が変化する走査光ビームＢ２の変化幅を検出することを考える。図４に示すように、被走査面１１の前後に一定の距離Ｈだけ離れた位置１３- 、１３+ （被走査面１１の後の方向をプラス、被走査面１１の前方をマイナスとする。）で、ポリゴンミラー４が１回転する間の走査光ビームＢ２の主光線１２max+、１２max-の変化幅をδ１、δ２とすると、比例関係から、共役点Ｄの被走査面１１に対する位置Ｓが次の式（１）で求まる。
【００２２】
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
したがって、被走査面１１の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置１３- 、１３+ でポリゴンミラー４の回転に伴う走査光ビームＢ２の中心位置での変化幅δ１、δ２を計測し、その変化幅δ１、δ２から式（１）に基づいて被走査面１１に対する共役点Ｄの位置Ｓが求まる。そして、この共役点Ｄの位置Ｓは、図４の面に垂直な主走査方向全ての位置で求めることができる。
【００２３】
次に、被走査面１１の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置１３- 、１３+ で走査光ビームＢ２の中心位置での変化幅δ１、δ２の求め方について説明する。位置１３- 、１３+ を推定される共役点Ｄの位置のばらつき範囲より多少外に設定すると、その位置における走査光ビームＢ２の径は共役点Ｄでのビーム径に比較してもさほど大きくないので、特許文献１、２に示されているように、走査光ビームＢ２の位置１３- 、１３+ での副走査方向の位置は、三角スリットや非平行の２本のスリットを用いて、それらスリットを横切ったときのパルス幅やパルス間間隔を測定することにより求めることができる。例えば、図５（ａ）に示すように、位置１３- 、１３+ に副走査方向の位置に応じて主走査方向の幅が変化する形状の三角スリット２１を配置して、その三角スリット２１を通った走査光ビームＢ２1 、Ｂ２2 のパルス形状は、図５（ｂ）、（ｃ）のようになる。走査光ビームＢ２1 は副走査方向のより高い位置を通り、走査光ビームＢ２2 は副走査方向のより低い位置を通るものとすると、走査光ビームＢ２1 が通ったときには、図５（ｂ）のようなパルス幅ｔ1 の信号が得られ、走査光ビームＢ２2 が通ったときには、図５（ｃ）のようなパルス幅ｔ2 の信号が得られる。走査光ビームＢ２が三角スリット２１を通ったときに得られるパルス幅は、走査光ビームＢ２の偏向速度が一定であれば副走査方向の通過位置に比例するので、パルス幅ｔ1 とｔ2 の差から走査光ビームＢ２1 とＢ２2 の副走査方向の通過位置の差ｄが求まる。
【００２４】
したがって、ポリゴンミラー４が１回転する間の最も大きいパルス幅から最も小さいパルス幅の差（パルス幅変動幅）δｔ１、δｔ２から位置１３- 、１３+ での走査光ビームＢ２の変化幅δ１、δ２を求めることができるが、上記のように、走査光ビームＢ２の変化幅δ１、δ２は、三角スリット２１を通った走査光ビームＢ２のパルス幅変動幅δｔ１、δｔ２に比例するので、式（１）のδ１、δ２にδｔ１、δｔ２を代入すると、分母と分子の比例係数がキャンセルされて、式（１）は次のようになる。
【００２５】
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
次に、以上のような原理に基づいて、ポリゴンミラー４を用いた面倒れ補正方式の光走査光学系１０の共役位置の連続測定方法を、図１を参照にして説明する。本発明による測定装置として、光走査光学系１０の被走査面近傍に被走査面に平行に配置された電動ステージ３０と、その電動ステージ３０のレール３１に案内されて被走査面に平行に主走査方向へ一定速度で移動する移動台３２とを備えており、その移動台３２上に、走査光ビームＢ２入射側に三角スリット２１を設けたスリット板３３が、また、その背後に三角スリット２１を通過した走査光ビームＢ２の光強度信号を出す光センサー３４が、相互に一体に、かつ、移動台３２上の被走査面の前後方向位置が調節可能に取り付けられていて、移動台３２の移動に伴って被走査面に平行に主走査方向へ移動するようになっている。
【００２６】
そして、光センサー３４からのパルス信号がタイムインターバルアナライザ３５（例えば、横河電機（株）製ＴＡ−３２０）に入力され、タイムインターバルアナライザ３５で取得されたパルス幅に関するデータ列はパーソナルコンピュータ３６に送られ、式（２）基づいた処理が行われる。
【００２７】
このような測定装置を用いて、共役点Ｄの位置Ｓを連続的に測定するには、まず、被走査面１１の前の一定の距離−Ｈだけ離れた位置１３- にスリット板３３を調節して、移動台３２を電動ステージ３０のレール３１に沿って主走査方向に移動させながら、光走査光学系１０のポリゴンミラー４を回転させてその各偏光反射面５による走査光ビームＢ２をスリット板３３の三角スリット２１上を順次横切らせて、光センサー３４からパルス信号を発生させ、タイムインターバルアナライザ３５にそのパルス信号を入力させ、タイムインターバルアナライザ３５からはパルス信号中の各パルスの幅が数値データに変換されてパーソナルコンピュータ３６に送られる。
【００２８】
図６は、その場合のパルス幅信号系列の例を模式的に示した図であり、●（黒丸）のパルス幅データがポリゴンミラー４の各偏光反射面５による１つの走査光ビームＢ２に対応する。図１のポリゴンミラー４の場合、６面の偏光反射面５からなるので、連続する６個のパルス幅データがポリゴンミラー４の１回転に対応する。したがって、パーソナルコンピュータ３６では、図６のようなパルス幅データ系列を連続する６個のデータ列に順次区切ってポリゴンミラー４の各回転に対応させ、各回転でのパルス幅変動幅δｔ１1 、δｔ１2 、δｔ１3 、δｔ１4 、・・・・を求める。移動台３２の移動をポリゴンミラー４の回転に比較してゆっくりと行う場合、ポリゴンミラー４の各回転は主走査方向に連続的に変わる各位置に略対応するので、パルス幅変動幅δｔ１1 、δｔ１2 、δｔ１3 、δｔ１4 、・・・・は主走査方向の測定位置に対応し、主走査方向の座標をＸ軸とすると、δｔ１（Ｘ）のデータが得られる。
【００２９】
次に、今度は被走査面１１の後の一定の距離＋Ｈだけ離れた位置１３+ にスリット板３３を調節して、移動台３２を電動ステージ３０のレール３１に沿って主走査方向に移動させながら、同様に、光センサー３４からパルス信号を発生させ、タイムインターバルアナライザ３５を経てパーソナルコンピュータ３６で、δｔ２（Ｘ）のデータが得られる。
【００３０】
その後、得られたδｔ１（Ｘ）とδｔ２（Ｘ）から、パーソナルコンピュータ３６で式（２）に基づいて計算することにより、共役点Ｄの被走査面１１に対する位置Ｓ（Ｘ）が連続的に求められる。
【００３１】
なお、図６のようなパルス幅データと、三角スリット２１の形状データと、走査光ビームＢ２の速度に基づいて、パーソナルコンピュータ３６で走査光ビームＢ２の変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求め、式（１）に基づいて計算することにより、共役点Ｄの被走査面１１に対する位置Ｓ（Ｘ）を連続的に求めるようにしてもよい。
【００３２】
パルス幅変動幅δｔ１（Ｘ）、δｔ２（Ｘ）又は走査光ビームＢ２の変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求める位置１３- 、１３+ は、前記のように、推定される共役点Ｄの位置のばらつき範囲より多少外に設定するが、通常の光走査光学系１０では、共役点Ｄは被走査面１１に略一致しているので、被走査面１１から光軸方向において各種の誤差による共役点位置のばらつき量より十分に大きい量だけ前後にずらせれば、必ずその間に共役点Ｄがあることになるので、本発明の測定方法を行うことができる。
【００３３】
また、ポリゴンミラー４が１回転してその面数に対応するパルス幅を取得する間に、三角スリット２１は主走査方向に若干移動するが、その移動速度は走査光ビームＢ２の速度に比較して十分遅く設定することにより、その移動は実用上問題ない。
【００３４】
なお、光センサー３４からパルス信号から図６のようなパルス幅信号系列を取得するには、オシロスコープのような測定器で個々のパルス幅を測定するようにしてもよいが、タイムインターバルアナライザ３５を用いることにより高速で効率的に取得することができる。タイムインターバルアナライザ３５は、電気信号の時間軸方向の値を連続的に計測、蓄積できるもので、例えば、パルス幅やパルス間隔等の情報を連続する一定数の全てのパルスについて取りこぼすことなく取得できる。これに対して、オシロスコープでは、表示、処理に時間がかかるので、取り込めるパルスの数と精度に限界がある。
【００３５】
被走査面１１の前後の測定位置１３- 、１３+ に配置するスリットとしては、図５に示したような二等辺三角形のスリット２１だけでなく、図７（ａ）に示すような、直角三角形のスリット２１’でもよく、あるいは、図７（ｂ）に示すようなスリット幅が一定の２つの直線スリットを副走査方向に非平行に配置した非平行対スリット２１”を用いてもよい。図７（ｂ）に示すような非平行対スリット２１”を用いる場合は、図６のようなパルス幅信号系列を取得するには、タイムインターバルアナライザ３５で２つのスリットを通ったパルスのパルス間隔を求め、そのパルス間隔をパルス幅とすればよい。
【００３６】
以上、本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法をその原理と実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法を実施する装置の１実施例の構成を示す模式的な斜視図である。
【図２】ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の光路展開図である。
【図３】面倒れ補正機能が十分ではなく走査線のピッチムラが生じる様子を説明するための図である。
【図４】本発明による共役位置の連続測定方法の原理を説明するための図である。
【図５】本発明の測定方法及び測定装置に用いる三角スリットの作用を説明するための図である。
【図６】パルス幅信号系列の例を模式的に示した図である。
【図７】本発明の測定方法及び測定装置に用いるスリットの変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
Ａ…光軸
Ｂ１…光ビーム
Ｂ２…走査光ビーム
Ｂ２1 、Ｂ２2 …走査光ビーム
Ｃ…集光点
Ｄ…共役点（集光点）
１…光源
２…コリメートレンズ
３…シリンドリカルレンズ
４…ポリゴンミラー（回転多面鏡）
５…ポリゴンミラーの偏光反射面
５’…倒れがある偏光反射面
５max+…プラス方向に最も倒れの大きい偏光反射面
５max-…マイナス方向に最も倒れの大きい偏光反射面
６…ポリゴンミラーの回転軸
７…走査光学系
８…反射鏡
９…水平同期検出器（光センサー）
１０…光走査光学系
１１…被走査面
１２max+、１２max-…偏光反射面５max+、５max-で反射された走査光ビームＢ２の主光線１３- 、１３+ …被走査面の前後に一定の距離Ｈだけ離れた位置
２１…三角スリット
２１’…直角三角形のスリット
２１”…非平行対スリット
３０…電動ステージ
３１…レール
３２…移動台
３３…スリット板
３４…光センサー
３５…タイムインターバルアナライザ
３６…パーソナルコンピュータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得し、前記パルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法。
【請求項２】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求め、前記変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法。
【請求項３】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得する手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める計算手段とを備えていることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置。
【請求項４】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求める第１の計算手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める第２の計算手段とを備えていることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置。
【請求項１】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得し、前記パルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法。
【請求項２】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法であって、
予め被走査面と想定されている面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置それぞれの主走査方向に沿って、開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットを、主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させながら、前記三角スリット又は非平行対スリットを通過する光量を光電変換してパルス信号を発生させ、そのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求め、前記変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求めることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定方法。
【請求項３】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号から前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて前記ポリゴンミラーの各回転でのパルス幅変動幅データδｔ１、δｔ２を取得する手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δｔ１−δｔ２）／（δｔ１＋δｔ２） ・・・（２）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める計算手段とを備えていることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置。
【請求項４】
ポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置であって、
開口幅が副走査方向へ連続的に変化している三角スリット、又は、２つの直線スリットを副走査方向のスリット間間隔が連続的に変化するように配置してなる非平行対スリットと、その背後に配置された光電変換手段と、前記スリットと前記光量検出手段とを一体に、被走査面の前後の一定の距離Ｈだけ離れた位置で被走査面に沿って平行に主走査方向へ走査光ビームの移動速度に比較して遅い速度で移動させる移動手段と、前記光電変換手段からのパルス信号と、前記三角スリット又は非平行対スリットの形状データと、走査光ビームの被走査面での速度データとに基づいて、前記三角スリット又は非平行対スリットの主走査方向位置に応じて、走査光ビームの副走査方向への変化幅δ１（Ｘ）、δ２（Ｘ）を求める第１の計算手段と、
Ｓ＝Ｈ×（δ１−δ２）／（δ１＋δ２） ・・・（１）
の関係から、前記光走査光学系の共役点の被走査面に対する位置Ｓを主走査方向に関して連続的に求める第２の計算手段とを備えていることを特徴とするポリゴンミラーを用いた面倒れ補正方式の光走査光学系の共役位置の連続測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１１８９５４（Ｐ２００６−１１８９５４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０６３５６（Ｐ２００４−３０６３５６）
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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