JP2009047551A - Instrument for measuring optical characteristic, scanning optical system unit, and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被走査面を走査される光ビームのビームスポット位置を測定する光学特性測定装置、該光学特性測定装置の測定結果に基づいて光学特性が調整された走査光学系ユニット、及び該走査光学系ユニットを有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical characteristic measuring device that measures a beam spot position of a light beam scanned on a surface to be scanned, a scanning optical system unit in which optical characteristics are adjusted based on a measurement result of the optical characteristic measuring device, and the scanning The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine having an optical system unit, a printer, a facsimile machine, a plotter, and a multifunction machine provided with at least one of them.
従来から、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は、例えば感光体の被走査面上にレーザ光を集光させることにより形成された光スポットを、レーザ光を偏向させることにより主走査方向へ移動させて被走査面を走査する走査光学系が広く用いられている。
近年では、光源のマルチビーム化や走査線の高密度化にともない、被走査面上における走査精度の更なる向上が要求されている。
この種の走査光学系では、被走査面上における光スポットの移動軌跡(以下、「主走査ライン」という)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直線とはならず、僅かな曲がりや傾きが生じてしまう。
また、レーザ光の偏向を、例えば複数の偏向反射面を有する回転多面鏡により行う場合には、各偏向反射面ごとの偏向による主走査ラインが、いわゆる面倒れの影響で、被走査面上の主走査方向に直交する方向(以下、「副走査方向」という)に微小距離変動することが考えられる。
Conventionally, in various image forming apparatuses such as laser printers and digital copying machines, for example, a light spot formed by condensing a laser beam on a scanned surface of a photoreceptor is mainly used by deflecting the laser beam. A scanning optical system that moves in the scanning direction and scans the surface to be scanned is widely used.
In recent years, further improvement in scanning accuracy on the surface to be scanned has been demanded as the number of light sources is increased and the density of scanning lines is increased.
In this type of scanning optical system, the trajectory of the light spot on the surface to be scanned (hereinafter referred to as “main scanning line”) is ideally an accurate straight line. It is not a straight line, and a slight bend or inclination occurs.
Further, when the laser beam is deflected by, for example, a rotary polygon mirror having a plurality of deflecting reflecting surfaces, the main scanning line due to the deflecting for each deflecting reflecting surface is affected by the so-called surface tilt on the surface to be scanned. It is conceivable that a minute distance fluctuates in a direction orthogonal to the main scanning direction (hereinafter referred to as “sub-scanning direction”).
このような主走査ラインの曲がりや傾き、及び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り、走査線を高密度化する場合や、マルチビームにより走査を行う場合には、その許容範囲はかなり狭くなる。そこで、走査光学系を実際に組み立てる際やその組み立て後には、上記主走査ラインの曲がりや副走査方向の変動の計測、及び調整等が行われている。
例えば特許文献1に示されるように、所望の主走査方向の位置における副走査方向の走査位置を測定するための計測装置が提案されている。
特許文献1に記載の計測装置は、1台のCCDカメラを移動ステージ(Xステージ、Yステージ)により、所望の主走査方向の位置まで移動して、その位置での副走査方向の走査位置を測定する光学特性測定装置である。
Such bends and inclinations of the main scanning line and minute distance fluctuations in the sub-scanning direction need to be within a predetermined allowable range. When the scanning lines are densified or when scanning is performed with multiple beams. The tolerance is considerably narrower. Therefore, when the scanning optical system is actually assembled or after the assembly, measurement and adjustment of the bending of the main scanning line and the fluctuation in the sub-scanning direction are performed.
For example, as disclosed in Patent Document 1, a measuring apparatus for measuring a scanning position in the sub-scanning direction at a desired position in the main scanning direction has been proposed.
The measurement apparatus described in Patent Document 1 moves one CCD camera to a desired position in the main scanning direction by a moving stage (X stage, Y stage), and sets the scanning position in the sub-scanning direction at that position. It is an optical characteristic measuring device to measure.
この種の光学特性測定装置では、移動ステージにおける誤差変位があり、受光手段による正確な位置測定が得られない場合がある。
この問題を解消すべく、本出願人は、ステージ上での受光手段の移動中に発生する誤差変位量を測定する誤差変位量測定手段を設け、その測定結果に基づいて受光位置を補正することにより、ビームスポット位置を正確に測定する光学特性測定装置を提案した。
しかしながら、誤差変位量測定手段の出力(測定精度)が受光手段の移動範囲全体に亘って一定せず、位置によっては測定エラーが生じる懸念があった。
In this type of optical characteristic measuring apparatus, there is an error displacement in the moving stage, and accurate position measurement by the light receiving means may not be obtained.
In order to solve this problem, the present applicant provides an error displacement amount measuring means for measuring an error displacement amount that occurs during movement of the light receiving means on the stage, and corrects the light receiving position based on the measurement result. Proposed an optical property measurement device that accurately measures the beam spot position.
However, the output (measurement accuracy) of the error displacement amount measuring means is not constant over the entire movement range of the light receiving means, and there is a concern that a measurement error may occur depending on the position.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、被走査面上を移動するビームスポットの主走査ラインの曲がりや副走査方向の変動を正確に測定することが可能な光学特性測定装置を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、走査精度の向上を図ることが可能な走査光学系ユニットを提供することにある。
また、本発明の第3の目的は、高品質な画像を形成することが可能な画像形成装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and its first object is to accurately measure the bending of the main scanning line of the beam spot moving on the surface to be scanned and the fluctuation in the sub-scanning direction. It is an object of the present invention to provide an optical characteristic measuring apparatus capable of performing the above-mentioned.
A second object of the present invention is to provide a scanning optical system unit capable of improving scanning accuracy.
A third object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明では、複数の被走査面を走査する走査光学系ユニットから射出される光ビームを受光手段によって受光し、前記複数の被走査面のうち少なくとも2つの被走査面を含む平面内における、前記光ビームのビームスポット位置を測定する前記走査光学系ユニットの光学特性測定装置であって、前記受光手段を前記光ビームの走査方向及び該走査方向と直交する方向に移動させる移動手段と、前記受光手段の移動中に発生する誤差変位量を測定する誤差変位量測定手段とを設けた光学特性測定装置において、前記誤差変位量測定手段の出力が、前記受光手段の移動領域全体に亘って良好に得られるように調整する調整手段を設けたことを特徴とする。 To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a light beam emitted from a scanning optical system unit that scans a plurality of scanned surfaces is received by a light receiving means, and at least of the plurality of scanned surfaces. An optical characteristic measuring apparatus of the scanning optical system unit for measuring a beam spot position of the light beam in a plane including two scanned surfaces, wherein the light receiving means is configured to detect the scanning direction of the light beam and the scanning direction. In the optical characteristic measuring apparatus provided with the moving means for moving in the orthogonal direction and the error displacement measuring means for measuring the error displacement generated during the movement of the light receiving means, the output of the error displacement measuring means is: An adjusting means is provided for adjusting the light receiving means so that it can be satisfactorily obtained over the entire moving region.
請求項2記載の発明では、請求項1記載の光学特性測定装置において、前記誤差変位量測定手段は、光源を有する読み取りヘッド部と、スケール部とを備えた回折干渉方式で、前記調整手段は、前記読み取りヘッド部と前記スケール部の位置関係を調整することを特徴とする。
請求項3記載の発明では、請求項2記載の光学特性測定装置において、前記調整手段は、調整ネジにより手動で調整する構成を有していることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical characteristic measuring apparatus according to the first aspect, the error displacement amount measuring unit is a diffraction interference method including a read head unit having a light source and a scale unit, and the adjusting unit is The positional relationship between the reading head unit and the scale unit is adjusted.
According to a third aspect of the present invention, in the optical characteristic measuring apparatus according to the second aspect, the adjustment means has a configuration of manual adjustment with an adjustment screw.
請求項4記載の発明では、請求項2記載の光学特性測定装置において、前記調整手段は、外部より制御可能なアクチュエータにより調整する構成を有していることを特徴とする。
請求項5記載の発明では、請求項2〜4のいずれかに記載の光学特性測定装置において、前記読み取りヘッド部からの出力は、オートゲインとすることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the optical characteristic measuring apparatus according to the second aspect, the adjusting means has a configuration in which adjustment is performed by an actuator that can be controlled from the outside.
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical characteristic measuring apparatus according to any one of the second to fourth aspects, the output from the reading head unit is an auto gain.
請求項6記載の発明では、請求項2〜5のいずれかに記載の光学特性測定装置において、前記光源への通電は、前記受光手段の移動の直前に開始し、移動停止後は通電を遮断するようにしたことを特徴とする。
請求項7記載の発明では、前記被走査面に形成される走査線の曲がりの調整が可能な走査光学系ユニットにおいて、請求項1〜6のいずれかに記載の光学特性測定装置による測定結果に基づいて、走査線の曲がりを調整したことを特徴とする。
請求項8記載の発明では、画像形成装置において、請求項7記載の走査光学系ユニットを備えたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical characteristic measuring apparatus according to any one of the second to fifth aspects, energization of the light source starts immediately before the movement of the light receiving means, and is de-energized after the movement is stopped. It was made to do.
According to a seventh aspect of the present invention, in the scanning optical system unit capable of adjusting the curvature of the scanning line formed on the surface to be scanned, the measurement result by the optical characteristic measuring device according to any one of the first to sixth aspects is used. Based on this, the curve of the scanning line is adjusted.
According to an eighth aspect of the present invention, an image forming apparatus includes the scanning optical system unit according to the seventh aspect.
本発明によれば、誤差変位量測定手段の出力調整が容易であるため、被走査面上を移動するビームスポットの主走査ラインの曲がりや副走査方向の変動を正確に測定することができる。これにより、走査精度の向上を図ることができ、ひいては高画質化に寄与できる。 According to the present invention, it is easy to adjust the output of the error displacement amount measuring means, so that it is possible to accurately measure the bending of the main scanning line of the beam spot moving on the scanning surface and the variation in the sub-scanning direction. As a result, the scanning accuracy can be improved, and as a result, the image quality can be improved.
以下、本発明の一実施形態を、図1乃至図14を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ10の概略構成を示している。
プリンタ10は、カールソンプロセスを用いて、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙(用紙)上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。
このプリンタ10は、図1に示されるように、後述する光学特性測定装置により、例えば走査線の傾きや曲がり等の光学特性が測定される走査光学系ユニットとしての光走査装置100、4本の像担持体で被走査面としての感光ドラム30A、30B、30C、30D、転写ベルト40、位置ずれ検出装置45、給紙トレイ60、給紙コロ54、第1レジストローラ対56、第2レジストローラ対52、定着ローラ50、排紙ローラ58、及び上記構成部品を収容するほぼ直方体状のハウジング12などを備えている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a printer 10 as an image forming apparatus according to the present embodiment.
The printer 10 is a tandem type color printer that prints a multicolor image by superimposing and transferring, for example, black, yellow, magenta, and cyan toner images on plain paper (paper) using the Carlson process. is there.
As shown in FIG. 1, the printer 10 includes four
ハウジング12には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ12aが形成され、その排紙トレイ12aの下方に光走査装置100が配置されている。
光走査装置100は、感光ドラム30Aに対しては、上位装置(パソコン等)から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム30Bに対してはシアン画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム30Cに対してはマゼンダ画像成分の光ビームを走査し、感光ドラム30Dに対してはイエロー画像成分の光ビームを走査する。なお、光走査装置100の構成については後述する。
4本の感光ドラム30A、30B、30C、30Dは、その表面に、光ビームが照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置100の下方にX軸方向に沿って等間隔に配置されている。
The
The
The four
感光ドラム30Aは、ハウジング12内部の−X側端部にY軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図1における時計回り(図1の矢印に示される方向)に回転されるようになっている。
そして、その周囲には、図1における12時(上側)の位置に帯電チャージャ32Aが配置され、2時の位置にトナーカートリッジ33Aが配置され、10時の位置にクリーニングケース31Aが配置されている。
感光ドラム30Bは、感光ドラム30Aの+X側に所定間隔隔てて配置され、不図示の回転機構により、図1における時計回り(矢印に示される方向)に回転されるようになっている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム30Aと同様の位置関係で、帯電チャージャ32B、トナーカートリッジ33B及びクリーニングケース31Bがそれぞれ配置されている。
The
In the vicinity thereof, a
The photosensitive drum 30B is arranged at a predetermined interval on the + X side of the
感光ドラム30Cは、感光ドラム30Bの+X側に所定間隔隔てて配置され、不図示の回転機構を介して、図1における時計回り(矢印に示される方向)に回転されるようになっている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム30Aと同様の位置関係で、帯電チャージャ32C、トナーカートリッジ33C及びクリーニングケース31Cがそれぞれ配置されている。
感光ドラム30Dは、感光ドラム30Cの+X側に所定間隔隔てて配置され、不図示の回転機構により、図1における時計回り(矢印に示される方向)に回転されるようになっている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム30Aと同様の位置関係で、帯電チャージャ32D、トナーカートリッジ33D及びクリーニングケース31Dがそれぞれ配置されている。
The
The
以下、感光ドラム30A、帯電チャージャ32A、トナーカートリッジ33A及びクリーニングケース31Aを合わせて第1ステーションと呼び、感光ドラム30B、帯電チャージャ32B、トナーカートリッジ33B及びクリーニングケース31Bを合わせて第2ステーションと呼び、感光ドラム30C、帯電チャージャ32C、トナーカートリッジ33C及びクリーニングケース31Cを合わせて第3ステーションと呼び、感光ドラム30D、帯電チャージャ32D、トナーカートリッジ33D及びクリーニングケース31Dを合わせて第4ステーションと呼ぶものとする。
転写ベルト40は、無端環状の部材で、感光ドラム30Aの下方に配置された従動ローラ40aと、感光ドラム30Dの下方に配置された従動ローラ40cと、これらの従動ローラ40a、40cより少し低い位置に配置された駆動ローラ40bに、上端面が感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの下端面に接するように巻回されている。
駆動ローラ40bが図1における反時計回りに回転することにより、反時計回り(図1の矢印に示される方向)に回転される。また、転写ベルト40の+X側端部近傍には、上述した帯電チャージャ32A、32B、32C、32Dとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ48が配置されている。
Hereinafter, the
The
When the
給紙トレイ60は、転写ベルト40の下方に配置されている。給紙トレイ60は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙61が積み重ねられて収納されている。
給紙トレイ60の上面の+X側端部近傍には矩形状の給紙口が形成されている。
給紙コロ54は、給紙トレイ60から用紙61を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成されるレジストローラ56を介して、転写ベルト40と転写チャージャ41によって形成される隙間に導出する。
定着ローラ50は、一対の回転ローラから構成され、用紙61を加熱するとともに加圧し、レジストローラ52を介して、排紙ローラ58へ導出する。
排紙ローラ58は一対の回転ローラから構成され、導出された用紙61を排紙トレイ12aに順次スタックする。
The
A rectangular paper feed port is formed in the vicinity of the + X side end of the upper surface of the
The
The fixing
The
次に、光走査装置100の構成について説明する。図2は、光走査装置100の光学レイアウト図である。図2に示されるように、光走査装置100は、光源130と、カップリングレンズ146、第1シリンダレンズ102、及び第2シリンダレンズ103を含む集光光学系と、例えば6つの偏向面を有するポリゴンミラー104、fθレンズ105、4つの反射ミラー106A、106B、106C、106D、4つのトロイダルレンズ107A、107B、107C、107D、及び4つの反射ミラー108A、108B、108Cを含む走査光学系とを備えている。
光源130は、複数の発光点を有する面発光型半導体レーザアレイである。各発光点は第1〜第4ステーションに対応する4つの発光点G1〜G4に区分され、各発光点からは、ポリゴンミラー104に向かう光ビームが射出される。
カップリングレンズ146、第1シリンダレンズ102及び第2シリンダレンズ103は、光源130から射出される光ビームの経路上に、光源130に近い方から順に配置されている。
前記カップリングレンズ146は、光ビーム143から射出された光ビームを、第1シリンダレンズ102の入射側で一旦集光するように整形する。
Next, the configuration of the
The
The
The
第1シリンダレンズ102は、光源130から射出された光ビームを所定の形状に整形し、第2シリンダレンズ103は、第1シリンダレンズを通過した光ビームを、ポリゴンミラー104の偏向面へ集光する。
ポリゴンミラー104は、高さの低い正六角柱状部材からなり、側面には6面の偏向面が形成されている。そして、Z軸に平行な軸を中心に、不図示の回転機構により一定の角速度で回転する。
これにより、上述した光源130から射出し、第1シリンダレンズ102及び第2シリンダレンズ103を経由して、ポリゴンミラー104の偏向面に集光された光ビームは、ポリゴンミラー104の回転により、一定の角速度でY軸に沿って偏向される。
fθレンズ105は、光ビームの入射角に比例した像高をもち、ポリゴンミラー104により、一定の角速度で偏向される光ビームの像面をY軸に対して等速移動させる。
反射ミラー106A、106B、106C、106Dは、長手方向をY軸方向とし、fθレンズを経由した光ビームを折り返し、トロイダルレンズ107A、107B、107C、107Dそれぞれに導光する。
トロイダルレンズ107Aは、長手方向をY軸方向とし両端がハウジング12に対し固定された支持板110Aに安定的に支持されている。
そして、反射ミラー106Aにより折れ返された光ビームを、Y軸方向を長手方向とする反射ミラー108Aを介して、感光ドラム30Aの表面に結像する。
The
The
As a result, the light beam emitted from the
The
The reflection mirrors 106A, 106B, 106C, and 106D have the longitudinal direction as the Y-axis direction, fold back the light beam that has passed through the fθ lens, and guide the light beams to the
The
Then, the light beam folded back by the
トロイダルレンズ107B、107C、107Dは、長手方向をY軸方向とし、一端(+Y側)がハウジング12に対し固定され、他端(−Y側)が、例えば回転モータと送りねじ機構を備える駆動機構112B、112C、112Dにより支持された支持板112B、112C、112Dに安定的に支持されている。そして、反射ミラー106B、106C、106Dによりそれぞれ折れ返された光ビームを、Y軸方向を長手方向とする反射ミラー108B、108C、108Dを介して、感光ドラム30B、30C、30Dの表面にそれぞれ結像する。
上述のように構成された光走査装置100では、各発光点群G1、G2、G3、G4からの複数の光ビームは、カップリングレンズ146により一旦交差され、第1シリンダレンズ102により副走査方向の間隔が拡張されて第2のシリンダレンズ103に入射する。第2のシリンダレンズ103は、入射した発光点群G1、G2、G3、G4それぞれから射出される光ビームをポリゴンミラー104の偏向面の近傍に集光する。
ポリゴンミラー104で偏向された光ビームは、光ビーム同士の間隔を広げつつ、fθレンズ105に入射する。
fθレンズ105に入射した発光点G1からの光ビームは、反射ミラー106Dで反射されトロイダルレンズ107Dへ入射する。そして、トロイダルレンズ107Dにより感光ドラム30Dの表面に集光される。
The
In the
The light beams deflected by the
The light beam from the light emitting point G1 incident on the
同様に、fθレンズ105に入射した発光点G2、G3、G4からの光ビームは、反射ミラー106A、106B、106Cで反射されトロイダルレンズ107A、107B、107Cへ入射する。
そして、トロイダルレンズ107A、107B、107Cにより、反射ミラー108A、108B、108Cを介して感光ドラム30A、30B、30Cの表面に集光される。
このようにして感光ドラム30A、30B、30C、30D上にそれぞれ形成された発光点群G1、G2、G3、G4からの光ビームの集光点は、ポリゴンミラー104が回転することにより、Y軸方向に一括して移動(走査)される。
一方、感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ32A、33B、33C、32Dにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム30A、30B、30C、30Dがそれぞれ走査されると、光ビームが集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電荷移動がおこり電位が零となる。
Similarly, light beams from the light emitting points G2, G3, and G4 that have entered the
Then, the light is condensed on the surfaces of the
The condensing points of the light beams from the light emitting point groups G1, G2, G3, and G4 formed on the
On the other hand, the photosensitive layer on the surface of each of the
したがって、図1の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム30A、30B、30C、30Dに対し、画像情報に基づいて変調した光ビームを走査することにより、それぞれの感光ドラム30A、30B、30C、30Dの表面に、電荷の分布により規定される静電潜像を形成することができる。
感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図1に示されるトナーカートリッジ33A、33B、33C、33Dの現像ローラにより、感光ドラム30A、30B、30C、30Dそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ33A、33B、33C、33Dそれぞれの現像ローラは感光ドラム30A、30B、30C、30Dと逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム30A、30B、30C、30Dと同極性に帯電されている。
したがって、感光ドラム30A、30B、30C、30Dの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム30A、30B、30C、30Dの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。
これらのトナー像は転写ベルト40上に重ね合わせて転写され、図1に示されるように給紙トレイ60から取り出された用紙61に、転写チャージャ41によって転写され、定着ローラ50により定着されることにより画像として形成される。
Therefore, by scanning the
When electrostatic latent images are formed on the surfaces of the
Therefore, the toner does not adhere to the portions of the surfaces of the
These toner images are transferred onto the
次に、光走査装置100から感光ドラム30A、30B、30C、30Dに射出される光ビームを受光して、光走査装置100の光学特性を測定する光学特性測定装置70について説明する。
図3は前記光学特性測定装置70の斜視図である。図3に示されるように、光学特性測定装置70は、長手方向をX軸方向とする長方形板状のベース77と、前記光ビームを受光する受光手段としての受光装置71、受光装置71をY軸方向に駆動する(移動させる)YステージYST、受光装置71をYステージYSTとともにX軸方向へ駆動するXステージXST、及び上記各部を統括的に制御する主制御装置90(図4参照)などを備えている。
YステージYSTは、レール状のガイド部73と、可動ステージ72を有し、受光装置71は可動ステージ72上に設けられている。可動ステージ72はXステージ駆動源89により駆動(移動)される(図4参照)。
XステージXSTは、レール状のガイド部75と、可動ステージ74を有し、可動ステージ74上にYステージYSTのガイド部73が設けられている。可動ステージ74はYステージ駆動源88により駆動(移動)される(図4参照)。
YステージYSTとXステージXSTとにより移動手段が構成されている。
受光装置71は、立方体状のケーシングに収容されたエリアCCD(Charge Coupled Device Image Sensor)を含んで構成され、上方(+Z側)の面には光ビームが入射する矩形状の入射面71aが形成されている。
受光装置71は、光ビームを受光すると該光ビームのビームスポット位置に関する情報を主制御装置90へ出力する。
Next, an optical
FIG. 3 is a perspective view of the optical
The Y stage YST has a rail-shaped
The X stage XST has a rail-shaped
The Y stage YST and the X stage XST constitute moving means.
The
When receiving the light beam, the
前記XステージXSTは、例えばガイド部材と送りネジ機構とステッピングモータにより、Xステージ面を駆動するものである。
前記YステージYSTは、XステージXSTのステージ面上に、Xステージと直交するように固定され、例えばガイド部材と送りネジ機構とステッピングモータにより、Yステージ面を駆動するものである。
The X stage XST drives the X stage surface by, for example, a guide member, a feed screw mechanism, and a stepping motor.
The Y stage YST is fixed on the stage surface of the X stage XST so as to be orthogonal to the X stage. For example, the Y stage surface is driven by a guide member, a feed screw mechanism, and a stepping motor.
次に、光学特性測定装置70による、上述した光走査装置100の光学特性の測定方法について説明する。前提として、光走査装置100は、一例として図5に示されるように、不図示の支持部材により光学特性測定装置70の上方に支持され、光走査装置100と受光装置71の入射面71aが移動する移動面との距離は、光走査装置100と第1〜第4ステーションにおける感光ドラム30A〜30Dの被走査面との距離と等しくなるように設定されているものとする。
この距離を調整するために、Yステージのステージ面上に、図しないZステージZSTを固定してある。
光走査装置100から射出され第1ステーションに入射する光ビームをLB1、第2ステーションに入射する光ビームをLB2、第3ステーションに入射する光ビームをLB3、第4ステーションに入射する光ビームをLB4と定義する。
光学特性測定装置70の主制御装置90は、XステージXSTを駆動して、まず、受光装置71が光ビームLB1を検知できる位置に移動させる。この状態でYステージYSTを駆動し、予め設定された、測定ポイントとなる複数の像高位置に、受光装置71を移動する。
図3において、符号82は後述するリニアエンコーダを、85はステージの直進性を測定するための基準となる基準ブロックを示している。
Next, a method for measuring the optical characteristics of the
In order to adjust this distance, a Z stage ZST (not shown) is fixed on the stage surface of the Y stage.
The light beam emitted from the
The
In FIG. 3, reference numeral 82 denotes a linear encoder which will be described later, and 85 denotes a reference block serving as a reference for measuring the straightness of the stage.
受光装置71がラインCCDの場合、連続発光された光ビームは、図5のように検知され、その重心位置を求めることで、副走査方向の光ビーム位置が明らかになる。ラインCCDを用いる場合、上記ZステージZSTは不要とすることができる。
受光装置71がエリアCCDの場合、各測定ポイントで、タイミングを合わせたパルス発光を行い、受光装置71で検知することにより、図6のように検知され、その重心位置を求めることで、主副両方向の光ビーム位置が明らかになる。
When the
In the case where the
ステージは真直に駆動されることが望ましいが、ガイド部の曲がりや隙間、送りねじの精度などにより、図8に示すような誤差変位や角度誤差変位が発生する。
誤差変位量測定手段としてのリニアエンコーダ82は図8に示すように、ステージの移動方向と平行して、対称位置に2ヶ所設けられている。こうすることで、ステージの角度変位誤差を求めることが可能となる。
各リニアエンコーダ82A、82Bは、図3に示すように、Y軸方向に延びるスケール部81と、YステージYSTのカイド部73の端部下面に設けられた読み取りヘッド部80を有している。
図8に原理図を示すが、両リニアエンコーダの検知位置の差Δtと、両リニアエンコーダの間隔Lから、Yステージの角度誤差変位Δθを求め、各像高での受光部位置を計算する。
リニアエンコーダは、例えば図9に示すSONY製BL−57のように、スケール部81としての回折格子スケールと、半導体レーザを光源とした、読み取りヘッド部80としてのヘッドにより、高精度に測定可能なものを利用することができる。
The stage is preferably driven straight, but error displacement and angular error displacement as shown in FIG. 8 occur due to the bending of the guide portion, the gap, the accuracy of the feed screw, and the like.
As shown in FIG. 8, two linear encoders 82 as error displacement measuring means are provided at two symmetrical positions parallel to the moving direction of the stage. By doing so, it becomes possible to determine the angular displacement error of the stage.
As shown in FIG. 3, each
FIG. 8 shows a principle diagram. The angle error displacement Δθ of the Y stage is obtained from the difference Δt between the detection positions of the two linear encoders and the distance L between the two linear encoders, and the position of the light receiving unit at each image height is calculated.
The linear encoder can be measured with high accuracy by a diffraction grating scale as a
このヘッド80とスケール81の位置関係は、非常に正確に合わせる必要があり、従来は出力波形をオシロスコープで見ながら、手作業で調整(アジマス調整)を行っていた。
しかしながら、走査全域(受光装置71の移動可能領域全体)に亘って、良好に測定可能な位置に調整するためには、何度も調整を繰り返す必要があった。
そこで、本実施形態では、図9に示すように、YステージYSTのガイド部73の端部下面に固定された支持部材86に支点86aを中心に回動可能に設けられたヘッド80のアジマス調整を、支持部材86に設けられた調整手段87により微調整を行うようにしている。これにより、最適位置の設定を容易に行うことが可能となる。
調整手段87としては微調整可能なネジを採用できる。ネジの代わりに、外部から制御可能なアクチュエータを用いれば、恒温槽内に設置したような場合でも、環境を変えずに調整することが可能となる。
The positional relationship between the
However, in order to adjust to a position where it can be measured satisfactorily over the entire scanning area (the entire movable area of the light receiving device 71), it is necessary to repeat the adjustment many times.
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the azimuth adjustment of the
As the adjusting means 87, a finely adjustable screw can be employed. If an externally controllable actuator is used instead of a screw, adjustment can be made without changing the environment even when installed in a thermostatic chamber.
SONY製BL−57の場合、ヘッド80からの出力信号は、0.7V〜1.4Vになるように、アジマス調整する必要がある。出力がこの範囲を外れると、読み取りエラーが発生してしまうのだが、恒温槽などで温度を振った場合、スケール81の延びや変形により、出力がこの範囲を外れてしまう場合がある。
多少測定精度が低下しても、読み飛ばしは避けたいので、図10、図11に示すように、測定中は出力が常に適正範囲に入るよう、オートゲインとする。
なおゲインの調整は、回路中のアンプを自動調整することで行い、これは一般的なオートゲイン回路を用いることで可能である(非特許文献1参照)。
高温域での測定の場合、ヘッド80の光源の光量低下により、出力が低下し、読み取りエラーが発生することがある。これを防止するには、通電による発熱を最小限に押える必要があるため、測定開始直前(受光装置71の移動直前または移動手段の駆動開始直前)まで光源への通電は停止させておく必要がある。
In the case of SONY BL-57, it is necessary to adjust the azimuth so that the output signal from the
Since it is desirable to avoid skipping even if the measurement accuracy is somewhat lowered, as shown in FIGS. 10 and 11, the auto gain is set so that the output always falls within the proper range during the measurement.
The gain is adjusted by automatically adjusting an amplifier in the circuit, and this can be achieved by using a general auto gain circuit (see Non-Patent Document 1).
In the case of measurement in a high temperature range, the output may decrease due to a decrease in the light amount of the light source of the
図12に示すように、通電後、一定時間が経過すると、発熱により読み取りエラーが発生する温度を越えてしまう。従って、ステージ移動開始直前に通電されるような制御方法とする。
図13に示すように、走査レンズ(トロイダルレンズ107)の傾き調整で走査線の傾きを調整したり、走査レンズの中央付近を加圧して変形させたりすることで、図14に示すように走査線曲りを小さくでき、色ずれの少ない走査光学系ユニットを得ることができる。
本実施形態では走査レンズの中央付近を加圧する加圧手段は省略しているが、例えば特許文献2に記載のものを採用することができる。
As shown in FIG. 12, when a certain time elapses after energization, the temperature at which a reading error occurs due to heat generation is exceeded. Therefore, the control method is such that power is supplied immediately before the stage movement is started.
As shown in FIG. 13, scanning is performed as shown in FIG. 14 by adjusting the inclination of the scanning line by adjusting the inclination of the scanning lens (toroidal lens 107) or by pressing and deforming the vicinity of the center of the scanning lens. A scanning optical system unit can be obtained in which line bending can be reduced and color misregistration is small.
In the present embodiment, a pressurizing unit that pressurizes the vicinity of the center of the scanning lens is omitted, but the one described in Patent Document 2, for example, can be employed.
30A、30B、30C、30D 被走査面としての感光ドラム
71 受光手段としての受光装置
70 光学特性測定装置
80 読み取りヘッド部
81 スケール部
82 誤差変位量測定手段としてのリニアエンコーダ
87 調整手段
100 走査光学系ユニットとしての光走査装置
YST 移動手段としてのYステージ
XST 移動手段としてのXステージ
30A, 30B, 30C, 30D Photosensitive drum as scanning
Claims (8)
前記受光手段を前記光ビームの走査方向及び該走査方向と直交する方向に移動させる移動手段と、前記受光手段の移動中に発生する誤差変位量を測定する誤差変位量測定手段とを設けた光学特性測定装置において、
前記誤差変位量測定手段の出力が、前記受光手段の移動領域全体に亘って良好に得られるように調整する調整手段を設けたことを特徴とする光学特性測定装置。 A light beam emitted from a scanning optical system unit that scans a plurality of scanned surfaces is received by a light receiving means, and the beam of the light beam in a plane including at least two scanned surfaces among the plurality of scanned surfaces An apparatus for measuring optical characteristics of the scanning optical system unit for measuring a spot position,
An optical system provided with a moving means for moving the light receiving means in the scanning direction of the light beam and a direction perpendicular to the scanning direction, and an error displacement measuring means for measuring an error displacement amount generated during the movement of the light receiving means. In the characteristic measuring device,
An optical characteristic measuring apparatus comprising adjusting means for adjusting so that the output of the error displacement measuring means can be obtained satisfactorily over the entire moving region of the light receiving means.
前記誤差変位量測定手段は、光源を有する読み取りヘッド部と、スケール部とを備えた回折干渉方式で、前記調整手段は、前記読み取りヘッド部と前記スケール部の位置関係を調整することを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to claim 1,
The error displacement measuring means is a diffraction interference method including a reading head unit having a light source and a scale unit, and the adjusting unit adjusts a positional relationship between the reading head unit and the scale unit. Optical characteristic measuring device.
前記調整手段は、調整ネジにより手動で調整する構成を有していることを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to claim 2,
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the adjusting means has a configuration for manual adjustment with an adjusting screw.
前記調整手段は、外部より制御可能なアクチュエータにより調整する構成を有していることを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to claim 2,
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 1, wherein the adjusting means is configured to be adjusted by an actuator controllable from outside.
前記読み取りヘッド部からの出力は、オートゲインとすることを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to any one of claims 2 to 4,
An optical characteristic measuring apparatus characterized in that an output from the reading head unit is an auto gain.
前記光源への通電は、前記受光手段の移動の直前に開始し、移動停止後は通電を遮断するようにしたことを特徴とする光学特性測定装置。 In the optical characteristic measuring device according to any one of claims 2 to 5,
The optical characteristic measuring apparatus is characterized in that energization of the light source is started immediately before the movement of the light receiving means and is de-energized after the movement is stopped.
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