(57)【要約】      （修正有）【課題】走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の温度変化に起因する過渡的な走査線位置ずれや走査線曲がりおよび走査線の傾きなどを確実に抑制して画像同士の位置ずれによる色ずれの発生を防止する。【解決手段】１以上の光源からの光束を光学素子を介して前記光偏向手段に導くために設けられている第一結像光学系と、前記偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光すると共に等速度で走査させるために設けられている第二結像光学系と、前記第二結像光学系に備えられた少なくとも１つの光学素子２５を副走査方向に押圧保持して少なくとも一方向に向けて該光学素子の姿勢を制御する姿勢制御機構１００とを備え、前記姿勢制御機構１００は、装置本体内に設けられた温度勾配検出手段１５０の出力値に応じて動作態位が設定されることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に対応する被走査面上に光スポットとして結像させて光走査を行う光走査装置において、
前記光源からの光束を光学素子を介して前記光偏向手段に導くために設けられている第一結像光学系と、
前記偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光すると共に等速度で走査させるために設けられている第二結像光学系と、
前記第二結像光学系に備えられた少なくとも１つの光学素子を副走査方向に押圧保持して少なくとも一方向に向けて該光学素子の姿勢を制御する姿勢制御機構とを備え、
前記姿勢制御機構は、装置本体内に設けられた温度勾配検出手段の出力値に応じて動作態位が設定されることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、
前記温度勾配検出手段は、前記第２結像光学系のなかの少なくとも一つの光学素子の近傍に配置され、
前記姿勢制御機構は、前記温度勾配検出手段の出力値に応じて、前記光学素子の光軸と直交する方向若しくは光軸を中心とする方向にそれぞれ独立して傾動させる構成であることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の光走査装置において、
前記姿勢制御機構は、前記温度勾配検出手段の出力値における正・負の各傾向および勾配の大きさに基づき、前記第二結像光学系のなかの少なくとも一つの光学素子を外光学素子の光軸と直角な方向若しくは光軸を中心とする方向の傾動量を設定されることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの一つに記載の光走査装置において、
前記第２結像光学系における少なくとも一つの光学素子は、樹脂製結像素子が用いられ、該樹脂製結像素子は副走査方向での形状を矯正した状態で保持する形状保持手段と一体化されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４記載の光走査装置において、
前記形状保持手段は、前記樹脂製結像素子の長手方向で複数設けられて一面に当接する転動体と、軸方向に移動することで該転動体に対する押圧力を変化させることができるテーパー形状を備えた押圧部材とを備え、該押圧部材の移動量を調整することで前記転動体に対する押圧力を変化させて前記樹脂製結像素子の長手方向での姿勢を矯正保持する構成であることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のうちの一つに記載の光走査装置において、
前記第２結像光学系における少なくとも一つの光学素子は、主走査方向および副走査方向での走査線位置および走査線曲がりさらには傾きの少なくとも一つを矯正する主走査方向姿勢矯正機構および副走査方向姿勢矯正機構を備え、
前記主走査方向姿勢矯正機構および副走査方向姿勢矯正機構は、色ずれ検出手段からの出力値に応じて前記光学素子の姿勢を矯正する制御が実行されることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちの一つに記載の光走査装置において、
前記姿勢矯正機構は、矯正方向への作動部として用いられるアクチュエータにステッピングモータで駆動されるネジおよび該ネジによる駆動される歯車とを備えた差動機構が備えられていることを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項７記載の光走査装置において、
前記差動機構に用いられる歯車列の軸受けを前記第２結像光学系における少なくとも一つの光学素子を支持する支持部と一体化したことを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のうちの一つに記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項９記載の画像形成装置において、
前記光学素子は、複数の被走査面に相当する複数の潜像担持体毎に設けられ、該潜像担持体は、形成された画像を転写体に転写する構成であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の画像形成装置において、
前記転写体近傍には色ずれ検出手段が設けられ、該色ずれ検出手段は、走査位置ずれによる色ずれの検出および前記転写体の厚みおよび厚さ変動を検出可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像形成装置において、
前記色ずれ検出手段は、前記転写体の厚さ変動が入力される制御部に接続され、該制御部は、厚さ変動周期に応じて光走査装置における姿勢矯正機構による光学素子の姿勢制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置およびこれを用いる画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源側からの光束を、回転多面鏡等の光偏向手段により偏向させ、偏向される光束をｆθレンズ等の走査結像光学系を用いて被走査面に向けて集光させることにより、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面を走査する光走査装置は、光プリンタや光プロッタ、デジタル複写機等の画像形成装置に関連して広く知られている。
【０００３】
光走査装置を用いる画像形成装置においては、画像形成プロセス内の一行程として、光走査により画像の書込を行う画像書込工程が採用されているが、画像プロセスによって形成される画像の良否は光走査の良否に影響される。そして、光走査の良否は、光走査装置での主走査方向や副走査方向の走査特性に依存する。
【０００４】
主走査方向の走査特性の一つとして、光走査の等速性が挙げられる。  
例えば、光偏向手段として回転多面鏡を用いる場合、光束の偏向は等角速度的に行われるので、光走査の等速性を実現するために、走査結像光学系としてｆθ特性を持つものを用いている。
【０００５】
しかしながら、走査結像光学系に要請される他の性能との関係もあって、完全なｆθ特性を実現することは容易でない。このため、現実の光走査においては、光走査が完全に等速的に行われることはなく、走査特性としての等速性は、理想の等速走査からのずれを伴っている。
【０００６】
副走査方向の走査特性には、走査線曲がりや走査線の傾きがある。  
走査線は、被走査面上における光スポットの移動軌跡であり、直線であることが理想とされ、光走査装置の設計も走査線が直線となるように行われるが、実際には、加工誤差や組立誤差等が原因して走査線に曲がりが発生するのが普通である。
【０００７】
また、走査結像光学系として結像ミラーを用い、「偏向光束の」、結像ミラーへの入射方向と反射方向との間で、偏向光束の副走査方向に角度をもたせる場合には、原理的に走査線の曲がりが発生し、走査結像光学系をレンズ系として構成する場合でも、被走査面を副走査方向に分離した複数の光スポットで光走査するマルチビーム走査方式では走査線の曲がりが不可避的である。
【０００８】
走査線の傾きは、走査線が副走査方向に対して正しく直交しない現象であり、走査線曲がりの一種である。従って、以下の説明においては特に断らない限り、走査線の傾きを走査線曲がりという表現に含めて説明する。
【０００９】
光走査の等速性が完全でないと、形成された画像に主走査方向の歪みが生じ、走査線曲がりは、形成された画像に副走査方向の歪みを生じさせる。  
画像が所謂モノクロで、単一の光走査装置により書込形成される場合は、走査線曲がりや等速性の不完全さ（理想の等速走査からのずれ）がある程度抑えられていれば、形成された画像に「目視で分かるほどの歪み」は生じないが、それでも、このような画像の歪みが少ないに越したことはない。
【００１０】
モノクロ画像とは別に、マゼンタ・シアン・イエローの３色、あるいはこれに黒を加えた４色の画像を色成分画像として形成し、これらの色成分画像を重ね合わせることにより合成的にカラー画像を形成することは、従来から、カラー複写機等で行われている。  
このようなカラー画像形成を行う方式の一つとして、各色成分毎の画像を、各色成分画像毎に設けられている光走査装置を用いて各色成分毎の画像が形成可能な感光体に形成する所謂、タンデム型と呼ばれる画像形成方式がある。このような画像形成方式の場合、光走査装置相互で走査線曲がり具合や傾きが異なると、各光走査装置毎の走査線曲がりが一応補正されていたとしても、形成されたカラー画像に「色ずれ」と呼ばれる異常画像が現れて、カラー画像の画質を劣化させる。
【００１１】
また、色ずれ現象の現れ方として、カラー画像における色合いが所望のものにならないという現象がある。
【００１２】
従来、上述した色ずれなどの不具合の発生を防止するために、長尺レンズの光軸を副走査方向においてはさむ一方側の支持部を、長尺レンズの光軸方向移動が可能な調整ネジを用いた調整部とし、調整ジの締め具合により長尺レンズを偏向走査方向と直交する断面内で回転調整することにより走査線曲がりの補正を行う構成が提案されている（例えば、特許文献１）。
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−１３１６７４号公報（請求項１，図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、上記特許文献１に示されている構成では、次の不具合がある。  
結像光学系に用いられるレンズの材質が影響を受ける環境変動に対しては走査線曲がりの補正が依然としてできない場合がある。その理由は次の通りである。
【００１５】
近年、走査特性の向上を意図して、光走査装置の結像光学系に、非球面に代表される特殊な面を採用することが一般化しており、このような特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価な樹脂材料で製作された部品からなる結像光学系が多用されている。
【００１６】
樹脂材料の結像光学系は、温度や湿度の変化の影響を受けて光学特性が変化しやすく、このような光学特性の変化は、走査線の曲がり具合や等速性も変化させる。このため、例えば、数十枚のカラー画像の形成を連続して行う場合に、画像形成装置の連続運転により機内温度が上昇し、結像光学系の光学特性が変化して、各光書込装置の書き込む走査線の曲がり具合や等速性が次第に変化し、色ずれの現象により、初期に得られたカラー画像と、終期に得られたカラー画像とで色合いの全く異なるものになることがある。
【００１７】
走査光学系として代表的なｆθレンズ等の走査結像レンズは一般に、副走査方向におけるレンズ不用部分（偏向光束が入射しない部分）をカットし、主走査方向に長い短冊形レンズとして形成される。走査結像レンズが複数枚のレンズで構成される場合、配設位置が光偏向手段から離れるほど、主走査方向のレンズ長さが大きくなり、１０数センチ〜２０センチ以上の長さを持つ長尺レンズが必要となる。  
このような長尺レンズは一般に樹脂材料を用いて樹脂成形で形成されるが、外界の温度変化によりレンズ内の温度分布が不均一となると、反りを生じてレンズが副走査方向に弓なりな形状になる。このような長尺レンズの反りは前述した、走査線曲がりの原因となるが、反りが著しい場合には、走査線曲がりも極端に発生する。このような現象は、上記特許文献１に示されたような構成を用いて初期調整を行った場合でも発生する。しかも、特許文献１の構成においては、走査線曲がり以外に色ずれなどの不具合を発生する原因となる走査線の傾きについての対策は採られていない。さらに特許文献１に示された構成では、光軸方向でのレンズの位置決めがネジの締結具合によって変化するために位置決め精度を確保しにくいという不具合もある。
【００１８】
一方、複数の色の画像を重畳して形成されるカラー画像は、画像同士の位置ずれが発生すると色ずれが起こり、不良画像とされる。
【００１９】
このため、画像の書き込み開始タイミングを調整したり、副走査方向に配置されている各作像部間での感光体の周長を基準として転写体に対する転写位置を整合させる構成を備えることが考えられるが、いずれの場合にも書き込み時での走査線曲がりや傾きとは違う転写画像同士の位置ずれに基づき画像同士の位置を整合させることが前提となっており、上述した走査結像光学系での不具合を解消できるようにはなっていないのが現状である。
【００２０】
本発明の目的は、上記従来の光走査装置における問題に鑑み、走査結像光学系に含まれる樹脂製結像素子の温度変化に起因する過渡的な走査線位置ずれや走査線曲がりおよび走査線の傾きなどを確実に抑制して画像同士の位置ずれによる色ずれの発生を防止することが可能な構成を備えた光走査装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
請求項１記載の発明は、１以上の光源からの光束を光偏向手段により偏向させ、偏向された光束を１以上の走査結像光学系により、光源に対応する被走査面上に光スポットとして結像させて光走査を行う光走査装置において、前記光源からの光束を光学素子を介して前記光偏向手段に導くために設けられている第一結像光学系と、前記偏向手段によって偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光すると共に等速度で走査させるために設けられている第二結像光学系と、前記第二結像光学系に備えられた少なくとも１つの光学素子を副走査方向に押圧保持して少なくとも一方向に向けて該光学素子の姿勢を制御する姿勢制御機構とを備え、前記姿勢制御機構は、装置本体内に設けられた温度勾配検出手段の出力値に応じて動作態位が設定されることを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記温度勾配検出手段は、前記第２結像光学系のなかの少なくとも一つの光学素子の近傍に配置され、前記姿勢制御機構は、前記温度勾配検出手段の出力値に応じて、前記光学素子の光軸と直交する方向若しくは光軸を中心とする方向にそれぞれ独立して傾動させる構成であることを特徴としている。
【００２３】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光走査装置において、前記姿勢制御機構は、前記温度勾配検出手段の出力値における正・負の各傾向および勾配の大きさに基づき、前記第二結像光学系のなかの少なくとも一つの光学素子を外光学素子の光軸と直角な方向若しくは光軸を中心とする方向の傾動量を設定されることを特徴としている。
【００２４】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の光走査装置において、前記第２結像光学系における少なくとも一つの光学素子は、樹脂製結像素子が用いられ、該樹脂製結像素子は副走査方向での形状を矯正した状態で保持する形状保持手段と一体化されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の光走査装置において、前記形状保持手段は、前記樹脂製結像素子の長手方向で複数設けられて一面に当接する転動体と、軸方向に移動することで該転動体に対する押圧力を変化させることができるテーパー形状を備えた押圧部材とを備え、該押圧部材の移動量を調整することで前記転動体に対する押圧力を変化させて前記樹脂製結像素子の長手方向での姿勢を矯正保持する構成であることを特徴としている。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の光走査装置において、前記第２結像光学系における少なくとも一つの光学素子は、主走査方向および副走査方向での走査線位置および走査線曲がりさらには傾きの少なくとも一つを矯正する主走査方向姿勢矯正機構および副走査方向姿勢矯正機構を備え、前記主走査方向姿勢矯正機構および副走査方向姿勢矯正機構は、色ずれ検出手段からの出力値に応じて前記光学素子の姿勢を矯正する制御が実行されることを特徴としている。
【００２７】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の光走査装置において、前記姿勢矯正機構は、矯正方向への作動部として用いられるアクチュエータにステッピングモータで駆動されるネジおよび該ネジによる駆動される歯車とを備えた差動機構が備えられていることを特徴としている。
【００２８】
請求項８記載の発明は、請求項７記載の光走査装置において、前記差動機構に用いられる歯車列の軸受けを前記第２結像光学系における少なくとも一つの光学素子を支持する支持部と一体化したことを特徴としている。
【００２９】
請求項９記載の発明は、請求項１乃至８のうちの一つに記載の光走査装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の画像形成装置において、前記光学素子は、複数の被走査面に相当する複数の潜像担持体毎に設けられ、該潜像担持体は、形成された画像を転写体に転写する構成であることを特徴としている。
【００３１】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の画像形成装置において、前記転写体近傍には色ずれ検出手段が設けられ、該色ずれ検出手段は、走査位置ずれによる色ずれの検出および前記転写体の厚みおよび厚さ変動を検出可能であることを特徴としている。
【００３２】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の画像形成装置において、前記色ずれ検出手段は、前記転写体の厚さ変動が入力される制御部に接続され、該制御部は、厚さ変動周期に応じて光走査装置における姿勢矯正機構による光学素子の姿勢制御を行うことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３３】
請求項１記載の発明によれば、光学素子の姿勢を矯正する姿勢矯正機構が、装置内の温度勾配に応じて動作態位を設定されるので、温度変動による過渡的な走査位置の変化を温度変動が少ない走査初期時と同じ状態とすることができ、温度変動による位置ずれを防止することが可能となる。
【００３４】
請求項２および３記載の発明によれば、温度勾配検出手段の出力値に応じて光学素子の光軸と直角な方向および光軸を中心とする方向に傾動させることができるので、走査位置だけでなく、走査曲がりや傾きの全てを矯正することができ、これら各要因による走査位置ずれを防止することが可能となる。
【００３５】
請求項４および５記載の発明によれば、樹脂製結像素子の形状変化をなくした状態を前提として温度変動による走査線曲がりをはじめとする不安定要素を矯正することができるので、走査線の位置ずれ矯正を精度よく行うことが可能となる。  請求項６記載の発明によれば、主走査方向および副走査方向の姿勢矯正を行う機構が色ずれ検出手段の出力値に応じて光学素子の姿勢を矯正することができるので、色ずれに応じて適正な姿勢制御を得ることが可能となる。
【００３６】
請求項７および８記載の発明によれば、姿勢矯正機構がステッピングモータを備えた差動機構で構成されているので、１パルスあたりの調整分解能を向上させることができ高精度でかつ多様な制御が可能となる。しかも、請求項８記載の発明においては、差動機構の歯車列の軸受けを光学素子の支持部に一体化していることで直接差動機構による調整が行えるので、動力の伝達誤差などの影響を受けることなく精度の低下を抑えることができる。
【００３７】
請求項９および１０記載の発明によれば、複数の被走査面に相当する複数の潜像担持体毎に光学素子を備えた構成を前提とした場合に、各潜像担持体毎での走査線の位置ずれや走査線曲がりおよび傾きを矯正できるので、画像同士の位置ずれをなくして色ずれのない画像を得ることが可能となる。
【００３８】
請求項１１および１２記載の発明によれば、色ずれ検出手段が走査位置ずれによる色ずれに加えて転写体の厚みおよび厚さ変動を検出できるので、結像素子の温度変動に加えて、転写体の厚さ変動による移動速度変化を検出して位置ずれの矯正が行える。これにより、位置ずれによる色ずれの原因を含む結像素子側だけでなく転写体に生じる不測の移動速度変動にも対処して色ずれの発生を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、図面に示した実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００４０】
本発明の実施例の詳細な構成を説明する前に、本実施例による光走査装置が適用される画像形成装置について説明する。  
図１０は、本発明の実施形態に係る光走査装置が適用される画像形成装置が示されており、同図に示す画像形成装置は、フルカラー画像を形成可能な複写機あるいはプリンタが用いられる。画像形成装置には、この他に、受信した画像信号に基づき上述した複写機およびプリンタと同様な画像形成処理が可能なファクシミリ装置がある。なお、画像形成装置には、上述したカラー画像を対象とするだけでなく、単一色の画像を対象とする装置も勿論含まれる。
【００４１】
図１０に示す画像形成装置１は、色分解（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）された色に対応する画像を形成可能な複数の感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを並置したタンデム構造が用いられており、各感光体ドラムに形成された可視像が各感光体ドラムに対峙しながら移動可能な転写ベルト５によって搬送される記録媒体である転写紙Ｓにそれぞれ重畳転写されるようになっている。
【００４２】
いま、一つの感光体ドラム１Ａを代表して画像形成処理に係る構成を説明すると次の通りである。なお、他の感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム１Ａに関して付した符号を各感光体ドラムの部品番号に付けて示す。  
感光体ドラム１Ａの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１Ｂ（図１０では、ローラを用いた構成が示されている）、図１以降の図において詳細を説明するが、レーザ光源からのレーザー光を用いる光走査装置２０、現像装置１Ｄおよびクリーニング装置１Ｅがそれぞれ配置されている。
【００４３】
図１０に示す画像形成装置１では、これら画像形成処理を実行する装置が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部６が配置されており、原稿載置台６Ａ上に載置された原稿を読み取り装置７によって読みとった画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、上述した光走査装置２０に対する書き込み情報が得られるようになっている。帯電装置１Ｂは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。  
本実施例では、現像装置の配列が、図１０において転写ベルト５の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックのトナーを供給できる順序で配列されている。
【００４４】
読み取り装置７は、原稿載置台６Ａ上に載置されている原稿を走査するための光源７Ａおよび原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているＣＣＤ７Ｂに結像させるための複数の反射鏡７Ｃと結像レンズ７Ｄとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ７Ｂから画像処理制御部に出力される。
【００４５】
転写ベルト５は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された部材であり、展張部分の一つが各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに対峙し、各感光体ドラムとの対峙位置内側には、転写装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが配置されている。転写ベルト５に対しては、レジストローラ９を介して給紙装置１０の給紙カセット９Ａ内から繰り出された記録媒体Ｓが給送され、記録媒体Ｓが転写ベルト５に対して転写装置８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。
【００４６】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａからの画像転写が終了した記録媒体Ｓが移動する位置には記録媒体Ｓの分離装置１１が、また、展張部分の今一つの部分にはベルトを挟んで対向する除電装置１２が配置されている。なお、図１５中、符号１３は、転写ベルト５に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。  
転写装置８Ａ〜８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持されている画像を記録媒体Ｓに向けて静電吸着させる特性とされている。
【００４７】
分離装置１１は、記録媒体Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより記録媒体Ｓに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト５の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置１２は、転写ベルト５の表裏両面から転写装置８Ａ〜８Ｄによる帯電特性と逆極性となる負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写ベルト５の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。
【００４８】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａでは、帯電装置１Ｂ〜４Ｂによって感光体ドラム１Ａ〜４Ａの表面が一様帯電され、原稿読み取り部６における読み取り装置７によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき書き込み装置１Ｃ〜４Ｃを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置１Ｄ〜４Ｄから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト５に担持されて搬送される記録媒体Ｓに対して転写装置８Ａ〜８Ｄを介して静電転写される。
【００４９】
各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持された色分解毎の画像が転写された記録媒体Ｓは、除電装置１１により除電された上で転写ベルト５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置１４に移動して未定着画像中のトナーが定着されて排出される。
【００５０】
図１は、上記画像形成装置１に用いられる光走査装置２０の基本構成を示す図であり、同図において光走査装置２０は、４色の画像形成に用いられる感光体のうちで２色の画像形成を行うために２つの感光体を対象として示してあるが、これと同様な結像光学系を残りの２つの感光体を対象として相対させることにより４色の画像形成のための結像光学系が構成される。  
図１において、光走査装置２０は、所定距離を以て配置された２つの光源である半導体レーザ２１Ａ、２１Ａ’を備えており、半導体レーザ２１Ａ、２１Ａ’から出射されたビームは、シリンドリカルレンズ２２，２２’を介して上下に配置されたポリゴンミラー２３，２３’に導かれる。この段階での結像光学系は、ポリゴンミラー２３，２３’にビームを導く第１の結像光学系とされている。
【００５１】
ポリゴンミラー２３，２３’からのビームのうちで、ポリゴンミラー２３からのビームは、第１の走査レンズである第１のｆθレンズ２４および第２の走査レンズである第２のｆθレンズ２５を介して走査方向に走査され、第１の折り返しミラー群２６および第２の折り返しミラー２７を介して感光体ドラム２Ａへスポット状に結像される。また、ポリゴンミラー２３’からのビームは、第１の走査線レズである第１のｆθレンズ２４’および第２の走査レンズである第２のｆθレンズ２５’を介して走査方向に走査され、第１の折り返しミラー群２６’によって感光体ドラム１Ａへスポット状に結像される。
【００５２】
ポリゴンミラー２３，２３’から感光体までの結像光学系は、前述した第１結像光学系に対して第２結像光学系とされており、結像光学系に用いられるレンズは、コスト上昇を抑える意味で樹脂製のものが用いられている。
【００５３】
本実施例では、樹脂製結像素子が用いられることから、温度勾配の変動による影響を受けて走査線の位置がずれてしまうのを矯正する構成が用いられている。以下、この構成について説明する。  
図２は、第２結像光学系に用いられる走査レンズの一つである第２のｆθレンズ２５，２５’を対象として、走査線位置のずれ、走査線曲がりおよび傾きが生じるのをレンズの姿勢制御によって矯正する姿勢制御機構の構成を示す図である。なお、便宜上、以下の説明では第２のｆθレンズを長尺レンズと表現し、一方のｆθレンズ２５のみを対象として説明するが、各作像部にそれぞれ同様な構成の姿勢制御機構が備えられていることを前置きしておく。  
本実施例でいう走査線の曲がりは、長尺レンズ２５の光軸と直交する方向での傾き（図２において符号βで示す方向）を補正して矯正することにより解消し、走査線の傾きは、長尺レンズ２５の光軸を中心とした傾き（図２において符号γで示す方向）を補正して矯正することにより解消するようになっている。
【００５４】
図２において、姿勢制御機構１００は、長尺レンズ２５に一体型とした走査線傾き補正手段、走査線位置補正手段および長尺レンズ２５の形状保持手段とを有している。  
図２において、姿勢制御機構１００に備えられている形状保持手段１１０は、長尺レンズ２５を一方向に押圧することにより温度変化による反りなどの変形が生じる際にその変形を矯正する手段であり、このための構成として、長尺レンズ２５のレンズホルダ２５Ａ上面を押さえることができる上側板金部材１１０Ａと、長尺レンズ２５のレンズホルダ２５Ａ下面が載置されて位置決め可能な下側板金部材１１０Ｂと、長尺レンズ２５の長手方向両端に配置されて上下各側の板金部材１１０Ａ、１１０Ｂを連結する間隔保持部材１１０Ｃとを備えている。なお、図示されたレンズホルダ２５Ａは、長尺レンズ２５と別部材とすることに限らず一体構造であってもかまわない。
【００５５】
上側板金部材１１０Ａおよび下側板金部材１１０Ｂは、上側板金部材１１０Ａに形成されている折り曲げ片からなる間隔保持部材１１０Ｃが下側板金部材１１０Ｂに締結されることにより対向間隔が規定されており、この間隔は、長尺レンズ２５の副走査方向の高さ（厚み）と同等若しくはある程度低く（薄く）されている。これにより、レンズホルダ２５Ａに納められている長尺レンズ２５は、下側および上側板金部材１１０Ａおよび１１０Ｂにより副走査方向両端を挟み込まれることになり、反りを抑えられるようになっている。
【００５６】
本実施例では、上述した上下板金部材１１０Ａ、１００Ｂに加えて長尺レンズ２５に反り、特に副走査方向での反りが発生した場合の変形を矯正して母線曲がりが発生するのを補正する部材が設けられている。
【００５７】
母線曲がりの補正には、上側板金部材１１０Ａの上面に設けてある押圧調整機構１１１が用いられる。  
図２および図３において、押圧調整機構１１１は、上側板金部材１１０Ａの上面においてその長手方向で長尺レンズ２５の形状に沿わせて配置されたブラケット１１１Ａと、コロ部材１１１Ｂと、テーパー部材１１１Ｃとを備えている。  
ブラケット１１１Ａは上側板金部材１１０Ａに固定されており、図３に示すように、上側板金部材１１０Ａに形成された角穴１１０Ａ１と連通する角穴１１１Ａ１が形成され、この角穴にコロ部材１１１Ｂが投入されて長尺レンズ２５の上面に当接させるようになっている。テーパー部材１１１Ｃは、ブラケット１１１Ａに締結されるロッド部を有し、テーパー面をコロ部材１１１Ｂに対向当接させている。  
押圧調整機構１１１では、長尺レンズ２５を下側板金部材１１１Ｂ側に向けて押圧することにより長尺レンズ２５の副走査方向での反りを矯正することができ、矯正量は、テーパー部材１１１Ｃの締結進行量によって設定する。  
長尺レンズ２５は、下側板金部材１１０Ｂの長手方向中央に設けられている一対のエンボス部１１０Ｄに対してレンズホルダ２５Ａの長手方向中央部に有する突起部２５Ａ１が挟み込まれることにより主走査方向の位置決めが行われ、下側板金部材１１１Ｂに下面が搭載されて押圧調整機構１１１による押圧により副走査方向での位置決めが行われる。
【００５８】
一方、姿勢制御機構１００に設けられている走査線の曲がり傾き補正手段は、上側板金部材１１０Ａに設けられた傾き補正手段１１２と、下側板金部材１１０Ｂに設けられた走査線位置補正手段１１３とを備えている。
【００５９】
傾き補正手段１１２は、上側板金部材１１１Ａの長手方向一方端に設けられたステッピングモータ１１２Ａにより駆動される差動機構が用いられる。  
差動機構は、図４に示すように、ステッピングモータ１１２Ａの出力軸に取り付けられ、下側板金部材１１０Ｂを貫通してその下方に位置する装置基部１００Ａに対して軸方向一端部が当接している駆動歯車１１２Ｂと、駆動歯車１１２Ｂに噛み合う第１の従動歯車１１２Ｃ１および第１の従動歯車１１２Ｃ１と同軸上に支持された第２の従動歯車１１２Ｃ２からなる２段歯車群１１２Ｃと、駆動歯車１１２Ｂと同軸上に支持されて２段歯車群１１２Ｃの一つに噛み合う初段歯車１１２Ｄとで構成されている。  
ステッピングモータ１１２Ａの出力軸には所定ピッチのネジが形成されており、このネジに対して駆動歯車１１２Ｂが噛み合わせてあり、ステッピングモータ１１２Ａの回転によるネジの回転数と初段歯車１１２Ｄおよび２段歯車群１１２Ｃを介して伝達される駆動歯車１１２Ｂの回転数との差により駆動歯車１１２Ｂの移動量が規定される差動機構が構成されている。
【００６０】
つまり、差動機構では、ステッピングモータ１１２Ａの回転が初段歯車１１２Ｄに伝達されることで２段歯車群１１２Ｃが回転し、駆動歯車１１２Ａも連動回転する一方、ステッピングモータ１１２Ａの回転によるネジの回転数と初段歯車１１２Ｄおよび２段歯車群１１２Ｃを介した駆動歯車１１２Ｂの回転数との差によってネジに噛み合う駆動歯車１１２Ｂの軸方向移動量が規定される差動動作によって、形状保持手段１１０が、図２において符号γで示す方向に傾動されることになる。
【００６１】
形状保持手段１１０を傾動させるための構成としては、図３に示すように、下側板金部材１１０Ａにおける長手方向中心において装置基部１００Ａに設けられたピボット支持ピン１００Ｂが支点として用いられ、上側板金部材１１０Ａにおけるステッピングモータ１１２Ａの設置用端部と反対側の端部に板バネ１１４（図２参照）が掛け渡されて固定されることにより傾動した位置で保持できるようになっている。なお、駆動歯車１１２Ｂの歯幅はこれに噛み合う２段歯車群における第１の従動歯車１１２Ｃ１のそれよりも広くされて軸方向での移動時に噛み合いが外れないようにされている。
【００６２】
一方、走査位置補正手段１１３は、図５に示すように、下側板金部材１１０Ｂにおける長手方向中央に設けられた突起部１１０Ｂ１に軸支されている駆動歯車１１３Ａと、駆動歯車１１３Ａの中心に形成されているネジに噛み合うネジ部が出力軸の一方側に形成されて装置基部１００Ａ側に取り付けられて両側に出力軸を張り出した構成のステッピングモータ１１３Ｂと、出力軸の他方側に取り付けられた第１の従動歯車１１３Ｃ１とこれに噛み合う第２の従動歯車１１３Ｃ２とで構成される２段歯車群１１３Ｃと、２段歯車群１１３Ｃにおける第２の従動歯車１１３Ｃ２と同軸上に支持されて駆動歯車１１３Ｂと噛み合う初段歯車１１３Ｄとで構成された差動機構を備えている。
【００６３】
走査位置補正手段１１３は、傾き補正手段１１２と同様に、駆動歯車１１３Ａのネジ部とステッピングモータ１１３Ｂの出力軸側のネジ部との噛み合いによる駆動歯車１１３Ａの移動量が、差動機構によって駆動歯車１１３Ａの回転数と出力軸に形成されたネジ部の回転数との差によって規定されるようになっており、駆動歯車１１３Ａの移動はこれが固定されている下側板金部材１１０Ｂに伝えられて形状保持手段１１０が、図２において符号βで示す方向の傾動できるようになる。  
形状保持手段１１０のβ方向での傾動を許容するための構成としては、前述したピボット支持ピン１００Ｂに加えて、下側板金部材１１０Ｂの長手方向における傾き補正手段１１２が設置されている側の端部で装置基部１００Ａとの間に掛け渡されて固定されている二股状の板バネ１１５が用いられる。なお駆動歯車１１３Ａの歯幅は、初段歯車１１３Ｄのそれよりも広くされて軸方向移動が可能とされている。
【００６４】
傾き補正手段１１２および走査位置補正手段１１３は、長尺レンズ２５の形状保持手段１１０と一体化され、そして、ステッピングモータを駆動源とした差動機構を用いているので、傾きおよび走査線位置ずれを矯正する際の時間的なレスポンスおよび分解能を高めることができる。
【００６５】
特に、差動機構にはネジの噛み合いを利用することにより歯車群で構成した差動機構に比較して一桁以上の調整分解能を高めることができる。また、走査線位置補正手段１１３においてずれ調整を行うと走査線位置と走査線曲がりとを同時に調整することができるが、走査線曲がりは走査線位置の変化に対して１／１０以下となり、実験的には、走査線位置を５０μｍ変化させても曲がりの変化は５μｍ以下となり実用上、問題がないことが確認された。また、ピボット支持ピン１００Ｂとこれを支点とした場合の揺動端に位置する各補正手段１１２，１１３の位置を遠ざけると、駆動歯車の移動量が少なくても揺動半径からの傾動量が大きくできるので、調整に要する時間的なレスポンスを高めることができ、例えば、記録媒体の１頁通過内で補正を完了することも可能となる。
【００６６】
本実施例では、走査線傾き補正手段１１２および走査線位置補正手段１１３を用いて、この種、カラー画像形成が可能な装置において行われる画像同士の位置ずれ調整を、書き込み時期の調整や駆動系での速度調整などを用いるのでなく、走査線の照射方向を微妙に変化させて行うようになっている。
【００６７】
図６は、本実施例において走査線傾き補正手段１１２および走査線位置補正手段１１３に装備されている駆動源であるステッピングモータの駆動制御を行うための構成が示されており、図６において、各作像部から画像を転写される転写ベルト５には、記録媒体への転写対象とは別に色ずれを認識するための各色のパッチパターンをライン状に順次形成し、このパッチパターン同士の転写タイミングをＰセンサーによる各パッチパターンの検出タイミングが制御部２００であるＣＰＵ（以下、図面においては、ＣＰＵを符号２００で示す）に入力されて割り出されるようになっている。
【００６８】
制御部（ＣＰＵ）２００では、例えば黒色を基準としてその他の色でのライン状パッチパターンの検出タイミングがどの程度の進みすぎ傾向あるいは遅れ傾向にあるかを基準となるタイミングと比較して色ずれ検出が行われ、これに応じて走査線位置の補正が行われる。  
制御部（ＣＰＵ）２００は、色毎のパッチパターンの検出タイミングのずれに応じて走査線位置を補正するための信号を図２において符号γで示す方向の傾動制御を行う走査線位置補正手段１１３のステッピングモータ１１３Ｂに対して出力する。
【００６９】
色ずれ検出と補正処理は、電源が投入されてから実行される全体プロセスコントロール実施時、装置内温度差が５℃に達した場合、あるいは数百枚のプリント作業（ジョブ）進行時、さらには感光体や現像ユニットを交換した後に実施される。補正処理が完了すると、転写ベルト５に形成されていたライン状のパターンはクリーニングバイアスローラによりクリーニングされて転写ベルト５から除去される。
【００７０】
一方、本実施例における制御部（ＣＰＵ）２００では、色ずれ補正に際して、温度勾配の変動による走査線位置のずれ量を予測してそのずれ量を矯正できるように走査位置を微小に変化させる処理と、転写ベルト５の厚さ変動による速度ムラに対して走査線位置を微小に変化させて位置ずれのない、換言すれば色ずれのない画像を得る処理が行われるようになっている。
【００７１】
そこで、過渡的な温度勾配の変化による走査線位置の変化について説明すると、図７は、恒温槽内で過渡的な温度勾配を与えた場合の走査線の位置変化を時系列的に測定した結果を示す線図である。
【００７２】
同図において、２５℃から４５℃に温度上昇（プラス傾向の変化）させたときの走査線位置を測定した場合、雰囲気温度上昇に伴い急激に走査線の位置ずれが発生し、プラス側（上側）に数十μｍとなり、時間経過と共にほぼ初期位置に戻ることがわかる。
【００７３】
図８は、温度勾配を２５℃から１０℃に温度低下（マイナス傾向の変化）させた場合を示しており、この場合には、図７の場合とは逆にマイナス側（下側）に数十μｍ変化し、この場合も時間経過と共にほぼ初期位置に戻ることがわかる。このような結果から、温度勾配の正・負の方向によって走査線位置のずれる方向が逆転しており、温度勾配の傾きの大きさにより走査線位置ずれが変化するといえる。
【００７４】
このような過渡的な温度勾配が発生した場合には、その勾配の傾き方向に対応してそれぞれ異なる走査線位置の変化として現れ、副走査方向での色ずれの原因となり、画質劣化を招く。
【００７５】
本実施例では、このような過渡的な温度勾配の発生による色ずれを補正することを特徴としており、このための構成としては、第２結像光学系を構成する少なくとも一つの光学素子として用いられる樹脂製結像素子の近傍に温度勾配を検出する手段を設け、検出された温度勾配に応じて樹脂製結像素子の主走査方向、副走査方向での姿勢制御を行って走査線位置を補正するようになっている。以下、この構成について説明する。  
図２および図６において、長尺レンズ２５の近傍に相当する上側板金部材１１０Ａには、温度勾配の変動を静電容量の変化で検出可能な温度勾配検出手段１５０が配置されている。
【００７６】
図６において温度勾配検出手段１５０は、制御部２００に接続されて温度勾配の変動を出力するようになっており、制御部２００では、予め登録されている参照テーブルと入力された温度勾配情報とを比較して温度勾配の変動が正・負のいずれかを判断すると共に、温度勾配の大きさを割り出し、その結果に基づき温度勾配により変化する走査線の傾きを相殺できる方向に長尺レンズ２５を、図２において符号βで示す方向に傾動させて走査線位置を変化させるための駆動信号を走査線位置補正手段１１３のステッピングモータ１１３Ｂに出力する。
【００７７】
制御部２００に登録されている参照テーブルは、温度勾配の大きさ、正・負の傾向と走査位置の変化とを事前に実験などによりデータ化した複数種類のパターンが保存されており、更にこれに加えて、後述する転写ベルト５の厚さ変動（厚みムラ）による速度変化と補正位置の変化量との関係もマップ化したものが保存されている。
【００７８】
次に、転写ベルト５の厚さ変動（厚さムラ）に対する走査線位置補正について説明する。
【００７９】
まず、転写ベルト５の厚さ変動（厚さムラ）が発生する原因の一つに製造時のバラツキが挙げられる。例えば、成形によるベルト製造の場合には、ベルトの内壁を形成する内型とベルトの外壁を形成する外型との中心がずれている場合に厚みムラが発生し、このベルトの稼働時には速度変動が略正弦波状に発生する。ただ、実際のベルト使用時には、各ローラに掛け回されたベルトに張力を付与して放置した場合のように、ローラに掛け回されている部分に部分的な凹部（窪み）が生じ、このことも厚みムラの原因となるが、これらを含めて稼働時において正弦波状の変動が生じる。
【００８０】
本実施例では、厚みムラを検出し、その厚みムラの検出結果に基づいて走査線位置補正手段１１３による走査線位置の補正を行うようになっている。つまり、厚みムラのよる速度変動が原因する色ずれを、ベルトの駆動モータを対象として速度制御するのではなく、走査線の位置を補正するようになっている。
【００８１】
ベルトの厚さの偏差を割り出す方式には、装置の組み込み（搭載）前にオフラインにてベルトの厚さ計測を行い、偏差のプロフィールをメモリーに保存しておく方式と、実際に装置内に組み込まれた状態で稼働時での厚みの偏差を測定する方式とがある。本実施例では、後者の方式を用いるが、この方式においても、（１）ベルト表面に直接厚さ計測器を接触させて検出する方法、（２）ベルト表面に当接して従動するローラの回転速度に基づいて厚さの偏差を予測する方法、（３）ベルトの移動に伴ってベルトループの内面で回転する従動ローラの回転速度変動から厚みの偏差を予測する方法などがある。
【００８２】
本実施例では、（１）に挙げた直接厚みを計測する方法を用い、ベルトの１周分での厚みの変動周期に対応して走査線の位置を補正する。
【００８３】
図９は、この場合の構成を説明するための模式図であり、同図において厚さ検出手段３００は、転写ベルト５の移動方向において、任意の面が感光体を装備している各作像部に達する以前の位置に配置されて、転写ベルト５に直接接触している。
【００８４】
厚さ検出手段３００からの検出信号は、制御部２００に取り込まれるが、制御部（ＣＰＵ）２００では、ベルトをｎ回転させて厚さのサンプリングを行い、ｎ回転での平均値を厚さの変動情報としてメモリーに取り込み保存する。
【００８５】
ベルトをｎ回転させる場合の回転数割り出しの基準としては、転写ベルト５に設けられているホームポジションマーク（図９では、便宜上、符号、ＨＰマークと示してある）が用いられる。つまり、転写ベルト５に設けられているホームポジションマークは、光透過型あるいは反射型フォトセンサーが用いられるホームポジションセンサー（図９では、便宜上、ＨＰセンサーと示してある）により検知されるものであり、検知時期を基準として厚さ検出手段３００が転写ベルト５の１周分の厚さを検出し、１周での厚さ偏差のプロファイルを確定する。なお、図９に示した構成においては、ホームポジションセンサー（ＨＰセンサ）を複数設け、そのうちの何番目のホームポジションセンサーがベルトの最速を検知したかを判別し、最速検知時期から走査線の位置を補正する処理が実行できるようになっており、これにより、１周分の待機時間を設けることなく走査線位置の補正を開始してプリントの生産性を向上させるようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態に係る光走査装置の基本構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光走査装置に用いられる結像素子の姿勢矯正機構を説明するための斜視図である。
【図３】図２に示した姿勢矯正機構に用いられる押圧調整機構の構成を説明するための図である。
【図４】図２に示した姿勢矯正機構に用いられる走査線曲がり傾き補正手段の構成を説明するための図である。
【図５】図２に示した姿勢矯正機構に用いられる走査線位置補正手段の構成を説明するための図である。
【図６】図２に示した姿勢矯正機構に用いられる制御部の構成を説明するための模式図である。
【図７】温度勾配と走査線位置ずれとの関係の一例を示す線図である。
【図８】温度勾配と走査線位置ずれとの関係の他の例を示す線図である。
【図９】図２に示した姿勢矯正機構に用いられる制御部の他の例を説明するための模式図である。
【図１０】本発明実施例による光走査装置が適用される画像形成装置の構成を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  画像形成装置
１Ａ〜４Ａ  感光体ドラム
２０  光走査装置
２１  光源装置
２５  ｆθレンズ
１００  姿勢矯正機構
１１０  形状保持手段
１１１  押圧調整機構
１１２  傾き補正手段
１１３  走査線位置補正手段
１５０  温度勾配検出手段
２００  制御部（ＣＰＵ）
３００  厚さ検出手段
【図１】
2006145599.tif 000003
【図２】
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【図３】
2006145599.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006145599.tif 000009
【図８】
2006145599.tif 000010
【図９】
2006145599.tif 000011
【図１０】
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