(57)【要約】【課題】  連続プリント時においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力し得る光走査装置及び画像形成装置を実現する。【解決手段】  光走査装置は、複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段にて対応する複数の感光体ドラムに対してそれぞれ走査し、各感光体上を露光する。偏向手段は、光源装置から感光体ドラムに至る光路中に配された２つ以上の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂと、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを選択的に切り替えて使用することにより、感光体ドラムの副走査方向のビームスポット位置を変更する書き込み開始位置補正手段とを備えている。【選択図】  図１
2006178010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段にて対応する複数の感光体に対してそれぞれ走査し、該各感光体上を露光する光走査装置において、
上記偏向手段は、
上記光源装置から上記感光体に至る光路中に配された２つ以上のポリゴンミラーと、
上記ポリゴンミラーを選択的に切り替えて使用することにより、感光体の副走査方向のビームスポット位置を変更する書き込み開始位置補正手段とを備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記２つ以上のポリゴンミラーは、互いに回転位相をずらして同軸で重ね合わされたものからなっていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記２つ以上のポリゴンミラーをそれぞれ回転駆動する個別の駆動手段を備えていると共に、
上記個別の駆動手段は、各ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能となっていることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記２つ以上のポリゴンミラーをそれぞれ回転駆動する個別の駆動手段は、ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能とすべく、ポリゴンミラーの駆動周波数を制御し得る駆動源としてステッピングモータを備えていることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
【請求項５】
前記２つ以上のポリゴンミラーに対応する２つ以上の光源装置を有し、各ポリゴンミラーに対応する光源装置を選択的に使用することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の光走査装置を用いた画像形成装置であって、
色成分毎の色画像情報を入力するための画像情報入力手段と、
入力された色画像情報毎に画像を形成するための複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段で形成された各画像を転写するための転写手段と、
前記転写手段上に各画像の位置合わせのためのパターン画像を形成するためのパターン画像形成手段と、
前記パターン画像を検出するためのパターン画像検出手段と、
前記パターン画像検出手段による前記パターン画像の検出タイミングに基づき、前記複数の画像形成手段で形成された各色画像の副走査方向の相対的な位置ずれを検知する位置ずれ検知手段と、
転写時における重ね合わせのタイミングを調整するための重ね合わせ調整手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
前記複数の画像形成手段で形成された各画像を転写するための転写手段は、複数の感光体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成し、現像した後、各感光体上の可視像を中間転写体に重ね転写し、カラー画像を得るべく、この中間転写体上の重ね転写像を同一のシート状媒体に一括転写すると共に、
前記パターン画像検出手段は、中間転写体に形成されたパターン画像を検出することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記重ね合わせ調整手段は、複数の感光体のうちブラックの感光体を基準色とし、ブラックの感光体に対する相対的な色ずれを補正することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカラー複写機、カラーレーザープリンタの光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。さらに詳しくは、色分解された各色の画像情報に基づいて各色の画像を再生すると共に、再生された各色の画像を正確に重ね合わせることにより画像を忠実に再現する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー画像形成装置の高速処理化に伴い、４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列する構成が用いられることが多い。上記構成のカラー画像形成装置では、各感光体ドラムに対応した複数の走査光学系で同時に露光して潜像を形成し、上記潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の各々異なる色の現像剤を使用する現像器にて可視像化する。その後に、その可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写をすることにより、カラー画像を得る。現在、このような方式のデジタル複写機やレーザープリンタ等のカラー画像形成装置が広く使われている。このような方式は、４ドラムタンデム方式と呼ばれる。
【０００３】
また、感光体ドラムを１つだけ有し、色の数だけ回転してその回転の都度、露光、現像、転写を行ない、可視像を同一の記録紙に重ね転写してカラー画像を形成する１ドラム方式もある。さらに、これらタンデム方式及び１ドラム方式のいずれにおいても、中間転写体に一旦重ね転写してから記録紙に転写する２次転写方式がある。
【０００４】
上記４ドラムタンデム方式は、１ドラム方式に対して、カラーもモノクロも同じ速度で出力できるため、高速プリントに有利である。その反面、４ドラムタンデム方式は、４つの感光体ドラムに対応して４つの走査光学系を有し、露光をするため装置が大型化する傾向があり小型化が課題となる。また、各々の感光体ドラムに潜像を形成して現像したトナー像を記録紙に重ね転写する際に色ずれが生じる可能性があるので、この色ずれを低減することが課題である。
【０００５】
ここで、特に副走査方向の色ずれの発生原因としては、以下の要因が挙げられる。
（１）感光体ドラムの回転方向、すなわち、副走査方向の送り速度ムラ
（２）中間転写体の副走査方向の送り速度ムラ
（３）感光体ドラム間の距離の誤差、すなわち、タンデムピッチの誤差
（４）走査光学系間のビームスポット書き込み位置のずれ
（５）環境変動又は連続プリント時等の温度変動による位置ずれ
光走査装置では、こうした色ずれを低減する方式として、以下のような方法が知られている。なお、光走査装置とは、複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段にて対応する複数の感光体に対してそれぞれ走査し、該各感光体上を露光する装置をいう。
（ａ）複数の走査手段を用いる画像形成装置において、各走査手段、すなわち、ハウジング全体を感光体ドラムに対し位置調整し、各感光体ドラムでの走査線を一致させる発明が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
（ｂ）前記問題の別の解決方法として、ガルバノミラーを用いて副走査ビーム位置を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
（ｃ）マルチビーム間のずれの問題を解決する手段として、中間転写基準信号とライン同期信号との位相関係に応じて複数のレーザービームのうち感光体ドラムに最初に画像を書き込むレーザービームを切り替えることにより、副走査方向の各色毎の画像書き込み開始位置を調整して色ずれを補正する補正手段を備えたカラー画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
（ｄ）一方、タンデム型のフルカラー複写機においては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの各色に対応して４つの感光体ドラムを転写ベルトの搬送面に沿って列設し、ビーム走査装置により各感光体ドラムに対応して設けられたビームを走査して、当該感光体ドラム周面に静電潜像を形成すると共に該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルトによって搬送される記録紙上に順次重ね転写して多色画像を形成する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１３３７１８号公報（公開日；２００１年５月１８日）
【特許文献２】特開２００１−１００１２７号公報（公開日；２００１年４月１３日）
【特許文献３】特開平１０−２３９９３９号公報（公開日；１９９８年９月１１日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の光走査装置及び画像形成装置の構成では以下のような問題を生じる。
【０００７】
上記（ａ）の構成では、調整のための機構が複雑になり調整時間もかかる。また、重量の大きいハウジングを調整するため、温度変化等による経時的な変化には対応でき難く、プリント中又は使用環境における色ずれを高精度に補正することが困難であるという問題がある。
【０００８】
上記（ｂ）の構成では、ガルバノミラーは副走査位置を制御するには感度が高すぎるため外部振動の影響を受け易く、また、良好なビームスポット径を確保するためには高い面精度、好ましくは透過面の約４倍の面精度が要求されるという問題がある。
【０００９】
上記（ｃ）の構成では、１ライン以下の補正は困難であり、例えば６００ｄｐｉ書き込みの場合は、少なくとも４２μｍ以上の色ずれが発生するという問題がある。
【００１０】
上記（ｄ）の構成では、記録紙上に順次重ね転写して多色画像を形成することから、各色毎にばらばらの副走査対応方向の走査位置ずれが生じてしまうと画質の低下、色ずれ等をひきおこすという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、連続プリント時においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力し得る光走査装置及び画像形成装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の光走査装置は、上記課題を解決するために、複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段にて対応する複数の感光体に対してそれぞれ走査し、該各感光体上を露光する光走査装置において、上記偏向手段は、上記光源装置から上記感光体に至る光路中に配された２つ以上のポリゴンミラーと、上記ポリゴンミラーを選択的に切り替えて使用することにより、感光体の副走査方向のビームスポット位置を変更する書き込み開始位置補正手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
上記の発明によれば、ポリゴンミラーは２つ以上設けられており、書き込み開始位置補正手段は、上記ポリゴンミラーを選択的に切り替えて使用する。この結果、感光体の副走査方向のビームスポット位置が変更される。このため、画像データ書き込み中に感光体上のビームスポット位置を制御することができる。
【００１４】
したがって、連続プリント時においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力し得る光走査装置を実現することができる。
【００１５】
また、本発明の光走査装置は、上記記載の光走査装置において、前記２つ以上のポリゴンミラーは、互いに回転位相をずらして同軸で重ね合わされたものからなっていることを特徴としている。
【００１６】
上記の発明によれば、２つ以上のポリゴンミラーは、互いに回転位相をずらして同軸で重ね合わされたものからなっているので、感光体の副走査方向のビームスポット位置を変更したいときには、２つ以上のポリゴンミラーのそれぞれを切り替えて使用することができる。逆に、感光体における副走査方向のビームスポット位置の変更量がわかっていれば、各ポリゴンミラーの回転の位相のズレ量を決めておくことによって、各ポリゴンミラーを切り替えれば、感光体の副走査方向のビームスポット位置が変更される。
【００１７】
この結果、ポリゴンミラーの位相のずれ量分、副走査方向のビームスポット位置を可変することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００１８】
また、本発明の光走査装置は、上記記載の光走査装置において、前記２つ以上のポリゴンミラーをそれぞれ回転駆動する個別の駆動手段を備えていると共に、上記個別の駆動手段は、各ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能となっていることを特徴としている。
【００１９】
上記の発明によれば、２つ以上のポリゴンミラーをそれぞれ回転駆動する個別の駆動手段を備えている。そして、個別の駆動手段は、各ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能となっている。
【００２０】
したがって、個別の駆動手段について、各ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更することにより、副走査方向のビームスポット位置を任意量、変更できる。
【００２１】
したがって、任意の各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００２２】
また、本発明の光走査装置は、上記記載の光走査装置において、前記２つ以上のポリゴンミラーをそれぞれ回転駆動する個別の駆動手段は、ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能とすべく、ポリゴンミラーの駆動周波数を制御し得る駆動源としてステッピングモータを備えていることを特徴としている。
【００２３】
上記の発明によれば、個別の駆動手段は、ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能とすべく、ポリゴンミラーの駆動周波数を制御し得る駆動源としてステッピングモータを備えている。したがって、ステッピングモータにて各ポリゴンミラーの回転の位相のずれ量の調整を正確に制御することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００２４】
また、本発明の光走査装置は、上記記載の光走査装置において、前記２つ以上のポリゴンミラーに対応する２つ以上の光源装置を有し、各ポリゴンミラーに対応する光源装置を選択的に使用することを特徴としている。
【００２５】
上記の発明によれば、光源装置は、２つ以上のポリゴンミラーに対応して２つ以上設けられる。そして、これら各光源装置は、各ポリゴンミラーに対応して選択的に使用される。
【００２６】
したがって、複数のポリゴンミラーを選択的に使用することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００２７】
また、本発明の画像形成装置は、上記記載の光走査装置を用いた画像形成装置であって、色成分毎の色画像情報を入力するための画像情報入力手段と、入力された色画像情報毎に画像を形成するための複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段で形成された各画像を転写するための転写手段と、前記転写手段上に各画像の位置合わせのためのパターン画像を形成するためのパターン画像形成手段と、前記パターン画像を検出するためのパターン画像検出手段と、前記パターン画像検出手段による前記パターン画像の検出タイミングに基づき、前記複数の画像形成手段で形成された各色画像の副走査方向の相対的な位置ずれを検知する位置ずれ検知手段と、転写時における重ね合わせのタイミングを調整するための重ね合わせ調整手段とを備えていることを特徴としている。
【００２８】
上記の発明によれば、位置ずれ検知手段により計測された位置ずれデータに基づき、画像データ書き込み中に感光体上のビームスポット位置を制御して、転写の重ね合わせるタイミングを調整するための重ね合わせ調整手段を備える。この結果、連続プリント中でも色ずれの周期データを更新することができ、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力し得る画像形成装置を実現することができる。
【００２９】
また、本発明の画像形成装置は、上記記載の画像形成装置において、前記複数の画像形成手段で形成された各画像を転写するための転写手段は、複数の感光体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成し、現像した後、各感光体上の可視像を中間転写体に重ね転写し、カラー画像を得るべく、この中間転写体上の重ね転写像を同一のシート状媒体に一括転写すると共に、前記パターン画像検出手段は、中間転写体に形成されたパターン画像を検出することを特徴としている。
【００３０】
上記の発明によれば、パターン画像検出手段が中間転写体に形成されたパターン画像を検出することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００３１】
また、本発明の画像形成装置は、上記記載の画像形成装置において、前記重ね合わせ調整手段は、複数の感光体のうちブラックの感光体を基準色とし、ブラックの感光体に対する相対的な色ずれを補正することを特徴としている。
【００３２】
上記の発明によれば、重ね合わせ調整手段は、複数の感光体のうちブラックの感光体を基準色とし、ブラックの感光体に対する相対的な色ずれを補正するので、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができ、外乱の影響を受けにくい走査光学系を実現することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の光走査装置は、以上のように、偏向手段は、上記光源装置から上記感光体に至る光路中に配された２つ以上のポリゴンミラーと、上記ポリゴンミラーを選択的に切り替えて使用することにより、感光体の副走査方向のビームスポット位置を変更する書き込み開始位置補正手段とを備えている。
【００３４】
また、本発明の画像形成装置は、上記記載の光走査装置を用いている。
【００３５】
それゆえ、簡易な機構、手段により副走査方向の色ずれを補正する高品質な走査位置精度を備えているので、光走査装置を搭載する画像形成装置において高精度な走査位置精度を実現できると共に、連続プリント出力時等のように急激に温度が変動する場合にも色ずれの少ない良好なカラー画像を得ることができるという効果を奏する。
【００３６】
また、振動等の外乱の影響を受け難く、ビームスポット位置補正制御に対する追従性もよいという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明の一実施形態について図１ないし図５に基づいて説明すると以下の通りである。
【００３８】
まず、本実施の形態のカラー画像形成装置の主要部の斜視図を図２に示す。本実施形態の画像形成装置としてのカラー画像形成装置１は、図２に示すように、電子写真プロセス部１０と光走査装置２とを含んで構成される。
【００３９】
上記電子写真プロセス部１０は、感光体としての感光体ドラム１１（１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ）、図示しない搬送ベルト、その周辺に配置される図示しない帯電器、転写後の残トナーを除く図示しないクリーナ等、及び電子写真プロセスに従った図示しないプロセス部材を配置して構成されている。
【００４０】
上記４つの感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋは、直線に沿って配列されており、光走査装置２におけるレーザービームをポリゴンミラー３０により感光体ドラム１１上でそれぞれ走査し、対応する各感光体ドラム１１上を露光するに際して、回転駆動されるようになっている。画像形成に際しては、光走査装置２の走査用レーザービームにより、これら感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋに異なる色のトナー像で現像されるべき潜像を形成し、現像した後、中間転写体としての転写ベルト１２上にこれらカラートナー像を重ね転写する。
【００４１】
各感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの長手方向は主走査方向に対応している。各感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの有効画像領域における両外側には、ビームスポット位置検知器２７ａ・２７ｂがそれぞれ対向配置されている。ビームスポット位置検知器２７ａは書き込み開始位置検知用であり、ビームスポット位置検知器２７ｂは書き込み終端位置検知用である。
【００４２】
上記転写ベルト１２の下方には記録紙を収容し供給する給紙カセット等の給紙手段が配され、転写ベルト１２の内側における感光体ドラム１１に対向する部位には転写手段が配され、転写ベルト１２の矢印で示す回転方向上流位置には図示しないベルト帯電手段が配され、転写ベルト１２の矢印で示す回転方向下流位置には図示しないベルト分離チャージャや定着手段等が配されている。これらは周知であり、本実施の形態においては特に言及する必要がないため、ここでは図示を省略している。
【００４３】
上記構成のカラー画像形成装置１では、複数の感光体ドラム１１上を光走査装置２にて露光して各感光体ドラム１１に静電潜像を形成した後、現像し、各感光体ドラム１１上の可視像を転写ベルト１２に重ね転写し、さらに、この転写ベルト１２上の重ね転写像を同一のシート状媒体、すなわち記録紙に一括転写して、カラー画像を得る。
【００４４】
次に、本実施の形態の光走査装置２について詳述する。
【００４５】
図２に示すように、本実施の形態の光走査装置２は、図示しない箱状の光学ハウジングに、光源装置２０、偏向手段としてのポリゴンミラー３０、シリンダレンズ２３・ｆθレンズ２４・トロイダルレンズ２６等の各種レンズや折り返しミラー２５Ｍ、及びビームスポット位置検知器２７ａ・２７ｂ等の走査結像光学系を含む部材を支持しているユニットである。この光走査装置２は、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの上方に位置している。
【００４６】
上記光走査装置２は、各感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋに対応して異なる色の潜像を形成するためのレーザービームを出射する４つの光源装置２０を有している。その１つを代表して説明すると、光源装置２０は、少なくとも光源としての半導体レーザー２１とコリメートレンズ２２とを有している。
【００４７】
上記光走査装置２では、４つの光源装置２０からのレーザービームは、それぞれシリンダレンズ２３を経てポリゴンミラー３０に向かう。さらに、レーザービームは、ポリゴンミラー３０により偏向走査されてｆθレンズ２４、折り返しミラー２５Ｍ及びトロイダルレンズ２６を経て、各感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの上を露光走査する。上記ポリゴンミラー３０は、後述するポリゴンミラー駆動用モータ３１に直結されており、このポリゴンミラー駆動用モータ３１によって回転駆動される。
【００４８】
ここで、色ずれ発生について、図３に基づいて説明する。図３は、図２からポリゴンミラー３０、ｆθレンズ２４、及び感光体ドラム１１Ｋ・１１Ｃのみを抽出した概略図である。
【００４９】
図３に示すように、ポリゴンミラー３０のミラーの１面にて主走査方向の１ラインを描画するのための、レーザービームの感光体ドラム１１への入射周期は、ポリゴンミラー３０の回転周期と同期する。上記ポリゴンミラー３０が１回転すると、感光体ドラム１１の主走査方向への書き込みは、ポリゴンミラー３０が６面タイプの場合であれば、６回行われる。上記ポリゴンミラー３０の回転速度と感光体ドラム１１Ｋ・１１Ｃの回転速度との速度比は、感光体ドラム１１における副走査方向のビームスポット位置の間隔が１ドット／ミラーの１面となるように決定されている。具体的には、６００ｄｐｉの場合、ビームスポット位置の間隔が０．０４２ｍｍとなるように決定されている。
【００５０】
通常、ポリゴンミラー３０のミラーの１面によって各光源装置２０から出力されたレーザービームを感光体ドラム１１Ｋ・１１Ｃへ書き込む。したがって、感光体ドラム１１Ｋに書き込んだラインに対して、感光体ドラム１１Ｃに書き込んだラインを重ねるためには、各感光体ドラム１１の間隔すなわちタンデムピッチに応じたドット分後に書き込むことになる。
【００５１】
この書き込みの時間差は、前述した種々の要因により、色ずれを引き起こす原因となる。例えば、図４（ａ）に示すように、制御上での１０００ドット後の位置は、図４（ｂ）に示す転写ベルト１２の搬送速度むらが要因となり、実際の画像の距離では１００１ドット又は９９９ドット分となる場合がある（同図に示す破線部分）。この理由は、感光体ドラム１１Ｋが形成した画像を転写したときの転写ベルト１２の位置と、感光体ドラム１１Ｃが形成した画像を転写するときの位置とでは、前後に１ドット分ずれることにつながる。
【００５２】
本実施の形態では、この色ずれを防止するために、前記複数の光源装置２０から出射されるレーザービームをポリゴンミラーにより走査し、複数の感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ上を露光する光走査装置２において、光源装置２０から感光体ドラム１１に至る光路中にポリゴンミラーを少なくとも２つ以上有している。
【００５３】
すなわち、本実施の形態のポリゴンミラー３０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、互いに回転の位相をずらし、かつ同軸で重ね合わされた第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとの２つのポリゴンミラー群からなっている。
【００５４】
上記第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂは、例えば、１つのポリゴンミラー駆動用モータ３１の同軸上に２枚、回転の位相をずらして重ね合わせてもよいし、個別のポリゴンミラー駆動用モータ３１にて駆動し個々に回転の位相をずらし得るように配置してもよい。例えば、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを同軸上に回転の位相をずらして重ね合わせた場合、初期に重ね合わせた第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂの回転の位相ずれ量分のドット分の補正が可能となる。
【００５５】
なお、図１（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態のポリゴンミラー３０では、６面タイプの第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂからなるポリゴンミラーを２枚重ねて使用しているが、ミラーの面数及びポリゴンミラーの枚数はこれに限るものではない。
【００５６】
ここで、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを用いた副走査ビームスポット位置補正原理を説明する。
【００５７】
本実施の形態では、第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとは、いずれもミラーの面数は６であり、かつ回転の位相を例えば３０°ずらして重ね合わせている。第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとの回転の位相を３０°ずらすことは、書き込み周期の半位相分に相当する。ただし、ポリゴンミラー３０の枚数が３枚ならば１／３回転位相、４枚ならば１／４回転位相分とする。この回転位相のずれは、「３６０°÷ミラーの面数÷ポリゴンミラーの枚数」の式により算出することができる。本実施の形態では、３６０°÷６面÷２枚＝３０°となっている。
【００５８】
また、上記第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂの各ビームスポット位置は、互いに同じ相対位置となるようにレンズ配置により光路を補正している。
【００５９】
上記のポリゴンミラー３０では、第１のポリゴンミラー３０ａにて例えば感光体ドラム１１Ｋに描画し、３０°回転した後、第２のポリゴンミラー３０ｂにて同じ感光体ドラム１１Ｋに描画した場合、ポリゴンミラー０．５面分のズレとなり、主走査ラインの副走査方向の間隔は０．５ドット分になる。
【００６０】
或いは、第１のポリゴンミラー３０ａにて例えば感光体ドラム１１Ｋに描画し、９０°回転した後、第２のポリゴンミラー３０ｂにて同じ感光体ドラム１１Ｋに描画した場合、ポリゴンミラー１．５面分のズレとなり、主走査ラインの副走査方向の間隔は１．５ドット分になる。
【００６１】
したがって、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを切り替えて使うことにより、描画間隔を０．５ドット分進めるか又は遅らせることが可能となる。
【００６２】
また、第２のポリゴンミラー３０ｂから第１のポリゴンミラー３０ａに切り替えることによっても、同様に描画間隔を０．５ドット分進めるか又は遅らせることが可能となる。
【００６３】
例えば、前述した１０００ドット後の距離が実際には９９９ドットであるような場合、１ドットずれるまでの過程において、それぞれ０．２５ドット、０．７５ドット遅れる時点がある。０．２５ドットずれる時点で第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを切り替えて、０．５ドット進める。さらに、０．７５ドット遅れる時点で０．５ドット進める。このように第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとを切り替えて走査することにより、図４（ａ）（ｂ）に示すように、１０００ドット時点では１０００ドットに補正され、また、その過程でも最大でも０．２５ドット分のずれまで補正することができる。
【００６４】
上記第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとを切り替える方法について説明する。
【００６５】
本実施の形態では、複数の感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋに対応する複数の光源装置２０は、それを１組として、さらに、ポリゴンミラー３０に対応する組数分で構成される。つまり、図１（ａ）（ｂ）に示すように、第１のポリゴンミラー３０ａに対応する第１の光源装置２０ａと、第２のポリゴンミラー３０ｂに対応する第２の光源装置２０ｂとから構成される。
【００６６】
第１のポリゴンミラー３０ａにより書き込みを行う場合は、第１の光源装置２０ａからレーザービームを出力する一方、第２のポリゴンミラー３０ｂにより書き込みを行う場合は、第２の光源装置２０ｂからレーザービームを出力する。
【００６７】
第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを個別のポリゴンミラー駆動用モータ３１で駆動した場合も、副走査ビームスポット位置の補正原理は同様である。ただし、図１（ａ）（ｂ）に示すように第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとが接合されているわけではなく独立しているため、回転位相のずれ量を任意に変化させることができる点が異なる。第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂがそれぞれ独立して回転駆動できる場合、色ずれの生じないＢＫ（黒色）モードにおいては、第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとの回転位相を同期させ、ビームスポット位置が１ドットずれるように上記第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを偏向する。なお、回転位相を同期させるとは、例えば、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂとの回転の位相差を０°に保った状態で両者を回転させることを言う。
【００６８】
これにより、複数同時走査を実現することができ、プロセススピードの高速化を図ることができる。なお、複数同時走査は、ツインビーム、デュアルビーム等という名称で呼ばれ既知の技術である。
【００６９】
また、上記第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとを個別のポリゴンミラー駆動用モータ３１で駆動している場合、第１のポリゴンミラー３０ａと第２のポリゴンミラー３０ｂとの回転位相のズレ量の調整にステッピングモータを使用することにより、ステッパの回転角により正確に位置決めを行うことが可能となる。すなわち、ステッピングモータでは、モータの駆動パルスを正確に取得できるので、取得した結果をフィードバックすることができる。そのため、第２のポリゴンミラー３０ｂの回転位相のずれ量を任意の量、進めたり遅らせたりすることが正確に行えるようになる。
【００７０】
このように、本実施の形態の光走査装置２では、各感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの上のビームスポット位置である副走査方向の位置ずれは、予め記録された位置ずれデータ又は位置ずれ検知手段により計測された位置ずれデータに基づき、書き込み開始位置補正手段を用いて補正される。また、書き込み開始位置補正手段は、カラー画像形成装置１の図示しないＣＰＵが制御している。
【００７１】
本実施の形態における相対的な色ずれの補正を行うことによるドットずれ量の変化について、図５に示す。補正なしの場合にくらべて、ドットずれ量が一定の範囲内で収まり、またドットずれ量の幅自体が小さくなっていることが分かる。
【００７２】
ところで、複数枚の画像を連続プリント出力する等の場合、光走査装置２の内部では、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを駆動するためのポリゴンミラー駆動用モータ３１、及び第１の光源装置２０ａの半導体レーザー２１等から発熱を生じる。一方、光走査装置２の外部では、定着手段においてトナー定着時のヒーター熱等の影響により、カラー画像形成装置１の内部の温度は急激に変化する。したがって、感光体ドラム１１上のビームスポット位置も急激に変動し、１枚目、数枚目、数十枚目と次第に出力カラー画像の色合いが変化することが大きな課題となっている。
【００７３】
そこで、本実施の形態の光走査装置２では、図２に示すように、転写ベルト１２上での副走査方向の色ずれを検知する色ずれ検知用センサ４０を設け、上記光源装置２０から感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋに至る光路中にポリゴンミラー３０を少なくとも２つ以上有し、このポリゴンミラー３０を選択的に使用するという構成を有し、色ずれ検知用センサ４０により計測された位置ずれデータに基づき、画像データ書込み中に感光体ドラム１１上のビームスポット位置を制御することが可能となっている。
【００７４】
ここで、検知した色ずれは、感光体ドラム１１や転写ベルト１２の周期によって大きく変化する。したがって、上記構成の光走査装置２では、この周期全体での色ずれの変化を図示しない記憶装置に記憶し、それに基づいて副走査方向のビームスポット位置を補正する。
【００７５】
すなわち、光走査装置２からは、所定枚数のプリント毎に色ずれ検知用のトナー像を形成するためのレーザービームが出射される。これにより、色ずれ検知用トナー像４１が３箇所ずつ、転写ベルト１２上に形成される。そして、これらのトナー像による色ずれが色ずれ検知用センサ４０により検知される。
【００７６】
上記色ずれの検知は、転写ベルト１２上の印字領域外で行うため、連続プリント中でも色ずれの周期データを更新することができる。
【００７７】
本実施の形態の光走査装置２においては、副走査方向の色ずれを補正するために、各色に対応する各走査光学系の走査線の位置を、それぞれについて中間転写体である転写ベルト１２上に重ね合わせた時のずれがゼロに近くなるように補正する。
【００７８】
しかしながら、転写ベルト１２上で検知する色ずれは、相対的な位置ずれを検出するに過ぎない。すなわち、各色で出力した検出用パッチである色ずれ検知用トナー像４１は色ずれ検知用センサ４０にて検出される。この検出結果から得られる情報は、各色の色ずれ検知用センサ４０の検出タイミングのずれである。そのため、Ｋ（ブラック）からみれば、Ｃ（シアン）・Ｍ（マゼンタ）・Ｙ（イエロー）の各色が何秒ずれているといった相対的な副走査方向のずれしか分からず、各色が絶対位置からどれだけずれているということは分からない。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、４つのレーザービームのうち１つを基準とし、それに対して他の３つが合致するようにすることとし、その基準となる色を特定した。例えば、Ｙ（イエロー）・Ｍ（マゼンタ）・Ｃ（シアン）・Ｋ（ブラック）の４つの色のうち、基準色を黒色（ブラック）とした。
【００８０】
そして、走査光学系のうち黒の画像に対応するレーザービームを基準とし、その基準色のレーザービームによる走査位置に略一致するように、基準色以外の走査光学系からのレーザービームの走査位置を補正する。
【００８１】
これにより、４色のうち３色を調整すればよい。すなわち、「相対的な色ずれ」の補正を行うことにより、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができる。
【００８２】
この場合、本実施の形態では、特に、基準色を黒色としているため次のような利点を得ることができる。
【００８３】
すなわち、黒色は他の色に対してコントラストが高いため、振動、温度変動等の外乱によるビームスポット径、ビームスポット位置変動劣化の影響が画像に現れ易い。また、白黒印刷等、黒色のみを使用した印刷モードがあるため、特に黒色に関しては精度の高い印刷と長寿命性が求められる。したがって、黒色を基準色とすることにより、印字タイミングだけでなく機械的な補正を要する傾き調整機構等を黒色には設置することなく、このような黒色用のレーザービームを扱う走査光学系の各光学部品を剛性高く固定することができ、外乱の影響を受け難い走査光学系を実現することができる。
【００８４】
このように、本実施の形態の光走査装置２では、偏向手段は、光源装置２０から感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋに至る光路中に配された２つ以上の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂと、これら第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを選択的に切り替えて使用することにより、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの副走査方向のビームスポット位置を変更する書き込み開始位置補正手段である図示しないＣＰＵとを備えている。
【００８５】
したがって、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの副走査方向のビームスポット位置が変更される。このため、画像データ書き込み中に感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ上のビームスポット位置を制御することができる。
【００８６】
この結果、連続プリント時においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力し得る光走査装置２を実現することができる。
【００８７】
また、本実施の形態の光走査装置２では、２つ以上の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂは、互いに回転位相をずらして同軸で重ね合わされたものからなっているので、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの副走査方向のビームスポット位置を変更したいときには、２つ以上の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂのそれぞれを切り替えて使用することができる。逆に、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋにおける副走査方向のビームスポット位置の変更量がわかっていれば、各第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂの回転の位相のズレ量を決めておくことによって、各第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを切り替えれば、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋの副走査方向のビームスポット位置が変更される。
【００８８】
この結果、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂの位相のずれ量分、副走査方向のビームスポット位置を可変することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００８９】
また、本実施の形態の光走査装置２では、２つ以上の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂをそれぞれ回転駆動する個別のポリゴンミラー駆動用モータ３１を備えている。そして、個別の駆動手段は、各ポリゴンミラーにおける相互の回転位相のずれ量を変更可能となっている。
【００９０】
したがって、個別のポリゴンミラー駆動用モータ３１について、各第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂにおける相互の回転位相のずれ量を変更することにより、副走査方向のビームスポット位置を任意量、変更できる。
【００９１】
したがって、任意の各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００９２】
また、本実施の形態の光走査装置２では、個別のポリゴンミラー駆動用モータ３１は、第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂの駆動周波数を制御し得る駆動源としてステッピングモータにてなっている。したがって、ステッピングモータにて各第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂの回転の位相のずれ量の調整を正確に制御することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００９３】
また、本実施の形態の光走査装置２では、光源装置２０は、２つ以上の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂに対応して２つ以上設けられる。そして、これら各第１の光源装置２０ａ及び第２の光源装置２０ｂは、各第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂに対応して選択的に使用される。
【００９４】
したがって、複数の第１のポリゴンミラー３０ａ及び第２のポリゴンミラー３０ｂを選択的に使用することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００９５】
また、本実施の形態のカラー画像形成装置１は、色成分毎の色画像情報を入力するための画像情報入力手段としての光源装置２０と、入力された色画像情報毎に画像を形成するための複数の画像形成手段としての各色毎の感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ及び図示しない現像装置と、上記複数の画像形成手段で形成された各画像を転写するための転写手段に含まれる転写ベルト１２と、上記転写手段上に各画像の位置合わせのためのパターン画像としての色ずれ検知用トナー像４１を形成するためのパターン画像形成手段としての感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ等と、上記パターン画像を検出するためのパターン画像検出手段としての色ずれ検知用センサ４０と、上記パターン画像検出手段による前記パターン画像の検出タイミングに基づき、上記複数の画像形成手段で形成された各色画像の副走査方向の相対的な位置ずれを検知する位置ずれ検知手段としての色ずれ検知用センサ４０と、転写時における重ね合わせのタイミングを調整するための重ね合わせ調整手段としての図示しないＣＰＵを備えている。
【００９６】
したがって、連続プリント中でも色ずれの周期データを更新することができ、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力し得るカラー画像形成装置１を実現することができる。
【００９７】
また、本実施の形態のカラー画像形成装置１では、感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ等の複数の画像形成手段で形成された各画像を転写するための転写手段は、複数の感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ上を光走査装置２で露光して静電潜像を形成し、現像した後、各感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋ上の可視像を中間転写体である転写ベルト１２に重ね転写し、カラー画像を得るべく、この中間転写体上の重ね転写像を同一のシート状媒体に一括転写すると共に、パターン画像検出手段としての色ずれ検知用センサ４０は、中間転写体に形成されたパターン画像としての色ずれ検知用トナー像４１を検出する。
【００９８】
したがって、色ずれ検知用センサ４０が転写ベルト１２に形成されたパターン画像を検出することにより、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる。
【００９９】
また、本実施の形態のカラー画像形成装置１では、重ね合わせ調整手段は、複数の感光体ドラム１１Ｙ・１１Ｍ・１１Ｃ・１１Ｋのうちブラックの感光体ドラム１１Ｋを基準色とし、ブラックの感光体ドラム１１Ｋに対する相対的な色ずれを補正するので、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができ、外乱の影響を受けにくい走査光学系を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明の画像形成装置は、色分解された各色の画像情報に基づいて各色の画像を再生すると共に再生された各色の画像を正確に重ね合わせることにより画像を忠実に再現するため、デジタルカラー複写機、カラーレーザープリンタの光走査装置に好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】（ａ）は本発明の光走査装置の実施の一形態を示すものであって、光走査装置におけるポリゴンミラーの構成を示す平面図であり、（ｂ）はその正面図である。
【図２】上記光走査装置を含むカラー画像形成装置の構成を示す斜視図である。
【図３】上記光走査装置のポリゴンミラーから感光体ドラムまでの光路を示す概略図である。
【図４】（ａ）は上記光走査装置における、転写ベルトの速度変動による影響としての転写位置ずれを示す図であり、（ｂ）は転写ベルトの速度変動を示すグラフである。
【図５】上記光走査装置における、転写位置補正ありと転写位置補正なしとのドットずれ量の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０２】
１      カラー画像形成装置（画像形成装置）
２      光走査装置
１１      感光体ドラム（画像形成手段、パターン画像形成手段）
１１Ｙ    感光体ドラム（画像形成手段、パターン画像形成手段）
１１Ｍ    感光体ドラム（画像形成手段、パターン画像形成手段）
１１Ｃ    感光体ドラム（画像形成手段、パターン画像形成手段）
１１Ｋ    感光体ドラム（画像形成手段、パターン画像形成手段）
１２      転写ベルト（転写手段）
２０      光源装置
２０ａ    第１の光源装置（光源装置）
２０ｂ    第２の光源装置（光源装置）
２１      半導体レーザー（光源装置）
２２      コリメートレンズ（光源装置）
２３      シリンダレンズ（走査結像光学系）
２４      ｆθレンズ（走査結像光学系）
２５Ｍ    折り返しミラー（走査結像光学系）
２６      トロイダルレンズ（走査結像光学系）
２７ａ    ビームスポット位置検知器（走査結像光学系）
２７ｂ    ビームスポット位置検知器（走査結像光学系）
３０      ポリゴンミラー（偏向手段）
３０ａ  第１のポリゴンミラー（ポリゴンミラー）
３０ｂ  第２のポリゴンミラー（ポリゴンミラー）
３１    ポリゴンミラー駆動用モータ（個別の駆動手段）
４０    色ずれ検知用センサ（パターン画像検出手段、位置ずれ検知手段）
４１    色ずれ検知用トナー像（パターン画像）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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