(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの発散光束を集光する集光光学素子と、該集光光学素子からの光束を被走査面に向け偏向走査する偏向器と、該偏向器からの光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、且つ等速走査させる光学素子とを有し、
少なくとも一つの前記光学素子を含み、該光学素子を保持する保持部材と、前記光学素子の曲がりを調整する手段とにより光学素子モジュールが構成され、
前記光学素子モジュールは、主走査方向の略中央に、副走査断面に直交する軸の周りに回転可能な固定支点を配置してなり、且つ、両端部の一方を浮かせた自由端部とし、他方の端部を走査線の傾きを調整する傾き調整手段で受けた受け点としてなる光走査装置において、
前記傾き調整手段は、前記光学素子モジュールに当接する可動部と、該可動部を駆動する本体部と、該本体部を光走査装置に固定する固定部材とからなり、
前記固定支点と、前記傾き調整手段と前記光学素子モジュールの当接位置と、前記固定部材の前記光走査装置への固定位置と、が同一平面上となるように配置されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記固定支点と前記傾き調整手段は同一の部材に配置されてい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に記載の光走査装置において、
前記固定部材の線膨張係数と、前記固定部材が前記本体部に固定された箇所から前記可動部の先端までの部位の線膨張係数とは同一であることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記光学素子モジュールの前記自由端部を前記固定支点の方向に加圧する加圧手段を有し、前記他方の端部と前記傾き調整手段の当接位置では、前記加圧手段により前記光学素子モジュールが変位する方向を直接受ける向きに前記傾き調整手段が配置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１〜４のいずれか１つに記載の光走査装置において、
前記光源が複数設けられ、これらの光源から出射される複数の光ビームを、それぞれに対応する複数の前記被走査面に結像させる複数の前記光学素子群と、前記光源と前記光学素子群との間に配された前記偏向器とを備えた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１〜５のいずれか１つに記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像担持体を露光する露光手段としての光走査装置、該光走査装置を備えた複写機、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。
【背景技術】
【０００２】
カールソンプロセスを用いた画像形成装置において、感光体ドラムの回転に従って潜像形成、現像、転写が行われる。したがって、複数の感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を重ねるタンデム方式の多色画像形成装置では、感光体ドラムの偏心や径のばらつきによる潜像形成から転写までの時間、各色の感光体ドラム間隔の違い、あるいは記録紙を搬送する搬送ベルトや転写ベルトの速度変動の蛇行によって、各トナー像のレジストずれやスキューが発生し、色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させてしまう。
【０００３】
同様に、光走査装置においても、感光体ドラムに形成する静電潜像同士の走査線の変化（曲がりや傾き、湾曲、変形などの概念を指す）を正確に揃えなければ、各トナー像を形成する走査ラインの曲がりやスキューとなって色ずれや色変わりの発生の要因となる。
従来、前記レジストずれやスキューは、光走査装置によるものと、光走査装置以外によるものとの区分けがなく、特許文献１や特許文献２に開示されているように、転写体に記録された検出パターンにより、装置の立上げ時やジョブ間などで定期的に検出し、また、レジストずれについては、ポリゴンミラー１面おきで書き出しのタイミングを合わせることにより、先頭ラインの位置を変化させて補正が行われている。
【０００４】
スキューについては、特許文献２に開示されるように、折返しミラーを傾けること、あるいは特許文献３や特許文献４に開示されるように、副走査方向に集束作用を有する走査レンズを光軸の周りに回転すること等により走査線の傾きを変化させて補正が行われている。
このように、レジストずれやスキューについては、光走査装置に機械的な補正機能が配備され、パルスモータなどを組み込んで自動的に補正が行われている。
一方、走査ラインの曲がりの補正は、特許文献２に開示されるように折返しミラーを湾曲させること、特許文献５に開示されているように、走査レンズの主走査に沿った形状を副走査方向に矯正すること、あるいは特許文献６に開示されているように、走査レンズの姿勢を副走査断面に直交する軸の周りに回転すること等により、やはり機械的に補正が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
走査レンズの傾きを補正すべく光軸の近傍で回転させるため、主走査方向の略中央に固定支点を配置し、両端の一方を浮かせた自由端とし、他方端部を走査線の傾き調整手段で受けた受け点とした場合、温度変化により走査レンズが回転し、走査線の傾きが発生していた。
これは各部材の線膨張係数の違いに起因するものである。すなわち、走査レンズを保持する部材や傾き調整手段の構成要素（例えばアクチュエータ）等との間における材質の違いに起因するものである。
上記傾きは、傾き調整手段を駆動させることで解消できるが、駆動頻度が多くなると、すなわち温度変化に応じた調整回数が多くなると、画像形成における生産性の低下を来たすとともに、信頼性の低下につながる。
【０００６】
本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたもので、温度変化による走査線の傾きの発生を抑制でき、画像形成における生産性、信頼性の向上に寄与できる光走査装置の提供を、その主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光源と、該光源からの発散光束を集光する集光光学素子と、該集光光学素子からの光束を被走査面に向け偏向走査する偏向器と、該偏向器からの光束を被走査面上に光スポットとして集光させ、且つ等速走査させる光学素子とを有し、少なくとも一つの前記光学素子を含み、該光学素子を保持する保持部材と、前記光学素子の曲がりを調整する手段とにより光学素子モジュールが構成され、前記光学素子モジュールは、主走査方向の略中央に、副走査断面に直交する軸の周りに回転可能な固定支点を配置してなり、且つ、両端部の一方を浮かせた自由端部とし、他方の端部を走査線の傾きを調整する傾き調整手段で受けた受け点としてなる光走査装置において、前記傾き調整手段は、前記光学素子モジュールに当接する可動部と、該可動部を駆動する本体部と、該本体部を光走査装置に固定する固定部材とからなり、前記固定支点と、前記傾き調整手段と前記光学素子モジュールの当接位置と、前記固定部材の前記光走査装置への固定位置と、が同一平面上となるように配置されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記固定支点と前記傾き調整手段は同一の部材に配置されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の光走査装置において、前記固定部材の線膨張係数と、前記固定部材が前記本体部に固定された箇所から前記可動部の先端までの部位の線膨張係数とは同一であることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光学素子モジュールの前記自由端部を前記固定支点の方向に加圧する加圧手段を有し、前記他方の端部と前記傾き調整手段の当接位置では、前記加圧手段により前記光学素子モジュールが変位する方向を直接受ける向きに前記傾き調整手段が配置されていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記光源が複数設けられ、これらの光源から出射される複数の光ビームを、それぞれに対応する複数の前記被走査面に結像させる複数の前記光学素子群と、前記光源と前記光学素子群との間に配された前記偏向器とを備えた構成であることを特徴とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜５のいずれか１つに記載の光走査装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光学素子モジュールと傾き調整手段の線膨張の影響をキャンセルでき、温度変化により発生する走査線の傾きを大幅に低減することができる。
温度変化による走査位置の変化を抑えることができるため、カラー画像形成において色ずれや色変わりのない高品位な画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光走査装置の概要斜視図である。
【図２】画像形成装置の概要断面図である。
【図３】光学素子の支持構成の第１の実施形態を示す概要側面図である。
【図４】光学素子の支持構成の第２の実施形態を示す概要側面図である。
【図５】光学素子の支持構成の従来例を示す概要側面図である。
【図６】光ビームの副走査位置のずれの検出構成を示す図である。
【図７】光源ユニットの斜視図である。
【図８】書込制御回路の動作を示すブロック図である。
【図９】１／８クロック位相を遅らせた場合のタイミングチャートである。
【図１０】主走査領域を複数の区間に分割し、分割区間ごとに位相をシフトする例を示す図である。
【図１１】ビームスポット位置ずれ制御を示すブロック図である。
【図１２】検出用トナーパッチのパターンを示す図である。
【図１３】光軸変更手段を示す図である。
【図１４】偏向器の位相を制御する回路のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に図を参照して説明する。
図１及び図２に基づいて光走査装置９００Ａ、９００Ｂを搭載したタンデム方式の多色カラー画像形成装置９２０の構成の概要を説明する。
カラー画像形成装置９２０は、中間転写体としての中間転写ベルト１０５を有しており、その移動方向に沿って像担持体としての感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を備えた各画像形成ステーションが並列配置されている。
感光体ドラム１０１を有する画像形成ステーションではイエロー（Ｙ）のトナー画像が、感光体ドラム１０２を有する画像形成ステーションではマゼンタ（Ｍ）のトナー画像が、感光体ドラム１０３を有する画像形成ステーションではシアン（Ｃ）のトナー画像が、感光体ドラム１０４を有する画像形成ステーションではブラック（Ｂｋ）のトナー画像が、それぞれ形成される。
【００１５】
イエローのトナー画像を形成する画像形成ステーションを代表して説明すると、感光体ドラム１０１の周囲には、感光体ドラム１０１の表面を一様に帯電する帯電チャージャ９０２Ｙ、光走査装置９００Ａにより形成された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３Ｙを備えた現像装置９０４Ｙ、中間転写ベルト１０５の内側に設けられ、感光体ドラム１０１上のトナー画像を中間転写ベルト１０５に一次転写するための図示しない一次転写ローラ、転写後感光体ドラム１０１上に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニング手段９０５Ｙが配置されている。他の画像形成ステーションにおいても同様の構成を有しているので、色別の欧文字を付して区別し、説明は省略する。なお、以下の説明においては色別の欧文字を付さずに共通構成として説明する。
【００１６】
感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４へは、ポリゴンミラー１面毎の走査により複数ライン（本実施形態では４ライン）同時に潜像形成が行われる。
中間転写ベルト１０５は、３つのローラ９０６ａ、９０６ｂ、９０６ｃ間に掛け回されて支持されており、反時計回り方向に回転される。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像が中間転写ベルト１０５上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
シート状記録媒体としての記録紙１０は、給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により最上のものから順に１枚ずつ給紙され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて転写部位へ送り出される。
【００１７】
中間転写ベルト１０５上の重ね合わされたカラー画像は、転写部位で２次転写手段としての２次転写ローラ９１３により記録紙１０上に一括転写される。カラー画像を転写された記録紙１０は、定着ローラ９１０ａと加圧ローラ９１０ｂを有する定着装置９１０へ送られ、ここでカラー画像を定着される。定着を終えた記録紙１０は排紙ローラ対９１２により画像形成装置本体の上面に形成された排紙トレイ９１１に排出されてスタックされる。
図１に示すように、本実施形態では、イエローとマゼンタの画像形成ステーションに対応する光走査装置９００Ａと、シアンとブラックの画像形成ステーションに対応する光走査装置９００Ｂを設けた構成とし、走査方向を揃えて並置した方式となっている。これら、光走査装置９００Ａと光走査装置９００Ｂは全く同じ構成である。
４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４は中間転写ベルト１０５の移動方向に沿って等間隔で配列され、順次異なる色のトナー像を転写して重ね合わせることでカラー画像を形成する。
【００１８】
各感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を走査する光走査装置９００である光走査装置９００Ａ、９００Ｂは、それぞれ一体的に構成され、回転多面鏡としてのポリゴンミラー１０６により光ビームを走査する。ポリゴンミラー１０６の回転方向は同一であるので、各々の書き出し開始位置が一致するように画像を書き込んでいく。ポリゴンミラー１面毎の走査により複数ライン同時に画像記録が行われる。
本実施形態では、各感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に対して光源としての半導体レーザをそれぞれ一対配備し、副走査方向に記録密度に応じて１ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査するようにしている。
各光走査装置９００Ａ、９００Ｂの構成は同一であるので、ここでは、その一方について説明する。各光源ユニット１０７、１０８からの光ビーム２０１、２０２は、光源ユニット毎に射出位置が副走査方向に異なる部位、本実施形態では光源ユニット１０７と１０８との射出位置が所定高さ（本例では６ｍｍ）だけ異なるよう配備し、光源ユニット１０８からのビームは入射ミラー１１１により折り返し、直接、ポリゴンミラー１０６へと向かう光源ユニット１０７からのビームに主走査方向を近接させてポリゴンミラー１０６に入射される。
【００１９】
シリンダレンズ１１３、１１４は、一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率を有し、ポリゴンミラー１０６の偏向点までの光路長が等しくなるように配備してあり、各光ビーム２０１、２０２は偏向面で主走査方向に線状となるように収束され、後述するトロイダルレンズとの組み合わせで、偏向点と感光体面上とが副走査方向に共役関係とすることで面倒れ補正光学系をなす。
非平行平板１１７は、いずれか一面を主または副走査方向にわずかに傾けたガラス基板となし、光軸周りに回転制御することで、基準となる光源ユニット１０７からの光ビームに対する相対的な走査位置を調整する。
ポリゴンミラー１０６は６面ミラーで、本実施形態では上下２段に構成され、偏向に用いていない中間部をポリゴンミラー１０６の内接円より若干小径となるように溝を設けて風損を低減した形状としている。
【００２０】
ポリゴンミラー１０６の１層の厚さは、本例では約２ｍｍである。なお、上下のポリゴンミラー１０６の位相は同一である。ｆθレンズ１２０も２層に一体成形または接合され、それぞれ主走査方向にポリゴンミラー１０６の回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、各ビームごとに配備される光学素子としてのトロイダルレンズ１２２、１２３とにより各ビームを感光体面上にスポット状に結像し、潜像を記録する。
各色ステーション（画像形成ステーション）は、ポリゴンミラー１０６から被走査面としての感光体面に至る各々の光路長が一致するように、また、等間隔で配列された各感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に対する入射位置、入射角が等しくなるように複数枚（本例では１ステーションあたり３枚ずつ）の折り返しミラーが配置される。
【００２１】
各色ステーション毎に光路を追って説明すると、基準となる光源ユニット１０７からのビーム２０１は、非平行平板１１７とシリンダレンズ１１３を介し、ポリゴンミラー１０６の上段で偏向された後、ｆθレンズ１２０の上層を通過し、折り返しミラー１２６で反射されてトロイダルレンズ１２２を通過し、折り返しミラー１２７、１２８で反射されて感光体ドラム１０２に導かれ、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ画像を形成する。
光源ユニット１０８からの光ビーム２０２は、シリンダレンズ１１４を介して入射ミラー１１１で反射され、ポリゴンミラー１０６の下段で偏向された後、ｆθレンズ１２０の下層を通過し、折り返しミラー１２９で反射されてトロイダルレンズ１２３を通過し、折り返しミラー１３０、１３１で反射されて感光体ドラム１０１に導かれ、第１の画像形成ステーションとしてイエロー画像を形成する。
【００２２】
他方の光走査ユニット９００Ｂも同様な構成であるため説明は省くが、基準となる光源ユニット１０９からのビームは、感光体ドラム１０４に導かれ、第４の画像形成ステーションとしてブラック画像を、また光源ユニット１１０からのビームは、感光体ドラム１０３に導かれ、第３の画像形成ステーションとしてシアン画像を形成する。
以上説明したように、カラー画像形成装置９２０は、複数の像担持体（感光体ドラム１０１〜１０４）上に光走査装置（９００Ａ、９００Ｂ）により静電潜像を形成するとともに、該静電潜像を像担持体毎に異なる色トナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー）で現像し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体（中間転写ベルト１０５）上に重ねて転写した後、シート状記録媒体（記録紙１０）に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置である。
【００２３】
また、光走査装置９００Ａ、９００Ｂは、それぞれ光源（光源ユニット１０７〜１１０）と、これらの光源からの光ビーム（２０１、２０２）を走査する偏向手段（ポリゴンミラー１０６）と、この偏向手段により走査された光ビームを被走査面（感光体ドラム１０１〜１０４）上に結像する結像手段とを有し、該結像手段を構成する少なくとも副走査方向に集束力を有する光学素子（トロイダルレンズ１２２、１２３）を、その光軸と直交する面内で回動することで、被走査面における走査線の傾きを可変とする構成を有する。
【００２４】
［光学素子の支持構成］
以下、光学素子群を構成する光学素子の支持構成の実施形態を説明する。本例ではトロイダルレンズの支持構成について説明する。なお、ここでは前記トロイダルレンズ１２２、１２３を光学素子３００と称して説明する。
図３は本発明の光走査装置の実施形態における光学素子支持部分を示す正面図、図４は別の実施形態における光学素子支持部分を示す正面図、図５は従来例における光学素子支持部分を示す正面図である。
まず、図３に基づいて第１の実施形態を説明する。光学素子３００は、保持部材上２１と、保持部材下２２と、これらの長手方向（図面左右方向）両側に位置する脚２３ａ、２３ｂとから構成される保持部材２０内に収容されて保持されている。
【００２５】
光学素子３００は保持部材上２１に対し、保持部材上２１に固定された左右の位置決め板バネ２４ａ、２４ｂにより引き付けられて位置が決まっている。保持部材上２１の中央部でも、保持部材上２１に固定された、光学素子の曲がりを調整する手段の一要素としての湾曲調整板バネ２５により光学素子３００を引き付けており、これにより光学素子３００は上に凸となるように変形している。
これを光学素子の曲がりを調整する手段の他の要素としてのいもネジ２６により光学素子３００を押し戻し、光学素子の曲がりが０になるように初期調整がなされている。
上記各要素は一体に組み付けられて、一つの光学素子モジュール３０を構成している。
【００２６】
保持部材上２１は上記のように、左右の脚２３ａ、２３ｂを介して保持部材下２２と結合されている。つまり光学素子３００は上下の保持部材と脚に囲まれた中央に位置している。
保持部材下２２の中央下部は、装置筐体としてのハウジング２７に設けられた凸部２８に接しており、長手方向に回動自在となっている。分かり易くするために、保持部材下２２と凸部２８との接触点を固定支点Ａとして囲み点線で示す。
この構成により、光学素子モジュール３０は副走査断面に直交する軸の周りに回転可能となっており、光学素子３００の傾きが調整（γ調整）可能となっている。
保持部材下２２の自由端側は、ハウジング２７に固定された板ばね等の加圧手段３１により、固定支点方向に下向きに加圧されている。保持部材下２２の反対側端部は、自由端側の加圧手段３１による付勢力と固定支点Ａとの関係により、上方向に回転変位し、それを傾き調整手段３２で受けて釣り合っている。
傾き調整手段３２は、モータ等の本体部３３と、本体部３３の駆動力で変位する可動部としてのアクチュエータ３４と、本体部３３をハウジング２７に固定するための固定部材３５とから構成されている。アクチュエータ３４を変位させることで、固定支点Ａを中心に光学素子３００の傾き調整を行う。
【００２７】
ここで温度変化があったときに発生する傾き変化について、図５の従来例で説明する。ハウジング２７、保持部材下２２、脚２４はアルミニウム（以下、単に「アルミ」と略す）製で、固定部材３６を有する傾き調整手段３７のアクチュエータ３４は鉄製とする。保持部材上２１は、左側端部においても板ばね等の加圧手段３８により、固定支点方向に下向きに加圧されている。
支持部材下２２と固定支点Ａが接している位置の高さ方向を基準としたとき、温度上昇により全ての構成部品は膨張するが、保持部材上２１における、アクチュエータ３４との接触位置（受け点Ｂとして囲み点線で示す）の高さは、保持部材下２２と脚２４がアルミのため、アルミの線膨張分高くなる。
【００２８】
一方、アクチュエータ３４における、保持部材上２１との接触位置の高さは、固定支点Ａから傾き調整手段３７のハウジング２７に対する固定位置Ｃ（囲み点線で示す）の高さはアルミの線膨張、傾き調整手段３７の固定部（固定位置Ｃ）から、保持部材上２１との接触位置（受け点Ｂ）までは、鉄の線膨張となる。
アルミに比べ鉄の線膨張の方が小さいので、保持部材上２１の方がより膨張し、結果光学素子モジュール３０には右上がりの傾きが発生し、光学素子３００も右上がりの傾きが発生してしまう。
逆に温度が下がれば、右下がりの傾きが発生する。この傾きを解消するためには、アクチュエータ３４を駆動すればよいのだが、温度変化があっても傾きが発生しないのが望ましい。
【００２９】
上記従来技術の問題点を踏まえて、図３に基づいて第１の実施形態における特徴構成を説明する。
本実施形態では、固定支点Ａと受け点Ｂとが同一平面に位置するように傾き調整手段３２等が配置されている。
このように構成することで、保持部材２０や脚２４がいくら伸び縮みしても、同一平面にある固定支点Ａと受け点Ｂの高さ方向（上下方向）でのずれは生じない。従って温度変化による傾きの発生は無い。
また、本実施形態では、傾き調整手段３２のハウジング２７に対する固定位置Ｃと受け点Ｂとが同一平面に位置するように設けられている。このように構成することで、固定部材３５やアクチュエータ３４がいくら伸び縮みしても、同一平面にある固定位置Ｃと受け点Ｂの高さ方向でのずれは生じない。従って温度変化による傾きの発生は無い。
【００３０】
上記のように、固定支点Ａ（凸部２８）と傾き調整手段３２とが同一の部材としてのハウジング２７に配置されていることで、固定支点Ａと固定位置Ｃの高さ方向のずれは生じない。従って温度変化による傾きの発生は無い。
また、図５に示す従来例では、保持部材の自由端側と反対側端部が両方共板ばね等の加圧手段により、固定支点方向に下向きに加圧されている。これに対し本実施形態では、光学素子モジュール３０に対するアクチュエータ３４の当たる向きを反対にすることで、加圧手段を減らしたシンプルな構造となっている。
【００３１】
固定部材３５やアクチュエータ３４を同一の線膨張係数の材料で形成してもよい。このようにすることで、固定部材３５が上に伸びたのと同じ分、アクチュエータ３４は下に伸びる。従って固定位置Ｃと受け点Ｂの高さ方向のずれは生じず、温度変化による傾きの発生は無い。
【００３２】
図４に基づいて、光学素子の支持構成についての第２の実施形態を説明する。
本実施形態では、保持部材上２１の左側端部が延長されて、長手方向両側を加圧手段３１、３８で下向きに加圧する構成となっている。
また、本実施形態では、固定位置Ｃと受け点Ｂとが同一平面にあり、かつ固定支点Ａと固定部材３５は同じハウジング２７に固定され、かつ固定部材３５とアクチュエータ３４は同じ線膨張係数で、かつ保持部材２０と脚２４とハウジング２７は同じ線膨張係数である。
従ってこの全ての条件を満たしていれば、温度変化があっても保持部材２０の受け点Ｂの高さと、アクチュエータ２４の受け点Ｂの高さは、同じとなり傾きの発生は無い。
【００３３】
図５の説明で、ハウジング２７、保持部材下２２、脚２４がアルミで、アクチュエータ３４が鉄の場合、傾きが発生すると説明したが、アクチュエータ３４がアルミであれば温度変化があっても保持部材の受け点Ｂの高さと、アクチュエータ３４の受け点Ｂの高さは同じとなり、傾きの発生は無い。
このように、各部材の材質や寸法や構成が、温度変化時に保持部材の受け点Ｂの高さと、アクチュエータ３４の受け点Ｂの高さとが同じになるような組み合わせとすることで、温度変化による傾きの発生は無い。
【００３４】
［画像形成装置における補正］
図１に示すように、画像記録領域の走査開始側および走査終端側には、光走査装置毎にフォトセンサを実装した基板１３８、１３９および１４０、１４１が配備され、各画像形成ステーションにおいて走査されたビームを検出する。
本実施形態では、基板１３８、１４０は同期検知センサをなし、この検出信号を基に各書き込み開始のタイミングを計る。また基板１３９、１４１は終端検知センサをなし、同期検知センサとの検出信号の時間差を計測することによって走査速度の変化を検出する。そして、検出された走査速度の変化に対して各半導体レーザを変調する画素クロックの基準周波数を反比例倍して再設定することにより、各画像形成ステーションによって記録された画像の中間転写ベルト１０５上での全幅倍率を安定的に保持することができる。
【００３５】
また、いずれかのセンサを、図６に示すように、主走査方向に垂直なフォトダイオード１５２と非平行なフォトダイオード１５３とで構成することにより、フォトダイオード１５２からフォトダイオード１５３に至る時間差Δtを計測することで、光ビームの副走査位置のずれΔｙを検出することができる。
副走査位置のずれΔｙはフォトダイオード１５３の傾斜角γ、光ビームの走査速度Ｖを用いて、Δｙ＝（Ｖ／ｔａｎγ）・Δｔで表され、本実施形態では、Δｔが常に一定となるように、後述する光軸偏向手段、またはポリゴンミラー同士の回転位相を制御する。これにより、各色画像の副走査レジストがずれないよう照射位置を保持することができる。さらに、該センサを走査開始側と走査終端側とのいずれにも配置することにより、各端の副走査位置ずれの差、つまり走査線の傾きを検出することができる。
【００３６】
図７は光源ユニットの斜視図を示し、全ての光源ユニットは同一構成である。
半導体レーザ５０１、５０２およびカップリングレンズ５０３、５０４は、各色走査手段毎に射出軸に対して主走査方向に対称に配備され、半導体レーザ５０１、５０２はパッケージの外周を嵌合して各々ベース部材５０５、５０６に裏側より圧入される。
そして、ホルダ部材５０７の裏面に、各々３点を表側から貫通したネジ５１５を螺合して当接させて保持し、カップリングレンズ５０３、５０４はホルダ部材５０７に相反する方向に開くよう形成したＶ溝部５０８、５０９に外周を突き当て、板ばね５１０、５１１５１０、５１１により内側に寄せてネジ５１６で固定される。
【００３７】
この際、半導体レーザ５０１、５０２の発光点がカップリングレンズ５０３、５０４の光軸上になるようにベース部材５０５、５０６の当接面(光軸に直交する面)上での配置を固定し、またカップリングレンズ５０３、５０４からの射出光が平行光束となるようＶ溝上(光軸上)での位置を調節して固定している。
各々の出射光の光軸は出射軸に対して互いに交差する方向となるよう傾けられ、本実施形態では、この交差位置をポリゴンミラー１０６反射面の近傍となるように、支持部材としてのプリント基板５１２の傾斜を設定している。
駆動回路が形成されたプリント基板５１２はホルダ部材５０７に立設した台座にネジ固定により装着し、各半導体レーザ５０１、５０２のリード端子をスルーホールに挿入してハンダ付けすることによって、光源ユニット１０７乃至１１０が一体的に構成される。
【００３８】
光源ユニットは、当該光走査装置を収容するハウジングの壁面に高さを異ならしめて形成した係合穴に各ホルダ部材５０７の円筒部５１３を挿入して位置決めし、当接面５１４を突き当てて、ネジ止めされる。
この際、円筒部５１３を基準として傾け量γを調整することにより、ビームスポット間隔を記録密度に応じた走査ラインピッチＰに合わせることができる。
【００３９】
次に、図８に基づいて書込制御回路の動作について説明する。画素クロック生成部４０１において、カウンタ４０３は、高周波クロック生成部回路４０２において生成された高周波クロックＶＣＬＫをカウントし、比較回路４０４は、前記カウント値とデューティ比に基いて、あらかじめ設定される設定値Ｌ、および画素クロックの遷移タイミングとして外部から与えられ、位相シフト量を指示する位相データＨとを比較し、カウント値が前記設定値Ｌと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立下りを指示する制御信号ｌを出力し、位相データＨと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立ち上がりを指示する制御信号ｈを出力する。この際、カウンタ４０３は、制御信号ｈと同時にリセットされ、再びゼロからカウントを行うことにより、連続的なパルス列が形成される。
【００４０】
このようにして、１クロック毎に位相データＨを与え、順次パルス周期が可変された画素クロックＰＣＬＫを生成する。本実施形態では、画素クロックＰＣＬＫを高周波クロックＶＣＬＫの８分周とし、１／８クロックの分解能にて位相を可変できるようにしている。
図９は前記１／８クロックだけ位相を遅らせた場合のタイミングチャートを示している。
デューティ５０％とすると設定値Ｌ＝３が与えられ、カウンタ４０３で４カウントされ画素クロックＰＣＬＫを立ち下げる。１／８クロック位相を遅らせるとすると位相データＨ＝６が与えられ、７カウントで立上げる。同時にカウンタがリセットされるので、４カウントで再び立ち下げる。つまり、隣接するパルス周期が、１／８クロック分、縮められたことになる。
【００４１】
このようにして生成された画素クロックＰＣＬＫは、図８に示す光源駆動部４０６に与えられ、画素クロックＰＣＬＫを基準にして、画像処理部４０５により読み出された画像データを各画素に割り当てて変調データを生成し、半導体レーザ５０１、５０２を駆動する。
このように位相をシフトする画素を所定間隔で配置することによって、走査方向に沿った部分的な倍率誤差の歪を補正することができる。かかる電気的な走査線の補正は、画像処理部４０５によって制御される。ここでは、ベクタ画像をラスタ展開し、展開された画像を主走査方向に分割してシフトさせ、新たなラスタ画像を形成することにより補正を行う。
次に、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、主走査領域をａ〜ｈの複数の区間に分割し、分割区間ごとに位相をシフトする画素の間隔とシフト量を、以下に示すように設定し、位相データとして与えている。これにより主走査に沿ったビームスポットの位置ずれを、折れ線で近似した場合と同様に補正することができる。
【００４２】
いま、主走査位置ｘに対する倍率の変化をＬ（ｘ）とすると、ビームスポット位置ずれの変化Ｍ（ｘ）は、その積分値、Ｍ（ｘ）＝∫Ｌ（ｘ）ｄｘで表される。
分割区間の始点と終点でビームスポット位置ずれがゼロとなるように補正することを想定すると、任意の分割区間の倍率の変化に伴う分割区間幅のずれをΔｍ、位相シフトの分解能をσ（一定）、分割区間内の画素数をＮとすると、位相をシフトする画素の間隔は、Ｄ≒Ｎ／（Δｍ／σ）となる。
ただし、Ｄは整数で示され、Ｄ画素毎にσずつ位相をシフトすればよい。本実施形態ではσは１／８画素となる。
【００４３】
したがって、この場合、分割区間のちょうど中間位置でビームスポット位置ずれ残差が最大となるが、この残差が許容範囲内となるように各分割位置、分割区間の数を決めればよい。
図１１は本実施形態におけるビームスポット位置ずれ制御を示すブロック図である。
各光走査装置内では、基準となる画像形勢ステーションに対し他の画像形成ステーションの走査位置を合わせ、光走査装置間では各光走査装置の基準となる画像形成ステーション同士の画像の重なり具合を検出し、一方の光走査ユニットについて書き出しのタイミングや画素クロックの周期を一律に補正するようにしている。
【００４４】
各色画像の重ね合わせ精度は、転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターンを読み取ることにより、主走査倍率、副走査レジスト、走査ラインの傾きを基準となるステーションからのずれとして検出し、定期的に補正制御が行われている。
補正制御は、例えば、装置の立ち上げ時やジョブ間などのタイミングで行い、１ジョブのプリント枚数が多くなる場合には、その間の温度変化によるずれを抑えるために、途中で割り込みをかけて補正する。
【００４５】
中間転写体に転写された画像のスキューを検出する機能を有する検出手段は、図１に示すように、照明用のＬＥＤ素子１５４と反射光を受光するフォトセンサ１５５、および一対の集光レンズ１５６とからなり、本実施形態では、画像の中央と左右端の３ヶ所に配備され、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローのトナー像を主走査方向に沿わせたパッチと約４５°傾けたパッチを、所定ピッチで並列させたラインパターン群１４１０を形成し、中間転写ベルト１０５の移動に応じて基準色であるブラックとの検出時間差を読み取っていく。
【００４６】
図１２は、その一例を示すが、中間転写体１０５の移動に沿って検出ライン上のトナー像を読み取る。図１２の図面上における上下方向が主走査方向に相当し、左からイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に形成したラインパターンにより、基準色であるブラックとの検出時間差ｔky、ｔkm、ｔkcの理論値との差より各色の副走査レジストを、また、各色毎の４５°傾けたラインパターンとの検出時間差ｔk、ｔc、ｔm、ｔyの時間差より、主走査レジストのずれを求める。
走査線の傾きずれについては、両端の副走査レジスト差より求め前記光走査装置において、ステッピングモータ３１５を駆動するなどによりトロイダルレンズ１２２、１２３を傾けて補正する。
【００４７】
このように、転写された画像のスキューを補正するように、トロイダルレンズ１２２、１２３を傾けて走査線の傾きを調節することにより、感光体ドラムの交換などによって経時的な傾きの変動が生じても補正が可能となり、色ずれや色変わりのない高品位な画像形成が行える。
また、転写された画像のスキューを検出するスキュー検出手段を備え、この検出結果に基づいて走査線の傾きを調節することにより、定期的に走査線の傾きを監視することができ、経時的な傾きの変動が生じても補正が可能となり、色ずれや色変わりのない高品位な画像形成が行える。
【００４８】
副走査レジストについては、各検出値の平均より求め、ポリゴンミラー１面おき、つまり１走査線ピッチＰを単位として副走査方向における書き出しタイミングを合わせる。
さらに、近年のカラー画像への要求品質の高まりに伴い、１走査ラインピッチＰ以下の精度でレジストずれを合わせる必要があるため、各光走査装置ごとに基準となる画像形成ステーション、例えば、イエローおよびシアンの照射位置に対し、各々マゼンタおよびブラックの照射位置を光軸変更手段を用いて微調整する。
また、光走査ユニット間、言いかえれば、イエローとシアンとのレジストずれについては、ポリゴンミラー同士の回転位相を所定値に制御することにより、トナー像によって検出された副走査レジストずれのうち、書き出しタイミングによって補正できない１走査ラインピッチＰ以下の余分をも補正できるようにしている。
【００４９】
また、ページ間においても、前記フォトダイオード１５２、１５３を用い、画像記録中に蓄積された計測値を基にフィードバック補正することにより、照射位置を安定的に保つことができる。
主走査倍率については、中央と各端の主走査レジスト差より求め、各半導体レーザを変調する画素クロックの基準周波数と同期検知信号からのタイミングを調整することで、画像の全幅と書き出し位置を揃える。
ページ間においては、前記同期検知信号と終端検知信号との検出時間を基に、倍率変化を常に監視し、温度変化があっても全幅が変化しないように基準周波数を補正するとともに、左右の倍率が均等になるように前記位相データで伸び縮みを調整する。
【００５０】
この際、あらかじめ、温度変化に伴って生じる各分割区間毎の倍率変化を予測し、重み付けした位相データをデータテーブルに記憶させておけば、中間像高においても倍率の歪みが生じないようにでき、主走査方向の全域に渡って倍率が均一になるようにすることができる。
このように、トナー像検出による定期的な補正に加え、ジョブ中の変動を監視し、ページ間でも補正をかけることによって、ジョブ中においてもプリント動作を中断することなく、各色画像の重ね合わせ精度が保たれるようにしている。
【００５１】
図１３は光軸変更手段である非平行平板の支持部における斜視図を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立後の斜視図である。
図１３において、非平行平板６２１（図１に示した非平行平板１１７と同じ）は、円筒状のホルダ部材６２２中央枠内に固定され、軸受部６２３を形成した支持部材６２４にホルダ部材に形成した一対の鍔部６２６を切欠に合わせて挿入し、水平に戻すことで鍔部６２６が裏側に引っ掛かり、支持部材６２４に密着した状態で嵌合部６２５を基準に回転可能に保持される。支持部材６２４は、底面を基準にハウジングにネジ止めされ、軸受部６２３の回転中心が光源ユニットの射出軸と中心が合うように高さＨ５が各々設定されており、回転によってビームの射出軸をわずかに傾けることができる。
【００５２】
ホルダ部材の一端にはレバー部６２７が形成され、支持部材６２４に形成した貫通穴６３０に係合され固定されているステッピングモータ６２８の軸先端に形成した送りネジを螺合しており、その上下動に伴って非平行平板６２１を回動可能としている。
なお、この際のバックラッシュを除くため、ホルダ部材６２２のピン６３１と支持部材６２４のピン６３２との間にスプリング６２９により引張力をかけ、一方向に片寄せする構成としている。
ここで、回転角をθ、非平行平板の頂角をε、カップリングレンズの焦点距離をfc、光学系全系の副走査倍率をζとすると、感光体面での副走査位置の変化は、Δｙ＝ζ・ｆｃ・（ｎ−１）ε・ｓｉｎθで与えられる。
ただし、ｎは非平行平板の屈折率である。微小回転角の範囲では回転角にほぼ比例して可変できる。本例では、非平行平板の頂角εは約２°である。このような非平行平板以外にも、従来例で開示される液晶偏向素子やガルバノミラーを光軸変更手段として用いても同様である。
【００５３】
図１に示したように、第１および第４の画像形成ステーションに配備され、第１、第２の画像形成ステーションで形成されるイエロー、マゼンタ画像の副走査レジスト、第３、第４のステーションで形成されるシアン、ブラック画像の副走査レジストを各々フィードバック制御により揃う状態を保持する。したがって、光走査装置間の書き出しタイミングさえ揃えれば、４色のレジストが合せられる。
図１４はポリゴンミラー１０６の位相を制御する回路のブロック図である。
本実施形態では、２つの画像形成ステーションずつ２つのユニットに分け、各々別々のポリゴンスキャナーで走査するため、ポリゴンミラー同士の面位相を合わせないとユニット間で副走査レジストずれが発生する。
各ポリゴンミラー１０６は、それぞれロータ７０３に装着され、回路基板７０４に回転自在に支持される。一般に、ロータマグネットは円周方向に等分するようにＳ極とＮ極が配列され、また、回路基板７０４上には、回転位置検出手段としてのホール素子７０５が設けられており、ポリゴンモータの回転につれ各極の境目がホール素子上を通過するごとに、一定周期の回転位置検出信号が発生される。
【００５４】
ポリゴンミラー１０６は、回転数に応じて一定の周波数のパルス信号ｆ０が外部から入力され回転するが、このパルス信号と上記した回転位置検出信号とをＰＬＬ回路に入力することにより、回転位置検出信号が一定周期となるように位相を制御した駆動周波数ｆｄを生成してポリゴンミラー１０６を等速で回転する。
各ポリゴンミラー１０６には同一周波数のパルス信号ｆ０が入力され回転数は等しい。
一方、ポリゴンミラーにより偏向された光ビームは、各走査の開始端で同期検知センサ１３８、１４０において検出され、各面ごとに同期検知信号が発生される。
【００５５】
各面の分割角度は一定であるので、こちらも一定周期のパルス信号となる。したがって、ポリゴンミラー１０６の面数と１回転に対応した回転位置検出信号とのパルス数が等しくなるように極数を設定することにより、周波数が等しくなるため位相制御が容易になる。
通常、ホール素子７０５の配置とポリゴンミラー１０６の各面とは、周方向に角度を合わせて取り付けているわけではないので、ホール素子７０５からの回転位置検出信号と同期検知信号とは各々位相が異なる。
本実施形態では、各々の光走査装置９００Ａ、９００Ｂでのポリゴンミラー１０６において、光ビームが同期検知センサ１３８、１４０を通過する際のポリゴンミラーの回転角が合うように、同一像高に同期検知センサ１３８、１４０を配置してある。
【００５６】
また、いずれか一方、ここでは図中上側に記載したポリゴンミラー１０６を基準とした一方の同期検知信号の位相差を加算器に入力することにより、ＰＬＬ回路から出力された駆動周波数ｆｄの位相を制御し、同期検知信号同士の検知タイミング所定値となるようにポリゴンミラー１０６の回転位相ｔを制御している。
本実施形態では、この際の回転位相ｔを以下のように設定している。
前記転写ベルトの移動速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、転写ベルト上で検出されたレジストずれをｄ（ｍｍ）、ポリゴンミラーの走査周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、回転位相ｔはｔ＝ｄ／ｖ−ｋ／ｆである。ここで、ｋはｔを最小とする整数である。
【００５７】
常に、この条件を満たすように制御することによって、各光走査ユニット間のレジストずれｄを１ライン以下まで良好に補正することができる。
なお、走査周波数ｆは、記録密度ＤＰＩを用いて表すと、ｆ＝ｖ・ＤＰＩ／２５．４であり、ポリゴンミラーの回転数Ｒは、面数ｎを用いて、Ｒ＝６０×ｆ／ｎとなる。
なお、従来例で開示されている４ステーションの光走査手段を、単一のポリゴンスキャナーで走査する方式、あるいは光走査手段を各ステーションに対応して４つ配備する方式であっても同様である。
【符号の説明】
【００５８】
３０  光学素子モジュール
３２  傾き調整手段
３３  本体部
３４  可動部としてのアクチュエータ
３５  固定部材
１０６  偏向器
１２２、１２３  光学素子としてのトロイダルレンズ
５０１、５０２  光源としての半導体レーザ
５０３、５０４  集光光学素子としてのカップリングレンズ
Ａ  固定支点
Ｂ  受け点
Ｃ  固定位置
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５９】
【特許文献１】特公平７−１９０８４号公報
【特許文献２】特許第３０４９６０６号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３７６５号公報
【特許文献４】特開２００３−２６２８１６号公報
【特許文献５】特開２００２−１４８５５１号公報
【特許文献６】特開２００３−２５５２４５号公報
【特許文献７】特開２００４−１０９７６１号公報
【特許文献８】特開２００６−１８４５２６号公報
【図１】
0005659659.tif 000002
【図２】
0005659659.tif 000003
【図３】
0005659659.tif 000004
【図４】
0005659659.tif 000005
【図５】
0005659659.tif 000006
【図６】
0005659659.tif 000007
【図７】
0005659659.tif 000008
【図８】
0005659659.tif 000009
【図９】
0005659659.tif 000010
【図１０】
0005659659.tif 000011
【図１１】
0005659659.tif 000012
【図１２】
0005659659.tif 000013
【図１３】
0005659659.tif 000014
【図１４】
0005659659.tif 000015