(57)【要約】【課題】各光走査手段の間のポリゴンミラーの回転位相の相違に起因するレジストずれを高精度に補正することができる光走査装置と光走査装置を用いた画像形成装置を提供すること。  【解決手段】光源からの光ビームを回転多面鏡により走査し、走査方向と直角な方向に移動する被走査面上に結像光学系により結像する少なくとも２組の光走査手段を有する光走査装置において、前記被走査面上における光ビームの主走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段と、該光ビームの副走査位置を変位させる光ビーム走査位置変位手段を、各々の光走査手段において具備すると共に、光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差から、レジスト位置ずれ量を予測し、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量を演算する光ビーム走査位置変位量演算手段を具備する。【選択図】図１
2008070580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを回転多面鏡により走査し、走査方向と直角な方向に移動する被走査面上に結像光学系により結像する少なくとも２組の光走査手段を有する光走査装置において、
前記被走査面上における光ビームの主走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段と、該光ビームの副走査位置を変位させる光ビーム走査位置変位手段を、各々の光走査手段において具備すると共に、
前記光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差から、レジスト位置ずれ量を予測し、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量を演算する光ビーム走査位置変位量演算手段を具備す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、
前記光ビーム走査位置検出手段は、それぞれの光走査手段における光ビームの略走査開始端および光ビーム略走査終了端に配置し、
前記光ビーム走査位置変位量演算手段は、光ビームの略走査開始端および略走査終了端の各々の位置において、前記光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差からレジスト位置ずれ量を予測し、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量を演算することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置検出手段は、光ビームの主走査位置を検出する機能に加えて該光ビームの副走査の走査位置を検出することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置検出手段は、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線であり、それらの辺縁が主走査方向と垂直となるように配置され、かつ、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺縁は他方の辺縁と非平行な角度を持って配置したことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置変位手段は、液晶偏向素子を配備したことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置変位手段は、光学的非平行平板（プリズム）を配備したことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
複数の像担持体上に光走査装置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で現像し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持させたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置として、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする光走査装置を用いた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光束を偏向・集光させることにより形成した光スポットにより被走査面を走査する光走査装置と、デジタル複写機，光プリンタ，光ファクシミリ，光プロッタ等に適用される光走査装置を用いた画像形成装置、特に複数色のトナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する多色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は、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。従って、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においては、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異なり、転写体、例えば、転写ベルトや記録紙を搬送する搬送ベルトの速度変動や蛇行によって、各トナー像のレジストずれやスキュー（ゆがみ）を発生し、色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させる。
【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、変形等の概念を指す。）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要因となる。
【０００４】
従来、上記レジストずれやスキューは、光走査装置によるもの、光走査装置以外によるものの区分けなく、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等で定期的に検出し、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可変して補正がなされている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００５】
スキューについては、折返しミラーを傾ける（例えば、特許文献２参照）、あるいは、副走査方向に収束作用を有する走査レンズを光軸の周りに回転する等により走査線の傾きを可変して補正がなされている（例えば、特許文献３，４参照）。
【０００６】
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、パルスモータ等を組み込んで自動的に補正がなされている。
【０００７】
一方、走査ラインの曲がりの補正は、折返しミラーを湾曲させる（例えば、特許文献２参照）、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（例えば、特許文献５参照）、あるいは、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等により、やはり機械的に補正がなされている（例えば、特許文献６参照）。
【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２００３−２５５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
昨今、ユーザーの色ずれや色変わりに対する見方が厳しくなり、上記したレジストずれ、スキュー、走査ラインの曲がりに対する要求精度は向上している。
【０００９】
そこで、本出願人は、特開２００６−１８４５２６号公報において、被走査面上における走査線の変化（例えば曲がり）を補正する走査線変化補正手段を備え、該走査線変化補正手段は、主走査方向に沿った複数部位に頂点を有する変化（例えば、湾曲）成分（３次以上の高次関数曲線成分）の走査線の変化を発生させることができ、逆態様の走査線の変化を発生させることにより３次以上の高次関数曲線成分を相殺して、３次以上の高次関数曲線成分が存在していても容易に走査線の変化を補正することができ、色ずれや色変わりのない高品位な画像形成を行える画像形成装置、該画像形成装置に用いられる光走査装置、走査線変化補正方法を開示した。
【００１０】
しかしながら、高次関数曲線成分が存在する場合の補正を行うことができても、光走査装置のポリゴンミラー間の回転位相に相違がある場合、その回転位相の相違による副走査の走査位置のずれは補正できない。また、先に提案した特開２００６−１８４５２６号公報では、ポリゴンミラー間の回転位相を合わせる手段として、ＰＬＬ（Phase Locked Loop：入力信号や基準周波数と、出力信号との周波数を一致させる電子回路）による位相制御の方法が開示されている。しかし、ポリゴンモータの回転数を変化させて回転位相を制御する方法では、応答速度が遅いことや外乱等による制御の揺らぎ等の課題があり、回転数を正確に一定に保つことは難しい。
【００１１】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、各光走査手段の間のポリゴンミラーの回転位相の相違に起因するレジストずれを高精度に補正することができる光走査装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、レジストずれを小さくする補正により、色ずれや色変わりのない高品位の画像形成を行える光走査装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、光源からの光ビームを回転多面鏡により走査し、走査方向と直角な方向に移動する被走査面上に結像光学系により結像する少なくとも２組の光走査手段を有する光走査装置において、
前記被走査面上における光ビームの主走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段と、該光ビームの副走査位置を変位させる光ビーム走査位置変位手段を、各々の光走査手段において具備すると共に、
前記光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差から、レジスト位置ずれ量を予測し、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量を演算する光ビーム走査位置変位量演算手段を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置検出手段は、それぞれの光走査手段における光ビームの略走査開始端および光ビーム略走査終了端に配置し、
前記光ビーム走査位置変位量演算手段は、光ビームの略走査開始端および略走査終了端の各々の位置において、前記光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差からレジスト位置ずれ量を予測し、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量を演算することを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明では、請求項１乃至請求項２の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置検出手段は、光ビームの主走査位置を検出する機能に加えて該光ビームの副走査の走査位置を検出することを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置検出手段は、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線であり、それらの辺縁が主走査方向と垂直となるように配置され、かつ、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺縁は他方の辺縁と非平行な角度を持って配置したことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置変位手段は、液晶偏向素子を配備したことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明では、請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の光走査装置において、
前記光ビーム走査位置変位手段は、光学的非平行平板（プリズム）を配備したことを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明では、複数の像担持体上に光走査装置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で現像し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持させたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置として、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、各々の光走査手段において、被走査面上における光ビームの主走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段と、該光ビームの副走査位置を変位させる光ビーム走査位置変位手段を具備する。そして、光ビーム走査位置変位量演算手段において、光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差から、レジストずれ量が予測され、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量が演算される。
したがって、光ビーム走査位置変位手段において、予測されたレジストずれ量を補正するのに必要な変位量だけ光ビーム副走査位置が変位させられることで、各光走査手段の間のポリゴンミラーの回転位相に起因するレジストずれを高精度に補正することができる。
【００２１】
請求項２記載の発明によれば、光ビーム走査位置検出手段が、それぞれの光走査手段における光ビームの略走査開始端および光ビーム略走査終了端に配置される。そして、光ビーム走査位置変位量演算手段では、光ビームの略走査開始端および略走査終了端の各々の位置において、光走査手段の一つの光ビーム主走査位置検出信号を基準とし、他の光走査手段の光ビーム主走査位置検出信号との位相差からレジスト位置ずれ量が予測され、該レジストずれ量を補正するのに必要な光ビーム副走査位置の変位量が演算される。
このように、光ビームの走査開始端および走査終了端での副走査位置ずれの差、つまり、走査線の傾きを検出するようにしたため、各光走査手段の間のポリゴンミラーの回転位相に起因するレジストずれを高精度に補正することができる。
【００２２】
請求項３記載の発明によれば、光ビーム走査位置検出手段において、光ビームの主走査位置が検出されると共に、主走査位置の検出機能に加え、該光ビームの副走査の走査位置が検出される。
このように、光ビームの副走査位置の検出機能を加えたことで、光ビーム走査位置変位手段によるレジスト位置ずれの補正が行われているかどうかをモニターできるため、レジストずれを安定的に補正することができる。
【００２３】
請求項４記載の発明によれば、光ビーム走査位置検出手段は、複数のセンサを並べて配置され、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線であり、それらの辺縁が主走査方向と垂直となるように配置され、かつ、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺縁は他方の辺縁と非平行な角度を持って配置される。
このように、複数のセンサの辺縁の配置関係を規定したため、変位させた光ビーム走査位置を確認することができる。
【００２４】
請求項５記載の発明によれば、光ビーム走査位置変位手段に液晶偏向素子を配備した。したがって、液晶偏向素子により、副走査位置を高精度に変位させることができる。
【００２５】
請求項６記載の発明によれば、光ビーム走査位置変位手段に光学的非平行平板（プリズム）を配備した。
したがって、プリズムに代表される光学的非平行平板により、安価で、高速な変位が可能となる。
【００２６】
請求項７記載の発明によれば、画像形成装置において、複数の像担持体上に光走査装置により静電潜像が形成されるとともに、該静電潜像を像担持体毎に異なる色トナーで現像され、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持させたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像が得られる。
すなわち、複数の画像形成ステーションによって形成された画像を重ね合わせるタンデム方式の多色画像形成装置において、例えば、光走査装置のポリゴンミラー間の回転位相の相違があっても、その回転位相の相違に起因するレジストずれが小さくなるように補正することができる。
したがって、レジストずれを小さくする補正により、色ずれや色変わりのない高品位の画像形成を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の光走査装置と光走査装置を用いた画像形成装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
以下、本発明の実施例１を図１乃至図２１に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて光走査装置９００を搭載したカラー画像形成装置９２０の構成の概要を説明する。
【００２９】
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。
【００３０】
前記感光体ドラム１０１を有する画像形成ステーションでは、イエロー（Ｙ）のトナー画像が形成される。
【００３１】
前記感光体ドラム１０２を有する画像形成ステーションでは、マゼンタ（Ｍ）のトナー画像が形成される。
【００３２】
前記感光体ドラム１０３を有する画像形成ステーションでは、シアン（Ｃ）のトナー画像が形成される。
【００３３】
前記感光体ドラム１０４を有する画像形成ステーションでは、ブラック（Ｂｋ）のトナー画像が形成される。
【００３４】
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と、光走査ユニット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と、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と、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と、が配置されている。
【００３５】
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（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）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。
【００３６】
感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４へは、後述するように、ポリゴンミラー１面毎の走査により複数ライン（本実施例１では４ライン）同時に潜像形成が行われる。      
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
図２に示すように、光走査装置９００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ユニット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ユニット９００Ｂと、から構成され、走査方向を揃えて並置した方式となっている。
【００４１】
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。
【００４２】
図示するように各感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を走査する光走査装置９００は、光走査ユニット９００Ａ、９００Ｂとして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。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施例１では、各感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に対して後述する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。
【００４５】
各光走査ユニット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、本実施例１では、光源ユニット１０７と１０８との射出位置が所定高さ（ここでは、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。
【００４６】
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。
【００４７】
液晶偏向素子１１７は、副走査方向に電位分布を与えることで液晶の配向が変化し、屈折率分布を発生することで光線の方向を傾け、基準となる光源ユニット１０７からのビーム２０１に対する相対的な走査位置を調整する。
【００４８】
ポリゴンミラー１０６は、６面ミラーで、本実施例１では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。
【００４９】
ポリゴンミラー１０６の１層の厚さは、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、各々、主走査方向にはポリゴンミラー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２０１、２０２についてそれぞれ配備されるトロイダルレンズ１２２、１２３とにより各ビーム２０１、２０２を感光体面上にスポット状に結像し、潜像を記録する。
【００５０】
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に対する入射位置および入射角が等しくなるように、複数枚の折り返しミラーが配置される。本実施例１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。
【００５１】
各色ステーションのそれぞれについて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、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。
【００５２】
光源ユニット１０８からのビーム２０２は、液晶偏向素子１１７、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。
【００５３】
もう一方の光走査ユニット９００Ｂも同様な構成で、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。
【００５４】
図３には、トロイダルレンズに保持される支持筐体の構成を示す。
トロイダルレンズ３０５（上記トロイダルレンズ１２２、１２３と同一）は、樹脂製でレンズ部を囲うように上下にリブ３０６ａ、３０６ｂが形成され、中央部の上下には位置決め用の突起３０７ａ、３０７ｂが形成されている。
【００５５】
トロイダルレンズ３０５を支持する支持部材としての支持板３０１は、板金でコの字状に形成され、トロイダルレンズ３０５の下側の突起３０７ｂを立曲げ部に形成した切欠３１１に係合し、また、下側のリブ３０６ｂの下面を主走査における一部位（又は一箇所）としての中央付近（中央部）と他部位（又は他箇所）としての両端部との３点で支持点としての立曲げ部３１０で受けている。
【００５６】
付勢部材としての一対の板ばね３０３、３０３により、上側のリブ３０６ａの上面から付勢して両端部を押圧し、また、付勢部材としての板ばね３０２により、下側のリブ３０６ｂの内側（上面）に引っ掛けて中央部を押圧している。これにより、上記受け部としての３つの立曲げ部３１０に、トロイダルレンズ３０５の下面が確実に当接して保持される。
【００５７】
板ばね３０３は、トロイダルレンズ３０５を支持板３０１に重ね合わせた状態で外側より嵌め込み、一端を開口３１３から内側に出して開口３１４に挿入して固定する。板ばね３０２は、曲げ部３１８の庇部を、図４(b)に示すように、下側のリブ３０６ｂ（図3）の後側に引っ掛け、曲げ部３１７の開口を下側の突起３０７ｂ（図3）に係合して固定する。
【００５８】
中間部には、ねじ穴３１２に調整部材としての調節ねじ３０８を螺合し、板ばね３０２を同様に、外側より嵌め込んで下側のリブ３０６ｂの内側に引っ掛けて同様に固定し、調節ねじ３０８の先端に、下側のリブ３０６ｂの下面が当接するように付勢する。板ばね３０２の穴３１９は、調節ねじ３０８を挿通する穴である。
【００５９】
トロイダルレンズ３０５は、長尺で剛性が低いため、僅かな応力が加わるだけで変形(反り)を生じ易く、また、周囲温度の変化に伴って上下に温度分布があると熱膨張差によっても変形してしまうが、このように支持板３０１に沿わせることで形状を安定的に保ち、後述する傾け調整の際、局部的に応力が加わってもトロイダルレンズ３０５を変形させることがないように、すなわち母線の直線性を保持するようにしている。
【００６０】
なお、本実施例１では、板金による塑性加工により支持板３０１を形成したが、曲げ剛性がトロイダルレンズ３０５より大きければ材質はいかなるものであっても良い。
【００６１】
支持板３０１を装着したトロイダルレンズ３０５は、レンズ中央部に形成された上側の突起３０７ａにより、ハウジング２００の底面に設けられた凹部２５０に対し嵌合主走査方向で位置決めされている。
【００６２】
ハウジング２００の底面から突出した副走査方向の支持点３２８及び底面に螺合した調整部材としての調節ねじ３２７の先端を、支持板３０１とは反対側の上側のリブ３０６ａの上面に突き当てている。主走査方向の他端側では、ハウジング２００側に固定されたステッピングモータ３１５のシャフトに形成された送りねじ３２３に螺合した可動筒３１６の先端が支持板３０１に突き当てられている（図３，図４(a)参照）。
【００６３】
つまり、支持板３０１を装着したトロイダルレンズ３０５は、図３に示すように、トロイダルレンズ３０５上面のｐ１，ｐ２、支持板３０１の上面のｐ３の３点で受け、板ばね３２２、３２５で付勢されて保持される。
【００６４】
従って、ステッピングモータ３１５の回転により可動筒３１６が副走査方向(トロイダルレンズの高さ方向)に変位し、ステッピングモータ３１５の正逆回転に追従してトロイダルレンズ３０５をｐ１，ｐ２を結ぶ線を回転軸として傾けることができる。
【００６５】
ここで、ｐ１からｐ２までの主走査方向における距離が、ｐ１からｐ３までの距離に対し十分に小さければ、ほぼ光軸と平行な軸を回転軸として回動調節（図４(a)に示すγ方向の回動調節）しているとみなせ、それに伴って副走査方向におけるトロイダルレンズ３０５の母線３５４が傾いて、トロイダルレンズ３０５の結像位置としての走査ラインが傾けられる。
【００６６】
本実施例１では、上記調整構成が、第１、第３の画像形成ステーションのトロイダルレンズに回転支点端の方向を揃えて配備され、光走査ユニット毎に基準となる第２、第４画像形成ステーションの走査ラインに、もう一方の走査ラインが平行となるように傾き調整が行われる。
【００６７】
さらに、ｐ１とｐ２とを光軸方向に隔てて配備していることで（間隔ｊ）、調節ねじ３２７を出し入れ（回転操作）すれば、副走査断面に直交する軸を回転軸として回動調節（図４(b)に示すβ方向の回動調節）でき、トロイダルレンズ３０５の光軸が傾いて、従来例にも開示されているように、被走査面において２次関数曲線状の走査線の変化の一態様としての曲がりを発生させることができる。
【００６８】
図４は、トロイダルレンズ３０５の装着状態を光軸方向からみた図である。トロイダルレンズ３０５はハウジング２００の下面から組み込まれるため、図面上、上側がハウジング２００の底面となっている。
【００６９】
トロイダルレンズ３０５は、主走査(長手)方向における中央部と両端部を立曲げ部３１０、３１０、３１０の縁で支持され、その中間部を調節ねじ３０８、３０８の先端で支持されている。調節ねじ３０８、３０８の突出し量が、立曲げ部３１０、３１０、３１０に足りない場合には、トロイダルレンズ３０５の母線３５４は、板ばね３０２で下側に引っ張られることで、見かけ上Ｗ型となる。
【００７０】
逆に、突出し量が立曲げ部３１０、３１０、３１０を超えるとＭ型となる。なお、調節ねじ３０８、３０８の突出し量が、立曲げ部３１０、３１０、３１０と等しいときには、母線３５４は真直である。従って、これらの調節ねじ３０８、３０８を調整することによって、トロイダルレンズ３０５の焦線が副走査方向に湾曲され、３次関数曲線成分、４次関数曲線成分の走査線の曲がりを発生させることができる。
【００７１】
このことは、裏を返せば、３次関数曲線成分、４次関数曲線成分の走査ラインの曲がりが発生している場合には、これを相殺するように走査線の曲がりを発生させることで、走査ラインを真っ直ぐにすることができるということになる。
【００７２】
上記した支持板３０１、ハウジング２００、調節ねじ３２７、板ばね３０２、板ばね３０３、板ばね３２２、３２５等により第１の走査線変化補正手段としての第１の走査線曲がり補正手段が構成され、実質的に調節ねじ３２７によりその機能が果たされる。
【００７３】
また、上記した支持板３０１、ハウジング２００、調節ねじ３０８、板ばね３０２、板ばね３０３、板ばね３２２、３２５等により第２の走査線変化補正手段又は焦線可変手段としての第２の走査線曲がり補正手段又は焦線湾曲手段が構成され、実質的に調節ねじ３０８によりその機能が果たされる。
【００７４】
図５は、本実施例１における走査ラインの曲がり補正の様子を示すものである。太い実線で示す走査線の初期の曲がりは、図５(a)に示すように、２次関数曲線成分とそれ以上の高次関数曲線成分とを含んだ形状となっている。
【００７５】
ここで、上記したように調節ねじ３２７を調節すると中央部が下がり、両端部が上がるように曲がり形状が変化し、Ｗ型またはＭ型となるので（ここではＭ型を例示）、図５(b)に示すように、両端部と中央部とが同一直線にのるまで補正する。この補正は２次関数曲線成分に対する補正である。
【００７６】
さらに、調節ねじ３０８、３０８により、図５(b)に示すように、左右の出っ張った部分が下がるように補正する。左右の出っ張った部分は、２次関数曲線成分調整後の走査ラインの曲がり（高次関数曲線成分）である。この際、中央部と両端部とは、立曲げ部３１０で固定されているので調節ねじ３０８、３０８を出し入れしてもほとんど変位しない。図５(b)において、固定点は立曲げ部３１０、３１０、３１０に相当し、可変点は調節ねじ３０８、３０８が作用する位置に対応する。
【００７７】
従って、トロイダルレンズ３０５の母線３５４を、図５(b)の破線に示すように、曲がりと反転した形状になるよう調節すれば、元の曲がりは相殺され、走査ラインを直線に近づけることができる。この補正は、３次以上の高次関数曲線成分に対する補正である。
【００７８】
このように、走査線の曲がりを、２次関数曲線成分と３次以上の高次関数曲線成分とに分けて捉え、それぞれに対応した手段により個別に補正することにより、複雑さを招くことなく容易、且つ、確実に補正を行うことができ、結果として、補正全体においては精度を高めることができる。
【００７９】
補正（調整）に要する時間を短縮できるので、製造ラインにおいては、画像形成装置１台当たりの生産に要するエネルギー消費を削減することができ、ひいては製造コストの低減に寄与する。
【００８０】
製造ラインの特性により２次関数曲線成分が無視できる程度のものである場合には、３次以上の高次関数曲線成分に対応した第２の走査線曲がり補正手段のみを搭載してもよい。
【００８１】
本実施例１では、製造現場での補正を念頭においているが、走査線の曲がりを検出することが製造現場と同レベルでできる携帯用ないし可搬性の検出装置がある場合には、製造後においてもサービスマンの対応により補正が可能であり、製品出荷後に使用環境条件等の変動により走査線の曲がりが生じても対応でき、色ずれや色変わりのない高品位な画像形成を長期に亘って行うことができる。
【００８２】
本実施例１では、同一のトロイダルレンズ３０５に作用して、２次関数曲線状の走査線の曲がり発生、及び３次以上の高次関数曲線状の走査線の曲がり発生が可能な構成とし、全てのトロイダルレンズに配備され、組付時に各画像形成ステーションの走査ラインが真直になるように合わせている。
【００８３】
これに限らず、例えば、２次関数曲線状の走査線の曲がり発生を、ｆθレンズ１２０に作用して行うようにし、高次関数曲線状の走査線の曲がり発生とは別のレンズに作用するように分離してもよい。
【００８４】
また、上記のように、レンズに入射する光線に対して光軸を副走査方向に偏心させるのではなく、レンズの光軸に対して入射する光線を偏心させても同様な効果が得られる。
【００８５】
つまり、図２でいえば、トロイダルレンズ１２２、１２３の上流側に配備される折返しミラー１２６、１２９を、副走査断面に直交する軸を回転軸として回動調節（図４(b)に示すβ方向の回動調節）すればよい。
【００８６】
図６は、上記した光学系の副走査断面を示す図であるが、トロイダルレンズ１２３の近傍で、光源ユニット１０７の各光源５０１、５０２からのビーム２０１が交差する光路となっている。
【００８７】
これは、各ビームがトロイダルレンズ１２３で副走査方向に離れた部位を通過すると、上記した傾き補正によりトロイダルレンズ１２３を傾けられた際、ビーム間で主走査倍率の差が発生したり、曲がりの形状がビーム間で異なることで、上記したレンズ形状を操作する方法では一律に補正するのが難しくなるためで、トロイダルレンズ１２３で各ビームを近接させることでビーム間の差異をなるべく発生させないよう配慮している。
【００８８】
図７は、走査ラインの傾きを電気的に揃える（調整する）例を示す。各光走査ユニット内では、上記したように、基準となる画像形成ステーションに対し、他の画像形成ステーションの傾きを機械的な補正機構により合わせているが、光走査ユニット間では、各光走査ユニットの基準となる画像形成ステーション同士の傾きを電気的に合わせるようにしている。
【００８９】
いま、図７(a)に示すように、基準となる画像形成ステーション同士の傾きの差がＳだけあったとすると、走査ラインピッチＰで割った余りΔＳが最小となるように係数ｋを定め、主走査領域をｋ＋１分割し、各分割領域毎に書き出しタイミングがずれるよう画像データの記録位置をシフトする。
【００９０】
例えば、実施例１ではｋ＝３であるから、１ラインに相当する主走査に沿った画像データを、図７(b)に示すように４等分し、ラインバッファに記憶する際に、左から第２の領域では１ライン分、第３の領域では２ライン分、第４の領域では３ライン分というように記録するタイミングを順次ずらして入力する。
【００９１】
つまり、元々のラインにおける画像データは、第２の領域では１ライン前の走査で記録され、第４の領域では３ライン前の走査で記録されるように、画像データの構成を組替える。
【００９２】
なお、この境界部で発生するジャギー(階段状のギザギザ)は徐々にパルス幅を可変する等のスムージング技術により目立ち難くすることができる。
同様に、走査線曲がりの補正にも適用できる。
【００９３】
つまり、発生している走査線曲がりを折れ線で近似すれば傾き成分となるので、上記実施例と同様に扱うことができ、各傾き成分毎に分割数を設定してやればよい。
【００９４】
従って、上述した第１の走査線曲がり補正手段と第２の走査線曲がり補正手段の少なくとも一方を上記電気的調整方式に代えてもよい。すなわち、１つの光走査ユニット内において、機械的補正手段と電気的補正手段を混在させてもよい。
【００９５】
図８には、光軸変更手段としての液晶偏向素子１１７の概要を示す。
液晶偏向素子１１７は、図８(d)に示すように、液晶１１７ａを、透明なガラス板１１７ｂ、１１７ｂ間に封入した構成であり、一方のガラス板１１７ｂの表面の上下に電極１１７ｃ、１１７ｃが形成されている。
【００９６】
この電極１１７ｃ、１１７ｃ間に電位差を与えると、図８(c)に示すように、電位の傾斜が発生し、図８(b)に示すように、液晶１１７ａの配向が変化して屈折率分布を発生させる。
【００９７】
このように、プリズムと同様にビームの射出軸を僅かに傾けることができる。なお、液晶１１７ａとしては、誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。
【００９８】
従って、液晶偏向素子１１７の副走査方向に電極１１７ｃ、１１７ｃを設ければ、印加電圧に応じて感光体面での走査位置を可変できる。なお、この動作に伴って、上記したトロイダルレンズへの入射位置が微少量変化するが、走査位置の可変量は数十μｍ程度であるため、曲がりを発生させるに至る変化量ではない。
【００９９】
図２に示すように、画像記録領域の走査開始側及び走査終端側には、光走査ユニット毎にフォトセンサを実装した基板１３８、１３９及び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。
【０１００】
本実施例１では、基板１３８、１４０は同期検知センサとなし、この検出信号を基に各々書き込み開始のタイミングを図るように共用している。
【０１０１】
一方、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で走査速度の変化を検出し、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で、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。
【０１０２】
本実施例１では、各々の光走査ユニット９００Ａ、９００Ｂでのポリゴンミラー１０６がそれぞれ独立に回転しているためにポリゴンミラー１０６の回転角が異なる。そのため光ビームが同期検知センサ１３８、１４０を通過するタイミングによって副走査の書込み位置にずれが生じる。図９において、１ラインの走査期間をＴ（μｓ）とし、光走査ユニット９００Ａの同期検知信号を基準としたときの光走査ユニット９００Ｂの同期検知信号の時間差をｔ（μｓ）とすると、中間転写ベルト１０５上で検出されるレジストずれのうちポリゴンミラー１０６の回転位相差に起因するずれ量ｄ（mm）は以下の式で表される。
ｄ＝ｎ×（２５．４／ＤＰＩ）×（ｔ／Ｔ）            …（１）
ここで、ｎは１走査で感光体に記録するライン数（光源数）、ＤＰＩは記録密度である。
【０１０３】
上記ずれ量ｄ（mm）を液晶偏向素子１１７で補正するための偏向角φ（°）は、液晶偏向素子１１７から感光体表面までの距離をｒ（mm）、光学系の倍率をαとすると、
φ＝３６０×ｄ／（２×π×ｒ）                      …（２）
となり、補正の際には上記φを加えて補正するようにする。
【０１０４】
本実施例１によれば、ＰＬＬ等によりポリゴンミラー１０６の回転を制御し、回転位相を合わせて同期検知信号を同期させる方法と比較し、複雑な回転位相制御回路を必要とせず、ポリゴンミラー１０６の制御誤差による回転むらが少なく、主走査に対して均一な書込みをすることができる。
【０１０５】
さらに、同期検知信号に加えて終端検知信号に対しても、上記（１）式によりずれ量ｄｅを求め、このずれ量ｄｅと同期検知信号から求めたずれ量ｄｓにより、例えば、下記の（３）式のような算術平均を取ることにより、ポリゴン回転ジッタ−の影響をより少なくすることができる。
ｄ＝（ｄｓ＋ｄｅ）／２                              …（３）
また、いずれかのセンサを、図１０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                        …（４）
で表され、実施例１では、Δｔが常に一定となるように、後述する光軸偏向手段を制御することで、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。
【０１０６】
センサの別の実施形態を図１１に示す。２つのPD1,PD2（PDはフォトダイオード）を、図１１(a)のように配置し、各々のPD1,PD2の出力信号をコンパレータ−を介してコンパレータ−出力信号を得る。図１１(b)に示すように、このコンパレータ出力信号のパルス間隔Δｔが、光ビームがＰＤの走査方向に直角な辺縁と、その直角な辺縁とは非平行な辺縁を通過する時間差となるので、光ビームの副走査位置のずれΔｙは、同様に上記（４）式から求めることができる。
【０１０７】
さらに、上記センサを走査開始側と走査終端側のいずれにも配備するようにすれば、各端の副走査位置ずれの差、つまり走査線の傾きが検出できる。
【０１０８】
図１２は、光源ユニットの斜視図を示す。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及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。
【０１０９】
そして、ホルダ部材５０７の裏面に、各々３点を表側から挿通したねじ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、５１１により内側に寄せてねじ５１６で固定される。
【０１１０】
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、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に、Ｖ溝上(光軸上)での位置を調節して固定している。
【０１１１】
各々の射出光の光軸は射出軸に対して互いに交差する方向となるよう傾けられ、本実施例１では、この交差位置をポリゴンミラー１０６の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。
【０１１２】
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で光源ユニット１０７、１０８、１０９、１１０のそれぞれが一体的に構成される。
【０１１３】
光源ユニットは、ハウジング２００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。
【０１１４】
この際、円筒部５１３を基準として傾け量γを調整することで、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（図６参照）に合わせることができる。
【０１１５】
図１３、図１４は光走査装置が収容されるハウジング２００の構成を示す。
上記した光源ユニット１０９、１１０、ポリゴンミラー１０６、ｆθレンズ１２０等の光学系を構成する光学素子は各々ハウジング２００の所定の部位に配置を保って装着され、カバー２０２で密閉される。
【０１１６】
図示しないが、トロイダルレンズ等はハウジング２００の下側より装着され、ユニットに一体的に設けられている。本実施例１では、イエロー、マゼンタのステーションを１ユニットとし、シアン、ブラックのステーションを１ユニットとして、別々のハウジング２００に収容される。
【０１１７】
ハウジング２００は樹脂で成形され、外壁には４箇所の支持部が形成される。前側の一対の支持部２０５には、位置決めピン２０３とねじの挿通穴２０４が形成され、本体フレームを構成する支持部材２０８に位置決めピン２０３を基準として装着され、ねじ止めされる。
【０１１８】
一方、ポリゴンモータ側の一対の支持部２０６は板ばね２０７で上から押え付けるのみで設置平面上で拘束しない。
【０１１９】
従って、中間転写ベルト１０５の搬送方向に自由膨張を可能とし、ポリゴンモータの発熱に伴うハウジング２００の変形が発生し難くしている。支持部材２０８は、各光源ユニットに共通であり、板金で形成され、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４との間を仕切るように配置され、各ビームは、開口２０９を通して感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を照射する。
【０１２０】
次に、図１５に基づいて書込制御回路の動作について説明する。
まず、画素クロック生成部４０１であるが、カウンタ４０３では、高周波クロック生成部４０２で生成された高周波クロックＶＣＬＫをカウントし、比較回路４０４ではこのカウント値と、デューティ比に基づいて予め設定される設定値Ｌ、及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、カウント値が上記設定値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、位相データＨと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立上がりを指示する制御信号ｈを、画素クロック制御回路４０５に出力する。
【０１２１】
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０からカウントを行うことで、連続的なパルス列が形成できる。
【０１２２】
こうして、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。本実施例１では、画素クロックＰＣＬＫは、高周波クロックＶＣＬＫの８分周とし、１／８クロックの分解能で位相が可変できるようにしている。
【０１２３】
図１６は、１／８クロックだけ位相を遅らせた例を示している。
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４０３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。
【０１２４】
こうして生成された画素クロックＰＣＬＫは、光源駆動部４０６に与えられ、画素クロックＰＣＬＫを基準に、画像処理部４０７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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
上述した電気的走査ラインの補正は、画像処理部４０７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。
【０１２７】
本実施例１では、図１７(a)に示すように、主走査領域を複数の区間に分割し、分割区間毎に位相をシフトする画素の間隔とシフト量を、以下に示す如く設定し位相データとして与えている。
【０１２８】
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、その積分値で表される。
Ｍ(ｘ)＝∫Ｌ(ｘ)ｄｘ                        …（５）
分割区間の始点と終点でビームスポット位置ずれが０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）                        …（６）
但し、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。本実施例１では、σは１／８画素となる。
【０１２９】
従って、この場合、図１７(b)に示すように、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てやればよい。
【０１３０】
図１８は、本実施例１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。
上記したように、各光走査ユニット内では、基準となる画像形成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、光走査ユニット間では、各光走査ユニット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。
【０１３１】
画像の重なり具合は、各光走査ユニットの基準ステーションで中間転写ベルト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で、主走査倍率、副走査レジスト、走査ラインの傾きを一方のステーションを基準として相対的なずれとして検出し、定期的に補正制御が行なわれる。
【０１３２】
補正制御は、例えば、装置の立ち上げ時やジョブ間等のタイミングで行ない、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がかけられる。
【０１３３】
検出手段は、図２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、及び一対の集光レンズ１５６とからなり、本実施形態では、画像の中央と左右両端２ヵ所に配備されている。
【０１３４】
各光走査ユニットで基準となるブラックとマゼンタとのトナー像により、主走査ラインと約４５°傾けたラインパターン１４２を形成し、中間転写ベルト１０５の移動に応じて検出時間差を読み取っていく。
【０１３５】
図１９にその一例を示す。中間転写ベルト１０５の移動に沿って検出ライン上のトナー像を読み取る。
【０１３６】
紙面上下が主走査方向に相当し、検出時間差ｔｋｍの理論値ｔ０との差より各色の副走査レジストを、また、検出時間差ｔｋ、ｔｍの差より各色の主走査レジストのずれを求める。
【０１３７】
ここで、光源数が複数（本実施例１では２ビーム）でこのパターンが形成されるので、図１９に示すように、主走査方向では光源間の波長差によりｄだけ凹凸が発生し、副走査方向では、ピッチ誤差によりＤ１とＤ２に示すように、組み合わせによりライン幅が異なる。
【０１３８】
２ビームの場合、ポリゴンミラー１０６の１面で走査されるライン間隔が狭まると、隣接面で走査される次のラインとの間隔は広がってしまう。
【０１３９】
そこで、本実施例１では、光源を全て用い、いずれかの光源からのビームがポリゴンミラー１０６の隣接する２面以上で走査されるように、検出位置に沿って少なくとも３ライン以上にかかるようなライン幅を設定してラインパターン１４２（図２参照）を形成し、検出位置に沿ってラインの両縁を検出してその中間点を求めるようにしている。
【０１４０】
これにより、ピッチ誤差を全て含めた形で平均化されたずれが検出でき、各光源毎に個別に検出して平均値を求めるのと同様な効果があり、ピッチ変動や主走査倍率変動の影響を受けない。
【０１４１】
ところで、この際、ラインパターン１４２をどの光源から書き始めるかによって、検出毎にライン幅が変わってしまう可能性があるため、ラインパターン１４２の先頭行は常に特定の光源で形成するようにしておく必要がある。
【０１４２】
こうして検出された副走査レジストについては、ポリゴンミラー１０６の１面おき、つまり光源数をｎとすると、ｎラインピッチｎ・Ｐを単位とし、本実施例１では、２Ｐを単位として面位相を選択し、各光源の走査ラインのうち、最もレジストずれが小さくなる走査ラインを、通常プリント時の先頭行として選択することで、一方の光走査ユニットの副走査方向における書き出タイミングを各画像形成ステーション共通に補正し、ポリゴンミラー１０６同士の回転位相を所定値に制御することで、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ΔＰをも補正できるようにしている。
【０１４３】
また、傾きについては、上記した画素データの組替えにより一方の光走査ユニットにおける各ス画像形成ステーション共通に補正する。
【０１４４】
一方、光走査ユニット内においては、上記したようにフォトダイオード１５２、１５３を用いて、画像形成ステーション間の走査位置ずれを常に監視することができる。
【０１４５】
本実施例１では、このフォトダイオード１５２、１５３を主走査方向における走査領域の両端に配備することで、走査線の傾きも検出できるようにし、フィードバック補正によりレジスト位置と傾きとを機械的に補正して、基準となるステーションの走査位置に合わせ込むように制御される。
【０１４６】
主走査倍率については、上記したように、同期検知信号と終端検知信号との検出時間をもとに、画像形成ステーション間の倍率変化を常に監視し、基準となる画像形成ステーションの倍率に合うように、各半導体レーザ５０１、５０２を変調する画素クロックの基準周波数を補正しているので、各光走査ユニット間の基準となる画像形成ステーションにおける画像の重なり具合さえ合わせれば、全ての画像形成ステーションの色ずれが補正できる。
【０１４７】
このように、本実施例１では、トナー像検出による定期的な補正を最小限で済ませることで、プリント動作を中断する時間をかけ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。
【０１４８】
また、４つの画像形成ステーションを２つの画像形成ステーションずつに分け、同一方向に回転するポリゴンミラー１０６で走査するようにして各画像形成ステーションの走査方向を揃え、主走査方向の倍率変動があってもレジストずれが発生し難くするとともに、光走査ユニット間の補正を電気的な補正のみで対応できるようにすることで、より補正にかける時間が短くなるよう配慮している。
【０１４９】
なお、主走査方向においては、上記したように主走査領域を複数に分割した各区間毎に画素クロックの周期を可変することで中間像高における倍率の歪みを低減し、主走査方向の全域に渡って倍率が均一になるようにしている。
【０１５０】
従って、各分割位置毎にレジストずれを検出するセンサを設ければ良いのだが、コストアップとなるうえ、補正時間もかかる。本実施形態では、センサ数を最小限とするため、予め、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て重み付けられた位相データを、所定区間の倍率の変化量に対応してデータテーブルに記憶させておくことで対処している。
【０１５１】
そのため、センサを主走査領域における中央と両端の３箇所に配置して主走査領域を２分した各区間の倍率の変化量を検出し、上記３箇所で基準となる画像形成ステーションとのレジストずれがゼロとなるように、各分割区間毎の倍率変化を予測する。
【実施例２】
【０１５２】
実施例２は、実施例１が液晶偏向素子１１７のプリズム作用を利用したのに対し、プリズム(非平行平板)を用いた例である。
【０１５３】
図２０は実施例２の光走査装置において光ビーム走査位置変位手段として光学的非平行平板（プリズム）を用いた例を示す斜視図である。以下、図２０を用いて説明する。
非平行平板３２１は、円筒状のホルダ部材３２２の中央枠内に固定され、軸受部３２３を形成した支持部材３２４に、ホルダ部材３２２に形成した一対の鍔部３２６を切欠に合わせて挿入し、水平に戻すことで鍔部３２６が裏側に引っ掛かり、支持部材３２４に密着した状態で嵌合部３２５を基準に回転可能に保持される。
【０１５４】
支持部材３２４は、上記したように底面を基準にハウジング２００にねじ止めされ、軸受部３２３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Ｈが各々設定されており、回転によってビームの射出軸を僅かに傾けることができる。
【０１５５】
ホルダ部材３２２の一端には、レバー部３２７が形成され、支持部材３２４に形成した挿通穴３３０に係合されて固定されているステッピングモータ３２８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３２１を回動可能としている。
【０１５６】
なお、この際のバックラッシュをとるため、ホルダ部材３２２のピン３３１と支持部材３２４のピン３３２との間にスプリング３２９により引張力を掛け、一方向に片寄せする構成としている。いま、この回転角をγ、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・ｓｉｎγ              …（７）
但し、ｎは非平行平板の屈折率
で与えられ、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。
【０１５７】
以上をまとめると、実施例１，２においては、各光走査ユニット９００Ａ、９００Ｂに収められた２色間の色ずれ補正を各々行い、その基準となる色同士の色ずれを電気的な補正により一律に行うことで、補正の手順を単純化することができる。このように、２色毎に分割することで、共通の光走査ユニットを２セット用意すれば良い。
【実施例３】
【０１５８】
実施例３は、実施例１，２において、４色によるカラー画像形成装置の例を示したが、既にインクジェットプリンタで実施されているような中間色を加えた６色等へ展開した例である。
【０１５９】
図２１は、実施例３の光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
本実施例３における多色画像形成装置９５０は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応した感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４の他に、階調性向上のためのグレーに対応した感光体ドラム９５１、光沢性向上のための透明トナーに対応した感光体ドラム９５２を備えている。
【０１６０】
本実施例３では、イエローとマゼンタに対応して光走査ユニット９００Ａが、シアンとグレーに対応して光走査ユニット９００Ｂが、ブラックと透明トナーに対応して光走査ユニット９００Ｃがそれぞれ配置されている。なお、画像形成動作、光走査機能等については上記実施例１，２と同様であるので説明は省略する。
【実施例４】
【０１６１】
実施例４は、光走査ユニット９００を主走査方向に並置し、１ラインの走査領域を分割した例である。
【０１６２】
図２２は、実施例４の光走査装置において光走査ユニットを主走査方向に並置した例を示す図である。
実施例４では、図２２に示すように、光走査ユニット９００を主走査方向に並置し、１ラインの走査領域を分割して走査している。
このような場合、各々の光走査ユニット９００Ａ、９００Ｂでのポリゴンミラー１０６が、それぞれ独立に回転しているためにポリゴンミラー１０６の回転角が異なるので、各光走査ユニット９００の主走査方向の書込みタイミングがずれるため副走査の書込み位置にずれが生じる。例えば、一本の横ラインを形成するつもりでも光走査ユニット９００の境界で段差のあるラインとなってしまう。
【０１６３】
これに対し、光走査ユニット９００Ａの同期検知信号を基準としたときの９００Ｂの同期検知信号の時間差から（１）式によって副走査の走査位置ずれ量を測定し、（２）式に基づき液晶偏向素子によりずれ量を補正すれば、光走査ユニット９００の境界でラインの段差は少なくできる。
【０１６４】
したがって、実施例４にあっては、光走査ユニット９００Ａ、９００Ｂを主走査方向に並置することにより、有効書き込み幅を大きくできる。また、同じ有効書き込み幅であれば、光学素子、偏向器を小型化でき、メカ公差や温度変動によるビームウエスト位置変動が小さくなり、波面収差が低減できる。
【０１６５】
以上、本発明の光走査装置と光走査装置を用いた画像形成装置を、実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【０１６６】
例えば、上記各実施例１，２，３では、中間転写体に転写した後シート状記録媒体に一括転写するタンデム型の画像形成装置を例示したが、エンドレスベルトでシート状記録媒体を搬送しながら順次転写して重ね合わせる直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置においても同様に実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６７】
本発明の光走査装置と光走査装置を用いた画像形成装置は、カラー複写機、カラーファクシミリ、カラープリンタ、広幅複写機、広幅プリンタ等に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６８】
【図１】実施例１の光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【図２】２つの光走査ユニットにより構成された実施例１の光走査装置を示す斜視図である。
【図３】実施例１の光走査装置におけるトロイダルレンズに保持される支持筐体の構成を示す斜視図である。
【図４】実施例１の光走査装置におけるトロイダルレンズに保持される支持筐体をハウジングに装着した状態を光軸方向から視た正面図及びA-A断面図である。
【図５】実施例１の光走査装置における走査ラインの曲がり補正の様子を示す図である。
【図６】実施例１の光走査装置における光学系の副走査断面を示す図である。
【図７】実施例１の光走査装置における走査ラインの傾きを電気的に調整する例を示す図である。
【図８】実施例１の光走査装置における光軸変更手段としての液晶偏向素子の概要を示す図である。
【図９】実施例１の光走査装置における一方の光走査ユニットの同期検知信号を基準としたときの他方の光走査ユニットの同期検知信号の時間差を示す信号波形図である。
【図１０】実施例１の光走査装置において２つのフォトダイオードで構成された同期検知センサの第１例を示す概略図である。
【図１１】実施例１の光走査装置において２つのフォトダイオードで構成された同期検知センサの第２例を示す概略図である。
【図１２】実施例１の光走査装置における光源ユニットを示す斜視図である。
【図１３】実施例１の光走査装置が収容されるハウジングの構成を示す斜視図である。
【図１４】実施例１の光走査装置が収容される２つのハウジングを支持部材に装着する構成を示す斜視図である。
【図１５】実施例１の光走査装置における書込制御回路を示す制御ブロック図である。
【図１６】実施例１の光走査装置における書込制御回路の画素クロック生成部にて１／８クロックだけ位相を遅らせた例を示す図である。
【図１７】実施例１の光走査装置において主走査領域を複数の区間に分割してのビームスポット位置ずれの補正例を示す図である。
【図１８】実施例１の光走査装置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。
【図１９】実施例１の光走査装置において中間転写ベルトの移動に沿って検出ライン上のトナー像を読み取る例を示す図である。
【図２０】実施例２の光走査装置において光ビーム走査位置変位手段として光学的非平行平板（プリズム）を用いた例を示す斜視図である。
【図２１】実施例３の光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の構成を示す概略側面図である。
【図２２】実施例４の光走査装置において光走査ユニットを主走査方向に並置して１ラインの走査領域を分割して走査している例を示す図である。
【符号の説明】
【０１６９】
１０１  感光体ドラム
１０２  感光体ドラム
１０３  感光体ドラム
１０４  感光体ドラム
１０５  中間転写ベルト
１０６  ポリゴンミラー
１０７  光源ユニット
１０８  光源ユニット
１０９  光源ユニット
１１０  光源ユニット
１１１  入射ミラー
１１３  シリンダレンズ
１１４  シリンダレンズ
１１７  液晶偏向素子
１２０  レンズ
１２２  トロイダルレンズ
１２３  トロイダルレンズ
１２６  ミラー
１２７  ミラー
１２９  ミラー
１３０  ミラー
１３８  同期検知センサ
１３９  同期検知センサ
１４２  ラインパターン
１５２  フォトダイオード
１５３  フォトダイオード
１５４  素子
１５５  フォトセンサ
１５６  集光レンズ
２００  ハウジング
２０１  光ビーム
２０２  カバー
２０２  光ビーム
３０１  支持板
３０５  トロイダルレンズ
３１５  ステッピングモータ
３１６  可動筒
３２１  非平行平板
３２２  ホルダ部材
３２３  軸受部
３２４  支持部材
３２５  嵌合部
３２６  鍔部
３２７  レバー部
３２８  ステッピングモータ
３２８  支持点
３２９  スプリング
３３０  挿通穴
３３１  ピン
３３２  ピン
３５４  母線
４０１  画素クロック生成部
４０２  高周波クロック生成部
４０３  カウンタ
４０４  比較回路
４０５  画素クロック制御回路
４０６  光源駆動部
４０７  画像処理部
９００  光走査装置
９００Ａ  光走査ユニット
９００Ｂ  光走査ユニット
９００Ｃ  光走査ユニット
９２０  カラー画像形成装置
９５０  多色画像形成装置
９５１  感光体ドラム
９５２  感光体ドラム
【図１】
2008070580.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2008070580.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2008070580.tif 000021
【図２０】
2008070580.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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