(57)【要約】【課題】経時変化によって記録媒体上でのドット位置ずれが発生しても、高精度なドット位置補正ができる画像形成装置を得る。【解決手段】記録媒体９上に形成された計測用パターン像１５の位置を計測する計測手段１７と、光走査装置におけるビームの計測を行うための受光手段１０、１１とを有し、受光手段１０、１１は、光走査装置が計測用パターン像１５を形成するために行う露光時にビーム計測を行い、パターン像１５の計測データと受光手段１０、１１によるビームの計測データの相関情報を記憶する記憶手段を有するとともに、記憶された相関情報と受光手段１０、１１のみによって計測された計測データに基づきドット位置の補正を行う補正手段を有する。【選択図】　図１
2004074518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光走査装置により記録媒体が光走査されて露光され露光分布に基づき画像が形成される画像形成装置において、
上記記録媒体上に形成された計測用パターン像の位置を計測する計測手段と、
光走査装置におけるビームの計測を行うための受光手段とを有し、
上記受光手段は、上記光走査装置が計測用パターン像を形成するために行う露光時にビーム計測を行い、
上記パターン像の計測データと受光手段によるビームの計測データの相関情報を記憶する記憶手段を有するとともに、
記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づきドット位置の補正を行う補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
光走査装置により記録媒体が光走査されて露光され露光分布に基づき画像が形成される画像形成装置において、
上記記録媒体上に形成された計測用パターン像の位置を計測する計測手段と、
光走査装置におけるビームの計測を行うための受光手段とを有し、
上記受光手段は、上記光走査装置が計測用パターン像を形成するために行う露光時にビーム計測を行い、
上記パターン像の計測データと受光手段によるビームの計測データの相関情報を記憶する記憶手段を有するとともに、
記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づいたドット位置の補正とパターン像の計測データのみによるドット位置補正とを併用する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
光走査装置により記録媒体が光走査されて露光され露光分布に基づき画像が形成される画像形成装置において、
上記記録媒体上に形成された計測用パターン像の位置を計測する計測手段と、
光走査装置におけるビームの計測を行うための受光手段と、
上記計測用パターン像の計測データ及びビームの計測データに基づき記録媒体上のドット位置を補正する補正手段とを有し、
上記受光手段によるビームの計測の頻度が計測用パターン像の計測の頻度よりも多いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３記載の画像形成装置において、上記受光手段による計測データに基づいたドット位置の補正は、その直前に行った（１）パターン像計測に基づく補正データと（２）受光手段による計測に基づく補正データのうちいずれか一方の補正データを基準として行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像形成装置において、上記パターン像計測に基づく補正データは、それ以前に行った計測データを参照しないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記パターン像の計測手段は、少なくとも主走査方向についてパターン像の位置を計測するものであり、
上記受光手段は、間隔をおいて複数個配設されてビームの通過時間を計測するものであって、光走査装置が計測用パターン像を形成するために行う露光時にビームの通過時間を計測し、
上記パターン像位置の計測データと通過時間の計測データの相関情報を記憶する記憶手段を有するとともに、
記憶された上記相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき主走査方向のドット位置を補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記パターン像の計測手段は、主走査方向及び副走査方向についてパターン像の位置を計測するものであり、
上記受光手段は、間隔をおいて複数個配設されてビームの通過時間を計測するものであって、光走査装置が計測用パターン像を形成するために行う露光時にビームの通過時間を計測し、
上記計測用パターン像の主走査方向及び副走査方向の位置の計測データと通過時間の計測データの相関情報を記憶する記憶手段を有するとともに、
記憶された上記相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき主走査方向及び副走査方向のドット位置を補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記パターン像の計測手段は、主走査方向及び副走査方向についてパターン像の位置を計測するものであり、
上記受光手段は、間隔をおいて複数個配設されてビームの通過時間と副走査方向のビーム通過位置を計測するものであって、光走査装置が計測用パターン像を形成するため行う露光時にビームの通過時間と副走査方向のビームの通過位置を計測し、
上記計測用パターン像の主走査方向の位置計測データとビームの通過時間の計測データの相関情報と、上記パターン像の副走査方向の位置計測データと副走査方向のビーム通過位置の相関情報を記憶する記憶手段を有し、
記憶された上記相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき、主走査方向及び副走査方向のドット位置を補正する手段を有する画像形成装置。
【請求項９】
請求項１又は２記載の画像形成装置において、
上記パターン像の計測手段は、少なくとも主走査方向についてパターン像の位置を計測するものであり、
上記光走査装置は複数の光源を有し、
上記受光手段は、複数光源によるビーム検知の時間差を計測するものであり、上記パターン像の位置計測データと計測された複数ビームの時間差の相関情報を記憶する記憶手段を有し、
記憶された上記相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき主走査方向のドット位置を補正する補正手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項１から３までのいずれかに記載の画像形成装置において、上記計測用パターン像は複数個形成され、そのうち少なくとも１つは、主走査方向において有効書き込み範囲内に形成されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれかに記載の画像形成装置において、複数の被走査面と、この複数の被走査面に対応する複数の走査光学系を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれかに記載の画像形成装置において、複数の走査光学系が主走査方向に配列されていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置によって露光された露光分布に基づき画像を形成する画像形成装置に関するもので、レーザプリンタ、普通紙ファクシミリ、デジタル複写機などに適用可能なものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に関連のある従来技術として、特開平１１−１３３３２５号公報記載の画像形成装置がある。これは、多色対応の画像形成装置であって、記録媒体としての転写体上に形成されたパターン像の位置ずれを検出することにより、色ずれ補正を行うものである。
他の従来技術として、特開平９−５８０５３号公報記載のものがある。これは、間隔をおいた複数箇所でビームを計測し、その時間差に基づき主走査方向のドット位置ずれを検出して補正し、位置ずれを低減するものである。
【０００３】
レーザプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ等の画像形成装置に関しては、高画質化の要求が年を追う毎に高まってきており、その中で、走査光ビームで形成されるドット位置の高精度化は重要なスペックの一つである。また、以下の２方式の画像形成装置において、ドット位置精度の高精度化は特に重要である。
１．タンデム方式の画像形成装置
複数の像担持体としての感光体表面からなる被走査面と、この複数の被走査面に対応する複数の走査光学系を有し、上記複数の感光体表面を同時に露光する画像形成装置であり、高速対応のカラー画像出力が可能なものである。ただ、本方式においては、各感光体上においてドット位置が相対的にずれると色ずれが発生し、出力画像が大幅に劣化する難点がある。
２．分割走査方式の画像形成装置
複数の走査光学系が主走査方向に直列的に配列されている画像形成装置であり、光学系の小型化、又は有効書き込み幅の増大を実現することができるものである。光学系の小型化が可能であるため、ビームスポットの小径化に有利である。また、光偏向器の一つ一つの偏向反射面を小さくすることができるから、ポリゴンミラーなどからなる光偏向器のサイズを小さくすることができ、低消費電力、高耐久性、低騒音化を実現することができる。ただ、本方式においては、各感光体上においてドット位置が相対的にずれると、走査ビームの繋ぎ目において濃度むら等が発生し、出力画像が大幅に劣化する難点がある。
【０００４】
上記タンデム方式と分割走査方式のいずれにせよ、感光体上でのドット位置のずれを無くすことが、形成される画像品質の向上を図るために必要であり、そのためのドット位置補正手段が提案されている。ドット位置の補正において重要なことは、高精度なドット位置ずれの計測であり、従来は以下の方法によりドット位置を計測し、計測結果に基づいてドット位置を補正していた。
１．転写体上に形成されたパターンの位置ずれを計測する。前記特開平１１−１３３３２５号公報記載のものがこれである。
２．光走査装置において走査されるビームを計測する。前記特開平９−５８０５３号公報記載のものがこれである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記１の方式は、高精度な計測が可能であるが、計測頻度を多くすることができないため、経時変化には対応することが難しい。計測頻度を多くすると、画像形成速度を遅くせざるを得なくなる。
上記２の方式は、計測頻度は多くすることができるが、光走査装置におけるビーム位置と、感光体、転写体などの記録媒体上のドット位置にずれが発生し、高精度な計測ができない。また、有効書き込み幅内での計測が困難である。
【０００６】
本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、経時変化によって記録媒体上でのドット位置ずれが発生しても、高精度なドット位置補正ができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる画像形成装置の実施形態について説明する。
図１に本発明にかかる画像形成装置の構成図を示す。図１において、光源としての半導体レーザ１、カップリングレンズ２、アパーチャ３、シリンドリカルレンズ４、光偏向器としてのポリゴンミラー５がこの順に配置され、ポリゴンミラー５の偏向反射面による偏向反射光路上に、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７、防塵ガラス８、感光体ドラム９がこの順に配置されている。第１、第２走査レンズ６、７によって走査光学系を構成している。ポリゴンミラー５による偏向反射領域の始端側には、第１走査レンズ６と第２走査レンズ７との間にミラー１２が配置され、ミラー１２による反射光路上に第１受光手段１０が配置されている。一方、ポリゴンミラー５による偏向反射領域の終端側には、第１走査レンズ６と第２走査レンズ７との間にミラー１３が配置され、ミラー１３による反射光路上に第２受光手段１１が配置されている。
【０００８】
感光体ドラム９の、回転中心軸方向両端部付近および中央付近の表面に向かって照明光を照射するＬＥＤ１４、１４’、１４”が、感光体ドラム９の一端側からこの順に配置されている。感光体ドラム９の、上記両端部付近および中央付近の表面には計測用パターン像１５、１５’、１５”が形成され、これらのパターン像１５、１５’、１５”をＬＥＤ１４、１４’、１４”が照明するようになっている。各パターン像１５、１５’、１５”からの反射光路上に、結像レンズ１６、１６’、１６”と、これらの結像レンズ１６、１６’、１６”によって受光面に上記計測用パターン像１５、１５’、１５”が結ばれるエリアＣＣＤ１７、１７’、１７”が配置されている。
【０００９】
画像信号によって変調駆動される半導体レーザ１から出射された発散光束はカップリングレンズ２によりカップリングされ、アパーチャ３、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ４を透過し、ポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に、主走査方向（偏向反射される光束によって描かれる面と平行な方向）に長い線像が結ばれる。ポリゴンミラー５の回転駆動により上記光束はポリゴンミラー５の偏向反射面で偏向走査され、２つの走査レンズ６、７により、感光体ドラム９の表面にビームのドットとして集光されるとともに、感光体ドラム９の表面上を略等速度で走査される。
【００１０】
ここで、感光体ドラム９の面上をビーム走査して画像を書き込むのに先立ち、第１受光手段１０でビームを受光し、さらに感光体ドラム９への画像書き込み終了後に、第２受光手段１１によりビームを受光する。また、感光体ドラム９の面上の３箇所に、上記ビーム走査による露光、その後の現像によって上記計測用パターン像１５、１５’、１５”を形成し、光源であるＬＥＤ１４、１４’、１４”、結像レンズ１６、１６’、１６”、エリアＣＣＤ１７、１７’、１７”から成るセンサにより、計測用パターン像１５、１５’、１５”の主走査方向位置と副走査方向位置を計測するように構成されている。
上記計測用パターン像１５、１５’、１５”の形成は、各ジョブの開始前や、開始後等の画像出力速度に影響をおよぼさないタイミングで行うが、この計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測のみに基づいてドット位置の補正を行っても、各計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測の間に発生する経時変化には対応できない。
【００１１】
光走査装置に配備されている第１受光手段１０によるビーム検出から、第２受光手段１１によるビーム検出までの時間計測よって得られるビームの通過時間と、副走査方向のビーム位置を計測することによって、画像出力速度に影響を及ぼすことなく、頻繁なドット位置補正が可能になる。ところが、温度変動等の経時変化により、受光手段１０、１１の配置、受光手段１０、１１に導光するためのミラー１２、１３、感光体ドラム９と光走査装置の相対的な配置等が変化する場合、受光手段１０、１１の計測結果に基づいてドット位置補正しても画像上ではドット位置ずれが発生する。
【００１２】
そこで、本発明では以下のような方法を用いる。光走査装置が計測用パターン像１５、１５’、１５”を形成するために行う露光時に、受光手段１０、１１によりビーム計測を行い、上記計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測データと、受光手段１０、１１によるビームの計測データすなわち受光手段１０、１１間のビーム走査時間との相関情報を記憶手段に記憶する。記憶手段として、適宜の記憶媒体を使用する。さらに、記憶された相関情報と受光手段１０、１１のみによって計測された走査時間データに基づき、適宜の補正手段によりドット位置を補正する。これは請求項１記載の発明に対応する。
【００１３】
また、別の発明として、上記計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測データと受光手段１０、１１によるビームの計測データの相関情報を記憶手段に記憶し、記憶された相関情報と受光手段１０、１１のみによって計測された計測データに基づいたドット位置の補正と、計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測データのみによるドット位置補正とを併用するようにしてもよい。これは請求項２記載の発明に対応する。
さらにもう一つの発明では、計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測データ及び受光手段１０、１１によるビームの計測データに基づき、画像上のドット位置を補正する画像形成装置であって、ビームの受光手段１０、１１による計測の頻度を、エリアＣＣＤ１７、１７’、１７”による計測用パターン像１５、１５’、１５”の計測の頻度よりも多くしている。これは請求項３記載の発明に対応する。
【００１４】
請求項１記載の発明のように、計測用パターン像１５、１５’、１５”を形成するために光走査装置が行う露光時に、受光手段１０、１１によりビーム計測を行う。例えば、異なる時刻に上記の計測を１０回繰り返し、相関情報を記憶する。１回目から１０回目までの計測状態はある程度異なっていたほうが望ましいので、ある程度の時間間隔は必要である。ここでは、説明を簡単にするため、計測用パターン像１５、１５’、１５”を形成するための画周波数は一定としている。受光手段１０、１１を通過するｎ回目の計測時間をそれぞれｔｎ、理想の通過時間をｔ０とし、
Δｘｎ＝１／ｔｎ−１／ｔ０
とする。また、計測用パターン像１５、１５’、１５”のｎ回の主走査方向ドット位置ずれ計測結果をΔＭｎとする。ここで、計測用パターン像１５、１５’、１５”のドット位置ずれは例えば以下のようにすることにより、ＬＥＤ１４、１４’、１４”、結像レンズ１６、１６’、１６”、エリアＣＣＤ１７、１７’、１７”より構成されるセンサ系の誤差を取り除くことが可能である。
１．パターン像のドット位置ずれは感光体ドラム９に形成されている基準マークからのずれとする。
２．多色対応の画像形成装置において、計測用パターン像のドット位置ずれは色毎の相対的なドット位置ずれとする。
３．分割走査方式の画像形成装置は繋ぎ目における相対的なドット位置ずれとする。
【００１５】
ここで、補正すべきドット量をＨ（Δｘ）＝ａ・Δｘ＋ｂとすると、１０個のΔｘｎとΔＭｎの値を最小ニ乗することにより、ａとｂを決定できる。
この相関情報を記憶した後、受光手段１０、１１のみによる計測時間のみによってドット位置ずれの補正が可能になる。当然、Ｈ（Δｘ）を導出するために、補正すべきドット量の関数を２次以上の多項式としても良いし、その他の関数としても良い。
なお、このＨ（Δｘ）は画像形成装置の稼動と共に更新されていく。これにより、画像形成装置に経時的な変化が発生しても高精度なドット位置補正が可能になる。
【００１６】
図２は上記実施形態における理想時間と各計測時間を示したものであり、図３は、多色画像形成装置におけるブラックトナーの計測用パターン像に対するマゼンダトナーの計測用パターン像の、主走査方向の相対的な位置ずれを示す。
なお、主走査方向のドット位置ずれの補正方法としては、例えば以下のようなものがある。
１．第１受光手段１０で受光してから書き込みを開始するまでの遅延時間の調整と、画周波数の調整を行う。
２．１に加え、１走査内で各画素を書き込むための点灯の時間間隔を調整する。像高により時間間隔が異なるからである。
【００１７】
図４に上記実施形態の動作フロー図を示す。各動作ステップを「Ｓ１」「Ｓ２」・・・のように表示している。図４において、計測用パターン像を形成する（Ｓ１）と同時に、第１、第２受光手段１０、１１の２点間をビームが走査する時間間隔を計測しておき（Ｓ３）、計測用パターン像の位置計測（Ｓ２）結果と計測時間により演算を行い（Ｓ４）、相関情報を記憶手段に記憶しておく（Ｓ５）。さらに、上記計測時刻とは別の時刻に上記のようにして計測された２点間の時間間隔と相関情報より、遅延時間演算（Ｓ６）、画周波数演算（Ｓ７）、点灯の時間間隔演算（Ｓ８）を行い、光源駆動手段に信号を送る。この信号により、前記半導体レーザ１が変調駆動される。
また、パターン像を形成するときの画周波数は一定ではなく、その度毎に異ならせても良い。その場合には、相関式に画周波数のパラメータを加えることにより、同様の補正が可能になる。これも本発明の範疇に属し、請求項１、６記載の発明に対応する。
【００１８】
計測用パターン像の位置検出を、主走査方向だけでなく、副走査方向についても行うが、やはり、計測用パターン像を形成するため光走査装置が行う露光時に、第１、第２受光手段１０、１１によりビーム計測を行う。例えば、異なる時刻に上記の計測を１０回繰り返し、相関情報を記憶手段に記憶する。ここでは、説明を簡単にするために、計測用パターン像を形成するための画周波数は一定としている。１回目から１０回目までの計測状態はある程度異なっていたほうが望ましいので、ある程度の時間間隔は必要である。受光手段１０、１１を通過するｎ回目の計測時間をそれぞれｔｎ、理想の通過時間をｔ０とし、
Δｘｎ＝１／ｔｎ−１／ｔ０
とする。また、計測用パターン像の、ｎ回の主走査方向のドット位置ずれ計測結果をΔＭｎ、副走査方向のドット位置ずれ計測結果をΔＳｎとする。ここで、計測用パターン像のドット位置ずれに関しては、例えば以下のようにすることにより、ＬＥＤ１４、１４’、１４”、結像レンズ１６、１６’、１６”、エリアＣＣＤ１７、１７’、１７”より構成されるセンサ系の誤差を取り除くことが可能である。
１．計測用パターン像のドット位置ずれは感光体９の基準マークからのずれとする。
２．多色対応の画像形成装置において、計測用パターン像のドット位置ずれは色毎の相対的なドット位置ずれとする。
３．分割走査方式の画像形成装置は繋ぎ目における相対的なドット位置ずれとする。
【００１９】
ここで、主走査方向について補正すべきドット量をＨｍ（Δｘ）＝ａｍ・Δｘ＋ｂｍ、副走査方向について補正すべきドット量をＨｓ（Δｘ）＝ａｓ・Δｘ＋ｂｓとすれば、１０個のΔｘｎとΔＭｎの値を最小ニ乗することにより、ａｍとｂｍを決定できる。また、１０個のΔｘｎとΔＳｎの値を最小ニ乗することにより、ａｓとｂｓを決定できる。この相関情報を記憶した後、受光手段１０、１１のみによる計測時間のみによってドット位置ずれの補正が可能になる。当然、Ｈｍ（Δｘ）、Ｈｓ（Δｘ）を導出するために、補正すべきドット量の関数を２次以上の多項式としても良いし、その他の関数としても良い。
なお、このＨｍ（Δｘ）、Ｈｓ（Δｘ）は画像形成装置の稼動と共に更新されていく。これにより、画像形成装置に経時的な変化が発生しても高精度なドット位置補正が可能になり、この場合、主走査方向及び副走査方向の両方について補正が可能である。
【００２０】
主走査方向のドット位置補正は前述した通りに行うが、副走査方向のドット位置補正は以下のように行う。
（１）各走査線単位で発光のタイミングを調整することにより、全有効書き込み幅に渡る副走査方向のドット位置補正が可能になる。また、マルチビーム光源を用いる場合には、書き込みを開始するための光源を選択することによっても補正が可能であり、また両者を組み合わせても良い。
像高間の副走査方向位置の偏差（走査線曲がり、走査線傾き等）については以下の方法がある。
（２）走査線傾き
図６に示すように、副走査方向にパワーを有する走査レンズを使用する。図６に示す例では第２走査レンズ７の、長さ方向両端部と中央の３点において副走査方向にばね３１で圧力をかけ、調節ねじ３２で逆側を抑える構成としている。各調節ねじ３２を個別に調節して適切な状態に設定することにより、走査レンズ７を、光軸と平行な軸を中心として回転させることができる。これにより、走査線傾きを補正できる。
（３）走査線曲がり
基本的な構成は上記（２）と同じであるが、図７に示すように、調節ねじ３２を適切に設定することにより、副走査方向にパワーを有する走査レンズ、この実施形態では第２走査レンズ７の母線を湾曲させる。これにより、走査線曲がりを補正できる。
上記実施形態の動作フローチャートを図５に示す。このフローチャートは、前述の実施形態における図４に示すフローチャートに、演算動作として、操作線単位の点灯タイミング演算（Ｓ１１）と、マルチビームの場合に光源選定のステップ（Ｓ１２）を付加したものである。このフローに上述の（２）走査線傾き補正ステップ、（３）走査線曲がり補正ステップが加わっても良いし、なくても良い。以上説明した実施形態は、請求項７記載の発明に対応する。
【００２１】
請求項７記載の発明では、第１、第２受光手段１０、１１によって計測された時間と計測用パターン像の副走査方向位置の相関をとっているが、より相関を大きくするために、受光手段１０、１１によって、ビームの副走査方向の位置を計測し、ビームの副走査方向の位置と、計測用パターン像の副走査方向位置の相関をとるのが望ましい。ここでは、説明を簡単にするため計測用パターン像を形成するための画周波数は一定としている。
ここで、図８に示すように、受光手段１０、１１を三角の受光面を有するフォトダイオードとし、各受光手段１０、１１の受光面をビームが横切って通過する時間を検知するようにする。これにより、ビームの副走査方向の変位を計測できる。ｎ回目の測定において受光手段を通過する副走査方向の変位をΔｓｎとする。また、ｎ回目の測定において受光手段１０、１１を通過する計測時間をｔｎ、理想時間をｔ０とし、Δｘｎ＝１／ｔｎ−１／ｔ０とする。また、計測用パターン像の、ｎ回の主走査方向のドット位置ずれ計測結果をΔＭｎ、副走査方向のドット位置ずれ計測結果をΔＳｎとする。
【００２２】
ここで、主走査方向について補正すべきドット量をＨｍ（Δｘ）＝ａｍ・Δｘ＋ｂｍ、副走査方向について補正すべきドット量をＨｓ（Δｓ）＝ａｓ・Δｓ＋ｂｓとすれば、１０個のΔｘｎとΔＭｎの値を最小ニ乗することにより、ａｍとｂｍを決定できる。また、１０個のΔＳｎとΔＳｎの値を最小ニ乗することにより、ａｓとｂｓを決定できる。
この相関情報を記憶した後、受光手段１０、１１のみによる計測時間のみによってドット位置ずれの補正が可能になる。当然、Ｈｍ（Δｘ）、Ｈｓ（Δｓ）を導出するために、補正すべきドット量の関数を２次以上の多項式としても良いし、その他の関数としても良い。
なお、このＨｍ（Δｘ）、Ｈｓ（Δｓ）は画像形成装置の稼動と共に更新されていく。これにより、画像形成装置に経時的な変化が発生しても高精度なドット位置補正が可能になり、この場合、主走査方向及び副走査方向の両方について補正が可能である。なお、ドット位置の補正方法については、請求項５および請求項６記載の発明に対応する説明と同様の方法がある。以上の説明は、請求項８記載の発明に対応する説明である。
【００２３】
図９に請求項９記載の発明に対応する実施形態の構成を示す。この実施形態が図１に示す実施形態と異なる点は、光源からポリゴンミラー５までの光学系が複数、具体的には図９の例では、光源としての半導体レーザ１、カップリングレンズ２、アパーチャ３、シリンドリカルレンズ４、ポリゴンミラー５がこの順に配置され、同様に、光源としての半導体レーザ１’、カップリングレンズ２’、アパーチャ３’、シリンドリカルレンズ４’、ポリゴンミラー５がこの順に配置されている点である。また、受光手段は、変更走査開始側の受光手段１０のみを有している点である。そして、複数の半導体レーザ１、１’から射出された光束がポリゴンミラー５の偏向反射面近傍で交差するように構成されている。位置が異なる複数の光源からビームが射出されるため、受光手段１０では異なる時刻に２ビームを受光することになる。その他の構成は図１に示す実施形態と同じである。
【００２４】
図９に示す実施形態において、ｎ回目の測定における、パターン像の主走査方向のドット位置ずれ計測結果をΔＭ’ｎとする。計測用パターン像を形成するときの２ビームが受光手段１０を通過するのに要する時間をｔ’ｎ、理想の時間をｔ’０とし、
Δｘ’ｎ＝１／ｔ’ｎ−１／ｔ’０
とする。また、計測用パターン像の、ｎ回目の主走査方向のドット位置ずれ計測結果をΔｍ’ｎとする。ここで、補正すべきドット量をＨ（Δｘ’）＝ａ・Δｘ’＋ｂとすると、１０個のΔｘｎとΔＭｎの値を最小ニ乗することにより、ａとｂを決定できる。この相関情報を記憶手段に記憶した後、受光手段１０のみによる計測時間のみによってドット位置ずれの補正が可能になる。当然、Ｈ（Δｘ’）を導出するために、補正すべきドット量の関数を２次以上の多項式としても良いし、その他の関数としても良い。
【００２５】
なお、このＨ（Δｘ’）は画像形成装置の稼動と共に更新されていく。これにより、画像形成装置に経時的な変化が発生しても高精度なドット位置補正が可能になる。当然、Δｘ’ｎとパターン像の副走査方向のドット位置ずれとの相関をとり、副走査方向の補正を行っても良いし、受光手段１０をその受光面が三角形のフォトダイオードとし、受光手段１０で得られた副走査方向変位と計測用パターン像の副走査方向のドット位置ずれとの相関データにより、副走査方向の補正を行っても良い。
【００２６】
次に、図１０に示す動作フローについて説明する。図１０に示す動作フローで表される着想は、請求項２記載の発明に対応する。基本的なハード構成は図１に示されるとおりである。請求項２記載の発明の基本的な考え方は、前記計測用パターン像の計測データと受光手段１０、１１によるビームの計測データの相関情報を記憶し（Ｓ５）、記憶された相関情報と受光手段１０、１１のみによって計測された計測データに基づいたドット位置の補正（Ｓ２１）と、計測用パターン像の計測データのみによるドット位置補正（Ｓ２２）とを併用するというものである。
ここで説明を簡単にするために、計測用パターン像を形成するときの画周波数は一定とする。まず、計測用パターン像の位置計測データに基づき、異なる時刻において２回ドット位置補正を行う。このとき、受光手段１０、１１による計測も行っておき、受光手段１０、１１によって得られた計測データと、計測用パターン像の計測データとの相関情報を記憶手段に記憶しておく。そして、次に計測用パターン像を計測しドット位置補正を行うまでの間に、受光手段１０、１１による計測データとの相関情報によりドット位置補正を行うようにする。
【００２７】
具体的には、以下のようにする。１回目、２回目のパターン像の位置計測による補正量（主走査方向）Ｈｉはパターン像の主走査方向のドット位置ずれΔｍｉに基づき、
Ｈｉ＝−Δｍｉ
となる。受光手段１、２を通過する時間をｔｉ、理想時間をｔ０とし、ｘｉ＝１／ｔｉ−１／ｔ０とする。このとき、
Ｈ１（ｘ１）＝ａ・ｘ１＋ｂ
Ｈ２（ｘ２）＝ａ・ｘ２＋ｂ
とおくことができる。上記より、ａ、ｂを決定することができ、２回目の位置計測以降、受光手段１０、１１のみによるドット位置補正が可能になる。そして、パターン像の計測データのみによるドット位置補正と、記憶された相関情報と受光手段１０、１１のみによって計測された計測データに基づいたドット位置補正を併用することにより、高精度かつ、経時変化に対応した補正が可能になる。
【００２８】
次に、請求項３、４、５記載の説明に対応する実施形態について説明する。図１１に動作フロー図を示す。基本的なハード構成は図１に示されるとおりである。転写体、又は、感光体などからなる記録媒体上に計測用のパターン像をトナーにて形成し（Ｓ１）、センサにより主走査方向、副走査方向のドット位置を計測する（Ｓ２）。計測されたデータに基づき、ドット位置を補正する（Ｓ２１）。このとき、ビームが受光手段１０、１１間を通過する時間を計測してこれをｔ０、ドット位置を補正するために変更した後の画周波数をｆ０とする。そして、次にパターン像を計測するまでに、受光手段１０、１１のみによってドット位置を補正する（Ｓ２２）。受光手段１０、１１によって計測された時間をｔ１とすると、設定すべき画周波数ｆ１は以下のようになる。
ｆ１＝ｔ０／ｔ１・ｆ０
さらに、次の補正も受光手段１０、１１のみによって行い、受光手段１０、１１によって計測された時間をｔ２、設定すべき画周波数をｆ２とすると、
ｆ２＝ｔ１／ｔ２・ｆ１
となる。このような受光手段１０、１１のみを用いた計測による補正を繰り返した後、印字速度に影響を与えない領域においてパターン画像を形成し、上記と同様の補正を行う。
【００２９】
ここで、受光手段１０、１１のみを用いた計測の頻度を、パターン像の計測の頻度よりも多くすることにより、経時変化に対応した高精度なドット位置補正が可能になる。かかる着想は、請求項３記載の発明に対応するものである。
なお、再度パターン画像の計測を行ったときは、直前に計測したデータを全く参照せずにドット位置補正を行う。かかる着想は、請求項４記載の発明に対応するものである。
また、前述したように、受光手段１０、１１による補正は直前の補正データを基準としており、これにより高精度な補正が可能になる。かかる着想は、請求項５記載の発明に対応するものである。
【００３０】
次に、請求項１１記載の発明に対応する実施形態について説明する。図１３がそれで、多色対応の画像形成装置のうち、本発明に関連する部分の副走査断面における構成図を示す。図１３において、ポリゴンミラー５、第１走査レンズ６、第２走査レンズ７、感光体ドラム９、受光手段１０は、図１に示す実施形態と同様に配置されている。また、ポリゴンミラー５によって偏向されるビームの通路上には光路を折り曲げるミラー８１、８２、８３が配置され、偏向走査範囲の始端側のビームを折り曲げて受光手段１０に導くミラー１２が配置されている。ポリゴンミラー５は２段に構成されて走査光学系が上下に配備され、さらに偏向手段としてのポリゴンミラー５を中心としてポリゴンミラー５の外周側に走査光学系を対向させて配備することにより、４つの被走査面（感光体ドラムの表面）に対応させた各走査光学系を配備している。各走査光学系には、有効画角の外の両側にミラー１２が配備され、ミラー１２によりビームを受光手段１０に導光するようになっている。このような４つの走査光学系は同じ光学部品で構成されており、タンデム型のフルカラー対応の画像形成装置を構成している。各走査光学系を構成する各光学部品には、符号として共通の数字を使用するとともに、ダッシュなし、１ダッシュ、２ダッシュ、３ダッシュを付して区別している。
【００３１】
配列された４個の感光体ドラムの下側には、４個の感光体ドラムにまたがって中間転写ベルト２９が適宜のプーリに支持されて配置されている。各感光体ドラムの周囲には、電子写真プロセスを実行するための、帯電、露光、現像、転写、クリーニングの各ユニットが配置されている。上記走査光学系は露光プロセスを実行する。４個の感光体ドラムには、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｋ（黒）の成分ごとの画像情報により露光されて静電潜像が形成され、それぞれに対応した色のトナーで現像される。各トナー像は中間転写ベルト２９上に位置合わせして重ねて転写され、フルカラー対応の画像が形成される。中間転写ベルト２９上のトナー像は転写紙に転写され、定着ユニットで定着されてハードコピーが得られるようになっている。
【００３２】
中間転写ベルト２９上にはまた、計測用パターン像が形成されるようになっている。計測用パターン像は、４個の走査光学系によって、それぞれの色の画像に対応した色で露光され、現像、転写されることによって形成される。この中間転写ベルト２９上の計測用パターン像は、ＬＥＤ１４、結像レンズ１６、エリアＣＣＤ１７で構成される計測手段によって計測されるように構成されている。この計測手段は、各色に対応して複数個（図１３の例の場合４個）配備され、各色毎のドット位置を計測するようになっている。
このようなタンデム型の画像形成装置において、請求項１から請求項１０までに記載されている方法で補正を行うことにより、高精度で、かつ経時変化に対応したドット位置補正が可能になり、高品質の画像を得ることができる。
【００３３】
次に、請求項１２記載の発明に対応した実施形態について、図１２を参照しながら説明する。図１２において、二つの走査光学系が主走査方向に直列的に配列されて、有効書き込み幅を分割して走査するように構成されている。図１２では、図１に示す走査光学系と同様の構成の走査光学系が配列されている。一方の走査光学系を構成する光学部品には図１に示す走査光学系を構成する光学部品と同じ符号を付し、他方の走査光学系を構成する光学部品には図１に示す走査光学系を構成する光学部品をさす符号にダッシュを付加している。符号１０、１１、１２は受光手段を、符号１２、１３、１８、２０は上記受光手段に偏向走査範囲の始端部または終端部のビームを導くミラーを示している。中間の受光手段１１は、一方の走査光学系の偏向走査範囲終端検知と、他方の走査光学系の偏向走査範囲始端検知とを兼ねている。
【００３４】
各走査光学系は、図１に示す実施形態と同様に、偏向走査範囲両端部と中央部において、感光体ドラム９上に計測用パターン像を形成するようになっており、これらのパターン像を個々に照明するＬＥＤと、個々のパターン像からの反射光を結像する結像レンズと、個々の結像面に配置された受光手段とを有している。ただし、一方の走査光学系と他方の走査光学系との境目にある受光手段は、両者の走査光学系の受光手段を兼ねている。従って、受光手段は合計５個である。
【００３５】
このように、複数の走査光学系を主走査方向に直列的に配置することにより、有効書き込み幅を大きくすることができる。また、同じ有効書き込み幅であれば、結像光学系を構成する光学素子および偏向器であるポリゴンミラーを小型化でき、メカニズムを構成する部品の公差や、温度変動によるビームウエスト位置変動が小さくなり、波面収差を低減することができる。この画像形成装置においても、請求項１から請求項１０記載の発明と同様の補正を行うことにより、高精度でかつ経時変化に対応したドット位置補正が可能になる。
【００３６】
次に、請求項１０に対応した実施形態について説明する。図１、図９、図１２に示すように、計測用パターン像は感光体に複数個形成され、なおかつそのうち一つは有効書き込み幅内に形成されている。これにより、走査線曲がりや部分倍率誤差等の画像領域内の情報がなければ、補正できない項目についても補正が可能となる。なお、これらの実施形態では、一つの走査光学系につき計測用パターン像を３つ形成していているが、計測用パターン像の個数は例えば５個や７個でも良く、２以上の任意の値に設定できる。
【００３７】
図１４に画像形成装置の基本プロセスを説明するための図を示す。図１４において、符号１９は記録媒体としての感光体ドラムを示している。感光体ドラム１９の周囲には、帯電、露光、現像、転写、定着、クニーニングという、電子写真プロセスを実行することによって転写紙に画像を形成する次の各装置が配置されている。感光体ドラム１９は図１４において時計方向に回転駆動される。この感光体ドラム１９の表面を一様に帯電する帯電器２０が配置されている。帯電された感光体ドラム１９の表面を画像信号に従って露光する光走査装置２１が配置されている。光走査装置２１は、図１、図９、図１２に示すような走査光学系からなる。光走査装置２１で露光されることにより感光体ドラム１９の表面には上記画像信号に対応した静電潜像が形成され、この静電潜像は現像器２２からトナーが供給されることによりトナー像として現像される。このトナー像は、タイミングを合わせて供給される転写紙２６に、転写用帯電器２３によって転写される。転写紙２６に転写されたトナー像は定着器２４によって定着され、適宜の排紙トレーに排出される。転写を終えた感光体ドラム１９の表面はクリーニング器２５によって残留トナーおよび残留電荷が除去され、再び帯電プロセスに供される。このように、帯電→露光→現像→転写→定着という工程を通して記録媒体としての転写紙２６上に画像が形成される。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、計測用パターン像を形成するため光走査装置が露光を行うときに、受光手段によりビーム計測を行い、計測用パターン像の計測データと受光手段によるビームの計測データの相関情報を記憶し、記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき、ドット位置の補正を行うことにより、簡単な構成で、高精度かつ経時変化に対応したドット位置の補正が可能になる。
【００３９】
請求項２記載の発明によれば、計測用パターン像の計測データと受光手段によるビームの計測データの相関情報を記憶し、記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づいたドット位置の補正と、パターン像の計測データのみによるドット位置補正とを併用することにより、簡単な構成で、高精度かつ経時変化に対応したドット位置の補正が可能になる。
【００４０】
請求項３記載の発明によれば、光走査装置により露光された露光分布に基づき画像を形成する画像形成装置において、感光体、転写体などの記録媒体上に付着した計測用パターン像の位置を計測する計測手段と、光走査装置におけるビームの計測を行うための受光手段とを有し、計測用パターン像の計測データ及びビームの計測データに基づき、画像上のドット位置を補正し、なおかつ、上記ビームの受光手段による計測の頻度を、パターン像の計測の頻度よりも多くすることにより、高精度かつ経時変化に対応したドット位置の補正が可能になる。
【００４１】
請求項４記載の発明によれば、上記受光手段による計測データに基づいたドット位置の補正はその直前に行った以下のいずれかの補正データを基準として行うことにより、高精度かつ経時変化に対応したドット位置の補正が可能になる。
（１）パターン像計測に基づく補正データ。
（２）受光手段による計測に基づく補正データ。
【００４２】
請求項５記載の発明によれば、計測用パターン像の計測に基づく補正データは、それ以前に行った計測データを参照しないようにすることにより、より高精度な計測及びドット位置補正が可能になる。
【００４３】
請求項６記載の発明によれば、計測用パターン像を形成するため光走査装置が行う露光時にビームの通過時間を計測し、計測用パターン像位置の計測データと通過時間の計測データの相関情報を記憶し、記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき、主走査方向のドット位置を補正することにより、簡単な構成で高精度かつ経時変化に対応した主走査方向のドット位置補正が可能になる。
【００４４】
請求項７記載の発明によれば、受光手段は複数個配設され、その間のビーム通過時間を計測するものであり、計測用パターン像を形成するため光走査装置が行う露光時にビームの通過時間を計測し、計測用パターン像の主走査方向及び副走査方向の位置の計測データと通過時間の計測データの相関情報を記憶し、記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき、主走査方向及び副走査方向のドット位置を補正することにより、簡単な構成で高精度かつ経時変化に対応した主走査及び副走査方向のドット位置補正が可能になる。
【００４５】
請求項８記載の発明によれば、計測用パターン像の計測手段は主走査方向及び副走査方向についてパターン像の位置を計測するものであり、受光手段は複数個配設されてビームの通過時間と副走査方向のビーム通過位置を計測するものであり、計測用のパターン像を形成するため光走査装置が行う露光時にビームの通過時間と副走査方向のビームの通過位置を計測し、計測用パターン像の主走査方向位置の計測データとビームの通過時間の計測データの相関情報と、計測用パターン像の副走査方向位置の計測データと副走査方向のビーム通過位置の相関情報を記憶し、記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき、主走査方向及び副走査方向のドット位置を補正することにより、より高精度に経時変化に対応した主走査、副走査方向のドット位置補正が可能になる。
【００４６】
請求項９記載の発明によれば、複数ビームとすることにより、高速化が可能になり、偏向器の小型化、低消費電力化、低騒音化、高耐久化を実現することができる。また、受光手段を１つだけ配備すれば良いので、低コスト化、組み立て工数の低減を実現できる。さらに、受光手段は、複数光源によるビームの検知の時間差を計測するものであり、計測用パターン像位置の計測データと計測された複数ビームの時間差の相関情報を記憶し、記憶された相関情報と受光手段のみによって計測された計測データに基づき、主走査方向のドット位置を補正することにより、高精度に経時変化に対応したドット位置補正が可能になる。
【００４７】
請求項１０記載の発明によれば、計測用パターン像は複数個形成され、なおかつそのうち一つは有効書き込み幅内に形成されることにより、走査線曲がりや部分倍率誤差等の画像領域内の情報がなければ補正できない項目についても補正が可能となる。
【００４８】
請求項１１記載の発明によれば、複数の被走査面に対応する複数の走査光学系を配備することにより、高速化が可能になる。また、請求項１から１０のいずれかに記載されている補正を行うことにより、高精度かつ経時変化に対応したドット位置補正が可能になる。
【００４９】
請求項１２記載の発明によれば、複数の走査光学系を主走査方向に配列することにより、有効書き込み幅を複数の走査光学系で分割して走査している。このように走査光学系を主走査方向に配列することにより、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、メカニズムを構成する部品の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、波面収差を低減することができる。この画像形成装置においても、請求項１から１０までのいずれかに記載の補正を行うことにより、高精度かつ経時変化に対応したドット位置補正が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる画像形成装置の実施形態を平面方向から示す光学配置図である。
【図２】上記実施形態における理想時間と各計測時間を比較して示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態である多色画像形成装置における異なる色の計測用パターン像相互の主走査方向位置ずれの例を示す模式図である。
【図４】上記実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明にかかる別の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図６】走査線傾きを補正することができる調節機構の例を示す正面図である。
【図７】走査線曲がりを補正することができる調節機構の例を示す正面図である。
【図８】本発明に適用可能な受光手段の変形例を示す正面図である。
【図９】本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を平面方向から示す光学配置図である。
【図１０】上記実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１１】さらに別の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明にかかる画像形成装置のさらに別の実施形態を平面方向から示す光学配置図である。
【図１３】本発明にかかる画像形成装置のさらに別に実施形態であるタンデム型画像形成装置の例を示す光学配置図である。
【図１４】画像形成装置の基本プロセスを説明するための正面図である。
【符号の説明】
５　ポリゴンミラー
９　記録媒体としての感光体ドラム
１０　受光手段
１１　受光手段
１５　計測用パターン像
１７　計測手段
【図１】
2004074518.tif 000003
【図２】
2004074518.tif 000004
【図３】
2004074518.tif 000005
【図４】
2004074518.tif 000006
【図５】
2004074518.tif 000007
【図６】
2004074518.tif 000008
【図７】
2004074518.tif 000009
【図８】
2004074518.tif 000010
【図９】
2004074518.tif 000011
【図１０】
2004074518.tif 000012
【図１１】
2004074518.tif 000013
【図１２】
2004074518.tif 000014
【図１３】
2004074518.tif 000015
【図１４】
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