(57)【要約】【課題】カラー画像形成装置などに用いられる光走査装置は、温度変化により光学部品の特性変化が生じ、被走査面上のレーザビームのスポット位置にずれや走査線曲がりが発生することがある。その結果、各色毎の走査ビームの相対位置が異なり、色ずれが起りカラー画像の場合、画像品質が低下する不具合があった。【解決手段】光源１０から発したレーザビームはポリゴンミラー１２で一方向に走査され、ｆθレンズ１４、液晶偏向素子１５を経てミラー１６、半透鏡１９に到る。半透鏡１９を透過したビームは感光体２０に到り、半透鏡１９で反射したビームは画像領域の両端で検出器Ｐ１、Ｐ２に入射する。検出器Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ非平行な２端縁を有する２個の検出素子からなり、検出器単独で副走査方向の位置が検出でき、両検出器を用いて主走査時間を検出することができる。【選択図】  図１
2005208513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを出射する光源と、該光源からのレーザビームを一方向に走査する偏向走査手段と、偏向後のレーザビームを被走査面に集光する複数の走査結像手段を有する光走査装置において、前記走査結像手段毎に、前記偏向後のレーザビームが通過する領域に該レーザビームを検知する２系統の受光素子からなるレーザビーム検出器を複数設け、前記２系統の受光素子の少なくとも１系統は前記レーザビームが通過する領域において互いに非平行に形成された２つの受光領域を有し、前記２系統の受光素子は隣接する端縁が互いに平行になるよう主走査方向に隣接して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２つの互いに非平行な２つの受光領域の一方は前記レーザビームの走査方向に対し垂直に形成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、前記レーザビーム検出器は、画像領域外で、レーザビームの走査上流側と、走査下流側の少なくとも２箇所に配置され、前記レーザビームが各レーザビーム検出器内の前記複数の受光領域を走査する時間から前記レーザビームの副走査方向のビーム位置を検出するとともに、前記走査上流側のレーザビーム検出器から、前記走査下流側のレーザビーム検出器までを走査する主走査時間を検出する手段を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置において、前記複数の走査結像手段は、前記レーザビームを局部的に副走査方向に微調整可能な光学素子を含み、前記複数の走査結像手段のうち、基準となる走査結像手段のレーザビーム検出器から検出された副走査方向のビーム位置に対して、他の走査結像手段のレーザビーム検出器から検出された副走査方向のビーム位置が所定位置となるようにその走査結像手段に対応した前記光学素子を制御する制御装置を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の光走査装置において、前記複数の走査結像手段のうち、基準となる走査結像手段のレーザビーム検出器から検出された主走査方向のビーム位置に対して、他の走査結像手段のレーザビーム検出器から検出される主走査開始時間が所定値となるようにその走査結像手段のレーザを発光させるタイミングを制御する制御装置を備えたことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記レーザビーム検出器からの出力を処理する回路を有し、該回路は前記レーザビーム検出器からの複数回の出力を得てから平均的処理を施す回路であることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光走査装置において、前記複数回の回数をＣとしたとき、次式を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｃ＜（Ｎ×Ｍ×Ｔ）／６０
ただし、
Ｎ：ポリゴンミラーからなる偏向装置の回転数［ｒｐｍ］
Ｍ：ポリゴンミラーの面数
Ｔ：非画像形成時間［ｓｅｃ］
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記各走査結像手段のレーザビーム検出器に入射するレーザビームは、画像領域に到るレーザビームを光路途中で分岐したものであることを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記各レーザビーム検出器は、レーザ透過部材の表面を清掃する清掃手段が備えられていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光走査装置において、前記清掃手段は、清拭部材と、それを支持する弾性部材とからなり、該弾性部材の伸縮により前記清拭部材がレーザ透過部材表面を接触清拭することを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数の走査結像手段は単一のハウジング内に収容され、偏向走査手段により複数のレーザビームを全て同じ方向に走査することを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光走査装置と、潜像担持体と、色別の複数の現像装置とを有し、前記光走査装置により前記潜像担持体に形成された潜像を前記現像装置で現像して可視画像を得ることを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の光走査装置において、前記レーザビーム検出器は、画像領域外で、レーザビームの走査上流側と、走査下流側の少なくとも２箇所に配置され、前記レーザビームが各レーザビーム検出器内の前記複数の受光素子を走査する時間から前記レーザビームの副走査方向のビーム位置を検出するとともに、前記走査上流側のレーザビーム検出器から、前記走査下流側のレーザビーム検出器までを走査する主走査時間を検出することを特徴とする光走査装置におけるレーザビームの検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザラスタ書込み光学系、およびそれを用いた光走査装置、カラー画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置には、駆動機構により回転駆動される複数の感光体に対して独立して複数の走査結像光学系による書込手段により複数の異なった色の情報をそれぞれレーザビームの走査ビームで書込み、静電潜像を形成し、これらの静電潜像を複数の顕像化手段により異なった色の顕像にそれぞれ顕像化して転写材上に重ね合わせて転写しカラー画像を得るタンデム型の画像形成装置がある。上記書込手段の各々は、読み出される各色の画像情報信号に応じて駆動制御される半導体からなるレーザからレーザビームを出射する。レーザビームは、ポリゴンミラー、レンズ等の光学部品を介して一様に帯電された感光体面に集光されるとともに主走査方向に走査される。そして回転する感光体面には、所定間隔からなる走査ビームとして複数の走査ビームに対応した画像信号が書き込まれ、静電潜像が形成される。
上記のように複数の書込手段としてのレーザビーム走査装置を備えたカラー画像形成装置では、それぞれの書込手段においてポリゴンスキャナや定着装置による発熱の影響により温度変化などを原因として走査装置内のレンズや光源位置に位置ずれや屈折率等の光学特性の変化が生じ、被走査面上のレーザビームのスポット位置にずれや走査線曲がりが発生することがある。その結果、各色毎の走査ビームの相対位置が異なり、色ずれが起りカラー画像の品質が低下する不具合があった。
【０００３】
この問題を解決する一つの手段として、複数の半導体レーザから発光される光を反射させてそれぞれ走査するポリゴンミラーと、このポリゴンミラーによって走査される光をその走査方向に対し垂直な一側部から入射させて受光し、走査方向に対し傾斜する他側部から出射させる受光素子と、この受光素子の受光信号を受けることにより、前記半導体レーザに画像情報に応じた光を発光させる制御手段と、前記複数の半導体レーザから発光され前記ポリゴンミラーにより走査される画像情報光を複数の感光ドラムに導く光学系とを具備することにより、走査光の副走査方向のずれ量を算出できる光走査装置および画像形成装置の提案がある（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、この提案では、受光素子は一つの走査結像光学系につき画像領域端の１箇所にのみ配置されており、各光学素子が主走査方向および副走査方向に温度分布を有する場合、局部的に走査線傾きおよび曲がりが発生するため、その局部的な部分についてはレーザビームを検知していない。したがって、色ずれ等の画像劣化を精度よく補正することができない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３５９２８号公報（第７頁、第４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は各色に対応するレーザビームを高精度に検知し、その検出結果に基づいて主副各々の走査ビームの位置を所定の位置に調整、補正することにより、ビームスポットの位置ずれの発生を抑え、カラー機の高画質化を実現しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明では、レーザビームを出射する光源と、該光源からのレーザビームを一方向に走査する偏向走査手段と、偏向後のレーザビームを被走査面に集光する複数の走査結像手段を有する光走査装置において、前記走査結像手段毎に、前記偏向後のレーザビームが通過する領域に該レーザビームを検知する２系統の受光素子からなるレーザビーム検出器を複数設け、前記２系統の受光素子の少なくとも１系統は前記レーザビームが通過する領域において互いに非平行に形成された２つの受光領域を有し、前記２系統の受光素子は隣接する端縁が互いに平行になるよう主走査方向に隣接して配置されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記２つの互いに非平行な２つの受光領域の一方は前記レーザビームの走査方向に対し垂直に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の光走査装置において、前記レーザビーム検出器は、画像領域外で、レーザビームの走査上流側と、走査下流側の少なくとも２箇所に配置され、前記レーザビームが各レーザビーム検出器内の前記複数の受光素子を走査する時間から前記レーザビームの副走査方向のビーム位置を検出するとともに、前記走査上流側のレーザビーム検出器から、前記走査下流側のレーザビーム検出器までを走査する主走査時間を検出する手段を備えたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の光走査装置において、前記複数の走査結像手段は、前記レーザビームを局部的に副走査方向に微調整可能な光学素子を含み、前記複数の走査結像手段のうち、基準となる走査結像手段のレーザビーム検出器から検出された副走査方向のビーム位置に対して、他の走査結像手段のレーザビーム検出器から検出された副走査方向のビーム位置が所定位置となるようにその走査結像手段に対応した前記光学素子を制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載の光走査装置において、前記複数の走査結像手段のうち、基準となる走査結像手段のレーザビーム検出器から検出された主走査方向のビーム位置に対して、他の走査結像手段のレーザビーム検出器から検出される主走査開始時間が所定値となるようにその走査結像手段のレーザを発光させるタイミングを制御する制御装置を備えたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記レーザビーム検出器からの出力を処理する回路を有し、該回路は前記レーザビーム検出器からの複数回の出力を得てから平均的処理を施す回路であることを特徴とする。
【０００９】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の光走査装置において、前記複数回の回数をＣとしたとき、次式を満足することを特徴とする。
Ｃ＜（Ｎ×Ｍ×Ｔ）／６０
ただし、
Ｎ：ポリゴンミラーからなる偏向装置の回転数［ｒｐｍ］
Ｍ：ポリゴンミラーの面数
Ｔ：非画像形成時間［ｓｅｃ］とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記各走査結像手段のレーザビーム検出器に入射するレーザビームは、画像領域に到るレーザビームを光路途中で分岐したものであることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項１ないし８のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記各レーザビーム検出器は、レーザ透過部材の表面を清掃する清掃手段が備えられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の光走査装置において、前記清掃手段は、清拭部材と、それを支持する弾性部材とからなり、該弾性部材の伸縮により前記清拭部材がレーザ透過部材表面を接触清拭することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の光走査装置において、前記複数の走査結像手段は単一のハウジング内に収容され、偏向走査手段により複数のレーザビームを全て同じ方向に走査することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の光走査装置と、潜像担持体と、色別の複数の現像装置とを有し、前記光走査装置により前記潜像担持体に形成された潜像を前記現像装置で現像して可視画像を得るカラー画像形成装置を特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項１に記載の光走査装置において、前記レーザビーム検出器は、画像領域外で、レーザビームの走査上流側と、走査下流側の少なくとも２箇所に配置され、前記レーザビームが各レーザビーム検出器内の前記複数の受光素子を走査する時間から前記レーザビームの副走査方向のビーム位置を検出するとともに、前記走査上流側のレーザビーム検出器から、前記走査下流側のレーザビーム検出器までを走査する主走査時間を検出する光走査装置におけるレーザビームの検出方法を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明はレーザビームを高精度に検出することにより、副走査方向の位置、および主走査時間を所定どおりに調整することができ、ビームスポットの位置ずれのない光走査装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の光走査装置を示す図である。
同図において符号１０はレーザビームを出射する光源、１１は図示しないハウジング内に配置された窓、１２は偏向走査手段としてのポリゴンミラー、１４はｆθレンズ群を構成する第一のレンズ、１５は走査線を補正する手段である液晶偏向素子、１６はミラー、１７はｆθレンズ群を構成する第二のレンズ、１９はハーフミラー（半透鏡）、２０は感光体、２１は中間転写ベルト、２２ないし２４は色ずれ検出手段としての検出部、Ｐ１は走査上流側レーザビーム検出器、Ｐ２は走査下流側レーザビーム検出器をそれぞれ示す。
カラー機用としてイエロ、マゼンダ、シアン、ブラック（以下Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと略す）の４色分の走査結像光学系をもち、各色に相当するレーザビームが感光体に集光する状態を示している。
同図の光源１０は、半導体レーザとカップリングレンズとシリンドリカルレンズとにより構成される「光源装置」を４組有している。各半導体レーザから放射される光束は、カップリングレンズにより以後の光学系に適合する光束形態（平行光束あるいは弱い発散性もしくは集束性の光束）に変換され、シリンドリカルレンズにより副走査方向に集束されて偏向走査手段であるポリゴンミラー１２の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像される。光源における４つの半導体レーザは、それぞれ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色成分画像を書込むための光束を放射する。
【００１３】
ポリゴンミラー１２の回転により同一方向に偏向された４色分の偏向光束は、走査結像光学手段の一部であるｆθレンズ群を構成する第一のレンズ１４を透過する。Ｋ（ブラック）成分画像を書込む光束（例えばレンズの上端の位置）はミラー１６Ｋで反射され、ｆθレンズ群を構成する第二のレンズ１７Ｋを透過し、ハーフミラー１９Ｋで分岐されて、一方の透過光束は被走査面の実態を成すドラム状の光導電性の感光体２０Ｋ上に光スポットとして集光し、感光体２０Ｋ を矢印方向に光走査する。他方の反射光束はレーザビームを検知する走査上流側レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、走査下流側レーザビーム検出器Ｐ２Ｋへ結像され、受光部を走査する。なお、レーザビーム検出器は各々固定用基板Ｂ１，Ｂ２に実装固定されている。ｆθレンズ群とミラー１６、ハーフミラー１９をまとめて走査結像光学手段と呼ぶ。
【００１４】
ｆθレンズ群の第１レンズ１４、第２レンズ１７Ｋの材質は非球面形状が容易かつ低コストなプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性や高透過率、成形性に優れたポリカーボネートやポリカーボネートを主成分とする合成樹脂が好適である。
Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の各色成分画像を書込む光束もそれぞれ上記と同様に、ミラーで反射され、レンズを透過し、ハーフミラーを透過、反射してドラム状の光導電性の感光体上に光スポットとして結像し、各色とも同一の矢印方向に走査される。この光走査により各感光体に対応する色成分画像の静電潜像が形成される。同図において、Ｋ以外の各色に相当する光学素子等には符号は付記していないが、ブラックの略意である「Ｋ」が符号後に付されている部品はＹ、Ｍ、Ｃとも光学的な同位置に配置されている。
【００１５】
これら静電潜像は、図示しない現像装置により対応する色のトナーで可視化され、中間転写ベルト２１上に転写される。転写の際、各色トナー画像は互いに重ね合わせられカラー画像を構成する。このカラー画像はシート状記録媒体上ヘ転写され、定着される。カラー画像転写後の中間転写ベルト２１は図示しないクリーニング装置でクリーニングされる。
以上説明したように図１は、カラー画像を構成する２以上の色成分画像に対応する複数の光源装置から放射された各光束を、偏向走査手段のポリゴンミラー１２により同一方向に偏向走査し、各偏向光束を走査結像光学系のうち第一のレンズ１４を各色共通に透過するレンズ１４と、各々の走査結像手段に設けられたレンズ１７ により、各色成分画像に対応する被走査面２０に向かって個別的に集光させて光走査を行い、各色成分に相当する４つの走査結像手段を有する光走査装置である。
【００１６】
第１のレンズ１４の直後には、走査線を補正する機能を有する光学素子として液晶偏向素子１５ が配置されている。液晶偏向素子１５は電気的に制御することによりレーザビームの出射方向を局部的に任意に偏向して微調整できる素子である。偏向角は駆動電圧波形の波高値またはパルス幅Ｄｕｔｙにより任意に可変であり、その偏向角はつぎのように設定される。まず、画像出力の開始信号の入力により、走査ビーム基準色部分（例えばブラック）１５Ｋを透過させたレーザビームの走査位置をＰ１Ｋ、Ｐ２Ｋにより検出し、その検出結果に基づき所望の値以下であれば他の色に相当する液晶偏向素子を駆動せず、それ以上であれば液晶偏向素子を所定量偏向駆動し走査位置の補正を行う。
レーザビーム検出器から得られた結果をフィードバックする補正手段は液晶偏向素子のほか光学素子（走査レンズ、ミラー）の姿勢を適宜補正制御することにより、走査位置や副走査間隔の補正が可能となる。
【００１７】
符号２２ 、２３ 、２４ は中間転写ベルト上における「色ずれ検出手段」を構成する検出部を示す。検出部２２ 、２３ 、２４ は、別の半導体レーザからの光束を集光レンズで集光して中間転写ベルト２１の定位置を照射し、反射光をレンズにより受光素子上に結像するようになっている。色ずれ検出を行うときは、各光束により１走査の中で両端、中央の３箇所部分に検知用のパターンが書込まれ、現像可視化されて中間転写ベルト２１に転写される。このとき、各色の検知用のパターンは、中間転写ベルト２１上において互いに副走査方向に等間隔となるように形成される。これら検知用のパターン画像は、色ずれ検出手段の各検出部で検出され、その結果に基づき、各走査ビームの走査線曲がり（走査線傾き、走査線相互の位置ずれを含む）が決定される。先に説明した各色毎の走査結像光学系におけるレーザビームの検出と中間転写ベルト上のトナーパターンの検出を行い、２つの検出結果に基づき適正に後述の補正手段等を働かせることにより、一層の高画質化が可能となる。
【００１８】
次にレーザビーム検出器について詳述する。先に延べたようにレーザビーム検出器に入射する走査ビームは感光体の画像領域内を走査するレーザビームと同じ光学レンズ、反射ミラー、ハーフミラーを透過、反射しレーザビーム検出器へ到達、結像する。レーザビーム検出器へ導く専用の光学レンズや反射ミラーを用いていないため、走査光学特性は画像領域内と同じ特性となる。したがって、専用の光学レンズや反射ミラーで発生しがちな温度変化による光学特性の違いはなく、レーザビーム検出器の検出精度に影響を与えず、高精度なレーザビーム検出が可能となる。他の走査結像手段においても同様な構成でレーザビーム検出器が配置されている。
【００１９】
図２はレーザビーム検出器の構成と検出信号を説明するための図である。同図（ａ）は検出器の構成、同図（ｂ）は出力波形をそれぞれ示す図である。
同図において符号２１９は検出器、ＰＤ１は第１系統の受光素子、ＰＤ２は第２系統の受光素子、Ｄは最大素子幅（全幅）、Ｈは有効検出高さ、θは受光素子傾斜辺の角度、ＡＭＰは増幅器、ＣＭＰは比較器をそれぞれ示す。
各色に対応するレーザビームは各々複数本あり、主走査方向および副走査方向には所定の間隔で離間し、光学系を通り感光体面上に走査する。同図では２本の例（Ｌ１とＬ２）であり、主副両方向に所定間隔離間して走査される。主走査方向は少なくともＤの間隔（下記詳述、数ｍｍレベル）よりも広く設定され、副走査方向は画像の記録密度により適宜設定されており（１，２００ｄｐｉの場合、約２１μｍ）、副走査間隔に対して主走査間隔の方が非常に広い関係となっている（上記はいずれもレーザビーム検出器に走査されるとき）。
【００２０】
第１系統の受光素子ＰＤ１、第２系統の受光素子ＰＤ２を主走査方向に隣接して配置し、ともにレーザビームが通過する領域において互いに非平行に形成された２つの受光領域に分かれている。それぞれの領域は、受光素子ＰＤ１とＰＤ２で隣接して配置され、隣接している端縁部は互いに平行に直線的に形成されている。各々の受光素子の２つの受光領域の間の角度は角度θ（０＜θ＜９０）を持たせて配置する。角度θは３０°〜６０°が好適である。同図および次図では４５°の例を開示しており、最も好適な例である。３０°よりも小さいと走査されるレーザビームに対してＴ１、Ｔ２の差が少なくなり検出感度が悪くなるからであり、一方６０°を超えると主走査方向の受光面の全幅Ｄに対する副走査方向の有効検出高さＨが小さくなり、必要な有効検出高さＨを確保するためには受光面の全幅Ｄが大きくなり、受光面が画像領域内に入りこむ問題やあるいは走査光学系の有効領域を広く設定する必要があり走査レンズが長大化してしまう問題がある。副走査方向の高さＨと受光面の全幅Ｄは各々Ｈ＝１〜３ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍ以下に設定することが、上記問題を発生させず好適である。なお、４５°は上記の問題をバランスよく配分し許容でき最も好適である。
２系統の受光素子の隣接部の間隔は特に限定条件はないが、構成をなるべく小さくするために、通過するビームのスポットサイズより大きくない方が良い。
２つの受光領域のうち一方をレーザビームの走査方向に対し垂直に形成すると、レーザビームが副走査方向にずれた場合もセンサ出力のタイミングが変化しないので好適である。
図２の２１９（図３の２２０）は、図１のレーザビーム検出器Ｐ１Ｋ（またはＰ２Ｋ）の受光面形状および回路ブロック図で示した検出器である。本機能を有するレーザビーム検出器が基板Ｂ１またはＢ２に実装され固定される。
【００２１】
受光素子ＰＤ１、ＰＤ２の出力信号をそれぞれ増幅器ＡＭＰ１、ＡＭＰ２により電流電圧変換と電圧増幅を行った後、比較器ＣＭＰにて電圧比較を行いＡＭＰ２の出力信号レベルがＡＭＰ１の出力信号レベルより低くなったときに信号を出力する。図２（ｂ）は２つのレーザビームが受光素子ＰＤ１、ＰＤ２を通過したときのレーザビーム検出器の出力信号のタイミングチャートである。１つのレーザビームの通過により２つのパルスが出力される。その２つのパルスの時間間隔（Ｔ１あるいはＴ２）はレーザビームが走査される副走査の位置に依存する。２つのレーザビームの時間間隔がＴ１、Ｔ２のときレーザビームの副走査間隔ΔＰは以下の式（１）から求められる。
ΔＰ＝ｖ×（Ｔ２−Ｔ１）／ｔａｎθ  ……式（１）
ここで、ｖは走査されるレーザビームの速度を表す。
【００２２】
ｖおよびθは画像形成中、およびレーザビーム検出時は実質的に定数であるため、実際の演算では（Ｔ２−Ｔ１）を行い、その結果を用いて副走査間隔の補正を実施している。
なお、画像領域内と上記両端位置との走査ビーム特性が温度変化により異なる特性を有する場合、両端以外にも画像領域内の光学的に等価な位置にレーザビーム検出器を設けレーザビームを多像高で検知することにより、実際の走査ビームの状態や、走査ビームの曲がりや傾きなどの情報が得られ、その結果に基づいて補正することで、走査ビームの曲がりや傾きを高精度に補正することが可能となる。
【００２３】
上述の場合、１回（ポリゴンミラー１面分：Ｌ１とＬ２）の走査で（Ｔ２−Ｔ１）が演算できるが、たとえば２回目（次のポリゴンミラー１面分：Ｌ１’とＬ２’）にポリゴンミラーのジターにより走査特性に変化が生じると、受光面の同一部分を走査しても異なる走査時間として計測され、あたかも副走査方向の走査位置が変化したものと誤認される恐れがある。そこで、ポリゴンミラーによる走査の回数を下記の回数で平均化する回路を備えることにより、ポリゴンミラーのジターの影響が低減可能となる。
レーザビームの走査回数をＣ［回］、ポリゴンミラーの回転数をＮ［ｒｐｍ］、ポリゴンミラー面数をＭ［面］、画像形成終了後次の画像形成開始までの非画像形成時間をＴ［ｓｅｃ］としたとき、式（２）を満足するように設定している。
Ｃ＜（Ｎ×Ｍ×Ｔ）／６０    ……式（２）
ポリゴンミラーの任意の特定面を走査するときの（Ｔ２−Ｔ１）情報を得ることにより、上記式の右辺を
（Ｎ×Ｔ）／６０
としてもよい。特定面の情報を得る方法として、面数に応じて、データをカウントしない方法、すなわち、６面の場合であれば、任意の１面を第１面と仮定して特定面とし、第２〜第５面のデータをカウントしない方法を採ればよい。ジッターの影響を一層小さくするメリットがある。
【００２４】
ポリゴンミラーのジターの影響を低減するために、少なくともＣは２以上とする必要があるが、電気ノイズの影響を考慮すると、走査回数が多いほど精度が向上する。ただし、走査回数の増加は画像形成装置における画像形成（光走査装置の光源を画像信号に基づいて発光制御している時間）と次（ページ）の画像形成の間となる非画像形成時間（プリントページ間）内で走査される回数以下とすることが好適である。理由は画像形成が完了した直後のレーザビームを検知することにより、その結果に基づいて直後の画像形成時にレーザビームの走査位置を補正することが可能となるからである。したがって、より望ましくは、式（２）の左辺はＦをレーザビームの走査位置補正が完了するまでの時間に対応する走査回数として「Ｃ＋Ｆ」とするのが好適である。レーザビームの検知を非画像形成時間としているので、画像領域内のレーザビーム検知に支障をきたすことがない。ハーフミラーで画像形成時に画像領域内のレーザビームを検知する場合、画像信号を含んだレーザビームとなり、レーザビーム検出器内を走査する連続点灯された走査ビームではなくなるため、レーザビームの安定した検出ができなくなる（受光面を有する範囲Ｄは走査レーザビームは連続点灯している必要がある）。
【００２５】
また、主走査方向の走査時間の検出精度に影響を与える光学レンズのｆθ特性の温度変動については、事前に温度変化による走査時間の変化量を算出しておき、光学レンズの近傍に配置した温度センサーの温度結果に応じて、計測された走査時間の補正を行うことが好適である。また、Ｔ３はＬ１のレーザビームが走査されてから次ぎにＬ２のレーザビームが走査されるまでの時間であり、その時間は少なくともＬ１のレーザビームによりＰＤ１の出力信号が非検出状態になってから、レーザビームＬ２が走査されるように設定されている。なぜなら、受光素子ＰＤ１、またはＰＤ２の受光部に同時に複数のレーザビームが入ると誤検知となるためである。
【００２６】
一方、副走査間隔は複数のレーザビーム（上記Ｌ１、Ｌ２）の間隔に限らず、１つの光走査結像手段のレーザビームの走査位置を検出することも可能である。副走査位置を検出する場合、式（１）の（Ｔ２−Ｔ１）を（Ｔ１′−Ｔ１）に置換することにより達成できる。このとき副走査間隔は変化が無い場合は（Ｔ２′−Ｔ２）に置換しても同じである。ただし、光源部の温度変化により副走査間隔が影響を受ける場合、（Ｔ１′−Ｔ１）と（Ｔ２′−Ｔ２）の平均化処理をすることにより、その影響を小さくすることができる。なお、Ｔ３はレーザビームＬ１、またはＬ１’が走査されてレーザビームＬ２、またはＬ２’が走査されるまでの時間であり、複数のレーザビームの主走査方向間隔に相当し、Ｔ４はレーザビームＬ１の２回目（またはそれ以降）が走査されるまでの時間であり、Ｔ３よりも実質的に時間が長く、この間にデータ処理の演算を行っている。
【００２７】
本実施形態では複数のレーザビームを２本の場合で説明したが、３本以上の場合も同様に実施可能である。ただし、３本以上の場合、式（１）は任意の２本における時間差の演算を行い、式（１）の演算を複数回（３本の場合３回、４本の場合６回…複数本から２本の間隔を選ぶ組合せ分）実行する。なお、光源の複数のレーザビームは全て別々のチップを図示しない光学系で合成した複数の半導体レーザで構成されている場合、合成する光学系のバラツキや温度変動の影響により副走査間隔が変化しやすいため効果が高くなる。
【００２８】
図３はレーザビーム検出器の他の実施形態を示す図である。同図（ａ）は検出器の構成、同図（ｂ）は出力波形をそれぞれ示す図である。
同図において符号２２０は検出器を示す。
本実施形態では、第１系統の受光素子ＰＤ１は、図２の構成と同様、１個の受光素子でありながら光束通過領域においては２つの受光領域に分かれている。一方、第２系統の受光素子ＰＤ２は、レーザビーム通過領域において１個の受光領域のみを有している。この場合でもＰＤ１とＰＤ２の隣接端縁は互いに平行に形成されている。したがって、ＰＤ２は実質３角形状を呈している。
同図の構成の場合、比較器からの検出信号出力は１つのレーザビームの走査に対して１つのパルスが出力され、パルス幅（Ｔ１またはＴ２）が副走査の走査位置に依存する。演算式は式（１）と同じなので省略する。
【００２９】
図４はレーザビーム検出器のさらに他の実施形態を示す図である。同図（ａ）は第１系統の受光素子ＰＤ１、第２系統の受光素子ＰＤ２とも２個の素子に分割され２個の受光領域を形成している。それぞれの受光領域は電気的に接続されて、それぞれがあたかも１つの受光素子であるかのように扱われる。したがって信号処理は図２の場合と全く同じになる。図４（ｂ）は第１系統の受光素子ＰＤ１のみが上記と同様２個の素子に分割され、電気的に接続されている。第２系統の受光素子ＰＤ２は図３と同様３角形状でも差し支えないが、走査線が上方に寄ったとき、ＰＤ２からの出力時間が極端に短くなるのを避けるため、同図のように、台形状に形成するのも良い方法である。
【００３０】
図５は走査上流側と下流側のレーザビーム検出器の相対的関係を示す図である。同図（ａ）は検出素子の配置関係、同図（ｂ）は出力波形をそれぞれ示す図である。
同図において符号４１は上流側検出素子、４２は下流側検出素子をそれぞれ示す。
検出素子４１、４２は、図１における検出器Ｐ１、Ｐ２に含まれる検出素子のことである。それらはそれぞれ、画像領域外の両端２点に配置されており、レーザビームＬ１が主走査方向上流側の受光素子４１を走査すると、同図（ｂ）「４１の出力」に示す信号が出力され、走査ビームＬ１の副走査位置に相当する走査時間Ｔ４１を図示しない計測手段により計測する。次にレーザビームＬ１が受光部４２を走査すると、同図（ｂ）「４２の出力」に示す信号が出力され、走査ビームＬ１の副走査位置に相当する走査時間Ｔ４２を図示しない計測手段により計測する。計測されたＴ４１、Ｔ４２は前述の式（１）にしたがって、副走査間隔または副走査位置の算出に用いる。
また、「４１の出力」と「４２の出力」から、図示しない別の計測手段によりＴ４３を計測する。Ｔ４３はレーザビーム検出器間の主走査方向の走査時間であり、受光部が主走査方向に対し垂直となっている部分を使用しているので、副走査の位置に関わらず走査時間が一定となり、主走査方向の走査時間（倍率誤差）の変動を計測する上で好適となる。
【００３１】
また、Ｔ４３（またはＴ４１の最初の立下り）の立下りを主走査の同期信号として使用可能である。具体的にはＴ３の立下り信号を検知してから所定時間後にレーザを発光させるタイミングをとり画像の書込みを開始することによって達成できる。ここでは波形の立下りについて記載したが、図２〜図５のタイミングチャートは特に立下りに限定されたものではなく、波形全体が反転し立ち上がり波形でも同等の効果が得られることは勿論である。
【００３２】
以上説明したように、レーザビーム検出器から出力される信号を選択的に使用し、計測することにより走査ビームの副走査間隔、副走査位置、複数のレーザビーム検出器間の主走査時間（倍率誤差）、および同期信号を同じ走査ビームで同時に検出することが可能となる。その検出結果に基づき、各色に対応する画像信号を調整する調整手段に適宜フィードバック補正することで、色ずれの少ない高画質カラー画像を形成することが可能となる。
フィードバック補正は予め設定しておいた基準色の走査結像光学系に対して、他の走査結像光学系の光学素子、または画像信号のクロック制御を実施する。
副走査間隔、副走査位置の補正については、前述の液晶偏向素子により制御する方法、主走査時間の補正については、補正する主走査領域を予め設定しておき、その書込み幅が同一となるように画像信号を調整する。画像信号の調整は駆動クロックの周波数補正、駆動クロックのＤｕｔｙ補正によりレーザビームの発光タイミングを制御している。
【００３３】
レーザビーム検出器は少なくとも画像領域の主走査方向の両端２箇所に配置していれば良いが、光学素子の主走査方向の温度分布が大きく、各像高で副走査間隔が異なる場合や複雑な走査線曲がりが発生したり、各色毎に走査線曲がりが相対的に異なる場合には、ハーフミラーを使用してその画像領域内も含めて複数配置することにより、特に走査線傾きや走査線曲がりが発生している走査結像光学系の走査位置を高精度に検出することができ好適である。
また、画像領域内の光量とレーザビーム検出器に必要な光量が異なる場合、レーザビーム検出器に検知する時のみ光源の出力を調整することにより、検知精度の低下を防止することがが可能となる。
【００３４】
レーザビーム検出器Ｐ１Ｋ、Ｐ２Ｋが固定される基板Ｂ１，Ｂ２は別部材で示しているが、温度が５０℃以上の高温に曝される場合、または各色部に配置されているレーザビーム検出器の温度差が５℃以上ある場合、固定基板は同一の基板上に配置することが好適である。温度変動があると、レーザビーム検出器の移動、および相対位置関係の移動により正確な検出ができなくなるので、固定基板は熱膨張率１．０×１０−５／℃以下の材質を用い、温度変動による影響を実質的になくしている。さらに複数のレーザビーム検出器間に発生する電気ノイズの影響をなくすために、固定基板は非導電性で有ることが好適である。具体的にはガラス（熱膨張率０．５×１０−５／℃）、セラミック材質（アルミナ：熱膨張率０．７×１０−５／℃、炭化珪素：熱膨張率０．４×１０−５／℃）が好適である。なお、アルミ合金（熱膨張率２．４×１０−５／℃）では温度変動によりレーザビーム検出精度が劣化する。
【００３５】
図６はレーザビーム検出器の清掃手段を示す副走査方向断面図である。同図（ａ）は検出器使用中、同図（ｂ）は検出器清掃中をそれぞれ示す図である。
同図において符号５０は検出器、５１は支持固定部材、５２はカバー部材、５３は弾性部材、５４はパッド、５５は固定部材、５６はパッケージ、５７はフォトダイオードからなる受光部、５８は基板をそれぞれ示す。
レーザビーム検出器５０はフォトダイオードからなる受光部５７と受光部５７を覆うように封止されたパッケージ５６と、図２で示したＡＭＰ部とＣＭＰ部とともにＩＣ化され、基板５８に実装されている。なお、パッケージ５６は樹脂からなるレーザ透過部材で形成されている。本実施形態では樹脂のパッケージの例を示したが、透過率や内部歪等が問題となる場合、樹脂では困難なためレーザ透過部を薄板ガラスと周辺をセラミック製や金属製で封止したパッケージが好適である。
レーザビームが入射するパッケージ５６の表面に画像形成装置で使用するトナーやシリコンオイル等が表面に付着すると、遮光または散乱、乱反射、屈折が生じ正常なレーザビームの検出ができなくなくなる恐れがある。レーザビームの検出精度が劣化すると、補正対象となる走査ビームの補正位置精度が悪化し、誤った情報で補正することになり、反って画像が悪化することになりかねない。
【００３６】
そこで、同図に示す清掃手段を搭載し、清掃することにより上記不具合を解消する。清掃手段は清拭部材と弾性部材からなり、清拭部材はレーザ透過部材の表面を接触清拭するパッド５４と、それを固定する固定部材５５で構成されている。パッド５４は清拭時にゴミの発生しにくい、不織布が好適である。さらに弾性部材５３は伸縮可能な部材であり、コイルバネが好適である。支持固定部材５１は光走査装置を略密閉するために覆うカバー部材５２を貫通して固定部材５５に接続されており、レーザビーム走査時（通常時）は同図（ａ）に示すように、弾性部材５３は縮んで受光部５７の上方で保持されている。清掃時は同図（ｂ）に示すように支持固定部材５１を下方に押し下げることにより、弾性部材５３が伸張しパッド５４がレーザ透過部材の表面を往復清拭する。支持固定部材５１は画像形成装置のメンテナンス時に指で押し下げたり、図示しない電磁クラッチ等による電気駆動制御しても良い。清掃するタイミングは画像出力時に色ずれが所定値以上の場合や目視で許容できないと判断したとき、また画像形成装置の使用経過時間やプリント枚数に応じた定期が好適である。色ずれが所定値以上の場合、使用経過時間やプリント枚数における清掃については前記、電磁クラッチ等による電気駆動制御が好適である。
【００３７】
図７は図１に示した光走査装置を搭載したカラー画像形成装置を示す図である。
同図において符号１０２はベルト用ローラ、１０５は光走査装置、１０６は現像装置、１１０は画像形成装置、１１１は給紙カセット、１１４は定着装置をそれぞれ示す。
図１に示した光走査装置の複数の走査結像手段を単一のハウジング内に収納した光走査装置１０５が、カラー画像形成装置１１０内に配置されている。光走査装置１０５は画像形成装置１１０内の４つの感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが並設された作像部の上方に配置されている。
複数の感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを並列に配置したタンデム型のカラー画像形成装置である。装置上部から順に光走査装置１０５、現像装置１０６、感光体２０、中間転写ベルト２１、定着装置１１４、給紙カセット１１１がレイアウトされている。
【００３８】
中間転写ベルト２１には各色に対応した感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが並列に等間隔で配設されている。感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは同一径に形成されたもので、その周囲には電子写真プロセスに従い部材が順に配設されている。感光体２０Ｙを例に説明すると、帯電チャージャ（図示しない）、光走査装置１０５から出射された画像信号に基づくレーザビームＬＹ、現像装置１０６Ｙ、転写チャージャ（図示しない）、クリーニング装置（図示しない）等が順に配設されている。他の感光体２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置１０５からレーザビームＬＹ、ＬＭ，ＬＣ、ＬＫが各々に対応するように設けられている。
【００３９】
本発明のレーザビーム検出手段によって主走査方向のの曲がりやひずみを補正されたレーザビームＬＹは、対応する感光体２０Ｙに照射される。
帯電チャージャにより一様に帯電された感光体２０Ｙは、矢印Ａ方向に回転することによってレーザビームＬＹを副走査し、感光体２０Ｙ上に静電潜像が形成される。また、光走査装置１０５によるレーザビームＬＹの照射位置よりも感光体の回転方向下流側には、感光体２０Ｙにトナーを供給する現像器１０６Ｙが配設され、イエローのトナーが供給される。現像器１０６Ｙから供給されたトナーは、静電潜像が形成された部分に付着し、トナー像が形成される。同様に感光体２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋには、それぞれＭ、Ｃ、Ｋの単色トナー像が形成される。各感光体２０の現像器１０６の配設位置よりもさらに回転方向下流側には、中間転写ベルト２１が配置されている。中間転写ベルト２１は、複数のローラ１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃに巻付けられ、図示しないモータの駆動により矢印Ｂ方向に移動搬送されるようになっている。この搬送により、中間転写ベルト２１は順に感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋに移動されるようになっている。中間転写ベルト２１は感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋで現像された各々単色画像を順次重ねあわせて転写し、中間転写ベルト２１上にカラー画像を形成するようになっている。その後、給紙トレイ１１１から転写紙が矢印Ｃ方向に搬送されカラー画像が転写される。カラー画像が形成された転写紙は、定着器１１４により定着処理後、フルカラー画像として排紙される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の光走査装置を示す図である。
【図２】レーザビーム検出器の構成と検出信号を説明するための図である。
【図３】レーザビーム検出器の他の実施形態を示す図である。
【図４】レーザビーム検出器のさらに他の実施形態を示す図である。
【図５】走査上流側と下流側のレーザビーム検出器の相対的関係を示す図である。
【図６】レーザビーム検出器の清掃手段を示す副走査方向断面図である。
【図７】図１に示した光走査装置を搭載したカラー画像形成装置を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      光源
１２      ポリゴンミラー
２１９      検出器
２２０      検出器
ＰＤ１      第１の検出素子
ＰＤ２      第２の検出素子
【図１】
2005208513.tif 000003
【図２】
2005208513.tif 000004
【図３】
2005208513.tif 000005
【図４】
2005208513.tif 000006
【図５】
2005208513.tif 000007
【図６】
2005208513.tif 000008
【図７】
2005208513.tif 000009