(57)【要約】【課題】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、主走査方向の全幅倍率と部分的な倍率の差のずれの双方が一致するようにし、経時的、あるいは温度上昇等に伴う倍率の変化に対処できるようにすることで、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像を形成することを目的とする。【解決手段】光源ユニット２５０からの光ビームは偏向手段２１３により主走査方向に偏向されながら像担持体１０１上に走査され、像担持体１０１の回転により潜像が形成され、図示しない現像装置により特定色に顕像化される。他の光源ユニットからの光ビームによって複数色の画像が形成され、転写手段上に重ね合わせられ多色画像が得られる。頁間に各色の検出パターンを複数形成し、ＬＥＤ素子２３１で照明し、フォトセンサ２３２で受光することによって、部分的な倍率誤差を検出し補正を行う。【選択図】  図１
2005238584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素クロックに基いて変調された光源手段からの光ビームによって被照射面を走査する光走査装置において、主走査領域の全幅倍率Ｇを検出する検出手段と、前記主走査領域を複数区間に分割し、各分割区間における画素クロックのパルス周期を、位相データにより指示する遷移タイミングで可変する光源駆動手段と、前記各分割区間毎の部分倍率ｇｎを検出された前記全幅倍率Ｇに基いて予測する倍率予測手段と、を備え、前記位相データを、各分割区間において予測された部分倍率ｇｎと検出された前記全幅倍率Ｇとの差分が補正されるよう設定することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
複数色に対応する複数の像担持体と、一様に帯電された前記複数の像担持体の各像担持体面に、画素クロックに基いて変調された複数の光源からの光ビームを照射することによって静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、顕像化された各色画像を重ねあわせてカラー画像を形成する転写手段と、を有する多色画像形成装置において、少なくとも前記顕像化されたいずれかの画像における主走査領域の全幅倍率Ｇを検出する検出手段と、主走査領域を複数区間に分割し、各分割区間における画素クロックのパルス周期を、位相データにより指示する遷移タイミングで、可変する光源駆動手段と、前記各分割区間毎の部分倍率ｇｎを予測する倍率予測手段と、を備え、前記位相データを、各分割区間において予測された部分倍率ｇｎと検出された全幅倍率Ｇとの差分が補正されるよう設定することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項３】
請求項２に記載の多色画像形成装置において、前記倍率予測手段は、前記全幅倍率Ｇに基づいて予測するものであることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項４】
請求項３に記載の多色画像形成装置において、前記光走査手段は、前記顕像化された画像の主走査領域幅が調整可能に構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項５】
請求項３に記載の多色画像形成装置において、前記光走査手段は、前記顕像化された各色画像間の主走査領域幅の差が調整可能に構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項６】
請求項２に記載の多色画像形成装置において、前記光走査手段は、前記顕像化された各色画像間の主走査領域幅の差と、副走査方向に対する主走査方向の傾きの差とを調整可能に構成され、前記倍率予測手段は、前記傾きの調整量γに基いて予測するものであることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データを所定の印刷ページ枚数おきに設定することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項８】
請求項２ないし７のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇを検出するトナーパッチを前記転写手段上の印刷ページ間に形成することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項９】
請求項２ないし７のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇを検出する光検出手段を主走査領域の開始側および終端側に設け、該光検出手段間の走査時間により全幅倍率Ｇを検出することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１０】
請求項２ないし９のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データによりシフトする位相が前記各分割区間において一定であることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の多色画像形成装置において、前記位相データにより位相をシフトする画素を等間隔に配列することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の多色画像形成装置において、前記位相データにより位相をシフトする画素を所定の関数式により求められる間隔で配列することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１３】
請求項２ないし１２のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇは、前記画素クロックの基準値を可変することによって補正可能に構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１４】
請求項２ないし１２のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇは、前記像担持体面における光ビームの走査速度を可変することによって補正可能に構成されていることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１５】
複数色に対応する複数の像担持体と、一様に帯電された前記複数の像担持体の各像担持体面に、画素クロックに基いて変調された複数の光源からの光ビームを照射することによって静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、顕像化された各色画像を重ねあわせてカラー画像を形成する転写手段と、を有する多色画像形成装置において、前記各色画像の主走査領域を複数区間に分割し、各分割区間における画素クロックのパルス周期を、位相データにより指示する遷移タイミングで、可変する光源駆動手段と、前記位相データ設定手段とを備え、前記各色画像間の主走査倍率差を補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の多色画像形成装置において、前記主走査領域における主走査倍率、または主走査倍率の差を検出する倍率検出手段を備え、前記位相データ設定手段は、前記倍率検出手段による検出値に基いて位相データを設定することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、少なくとも全幅区間における主走査倍率、または主走査倍率差を検出するとともに、上記全幅区間における検出値を基に、所定の重み付けにより前記各分割区間における部分倍率の可変量を配分することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、少なくとも全幅区間における主走査倍率、または主走査倍率差を検出するとともに、上記画素クロックの基準値を可変することにより、主走査領域の全幅区間における主走査倍率の差を補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、少なくとも１つの光源から射出された光ビームを、主走査方向に沿った複数個所で検出する光検出手段を含むことを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２０】
請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、前記顕像化された各色画像から主走査倍率、または主走査倍率差を検出することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の多色画像形成装置において、前記顕像化された各色画像は、前記転写手段の走査方向に沿った複数箇所で並列形成された各色検出パターンであり、前記主走査倍率差は基準色に対する主走査倍率差であることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２２】
請求項１５ないし２１のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記各分割区間は、主走査領域を偏分割して設定されることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２３】
請求項１５に記載の多色画像形成装置において、前記各像担持体における光ビームの走査線傾きを可変する傾き可変手段を備え、前記位相データ設定手段は、前記傾き可変手段による可変量に基いて位相データを設定、または設定値を補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２４】
請求項１５に記載の多色画像形成装置において、前記主走査方向における書込みタイミングを可変するレジストずれ補正手段を備え、前記位相データ設定手段は、前記書込みタイミングによらず、主走査方向における各照射位置に対応して位相データを設定することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２５】
請求項１５ないし２４のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各分割区間毎に位相の遷移タイミングが略等間隔となるよう選択し、主走査倍率差を補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２６】
請求項１５ないし２４のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各分割区間毎に位相の遷移タイミングを所定の関数式により選択し、主走査倍率差を補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２７】
請求項１５ないし２６のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各画素に対応する位相データを、各分割区間の境界近傍で、少なくとも隣接する走査線間で異なるよう切り換えることを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２８】
請求項１５ないし２７のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各画素に対応する位相データを、各分割区間の境界近傍で、上記転写手段により重ね合わされる各色間で異なるよう切り換えることを特徴とする多色画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機およびレーザプリンタ等の書込系に用いられる光走査装置に適用され、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。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、各トナー像の副走査方向のレジストずれにより色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させる。
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の主走査倍率および書込み位置を正確に合わせなければ、主走査方向のレジストずれにより色ずれや色変わりの要因となる。
【０００３】
従来、このレジストずれは、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レジストずれ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、副走査方向については、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補正する（例えば、特許文献１  参照。）とともに、主走査方向の一端を支点にして折返しミラーを傾ける（例えば、特許文献２  参照。）、あるいは、走査レンズを傾ける等により各色間の走査線の傾きを合せている（例えば、特許文献３  参照。）。
一方、主走査方向については、走査始端で発生される同期検知信号からのタイミングを調節することにより書出し位置を補正するとともに、折返しミラーの位置を移動する（例えば、特許文献４  参照。）、あるいは、走査始端から走査終端に至る走査時間を検出することにより画素クロックの周波数を合わせる等により各色間の倍率を合せている（例えば、特許文献５  参照。）。
また、一走査内で画素クロックの周波数を可変することにより走査光学系のfθ特性誤差を補正した例が開示されている（例えば、特許文献６  参照。）。
【０００４】
一般に、光走査装置は、記録画像の画素データに基づいて所定の画素クロックで変調される半導体レーザを有する光源と、光源からの光ビームを放射状に偏向走査するポリゴンミラーと、走査された光ビームを感光体ドラム面上にスポット状に結像するとともに隣接する画素のスポット間隔が均等となるよう配列するfθ特性を有する走査光学系とからなり、主にポリゴンミラーの回転速度ムラ、走査光学系のfθ特性誤差、ポリゴンミラーから感光体ドラムに至る光路長偏差により、主走査位置に応じて部分的に倍率が変化する。
一方、多色画像形成装置に対応した光走査装置として、各色に対応する光源からの光ビームを単一のポリゴンミラーで一括して走査するようにし、各々対応する走査光学系や感光体ドラムに導くための複数の折返しミラーを共通のハウジングに一体的に支持した構成例が知られている（例えば、特許文献７  参照。）が、このように複数の光走査手段を集約した場合、上記主走査位置に応じた部分的な倍率変化があっても、各々の光走査手段で同様に発生していれば、各画素に相当するビームスポット位置の各色間のずれはない。
しかしながら、各色間で走査光学系のfθ特性誤差やポリゴンミラーから感光体ドラムに至る光路長の偏差があると、各画素に相当するビームスポット位置がずれる。さらに、各光走査手段で個別にポリゴンミラーを有する場合はこの速度差によってもずれが発生する。
【０００５】
fθ特性誤差の差は、例えば、走査光学系を構成する複数の走査レンズにおける製造上のばらつきや組付けに伴う各レンズ間の光軸ずれ等により生じる。
しかも、近年の非球面化に伴い面形状が複雑となり樹脂により成形されるため、面のうねりによって部分的な倍率が変化し、光走査手段間の差を生じ易い。
このように、各色間の主走査倍率の差は一様に延びる、または縮むといった単純な変化ではなく、主走査方向に対して部分的に延びたり縮んだりする。
したがって、従来のように一様に倍率を可変する方法では、各色画像の全幅倍率を一致させることはできるが、このような部分的な倍率の差のずれまで補正することができず、色ずれや色変わりを生じ画像品質を著しく劣化させていた。
これに対し、主走査領域を複数の区間に分割し、各々において画素クロックの周波数を設計上発生するｆθ特性誤差がなくなるように設定することにより、各光走査手段単独では部分的な倍率のずれを理想的に補正することはできる（例えば、特許文献８  参照。）が、走査レンズのばらつき等により生じる各分割区間での残差が走査終端にいくほど累積されるため、各色間で全幅倍率を一致させるのが難しくなる。
【０００６】
しかも、走査レンズが主走査方向に長尺であることに伴って温度分布を持ったり、上記したように走査線の傾き補正に伴って折返しミラーを傾けたりすると、初期的に合わせたとしても、経時的にずれてしまう。
上記したように転写体に記録されたレジストずれ検出パターンを定期的に検出し、初期的に合わせたとしても、ジョブ中のポリゴンミラーによる発熱や、プリント枚数が増えることによる装置内部の温度上昇により経時的にずれが発生する。
このようなレジストずれ検出パターンによる補正を頻繁に行なえばずれは小さくなるが、プリントの生産性が低下し無駄なトナーや電力を消費するため、好ましくない。
【０００７】
【特許文献１】特公平７−１９０８４号公報
【特許文献２】特開平１０−１３３１３０号公報
【特許文献３】特開平１１−１５３７６５号公報
【特許文献４】特許第２６５５６０３号公報
【特許文献５】特開平９−５８０５３号公報
【特許文献６】特開平１１−１６７０８１号公報
【特許文献７】特開２００２−１４８５５１号公報
【特許文献８】特開２００３−９８４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明では、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、
１．主走査方向の全幅倍率と部分的な倍率の差のずれとのいずれもが一致するようにする、
２．主走査方向に沿った経時的な倍率の変化に対処できるようにすることで、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像を形成する、
３．温度上昇等に伴う経時的な倍率の変化に対処できるようにすることで、色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像を形成する、
ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明では、画素クロックに基いて変調された光源手段からの光ビームによって被照射面を走査する光走査装置において、主走査領域の全幅倍率Ｇを検出する検出手段と、前記主走査領域を複数区間に分割し、各分割区間における画素クロックのパルス周期を、位相データにより指示する遷移タイミングで可変する光源駆動手段と、前記各分割区間毎の部分倍率ｇｎを検出された前記全幅倍率Ｇに基いて予測する倍率予測手段と、を備え、前記位相データを、各分割区間において予測された部分倍率ｇｎと検出された前記全幅倍率Ｇとの差分が補正されるよう設定する光走査装置を特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、複数色に対応する複数の像担持体と、一様に帯電された前記複数の像担持体の各像担持体面に、画素クロックに基いて変調された複数の光源からの光ビームを照射することによって静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、顕像化された各色画像を重ねあわせてカラー画像を形成する転写手段と、を有する多色画像形成装置において、少なくとも前記顕像化されたいずれかの画像における主走査領域の全幅倍率Ｇを検出する検出手段と、主走査領域を複数区間に分割し、各分割区間における画素クロックのパルス周期を、位相データにより指示する遷移タイミングで、可変する光源駆動手段と、前記各分割区間毎の部分倍率ｇｎを予測する倍率予測手段と、を備え、前記位相データを、各分割区間において予測された部分倍率ｇｎと検出された全幅倍率Ｇとの差分が補正されるよう設定することを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の多色画像形成装置において、前記倍率予測手段は、前記全幅倍率Ｇに基づいて予測するものであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の多色画像形成装置において、前記光走査手段は、前記顕像化された画像の主走査領域幅が調整可能に構成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明では、請求項３に記載の多色画像形成装置において、前記光走査手段は、前記顕像化された各色画像間の主走査領域幅の差が調整可能に構成されていことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項２に記載の多色画像形成装置において、前記光走査手段は、前記顕像化された各色画像間の主走査領域幅の差と、副走査方向に対する主走査方向の傾きの差とを調整可能に構成され、前記倍率予測手段は、前記傾きの調整量γに基いて予測するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項２ないし６のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データを所定の印刷ページ枚数おきに設定することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項２ないし７のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇを検出するトナーパッチを前記転写手段上の印刷ページ間に形成することを特徴とする。
【００１３】
請求項９に記載の発明では、請求項２ないし７のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇを検出する光検出手段を主走査領域の開始側および終端側に設け、該光検出手段間の走査時間により全幅倍率Ｇを検出することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項２ないし９のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データによりシフトする位相が前記各分割区間において一定であることを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載の多色画像形成装置において、前記位相データにより位相をシフトする画素を等間隔に配列することを特徴とする。
【００１４】
請求項１２に記載の発明では、請求項１０に記載の多色画像形成装置において、前記位相データにより位相をシフトする画素を所定の関数式により求められる間隔で配列することを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、請求項２ないし１２のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇは、前記画素クロックの基準値を可変することによって補正可能に構成されていることを特徴とする。
請求項１４に記載の発明では、請求項２ないし１２のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記全幅倍率Ｇは、前記像担持体面における光ビームの走査速度を可変することによって補正可能に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１５に記載の発明では、複数色に対応する複数の像担持体と、一様に帯電された前記複数の像担持体の各像担持体面に、画素クロックに基いて変調された複数の光源からの光ビームを照射することによって静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化する現像手段と、顕像化された各色画像を重ねあわせてカラー画像を形成する転写手段と、を有する多色画像形成装置において、前記各色画像の主走査領域を複数区間に分割し、各分割区間における画素クロックのパルス周期を、位相データにより指示する遷移タイミングで、可変する光源駆動手段と、前記位相データ設定手段とを備え、前記各色画像間の主走査倍率差を補正することを特徴とする。
請求項１６に記載の発明では、請求項１５に記載の多色画像形成装置において、前記主走査領域における主走査倍率、または主走査倍率の差を検出する倍率検出手段を備え、前記位相データ設定手段は、前記倍率検出手段による検出値に基いて位相データを設定することを特徴とする。
【００１６】
請求項１７に記載の発明では、請求項１６に記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、少なくとも全幅区間における主走査倍率、または主走査倍率差を検出するとともに、上記全幅区間における検出値を基に、所定の重み付けにより前記各分割区間における部分倍率の可変量を配分することを特徴とする。
請求項１８に記載の発明では、請求項１６に記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、少なくとも全幅区間における主走査倍率、または主走査倍率差を検出するとともに、上記画素クロックの基準値を可変することにより、主走査領域の全幅区間における主走査倍率の差を補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項１９に記載の発明では、請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、少なくとも１つの光源から射出された光ビームを、主走査方向に沿った複数個所で検出する光検出手段を含むことを特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、請求項１６ないし１８のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記倍率検出手段は、前記顕像化された各色画像から主走査倍率、または主走査倍率差を検出することを特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項２０に記載の多色画像形成装置において、前記顕像化された各色画像は、前記転写手段の走査方向に沿った複数箇所で並列形成された各色検出パターンであり、前記主走査倍率差は基準色に対する主走査倍率差であることを特徴とする。
【００１８】
請求項２２に記載の発明では、請求項１５ないし２１のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記各分割区間は、主走査領域を偏分割して設定されることを特徴とする。
請求項２３に記載の発明では、請求項１５に記載の多色画像形成装置において、前記各像担持体における光ビームの走査線傾きを可変する傾き可変手段を備え、前記位相データ設定手段は、前記傾き可変手段による可変量に基いて位相データを設定、または設定値を補正することを特徴とする。
請求項２４に記載の発明では、請求項１５に記載の多色画像形成装置において、前記主走査方向における書込みタイミングを可変するレジストずれ補正手段を備え、前記位相データ設定手段は、前記書込みタイミングによらず、主走査方向における各照射位置に対応して位相データを設定することを特徴とする。
【００１９】
請求項２５に記載の発明では、請求項１５ないし２４のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各分割区間毎に位相の遷移タイミングが略等間隔となるよう選択し、主走査倍率差を補正することを特徴とする。
請求項２６に記載の発明では、請求項１５ないし２４のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各分割区間毎に位相の遷移タイミングを所定の関数式により選択し、主走査倍率差を補正することを特徴とする。
請求項２７に記載の発明では、請求項１５ないし２６のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各画素に対応する位相データを、各分割区間の境界近傍で、少なくとも隣接する走査線間で異なるよう切り換えることを特徴とする。
請求項２８に記載の発明では、請求項１５ないし２７のいずれか１つに記載の多色画像形成装置において、前記位相データ設定手段は、各画素に対応する位相データを、各分割区間の境界近傍で、上記転写手段により重ね合わされる各色間で異なるよう切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、一様な倍率変化による分は全体倍率によりあらかじめ補正して
おき、各分割区間毎の差分のみを位相データにより補正するようにしたので、全幅倍率を確実に補正しつつ主走査方向に沿った部分的な倍率も補正できる。
各色画像間の主走査倍率差を補正することにより、複数の光走査手段間の全幅倍率と主走査方向に沿った部分的な倍率の差が生じないように制御できるので、経時的にも色ずれや色変わりのない高品位なカラー画像が形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１は本発明の実施例を説明するための図である。
図２は図１におけるポリゴンミラー回転軸を含む側断面図である。
図３、図４はハウジングの構成を示す分解斜視図である。
各図において符号１０１〜１０４は感光体ドラム、１０５は転写ベルト、１１１〜１１４は防塵ガラス、１１５はポリゴンモータベース部、１１６は固定軸、１１７は円筒スリーブ、１１８は磁気コイル、１１９は環状のマグネット、２０１〜２０４は光ビーム、２０９〜２１２はシリンダレンズ、２１３は偏向手段としてのポリゴンミラー、２１５〜２１７は反射ミラー、２１８はｆθレンズ、２１９〜２２２はトロイダルレンズ、２２３〜２２６は折り返しミラー、２２７〜２２９は折り返しミラー、２３１はＬＥＤ素子、２３２はフォトセンサ、２３３は集光レンズ、２３４はハウジング、２３５はカバー、２３６はポリゴンモータ、２４１〜２４３は非平行平板、２５０〜２５３は光源ユニット、２５４、２５５は板ばね、２５６〜２５９は突き当て部、２６０〜２６２は突き当て部、２６３はハウジング壁面の開口部、２６４、２６５はピン、２６６、２６７は側板、２６８、２６９は基準穴、２７０は底板、２７１〜２７４はスリット状開口、２７５は突起、２７６は係合穴、２７７、２７８はハウジングの前後壁面、２８０、２８１は折り返しミラー、２８２は支持部材、２８３、２８４は基板、２８５、２８６は装着面、２９０はネジ穴、５０２はくさび状の板ばね、５２０はＬ字状のブラケットをそれぞれ示す。
【００２２】
本実施例は４ステーション分を一方向に走査する実施例である。４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を転写ベルト１０５の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し単一のポリゴンミラー２１３の同一面で全ての光ビームを走査する。
また、実施例では、各感光体に対して半導体レーザを対で配備し、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。ここで副走査方向とは、本来は感光体ドラム面の移動方向を指す言葉であり、主走査方向とは感光体上を光束が走査する方向を指す言葉であるが、光源その他の配置は、これら両方向と密接に関係を持たせて配置しているので、便宜上、それぞれに対応する方向を同様に副走査方向、あるいは主走査方向と呼ぶことにする。
各光源ユニットからのビーム２０１、２０２、２０３、２０４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、実施例では光源ユニット２５０の射出位置が最も高くハウジング底面から離れた位置となるよう、続いて光源ユニット２５１、２５２、２５３の順に、また、主走査方向には射出方向がポリゴンミラーの偏向点に向かって収斂するように配置され、発光点からポリゴンミラーの偏向点に至る光路長は各々同一となるよう設定されている。
【００２３】
シリンダレンズ２０９、２１０、２１１、２１２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２１３の偏向点までの光路長が等しくなるように配備して、各光ビームは偏向面にて副走査方向に線状となるように収束され、偏向点と感光体面上とが副走査方向に共役となるようにして、後述するトロイダルレンズとの組み合わせで面倒れ補正光学系をなす。
非平行平板２４１、２４２、２４３は、光学くさびとも呼ばれ、一面が光軸に直交する向きに置かれ、他の一面を主または副走査方向にわずかに傾けられたガラス基板であり、基準色を除くステーション（実施例では、光源ユニット２５０からのビーム以外）に配備され、光軸周りに回転制御することで各走査位置を安定的に保持する。
ビーム合流手段としての反射ミラー２１５、２１６、２１７は、反射角がビーム合流手段での折り返し位置が偏向点から近いほど鋭角となるように配置すると同時に、反射ミラーの位置をポリゴンミラーから順に遠ざけることで、折り返し点から発光点に至る距離を異ならしめ、各光源ユニットが前後にずれて重なり合うことで、プリント基板同士が干渉しないようレイアウトしている。
なお、光源ユニット２５０からのビームは反射ミラーを介さず直接ポリゴンミラーへと向かうようにしているが、他のビームと同様、反射ミラーを配備して折り返してもよい。
【００２４】
各反射面は階段状に高さが異なり、光源ユニット２５０からのビームは各反射ミラーの上空をかすめてポリゴンミラーへと向かい、光源ユニット２５１からのビームは反射ミラー２１５で折り返され上記光源ユニット２５０からの光路に主走査方向を近接させ、反射ミラー２１６、２１７の上空をかすめてポリゴンミラーへと向かう。また、光源ユニット２５２からのビームは反射ミラー２１６で折り返され、同様に主走査方向を近接させ、反射ミラー２１７の上空をかすめてポリゴンミラーへと向かう。
このように、ポリゴンミラーから遠い側より順次各ビームの主走査方向を合わせポリゴンミラー２１３に入射される。
各ビームは各々副走査方向に平行となるよう均等間隔、実施例ではＬ＝５ｍｍで各半導体レーザより射出され、ポリゴンミラー反射面でもこの間隔Ｌを保って反射面に対し垂直に入射される。
したがって、半導体レーザ、カップリングレンズを保持する光源手段は物理的に上下（副走査方向）に重ねるのは難しく、主走査方向にずらして配置される。
ポリゴンミラー２１３は厚肉に形成され、実施例では、６面ミラーとし、偏向に用いないビーム間の部分にポリゴンミラーの内接円より若干小径となるように溝を設けて風損をより低減した形状とし、１層の厚さは約２ｍｍとしている。
【００２５】
ｆθレンズ２１８は各ビームに共通で、ポリゴンミラーと同様に厚肉に形成され、副走査方向には収束力を持たない。主走査方向にはポリゴンミラーの回転に伴って各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、各ビーム毎に配備され、ポリゴンミラーの面倒れ補正機能を有するトロイダルレンズ２１９、２２０、２２１、２２２とにより各ビームを感光体面上にスポット状に結像し、4つの潜像を同時に記録する光走査手段を各々構成する。
各光走査手段では、ポリゴンミラーから感光体面に至る各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に対する入射位置、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。各光走査手段毎に光路を説明すると、光源ユニット２５０からのビーム２０１は、ポリゴンミラーの最上層で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２３で反射されトロイダルレンズ２１９を介して感光体ドラム１０１に導かれ、第１の光走査手段としてイエロー画像を形成する。
【００２６】
光源ユニット２５１からのビーム２０２は、ポリゴンミラーの２段目の層で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２４で反射されトロイダルレンズ２２０を介して、折り返しミラー２２７、感光体ドラム１０２に導かれ、第２の光走査手段としてマゼンタ画像を形成する。
光源ユニット２５２からのビーム２０３は、ポリゴンミラーの3段目の層で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２５で反射されトロイダルレンズ２２１を介して、折り返しミラー２２８により感光体ドラム１０３に導かれ、第３の光走査手段としてシアン画像を形成する。
光源ユニット２５３からのビーム２０４は、ポリゴンミラーの最下層で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２６で反射されトロイダルレンズ２２２を介して、折り返しミラー２２９により感光体ドラム１０４に導かれ、第４の光走査手段としてブラック画像を形成する。
この内、折り返しミラー２２４、２２５、２２６はビーム分岐手段を構成し、ビームの流れに沿って、まず、上記ビーム合流手段により最後に合流した光源ユニット２５３からのビームを分岐し、さらに光源ユニット２５２からのビームを分岐、というように副走査方向の配列順に対応して順次分岐していく。
各感光体ドラムへのビーム入射角度は同一である。
【００２７】
図４に示すように、４つの光走査手段の光源ユニット２５０、２５１、２５２、２５３からｆθレンズ２１８に至る部分は単一のハウジング２３４に収納され、カバー２３５で上部開口を封止される。
ポリゴンモータ２３６は、動圧軸受方式であり、図２に示すように、ベース部１１５を基準としてハウジング底面にねじ固定される。ベース部１１５外周にはへリングボーン溝を形成した固定軸１１６が立設され、ポリゴンミラー２１３の中心部をくり抜いて円筒スリーブ１１７を装着した回転体が挿入されている。回転体下部には環状のマグネット１１９が配備され、円周方向に対向する磁気コイル１１８とで回転する。
光源ユニット２５０、２５１、２５２、２５３の詳細は後述するが、ホルダ部材の光軸に直交する当接面をハウジングの壁面に突き当て、円筒部を壁面に設けられた嵌合穴に挿入してねじ固定される。
シリンダレンズ２０９、２１０、２１１、２１２は、各々ハウジング底面に高さを変えて立設したＬ字状の突き当て部２５６、２５７、２５８、２５９に各々レンズ底面と平面側を各々突き当て、板ばね２５５で付勢して支持する。板ばね２５５は突き当て部にねじ固定される。
反射ミラー２１５、２１６、２１７は、同様にハウジング底面に高さを変えて立設した突き当て部２６０、２６１、２６２に各々反射面の下側を突き当て板ばね２５４で押圧して支持する。
【００２８】
ｆθレンズ２１８は、ハウジング底面に設けられた台座面に中央部において接着固定され、射出された光ビームはハウジング壁面の開口部２６３を通ってハウジング外部に各々副走査方向に平行に放射される。
図中、２４４，２４５、２４６、は、非平行平板２４１、２４２、２４３を回転機構に装着した光軸変更手段で、詳細は後述する。
図３において、ハウジングの前後壁面２７７、２７８には、一対のピン２６４、（２６５）が形成され、コの字状に曲げられた板金製の側板２６６、２６７を、板面に形成された基準穴２６８、（２６９）にピン２６４、（２６５）を挿入して各々光軸方向および副走査(高さ)方向に位置決めされ、ねじ穴２９０に側板を介してねじを螺合することによって板面間に挟み込むようにして固定しており、側板２６６、２６７は主走査方向両端側に互いに対向するよう配備される。
側板２６６、２６７の下側には、凹凸形状に曲げられ、各感光体ドラムの照射位置に対応する位置にスリット状の開口２７１、２７２、２７３、２７４を形成した板金製の底板２７０が配備され、両端面から突出した複数の突起２７５を側板２６６、２６７に形成した係合穴２７６に各々挿入してカシメ結合され、側板２６６、２６７同士が平行に保たれるよう保持される構造体をなしている。
各々の板面には、折り返しミラーおよびトロイダルレンズの支持部材が貫通するように打ち抜き開口が設けられており、上記ハウジングの前後壁面の位置決めピン２６４、（２６５）により各側板間で開口位置が主走査方向に通しで重なるよう揃えられている。
【００２９】
図５は折り返しミラーの固定方法を示す図である。
同図において符号５０１は側板打ち抜き穴の一辺、５０２はくさび上の板ばね、５０３は板ばねの切り欠き部、５０４は５０１の対辺をそれぞれ示す。
打ち抜き端面の一辺５０１に折り返しミラーの反射面側を突き当て、くさび状の板ばね５０２を裏面側と側板の対向辺５０４との間に外側より挿入し、切欠５０３を側板の縁５０４に係合して両側とも固定する。くさび状の板ばね５０２は全て同一形状である。
【００３０】
図６はトロイダルレンズの支持筐体の構成を示す図である。
同図において符号５０５はトロイダルレンズ、５０６はリブ部、５０７は位置決め用の突起、５０８は調節ねじ、５０９は支持板、５１０は立曲げ部、５１２はねじ穴、５１３、５１４は開口、５１６は切欠、５１７、５１８は板ばね、５１９は切欠、５２０はＬ字状のブラケット、５２１はステッピングモータ、５２２は送りねじ、５２３はネジ穴、５２４は板ばね、５２５は板ばねの穴、５３０は側板に設けられた開口の一辺をそれぞれ示す。
トロイダルレンズ５０５は、樹脂製でレンズ部を囲うようにリブ部５０６が形成され、中央部には位置決め用の突起５０７が形成されている。
支持板５０９は板金でコの字状に形成され、トロイダルレンズ５０５は、立曲げ部に形成した切欠５１６に上記突起５０７を係合し、リブの下面を立曲げ部５１０に突き当て位置決めし、板ばね５１７、５１８によりリブの上面より付勢して両端を保持する。板ばね５１７、５１８はトロイダルレンズ５０５を支持板５０９に重ね合わせた状態で外側よりはめ込み、一端を開口５１３から内側に出し開口５１４に挿入して固定する。
また、中央部にはねじ穴５１２に調節ねじ５０８を螺合させ、板ばね５２４を同様に外側よりはめ込み下側リブの内側に引っ掛けて、調節ねじ５０８の先端にリブの下面が確実に当接するように付勢する。
板ばねの穴５２５は調節ねじ５０８を貫通する穴である。
【００３１】
トロイダルレンズ５０５は長尺で、剛性が低いため、わず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に局部的に応力が加わってもトロイダルレンズを変形させることがない(母線の直線性を保持する)ようにしている。
トロイダルレンズを装着した支持板は、副走査方向における板面を側板２６７に設けられた開口の一辺５３０に突き当て、端部に形成された切欠５１９を開口の縁に係合して、折返しミラー同様、同形状の板ばね５０２により固定し、もう一端は側板２６６を貫通させたステッピングモータ５２１のシャフト先端に形成された送りねじ５２２をねじ穴５２３に螺合して支持する。
【００３２】
送りねじ５２２でのバックラッシュをとるため、こちらにも板ばね５０２をはめ込み一方向に付勢している。ステッピングモータ５２１は全て側板２６６の外側に接合されたＬ字状のブラケット５２０に取付けられ、副走査方向（トロイダルレンズの高さ方向）に変位可能としている。
したがって、ステッピングモータ５２１の正逆回転に追従してトロイダルレンズ５０５は光軸と直交する面内で、側板２６７の開口縁を支点として角度γの回動調節ができ、それに伴って副走査方向におけるトロイダルレンズの母線が傾いて、トロイダルレンズの結像位置としての走査ラインが傾けられる。
実施例では、図６または図７に示す構成のいずれかが、ブラックを除く他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る。
【００３３】
図７はトロイダルレンズの支持筐体の他の構成を示す図である。
同図において符号５０９、５０９’は第１および第２の支持板、５３１、５３２はブロック、５３３はリブの縁部、５３４、５３５はリブ受け部、５３６５３６’は切欠、５３７、５３８は板ばねをそれぞれ示す。なお、図６と同一の機能を有するものは同じ符号を付してある。
トロイダルレンズ５０５は、樹脂製でレンズ部を囲うようにリブ部５０６が形成され、中央部には位置決め用の突起５０７が形成されている。
支持筐体は板金で形成され、第１の支持板５０９と第２の支持板５０９’との間に樹脂製のブロック５３１、５３２を挟んで枠状に接合されてなる。
実施例では、ブロック５３１、５３２上下の接合面に立設した突起を第１の支持板５０９、第２の支持板５０９’の嵌合穴に挿入してカシメ、結合している。
トロイダルレンズ５０５は光軸方向のリブの縁部５２３を各ブロックに形成した受け部５３４、５３５に突き当て、板ばね５３７、５３８により付勢して光軸方向を、また、上記突起５０７を各支持板の切欠５３６、５３６’に係合して主走査方向を位置決めして上下から挟み込むように組み込まれ固定される。
【００３４】
図８は図６に示したトロイダルレンズの装着状態を光軸方向から見た図である。
同図において符号５１１はトロイダルレンズの母線を示す。
トロイダルレンズ５０５は両端を立曲げ部５１０の縁、中央を調節ねじ５０８の先端で支持され、調節ねじ５０８の突き出し量が立曲げ部５１０の高さに足りない場合には、トロイダルレンズ５０５の母線５１１が下側に凸となるよう反る。逆に突き出し量が超えると上側に凸に反る。したがって、これらの調節ねじ５０８を調整することによってトロイダルレンズ５０５の母線が副走査方向に湾曲され、走査ラインの曲がりが補正できる。
【００３５】
図９は図７に示したトロイダルレンズの装着状態を光軸方向からみた図である。
ブロック５３１、５３２はトロイダルレンズ５０５と同一高さに形成され、第１の支持板５０９と第２の支持板５０９’との間にトロイダルレンズ５０５のリブ部５０６上下面が密着して支持される。
ブロック５３１、５３２上下の接合面は段付きに形成され、第１の支持板５０９、第２の支持板５１９’との当接面よりも内側をわずかに低くして、当接しない領域を設け、各々第１の支持板５０９と螺合する第１の調節ねじ５２６、第２の支持板５０９’と螺合する第２の調節ねじ５２７が、隙間を介して配備されるようにしており、第１の調節ねじ５２６をねじ込むと第１の支持板５０９が上側が凸になるように変形し、第２の調節ねじ５２７をねじ込むと第２の支持板５０９’が下側が凸になるように変形する。
したがって、これらの調節ねじを調整することによってトロイダルレンズ５０５の母線が副走査方向に湾曲され、走査ラインを一様に反らすことができる。
【００３６】
一般に、走査ラインの曲がりは光学系を構成する光学素子の配置誤差や成形時の変形等に起因するが、これをキャンセルする方向にトロイダルレンズ５０５を湾曲させることによって直線性を改善、あるいは、各走査ライン間の湾曲の方向と量を揃えることができる。
実施例では、ブラック(第４の光走査手段)を含めた全てのトロイダルレンズに配備され、製造時に各色の走査ラインを基準となるブラックの走査ラインに曲がりの方向と量とが揃うように合わせ、この状態を保ったまま、上記した傾き調整が行なわれる。
上記により構成された光学ユニットは、側板２６６、２６７の曲げ部に各々形成された装着面２８５、２８６を基準に本体にねじ止めにより取付けがなされる。
図２において、防塵ガラス１１１、１１２、１１３、１１４は、底板に設けられた開口を塞ぐように接合される。
【００３７】
第１の光走査手段には、図３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おいて走査ビームを折り返すミラー２８０、２８１が、底板２７０に接合された支持部材２８２に装着され、フォトセンサを実装した基板２８３、２８４において各々ビームを検出する。
基板２８３、２８４は、底板の立ち上げ面に開口からフォトセンサが覗くようにねじ止めされる。
実施例では、基板２８３は同期検知センサとなし、この検出信号を基に全てのステーションにおける書込開始のタイミングをはかるよう共用している。
一方、基板２８４は終端検知センサをなし、同期検知センサ２８３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、少なくとも基準となる第１の光走査手段について後述する転写ベルト上での全幅倍率を安定的に保持することができる。
【００３８】
図１０はフォトセンサの受光部の形状を示す図である。
同図において符号３５１、３５２は特に一方向に長いフォトダイオードをそれぞれ示す。
長辺を主走査方向に垂直に向けた細長いフォトダイオード３５１と、それに対して非平行な細長いフォトダイオード３５２とで構成することにより、フォトダイオード３５１からフォトダイオード３５２に至る時間差Δｔを計測して、光ビームの副走査位置のずれΔｙを検出している。
非平行に配置された両フォトダイオード３５１と３５２の仮想の交点Ｐから見た副走査位置のずれΔｙはフォトダイオード３５２の傾斜角α、光ビームの走査速度Ｖを用いて
Δｙ＝（Ｖ／ｔａｎα）・Δｔ
で表され、Δｔが一定となるように、後述する光軸偏向手段を用いてフィードバック補正することにより、設定された副走査レジストずれが生じないよう走査位置を保持することができる。
【００３９】
図１１は光源ユニットの斜視図である。
同図において符号３０１、３０２は半導体レーザ、３０３、３０４はカップリングレンズ、３０５、３０６はベース部材、３０７はホルダ部材、３０８、３０９はＶ溝部、３１０、３１１は板ばね、３１２はプリント基板、３１３は円筒部、３１４は当接面をそれぞれ示す。
全ての光源ユニットは同一構成である。
図１２は像面上におけるビームスポットの関係を説明するための図である。
図１１において、半導体レーザ３０１、３０２およびカップリングレンズ３０３、３０４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、半導体レーザはパッケージの外周で嵌合して各々ベース部材３０５、３０６に裏側より圧入され、ホルダ部材３０７の裏面に、各々３点を表側から貫通したねじを螺合して当接させて保持し、カップリングレンズ３０３、３０４はホルダ部材３０７に相反する方向に開くよう形成したＶ溝部３０８、３０９に外周を突き当て、板ばね３１０、３１１により内側に寄せてねじ固定される。
この際、半導体レーザの発光点がカップリングレンズの光軸上になるようベース部材の当接面(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からの射出光が互いに平行となるようＶ溝上(光軸上)での位置を調節して固定している。
【００４０】
各々の射出光の光軸は射出軸Ｃに対して互いに交差する方向となるよう傾けられ、実施例ではこの交差位置をポリゴンミラー反射面の近傍となるように支持部材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３１２は、ホルダ部材３０７に立設した台座にネジ固定により装着され、各半導体レーザのリード端子をスルーホール（図示省略）に挿入してハンダ付けすることで光源ユニット３００が一体的に構成される。
光源ユニット３００は、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の円筒部３１３を挿入して位置決めし、当接面３１４を突き当ててネジ止めされる。
この際、円筒部３１３を基準として傾け量βを調整することで、図１２に示すように、副走査方向の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。
【００４１】
図１３は書込制御回路のブロック図である。
同図において符号４０１は画素クロック生成部、４０２は高周波クロック生成回路、４０３はカウンタ、４０４は比較回路、４０５は画素クロック制御回路をそれぞれ示す。
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回路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、デューティ比に基いてあらかじめ同回路に設定される設定値Ｌ、および画素クロックの遷移タイミングとして外部（図ではメモリ）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。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からカウントを行なうことで、連続的なパルス列が形成できる。
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。
実施例では、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。
【００４２】
図１４は位相変化をを説明するためのタイミングチャートである。
１／８クロック位相を遅らせる例について説明する。
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。位相データＨは通常７が与えられている。１／８クロック位相を遅らせるとすると一時的に位相データＨ＝６が与えられ、７カウント目で立上げる。同時にカウンタがリセットされるので、実際にはカウント数６の次に０が来る。設定値Ｌ＝３は変わっていないので、４カウントで再び立ち下げる。位相データは再び７に戻され、カウンタは７までカウントしてから０にリセットされる。つまり、画素クロックの周期は、カウンタにおける８カウントから７カウントに減り、再び８カウントに戻ることにより、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。
こうして生成された画素クロックＰＣＬＫは、光源駆動部４０７に与えられ、画素クロックＰＣＬＫを基準に、画像処理部４０８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、半導体レーザを駆動する。したがって、この画像データの読み出すタイミングを可変する書込みタイミングを変更できる。
【００４３】
上記した構成によれば、画素クロックＰＣＬＫの位相は１クロック毎に変化させることが可能であるため、高精細な補正が可能であるが、実際には、このように１クロック毎のパルス周期に対応する倍率を与えるのは、相当量のメモリが必要になりコストアップを招くうえ、そのような微小間隔での倍率を計測するフォトセンサもないため、位相データを全画素に対応して用意することはせず、許容できる範囲でまとまった画素毎に位相データを与える形式をとっている。
そのため実施例では、主走査領域を複数の区間に分割し、各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設定するとともに、ある法則に従って位相データを与えるようにしている。
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
【００４４】
例えば、ある分割区間の倍率（以下部分倍率と呼ぶ）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、分割区間の始点と終点でビームスポット位置ずれが０となるようにするには、
Ｄ≒Ｎ／（Δｍ／σ）      但し、Ｄは整数
で示される画素毎に、σずつずらせばよいことになる。このようにすれば、各分割区間の補正残差が累積されることなく全幅での倍率も合わせることができる。
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が最大となるが、この最大値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。
上記した実施例では、位相シフトする画素は等間隔に配置しているが、以下には、この間隔を関数式で表した別の実施例を示す。
【００４５】
図１５、１６は主走査位置に対する区間毎の倍率補正を説明するための図である。
図示のようにいくつかの極値、図１５の例では７つの極値、図１６の例では５つの極値、を有し画像中央から周辺に行くほどその周期が短くなっている。
ここでは、この極値となる位置を分割位置とし各分割区間内では単調に増加または減少する曲線となるようにしている。各区間について、位相シフトの分解能σで終端（Ｎ画素目）でのレジストずれ、いわゆる分割区間幅のずれΔｍを分割すると、ビームスポット位置ずれの変化曲線Ｍ（ｘ）との交点が位相をシフトする画素の間隔Ｄｉを決定できる。
同図の例の場合、画像左から中央にかけて（走査始端側）は、各区間でこの画素の間隔Ｄｉが始点から終点にかけて徐々に延び、画像中央から右にかけて（走査終端側)は、徐々に縮む傾向があるので、各区間の画素の間隔Ｄｉを概略１次式で近似できる。
Ｄｉ≒ａ・ｘ＋ｂ        但し、Ｄｉは整数、ａ、ｂは係数
このように、位相データを関数式で与えることで、各画素毎に持たせる必要はなく、各項の係数のみをメモリ上に記憶させておけばよいので、メモリ量が低減できるうえ、分割区間の数を増やさずに許容できる範囲での補正が可能となる。
１次式に限らず、多次式あるいはｓｉｎ関数等を用いてもよく、変化曲線になるべくフィットするように選択すればよい。
【００４６】
このように主走査領域を複数区間に分割して、各分割区間毎の部分倍率のずれを補正することによってビームスポット位置は改善されるが、上記したように分割数にも限界があるため、各々の誤差が累積され全幅倍率のずれが大きくなってしまう。
そこで、実施例では、後述する画素クロック基準値の補正等により全幅を合わせることを想定し、各分割区間での部分倍率を許容内に入れるようにしている。
つまり、実施例では、各分割区間における部分倍率が全幅倍率Ｇに合うように補正をかける。
【００４７】
図１７は主走査方向における倍率変化とビームスポット位置のずれを説明するための図である。同図（ａ）は部分倍率の変化を示す図、同図（ｂ）はビームスポット位置のずれを示す図である。
ここで、同図を用いて主走査方向(横軸）に沿った各区間における倍率の変化と、それに伴って発生するビームスポット位置(ビーム到達位置)のずれについて説明する。
全体倍率はこれらの累積であるから平均値ｍとなる。ビームスポット位置は同期検知時には一致するが徐々にずれ始め全幅倍率補正前では走査終端で走査幅×Ｇだけずれることになる。この状態で走査始端と走査終端が一致するように補正すると、そのゆがみが中央部にしわ寄せされ、図示のように画像中央部で最もビームスポット位置ずれが大きく発生することになる。
【００４８】
図１８、１９はビームスポット位置ずれの温度依存性を説明するための図である。図１８は図１５に対応し、図１９は図１６に対応する。
上記したように、全幅倍率が一致するように倍率を一様に可変して揃えたとき、環境温度の変化によって、主走査領域に沿った部分倍率の変化が生ずる。実施例では各極値のうち、特に中央と走査終端で変化が大きくなっており、各分割位置毎に見ると温度に対して線形性をもって変化している。このような場合、全幅倍率の変化量を各分割区間に重みづけして配分する、例えば全幅倍率の変化量を変数とした１次式で表すことで、各分割区間毎の倍率の変化を予測することができる。
したがって、トナー像を形成しなくとも、上記した同期検知センサと終端検知センサとの検出時間差により全幅倍率を検出してやれば、各分割区間毎の倍率補正が行なえる。
このように、全幅倍率のみの検出により許容できる範囲内での補正が可能となる。
【００４９】
図２０は走査ラインの傾き調整を実施した後の部分倍率の変化等を示す図である。同図（ａ）は部分倍率の変化を示す図、同図（ｂ）はビームスポット位置のずれを示す図である。
この変化は走査レンズや、折返しミラーを傾けることに伴って走査始端と走査終端とで光路長差を生じることにより発生するもので、一方で縮み、もう一方で広がる。
同様に、全幅倍率を補正した後のビームスポット位置ずれは画像中央部で最も大きく発生し、各分割位置毎に見ると、トロイダルレンズの傾け量（調整量）γに対して線形性をもって変化する。
したがって、この調整量γを変数とした１次式で表すことで、各分割区間毎の倍率の変化を予測することができる。
【００５０】
ところで、転写ベルト１０５は、駆動ローラと従動ローラからなる３本のローラにより回転され、各感光体ドラムから順次トナー像が転写されるが、この際、副走査方向の書出しタイミングにより各色画像位置が合わされて重ね合わされる。
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で、主走査レジスト、主走査方向倍率、副走査レジスト、走査線傾き（スキュー）のずれを検出して定期的に補正制御がなされる。補正制御のタイミングは、例えば、装置の立ち上げ時やジョブ間等が一般的であるが、１ジョブのプリント枚数が多い場合には途中で割り込みをかけることもある。
【００５１】
図２１、２２は検出パターンの検出状況を説明するための図である。図２１は検出パターンが３個の場合、図２２は検出パターンが６個の場合を示した図である。
検出パターンは、例えばトナーパッチと呼ばれる専用のパターンを、転写ベルト上に画像形成したものでよい。
検出手段は、照明用のＬＥＤ素子２３１と反射光を受光するフォトセンサ２３２、および一対の集光レンズ２３３とからなり各分割位置に配備され（図１参照）、基準色であるブラック、およびシアン、マゼンタ、イエローのトナー像を所定ピッチで並列し形成した主走査方向から約４５°傾けたラインパターン群と、主走査方向に沿ったラインパターン群とを、転写ベルトの移動に応じて順次読み取る。
主走査方向に沿ったラインパターンの検出時間差Δｔｃ、Δｔｍ、Δｔｙより各検出位置での副走査レジスト、各検出位置間の時間ｔｓより走査線傾きを、また、４５°傾けたラインパターン検出時間差より各検出位置での主走査レジスト、各検出位置間の主走査方向倍率を検出する。
【００５２】
主走査方向倍率については、図２１の場合、両端に配置された検出手段間の検出時間差Δｔ１により全幅倍率を、また、中央に配置された検出手段間の検出時間差により左右の倍率差を検出することができる。
図２２の場合、両端に配置された検出手段間の検出時間差Δｔ６により全幅倍率を、隣接する検出手段間の検出時間差Δｔ１、…、Δｔ５により各分割区間での部分倍率を検出することができる。
ここで、倍率の変化に伴う分割区間幅のずれ量をΔｘとすると、転写ベルトの送り速度ｖ、検出時間差Δtを用いて
Δｘ＝ｖ・Δｔ
で表せ、分割区間幅で割れば倍率となる。
【００５３】
実施例では、あらかじめ、各分割位置を主走査領域に沿って変化が大きい領域は分割位置の間隔を近づけ、小さい領域は間隔を遠ざける、つまり偏分割とすることで部分倍率の変化をより的確に補正するようにしている。
また、部分倍率の変化のパターン化により、上記したように各分割区間毎に倍率を検出しなくても、特定の分割区間のみ、あるいは、複数の分割区間を繋ぎ合せた複数区間での倍率変化を検出することで、各分割区間毎の倍率変化をわざわざ計測せず、予測により対応している。
当然、各分割区間の境界毎に検出手段を、実施例では７分割なので９箇所に、設けて各区間の部分倍率を計測してもよい。
【００５４】
図２２においては、主走査領域を６分割し、フォトセンサ２３２を各極値の近傍５箇所と両端の合計７箇所に設けているが、当然、分割区間の数は多ければ多いほど正確に補正ができる。
しかしながら、フォトセンサの数もそれだけ増え、検出にも時間がかかるため、上記したように各分割区間での倍率差の変化パターンをあらかじめ所定の関数で近似し、１次式で表すことで各分割区間における位相の遷移タイミングを設定してやり、分割区間の数をなるべく削減している。
また、各分割位置をみても、上記と同様、主走査領域全体の倍率差の変化をパターン化することで、変化が大きい領域は分割位置の間隔を近づけ、小さい領域は間隔を遠ざける、つまり偏分割とすることで分割区間の数を削減できる。実施例では、周辺にいくほど各分割位置の間隔を近づけることで、最小限の数ですむようにしている。
【００５５】
例えば、各分割区間の倍率差の変化が、環境温度に対して線形的におこる。
図１９は環境温度の変化によって生じた主走査領域全体の倍率差の変化に対し、全幅倍率が一致するように倍率を一様に可変して揃えたときの様子を示すが、実施例では各極値のうち、特に中央と走査終端で変化が大きくなっている。この傾向を各分割位置毎にみると、温度に対して線形性をもって変化している。このような場合、全幅倍率の変化量を各分割区間に重みづけして配分することで、各分割区間毎の倍率差の変化を予測することができる。
したがって、全幅倍率のみの検出により、正確ではないが、許容できる範囲内での補正が可能となる。
一方、検出された基準色に対する副走査レジストずれについては、ポリゴンミラー１面毎、つまり１走査ラインピッチＰを単位として副走査方向における書出しタイミングを合わせる。
近年、カラー画像の要求品質が高まるにつれ、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生じており、後述する光軸変更手段等を用いて照射位置を微調整している。
【００５６】
なお、これら副走査レジストずれの検出も上記検出パターンにより行なう。
上記した主走査レジスト、主走査方向倍率、副走査レジスト、走査線傾き(スキュー)の各々の補正はフィードフォワード制御により並列に行なわれるため、相互の副作用により変化する分、例えば、走査線傾きを可変することによって生じる主走査倍率のずれについては、基本的には、再度、転写ベルト上にトナー像を形成して補正し直す必要がある。しかしながら、このように何度もトナー像を形成して検出し直すのは補正制御に要する装置のダウンタイムが長くなり生産性を落とす上、トナー消費も増えるため、できるだけ１回の検出で済ませたい。
そこで、実施例では、走査線傾きの可変量に対する各分割区間における倍率の変化パターンを、あらかじめ把握しておき、設定された位相データを修正している。
また、上記したように主走査方向の書出し位置をずらしても、主走査方向の各スポット位置に対応した位相データが変化しないようにしている。
【００５７】
図２３は傾き補正の前後における部分的な倍率の変化を示す図である。
このように画像主走査端の一方が伸びもう一方が縮むといった歪みを生じ、傾き補正値に対して相関関係を有する。
したがって、各分割区間における倍率の修正値を予測し、位相データを再設定すればよい。
また、基準色に対する主走査レジストずれについては、変調データの同期検知から書込み開始のタイミングを調節することにより補正するが、上記した位相データを主走査領域における各スポット位置に対応させるように画素クロックを生成し、この画素クロックを基準にレジストずれを加味して画像データを与え、変調データを生成することで、、主走査レジストを可変しても各分割区間における各画素に付随する位相データが変わることがないようにしている。
【００５８】
図２４はビームスポット位置ずれの制御を示す図である。
上記したように装置立ち上げ時やジョブ間において、色ずれの補正開始信号をトリガとして転写ベルト上にトナー像の検出パターンを形成し、基準色に対する走査ラインの傾きと主走査および副走査レジストのずれを検出する。
傾きずれについては、上記したトロイダルレンズの傾き調整手段を駆動し補正するとともに、調整量γを変数とした関数式により傾き調整に伴う部分倍率の変化を予測する。
一方、全幅倍率を変数とした関数式により温度変化に伴う部分倍率の変化を予測する。
データテーブルには、各部分倍率の変化に対する位相データが、あらかじめ記憶されており、まず、傾き調整に伴う部分倍率の変化を、予測値に基いて位相データを読み出して設定し、各分割区間毎の部分倍率が全幅倍率との差がなくなるように補正する。
【００５９】
図２５は検出パターンの形成タイミングを説明するための図である。
次に、温度変化に伴う部分倍率の変化を、予測値に基いて位相データを読み出して既に設定されている設定値に加算し再設定するという手順で補正する。
全幅倍率は画素クロック基準値を可変することで補正する。
実施例では、温度変化に伴う部分倍率の変化はジョブ中でも検出できるようにするため、全幅倍率を同期検知センサと終端検知センサとの検出時間差から算出しているが、図２５に示すように転写ベルトの移動に沿ってページ間(紙間)にかかるタイミングで検出パターンを形成するようにすれば、プリント動作を止めることなくトナー像によって全幅倍率を検出することができる。
【００６０】
いずれにしても、ジョブ中にこのような補正が行なえるようにすることで、１ジョブのプリント枚数が増えても、主走査方向の経時的な色ずれを抑制することができる。
また、副走査レジストずれについては、ポリゴンミラー１面毎、つまり１走査ラインピッチＰを単位として副走査方向における書出しタイミングを合わせる。
近年、カラー画像の要求品質が高まるにつれ、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り、後述する光軸変更手段等を用いて照射位置を微調整し、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出しタイミングによって補正できない余分を補正して、走査位置の基準値（初期値）を設定する。
さらに、上記したように非平行フォトダイオードを実装した同期検知センサを用い、走査位置ずれによって生じた検出信号の差分をフィードバック制御により補正することで、設定された基準値が常に保たれるようにしている。
【００６１】
図２６は光軸変更手段である非平行平板の支持部を示す斜視図である。
同図において符号３２０は光軸変更手段、３２１は非平行平板、３２２はホルダ部材、３２３は軸受部、３２４は支持部材、３２５は嵌合部、３２６は鍔部、３２７はレバー部、３２８はステッピングモータ、３２９はスプリング、３３０は貫通穴、３３１、３３２はピンをそれぞれ示す。
光軸変更手段３２０は図４における光軸変更手段２４４〜２４６を代表している。非平行平板３２１は、図１における非平行平板２４１〜２４３を代表している。非平行平板３２１は、円筒状のホルダ部材３２２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、支持部材に密着した状態でかん合部３２５を基準に回転可能に保持される。
支持部材３２４は、上記したように底面を基準にハウジングにねじ止めされ、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。
ホルダ部材の一端にはレバー部３２７が形成され、支持部材に形成した貫通穴３３０に係合され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。
【００６２】
この際のバックラッシュをとるため、ホルダ部材のピン３３１と支持部材のピン３３２との間にスプリング３２９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。
いま、この回転角をδ、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変化は、
Δｙ＝ζ・ｆｃ・（ｎ０−１）ε・ｓｉｎδ、ｎ０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変化する。
非平行平板の頂角εは、約２°に設定している。
【００６３】
図２７は光走査装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
同図において符号９００は光走査装置、９０１は感光体ドラム、９０２は帯電チャージャ、９０３は現像ローラ、９０４はトナーカートリッジ、９０５はクリーニングケース、９０６は転写ベルト、９０７は給紙トレイ、９０８は給紙コロ、９０９はレジストローラ対、９１０は定着ローラ、９１１は排紙トレイ、９１２は排紙ローラをそれぞれ示す。
感光体ドラム９０１の周囲には感光体を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に、帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラにトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、ドラムに残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５が配置され画像形成ステーションが構成される。感光体ドラム９０１へは上記したようにポリゴンミラー１面毎の走査により複数ライン、実施例では５ライン同時に画像記録が行われる。
上記した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に複数並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト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。
各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。
一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、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送りだされ、転写ベルトよりカラー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着されて排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。
【００６４】
図２８は４つの光走査装置を用いた画像形成装置の主要部を示す図である。
このような構成においても本実施例は適用できる。
光源ユニット９２０から射出された光ビームは、ポリゴンミラー９２１により偏向され、ｆθレンズ９２２、トロイダルレンズ９２３を介して感光体ドラム９２４を走査して、各色画像を形成し転写ベルト９２５上で重ね合わせる。
ポリゴンミラー９２１の回転速度Nは各々個別のパルス生成回路から発せられる基準クロックによって制御されており、各々の基準クロックを可変することによって全幅倍率の差を補正している。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例を説明するための図である。
【図２】図１におけるポリゴンミラー回転軸を含む側断面図である。
【図３】ハウジングの構成を示す分解斜視図である。
【図４】ハウジングの構成を示す分解斜視図である。
【図５】折り返しミラーの固定方法を示す図である。
【図６】トロイダルレンズの支持筐体の構成を示す図である。
【図７】トロイダルレンズの支持筐体の他の構成を示す図である。
【図８】図６に示したトロイダルレンズの装着状態を光軸方向から見た図である。
【図９】図７に示したトロイダルレンズの装着状態を光軸方向からみた図である。
【図１０】フォトセンサの受光部の形状を示す図である。
【図１１】光源ユニットの斜視図である。
【図１２】像面上におけるビームスポットの関係を説明するための図である。
【図１３】書込制御回路のブロック図である。
【図１４】位相変化を説明するためのタイミングチャートである。
【図１５】主走査位置に対する区間毎の倍率補正を説明するための図である。
【図１６】主走査位置に対する区間毎の倍率補正を説明するための図である。
【図１７】主走査方向における倍率変化とビームスポット位置のずれを説明するための図である。
【図１８】ビームスポット位置ずれの温度依存性を説明するための図である。
【図１９】ビームスポット位置ずれの温度依存性を説明するための図である。
【図２０】走査ラインの傾き調整を実施した後の部分倍率の変化等を示す図である。
【図２１】検出パターンの検出状況を説明するための図である。
【図２２】検出パターンの検出状況を説明するための図である。
【図２３】傾き補正の前後における部分的な倍率の変化を示す図である。
【図２４】ビームスポット位置ずれの制御を示す図である。
【図２５】検出パターンの形成タイミングを説明するための図である。
【図２６】光軸変更手段である非平行平板の支持部を示す斜視図である。
【図２７】光走査装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。
【図２８】４つの光走査装置を用いた画像形成装置の主要部を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０１〜１０４      感光体ドラム
１０５      転写ベルト
２１３      偏向手段
２１５〜２１７      反射ミラー
２１８      トロイダルレンズ
２３１      ＬＥＤ素子
２３２      フォトセンサ
２３３      集光レンズ
２５０〜２５３      光源ユニット
４０１      画素クロック生成部
４０２      高周波クロック生成回路
４０３      カウンタ
４０４      比較回路
４０５      画素クロック制御回路
【図１】
2005238584.tif 000003
【図２】
2005238584.tif 000004
【図３】
2005238584.tif 000005
【図４】
2005238584.tif 000006
【図５】
2005238584.tif 000007
【図６】
2005238584.tif 000008
【図７】
2005238584.tif 000009
【図８】
2005238584.tif 000010
【図９】
2005238584.tif 000011
【図１０】
2005238584.tif 000012
【図１１】
2005238584.tif 000013
【図１２】
2005238584.tif 000014
【図１３】
2005238584.tif 000015
【図１４】
2005238584.tif 000016
【図１５】
2005238584.tif 000017
【図１６】
2005238584.tif 000018
【図１７】
2005238584.tif 000019
【図１８】
2005238584.tif 000020
【図１９】
2005238584.tif 000021
【図２０】
2005238584.tif 000022
【図２１】
2005238584.tif 000023
【図２２】
2005238584.tif 000024
【図２３】
2005238584.tif 000025
【図２４】
2005238584.tif 000026
【図２５】
2005238584.tif 000027
【図２６】
2005238584.tif 000028
【図２７】
2005238584.tif 000029
【図２８】
2005238584.tif 000030