(57)【要約】【課題】  環境の変動があっ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の画像形成を行える光走査装置、及びその光走査装置を備える画像形成装置を提供する。【解決手段】  走査する光ビーム（Ｂ）を射出する光源ユニット１と、前記光源ユニット１から射出する前記光ビーム（Ｂ）を走査して被走査面上に結像する結像光学系２と、前記結像光学系２が前記被走査面上に結像する前記光ビーム（Ｂ）の走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段３と、前記被走査面上に結像する前記光ビーム（Ｂ）の走査位置を補正する光ビーム走査位置補正手段４と、前記被走査面上に結像する前記光ビーム（Ｂ）の検出値を環境の変化に応じて補正する検出値補正手段５を備える。【選択図】  図１
2007206653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを回転多面鏡により走査して被走査面上に結像する光走査装置において、走査する光ビームを射出する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出する前記光ビームを走査して被走査面上に結像する結像光学系と、前記結像光学系が前記被走査面上に結像する前記光ビームの走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段と、前記被走査面上に結像する前記光ビームの走査位置を補正する光ビーム走査位置補正手段と、前記被走査面上に結像する前記光ビームの検出値を環境の変化に応じて補正する検出値補正手段と、を備え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、前記検出値補正手段は、複数箇所に、環境の変化を計測する環境パラメータ計測手段を配置した構成を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、前記結像光学系の近傍に配置されて温度を計測する温度センサを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、前記被走査面上に結像する走査線に沿って光ビームが通過する時間を計測する光センサを備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、光ビームを射出させる光源ユニットと、前記光源ユニットからの前記光ビームスポットを反射させるミラーと、前記ミラーにより反射された前記光ビームの位置を検出するセンサと、を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、前記光源ユニット、前記ミラー、及び前記センサを前記結像光学系のハウジングの内壁面に配置した構成を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置検出手段による主走査方向の書き出し位置を補正することを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置検出手段による副走査方向の書き出し位置を補正することを特徴とする光走査装置。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置補正手段による主走査方向の書き出し位置を補正することを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置補正手段による副走査方向の書き出し位置を補正することを特徴とする光走査装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、複数箇所に配置される前記環境パラメータ計測手段からの環境パラメータ計測値に基づいて、各箇所の係数値の重み付けにより補正値を求めることを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、補正値を予め環境パラメータ計測値に対応させて記憶装置に記憶することを特徴とする光走査装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、係数値を予め環境パラメータ計測値に対応させて記憶装置に記憶することを特徴とする光走査装置。
【請求項１４】
被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置と、前記光走査装置により形成する画像を被記録媒体に順次重ねて転写することにより記録画像を形成する画像形成ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置と、前記光走査装置により形成する画像を被記録媒体に一括にて転写することにより記録画像を形成する画像形成ユニットを備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置、及びその光走査装置を備える画像形成装置に関する。詳しくは、光ビームを回転多面鏡により走査して被走査面上に結像する光走査装置、及びその光走査装置を備えて被記録媒体に記録画像を形成する複写機、ファクシミリ装置、プリンタあるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のカラー画像形成装置における画像形成プロセスにあっては、感光体ドラムの回転に従って光走査装置による潜像形成、現像装置による現像、転写器による転写が行われる。
複数の感光体ドラムを被記録媒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り、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、被記録媒体、例えば、中間転写ベルトや記録用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。
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、変形等を正確に揃えなければ、各トナー像を形成する走査線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。
【０００３】
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別なく、特許文献１や特許文献２で開示されるように、被記録媒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。
スキューについては、特許文献２に開示されるように、折返しミラーを傾ける、あるいは、特許文献３や特許文献６に開示されるように、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。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。
一方、走査線の曲がりの補正は、特許文献２に開示されるように折返しミラーを湾曲させる、特許文献４に開示されるように、走査レンズの主走査に沿った形状を副走査方向に矯正する、あるいは、特許文献５に開示されるように、走査レンズの姿勢を副走査断面に直交する軸の周りに回転する等により、やはり機械的に補正がなされている。
【０００４】
しかしながら、昨今、低コスト化に伴って走査レンズの樹脂化が進み、成形時の反りやレンズ面の歪み、内部屈折率の分布によって、その焦線の真直度が確保し難くなっている反面、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、走査線の曲がりに対しても、要求される精度は高くなっている。
これらのうち、走査線の曲がりについては、上記したような検出パターンによる検出が厄介なことから、温度変動等によって変動する分の補正は困難であり、製造時にいかに精度よく調整しておくかがポイントとなる。
その点で、従来の走査線の曲がり補正方法は、上記したように折返しミラーの反りや走査レンズの姿勢を変更するものであり、曲がりを補正できるとは言っても、被走査面における走査線を上記曲がりが相殺するように２次関数曲線状に湾曲させているにすぎず、２次以上の高次関数曲線成分を有する複雑な曲がりが存在する場合には対応できなかった。
【０００５】
特許文献７には、板金の間に挟み込むことで走査レンズ外形の反りを矯正しつつ、曲がり、傾きを補正する方法が提案されているが、外形が真直であってもレンズ面の歪み、内部屈折率の分布があると従来の補正方法と同様、複雑な曲がり形状には対応できなかった。
一般に、２次関数曲線成分は、走査レンズの反りや取付基準面に対する光軸の偏心、あるいは被記録媒体の歪み等が要因とされるのに対し、高次関数曲線成分は複数のレンズにおける焦線曲がりの合成が要因とされ、２次関数曲線成分に比べウエイトが低かった。
このため、これまで高次関数曲線成分は補正残差分として扱われてきたが、上記した走査レンズの樹脂化に伴うレンズ面の歪み、内部屈折率の分布等による曲がり形状の複雑化や許容残差の縮小によって無視することができなくなってきている。
【０００６】
本件出願人は、このような問題に対応する提案を既にしている。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、光走査装置の周辺環境の変動に伴うハウジングなどの変形による、走査線の変化を検出するセンサの検出値と被走査面上への走査位置とのずれについては補正をすることができなかったので、相変わらず色ずれや色変わりが発生していた。
【０００７】
【特許文献１】特公平７−１９０８４号公報
【特許文献２】特許第３０４９６０６号
【特許文献３】特開平１１−１５３７６５号公報
【特許文献４】特開２００２−１４８５５１公報
【特許文献５】特開２００３−２５５２４５公報
【特許文献６】特開２００３−２６２８１６公報
【特許文献７】特開２００４−１０９７６１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の光走査装置、及びその光走査装置を備える画像形成装置においては、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、光走査装置の周辺環境の変動に伴うハウジングなどの変形による、走査線の変化を検出するセンサの検出値と被走査面上への走査位置とのずれは補正をすることができなかったので、色ずれや色変わりが発生して形成する画像の品質も低下すると言う問題が発生していた。
そこで本発明の課題は、このような問題点を解決するものである。即ち、環境の変動があっ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の画像形成を行える光走査装置、及びその光走査装置を備える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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明は、光ビームを回転多面鏡により走査して被走査面上に結像する光走査装置において、走査する光ビームを射出する光源ユニットと、前記光源ユニットから射出する前記光ビームを走査して被走査面上に結像する結像光学系と、前記結像光学系が前記被走査面上に結像する前記光ビームの走査位置を検出する光ビーム走査位置検出手段と、前記被走査面上に結像する前記光ビームの走査位置を補正する光ビーム走査位置補正手段と、前記被走査面上に結像する前記光ビームの検出値を環境の変化に応じて補正する検出値補正手段を備える光走査装置であることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、複数箇所に、環境の変化を計測する環境パラメータ計測手段を配置する光走査装置を特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、前記結像光学系の近傍に配置して温度を計測する温度センサを備える光走査装置を特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、前記被走査面上に結像する走査線に沿って光ビームが通過する時間を計測する光センサを備える光走査装置を特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１又は２に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、光ビームを射出させる光源ユニットと、前記光源ユニットからの前記光ビームスポットを反射させるミラーと、前記ミラーにより反射された前記光ビームの位置を検出するセンサを備える光走査装置を特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の光走査装置において、前記環境パラメータ計測手段は、前記光源ユニット、前記ミラー、及び前記センサを前記結像光学系のハウジングの内壁面に配置する光走査装置を特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置検出手段による主走査方向の書き出し位置を補正する光走査装置を特徴とする。
請求項８の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置検出手段による副走査方向の書き出し位置を補正する光走査装置を特徴とする。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置補正手段による主走査方向の書き出し位置を補正する光走査装置を特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、出力値に基づいて前記光ビーム走査位置補正手段による副走査方向の書き出し位置を補正する光走査装置を特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、補正値を複数箇所に配置される前記環境パラメータ計測手段からの環境パラメータ計測値に基づいて、各箇所の係数値の重み付けにより求める光走査装置を特徴とする。
【００１３】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、補正値を予め環境パラメータ計測値に対応させて記憶装置に記憶する光走査装置を特徴とする。
請求項１３の発明は、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記検出値補正手段は、係数値を予め環境パラメータ計測値に対応させて記憶装置に記憶することを特徴とする。
【００１４】
請求項１４の発明は、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置と、前記光走査装置により形成する画像を被記録媒体に順次重ねて転写することにより記録画像を形成する画像形成ユニットを備える画像形成装置を特徴とする。
請求項１５の発明は、被記録媒体に記録画像を形成する画像形成装置において、前記請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の前記光走査装置と、前記光走査装置により形成する画像を被記録媒体に一括にて転写することにより記録画像を形成する画像形成ユニットを備える画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、環境の変動があっ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の画像形成を行える光走査装置、及びその光走査装置を備える画像形成装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の基本構成の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の同期検知部４２または終端検知部４３におけるセンサ配置構成図である。
図１において、光走査装置１０は、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）の画像形成ステーションに対応する光走査ユニット１０Ａと、シアン（Ｃ）とブラック（Ｂｋ）の画像形成ステーションに対応する光走査ユニット１０Ｂ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。
像担持体１１０である４つの感光体ドラム１１１、１１２、１１３、１１４は、被記録媒体である中間転写ベルト１０３の図示の矢印（Ａ）方向の移動方向に沿って等間隔で配列され、順次に異なる色のトナー画像を転写して重ね合わせることでカラーのトナー画像を形成する。
【００１７】
図示するように各感光体ドラム１１１、１１２、１１３、１１４を走査する光走査装置１０は、光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂとしてそれぞれ一体的に構成され、結像光学系２の回転多面鏡としてのポリゴンミラー２１により光ビーム（Ｂ）を走査する。ポリゴンミラー２１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。
光走査装置１０では、各感光体ドラム１１１〜１１４に対して後述する光源ユニット１の半導体レーザをそれぞれ一対配備し、副走査方向に記録密度に応じて１ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査するようにしている。
各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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１１、１２からの各光ビーム（Ｂ）は、各光源ユニット１１、１２毎に射出位置が副走査方向に異なる部位、光走査装置１０では光源ユニット１０Ａと１０Ｂ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１２からの光ビーム（Ｂ）は入射ミラー２２により折り返し、直接ポリゴンミラー２１へと向かう光源ユニット１１からの光ビーム（Ｂ）に主走査方向を近接させてポリゴンミラー２１に入射される。
【００１８】
結像光学系２の各シリンダレンズ２３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２１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（Ｂ）は偏向面で主走査方向に線状となるように収束され、後述する結像光学系２の各トロイダルレンズ２４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。
結像光学系２の液晶偏向素子２５は、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ビーム（Ｂ）の射出軸を僅かに傾け、基準となる光源ユニット１１からの光ビーム（Ｂ）に対する相対的な走査位置を調整する。従って、副走査方向に電極を設けた液晶偏向素子を配置することにより、印加電圧に応じて感光体面での走査位置を変更することができる。
【００１９】
ポリゴンミラー２１は６面ミラーで、光走査装置１０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２１の内接円より若干小径となるように溝２１０を設けて風損を低減した形状としている。
ポリゴンミラー２１の１層の厚さは約２ｍｍである。なお、上下のポリゴンミラー２１の位相は同一である。ｆθレンズ２６も２層に一体成形、または接合され、各々、図示の矢印（Ｃ）方向の主走査方向にはポリゴンミラー２１の回転に伴って各感光体ドラム１１１〜１１４の感光体面上で光ビーム（Ｂ）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、各光ビーム（Ｂ）毎に配備される各トロイダルレンズ２４とにより各光ビーム（Ｂ）を各感光体ドラム１１１〜１１４の感光体面上にスポット状に結像し、潜像を記録する。
【００２０】
各色の画像形成ステーションは、ポリゴンミラー２１から被走査面として各感光体ドラム１１１〜１１４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１１１〜１１４に対する入射位置、入射角が等しくなるように複数枚、光走査装置１０では１ステーションあたり３枚ずつの結像光学系２の第１、２、３折り返しミラー２７、２８、２９が配置される。
各色の画像形成ステーション毎に光路を追って説明すると、基準となる光源ユニット１１からの光ビーム（Ｂ）は、シリンダレンズ２３を介し、ポリゴンミラー２１の上段で偏向された後、ｆθレンズ２６の上層を通過し、第１折り返しミラー２７で反射されてトロイダルレンズ２４を通過し、第２折り返しミラー２８、第３折り返しミラー２９で反射されて感光体ドラム１１２に導かれ、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ（Ｍ）画像を形成する。
【００２１】
光源ユニット１２からの光ビーム（Ｂ）は、液晶偏向素子２５、シリンダレンズ２３を介して入射ミラー２２で反射され、ポリゴンミラー２１の下段で偏向された後、ｆθレンズ２６の下層を通過し、第１折り返しミラー２７で反射されてトロイダルレンズ２４を通過し、第２、３折り返しミラー２８、２９で反射されて感光体ドラム１１１に導かれ、第１の画像形成ステーションとしてイエロー（Ｙ）画像を形成する。
説明は省くが、もう一方の光走査ユニット１０Ｂも同様な構成で基準となる光源ユニット１１からの光ビーム（Ｂ）は感光体ドラム１１４に導かれ、第４の画像形成ステーションとしてブラック（Ｂｋ）画像を、また、光源ユニット１２からの光ビーム（Ｂ）は感光体ドラム１１３に導かれ、第３の画像形成ステーションとしてシアン（Ｃ）画像を形成する。
【００２２】
図示するように、画像形成ステーションの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１０Ａ、１０Ｂ毎に、光ビーム走査位置補正手段４でもある、基板にフォトセンサを実装した同期検知部４２と終端検知部４３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光ビーム（Ｂ）を検出する。
光走査装置１０では、同期検知部４２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。
一方、終端検知部４３は終端検知センサをなし、同期検知部４２の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、光源ユニット１の図示しない各半導体レーザ１３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１０３上での全幅倍率を安定的に保持することができる。
【００２３】
図２において、同期検知部４２または終端検知部４３におけるセンサを図示するように、主走査方向と直交するフォトダイオード４２０と非平行なフォトダイオード４２１とで構成することにより、フォトダイオード４２０からフォトダイオード４２１に至る時間差（Δｔ）を計測することで、光ビーム（Ｂ）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４２１の傾斜角（γ）、光ビーム（Ｂ）の走査速度（Ｖ）を用いて、Δｙ＝（Ｖ／ｔａｎγ）・Δｔ、で表され、実施例では、（Δｔ）が常に一定となるように、後述する光軸偏向手段、またはポリゴンミラー２１同士の回転位相を制御することで、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。
さらに、同期検知部４２または終端検知部４３における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。
【００２４】
また、図１において、ハウジング２０内に配置される各上記同期検知部４２、及び各折り返しミラー２９の横には、検出値補正手段５の環境パラメータ計測手段（環境の変化を計測する手段）５０として複数個の温度センサ５１を配備して、装置内の環境パラメータ値に偏りがあっても、その偏りを補正値に反映させてある。これらの温度センサ５１からの計測値により、結像光学系２を配置するハウジング２０の変形がわかる。
検出値補正手段５は、装置内の環境変化に応じて、ハウジング２０の変形から同期検知部４２と終端検知部４３の移動、及び各第１、２、３折り返しミラー２７、２８、２９のずれを推測して同期検知部４２と終端検知部４３上のセンサの出力タイミング信号を補正する。各部所の温度に対するハウジング２０の変形は、予めシミュレーションにより算出するか、もしくは実験により計測しておく、光走査装置１０として環境パラメータとして温度を使っているが、温度に限らず例えば、振動センサ５２で振動を計測して、その積分値から同期検知部４２と終端検知部４３の移動、及び各第１、２、３折り返しミラー２７、２８、２９のずれを求めるようにしてもよい。
【００２５】
また、別の環境パラメータ計測手段５０としては、主走査方向に沿った複数箇所に光ビーム検出手段の光センサ５３を配備して、それらのセンサ５３を光ビーム（Ｂ）が通過する時間を計測する。この通過時間、走査倍率の変化により、同期検知部４２と終端検知部４３上のセンサの出力タイミング信号を補正してもよい。
従って、検出値補正手段５の環境パラメータ計測手段５０の出力値に基づいて光ビーム走査位置補正手段４の同期検知部４２と終端検知部４３上のセンサの出力タイミング信号を補正による主走査方向または副走査方向の書き出し位置、または各ステーションごとの走査線位置を補正して、環境の変動があっ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の画像形成を行える光走査装置１０を提供することが出来る。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０を備える画像形成装置１００の基本構成図である。
図３において、光走査装置１０を搭載してカラーの記録画像を形成する画像形成装置１００の基本構成の概要を説明する。
画像形成装置１００は、画像形成ユニット１０１の上部に光走査装置１０を搭載して、画像形成ユニット１０１は被記録媒体給送ユニット１０２の上部に保持されている。画像形成ユニット１０１は、被記録媒体の中間転写体としての中間転写ベルト１０３を有しており、その移動方向の図示の矢印（Ａ）方向に沿って像担持体１１０としての感光体ドラム１１１〜１１４を備えた各画像形成ステーションが並列配置されている。感光体ドラム１１１〜１１４を有する画像形成ステーションではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー画像がそれぞれ形成される。
【００２７】
イエロー（Ｙ）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１１１の周囲には、感光体ドラム１１１の表面を一様に帯電する帯電チャージャ１１７（Ｙ）、光走査装置１０により形成される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を備えた現像装置１１８（Ｙ）、中間転写ベルト１０３の内側に設けられ、感光体ドラム１１１上のトナー画像を中間転写ベルト１０３に一次転写するための一次転写ローラ１１９（Ｙ）、転写後感光体ドラム１１１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１２０（Ｙ）が配置されている。他の画像形成ステーションにおいても同様の構成を有しているので、色別の欧文字を付して区別し、説明は省略する。なお、以下の説明においては色別の欧文字を付さずに共通構成として説明する。
【００２８】
感光体ドラム１１１〜１１４へは、前記のポリゴンミラー２１の１面毎の走査により複数ライン、光走査装置１０では４ラインを同時に潜像形成が行われる。
中間転写ベルト１０３は、３つのローラ１３０、１３１、１３２間に掛け回されて支持されており、図示の矢印（Ａ）方向の反時計回り方向に回転される。
イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各トナー画像が中間転写ベルト１０３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のトナー画像が形成される。
被記録媒体のシート状記録媒体としての記録用紙（Ｐ）は、被記録媒体給送ユニット１０２の給紙トレイ１２５から給紙コロ１２６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１２７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。
【００２９】
中間転写ベルト１０３上の重ね合わされたカラーのトナー画像は、転写部位で二次転写手段としての二次転写ローラ１２１により記録用紙（Ｐ）上に一括転写される。カラートナーの記録画像を転写された記録用紙（Ｐ）は、定着ローラと加圧ローラを有する定着装置１２２へ送られ、ここでカラートナーの記録画像が定着される。定着を終えた記録用紙（Ｐ）は排紙ローラ対１２３により画像形成装置１００の本体の上面に形成された排紙トレイ１２４に排出されてスタックされる。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０のトロイダルレンズ２４に保持される支持筐体の展開斜視図である。
図５は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０のトロイダルレンズ２４の装着状態を光軸方向からみた図である。
図６は、図５における（Ｘ−Ｘ）線の断面図である。
【００３１】
図４において、トロイダルレンズ２４は、レンズ部を覆うように上下に樹脂製の上リブ２４０、下リブ２４１が形成され、中央部の上下には位置決め用の上突起２４２、下突起２４３が形成されている。
トロイダルレンズ２４を支持する支持部材としての支持板２４４は、板金でコの字状に形成され、トロイダルレンズ２４の下側の各下突起２４３を支持板２４４の立曲げ部に形成した各切欠２４５内に係合し、また、下側の下リブ２４１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２４６で受けている。
付勢部材としての一対の板ばね２４７により上側の上リブ２４０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２４８により下側の下リブ２４１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２４６にトロイダルレンズ２４の下面が確実に当接して保持される。
【００３２】
板ばね２４８は、トロイダルレンズ２４を支持板２４４に重ね合わせた状態で外側より嵌め込み、一端を開口２４９から内側に出して開口２５０に挿入して固定する。板ばね２４８は曲げ部２５２の庇部を、図６に示すように、下側の下リブ２４１の後側に引っ掛け、曲げ部２５１の開口を下側の下突起２４３に係合して固定する。
中間部にはねじ穴２５３に調整部材としての調節ねじ２５４を螺合し、板ばね２４８を同様に外側より嵌め込んで下側の下リブ２４１の内側に引っ掛けて同様に固定し、調節ねじ２５４の先端に下側の下リブ２４１の下面が当接するように付勢する。板ばね２４８の穴２５５は調節ねじ２５４を挿通する穴である。
トロイダルレンズ２４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や反りを生じ易く、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２４４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２４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。
なお、光走査装置１０では板金による塑性加工により支持板２４４を形成したが、曲げ剛性がトロイダルレンズ２４より大きければ材質に限定はない。
【００３３】
図５において、支持板２４４を装着したトロイダルレンズ２４は、レンズ中央部に形成された上側の上突起２４２をハウジング２０の底面に設けられた凹部２００に嵌合して主走査方向での位置決めがされている。
ハウジング２０の底面から突出した副走査方向の支持点２０１及び底面に螺合した調整部材としての調節ねじ２０２の先端を支持板２４４とは反対側の上側の上リブ２４０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２０側に固定されたステッピングモータ２５６のシャフトに形成された送りねじ２５７に螺合した可動筒２５８の先端が支持板２４４に突き当てられている。
【００３４】
つまり、支持板２４４を装着したトロイダルレンズ２４は、トロイダルレンズ２４上面に図示の（ｐ１）、（ｐ２）、支持板２４４の上面に図示の（ｐ３）の３点で受け、板ばね２５９、２６０で付勢されて保持される。
従って、ステッピングモータ２５６の回転により可動筒２５８が図示の矢印（Ｄ）方向の副走査方向、即ちトロイダルレンズ２４の高さ方向に変位し、ステッピングモータ２５６の正逆回転に追従してトロイダルレンズ２４を（ｐ１）、（ｐ２）を結ぶ線を回転軸として傾けることができる。
【００３５】
ここで、（ｐ１）から（ｐ２）までの主走査方向における距離が（ｐ３）までの距離に対し十分小さければ、ほぼ光軸と平行な軸を回転軸として回動調節、即ち図５に示す（γ）方向の回動調節をしているとみなせ、それに伴って副走査方向におけるトロイダルレンズ２４の母線２６１が傾いてトロイダルレンズ２４の結像位置としての走査線が傾けられる。
光走査装置１０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２４に回転支点端の方向を揃えて配備され、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ毎に基準となる第２、第４画像形成ステーションの走査線にもう一方の走査線が平行となるように傾き調整が行われる。
【００３６】
さらに、図４に図示するように（ｐ１）と（ｐ２）とを光軸方向に隔てて配備して間隔（ｊ）を形成していることで、調節ねじ２０２を図６に図示の矢印（Ｅ）方向に出し入れの回転操作をすれば、副走査断面に直交する軸を回転軸として回動調節、即ち図６に示す（β）方向の回動調節をすることができ、トロイダルレンズ２４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。
【００３７】
図５において、トロイダルレンズ２４は、ハウジング２０の下面から組み込まれるため、図面上、上側がハウジング２０の底面となっている。トロイダルレンズ２４は、主走査方向の長手方向における中央部と両端部を立曲げ部２４６の縁で、その中間部を調節ねじ２５４の先端で支持されている。調節ねじ２５４の突出し量が立曲げ部２４６に足りない場合には、トロイダルレンズ２４の母線２６１は、板ばね２４８で下側に引っ張られることで、見かけ上Ｗ型となる。
逆に突出し量が立曲げ部２４６を超えるとＭ型となる。なお、調節ねじ２５４の突出し量が立曲げ部２４６と等しいときには、母線２６１は真直である。
従って、これらの調節ねじ２５４を調整することによってトロイダルレンズ２４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。
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線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、走査線を真っ直ぐにすることができるということになる。
【００３８】
上記した支持板２４４、ハウジング２０、調節ねじ２０２、板ばね２４８、板ばね２４７、板ばね２５９、２６０等により第１の走査線変化補正手段４０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２０２によりその機能が果たされる。
また、上記した支持板２４４、ハウジング２０、調節ねじ２５４、板ばね２４８、板ばね２４７、板ばね２５９、２６０等により第２の走査線変化補正手段４１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２５４によりその機能が果たされる。
【００３９】
図７は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の光ビーム走査位置補正手段４による走査線の曲がりの補正を示す図である。
図７において、太い実線で示す走査線の初期の曲がりは、図７（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。
ここで、上記したように調節ねじ２０２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７（ｂ）に示すように、両端部と中央部とが同一直線になるまで補正する。この補正は２次関数曲線成分に対する補正である。
【００４０】
さらに、調節ねじ２５４により、図７（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線の曲がりの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２４６で固定されているので調節ねじ２５４を出し入れしてもほとんど変位しない。図７（ｂ）において、固定点は立曲げ部２４６に相当し、可変点は調節ねじ２５４が作用する位置に対応する。
従って、トロイダルレンズ２４の母線２６１を図７（ｂ）で破線に示すように、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、走査線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。
【００４１】
このように、光ビーム走査位置補正手段４の第１の走査線変化補正手段４０と第２の走査線変化補正手段４１により、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。
補正または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１００の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。
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の走査線変化補正手段４１のみを搭載してもよい。
【００４２】
光走査装置１０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乃至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。
光走査装置１０では、同一のトロイダルレンズ２４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２４に配備され、組付時に各画像形成ステーションの走査線が真直になるように合わせている。
【００４３】
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２６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。
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。
つまり、図１でいえば、各トロイダルレンズ２４の上流側に配備される折返しミラー２７を副走査断面に直交する軸を回転軸として回動調節、即ち図６に示す（β）方向の回動調節をすればよい。
【００４４】
図８は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の副走査断面図である。
図８において、トロイダルレンズ２４の近傍で、光源ユニット１の光源である各半導体レーザ１３からの光ビーム（Ｂ）が交差する光路となっている。
これは、各光ビーム（Ｂ）がトロイダルレンズ２４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２４を傾けられた際に、光ビーム（Ｂ）間で主走査倍率の差が発生したり、曲がりの形状が光ビーム（Ｂ）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２４で各光ビーム（Ｂ）を近接させることで光ビーム（Ｂ）間の差異をなるべく発生させないように配慮している。
【００４５】
図９は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の光ビーム走査位置補正手段４による走査線の傾きを電気的に揃える調整を示す図である。
図９において、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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、ここでは各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ間では各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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。
いま、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、走査線ピッチ（Ｐ）で割った余り（ΔＳ）が最小となるように係数（ｋ）を定めて主走査領域を（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。
【００４６】
例えば、実施例では（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９（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。
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。
【００４７】
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。
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。
従って、上述した光ビーム走査位置補正手段４の第１の走査線変化補正手段４０と第２の走査線変化補正手段４１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１０Ａ、１０ｂ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。
【００４８】
図１０は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の光源ユニット１の分解斜視図である。
図１０において、光源ユニット１を構成する全ての各光源ユニット１１、１１、１２、１２は同一構成である。各半導体レーザ１３及び各カップリングレンズ１４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、各半導体レーザ１３はパッケージの外周を嵌合して各々ベース部材１５に裏側より圧入される。
そして、ホルダ部材１６の裏面に、各々３点を表側から挿通したねじ１７を螺合して当接させて保持し、各カップリングレンズ１４はホルダ部材１６に相反する方向に開くよう形成した各Ｖ溝部１８に外周を突き当て、各板ばね１９により内側に寄せてねじ１９０で固定される。
この際、各半導体レーザ１３の発光点が各カップリングレンズ１４の光軸上になるよう各ベース部材１５の当接面、光軸に直交する面上での配置を、また、各カップリングレンズ１４からの射出光が平行光束となるようＶ溝部１８上の光軸上での位置を調節して固定している。
【００４９】
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、光走査装置１０ではこの交差位置をポリゴンミラー２１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２３０の傾斜を設定している。
図示しない光源駆動部７３の駆動回路が形成されたプリント基板２３０は、ホルダ部材１６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１３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各光源ユニット１１、１１、１２、１２が一体的に光源ユニット１として構成される。
各光源ユニット１１、１１、１２、１２は、ハウジング２０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１６の円筒部２３１を挿入して位置決めし、当接面２３２を突き当ててネジ止めされる。
この際、円筒部２３１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線ピッチ（Ｐ）に合わせることができる。
【００５０】
図１１は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０のハウジング２０のカバー２２０を開けた構成の斜視図である。
図１２は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０のハウジング２０を支持部材６に装着する構成の展開斜視図である。
図１１において、上記した光源ユニット１１、１２、ポリゴンミラー２１、ｆθレンズ２６等の結像光学系２を構成する光学素子は各々ハウジング２０の所定の部位に配置を保って装着され、カバー２２０で密閉される。
図示しないトロイダルレンズ２４等は、ハウジング２０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。
【００５１】
図１２において、光走査装置１０ではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）の各画像形成ステーションを１ユニット、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各画像形成ステーションを１ユニットとして、別々のハウジング２０に収容される。
ハウジング２０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６０には、位置決めピン６１とねじの挿通穴６２が形成され、本体フレームを構成する支持部材６に設けた穴６ａ内に位置決めピン６１を基準として装着され、ねじ止めされる。
一方、ポリゴンミラー２１のモータ側の一対の支持部６３は板ばね６４で上から押え付けるのみで設置平面上で拘束しない。
従って、中間転写ベルト１０３の図示の矢印（Ａ）方向の搬送方向に自由膨張を可能とし、ポリゴンミラー２１のモータの発熱に伴うハウジング２０の変形が発生し難くしている。支持部材６は各光源ユニット１１、１１、１２、１２に共通であり、板金で形成され、感光体ドラム１１１〜１１４との間を仕切るように配置され、各ビーム（Ｂ）は開口６５を通して感光体ドラム１１１〜１１４を照射する。
【００５２】
環境パラメータ計測手段５０としては、ハウジング２０のひずみをコンパクトな構成で高精度に検出するために、ハウジング２０の内壁面には光源としての半導体レーザとコリメートレンズからなる光源ユニット５４と光源ユニット５４で発生したビームスポットを反射する反対側の内壁に配置したミラー５５とミラー５５で反射したビームスポットを受光してそのビームスポットの受光位置を検出するセンサ５６を配備されている。
環境の変化、特に熱的な変化によりハウジング２０が変形するとセンサ５６で検出するビームスポット位置もずれる。予め、このビームスポット位置のずれにより、走査線位置検出がどれくらいずれるかを実験、もしくはシミュレーションで求めておき、センサ５６で検出されたビームスポット位置ずれから走査線位置検出のずれを予測して走査線位置検出の値を補正する。ここでセンサ５６はボジションセンサ（ＰＳＤ）でもよいし、あるいは４分割したフォトダイオードで最初は４分割の交点がビームスポットの中心にくるように調整しておき、ビームスポット位置の中心がずれたとき４つのＰＤに出力値に相違が出るので互いのＰＤの出力値の差分からビームスポット位置のずれを求めても良い。
従って、環境の変動があっても、ハウジング２０のひずみを高精度に検出することができて、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の画像形成を行える光走査装置１０を提供することが出来る。
【００５３】
図１３は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０の書込制御回路７のブロック図である。
図１３において、書込制御回路７の動作について説明する。まず、画素クロック生成部７０であるが、カウンタ７００では、高周波クロック生成回路７０１で生成された高周波クロック（ＶＣＬＫ）をカウントし、比較回路７０２ではこのカウント値と、デューティ比に基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）を出力する。
【００５４】
この際、カウンタ７００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。
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制御回路７０３で（ＰＣＬＫ）を生成する。光走査装置１０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。
【００５５】
図１４は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０における１／８クロックだけ位相を遅らせたタイミングチャートである。
図１４において、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７００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７００がリセットされるので、４カウントで再び立ち下げる。
【００５６】
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。こうして生成された画素クロック（ＰＣＬＫ）は、図１３に図示するように書込制御部７２から光源駆動部７３に与えられ、画素クロック（ＰＣＬＫ）を基準に、画像処理部７１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、各半導体レーザ１３を駆動する。
このように位相をシフトする画素を所定間隔で配置することによって、走査方向に沿った部分的な倍率誤差の歪を補正することができる。
上述した電気的走査線の補正は、画像処理部７１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。
【００５７】
図１５は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０における走査方向に沿った部分的な倍率誤差の歪を補正する方法を示す図である。
図１５において、光走査装置１０では、図示するように、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。
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
【００５８】
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）、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。光走査装置１０では、（σ）は１／８画素となる。
従って、この場合、分割区間のちょうど中間位置でビームスポット位置ずれ残差が最大となるが、この残差が許容範囲内となるように各分割位置、分割区間の数を決めてやればよい。
【００５９】
図１６は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０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１７は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０におけるトナー像の検出パターン３０を読み取るセンサ３３の態様を示す図である。
図１８は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０における光源数が複数の場合の検出パターン３０の検出ずれを示す図である。
【００６０】
図１６において、上記したように、光走査装置１０では、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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１０Ａ、または１０Ｂ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。
画像の重なり具合は、補正開始信号で各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂの基準ステーションで中間転写ベルト１０３上に形成したトナー像の検出パターン３０を光ビーム走査位置検出手段３のセンサ３３で読み取ることで、主走査倍率、副走査レジスト、走査線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。
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。
【００６１】
光ビーム走査位置検出手段３のセンサ３３は、図１に示すように、照明用のＬＥＤ素子３４と反射光を受光するフォトセンサ３５、及び一対の集光レンズ３６とからなり、光走査装置１０では、画像の中央と左右両端２ヵ所に配備されている。
各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂで基準となるブラック（Ｂｋ）とマゼンタ（Ｍ）とのトナー像により、主走査線３１と約４５°傾けたラインパターン３２を形成し、中間転写ベルト１０３の移動に応じて検出時間差を読み取っていく。
【００６２】
図１７にその一例を示す。中間転写ベルト１０３の移動に沿って検出ライン上のトナー像の検出パターン３０を読み取る。
紙面上下が図示の矢印（Ｃ）方向の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。
ここで、光源数が複数、光走査装置１０では２ビームでこのトナー像の検出パターン３０が形成されるので、図１８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。
２ビームの場合、ポリゴンミラー２１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。
そこで、光走査装置１０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２１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検出パターン３０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。
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。
【００６３】
ところで、この際、検出パターン３０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、検出パターン３０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。
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２１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）、光走査装置１０では（２Ｐ）を単位として面位相を選択し、各光源の走査線のうち、最もレジストずれが小さくなる走査線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１０Ａ、または光走査ユニット１０Ｂの副走査方向における書き出し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２１同士の回転位相を所定値に制御することで、トナー画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走査線ピッチ（Ｐ）以下の余分（ΔＰ）をも補正できるようにしている。
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１０Ａ、または光走査ユニット１０Ｂにおける各画像形成ステーション共通に補正する。
【００６４】
一方、光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ内においては、上記したようにフォトダイオード４２０、４２１を用いて各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（図２を参照）。
光走査装置１０では、このフォトダイオード４２０、４２１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。
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、各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１３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１０Ａ、１０Ｂ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、全ての各画像形成ステーションの色ずれが補正できる。
【００６５】
このように、光走査装置１０では、検出パターン３０の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。
また、４つの各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２１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、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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。
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。
【００６６】
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。光走査装置１０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。
そのため、センサ３３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。
【００６７】
検出値補正手段５は、環境パラメータ計測手段５０の出力値に基づいて前記光ビーム走査位置検出手段３、または、光ビーム走査位置補正手段４による主走査方向、または副走査方向の書き出し位置を所定の補正値で補正する。その補正値を複数箇所に配置される各環境パラメータ計測手段５０からの環境パラメータ計測値に基づいて、各箇所の係数値の重み付けにより、環境パラメータ計測値の偏りをきめ細かく反映させて求める。
そして、この補正値と係数値を予め環境パラメータ計測値に対応させて記憶装置５７に記憶するようにして、色ずれや色変わりのない高品位の画像形成を迅速に行える光走査装置１０を提供することが出来る。
【００６８】
図１９は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０における液晶偏向素子２５とその特性を示す図である。
図１９において、液晶偏向素子２５は、図１９（ｄ）に示すように、液晶１２５０を透明なガラス板１２５１間に封入した構成であり、一方のガラス板１２５１の表面の上下に電極１２５２が形成されている。
この電極１２５２間に電位差を与えると、図１９（ｃ）に示すように、電位の傾斜が発生し、図１９（ｂ）に示すように、液晶１２５０の配向が変化して屈折率分布を発生させる。
【００６９】
従って、後述するプリズムと同様に、入射する光ビーム（Ｂ）の射出軸を僅かに傾けることができる。液晶１２５０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。従って、副走査方向に電極１２５２を設ければ、印加電圧に応じて像担持体１１０の感光体面上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２４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。
【００７０】
図２０は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０におけるポリゴンミラー２１の位相を制御する回路のブロック図である。
図２０において、各ポリゴンミラー２１はロータ２１１に装着され、回路基板２１２に回転自在に支持される。
一般に、ロータマグネットは円周方向に等分するようにＳ極とＮ極が配列され、また、回路基板２１２上には、回転位置検出手段としてのホール素子２１３が設けられており、ポリゴンモータの回転につれ各極の境目がホール素子２１３上を通過する毎に、一定周期の回転位置検出信号が発生される。
【００７１】
ポリゴンミラー２１は、回転数に応じて一定の周波数のパルス信号（ｆ０）が外部から入力され回転するが、このパルス信号（ｆ０）と上記したホール素子２１３の回転位置検出信号とをＰＬＬ回路２１４に入力することで、回転位置検出信号が一定周期となるように位相を制御した駆動周波数（ｆｄ）を生成してポリゴンミラー２１を等速で回転する。
各ポリゴンミラー２１には同一周波数のパルス信号（ｆ０）が入力され、回転数は等しい。一方、ポリゴンミラー２１により偏向された光ビーム（Ｂ）は、各走査の開始端で各同期検知部４２で検出され、各面毎に同期検知信号が発生される。
各面の分割角度は一定であるので、こちらも一定周期のパルス信号となる。従って、ポリゴンミラー２１の面数と１回転に対応した回転位置検出信号とのパルス数が等しくなるように極数を設定すれば、周波数が等しくなるので位相制御が容易になる。
通常、ホール素子２１３の配置とポリゴンミラー２１の各面とは周方向に角度を合わせて取り付けているわけではないので、ホール素子２１３からの回転位置検出信号と同期検知信号とは各々位相が異なる。
【００７２】
光走査装置１０では、各々の光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂでのポリゴンミラー２１において、光ビーム（Ｂ）が各同期検知部４２を通過する際のポリゴンミラー２１の回転角が合うように、同一像高に各同期検知部４２を配置してある。
また、いずれか一方、ここでは図中上部に記載のポリゴンミラー２１を基準としたもう一方の同期検知信号の位相差を加算器２１５に入力することで、ＰＬＬ回路２１４から出力された駆動周波数（ｆｄ）の位相を制御し、同期検知信号同士の検知タイミングが所定値となるようにポリゴンミラー２１の回転位相（ｔ）を制御している。
【００７３】
光走査装置１０では、この際の回転位相（ｔ）を以下のように設定している。上記中間転写ベルト１０３の移動速度をｖ（ｍｍ／ｓ）、中間転写ベルト１０３上で検出されたレジストずれをｄ（ｍｍ）、ポリゴンミラー２１の走査周波数をｆ（Ｈｚ）とすると、回転位相（ｔ）は、ｔ＝ｄ／ｖ−ｋ／ｆ、ここで、（ｋ）は（ｔ）を最小とする整数、常に、この条件を満たすように制御することにより、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ間のレジストずれ（ｄ）は、１ライン以下まで良好に補正できる。
なお、走査周波数（ｆ）は、記録密度（ＤＰＩ）を用いて表すと、ｆ＝ｖ・ＤＰＩ／２５．４、であり、ポリゴンミラー２１の回転数（Ｒ）は、面数（ｎ）を用いて、Ｒ＝６０×ｆ／ｎ、となる。
【００７４】
図２１は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０におけるプリズム２２５０を用いた調整構成を示す図である。
図２１において、光走査装置１０では、上記液晶偏向素子２５のプリズム作用を利用したが、以下にはプリズム２２５０の非平行平板を用いた例について説明する。
プリズム２２５０は、円筒状のホルダ部材２２５１の中央枠内に固定され、軸受部２２５２を形成した支持部材２２５３にホルダ部材２２５１に形成した一対の鍔部２２５４を切欠に合わせて挿入し、水平に戻すことで鍔部２２５４が裏側に引っ掛かり、支持部材２２５３に密着した状態で嵌合部２２５５を基準に回転可能に保持される。
【００７５】
支持部材２２５３は、上記したように底面を基準に図示しないハウジング２０にねじ止めされ、軸受部２２５２の回転中心が光源ユニット１１、１２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、回転によって光ビーム（Ｂ）の射出軸を僅かに傾けることができる。
ホルダ部材２２５１の一端にはレバー部２２５６が形成され、支持部材２２５３に形成した挿通穴２２５７に係合されて固定されているステッピングモータ２２５８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プリズム２２５０を回動可能としている。
【００７６】
なお、この際のバックラッシュをとるため、ホルダ部材２２５１のピン２２５９と支持部材２２５３のピン２２６０との間にスプリング２２６１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）、プリズム２２５０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、像担持体１１０の感光体面上での副走査位置の変化は、  Δｙ＝ζ・ｆｃ・（ｎ−１）ε・ｓｉｎγ、ここで、（ｎ）はプリズム２２５０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。
以上をまとめると、各実施形態においては、各光走査ユニット１０Ａ、１０Ｂ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。
【００７７】
図２２は、本発明の実施の形態例にかかる光走査装置１０を備える画像形成装置１０００の基本構成図である。
図２２において、上記画像形成装置１００では４色であるが、中間色を加えた６色等への展開も容易に行うことができる。多色の画像形成装置１０００は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）に対応した感光体ドラム１１１〜１１４の他に、階調性向上のためのグレー（Ｇ）に対応した感光体ドラム１１５、光沢性向上のための透明のトナー（Ｔ）に対応した感光体ドラム１１６を備えている。
【００７８】
画像形成装置１０００では、イエロー（Ｙ）とマゼンタ（Ｍ）に対応して光走査ユニット１０Ａが、シアン（Ｃ）とグレー（Ｇ）に対応して光走査ユニット１０Ｂが、ブラック（Ｂｋ）と透明のトナー（Ｔ）に対応して光走査ユニット１０Ｃがそれぞれ配置されている。
画像形成装置１０００における画像形成動作、光走査機能等については、上記画像形成装置１００の実施形態と同様であるので説明は省略する。
さらに上記各画像形成装置１００、１０００では、中間転写ベルト１０３に転写した後にシート状記録媒体の記録用紙（Ｐ）に一括転写するタンデム型を例示したが、エンドレスベルトで記録用紙（Ｐ）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。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の基本構成の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の同期検知部または終端検知部におけるセンサ配置構成図である。
【図３】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置を備える画像形成装置の基本構成図である。
【図４】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置のトロイダルレンズに保持される支持筐体の展開斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の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６】図５における（Ｘ−Ｘ）線の断面図である。
【図７】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の光ビーム走査位置補正手段による走査線の曲がりの補正を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の結像光学系の副走査断面図である。
【図９】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の光ビーム走査位置補正手段による走査線の傾きを電気的に揃える調整を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の光源ユニットの展開斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置のハウジングのカバーを開けた構成の斜視図である。
【図１２】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置のハウジングを支持部材に装着する構成の展開斜視図である。
【図１３】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置の書込制御回路のブロック図である。
【図１４】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置における１／８クロックだけ位相を遅らせたタイミングチャートである。
【図１５】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置における走査方向に沿った部分的な倍率誤差の歪を補正する方法を示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態例にかかる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１７】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置におけるトナー像の検出パターンを読み取るセンサの態様を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置における光源数が複数の場合の検出パターンの検出ずれを示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置における液晶偏向素子とその特性を示す図である。
【図２０】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置におけるポリゴンミラーの位相を制御する回路のブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置におけるプリズムを用いた調整構成を示す図である。
【図２２】本発明の実施の形態例にかかる光走査装置を備える画像形成装置の基本構成図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  光源ユニット
２  結像光学系
３  光ビーム走査位置検出手段
４  光ビーム走査位置補正手段
５  検出値補正手段
６  支持部材
７  書込制御回路
１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）  光走査装置（光走査ユニット）
１１、１２  光源ユニット
１３  半導体レーザ
１４  カップリングレンズ
１５  ベース部材
１６  ホルダ部材
１７  ねじ
１８  Ｖ溝部
１９  板ばね
２０  ハウジング
２１  ポリゴンミラー
２２  入射ミラー
２３  シリンダレンズ
２４  トロイダルレンズ
２５  液晶偏向素子
２６  ｆθレンズ
２７、２８、２９  第１、２、３折り返しミラー
３０  検出パターン
３１  主走査線
３２  ラインパターン
３３  センサ
３４  ＬＥＤ素子
３５  フォトセンサ
３６  集光レンズ
４０  第１の走査線変化補正手段
４１  第２の走査線変化補正手段
４２  同期検知部
４３  終端検知部
５０  環境パラメータ計測手段
５１  温度センサ
５２  振動センサ
５３  光センサ
５４  光源ユニット
５５  ミラー
５６  センサ
５７  記憶装置
６０  支持部
６１  位置決めピン
６２  挿通穴
６３  支持部
６４  板ばね
６５  開口
７０  画素クロック生成部
７１  画像処理部
７２  書込制御部
７３  光源駆動部
１００  画像形成装置
１０１  画像形成ユニット
１０２  被記録媒体給送ユニット
１０３  中間転写ベルト
１１０  像担持体
１１１〜１１４、１１５、１１６  感光体ドラム
１１７  帯電チャージャ
１１８  現像装置
１１９  一次転写ローラ
１２０  クリーニング手段
１２１  二次転写ローラ
１２２  定着装置
１２３  排紙ローラ対
１２４  排紙トレイ
１２５  給紙トレイ
１２６  給紙コロ
１２７  レジストローラ対
１３０、１３１、１３２  ローラ
１９０  ねじ
２００  凹部
２０１  支持点
２０２  調節ねじ
２１０  溝
２１１  ロータ
２１２  回路基板
２１３  ホール素子
２１４  ＰＬＬ回路
２１５  加算器
２２０  カバー
２３０  プリント基板
２３１  円筒部
２３２  当接面
２４０、２４１  上、下リブ
２４２、２４３  上、下突起
２４４  支持板
２４５  切欠
２４６  立曲げ部
２４７、２４８  板ばね
２４９、２５０  開口
２５１、２５２  曲げ部
２５３  ねじ穴
２５４  調節ねじ
２５５  穴
２５６  ステッピングモータ
２５７  送りねじ
２５８  可動筒
２５９、２６０  板ばね
２６１  母線
４２０、４２１  フォトダイオード
７００  カウンタ
７０１  高周波クロック生成回路
７０２  比較回路
７０３  画素クロック制御回路
１０００  画像形成装置
１２５０  液晶
１２５１  ガラス板
１２５２  電極
２２５０  プリズム
２２５１  ホルダ部材
２２５２  軸受部
２２５３  支持部材
２２５４  鍔部
２２５５  嵌合部
２２５６  レバー部
２２５７  挿通穴
２２５８  ステッピングモータ
２２５９  ピン
２２６０  ピン
２２６１  スプリング
【図１】
2007206653.tif 000003
【図２】
2007206653.tif 000004
【図３】
2007206653.tif 000005
【図４】
2007206653.tif 000006
【図５】
2007206653.tif 000007
【図６】
2007206653.tif 000008
【図７】
2007206653.tif 000009
【図８】
2007206653.tif 000010
【図９】
2007206653.tif 000011
【図１０】
2007206653.tif 000012
【図１１】
2007206653.tif 000013
【図１２】
2007206653.tif 000014
【図１３】
2007206653.tif 000015
【図１４】
2007206653.tif 000016
【図１５】
2007206653.tif 000017
【図１６】
2007206653.tif 000018
【図１７】
2007206653.tif 000019
【図１８】
2007206653.tif 000020
【図１９】
2007206653.tif 000021
【図２０】
2007206653.tif 000022
【図２１】
2007206653.tif 000023
【図２２】
2007206653.tif 000024