(57)【要約】【課題】環境変動、画像形成装置の状態やその他の要因により、トナーの載り量が変動した場合でも、精度良く感光ドラム上のビームスポット径を調整することができる技術を提供する。【解決手段】感光ドラム１１と、レーザビームを出射するレーザユニット１３と、感ドラム１３上にレーザビームを結像させるレンズ１０９、１２４と、静電潜像をトナー像として現像する現像装置１４と、感光ドラム上に所定の画像パターンを形成させる制御手段と、画像パターンを検出するパターン検出手段６０と、感光体上におけるレーザビームのスポット径が所定の径になるように、パターン検出手段の検出結果に基づいて光路に沿ってレンズを移動させる駆動手段１０３と、温度センサ１２２と、を備え、制御手段は、温度センサの温度の変動量が所定範囲を超えた場合、所定の画像パターンを形成するためにレーザユニットからレーザビームを出射させることを特徴とする画像形成装置。【選択図】図３
2012158147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体上に静電潜像を形成するためのレーザビームを出射するレーザユニットと、
前記レーザユニットと前記感光体との間の前記レーザビームの光路上に配置され、前記感光体上に前記レーザビームを結像させるレンズと、
前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、
前記レーザユニットから前記レーザビームを出射させ、前記感光体上に前記トナー像としての所定の画像パターンを形成させる制御手段と、
前記所定の画像パターンを検出するパターン検出手段と、
前記感光体上における前記レーザビームのスポット径が所定の径になるように、前記パターン検出手段の検出結果に基づいて前記光路に沿って前記レンズを移動させる駆動手段と、
温度を検出する温度検出手段と、を備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される温度の変動量が所定範囲を超えた場合、前記所定の画像パターンを形成するために前記レーザユニットから前記レーザビームを出射させることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記レンズが、前記レーザビームの主走査方向及び副走査方向のビームスポット径を制御するために光軸方向に移動されるコリメータレンズと、前記レーザビームの副走査方向のビームスポット径を制御するために光軸方向に移動されるシリンドリカルレンズと、からなることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記画像パターンが、主走査方向及び副走査方向に平行でなく、副走査方向に連続して形成された画像パターンＡと、主走査方向に平行であって、副走査方向に連続して形成された画像パターンＢからなり、
前記駆動手段は、前記コリメータレンズを、前記パターン検出手段の前記画像パターンＡの検出結果に基づいて光軸方向に移動し、前記シリンドリカルレンズを、前記パターン検出手段の前記画像パターンＢの検出結果に基づいて光軸方向に移動することにより、前記レーザビームの主走査方向及び副走査方向のビームスポット径を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記レーザビームの主走査方向のビームスポット径を制御するために光軸方向に移動されるシリンドリカルレンズを更に有し、
前記駆動手段は、前記副走査方向のビームスポット径を制御するための前記シリンドリカルレンズ及び前記主走査方向のビームスポット径を制御するための前記シリンドリカルレンズを光軸方向に移動させ、
前記パターン検出手段の検出結果に基づいて、前記副走査方向のビームスポット径を制御するための前記シリンドリカルレンズと、前記主走査方向のビームスポット径を制御するための前記シリンドリカルレンズを光軸方向に移動することにより、前記レーザビームの主走査方向及び副走査方向のビームスポット径を制御することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像パターンが、主走査方向及び副走査方向に平行でなく、副走査方向に連続して形成された画像パターンＡと、主走査方向に平行であって、副走査方向に連続して形成された画像パターンＢからなり、
前記駆動手段は、前記主走査方向のビームスポット径を制御するための前記シリンドリカルレンズを、前記パターン検出手段の前記画像パターンＡの検出結果に基づいて光軸方向に移動し、前記副走査方向のビームスポット径を制御するための前記シリンドリカルレンズを、前記パターン検出手段の前記画像パターンＢの検出結果に基づいて光軸方向に移動することにより、前記レーザビームの主走査方向及び副走査方向のビームスポット径を制御することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記駆動手段は、前記パターン検出手段が複数の前記画像パターンを検知して出力される出力信号のパルス幅に基づいて、前記レーザビームのビームスポット径を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記駆動手段は、前記パターン検出手段が複数の前記画像パターンを検知して出力される出力信号のパルス幅と所定のパルス幅の基準値とを比較し、該比較結果に基づいて前記レーザビームのビームスポット径が絞れているか否かを判断することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真技術を用いた画像形成装置において、像担持体上のレーザビームスポットのピントずれを主走査方向、副走査方向ともに補正する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置においては、一定速で回転している感光ドラム上に光ビームを光偏向器である回転多面鏡（ポリゴンミラー）により繰り返し偏向、走査させることで静電潜像を形成する。このような画像形成装置では、環境温度変化の影響により感光ドラム上での光ビームのピントがずれてスポット径が肥大してしまう課題がある。上記課題を解決する技術として、温度変動に対する焦点位置ずれの特性を予めシミュレーション等によって求め、それらのデータをテーブルとして記憶部に記憶しておき、温度変動量に応じて光学系を補正する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、所定位置のビーム位置検出センサの計測結果で主走査方向に光ビームを集光させるパワーを有するシリンドリカルレンズ、副走査方向に光ビームを集光させるパワーを有するシリンドリカルレンズを制御し、ビームスポット径を適正化する技術も知られている。例えば、特許文献２参照。更に、感光ドラム上に現像された画像の濃度を濃度センサにより検出し、半導体レーザの位置を移動させることにより感光体上での光ビームの径を最適に制御する技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１５４１３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１６８２号公報
【特許文献３】特開平０９−２２２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の温度変動に対する焦点位置ずれの特性を予めシミュレーション等で求め、温度変動量に応じて光学系を補正する技術では、データテーブルを記憶したメモリなどの記憶部を新たに追加する必要があり、コストアップになるという課題がある。また、振動など温度変動以外の影響によるピントずれを補正することができない。また、特許文献２のビームスポット径を計測する方法では以下の課題がある。すなわち、ビームスポット径を最も集光させたい感光ドラム面と検出面の位置が異なるため、オートフォーカス機構により検出面でベストピントに調整されたとしても、必ずしも感光ドラム面上でベストピントになるとは限らない。逆に、オートフォーカス機構によってピントずれを生じさせてしまう可能性がある。また、特許文献３の感光ドラム面上に現像された画像の濃度を濃度センサにより検出し、レーザビームの結像位置を制御する方法では、フォトセンサのアナログ信号レベルを検出することにより感光ドラム上での画像の濃度を検出している。そしてその検出値と基準値を比較し、その結果に基づいて半導体レーザの位置を移動させている。そのため、環境変動や画像形成装置の状態等の要因によりトナーの載り量が変動することでアナログ信号のＳ／Ｎ比が劣化してしまった場合、レーザビームの結像位置を正確に制御することができなくなるという課題がある。
【０００５】
本発明はこのような状況のもとでなされたものであり、環境変動や画像形成装置の状態等の要因により、トナーの載り量が変動した場合でも、主走査方向と副走査方向のビームスポット径を精度良く調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
【０００７】
（１）感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成するためのレーザビームを出射するレーザユニットと、前記レーザユニットと前記感光体との間の前記レーザビームの光路上に配置され、前記感光体上に前記レーザビームを結像させるレンズと、前記静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記レーザユニットから前記レーザビームを出射させ、前記感光体上に前記トナー像としての所定の画像パターンを形成させる制御手段と、前記所定の画像パターンを検出するパターン検出手段と、前記感光体上における前記レーザビームのスポット径が所定の径になるように、前記パターン検出手段の検出結果に基づいて前記光路に沿って前記レンズを移動させる駆動手段と、温度を検出する温度検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記温度検出手段によって検出される温度の変動量が所定範囲を超えた場合、前記所定の画像パターンを形成するために前記レーザユニットから前記レーザビームを出射させることを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、環境変動や画像形成装置の状態等の要因により、トナーの載り量が変動した場合でも、主走査方向と副走査方向のビームスポット径を精度良く調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成断面図及びレジストレーション補正用パターンを検知している状態を表す図
【図２】実施例１のビームスポット径と光強度の関係を示す図
【図３】実施例１のシステムの概要及び光学構成を表す図
【図４】実施例１のビームスポット径調整シーケンスの実施手順のフローチャート
【図５】実施例１の画像パターンＡを検知している状態、画像パターンＡ、フォトセンサ出力信号、及びそのコンパレート後の信号を表す図
【図６】実施例１の画像パターンＢを検知している状態、画像パターンＢ、フォトセンサ出力信号、及びそのコンパレート後の信号を表す図
【図７】実施例１のビームスポット径調整シーケンスのフローチャート
【図８】実施例２の光学構成を表す図
【図９】実施例２のビームスポット径調整シーケンスのフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面を参照しながら詳しく説明する。
【実施例１】
【００１１】
［画像形成装置の構成］
図１（ａ）は、本実施例の画像形成装置である電子写真カラー複写機の全体構成を示す概略構成断面図である。この電子写真カラー複写機は、本発明が特に有効に適用されると考えられる複数の画像形成部を並列に配し、且つ中間転写方式を採用した画像形成装置である。図１（ａ）の電子写真カラー複写機は、画像読取部１Ｒと、画像出力部１Ｐとを有する。画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、４つの並設された画像形成部１０（１０ａ〜１０ｄ）を有する。画像形成部１０ａはイエロー色の、画像形成部１０ｂはマゼンタ色の、画像形成部１０ｃはシアン色の、画像形成部１０ｄはブラック色の画像をそれぞれ形成する画像形成部である。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄは、イエロー色、マゼンタ色、シアン色、ブラック色に対応することを示しており以下省略する場合がある。各画像形成部は、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、クリーニングユニット５０、フォトセンサ６０，７０、制御ユニット８０とを有する。更に、個々のユニットについて詳しく説明する。
【００１２】
各画像形成部１０は同じ構成であり、第一の像担持体（感光体）である感光ドラム１１が回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１の外周面に対向して一次帯電器１２、光学系１３、折り返しミラー１６、現像装置１４、及びクリーニング装置１５が配置されている。一次帯電器１２は感光ドラム１１の表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いで、光学系１３により、画像読取部１Ｒからの記録画像信号に応じて変調されたレーザビームなどの光線を、折り返しミラー１６を介して感光ドラム１１の表面上に露光することによって静電潜像が形成される。更に、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４色の現像剤（以下、「トナー」という）をそれぞれ収納した現像装置１４によって静電潜像を顕像化しトナー像とする。顕像化されたトナー像を一次転写領域Ｔにて中間転写ユニット３０を構成する第二の像担持体としての中間転写ベルト３１に転写する。中間転写ユニット３０については、後に詳述する。一次転写領域Ｔの下流側では、クリーニング装置１５により感光ドラム上（感光体上）に残されたトナーを掻き落として感光ドラム表面の清掃を行う。以上のプロセスにより、各色トナーによる画像形成が順次行われる。
【００１３】
給紙ユニット２０は、転写材Ｐを収納するカセット２１及び手差しトレイ（不図示）と、転写材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２と、ピックアップローラ２２から送り出された転写材Ｐを搬送するための給紙ローラ対２３を有する。更に、給紙ユニット２０は給紙ガイド２４と、各画像形成部の画像形成タイミングに合わせて転写材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５を有する。
【００１４】
［中間転写ユニット］
中間転写ベルト３１は、駆動を伝達する駆動ローラ３２と、ばね（図示せず）の付勢によって適度なテンションを与える中間転写ベルト３１に従動する従動ローラ３３と、二次転写対向ローラ３４との間に張設巻回されている。また、駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成されている。中間転写ベルト３１の材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）などが用いられる。駆動ローラ３２は、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタン又はクロロプレン）がコーティングされていて中間転写ベルト３１とのスリップが防止される。駆動ローラ３２は、ＤＣブラシレスモータ（不図示）によって回転駆動される。各感光ドラム１１と中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔには、中間転写ベルト３１の裏側に一次転写用帯電器３５が配置されている。一方、二次転写対向ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト３１の二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が配置されている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、廃トナーを収納する廃トナーボックス５２とを備えている。
【００１５】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、定着ローラ４１ａに加圧される加圧ローラ４１ｂとを有する。更に、定着ユニット４０は定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂのニップ部へ転写材Ｐを導くための搬送ガイド４３、定着ユニット４０の熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６，４７を有する。また、定着ユニット４０から排出された転写材Ｐを更に装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４、外排紙ローラ４５、及び転写材Ｐ積載する排紙トレイ４８などを備えている。
【００１６】
［画像形成装置の動作］
次に、画像形成装置の動作について説明する。制御ユニット８０は、上記各ユニット内の機構の動作を制御するためのＣＰＵ、レジストレーション補正回路やモータドライバ部などを有している。ＣＰＵにより画像形成動作の開始信号が発せられると、選択された用紙サイズなどによりカセット２１か手差しトレイ（不図示）からの給紙動作が開始する。例えばカセット２１から給紙された場合について説明すると、図１（ａ）において、まず、ピックアップローラ２２により、カセット２１から転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５まで搬送される。その時レジストローラ２５は停止しており、転写材Ｐの先端はレジストローラ２５のニップ部に突き当たる。その後、フォトセンサ７０により中間転写ベルト３１に記されたマーク（不図示）を検知するタイミングで画像形成部１０が画像形成を開始する。また、そのタイミングに合わせてレジストローラ２５は回転を始める。この場合、転写材Ｐと中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー像とが二次転写領域Ｔｅにおいて一致するように、そのタイミングが設定されている。なお、上記マークは複数であってもよい。
【００１７】
フォトセンサ７０のマーク検知信号である画像形成動作開始信号（ＩＴＯＰ）が発せられると、上記のプロセスにより一番上流にある感光ドラム１１ａ上のトナー像が、一次転写用帯電器３５ａにより一次転写領域Ｔａで中間転写ベルト３１に一次転写される。一次転写されたトナー像は、次の一次転写領域Ｔｂまで搬送される。一次転写領域Ｔｂでは、各画像形成部１０間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われ、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。その後、転写材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入し中間転写ベルト３１に接触すると転写材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧が印加される。これにより、中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー像が転写材Ｐの表面に転写される。その後、転写材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラニップ部まで案内される。そして、定着ローラ４１ａ、加圧ローラ４１ｂの熱及びニップ部の圧力によってトナー像が転写材Ｐ表面に定着される。その後、転写材Ｐは内排紙ローラ４４，外排紙ローラ４５により搬送された後、機外に排出され排紙トレイ４８に積載される。
【００１８】
［レジストレーション補正］
図１（ｂ）に示すように、パターン画像を読み取るフォトセンサ６０ａ，６０ｂは、中間転写ベルト３１の搬送方向において最下流に位置する感光ドラム１１ｄと駆動ローラ３２の間に設置されている。そして、上述した画像形成動作により中間転写ベルト３１上に形成されたレジストレーション補正用パターン画像６１を読み取る。本実施例では、所定のタイミングで中間転写ベルト３１上にレジストレーション補正用パターン画像６１を形成し、フォトセンサ６０ａ，６０ｂで読み取り、各色に対応する感光ドラム上でのレジストレーションずれを検出する。そして、制御ユニット８０はその検出結果を用いて記録されるべき画像信号に電気的補正をかけ、又はレーザビーム光路上に設けられている折り返しミラー１６を駆動して、光路長変化或いは光路変化の補正を行う。
【００１９】
［ビームスポット径調整］
まず、ビームスポット径と光強度の関係を図２に示す。ピントが合っていると（ビームスポット径が絞れていると）スポット中心の光強度が強く、外側に行くほど光強度が減少する（図２（ａ））。一方、ピントがずれていると（ビームスポット径が絞れていないと）、スポット中心の光強度がそれほど強くなく、外側の光強度もやや強めとなる（図２（ｂ）））。その結果、ピントが合っている状態で線を形成すると、細くはっきりした潜像が描ける。一方、ピントがずれているとぼんやりとした太い潜像が形成される。
【００２０】
次に図３（ａ）を用いて感光ドラム１１上のビームスポット径調整について説明する。図３（ａ）は本実施例における光学系及びシステムを示す図である。まず、ポリゴンモータ制御部１０４からの信号によってポリゴンモータ１０５を駆動し、光ビームを偏向するポリゴンミラー１０６を回転させる。ポリゴンミラー１０６の速度が予め設定された設定値に達した時点でレーザドライバ１０２の制御によってレーザ１００を発光させ、ＢＤセンサ１０８によってタイミング検知を行う。このＢＤセンサ１０８からのＢＤ信号に同期して、画像パターン生成部１１１から画像データ信号をレーザ制御部１０１を経由してレーザドライバ１０２に送り、画像データに応じてレーザ１００を発光させる。レーザ１００から出射した光ビームは、コリメータレンズ１２４，シリンドリカルレンズ１０９，ポリゴンミラー１０６，ｆθレンズ１０７，折り返しミラー１６を経由して感光ドラム１１上に静電潜像を形成する。ポリゴンミラー１０６，ｆθレンズ１０７，折り返しミラー１６は走査光学系を構成する。レーザ１００，コリメータレンズ１２４，シリンドリカルレンズ１０９はレーザユニット１１０を構成し、レーザユニット移動制御部１０３は、レーザユニット１１０内のコリメータレンズ１２４，シリンドリカルレンズ１０９の位置を変更する（図３（ｂ））。コリメータレンズ１２４は、レーザ１００から出射されるレーザビームを平行光束にするためのレンズであり、シリンドリカルレンズ１０９は、コリメータレンズからの平行光束を線状に集光するためのレンズである。
【００２１】
記録画像信号生成部１１４は、ＣＰＵ１１５の指示により記録画像信号をレーザ制御部１０１に送り、レーザ制御部１０１（パルス幅変調信号生成手段）はこの記録画像信号に基づいて画像データ信号（パルス幅変調信号）をレーザドライバ１０２に送る。ＣＰＵ１１５は、温度センサ１２２での温度測定値及び記録画像信号生成部１１４内の図示しない画像形成枚数カウンタのカウント値を確認する。ＣＰＵ１１５は、画像パターン生成部１１１に指示して、感光ドラム１１の主走査方向に平行であって、副走査方向に連続する画像パターンを形成するための画像データ信号をレーザ制御部１０１を経由し、レーザドライバ１０２に送る。なお、ここで主走査方向とは中間転写ベルト搬送方向に直交する方向であり、副走査方向とは主走査方向に直交する方向をいう。中間転写ベルト３１上に形成された画像パターンは、フォトセンサ６０(パターン検出手段)で検知され、フォトセンサ６０の出力信号（検知結果）がセンサ信号処理部１１２へ入力される。センサ信号処理部１１２で処理された信号はＣＰＵ１１５に送られ、ＣＰＵ１１５はそのデータを解析し、その解析結果を基に光学走査装置制御部１１７を経由して、レーザユニット移動制御部１０３でレンズを光軸方向に移動させる（図３（ｂ）参照）。これにより結像のピント調整が行われる。ビームスポット径調整は、所定のタイミングで行われる。なお、ビームスポット径調整は、例えば電源立ち上げ時や画像形成回数や温度、環境変化などを検知して所定の条件と一致した場合に行われる。ビームスポット径調整を実施する手順について図４を用いて説明する。
【００２２】
ビームスポット径調整が開始されると、ＣＰＵ１１５はＳ３０１で電源がオンか否かを判断する。Ｓ３０１でＣＰＵ１１５は電源がオンであると判断するとＳ３０２でビームスポット径調整シーケンスを実施する。次に、ＣＰＵ１１５はＳ３０３で図３（ａ）の温度センサ１２２（温度検出手段）の温度測定値及び記録画像信号生成部１１４内に存在する図示しない画像形成枚数カウンタのカウント値を確認する。Ｓ３０４において、ＣＰＵ１１５は不図示の記憶部に記憶された前回のビームスポット径調整シーケンス時の温度とＳ３０３で確認した温度とを比較する。そして、１０℃以上の温度変化があるか否かを判断し、１０℃以上の温度変化がある場合には、ＣＰＵ１１５はＳ３０６でビームスポット径調整シーケンスを実施する。所定範囲の１０℃以上の温度変化（温度の変動量）があると、構成品の形状が変化したりすることの影響により、走査面上のビームスポット径が変動するためである。１０℃以上の温度変化がない場合は、ＣＰＵ１１５はＳ３０５でＳ３０３において確認したカウント値により画像形成枚数が１０００枚を超えたか否かを判断する。ＣＰＵ１１５は画像形成枚数が１０００枚を超えた場合にはＳ３０６でビームスポット径調整シーケンスを実施し、画像形成枚数が１０００枚を超えない場合にはＳ３０４へ戻る。次に、Ｓ３０２、Ｓ３０６のビームスポット径調整シーケンスを実施する手順につい説明する。
【００２３】
［ビームスポット径調整シーケンス］
ＣＰＵ１１５は、感光ドラム１１の主走査方向及び副走査方向に平行でなく、副走査方向に連続する画像パターンＡ６２のデータを、所定のタイミングで画像パターン生成部１１１よりレーザ制御部１０１を経由し、レーザドライバ１０２に送る。主走査方向及び副走査方向に平行でないラインパターン、つまり副走査方向から見て斜めのラインは、主走査方向及び副走査方向のいずれかにピントがずれた場合にもぼやけた像となるため、主走査方向及び副走査方向のピントずれを検知することができる。副走査方向に連続した画像パターンＡ６２は、感光ドラム１１上に形成された後中間転写ベルト３１上に転写され、フォトセンサ６０ａで読み取られる（図５（ａ））。図５（ａ）ではレジあわせのセンサ（図１（ｂ））を兼用するため、中間転写ベルト３１の端の片側に画像パターンＡ６２を形成する。なお、ピント調整専用のフォトセンサを配置する場合は、中間転写ベルト３１の中央位置に画像パターンＡ６２を形成してもよい。図５（ｂ）、（ｃ）は副走査方向の画像パターンＡ６２とフォトセンサ出力信号を示す図である。フォトセンサ６０のフォトセンサ出力信号は、図５（ｂ）のように画像の高濃度部ではレベルが高く低濃度部ではレベルが低くなるアナログ信号であり、そのフォトセンサ出力信号が図３（ａ）のセンサ信号処理部１１２へ入力される。センサ信号処理部１１２は、図５（ｂ）のように所定の閾値電圧レベル信号ａ（例えば、フォトセンサ出力信号のピーク×１／２のレベル）とフォトセンサ出力信号を比較し、その結果をハイレベルとローレベルのデジタル信号に変換する。そのデジタル信号は、センサ信号処理部１１２の内部でハイレベルとなっている部分のパルス幅時間Ｔを画像パターンＡ６２の複数ライン分だけ積算した後平均して算出する（例えば、ポリゴンミラー１０６の面数に対する整数倍のライン分のデータを平均して算出）。平均化する理由は、ポリゴンミラー１０６の面倒れの影響によるライン間の誤差を低減させるためである。ＣＰＵ１１５は、ハイレベルの部分のパルス幅時間Ｔが所定のパルス幅時間の基準値Ｔｒｅｆ（例えば３０μｍｓｅｃ相当の時間換算値）以下になっているかを判断する。
【００２４】
次に、ＣＰＵ１１５はレーザユニット移動制御部１０３でコリメータレンズ１２４を光軸方向に移動する（図３（ｂ））。そして、再度画像パターンＡ６２を中間転写ベルト３１上に生成し、同様のシーケンスを動作させ主走査方向及び副走査方向のビームスポット径を調整する。例えば、図５（ｃ）のようにパルス幅時間Ｔがパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆ以上となった場合は上記シーケンスを再度行い、図５（ｂ）のようにパルス幅時間Ｔがパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆ以下となった場合にコリメータレンズ１２４の位置を固定する。以上により、主走査方向、副走査方向ともにある程度ビームスポット径が絞れている状態となる。
【００２５】
次に、ＣＰＵ１１５は副走査方向のビームスポット径を調整する。まず、図６（ａ）に示した主走査方向に平行であって、副走査方向に連続した画像パターンＢ６３のデータをレーザ制御部１０１を経由し、レーザドライバ１０２に送る。主走査方向に平行であって、副走査方向に連続した上記画像パターンＢ６３は、感光ドラム１１上に形成され中間転写ベルト３１上に転写され、フォトセンサ６０ａで読み取られ、そのフォトセンサ出力信号が図３（ａ）のセンサ信号処理部１１２へ入力される。図６（ｂ）、（ｃ）は主走査方向に平行な画像パターンＢ６３とフォトセンサ出力信号を示す。センサ信号処理部１１２は、図６（ｂ）のように所定の閾値電圧レベル信号ａとフォトセンサ出力信号を比較し、その比較結果がハイレベルとローレベルのデジタル信号に変換する。そのデジタル信号は、センサ信号処理部１１２の内部でハイレベルとなっている部分のパルス幅時間Ｔを画像データの複数ライン分だけ積算した後平均して算出する。ＣＰＵ１１５は、ハイレベルの部分のパルス幅が所定のパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆ以下になっているかを判断する。次に、ＣＰＵ１１５はレーザユニット移動制御部１０３でシリンドリカルレンズ１０９を光軸方向に移動する（図３（ｂ））。そして、再度画像パターンＡ６２を中間転写ベルト３１上に生成し、同様のシーケンスにより副走査方向のビームスポット径を調整する。例えば、図６（ｃ）のようにパルス幅時間Ｔがパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆ以上であるため上記シーケンスを再度行い、図６（ｂ）のようにパルス幅時間Ｔがパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆ以下となった場合にシリンドリカルレンズ１０９の位置が固定される。以上により、副走査方向のビームスポット径を更に絞ることができる。
【００２６】
［ビームスポット径調整シーケンスのフローチャート］
図７に上記のビームスポット径調整シーケンスのフローチャートを示す。ビームスポット径調整シーケンスが開始すると、ＣＰＵ１１５は、Ｓ４０１で主走査方向及び副走査方向のビームスポット径を調整する画像パターンＡ６２を生成する。そして、ＣＰＵ１１５は、Ｓ４０２においてこの画像パターンＡ６２をフォトセンサ６０ａで読み取り、時間に変更する。次に、Ｓ４０３において、ＣＰＵ１１５はパルス幅時間Ｔとパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆとを比較し、Ｓ４０４においてＴ≦Ｔｒｅｆとなっているかを判断する。Ｔ＞Ｔｒｅｆの場合は、ＣＰＵ１１５はＳ４０５においてコリメータレンズ１２４の位置を変更し、Ｓ４０１に戻る。また、ＣＰＵ１１５はＴ≦Ｔｒｅｆの場合は、Ｓ４０６でコリメータレンズ１２４の位置を固定し、Ｓ４０７で副走査方向のビームスポット径を調整する画像パターンＢ６３を生成する。そして、Ｓ４０８においてこの画像パターンＢ６３をフォトセンサ６０ａで読み取り、時間に変更する。次に、Ｓ４０９において、ＣＰＵ１１５はパルス幅時間Ｔとパルス幅時間基準値Ｔｒｅｆとを比較し、Ｓ４１０において、Ｔ≦Ｔｒｅｆとなっているかを判断する。Ｔ＞Ｔｒｅｆの場合は、ＣＰＵ１１５はＳ４１１においてシリンドリカルレンズ１０９の位置を変更し、Ｓ４０７に戻る。また、ＣＰＵ１１５はＴ≦Ｔｒｅｆの場合は、Ｓ４１２でシリンドリカルレンズ１０９の位置を固定しビームスポット径調整シーケンスを終了する。以上説明したように、本実施例ではフォトセンサ６０のフォトセンサ出力信号と、閾値電圧レベル信号とを比較し、デジタル信号化を行った後にそのパルス幅時間を算出する。
【００２７】
本実施例によれば、環境変動や画像形成装置の状態等の要因により、トナーの載り量が変動した場合でも、主走査方向と副走査方向のビームスポット径を精度良く調整することができる。
【実施例２】
【００２８】
次に、実施例２について説明する。なお、前述した実施例１と同一又は同等の箇所は同一の符号を付して説明を省略する。図８は本実施例におけるレーザユニットの光学的構成を示す。コリメータレンズ１２４は、レーザ１００から出射されるレーザビームを平行光束にするためのレンズであり、第１のシリンドリカルレンズ１３０ａ，第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂは、コリメータレンズからの平行光束を線状に集光するためのレンズである。本実施例のレーザユニットでは、第１のシリンドリカルレンズ１３０ａは主走査方向のビームスポット径を制御でき、第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂは副走査方向のビームスポット径を制御できる。そして、それぞれのレンズを光軸方向に移動させることで主走査方向と副走査方向のビームスポット径を調整する。なお、第１のシリンドリカルレンズ１３０ａと第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂは、図８に示すように互いに直交するように設置されている。
【００２９】
［ビームスポット径調整シーケンス］
まず、主走査方向及び副走査方向に平行でない、副走査方向に連続した画像パターンＡ６２を形成する。既に述べたように、画像パターンＡ６２は主走査方向及び副走査方向のいずれかのピントがずれた場合でも太い像として形成される。本実施例では、この画像パターンＡ６２を検知して、まず主走査方向のピントを調整する。そのため、主走査方向のビームスポット径を制御できる第１のシリンドリカルレンズ１３０ａを光軸方向に移動させ主走査方向のピント調整を行う。次に、主走査方向に平行であって、副走査方向に連続した画像パターンＢ６３を形成する。既に述べたように、この画像パターンＢ６３は主走査方向に平行であるため、副走査方向にピントがずれた場合太い像が形成される。この画像パターンＢ６３を検知して、副走査方向のピントを調整する。そのため、副走査方向のビームスポット径を制御できる第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂを光軸方向に移動させてピント調整を行う。以上により、主走査方向及び副走査方向のビームスポット径の調整が完了する。なお、上記した手順とは逆に、まず画像パターンＢ６３を形成して第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂで副走査方向のピントを調整した後、画像パターンＡ６２を形成して第１のシリンドリカルレンズ１３０ａで主走査方向のピントを調整してもよい。
【００３０】
図９に本実施例のビームスポット径調整シーケンスのフローチャートを示す。このビームスポット径調整シーケンスは、実施例１のビームスポット径調整シーケンスとほぼ同じであるので、異なる箇所のみを以下に説明する。本実施例のビームスポット径調整シーケンスでは、Ｓ５０４において、ＣＰＵ１１５は、Ｔ≦Ｔｒｅｆとなっているかを判断し、Ｔ＞Ｔｒｅｆの場合は、Ｓ５０５において第１のシリンドリカルレンズ１３０ａの位置を変更し、Ｓ５０１に戻る。Ｔ≦Ｔｒｅｆの場合は、Ｓ５０６で第１のシリンドリカルレンズ１３０ａの位置を固定する。また、Ｓ５０９において、Ｔ≦Ｔｒｅｆとなっているかを判断し、Ｔ＞Ｔｒｅｆの場合は、Ｓ５１１において第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂの位置を変更し、Ｓ５０７に戻る。Ｔ≦Ｔｒｅｆの場合は、Ｓ５１２で第２のシリンドリカルレンズ１３０ｂの位置を固定する。
【００３１】
本実施例によれば、環境変動や画像形成装置の状態等の要因により、トナーの載り量が変動した場合でも、主走査方向と副走査方向のビームスポット径を精度良く調整することができる。
【００３２】
［その他の実施例］
本実施例１、２では、中間転写ベルト３１上に転写された画像パターンを読み取るようにしたが、感光ドラム１１上の画像パターンを直接読み取るようにしてもよい。そして、画像形成装置中でのシーケンスでビームスポット径調整を実施しているが、画像形成装置の組立て時の調整モードで、ビームスポット径調整を実施してもよい。また、副走査方向のビームスポット径を調整した後、主走査方向のビームスポット径を調整したが、主走査方向のビームスポット径を先に調整した後、副走査方向のビームスポット径を調整してもよい。更に、本実施例では、ポリゴンミラーの面倒れによる影響を軽減するために、複数ライン分のデータを平均してパルス幅時間の算出を行ったが、時間短縮のため１ラインのデータからパルス幅時間の算出を行い、ビームスポット径調整を実施してもよい。
【００３３】
その他の実施例においても、環境変動や画像形成装置の状態等の要因により、トナーの載り量が変動した場合でも、主走査方向と副走査方向のビームスポット径を精度良く調整することができる。
【符号の説明】
【００３４】
６２      画像パターンＡ
６３      画像パターンＢ
１００    レーザ
１０９    シリンドリカルレンズ
１２４    コリメータレンズ
【図１】
2012158147.tif 000003
【図２】
2012158147.tif 000004
【図３】
2012158147.tif 000005
【図４】
2012158147.tif 000006
【図５】
2012158147.tif 000007
【図６】
2012158147.tif 000008
【図７】
2012158147.tif 000009
【図８】
2012158147.tif 000010
【図９】
2012158147.tif 000011