(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を偏向反射する光偏向器と、この光偏向器による偏向光束が走査することによって情報が書き込まれる被走査面とを有してなる光走査装置であって、
有効書込領域外の書込み開始側と終端側の少なくとも２ヶ所に配置された光検知部と、
上記光偏向器にて偏向走査される光ビームが上記光検知部間を横切る走査時間を計測する計測手段と、
有効書込領域内における画像データの各ドット位置を、計測された走査時間に基づき補正する補正手段と、を有し、
上記補正手段は、画素クロックよりも高い高周波クロックを分周して互いに位相の異なる２つのクロックを作成し、この２つのクロックの周期を変えるとともにこの２つのクロックのうちの１つを選択して出力し画素クロックの周期を変化させることで上記画像データの各ドット位置を任意の位置に補正することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
光検知部間の走査時間とドット位置補正量との関係を予め記録したルックアップテーブルを有し、走査時間計測結果に基づいてドット位置の位相シフト量を設定することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
有効書込領域を複数の画像データ領域に分割し、各データ領域単位で補正値を設定することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
光源は、複数の半導体レーザーとこの複数の半導体レーザーからのレーザー光を光学的に合成する手段で構成され、またはモノリシックな半導体レーザーアレイで構成されたマルチビーム光源であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】
光源からの光束を偏向反射する光偏向器と、この光偏向器による偏向光束が走査することによって情報が書き込まれる被走査面とを有してなる光走査装置であって、
温度センサーと、
この温度センサーによって検知される温度変動と位相シフトとの関係が予め記録されたルックアップテーブルと、
有効書込領域内における画像データの各ドット位置を、温度変動に基づき補正する補正手段と、を有し、
上記補正手段は、画素クロックよりも高い高周波クロックを分周して互いに位相の異なる２つのクロックを作成し、この２つのクロックの周期を変えるとともにこの２つのクロックのうちの１つを選択して出力し画素クロックの周期を変化させることで上記画像データの各ドット位置を任意の位置に補正することを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれかに記載の光走査装置を用いて被走査面に静電潜像を形成し、これを現像して転写紙に転写することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープリンタ、レーザーファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置およびこの画像形成装置に用いられる光走査装置に関するものであって、特にその画素位置制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザープリンタ、レーザーファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置は、光源からの光束を偏向反射する光偏向器と、この光偏向器による偏向光束が走査することによって情報が書き込まれる被走査面とを有してなる光書込み装置あるいは光走査装置を備えている。上記光源としては、一般的に半導体レーザーなどのレーザー光源が用いられる。そこで、以下、光走査装置のことを「レーザー走査装置」といい、その光学系を「レーザー走査光学系」という。
【０００３】
レーザー走査光学系において、書込み品質ないしは形成画像の品質を劣化させる要因の一つとして、感光体の表面などからなる被走査面上の走査速度ムラがある。走査速度ムラがあると、結果として主走査ドット位置ずれを発生し、特にカラー画像においては、色ずれとして現れ、色再現性の劣化、解像度の劣化を招くことになる。したがって、高品質の画像を得るためには走査速度ムラを無くすことが一つの条件となるが、従来の技術では、走査速度ムラを無くすには限界がある。レーザー走査光学系において走査速度ムラを発生する要因は、以下に述べるとおりである。
１．走査レンズのｆθ特性が十分補正されていない場合。
２．レーザー走査光学系の光学部品精度、ハウジング上への取付け精度が劣化している場合。
３．画像形成装置内の温度・湿度などの環境変動による光学部品の変形、屈折率変動により焦点距離が変化し、ｆθ特性が劣化した場合。
【０００４】
特に、上記３の環境条件の変動による主走査方向のドット位置ずれは、画像形成装置内の出荷時に光学調整または電気的な補正を実施したとしても避けることはできない。近年の高画質化の要求に応えるためには、この課題を解決する必要がある。特に、複数の色ごとに光束を走査するカラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置においては主走査方向のドット位置ずれが画像品質を劣化させる大きな要因となるので、ドット位置ずれをなくすことは画像品質を維持するのに重要である。
【０００５】
主走査方向のドット位置ずれを補正する従来技術として次のものがある。カラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置において、各色の画像形成位置の書き出し位置を１クロック誤差以内で補正する手段を有する例として特開２０００−２３８３１９号公報記載の発明がある。主走査方向の書き出し位置と書き終わり位置とを調整する例として特開２０００−２８９２５１号公報記載の発明がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記各公報記載の発明は、ともに光学系や偏向器により生じる主走査ドット位置ずれの影響は補正できない。
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、環境変動による主走査方向のドット位置ずれを低減し、特にカラー画像形成装置において色ずれの発生の少ない光走査装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の光走査装置は、有効書込領域外の書込み開始側と終端側の少なくとも２ヶ所に配置された光検知部と、上記光偏向器にて偏向走査される光ビームが上記光検知部間を横切る走査時間を計測する計測手段と、有効書込領域内における画像データの各ドット位置を、計測された走査時間に基づき補正する補正手段と、を有し、上記補正手段は、画素クロックよりも高い高周波クロックを分周して互いに位相の異なる２つのクロックを作成し、この２つのクロックの周期を変えるとともにこの２つのクロックのうちの１つを選択して出力し画素クロックの周期を変化させることで上記画像データの各ドット位置を任意の位置に補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、光検知部間の走査時間とドット位置補正量との関係を予め記録したルックアップテーブルを有し、走査時間計測結果に基づいてドット位置の位相シフト量を設定することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、有効書込領域を複数の画像データ領域に分割し、各データ領域単位で補正値を設定することを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、光源は、複数の半導体レーザーとこの複数の半導体レーザーからのレーザー光を光学的に合成する手段で構成され、またはモノリシックな半導体レーザーアレイで構成されたマルチビーム光源であることを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の光走査装置は、温度センサーと、この温度センサーによって検知される温度変動と位相シフトとの関係が予め記録されたルックアップテーブルと、有効書込領域内における画像データの各ドット位置を、温度変動に基づき補正する補正手段と、を有し、上記補正手段は、画素クロックよりも高い高周波クロックを分周して互いに位相の異なる２つのクロックを作成し、この２つのクロックの周期を変えるとともにこの２つのクロックのうちの１つを選択して出力し画素クロックの周期を変化させることで上記画像データの各ドット位置を任意の位置に補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項１から５までのいずれかに記載の光走査装置を用いて被走査面に静電潜像を形成し、これを現像して転写紙に転写するようにした画像形成装置を構成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置およびこれを用いた画像形成装置の実施の形態について説明する。
図１において、光源としての半導体レーザーユニット１０は、半導体レーザー、カップリングレンズ、シリンドリカルレンズなどを有してなる。半導体レーザーユニット１０から出射されたレーザー光束は、光偏向器としてのポリゴンミラー１１によって所定の角度範囲で等角速度的に偏向反射されるようになっている。偏向反射光の進路上には走査レンズ１２が配置され、走査レンズ１２を透過した光束の進路上には被走査面１４が配置されている。走査レンズ１２はｆ−θ特性を有していて、ポリゴンミラー１１によって等角速度的に偏向反射された光束を被走査面１４上において光スポットとして収束させるとともに等速度的に走査させるようになっている。この走査方向が主走査方向である。この例では感光体１３の表面が被走査面１４となっている。
【００１３】
上記偏向走査範囲のうち被走査面１４における所定の走査範囲が有効書込み領域であり、この有効書込み領域外の両側に光検知部が配置されている。書込み開始側に配置された光検知部を第１光検知部２１とし、書込み終端側の光検知部を第２光検知部２２とする。レーザービームが上記第１、第２光検知部２１，２２間を横切る走査時間を計測手段としてのカウンタ回路１５にて計測するようになっている。計測された走査時間の変動量に基づき、予め記録されたルックアップテーブル１６から主走査方向のドット位置の補正量を設定するようになっている。この補正量データは位相同期回路１８に入力され、位相同期回路１８では、クロック生成回路１７からのクロックを上記補正量データに応じて位相シフトし、これを画像クロックとして出力するようになっている。
【００１４】
上記画像クロック信号は画像処理ユニット１９に入力される。画像処理ユニット１９は、画像クロック信号に基づいて画像データ信号と画像クロック信号を出力しレーザー駆動回路２０に入力するようになっている。レーザー駆動回路２０は半導体レーザーユニット１０を駆動するもので、画像クロック信号に同期して画像データを出力することにより、半導体レーザーユニット１０が駆動され、半導体レーザーユニット１０から上記画像データによって変調されたレーザービームが出射されるようになっている。
【００１５】
上記のように、補正量データに基づき位相同期回路１８により位相シフトされた画像クロックを生成し、画像処理ユニット１９より生成された画像データに従い半導体レーザーユニット１０の発光時間をコントロールすることにより、被走査面１４上の画素（以下、画素のことを「ドット」という）位置を任意の位置に制御することができる。
【００１６】
図２に上記実施形態によるドット位置の補正方法の概念を示す。図２において、左右方向が主走査方向であって、ドットを円で示している。図２の上段は理想状態を、中断は補正前を、下段は補正後をそれぞれ示している。図示の例では、理想状態に対して、補正前のドット位置ずれが１／２になっており、これを位相シフトして補正することにより、理想状態に近付けるようになっている。後で詳細に説明するが、本実施形態では、１／８クロック刻みで位相シフトすることにより、理想状態のドット位置に対する誤差が１／８クロック以内に収まるようになっている。
【００１７】
前述のように、ドット位置の位相シフト量の設定は、ルックアップテーブル１６を用いて行われる。すなわち、ルックアップテーブル１６には前記第１、第２光検知部２１，２２間の走査時間とドット位置補正量との関係を予め記録しておき、第１、第２光検知部２１，２２間の走査時間計測結果に基づいてルックアップテーブル１６を参照し、ドット位置の位相シフト量を設定する。
【００１８】
ここでレーザー走査光学系のドット位置ずれについて図３を用いて説明する。図３において横軸は理想像高、すなわち画像データに基づく理想ドット位置を、縦軸は実像高、すなわちレーザー走査光学系を介した実際のドット位置を表す。理想的には等速度的な走査が行われて、傾きが１のリニアな特性曲線ｃとなること、すなわち、光学的にｆ−θ特性が良好に補正されていることが望ましい。しかし、以下の理由から一般的にはリニアではなく、走査速度ムラが発生して特性曲線が例えば曲線ａや曲線ｂに示すように湾曲している。言い換えると、理想的な主走査方向ドット位置に対し、実際の主走査方向ドット位置はずれてしまう。１．走査レンズ１２のｆ−θ特性が十分補正されていない場合。
２．レーザー走査光学系の光学部品精度、ハウジング上への取付け精度が劣化している場合。
３．装置内の温度・湿度などの環境変動による光学部品の変形、屈折率変動により焦点距離が変化し、ｆ−θ特性が劣化した場合。
【００１９】
特に、上記３の環境変動による主走査方向ドット位置ずれは、出荷時に光学調整または電気的補正を実施したとしても避けることは難しい。例えばファーストプリント時の特性曲線が（ａ）であったとしても、連続してプリント出力し装置内の温度が上昇すると、特性曲線（ｂ）で示すように、理想的な曲線（ｃ）に関して特性曲線（ａ）とは対称的な特性値に変化してしまうことが起こりうる。これにより、１枚目のプリントの色合いと、複数枚プリントした後の色合いが変わってしまう場合がある。
【００２０】
そこで、本実施形態では、使用されるレーザー走査光学系の理想像高に対する実像高の関係の特性値を、予備実験またはシミュレーションなどで予め把握しておき、その特性値からルックアップテーブル１６を作成する。すなわち、図３に示すようなデータから、図４に示すように、各走査時間ｔ１，ｔ２に対する補正量を理想位置との差分として求め、この関係をルックアップテーブル１６としてメモリに予め記録しておく。実際にプリント駆動させたときの光走査時間を逐次計測し、その計測走査時間に基づき、上記ルックアップテーブル１６からドット位置補正量を求め、ドット位置が理想位置になるよう位相シフト量を決定する。本実施形態により、装置内の環境変動によって生ずる主走査方向のドット位置ずれを効果的に補正することが可能となる。
【００２１】
ここで、上記補正を行うタイミングは、プリントスタート直後、あるいはプリント出力時の、紙間時すなわち一つのプリントと次のプリントとの間の時間など、画像データが転送されていない間に設定することが望ましい。
また、本実施形態では書込み開始側と書込み終端側の２ヶ所に光検知部２１，２２を設けているが、さらに多くの光検知部を設けて主走査方向のドット位置データをより多くとることにより、主走査方向のドット位置ずれをより細かく補正して、主走査方向のドット位置精度を向上させることが可能となる。
【００２２】
以上説明した主走査方向のドット位置ずれ補正を具現化するに際して、主走査方向の全画像データに対して補正を行うことは、必要なメモリ容量が膨大となり、制御系のコストが高くなり、回路規模等の負担が大きくなる。また補正処理に費やす時間も無視できなくなる。
この課題を解決するには、有効書込み領域を複数の画像データ領域に分割し、それぞれのデータ領域単位で補正値を設定するようにするとよい。この実施形態を図５に示す。
【００２３】
図５（Ａ）〜（Ｄ）は、主走査方向のドット位置ずれ量の特性曲線を示しており、縦軸に主走査位置ずれ量、横軸に像高を示している。例えば、プリント動作中に計測された２点間の走査時間を基にして求めたルックアップテーブル上の主走査方向ドット位置ずれが図５（Ａ）で表されるような場合、図５（Ｂ）〜（Ｃ）で示すように、全画像データを複数の領域に分割し、それぞれのデータ領域の主走査方向ドット位置ずれ量の代表値、例えば平均値などを補正値とすることにより、メモリ容量を増やすことなくドット位置ずれを良好に補正することが可能である。ちなみに、図５（Ｂ）は主走査方向の全画像データを１５の領域に等分割した場合、図５（Ｃ）は３０の領域に等分割した場合を示している。また、図５（Ｄ）は、主走査方向の全画像データを１８の領域に不均等に分割した場合を示している。図５（Ｂ）〜（Ｄ）から明らかなように、有効書込み領域を複数の画像データ領域に分割し、それぞれのデータ領域単位で補正値を設定することにより、主走査方向のドット位置ずれをより細かく補正して、主走査方向のドット位置精度を向上させることが可能である。
【００２４】
ここで、例えば画素クロックの位相を±１／８ドット単位でシフトするとすれば、リニアリティの補正量は０％から１２．５％までの範囲で調整可能となり、１２００ｄｐｉの密度で書き込む場合、有効書込み幅内の主走査方向ドット位置ズレは、２．６μｍ（２１．２μｍ／８）にまで低減できる。
図５に示す結果から明らかなように、画像データ領域の分割数が多いほど良好なドット位置ずれ補正が可能であるが、メモリ容量と補正処理時間の制約から、最適分割数を決定することが望ましい。
【００２５】
これまで説明してきたドット位置ずれの補正は、画素クロックよりも高い高周波クロックを用いて画素クロックの位相をシフトして行うようにするとよい。この位相シフトを行う回路例とその動作を、図６、図７を用いて説明する。
【００２６】
図６において、高周波クロック生成回路２５で生成される高周波クロックＶＣＬＫは第１カウンタ２６、第２カウンタ２７に入力されるとともに、第１クロック生成回路３１、第２クロック生成回路３２に入力される。一方、位相データ信号ｂｉｔ０はステータス信号生成回路３４、比較値生成回路３５、セレクト信号生成回路３６に入力される。ステータス信号生成回路３４は位相データ信号ｂｉｔ０と後述のマルチプレクサ３３からのフィードバック信号に基づいてステータス信号を生成する。このステータス信号と位相データ信号ｂｉｔ０が比較値生成回路３５で比較され、比較値１と比較値２とが生成される。
【００２７】
上記比較値１と前記第１カウンタ２６のカウント値が第１比較回路２８で比較され、比較結果が制御信号１として第１クロック生成回路３１に入力される。また、上記比較値２と前記第２カウンタ２７のカウント値が第２比較回路２９で比較され、比較結果が制御信号２として第２クロック生成回路３２に入力される。さらに、第１、第２比較回路２８、２９の比較結果はリセット信号としてそれぞれ第１、第２カウンタ２６、２７に入力される。第１クロック生成回路３１は高周波クロックＶＣＬＫと制御信号１に基づいてクロック信号１を出力しマルチプレクサ３３に入力する。第２クロック生成回路３２は高周波クロックＶＣＬＫと制御信号２に基づいてクロック信号２を出力しマルチプレクサ３３に入力する。マルチプレクサ３３は、これらのクロック信号１、２と、前記セレクト信号に基づき、画素クロックＰＣＬＫを生成して出力する。この画素クロックＰＣＬＫはステータス信号生成回路３４とセレクト信号生成回路３６にフィードバックされる。
【００２８】
次に、上記図６に示す位相シフト回路の動作について、図７、表１を用いて説明する。
表１
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【００２９】
ここでは高周波クロックＶＣＬＫの４分周に相当する画素クロックＰＣＬＫを生成し、位相シフト量として＋１／８ＰＣＬＫ、あるいは−１／８ＰＣＬＫシフトさせる場合について説明する。表１は位相シフト量と外部から与えられる位相データとの対応を示す。図７は位相シフト量とクロック１とクロック２の切り換えの様子について示している。なお、図７において丸付きの数字は、本明細書では（１）（２）…（８）と表示する。始めにマルチプレクサ３３でクロック１が選択された状態からスタートする。画素クロックＰＣＬＫに同期して位相データ「００」を与える（１）。位相データｂｉｔ０は「０」であるから、セレクト信号は「０」のままでクロック１を選択し、そのまま画素クロックＰＣＬＫとして出力する（２）。これにより画素クロックＰＣＬＫは位相シフト量０のクロックとなる。
【００３０】
次に、位相データとして「０１」を与える（３）。この場合は位相データｂｉｔ０が「１」なので、画素クロックＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「１」としてクロック２を選択するようにし、これを画素クロックＰＣＬＫとして出力させる（４）。このときのクロック２は図７に示すように１ＶＣＬＫ分周期が長くなったクロックとなっている。これにより＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトした画素クロックＰＣＬＫが得られる。
【００３１】
次に、再び位相データとして「０１」を与えると（５）、位相データｂｉｔ０が「１」なので、画素クロックＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「０」としてクロック１を選択するようにし、画素クロックＰＣＬＫとして出力させる（６）。このときのクロック１は、図７に示すように１ＶＣＬＫ分周期が長くなったクロックとなっている。これにより＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトした画素クロックＰＣＬＫが得られる。
次に位相データとして「１１」を与える（７）。位相データｂｉｔ０が「１」なので、画素クロックＰＣＬＫの立下りでセレクト信号をトグルさせ「１」としてクロック２を選択するようにし、画素クロックＰＣＬＫとして出力させる（８）。このときは、クロック１は図７に示すように１ＶＣＬＫ分周期が短くなったクロックとなっている。これにより−１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトした画素クロックＰＣＬＫが得られる。
【００３２】
以上のようにして位相データに応じてクロック１、クロック２の周期を変えてやり、クロック１、クロック２を切り換えて画素クロックＰＣＬＫとして出力させて行くことにより、１／８ＰＣＬＫステップで位相シフトされた画素クロックＰＣＬＫを得ることができる。
【００３３】
位相データ記憶回路には外部からのデータ設定を行い、画素クロックＰＣＬＫに同期して順次位相データを出力していくように構成したことにより、例えば走査レンズの特性により生じる走査ムラを補正するための位相データのような、毎ライン同じ位相データが必要となるデータの場合において、あらかじめ位相データ記憶回路に位相データを記憶しておき、ラインを走査するたびに位相データ記憶回路の最初の位相データから順次出力していけば、外部からライン毎に同じデータを出力する必要がない。
【００３４】
なお、図６に示す回路例において入力される位相データは、２つの光検知部を通過する走査時間に基づき、ルックアップテーブルから設定されたドット位置ずれ補正量から、位相同期回路を経て生成している。
【００３５】
レーザー走査装置の光源は複数の半導体レーザーを光学的に合成し、またはモノリシックな半導体レーザーアレイで構成されたマルチビーム光源にするとよい。図８は、マルチビーム走査装置の実施形態を示す。図８において、光源として２個の半導体レーザー３０１，３０２が、コリメートレンズ３０３、３０４の光軸Ｃを中心として対称に、副走査方向に並べて配置されている。半導体レーザー３０１、３０２はコリメートレンズ３０３、３０４との光軸を一致させ主走査方向に対称に射出角度を持たせ、光偏向器としてのポリゴンミラー３０７の偏向反射点で射出軸が交差するようにレイアウトされている。各半導体レーザー３０１、３０２より射出した複数のビームはシリンダレンズ３０８を介してポリゴンミラー３０７で一括して走査され、ｆ−θレンズ３１０、トロイダルレンズ３１１により感光体３１２の被走査面上に結像される。
【００３６】
バッファメモリ３７には発光源としての半導体レーザー３０１、３０２ごとに１ライン分の印字データが蓄えられ、ポリゴンミラー３０７の偏向反射面１面毎に読み出され、書込み制御部３８によってレーザー駆動回路２０が駆動制御されて、２ラインずつ同時に被走査面に書込みないしは記録がおこなわれる。
【００３７】
図９は、上記レーザー走査装置に用いることができる光源ユニットの構成例を示す。図９において、光源としての２個の半導体レーザー４０３、４０４はそれぞれ主走査方向に所定角度、例えば約１．５°だけ微小に傾斜させて固定されている。このような固定構造として、ベース部材４０５の裏側に半導体レーザー４０３、４０４を嵌合すべき孔を形成し、この嵌合孔の中心軸線を約１．５°だけ傾斜させてある。上記各嵌合孔に個別に半導体レーザー４０３、４０４の円筒状ヒートシンク部４０３−１、４０４−１を嵌合し、押え部材４０６、４０７の突起４０６−１、４０７−１を上記ヒートシンク部４０３−１、４０４−１の切り欠き部に合わせて半導体レーザー４０３、４０４の配列方向を合わせ、押え部材４０６、４０７の背面側からネジ４１２を挿入しベース部材４０５にねじ込むことによって、半導体レーザー４０３、４０４がベース部材４に固定されている。
【００３８】
コリメートレンズ４０８、４０９はそれぞれその外周をベース部材４０５の半円状の取付けガイド面４０５−４、４０５−５に沿わせて光軸方向の調整を行い、発光点から射出される発散ビームが平行光束となるよう位置決めされて接着されている。
なお、実施例では、上記したように各半導体レーザー４０３，４０４からの光線が主走査面内で交差するように設定するため、ベース部材４０５の半導体レーザー嵌合孔および半円状の取付けガイド面４０５−４、４０５−５の中心軸線を傾けて形成している。
ベース部材４０５は、その円筒状係合部４０５−３をホルダ部材４１０の係合孔に係合させ、貫通孔４１０−２に挿入したネジ４１３を、ベース部材４０５のネジ孔４０５−６、４０５−７に螺合することによってホルダ部材４１０に固定され、光源ユニットを構成している。
【００３９】
上記光源ユニットは、光学ハウジングの取付け壁４１１に設けられた基準孔４１１−１にホルダ部材４１０の円筒部４１０−１を嵌合し、表側よりスプリング６１１を挿入してストッパ部材６１２を円筒部突起４１０−３に係合することで、ホルダ部材４１０は取付け壁４１１の裏側に密着して保持されている。上記スプリング６１１の一端を突起４１１−２に引っかけることで円筒部中心を回転軸とした回転力を発生し、この回転力を係止するように設けた調節ネジ６１３により、光軸の周りユニット全体を角度θだけ回転させ、レーザービーム相互のピッチが調節されている。アパーチャ４１５は半導体レーザ−４０３，４０４に対応してスリットが設けられ、光学ハウジングに取り付けられて光ビームの射出径を規定するようになっている。
【００４０】
図１０は、光源ユニットの第２の実施形態を示す。この実施形態は、光源をマルチビーム光源とするとともに、このマルチビーム光源をモノリシックな半導体レーザーアレイで構成したものである。図１０（ａ）において、複数の発光源を持つ半導体レーザーアレイ７０３はベース部材７０５の嵌合孔７０５−５に嵌合され、取付けガイド面７０５−４でガイドされるとともに、ヒートシンク部７０３−１がベース部材７０５に密着されている。上記ヒートシンク部７０３−１の背後から押え部材７０６があてがわれ、ネジ７１２によって押え部材７０６とともに半導体レーザーアレイ７０３がベース部材７０５に固定されている。半導体レーザーアレイ７０３の前方にはビーム合成手段を兼ねた１個のコリメートレンズ７０８が配置されている。
【００４１】
図１０（ａ）に示す構成例の基本的な構成要素は図９に示す構成例と同様であるから、その他の構成要素については符号とともに列挙するにとどめ、詳細な説明は省略する。符号７１０はホルダ部材、７１０−１は円筒部、７１０−２、７１０−３はネジ４１３の貫通孔、７０５−６，７０５−７はネジ４１３がねじ込まれるネジ孔、７１１は光学ハウジングの取付け壁、７１１−１は取付け壁７１１に設けられた基準孔、７１３はネジをそれぞれ示している。
【００４２】
図１０（ｂ）は、モノリシックな半導体レーザーアレイとコリメートレンズの例をさらに詳細に示したもので、４個の発光源を持つ半導体レーザーアレイ８０１からの光ビームを、ビーム合成手段を兼ねたコリメートレンズ８０８を用いて合成するように構成されている。その他の構成要素は図１０（ａ）の例と同様であるから、その他の構成は図示を省略してある。
【００４３】
マルチビームの各ビームは、それぞれレーザー走査光学系の中のほぼ同一光路を経て、感光体の被走査面上を走査し、被走査面上に静電潜像を形成するため、各ビームのドット位置ずれも、ほぼ同程度と見なすことができる。したがって、マルチビーム光源のうちの１ビームのみを用いて、その走査時間を計測し、主走査方向のドット位置ずれを補正することが可能である。これにより、回路構成を簡素化することができる。すなわち、同期回路、位相シフト回路を複雑化することなく、さらにメモリ容量も削減した制御回路を実現することができる。
【００４４】
これまで説明してきたレーザー走査装置は、複数の感光体を有するタンデムカラー画像形成装置に適用すれば、その効果を有効に発揮することができる。このタンデムカラー画像形成装置の例を図１１に示す。
タンデムカラー画像形成装置は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色に対応した別々の感光体が必要であり、レーザー走査光学系はそれぞれの感光体に対応して、別の光路を経て潜像を形成する。したがって、各感光体上で発生する主走査方向のドット位置ずれは、各色によって異なる場合が多い。そこで、前記レーザー走査装置をタンデムカラー画像形成装置に展開することにより、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色に対応した主走査方向ドット位置ずれ補正が可能となり、ドット位置ずれによる色ずれを効果的に低減することができる。
【００４５】
図１１において、光学ハウジング１１５には一つの光偏向器としてのポリゴンミラー１０６が配置されており、その両側に配置されているマルチビーム光源１０７、１４７から出射された各マルチビームがポリゴンミラー１０６の偏向反射面によって偏向反射されるようになっている。偏向反射された一つのビーム１０２は、ミラー１０８、１０９で光路を曲げられ、走査光学系１１０を通り、ミラー１１１で反射されて感光体ドラム１０１の被走査面１９０上に光スポットとして集束され、この光スポットが被走査面１９０上を走査して画像信号が書き込まれるようになっている。同様にして、偏向反射された別のビーム１２２は、ミラー１２８，１２９、走査光学系１１０、ミラー１３１を経て感光体ドラム１２１の被走査面１９１上に光スポットとして集束され、この光スポットが被走査面１９０上を走査して画像信号が書き込まれるようになっている。偏向反射されたさらに別のビーム１４２は、ミラー１６８，１６９、走査光学系１７０、ミラー１７１を経て感光体ドラム１４１の被走査面１９２上に光スポットとして集束され、この光スポットが被走査面１９２上を走査して画像信号が書き込まれるようになっている。さらに、偏向反射されたもう一つのビーム１６２は、ミラー１４８，１４９、走査光学系１５０、ミラー１５１を経て感光体ドラム１６１の被走査面１９３上に光スポットとして集束され、この光スポットが被走査面１９３上を走査して画像信号が書き込まれるようになっている。
【００４６】
上記４つの感光体ドラム１０１、１２１，１４１，１６１は適宜の間隔をおいて並列的に配置され、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色に対応した画像信号が書き込まれて静電潜像が形成される。各静電潜像は、それぞれの色のトナーで現像され、各色のトナー像が１枚の転写紙に重ねて転写され、転写紙上にフルカラーの画像が形成される。
【００４７】
前述の光走査装置において、画素クロックの周波数を変更するようにするとよい。図１２はその場合の主走査方向ドット位置ずれの例を示している。図１２（ａ）は２種類のレーザー走査光学系における初期状態での主走査方向ドット位置ずれ特性を示している。
図１２（ｂ）は各光学系において画素クロックの周波数をより低周波数にまたはより高周波数に変更することにより、主走査方向ドット位置ずれ量全体をプラスまたはマイナス側にシフトした例を示す。
図１２（ｃ）は全像高比におけるドット位置ずれ量の平均値を求め、像高全体に位相シフトをかけることにより位相シフト後のドット位置ずれ量の平均値が０となるように位相データを設定した例を示す。
この実施形態では、画像形成を行う画素クロックの周波数自体を微調整することにより、主走査方向のドット位置ずれ特性を変更するようになっている。
【００４８】
画素クロックをより低周波数に設定した場合、図１２（ｂ）左図に示すように、ドット位置ずれ量が正の方向に全体的にシフトする。そこで、この実施形態では、像高比±１におけるドット位置ずれを０とすることにより、書込開始位置を高精度に設定することができるようにした。
逆に、画素クロックをより高周波数に設定した場合には、図１２（ｂ）右図に示すように、ドット位置ずれ量が負の方向に全体的にシフトする。そこで、この実施形態では、主走査方向のドット位置ずれ量が負の値を持つようにすることで、中間像高付近の主走査ドット位置ずれを高精度に設定できるようにした。
【００４９】
次に、本発明にかかる光走査装置のさらに別の実施形態について説明する。この実施形態は、温度センサーを有するとともに、温度変動と位相シフトとの関係が予め記録されたルックアップテーブルを有し、温度変動に基づいて、有効書込領域での画像データの各ドット位置を任意位置に補正することを特長とする。
【００５０】
前述の実施形態のように走査時間を計測する方法に対し、この実施形態は温度センサーにて温度変動を直接モニターしている。使用されるレーザー走査光学系の理想像高に対する実像高の関係の特性値を、予備実験またはシミュレーションなどで予め把握しておき、その特性値から温度変動に対する補正量のデータをルックアップテーブルとして記録しておく。レーザー走査光学系中の温度センサーによる温度測定結果に基づいて画像データの各ドット位置を任意位置に補正する。
温度センサーの取付け位置は、主走査方向ドット位置ずれの変動に関与する光学素子の近傍に設置するのが望ましい。例えば、主走査方向の光学パワーが最も大きい走査レンズ近傍などがある。
【００５１】
以上説明した光走査装置は、画像形成装置に展開することができる。図１３はその例を概略的に示す。図１３において、画像形成装置の筐体内には、光源からの光束を偏向反射する光偏向器などを有する光走査装置９００が取り付けられ、その下方に被走査面を有する感光体ドラム９０１が配置されている。感光体ドラム９０１の周囲には、周知の電子写真プロセスを実行するための各ユニットが配置されている。すなわち、帯電ユニット９０２、現像ローラ９０３やトナー供給ローラ９０４などを具備する現像ユニット、転写ユニット９０６、クリーニングユニット９０５などがそれである。
【００５２】
また、転写紙を収納する転写紙トレイ９０６、転写紙をトレイ９０６から供給する供給ローラ９０７、供給された転写紙を位置決めし感光体ドラム９０１上のトナー像とのタイミングを合わせて転写ユニット９０６に送り込むレジストローラ９０８、転写紙上に転写されたトナー像を熱定着する転写ローラ９０９、画像が定着された転写紙を排出する排出ローラ９１２、排出された転写紙を受ける排紙トレイ９１０などを有している。上記光走査装置９００は、電子写真プロセスのうち、露光工程を受け持っていて、帯電ユニット９０２によって一様に帯電された感光体ドラム９０１の表面を、画像信号によって変調されたレーザー光束で走査することにより感光体ドラム９０１の表面が画像信号に応じて露光され、感光体ドラム９０１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像を現像ユニットで現像し、これを転写紙に転写し定着する。こうして、転写紙上に画像が形成される。
【００５３】
以上説明した実施形態にかかる光走査装置およびこれを用いた画像形成装置によれば、主走査方向ドット位置ずれが良好に補正されるため、高画質の画像を得ることができる。特に、カラー画像においては色ごとの主走査方向ドット位置ずれが良好に補正されるため、色ずれが少なく、色再現性の良い画像が得られる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、光走査光学系に残存する初期の主走査方向ドット位置ずれだけでなく、経時変化などによる主走査方向ドット位置ずれを効果的に補正することが可能となり、この光走査装置を画像形成装置に適用した場合、ファーストプリントと複数枚プリントした後のプリントとの間で画像品質の差がなく、色再現性がよく、解像度の高い高画質画像を得ることができる。また、主走査ドット方向位置ずれ補正の制御分解能が高く、かつ高速制御が可能となる。
【００５５】
請求項２記載の発明によれば、ルックアップテーブルを用いることにより、最低２つの光検知部で有効範囲内の主走査方向ドット位置ずれ量を推定することができるため、有効走査範囲内に検知部を設ける必要がない。そのため、有効走査範囲内の主走査方向ドット位置ずれを検知するための光路分離手段などが不要であり、光量ロスがなく、コスト的に有利なドット位置ずれ検知を実現することができる。
【００５６】
請求項３記載の発明によれば、画素クロックの位相制御を行う位相データを、複数の画素クロックをまとめたデータ領域単位で与えることにより、メモリにあらかじめ位相データを保存して順次出力する場合において、画素クロック毎に位相データを与える場合に比べて、データ量の大幅な低減や、位相データ記憶回路サイズの減少、チップサイズの低減によるコストダウン、特殊用途ＩＣ（ＡＳＩＣ）の小型化などの効果を得ることができる。
また画素クロックが１００ＭＨｚ程度の高速動作時において、データ領域毎に画素クロックの位相データを与えることにより、温度変化、経時変化など各種条件の変化による位相シフト量の変動分を補正する場合などにおいて、画素クロック毎に位相データを与える場合に比べて、データ転送速度の遅延などの影響が少ない制御が可能となる。
【００５８】
請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の発明をマルチビーム光学系に展開することにより、これを高速度画像形成装置などに適用した場合においても、主走査方向ドット位置ずれの少ない光走査装置を実現することができる。
さらに、各発光源同士の発振波長差により生じる露光ずれなどもなく、各発光源同士の発振波長差による主走査方向のドット位置ずれも補正可能となる。
【００５９】
請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の発明のように光検知部間の走査速度を計測するものに代えて、温度センサーを用いて画像データの各ドット位置ずれを補正するため、検知回路構成が簡素化できる利点がある。また、主走査ドット方向位置ずれ補正の制御分解能が高く、かつ高速制御が可能となる。
【００６０】
請求項６記載の発明によれば、請求項１〜５のいずれかに記載されている光走査装置を画像形成装置に展開することにより、主走査方向ドット位置ずれが良好に補正された高画質の画像を得ることができる。特に、カラー画像においては色ずれが少なく、色再現性の良い画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施形態を概略的に示す平面図および信号系統のブロック図である。
【図２】上記実施形態による主走査方向ドット位置ずれ補正の様子を補正前および理想状態と対比して示す模式図である。
【図３】レーザー走査光学系のドット位置ずれの概念を示すグラフである。
【図４】レーザー走査光学系における走査時間に対するドットの理想位置と補正量との差分の例を示すグラフである。
【図５】有効書込み領域を複数の画像データ領域に分割し各データ領域単位で補正値を設定するようにした実施形態の主走査方向ドット位置ずれの各種例を示す波形図である。
【図６】本発明に適用可能な位相シフト回路の例を示すブロック図である。
【図７】上記位相シフト回路の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図８】本発明にかかる光走査装置の別の実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明に適用可能な光源ユニットの一例を示す分解斜視図である。
【図１０】本発明に適用可能な光源ユニットの別の例を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明にかかる画像形成装置の実施形態を示すものであって、タンデムカラー画像形成装置の例を示す側面図である。
【図１２】光走査装置において画素クロックの周波数を変更した場合の主走査方向ドット位置ずれの様子を示すグラフである。
【図１３】本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１０  半導体レーザーユニット
１１  光偏向器としてのポリゴンミラー
１２  走査レンズ
１３  感光体
１４  被走査面
１５  計測手段としての時間カウンタ
１６  ルックアップテーブル
１７  クロック生成回路
１８  位相同期回路
１９  画像処理ユニット
２０  レーザー駆動回路
２１  光検知部
２２  光検知部
【図１】
0004007807.tif 000003
【図２】
0004007807.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004007807.tif 000008
【図７】
0004007807.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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