JP2004144876A

JP2004144876A - 光走査装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004144876A
Application number: JP2002307976A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Tomita; 富田　泰正
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】簡単な構成で主走査方向のビームスポット位置ずれを補正し、主走査方向の倍率誤差を低減することができる光走査装置を得る。
【解決手段】光走査装置９において、回転駆動されることで光源部１４から出射された光ビームを偏向走査させる光偏向器であるポリゴンミラー１６と、これにより偏向された光ビームを整形する整形レンズであるｆθレンズ１９と、このレンズにより整形された光ビームを被走査面上に導く光学系である偏向ミラー２０と、ｆθレンズ１９を変形させる変形手段であるピエゾ素子２２とを設け、偏向走査された光ビームの走査幅の変動を検出し、光ビームの走査幅の変動を検出した場合、ピエゾ素子２２にｆθレンズ１９に対する変形動作を実行させるようにした。これにより、ｆθレンズ１９の加工精度やその温度変化等により発生する主走査方向のビームスポット位置ずれを補正し、主走査方向の倍率誤差を低減することできる。
【選択図】　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザプリンタ、デジタル複写機及びレーザファクシミリ等の画像形成装置では、形成する画像の高画質化が要求されており、これにともなって、画像形成装置に用いられる光走査装置では、出射する光ビームのビームスポット位置の高精度化が求められている。
【０００３】
一般に、光走査装置では、光源から出射された光ビームをポリゴンミラーと呼ばれる回転偏向器によって主走査方向に偏向走査し、偏向した光ビームを整形レンズ（走査レンズ）により所定のビームスポット径に整形して、整形した光ビームを感光体上に照射し、感光体上に静電潜像を形成している。
【０００４】
整形レンズとしては、ポリゴンミラーにより偏向された光ビームを等角速度光から等速度直線光に変換するｆθレンズ等が用いられる。例えば、このｆθレンズが理想的なｆθ特性を有するレンズであれば、目標とする所定のビームスポット位置に光ビームを照射することが可能であるが、実際には、レンズの内部屈折率不均一性等により理想的なｆθ特性を満たすレンズの成型は不可能であるため、目標とする所定のビームスポット位置に光ビームを照射することは難しい。したがって、実際のビームスポット位置は、目標とする所定のビームスポット位置と異なった位置となり、これがドット位置ずれ（この場合は主に主走査方向のずれ）による画像劣化を生じさせることになってしまう。
【０００５】
このような画像劣化は、モノクロ画像形成装置では、それほど顕著に現れないが、カラー画像形成装置では、各色のドットの重ね合わせが微妙にずれることにより極めて大きな色相むらや濃度むら等として現れ、色再現性悪化の要因になっている。
【０００６】
一方、ポリゴンミラーは高画質化や高生産性等の要求に応じて極めて高速で回転している。このため、ポリゴンミラー自身の発熱やポリゴンミラーの回転による風損等によって光走査装置内には気流変化が生じ、整形レンズ近傍の温度が上昇してしまう。例えば、整形レンズは、初期性能として極めて良好なｆθ特性を満たしていたとしても、整形レンズ近傍の温度変化により経時的に熱膨張し、初期状態でのｆθ特性を保つことができなくなってしまう。
【０００７】
このような整形レンズとしては、一般に、画像形成領域全体に渡って露光走査するために長尺のレンズ（主走査方向の幅が長い）が用いられるが、ポリゴンミラーの発熱等による整形レンズ近傍の温度勾配は整形レンズの長手方向に沿って発生するため、整形レンズの端部と中心部とでの温度差が大きくなり、整形レンズ内部での屈折率変化が発生してしまう。これにより、画像の主走査方向には、倍率誤差が生じ、結果的に画像の色相むらや濃度むら等を引き起こすことになってしまう。
【０００８】
これらの問題を解決する技術としては、光ビームの走査開始位置及び走査終了位置にビーム検知手段を設け、光ビームが各々のビーム検知手段を通過するタイミングを検知し、検知したタイミングから求めた走査時間に基づいて書込周波数を変更することで倍率補正を行う技術が知られている。また、光源である半導体レーザの位置を可変自在にすることで光ビームのビームスポット位置（焦点位置）のずれを補正する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１９３４４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、書込周波数を変更することで倍率補正を行う技術では、書込周波数の変更を印字ジョブと印字ジョブとの間でしか行えないため、連続プリント（連続コピー）動作時には、熱による経時的なレンズ屈折率変化によってプリント開始時と終了時とで形成画像が異なってしまうという問題がある。
【００１１】
また、特許文献１で提案された技術では、半導体レーザの位置を可変させるために半導体レーザを移動させる移動機構を設ける必要があり装置が複雑化してしまい、さらに、高い移動精度を必要とするため移動機構の形成や制御等が困難であるという問題がある。
【００１２】
また、整形レンズの屈折率変化にともなうビームスポット位置ずれは、極めて微小な屈折率変化でも画像劣化を引き起こすので、光走査装置には、細かくビームスポット位置ずれを補正できる補正手段を設ける必要がある。特に、複数の感光体上に露光走査を行うフルカラー画像形成装置、例えばタンデム型のカラー画像形成装置では、複数の感光体毎に各々の整形レンズを備えるため、複数の感光体毎のビームスポット位置がずれやすく、感光体間での倍率誤差が生じてしまうという問題もある。
【００１３】
整形レンズの屈折率変化は、そのレンズ自身の熱膨張によっても引き起こされるため、従来、線膨張係数の小さいガラス材が用いられるケースも多いが、レンズ曲面は一般に非球面であるため加工上の制約が極めて大きく、またコスト的にも不利である。
【００１４】
本発明の目的は、簡単な構成で主走査方向のビームスポット位置ずれを補正し、主走査方向の倍率誤差を低減することができる光走査装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１５】
本発明の目的は、大幅なコストダウンを実現することができる光走査装置及び画像形成装置を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の光走査装置は、光ビームを出射する光源と、回転駆動されることで前記光源から出射された前記光ビームを偏向走査させる光偏向器と、前記光偏向器により偏向された前記光ビームを整形する整形レンズと、前記整形レンズにより整形された前記光ビームを被走査面上に導く光学系と、前記整形レンズを変形させる変形手段と、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームの走査幅の変動を検出する検出手段と、前記検出手段により前記光ビームの走査幅の変動が検出された場合、前記変形手段に前記整形レンズに対する変形動作を実行させる変形実行手段と、を備える。
【００１７】
したがって、光ビームの走査幅の変動が検出された場合に整形レンズを変形させることで、整形レンズの加工精度、整形レンズの取付精度、温度や湿度等の環境変動等により発生する主走査方向（光ビームの走査方向）のビームスポット位置ずれを補正することが可能となる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記変形手段は、前記整形レンズを前記光ビームの走査方向に伸縮させる。
【００１９】
したがって、整形レンズを光ビームの走査方向に伸縮させることで、整形レンズの加工精度、整形レンズの取付精度、温度や湿度等の環境変動等により発生する主走査方向のビームスポット位置ずれを確実に補正することが可能となる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の光走査装置において、前記変形手段は、前記整形レンズに設けられた圧電素子である。
【００２１】
したがって、整形レンズに圧電素子を設けることで、整形レンズの変形制御が容易になり、圧電素子に対する印加電圧を細かく制御することにより整形レンズの微小な変形を可能とし、極わずかなビームスポット位置ずれであっても補正することが可能となる。
【００２２】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光走査装置において、前記整形レンズは前記光ビームの走査方向に長く形成されており、前記圧電素子は前記整形レンズの長手方向に複数個並んで設けられている。
【００２３】
したがって、圧電素子を整形レンズにその長手方向に並べて設けることで、整形レンズを局所的に変形させることが可能となり、整形レンズの長手方向に生じる温度勾配による屈折率変化に対しても、精度良く主走査方向のビームスポット位置ずれを補正することが可能になる。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載の光走査装置において、前記検出手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームの走査時間を測定し、測定した走査時間が所定の走査時間と一致するか否かを判断することで、前記光ビームの走査幅の変動を検出する。
【００２５】
したがって、光ビームの走査時間に基づいて光ビームの走査幅の変動を検出することで、容易かつ確実に光ビームの走査幅の変動を検出することが可能になる。
【００２６】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光走査装置において、前記検出手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームを少なくとも２箇所で検出する検出部を備え、この検出部により前記光ビームの走査時間を測定する。
【００２７】
したがって、光偏向器により偏向走査された光ビームを検出部により少なくとも２箇所で検出することによって、２箇所間での光ビームの走査時間を確実に測定することが可能になり、さらに、光ビームの走査幅の変動量や整形レンズの変形量等を求めることが可能になる。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項５又は６記載の光走査装置において、前記変形手段は、前記検出手段により測定された前記光ビームの走査時間と所定の走査時間とから求められた前記光ビームの走査幅の変動量に基づいて前記整形レンズを変形させる。
【００２９】
したがって、光ビームの走査時間と所定の走査時間とから求めた光ビームの走査幅の変動量に基づいて整形レンズを変形させることで、精度良く走査方向のビームスポット位置ずれを補正することが可能となる。
【００３０】
請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれか一記載の光走査装置において、前記整形レンズは樹脂で形成されている。
【００３１】
したがって、整形レンズを樹脂で形成することで、整形レンズをガラス材料で形成した場合に比べ、レンズ加工も容易となり、低コストで形成することが可能となる。
【００３２】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一記載の光走査装置において、前記整形レンズはｆθレンズである。
【００３３】
したがって、整形レンズとしてｆθレンズを用いることによって、光偏向器により偏向された光ビームを等角速度光から等速度直線光に変換することが可能となり、ｆθレンズが変形手段により変形され、ｆθ特性を良好にすることが可能になる。
【００３４】
請求項１０記載の発明は、請求項１ないし９のいずれか一記載の光走査装置において、前記光源は複数個設けられており、前記整形レンズは、複数の前記光源に対応付けられて複数個設けられており、前記光学系は、複数の前記整形レンズにより整形された各々の前記光ビームを複数の被走査面上に各々導く。
【００３５】
したがって、光源を複数個設け、これに対応させて複数個の整形レンズを設け、複数の整形レンズにより整形された光ビームを複数の被走査面上に導くことで、複数の被走査面として複数の感光体を備える装置、例えば、タンデム型のカラー画像形成装置等に光走査装置を搭載することが可能となり、さらに、主走査方向のビームスポット位置ずれを確実に補正することが可能となる。
【００３６】
請求項１１記載の発明の画像形成装置は、請求項１ないし９のいずれか一記載の光走査装置と、前記光走査装置から出射された光ビームによって露光走査される被走査面を有し、この被走査面上に静電潜像が形成される感光体と、を備える。
【００３７】
したがって、請求項１ないし１０のいずれか一記載の発明と同じ作用を奏する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態は、光走査装置を備えるタンデム型のカラー画像形成装置への適用例である。
【００３９】
図１は、カラー画像形成装置の内部構造を概略的に示す横断側面図である。カラー画像形成装置１には、各々異なる色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）の画像を形成する４つの画像形成部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが、転写媒体としての転写紙Ｐを搬送する搬送ベルト３に沿って一列に配置されている。搬送ベルト３は、駆動回転する駆動ローラ４と従動回転する従動ローラ５との間に架設されており、モータＭ（図４参照）による駆動ローラ４の回転によって図１中の矢印方向に回転駆動される。搬送ベルト３の下部には、転写紙Ｐが収納された給紙トレイ６が備えられている。この給紙トレイ６に収納された転写紙Ｐのうち最上位置にある転写紙Ｐは、画像形成時に搬送ベルト３に向けて給紙され、静電吸着によって搬送ベルト３上に吸着される。吸着された転写紙Ｐは、イエローの画像形成部２Ｙに搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。
【００４０】
イエローの画像形成部２Ｙは、ドラム状の感光体７Ｙと、この感光体７Ｙの周囲に配置された帯電器８Ｙ、光走査装置９、現像器１０Ｙ及び感光体クリーナ１１Ｙから構成されており、このイエローの画像形成部２Ｙに対し搬送ベルト３を介して対向する位置に転写器１２Ｙが配置されている。ここで、感光体７Ｙの表面Ｓが、光ビームで露光走査される被走査面として機能している。なお、イエロー以外の画像形成部２Ｍ，２Ｃ，２Ｋもイエローの画像形成部２Ｙと同様の構造であるため、その説明は省略する。
【００４１】
感光体７Ｙの表面Ｓは、帯電器８Ｙで一様に帯電された後、光走査装置９によりイエローの画像に対応した光ビームで露光走査され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器１０Ｙで現像され、感光体７Ｙの表面Ｓにトナー像（イエロー）が形成される。このトナー像は、感光体７Ｙと搬送ベルト３上の転写紙Ｐとが接する位置（転写位置）で、転写器１２Ｙによって転写紙Ｐに転写され、これによって、転写紙Ｐ上に単色（イエロー）の画像が形成される。転写が終わった感光体７Ｙは、その表面Ｓに残った不要なトナーが感光体クリーナ１１Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備えられる。
【００４２】
次いで、イエローの画像形成部２Ｙで単色（イエロー）の画像が形成された転写紙Ｐは、搬送ベルト３によってマゼンタの画像形成部２Ｍに搬送される。ここでも同様に、感光体７Ｍの表面Ｓに形成されたトナー像（マゼンタ）が単色（イエロー）の画像に重ねられて転写紙Ｐ上に転写される。さらに、転写紙Ｐは、シアンの画像形成部２Ｃ及びブラックの画像形成部２Ｋに順に搬送され、同様に、感光体７Ｃ，７Ｋの表面Ｓに形成されたトナー像（シアン、ブラック）が転写紙Ｐに転写され、転写紙Ｐ上にカラー画像が形成される。そして、ブラックの画像形成部２Ｋを通過してカラー画像が形成された転写紙Ｐは、搬送ベルト３から剥離され、定着器１３で定着された後に排紙される。
【００４３】
図２は光走査装置９の内部構造を概略的に示す横断側面図、図３はその平面図である。光走査装置９には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した光ビームを出射する光源である４つの光源部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋが設けられている。これらの光源部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、光ビームを出射する半導体レーザ、半導体レーザから出射された光ビームをコリメートするコリメートレンズやシリンドリカルレンズ等の光学部品等（いずれも図示せず）により構成されている。
【００４４】
光源部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋの各光ビームが出射される出射面側には、ポリゴンモータ１５により高速回転されて水平面内で光源部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋから出射された各光ビームを偏向走査させる光偏向器である２つのポリゴンミラー１６，１７が設けられている。これらのポリゴンミラー１６，１７は、正六角形に形成され、光ビームを反射する６つの反射面を有しており、光源部１４Ｙ，１４Ｍから出射された２つの光ビームを図２中の右方向に偏向走査させ、光源部１４Ｋ，１４Ｃから出射された２つの光ビームを図２中の左方向に偏向走査させる。なお、ポリゴンミラー１６，１７によって偏向走査される各光ビームの走査方向が主走査方向であり、これは感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの軸方向である。また、この主走査方向に直交する方向が副走査方向であり、これは感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの回転方向である。
【００４５】
２つのポリゴンミラー１６，１７は、上下方向に並べて配置されており、上方に位置するポリゴンミラー１６が光源部１４Ｙ，１４Ｋから出射された２つの光ビームを偏向走査させ、下方に位置するポリゴンミラー１７が光源部１４Ｍ，１４Ｃから出射された２つの光ビームを偏向走査させる。なお、この下方に位置するポリゴンミラー１７の設置位置に対応させて、光源部１４Ｍ及び光源部１４Ｃは光源部１４Ｙ及び光源部１４Ｋに比べ低い位置に設置されており、光源部１４Ｍ及び光源部１４Ｃとポリゴンミラー１７との間には、光源部１４Ｍ及び光源部１４Ｃから出射された各光ビームをポリゴンミラー１７に導く２つの案内ミラー１８が設けられている。なお、光源部１４Ｙ及び光源部１４Ｋから出射された各光ビームは、案内ミラー１８の上方を通過してポリゴンミラー１７に入射する。
【００４６】
ポリゴンミラー１６，１７の偏向走査方向には、ポリゴンミラー１６，１７により偏向された各光ビームを等角速度光から等速度直線光に変換する複数のｆθレンズ１９、各光ビームを各感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに導く光学系である複数の偏向ミラー２０、複数の結像レンズ２１等が設けられ、ポリゴンミラー１６，１７により偏向走査された各光ビームを感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上の書き込み領域に照射させるように位置付けられている。これにより、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上に画像である静電潜像が形成される。また、ポリゴンミラー１６，１７により偏向された各光ビームは、ｆθレンズ１９によりｆθ特性が良好に補正され、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上に所定のビームスポット径で結像される。ここに、ｆθレンズ１９が、光ビームを所定のビームスポット径に整形する整形レンズとして機能しているが、これに限るものではない。
【００４７】
ｆθレンズ１９は、主走査方向に長く（長尺のレンズ）、樹脂（例えばプラスチック等）で形成されている。ｆθレンズ１９の表面には、圧電素子であるピエゾ素子２２がｆθレンズの長手方向（主走査方向）に複数個並べて設けられている。これらのピエゾ素子２２は、電圧が加えられることで主に主走査方向に伸縮してｆθレンズ１９を変形させる変形部であり、ｆθレンズ１９の加工精度、ｆθレンズ１９の取付誤差、温度や湿度の環境変動等により主走査方向の倍率誤差が発生した、すなわち、光ビームの走査幅が変動した場合にｆθレンズ１９を主に主走査方向へ伸縮変形させる。ここに、ピエゾ素子２２が変形手段として機能しているが、これに限るものではない。また、本実施の形態では、ｆθレンズ１９は主走査方向に長く樹脂で形成されているが、これに限るものではなく、例えばガラス材料で形成されても良い。
【００４８】
次いで、光走査装置９には、ポリゴンミラー１６，１７より偏向走査された各光ビームのうち感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上の書き込み領域以外の各光ビームを検出する複数の光検出器２３が設けられており、これらの光検出器２３は、各光ビームの主走査方向の書き込み開始及び書き込み終了のタイミングを取るための同期信号を出力する。なお、書き込み領域以外の各光ビームは複数の偏向ミラー（図示せず）等によって対応する光検出器２３に導かれている。
【００４９】
ここで、本実施の形態では、光走査装置９の内部に光検出器２３を設けているが、これに限るものではなく、例えば、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの両端近傍に設けても良く、また、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの表面Ｓの近傍に露光位置を検知する検出部として例えば電位センサ等を設けても良く、さらに、主走査方向の希望する位置に複数の電位センサを設けても良い。また、中間転写ベルト等を備えるカラー画像形成装置１であった場合には、中間転写ベルトの表面の近傍に複数の電位センサを設けても良い。
【００５０】
図４はカラー画像形成装置１が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。カラー画像形成装置１には制御部３０が設けられており、制御部３０は、ＣＰＵ３１、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ３２、各種情報を書き換え自在に記憶するＥＥＰＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、タイマ３５等により構成されている。この制御部３０が各部の制御や各種の演算等を実行する。制御部３０には、画像形成部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを駆動する画像形成部駆動回路３６、モータＭを駆動するモータ駆動回路３７、光源部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋを駆動する光源部駆動回路３８、ポリゴンモータ１５を駆動するポリゴンモータ駆動回路３９、ピエゾ素子を駆動するピエゾ素子駆動回路４０、光検出器２３を駆動する光検出器駆動回路４１等がバスライン４２によって接続されている。
【００５１】
このような構成において、制御部３０が制御プログラムに基づいて実行するビームスポット位置ずれ補正処理を図５及び図６に基づいて説明する。図５は本実施の形態のビームスポット位置ずれ補正処理の流れを示すフローチャート、図６はｆθレンズ１９の倍率変動による走査幅の変化を示す説明図である。
【００５２】
なお、このビームスポット位置ずれ補正処理は、画像形成部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋによる印字動作以外、例えば、印字ジョブ間、数時間毎、設定印字枚数毎、印字用紙間、プレスキャン等で実行されるが、これに限るものではなく、印字動作中、例えば、一走査毎、設定走査回数毎に実行されるようにしても良い。ここでは、印字ジョブ間にビームスポット位置ずれ補正処理を実行する場合について説明する。
【００５３】
まず、印字ジョブの最後の印字動作時に、光ビームの走査幅の変動、すなわち、主走査方向の倍率誤差の発生を検出する（ステップＳ１）。
【００５４】
ここで、光ビームの走査毎の走査開始時には、光ビームが光検出器２３に照射され、光検出器２３によって書き込み開始のタイミングを取るための同期信号が検出され、同様に、光ビームの走査毎の走査終了時には、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上を一走査された光ビームが光検出器２３に照射され、光検出器２３によって書き込み終了のタイミングを取るための同期信号が検出される。そして、これらの同期信号から光ビームの一走査に有する走査時間が求められる。このとき、光ビームの走査速度（ポリゴンミラー１６，１７の回転速度）は一定である。求められた光ビームの走査時間が所定の走査時間と同じである場合には、光ビームの走査幅が変化しておらず（例えば図６中で走査幅Ｌ_０）、主走査方向の倍率誤差は発生していない。しかし、光ビームの走査時間が変動した場合には、光ビームの走査幅が変化しており（例えば図６中で走査幅Ｌ_０→Ｌ_１）、主走査方向の倍率誤差は発生している。つまり、走査時間が所定の走査時間と異なることで、主走査方向の倍率誤差の発生、すなわち、光ビームの走査幅の変動を検出することができる。なお、所定の走査時間は、例えば、理論的に求められる理想的なｆθ特性を有するｆθレンズ１９の走査時間であっても良く、あるいは、熱等によるｆθレンズ１９の経時変形を防ぐ場合、初期状態のｆθレンズ１９の走査時間であっても良い。
【００５５】
ステップＳ１では、光検出器２３により書き込み開始時及び書き込み終了時の光ビームを検出し、検出した書き込み開始及び書き込み終了の同期信号に基づいて光ビームの走査時間を算出することで、光ビームの走査時間を測定する。次いで、この光ビームの走査時間が所定の走査時間と一致するか否かを判断することで、主走査方向の倍率誤差の発生、すなわち、光ビームの走査幅の変動を検出している。ここに、検出手段としての機能が実行される。なお、所定の走査時間は、記憶部であるＥＥＰＲＯＭ３３等に記憶されている。
【００５６】
光ビームの走査時間が所定の走査時間と一致した場合には、光ビームの走査幅が変動しておらず（例えば図６中で走査幅Ｌ_０）、主走査方向の倍率誤差の発生が検出されない。この場合には（Ｓ１のＮ）、そのまま処理を終了する。光ビームの走査時間が所定の走査時間と一致しなかった場合には、光ビームの走査幅が変動し（例えば図６中で走査幅Ｌ_０→Ｌ_１）、主走査方向の倍率誤差の発生が検出される。この場合には（Ｓ１のＹ）、測定した走査時間と所定の走査時間との差から算出された光ビームの走査幅の変動量等に基づいて、主走査方向の倍率誤差を発生させたｆθレンズ１９に対する変形動作（例えば図６中で走査幅Ｌ_１→Ｌ_０に戻すための伸縮動作）をピエゾ素子２２に実行させ（Ｓ２）、処理を終了する。ここに、変形実行手段としての機能が実行される。詳しくは、倍率誤差を発生させたｆθレンズ１９に設けられた複数のピエゾ素子２２に電圧を加え、これらのピエゾ素子２２を主に主走査方向に伸縮させ、ｆθレンズ１９を主走査方向に伸縮変形させることで、主走査方向のビームスポット位置ずれが補正される。
【００５７】
ここでは、光ビームの変動量からｆθレンズ１９の変形量を理論的に求め、この変形量に基づいてｆθレンズ１９を変形させているが、これに限るものではなく、例えば、測定した走査時間と所定の走査時間との差に対応させてｆθレンズ１９の所定の変形量を設定しておき、この所定の変形量に基づいてｆθレンズ１９を変形させても良い。なお、主走査方向の倍率誤差が発生する原因としては、ｆθレンズ１９の加工精度、ｆθレンズ１９の取付誤差、ｆθレンズ１９の周囲の温度や湿度等の環境変動等が挙げられる。
【００５８】
このように本実施の形態では、光ビームの走査幅の変動を検出し、光ビームの走査幅の変動が検出された場合に主に光ビームの走査方向である主走査方向にｆθレンズ１９を伸縮させて変形させ（例えば図６中で走査幅Ｌ_１→Ｌ_０に戻すための伸縮変形）、ｆθレンズ１９の加工精度、ｆθレンズ１９の取付精度、ｆθレンズ１９の周囲の温度や湿度等の環境変動等により発生する主走査方向のビームスポット位置ずれを確実に補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を確実に低減することできる。
【００５９】
また、光ビームの走査時間に基づいて光ビームの走査幅の変動を検出することで、容易かつ確実に光ビームの走査幅の変動を検出することができる。さらに、ポリゴンミラー１６，１７により偏向走査された光ビームを複数の光検出器２３により検出することによって、光ビームの走査時間を確実に測定することができ、加えて、光ビームの走査幅の変動量やｆθレンズ１９の変形量等を求めることもできる。そして、求めた光ビームの走査幅の変動量やｆθレンズ１９の変形量等に基づいてｆθレンズ１９を変形させることで、精度良く走査方向のビームスポット位置ずれを補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を容易かつ確実に低減することできる。
【００６０】
また、ｆθレンズ１９に複数のピエゾ素子２２を設けることで、ｆθレンズ１９に対する制御部３０による変形制御が行いやすくなり、ピエゾ素子２２に対する印加電圧を細かく制御することによりｆθレンズ１９の微小な変形を可能とし、極わずかなビームスポット位置ずれであっても補正することができる。さらに、ピエゾ素子２２をｆθレンズ１９にその長手方向に並べて設けることで、長手方向に発生する温度勾配による屈折率変化に対しても、ｆθレンズ１９を局所的に変形させることが可能となり、精度良く走査方向のビームスポット位置ずれを補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を容易かつ確実に低減することできる。
【００６１】
また、ｆθレンズ１９を樹脂（例えばプラスチック等）で形成することで、ｆθレンズ１９をガラス材料で形成した場合に比べ、レンズ加工も容易となり、低コストで形成することが可能となるので、大幅なコストダウンを実現することができる。
【００６２】
本発明の第二の実施の形態を図７に基づいて説明する。本実施の形態は、光走査装置を備えるタンデム型のカラー画像形成装置への適用例である。
【００６３】
本実施の形態の基本的構成は第一の実施の形態と同様であり、その相違点は制御部３０が制御プログラムに基づいて実行するビームスポット位置ずれ補正処理である。なお、第一の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号で示し、その説明も省略する。ここでは、印字ジョブ間にビームスポット位置ずれ補正処理を実行する場合について説明する。
【００６４】
図７は本実施の形態のビームスポット位置ずれ補正処理の流れを示すフローチャートである。
【００６５】
まず、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに対するテスト露光走査を光走査装置９に実行させる（ステップＳ１１）。次いで、第一の実施の形態と同様にして、光ビームの走査幅の変動、すなわち、主走査方向の倍率誤差の発生を検出する（Ｓ１２）。ここに、検出手段としての機能が実行される。
【００６６】
倍率誤差の発生が検出されなかった場合には（Ｓ１２のＮ）、そのまま処理を終了させる。倍率誤差の発生が検出された場合には（Ｓ１２のＹ）、測定した走査時間と所定の走査時間とから算出された光ビームの走査幅の変動量等に基づいて、あるいは、所定の微小な変形量に基づいて、主走査方向の倍率誤差を発生させたｆθレンズ１９に対する変形動作（伸縮動作）をピエゾ素子２２に実行させる（Ｓ１３）。ここに、変形実行手段としての機能が実行される。詳しくは、倍率誤差を発生させたｆθレンズ１９に設けられた複数のピエゾ素子２２に電圧を加え、これらのピエゾ素子２２を主に主走査方向に伸縮させ、ｆθレンズ１９を主走査方向に伸縮変形させることで、主走査方向のビームスポット位置ずれが補正される。その後、ステップＳ１１に戻り、再びテスト露光走査を光走査装置９に実行させ、処理を繰り返す。
【００６７】
このように本実施の形態では、第一の実施の形態と同様の効果が得られ、さらに、主走査方向の倍率誤差の発生が検出されなくなるまで、すなわち、光ビームの走査幅が一定になるまで、ビームスポット位置ずれ補正処理が実行されるので、主走査方向のビームスポット位置ずれを確実に補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を確実に低減することできる。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の光走査装置によれば、光ビームを出射する光源と、回転駆動されることで前記光源から出射された前記光ビームを偏向走査させる光偏向器と、前記光偏向器により偏向された前記光ビームを整形する整形レンズと、前記整形レンズにより整形された前記光ビームを被走査面上に導く光学系と、前記整形レンズを変形させる変形手段と、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームの走査幅の変動を検出する検出手段と、前記検出手段により前記光ビームの走査幅の変動が検出された場合、前記変形手段に前記整形レンズに対する変形動作を実行させる変形実行手段と、を備えることから、光ビームの走査幅の変動が検出された場合に整形レンズを変形させることで、整形レンズの加工精度、整形レンズの取付精度、温度や湿度等の環境変動等により発生する主走査方向（光ビームの走査方向）のビームスポット位置ずれを補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を低減することできる。
【００６９】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光走査装置において、前記変形手段は、前記整形レンズを前記光ビームの走査方向に伸縮させることから、整形レンズの加工精度、整形レンズの取付精度、温度や湿度等の環境変動等により発生する主走査方向のビームスポット位置ずれを確実に補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を確実に低減することできる。
【００７０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の光走査装置において、前記変形手段は、前記整形レンズに設けられた圧電素子であることから、整形レンズの変形制御が容易になり、圧電素子に対する印加電圧を細かく制御することにより整形レンズの微小な変形を可能とし、極わずかなビームスポット位置ずれであっても補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を容易かつ確実に低減することできる。
【００７１】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の光走査装置において、前記整形レンズは前記光ビームの走査方向に長く形成されており、前記圧電素子は前記整形レンズの長手方向に複数個並んで設けられていることから、整形レンズを局所的に変形させることが可能となり、整形レンズの長手方向に生じる温度勾配による屈折率変化に対しても、精度良く主走査方向のビームスポット位置ずれを補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を容易かつ確実に低減することできる。
【００７２】
請求項５記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載の光走査装置において、前記検出手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームの走査時間を測定し、測定した走査時間が所定の走査時間と一致するか否かを判断することで、前記光ビームの走査幅の変動を検出することから、容易かつ確実に光ビームの走査幅の変動を検出することができる。
【００７３】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の光走査装置において、前記検出手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームを少なくとも２箇所で検出する検出部を備え、この検出部により前記光ビームの走査時間を測定することから、２箇所間での光ビームの走査時間を確実に測定することができ、さらに、光ビームの走査幅の変動量や整形レンズの変形量等を求めることができる。
【００７４】
請求項７記載の発明によれば、請求項５又は６記載の光走査装置において、前記変形手段は、前記検出手段により測定された前記光ビームの走査時間と所定の走査時間とから求められた前記光ビームの走査幅の変動量に基づいて前記整形レンズを変形させることから、精度良く走査方向のビームスポット位置ずれを補正することができ、その結果として、主走査方向の倍率誤差を容易かつ確実に低減することできる。
【００７５】
請求項８記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれか一記載の光走査装置において、前記整形レンズは樹脂で形成されていることから、整形レンズをガラス材料で形成した場合に比べ、レンズ加工も容易となり、低コストで形成することが可能となるので、大幅なコストダウンを実現することができる。
【００７６】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一記載の光走査装置において、前記整形レンズはｆθレンズであることから、光偏向器により偏向された光ビームを等角速度光から等速度直線光に変換することができ、ｆθレンズが変形手段により変形され、ｆθ特性を良好にすることができる。
【００７７】
請求項１０記載の発明によれば、請求項１ないし９のいずれか一記載の光走査装置において、前記光源は複数個設けられており、前記整形レンズは、複数の前記光源に対応付けられて複数個設けられており、前記光学系は、複数の前記整形レンズにより整形された各々の前記光ビームを複数の被走査面上に各々導くことから、複数の被走査面として複数の感光体を備える装置、例えば、タンデム型のカラー画像形成装置等に光走査装置を搭載することが可能となり、さらに、主走査方向のビームスポット位置ずれを確実に補正することが可能となり、その結果として、感光体間での倍率誤差を容易かつ確実に低減することができる。
【００７８】
請求項１１記載の発明の画像形成装置によれば、請求項１ないし９のいずれか一記載の光走査装置と、前記光走査装置から出射された光ビームによって露光走査される被走査面を有し、この被走査面上に静電潜像が形成される感光体と、を備えることから、請求項１ないし１０のいずれか一記載の発明と同じ効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のカラー画像形成装置の内部構造を概略的に示す横断側面図である。
【図２】光走査装置の内部構造を概略的に示す横断側面図である。
【図３】光走査装置の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図４】カラー画像形成装置が備える各部の電気的接続を概略的に示すブロック図である。
【図５】本発明の第一の実施の形態のビームスポット位置ずれ補正処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】ｆθレンズの倍率変動による走査幅の変化を示す説明図である。
【図７】本発明の第二の実施の形態のビームスポット位置ずれ補正処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　　　　　画像形成装置（カラー画像形成装置）
７　　　　　　　感光体
９　　　　　　　光走査装置
１４　　　　　　光源（光源部）
１６，１７　　　光偏向器（ポリゴンミラー）
１９　　　　　　整形レンズ（ｆθレンズ）
２０　　　　　　光学系（偏向ミラー）
２２　　　　　　変形手段（ピエゾ素子）
２３　　　　　　検出部（光検出器）
Ｓ　　　　　　　被走査面（感光体の表面）

Claims

光ビームを出射する光源と、
回転駆動されることで前記光源から出射された前記光ビームを偏向走査させる光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された前記光ビームを整形する整形レンズと、
前記整形レンズにより整形された前記光ビームを被走査面上に導く光学系と、
前記整形レンズを変形させる変形手段と、
前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームの走査幅の変動を検出する検出手段と、
前記検出手段により前記光ビームの走査幅の変動が検出された場合、前記変形手段に前記整形レンズに対する変形動作を実行させる変形実行手段と、
を備える光走査装置。
前記変形手段は、前記整形レンズを前記光ビームの走査方向に伸縮させる請求項１記載の光走査装置。
前記変形手段は、前記整形レンズに設けられた圧電素子である請求項１又は２記載の光走査装置。
前記整形レンズは前記光ビームの走査方向に長く形成されており、
前記圧電素子は前記整形レンズの長手方向に複数個並んで設けられている請求項３記載の光走査装置。
前記検出手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームの走査時間を測定し、測定した走査時間が所定の走査時間と一致するか否かを判断することで、前記光ビームの走査幅の変動を検出する請求項１ないし４のいずれか一記載の光走査装置。
前記検出手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光ビームを少なくとも２箇所で検出する検出部を備え、この検出部により前記光ビームの走査時間を測定する請求項５記載の光走査装置。
前記変形手段は、前記検出手段により測定された前記光ビームの走査時間と所定の走査時間とから求められた前記光ビームの走査幅の変動量に基づいて前記整形レンズを変形させる請求項５又は６記載の光走査装置。
前記整形レンズは樹脂で形成されている請求項１ないし７のいずれか一記載の光走査装置。
前記整形レンズはｆθレンズである請求項１ないし８のいずれか一記載の光走査装置。
前記光源は複数個設けられており、
前記整形レンズは、複数の前記光源に対応付けられて複数個設けられており、
前記光学系は、複数の前記整形レンズにより整形された各々の前記光ビームを複数の被走査面上に各々導く請求項１ないし９のいずれか一記載の光走査装置。
請求項１ないし９のいずれか一記載の光走査装置と、
前記光走査装置から出射された光ビームによって露光走査される被走査面を有し、この被走査面上に静電潜像が形成される感光体と、
を備える画像形成装置。