JP2004148741A - 画像形成装置及び位置ずれ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで主走査方向の繋ぎ目位置補正を行うことができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ１−１，１−２からのレーザビームを用いて、各レーザビームの位置のずれを感光体１０上に形成された位置検出パターンを検出することより補正して感光体１０上に光書込みを行う画像形成装置において、感光体１０の基準位置を示す基準マーク１８と、この基準マーク１８を検出するための基準マーク検出手段１９と、基準マーク１８の検出信号と同期して感光体１０の１回転におけるビームの主走査位置ずれを検出するパターン位置検出装置１７と、このパターン位置検出装置１７からの情報に基づいて主走査ずれを補正する位置補正量演算装置とを備えた。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の光ビームを走査して主走査方向１ラインを像担持体に書き込み、書き込まれた画像を顕像化して出力するデジタル複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置及びこの画像形成装置の像担持体に書き込まれる主走査方向のラインの位置ずれを補正する位置ずれ補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタなどの画像形成装置において、Ａ１版やＡ０版等の広幅用紙に対応した画像形成装置が提供されている。このような幅広用紙に対応した画像形成装置にあっては、複数の書込み光学系を主走査方向に繋ぎ合わせることにより、幅が広く、高解像度の書込み光学系を低コストで実現させる（分割走査光学系と称されている）ことが提案されている（例えば特許文献１ないし３参照）。
【０００３】
これら従来技術、例えば特許文献２（特開２０００−２６７０２７）においては、１つの偏向手段であるポリゴンミラーで、概ね中央部からビームを走査し主走査方向にビームを繋ぎあわせる方式を取っている。これによれば、同一の被走査面上で分割走査される２つの走査線が単一の偏向器で偏向走査されるため、複数の偏向器を使用した場合と比較して、偏向器事態の同期を取る必要がなく、副走査方向の２つの走査線の書き出しのタイミングを容易に揃えることができ、副走査方向の走査線の位置ずれを防止することができる。更に、副走査方向のビームの通過位置に一次元ＣＣＤのような検出手段を設け、温度変動によって生じる走査線の副走査方向へのずれ（ハウジングやレンズ系の熱膨張によって光路が微妙に変化するために生じる）を検出し、ずれを補正することが提案されている。これにより、副走査方向の位置ずれに対して良好な補正が行われ、繋ぎ目部での副走査ずれの低減が図られている。
【０００４】
しかしながら、２つの走査線の繋ぎ目部では、主走査方向へのずれに対しても画像に悪影響を及ぼし、１／２ドット程度のずれでも、ハーフトーン画像では白スジとなってしまう。例えば６００ｄｐｉの画像では、ドットピッチが４２．３μｍであるため、ドットずれの許容値としては、約２１μｍとなる。 さらに、２つの光学系がつながるため、それぞれの光学系でのずれ量は、さらに１／２の１０μｍのずれしか許されないことになる。
【０００５】
一方、主走査方向にずれを発生させる要因として、
▲１▼ 同期検知センサの温度特性による信号遅延
▲２▼ 温度上昇によるレンズ系の倍率変動
▲３▼ 機械本体の温度上昇により感光体面との距離の変化
▲４▼ 像担持体である感光体の１回転によって発生する偏芯による感光体面との相対位置の変化
などが上げられ、それぞれ実測値で▲１▼が約６０μｍ、▲２▼が約２０μｍ、▲３▼が約１０μｍで、▲４▼が約７０μｍで合計で約１６０μｍのずれが発生することが判明した。
【０００６】
そこで、▲１▼〜▲３▼の要因に対する主走査ずれの対策（環境変動による主走査ずれと呼ぶ）として、例えば、同期検知手段から、画像書き出し位置までの間に任意のドットを点灯させ、そのドットの主走査位置を感光体面と距離的に等価な位置に、ビーム位置検出手段を配置し、検出されたビーム位置に応じて、ビームの書き出し位置を補正するようにすることもできる。
【０００７】
しかしながら、ビーム位置検出手段を感光体面と距離的に等価な位置に配置した場合、検出するのは、実際の感光体面ではない。すなわち、本来、感光体に導かれるビームを反射ミラーを介して等価な距離に配置してあるビーム位置検出手段に導くと、熱変形による感光体との相対位置関係の変化と、反射ミラーによってビーム位置検出手段上に導かれた相対位置関係の変化とは必ずしも一致しないということが考えられる。
【０００８】
このような現象が発生すると、ビーム位置補正手段によってビーム位置を補正しても実際の画像上では繋ぎ目ずれが発生してしまうことになり、著しく画像を劣化させる。上記の要因による主走査ずれは数１０μｍ程度であるが、６００ｄｐｉ時の許容量である２０μｍに対して無視できる量ではない。
【０００９】
さらに、▲４▼の感光体の１回転の偏芯に起因する主走査ずれ（以下、「偏芯に起因する主走査ずれ」と称す）に対しては、例えば、繋ぎ目部のオーバーラップ領域にモアレ縞パターンを生成し、モアレ縞のピッチずれから偏芯に起因する主走査ずれを検出し、感光体の１回転でのビーム書き出し位置の補正を行うようにすることもできる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１７４３５５号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−１８７１７１号公報
【００１２】
【特許文献３】
特開２０００−２３５１５５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記繋ぎ目部のオーバーラップ領域にモアレ縞パターンを生成する方法では、モアレパターン（斜め線）を発生させるための回路や、モアレ縞のピッチずれを演算する等の処理が必要となり、処理が複雑になる。
【００１４】
本発明はこのような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、主走査方向の位置補正をモアレ縞の発生など複雑な処理を行うことなく補正でき、ビーム位置検出手段と感光体の位置が実際には等価な位置ではないことによる主走査ずれを発生させることなく、低コストで主走査方向の繋ぎ目位置補正を行うことができる画像形成装置及び書き込まれる光ビームの位置ずれを補正する補正方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記第１の目的を達成するため、第１の手段は、複数の光ビームを用いて主走査方向の１ラインを形成する画像形成装置において、各光ビームの位置のずれを検出するための位置検出パターンを前記像担持体に書き込む光書き込み手段と、前記光書き込み手段によって書き込まれた位置検出パターンを顕像化する顕像化手段と、前記像担持体の基準位置を示す基準マークと、前記基準マークを検出する基準マーク検出手段と、前記基準マーク検出手段が前記基準マークを検出したときに出力する前記基準マーク信号と同期して前記像担持体の１回転における光ビームの主走査方向の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
第２の手段は、第１の手段において、前記基準マーク信号と同期して主走査方向の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第３の手段は、第２の手段において、前記位置ずれ検出手段は、前記像担持体上の位置検出パターンのビーム位置を検出する２次元のイメージセンサを備え、前記補正手段は前記イメージセンサの画像データを、主走査または副走査方向に合算する手段を有し、この合算する手段によって出力される１次元データ上でピーク位置を検出することを特徴とする。
【００１８】
第４の手段は、第２の手段において、前記位置ずれ検出手段は、前記像担持体を照明する光源と、前記光源からの光束と前記像担持体からの反射光束とを合成するプリズムと、前記プリズムからの合成光束を受光するセンサとを含んでなることを特徴とする。
【００１９】
第５の手段は、第４の手段において、前記光源、前記プリズム及び前記センサは同一部材に設けられていることを特徴とする。
【００２０】
第６の手段は、第１の手段において、前記位置ずれ補正手段は、前記位置ずれ検出手段による位置ずれ検出と並行して位置ずれ補正を行うことを特徴とする。
【００２１】
第７の手段は、第１の手段において、前記位置検出パターンは、各光ビームの書き込み位置が所定量ずらされた副走査方向に平行なラインであることを特徴とする。
【００２２】
第８の手段は、複数の光ビームを用いて主走査方向の１ラインを形成する画像形成装置の書き込み位置の位置ずれを補正する補正方法において、各光ビームの位置のずれを検出するための位置検出パターンを前記像担持体に書き込む第１の工程と、前記第１の工程で書き込まれた位置検出パターンを顕像化する第２の工程と、前記像担持体の基準位置を示す基準マークを検出したときに出力する前記基準マーク信号と同期して前記像担持体の１回転におけるビームの主走査方向の位置ずれを検出する第３の工程と、前記第３の工程で検出された主走査方向の位置ずれを補正する第４の工程とを含んでいることを特徴とする。
【００２３】
第９の手段は、第８の手段において、前記第３の工程と前記第４の工程を並行して行うことを特徴とする。
【００２４】
第１の手段によれば、基準マーク信号と同期して、偏芯に起因する主走査方向の位置ずれを補正することができる。
【００２５】
第２の手段によれば、基準マーク信号と同期して主走査方向の位置ずれを検出するとともに前記位置ずれの補正を行うことにより、感光体偏芯による主走査ずれを防止することができる。加えて、偏芯に起因する主走査方向の位置ずれが常に一定の個所で検出されることから、偏芯による主走査方向の位置ずれの成分を除いた環境変動による経時的な主走査方向の位置ずれが検出され、経時的な位置ずれも補正することができる。
【００２６】
第３の手段によれば、計算量を減らし、高速にビームの位置を求めることができる。すなわち、一般に２次元のイメージセンサを用いてビーム（ドット又はライン）の位置を計測する場合、基準（モデル）となる画像データを記憶しておき、その画像と最も一致する場所を計算する方法が取られる（パターンマッチング法）。そのためには、基準の画像データと計測して得られた画像との２次元的な相関関数を計算しなければならず、その計算量は、
（基準画像の画素数）×（計測画像の画素数）
の数の乗算をしなければならず膨大なものになる。このような膨大な数の乗算するということは、計算時間もかかり、演算手段の負荷も大きくなってしまうが、２次元データから１次元データに変換してピーク位置を検出するので、計算量が減り、高速でビーム位置を求めることができる。
【００２７】
第４及び第５の手段によれば、部品点数を減らし低コスト化を図り、さらにコンパクト化を図ることができる。
【００２８】
第６の手段によれば、環境変動に起因する主走査方向の位置ずれと、感光体偏芯に起因する主走査方向の位置ずれを同時に検出し、補正を行うので、ビーム検出手段の個数を減らし、処理を簡略化することができる。
【００２９】
第７の手段によれば、像担持体の速度むらの影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことができる。
【００３０】
第８の手段によれば、基準マーク信号と同期して主走査方向の位置ずれを検出するとともに主走査方向の位置ずれの補正を行うことにより、感光体偏芯による主走査方向の位置ずれを防止することができる。また、偏芯に起因する主走査方向のずれが常に一定の個所で検出されることから、偏芯による主走査方向の位置ずれの成分を除いた環境変動による経時的な主走査方向の位置ずれが検出され、経時的な位置ずれの補正も可能となる。
【００３１】
第９の手段によれば、環境変動に起因する主走査方向の位置ずれと、感光体偏芯に起因する主走査方向の位置ずれを同時に検出し、補正を行うので、ビーム検出手段の個数を減らし、処理を簡略化することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
まず、本発明に係る光書込装置の一実施の形態として、図１ないし図９を参照して、２つの光ビームにより、被走査面上の走査領域を主走査方向に２分割して走査するように構成した光書込装置について説明する。
【００３４】
この光走査装置は、図１に示すように、第１書込系と第２書込系とを有する。第１書込系では、光源としての半導体レーザ１−１からは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出する。射出したビームはコリメートレンズ２−１のコリメート作用により平行ビームとされ、シリンダレンズ３−１により副走査方向にのみ収束傾向を与えられ、偏向手段としてのポリゴンミラー４の一つの偏向反射面近傍に、主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは結像手段としてのｆθレンズを構成するレンズ５−１，６−１を通過し、ミラー７−１，８−１及び折り返しミラー９−１により順次反射され、ドラム状をした光導電性の感光体１０の感光面（被走査面の実態をなす）上にビームスポットを形成し、感光体１０の第１走査領域Ｓ１を等速的に走査する。
【００３５】
第２書込系は、第１書込系をポリゴンミラー４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に配置されている。光源としての半導体レーザ１−２からは画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームが射出し、コリメートレンズ２−２により平行とされ、シリンダレンズ３−２により副走査方向にのみ収束傾向を与えられてポリゴンミラー４の他の偏向反射面の近傍に主走査方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー４の回転により等角速度的に偏向されたビームは結像手段としてのｆθレンズを構成するレンズ５−２，６−２を通過し、ミラー７−２，８−２及び折り返しミラー９−２により順次反射されて感光体１０の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１０の第２走査領域Ｓ２を等速的に走査する。
【００３６】
第１、第２書込系は光学的に等価であり、第１、第２書込系による書き込みは、図２に示すように、第１、第２走査領域Ｓ１，Ｓ２の接合部Ｓ０、すなわち、走査領域の中央部から両端部側へ向かって行われる。第１及び第２書込系はそれぞれ同期検知ユニット１１−１，１１−２を有する。各同期検知ユニット１１−１，１１−２は各走査ビームの画像形成領域外に設けられ、１走査毎に各走査ビームの走査開始のタイミングを決定する。なお、図２ないし４においては、図面上では同期検知ユニット１１−１と１１−２は、ポリゴンミラー４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に示している。図示しない書込制御回路によって決定されたタイミングにしたがい、書込開始位置（上述の全走査領域の中央部Ｓ０）から書込みを開始する。このように各走査ビームの書込開始位置が中央部Ｓ０と互いに共通で、同期検知ユニット１１−１，１１−２により良好に検知される各走査ビームの主走査方向のつぎ目部分を容易かつ良好に整合させることができる。
【００３７】
第１、第２走査領域Ｓ１，Ｓ２は、互いに１本の直線として連結されるべきもので、設計的には「装置空間に固定的」に設計される。このように装置空間に固定的に設計された理想の走査線は、被走査面上の「２ビームにより同時に走査されるべき線」であり、「被走査面軸」でもある。すなわち、第１、第２走査領域Ｓ１，Ｓ２は理想的にはともに被走査面軸に合致し、中央部Ｓ０で互いに連結しあうべきものである。
【００３８】
図３（ａ）は、図２に示す光走査装置をポリゴンミラー４の回転軸方向から見た状態を示している。前述のビーム偏向面は、図３（ａ）において、図面に平行な面である。
【００３９】
図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態を、被走査面の実体をなす感光体１０の軸方向から見た状態を示している。図３に示されていないが、光走査装置はほこり等の付着を防止するため光学箱内部に密閉され、精度良く固定、配置されている。図３（ｂ）において、符号１２−１，１２−２は上記光学箱に形成されたビーム射出用開口を塞ぐ防塵ガラスを示している。
【００４０】
図３（ｃ）に示すように、第１書込系におけるミラー７−１，８−１は「空間的に副走査方向（図の上下方向）に重なりあう」ように配備される。ミラー７−１，８−１の「ビーム偏向面に対する傾き角」を図のように、角：α，β（ともにビーム偏向面から計り、時計回りを「正」、反時計回りを「負」とする）とすると、傾き角α，βは関係： α−β ＝９０度を満足している。すなわち、ミラー７−１，８−１はいわゆる「ダハミラー」を構成し、ミラー７−１，８−１で順次に反射された偏向ビームを掃引する面は「ビーム偏向面と平行」になる。また、第２書込系におけるミラー７−２，８−２も同様に構成されている。
【００４１】
第１及び第２書込系により共通の走査線（「被走査面線」）を等価に走査できるためには、一般に、第１、第２書込系の光軸が被走査面軸（感光体１０の軸と平行である）に直角に設定され、各書込系の結像手段の光路長が等しい関係にある必要がある。このようになっていれば、ビームスポット径が均一で良好な走査を実現でき、良好な画像を得ることができる。上に説明した例では、結像手段はｆθレンズで構成される。
【００４２】
図４は光書込装置のｆθレンズの光軸を説明するための図である。同図に示すように、レンズ５−１，６−１で構成されるｆθレンズの光軸は、被走査面軸Ｓに対して傾き角：θ１を有し、レンズ５−２，６−２で構成されるｆθレンズの光軸は、被走査面軸Ｓに対して傾き角：θ２を有する。そこで、これら各ｆθレンズの光軸を被走査面軸Ｓに直交させるために、２枚のミラー（第１書込系においてミラー７−１，８−１、第２書込系においてミラー７−２，８−２）が設けられている。
【００４３】
第１書込系において、ｆθレンズの光軸がミラー７−１に対してビーム偏向面内でなす角：γ１と、上記光軸が被走査面軸Ｓに対してなす角：θ１は、

の関係を満足する。
【００４４】
同様に、第２書込系において、ｆθレンズの光軸がミラー７−２に対してビーム偏向面内でなす角：γ２と、上記光軸が被走査面軸Ｓに対してなす角：θ２は、

の関係を満足する。
【００４５】
このようにして、各ｆθレンズの光軸に合致するビームの主光線は、ミラー８−１あるいはミラー８−２に反射されたのち（ビーム偏向面に投影すると）ビーム偏向面に射影された被走査面軸に直交する。ミラー８−１，８−２で反射された各ビームを、折り返しミラー９−１，９−２で副走査方向に折り返して、最終的に各ビーム被走査面軸Ｓに直交させる。
【００４６】
図４に示したのは、図２以下に即して説明している光学配置に関するものであり、θ１＝θ２、γ１＝γ２の場合である。第１及び第２書込系の配置は図４の場合に限らない。
【００４７】
図５は光書込装置の光学配置の別の配置例を示している。図５の光学配置は、θ１≠θ２、γ１≠γ２とした例である。この場合、第１書込系と第２書込系の走査する長さは同一にならない。角：γ１、γ２はそれぞれ、角：θ１、θ２に応じて一義的に定まる。そして、角：θ１、角：θ２に応じて第１、第２書込系の走査長さが定まる。したがって、角：θ１、θ２最適な値に設定することにより、有効走査幅を最も広く取ることができる。
【００４８】
上に説明したように「２ビームにより、被走査面上の走査領域を主走査方向に２分割して走査する光走査装置」では、２つの書込系の走査ビームを精度良く繋ぎ合わせて１つの走査線の走査を行う。
【００４９】
すなわち、第１、第２書込系の走査ビームの走査線は理想的には、「被走査面軸に合致すべきもの」である。第１、第２書込系の光学配置は、組立て後、各書込系の走査ビームが被走査面軸に合致した状態となるように調整され、使用の初期には「この状態が保たれている」が、光走査装置を搭載した画像形成装置の機内温度上昇や制御手段の発熱などで、光学系ハウジングの熱膨張やそれに伴なうミラーや他の光学素子の姿勢変化などにより「各書込系の走査ビームの走査位置が、副走査方向にずれる現象」が発生する。そこで、このような「走査位置のずれ量」を検出し、自動的に補修することが必要となってくる。
【００５０】
そこで、この実施の形態においては、図１に示すように、感光体１０上に位置検出パターン１６を形成し、これをパターン位置検出装置１７により検出することにより走査位置のずれを検出するようにしている。以下、このずれ検出について説明する。
【００５１】
上述したように、第１、第２書込系の半導体レーザ１−１，１−２からの発光ビームは、各々コリメートレンズ２−１，２−２によって平行光に変換され、シリンダレンズ３−１，３−２によって副走査方向のみに集光し、その後ポリゴンミラー４によって回転偏向走査され、ｆθレンズを構成するレンズ５−１，６−１，５−２，６−２、反射ミラー７−１，８−１，９−１，７−２，８−２，９−２などを介して感光体４の表面を走査する。第１、第２書込系の書き出しの先頭ドットは、感光体４のほぼ中央部で繋ぎ合わされる。走査ビームはまず、同期検知ユニット１１−１，１１−２に入射し、同期検知信号が発生する。これを基準として、画像クロックが生成される。
【００５２】
一方、感光体４には、図１及び図６に示すように、基準マーク１８が設けられ、感光体４の１回転につき１回これを検出するための光学センサ等で構成された基準マーク検出センサ１９が設けられている。基準マーク１８及び基準マーク検出センサ１９は、この実施形態においては、感光体４の側面に配置しているが、側面でなくてもよく、基準位置出力信号のついたエンコ−ダ等で構成することもできる。
【００５３】
図７は感光体１０上に形成された位置検出パターン１６を検出するパターン位置検出装置１７の概略構成を示す図、図８はプリズムへの照明光の入射の様子を示す図である。このパターン位置検出装置１７は２次元のイメージセンサ２１を使用し、光源であるＬＥＤで構成された照明光源２３からの光束が遮光部材２２によってイメージセンサ２１に直接入らないようにされている。照明光源２３からの光束は、三角プリズム２４の全反射面２４ａから三角プリズム２４の内部に侵入し、三角プリズム２４の屈折率の影響で図７のように屈折し、感光体１０の位置検出パターン１６が形成されるパターン面２５まで導かれる。パターン面２５からの反射光は三角プリズム２４の全反射面２４ａによって全反射し、結像レンズ２６、三角プリズム２７の反射面２７ａを介して照明光源２３と同一部材に形成されたイメージセンサ２１に導かれる。２８は基板である。
【００５４】
この状態を図８を参照して説明する。光源（ＬＥＤ）２３の光束は、三角プリズム２４の斜面からプリズム２４の内部に侵入する。光源（ＬＥＤ）２３からプリズム２４の斜面への入射角をθ０、プリズム２３の内部への侵入角をθ１、プリズム２４の屈折率をｎ１とすると、スネルの法則より侵入角θ１は、
θ１＝Ｓｉｎ−１（１／ｎ１）ｓｉｎθ０）
と表され、例えば、入射角θ０＝６０度の場合、θ１＝３５．３度となる。
【００５５】
位置ずれ検出用のパターン面２５はここでは、感光体１０面としているが、顕像を保持しているものであれば良く、転写紙や、像担持体の搬送部材でも良い。プリズム２４の底面２４ｂはパターン面２５にほぼ平行に配置されており、斜面２５ａは底面２５ｂに対して４５度の角度を持っているため、照明光はパターン面２５に対して概ね垂直に当たることになる。実際には、プリズム２４から出射する側でも屈折が起きるため、θ０が６０度の場合はパターン面２５への照射角は約１３度となる。１３度程度であれば、未定着トナ−像の影の影響によって発生する位置検出誤差を無視できるレベルにおさえることが出来る。また、複数の照明光源を必要としなくても良い為、低コスト化が図れる。
【００５６】
次に、図７おいて、照明されたパターンの拡散光は、再度プリズム２４内にほぼ垂直に入射し、三角プリズム２４斜面２５ａの内面で全反射によって直角に反射される。このことにより、光軸はパターン面２５と平行になるために高さ方向にむやむに大きくなることがない。直角に反射された光束は、結像レンズ２６を通り、三角プリズム２７の斜面２７ａで反射され、イメ−ジセンサ２１上に結像される。三角プリズム２７は、斜面２７ａにアルミ蒸着などの処理が施され、反射面となっている。
【００５７】
三角プルズム２７は反射面であれば良く、特に三角プリズムである必要はない。光軸を折り返さない場合、焦点距離が８ｍｍ程度のレンズ２６を使用した場合、高さＨは４０ｍｍ以上必要となる、本方式では、半分以下の２０ｍｍの高さＨまでサイズをコンパクトにすることができる。
【００５８】
図９は光書込み装置の制御部を示すブロック図である。制御部はＣＰＵで構成された位置補正量演算装置３１、ビデオボードである画像制御回路３２、第１及び第２の２つのディレイ回路３３−１，３３−２、同じく第１及び第２の２つの変調駆動回路３４−１，３４−２、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成された主走査ずれ記憶装置３５、位置ずれ・偏芯の測定パターンを生成し、記憶する測定パターン発生回路３６、及び画像制御回路３２に入力されるデータを前記測定パターン発生回路３６からの位置ずれ測定用の画像データあるいは通常の画像データのいずれかを選択するスイッチ３７を有している。パターン位置検出装置１７と基準マーク検出センサ１９は位置補正量演算装置３１に接続され、第１及び第２の同期検知ユニット１１−１，１１−２はそれぞれ第１及び第２のディレイ回路３３−１，３３−２に接続され、第１及び第２の半導体レーザ１−１，１−２はそれぞれ第１及び第２の変調駆動回路３４−１，３４−２にそれぞれ接続されている。
【００５９】
ここで、偏芯に起因する主走査ずれの検出について図６、図１０、図１１を参照し、さらに詳細に説明する。
【００６０】
図６は、感光体１０の周りの本発明に関連した部分の配置図の一例である。この例では、レーザビームＬＢは感光体１０の真上から感光体１０に照射されているが、特に真上でなくてもかなわない。レーザビームＬＢからの照射位置の感光体１０の回転方向下流側には図示しない現像装置が配置されており、レーザビームＬＢによって書き込まれた潜像が顕像化され、さらにその下流にパターン位置検出装置１７が配置されている。ここで、レーザビーム照射位置からパターン位置検出装置１７までの到達時間をｔｐとする。さらに下流側には、感光体１０の回転位置を検出するための基準マーク検出センサ１９が配置されており、レーザビーム照射位置からここまでの到達時間をｔｍとする。
【００６１】
図１０は主走査方向ずれの検出及び補正を説明するためのタイミングチャートである。同図から分かるように感光体１０の位置検出センサである基準マーク検出センサ１９の出力（基準マーク信号）は、感光体１０の１回転に合わせて１回出力される。第１と第２書込みの繋ぎ目部において、位置検出パターン１６が出力され、図示しない顕像装置（現像装置）によって顕像化される。顕像化された位置検出パターン１６は、感光体１０の回転方向の下流側に配置されたパターン位置検出装置１７によってずれ量が読み取られ、図示しないビーム位置制御手段によって位置の補正が行われる。
【００６２】
基準マーク信号は、前述のように感光体１０の１回転ごとに出力される。感光体１０の１回転の時間をＴｒとした時、感光体１０の基準マーク信号が検出されてから、Ｔｒ−ｔｍ時間後にレーザビームＬＢによる画像の書き出しが始まる。なお、ここではＴｒ−ｔｍとしたが、感光体１０の回転位置と画像の出力が同期がとれていれば良いので、この時間でなくても良い。
【００６３】
図１１は偏芯による主走査方向ずれの検出パターン１６の一例を説明するための図である。感光体１０の偏芯に起因する主走査ずれの検出パターンの一例として、図１１に示すような所定量ずらされた副走査方向に平行なラインが使用される。前記ずれ量は予め設定される。詳細は後述する。
【００６４】
図１０に示すように位置検出パターン１６の画像の書き出しが始まってから、画像の先端が基準マーク検出装置１９に到達するまでの時間ｔｍ中に位置検出パターン１６をパターン位置検出装置１７が経過した時点（ｔｐ）で、パターン位置検出装置１７からの信号を位置補正量演算装置３１が読み取る。この場合も、感光体１０の回転位置と位置検出パターン１６の検出の同期がとれていれば良いので、この時間でなくてもかまわない。
【００６５】
この時点で取得された位置ずれ量を、環境変動による位置ずれ量ΔＬｋとする。さらに、位置補正量演算装置３１は、図１０の主走査位置検出タイミングに示すように任意のタイミングで、感光体１０の１回転内で数点位置ずれ量をサンプリングすることによって感光体１０の１回転内での偏芯に起因する主走査ずれＦ（ｔ）（図１０に示す主走査位置補正パターン）を計測する。単純な中心位置のずれによる偏芯では、主走査ずれは、サインカーブを描くが、感光体１０の真円度、真直度、感光体１０両端での中心位置のずれなどの要因を含まれるため、実際にはサインカーブとは完全には一致せず、複雑な波形となる。この波形をナイキスト条件を満たすようなサンプリング間隔でサンプリングする必要がある。実験によれば、１回転当たり５ポイントのサンプリングでは、完全に元の波形を再現出来なかったため、１０ポイント以上のサンプリングが必要となる。
【００６６】
測定された環境変動による主走査位置ずれ量ΔＬｋと偏芯に起因する主走査ずれ量Ｆ（ｔ）（０＜ｔ＞Ｔｒ）は、主走査ずれ記憶装置３５に一旦記憶される。この時の偏芯に起因する主走査ずれの補正値としては、上記のＦ（ｔ）を反転した−Ｆ（ｔ）となる。そこで、この値を記憶しても良い。
【００６７】
次に、図１０の下部のタイミングチャートを参照し、偏芯に起因する主走査ずれの補正について詳しく説明する。
【００６８】
主走査ずれの検出値は、１回転分の検出が終わるとデータを反転し、さらにスプライン補間法等によってデータを量子化誤差を無視できるレベルまで補間する（少なくとも１回転当たり５０ポイント以上は必要となる）。この補間された値を主走査ずれ記憶装置３５に記憶する。感光体１０上の基準マーク１８が検出されると、Ｔｒ−ｔｍ時間後に偏芯に起因する補正が開始される。主走査方向の位置補正の例として、図８の第１及び第２のディレイ回路３３−１，３３−２によって、同期検知信号自体の位相を変化させることで実現できる。
【００６９】
位置補正演算装置３１は、基準マーク信号を検出すると、Ｔｒ−ｔｍ時間後から、第１及び第２のディレイ回路３３−１，３３−２に補正値を転送開始し、
Ｔｒ／（１回転当たりの補間されたデータ数）
の時間間隔で順次データを転送する。２回転目からも同様に、基準マーク信号と同期して第１及び第２のディレイ回路３３−１，３３−２が駆動される。この補正を行うことによって偏芯に起因する主走査ずれを完全に除去することができる。
【００７０】
図１２は環境変動による主走査方向ずれの要因が入った場合の検出及び補正のタイミングを示すタイミングチャートである。同図を参照し、環境変動に起因する主走査ずれについて詳しく説明する。
【００７１】
環境変動に起因する主走査ずれの要因が入った場合、図１２に示すように、主走査位置ずれパターンの目標の線間隔：Ｌ０に対して、環境変動による主走査ずれ計測値ΔＬｋがずれてくることになる。本実施形態においては、図７に示されるようなイメージセンサ２１を用いたパターン位置検出装置１７で、絶対的な主走査位置ずれを測定しているため、環境変動による主走査位置ずれ量ΔＬｋと偏芯に起因する主走査ずれ量Ｆ（ｔ）は同時に測定することが可能である。このような測定は、モアレ縞を用いて感光体１０の１回転分の相対的な主走査ずれを測定し、環境変動による主走査ずれはビーム位置を直接イメージセンサやＰＳＤで検出して測定することも考えられるが、このような測定装置では、ビーム位置検出センサが２個と、モアレ縞検出用のセンサの計３個のセンサが必要になってしまう。これに対して本実施形態においては、パターン検出センサ１７を１個使用するだけですべて検知できるため、低コストで構成できる。
【００７２】
本実施形態においては、環境に起因する主走査ずれ計測値ΔＬｋと偏芯に起因する主走査ずれＦ（ｔ）を加算した−（ΔＬｋ＋Ｆ（ｔ））の形で、補正カ−ブＣが決定される。補正データのディレイに対する出力のタイミングは、図１０の場合と同じである。これにより、環境に起因する主走査ずれと偏芯に起因する主走査ずれを同時に補正することができることになる。
【００７３】
図１１は前にも触れたが、偏芯による主走査方向ずれの検出パターンの一例を説明するためのもので、位置ずれの検出用のパターンをラインＬＮ０，ＬＮ１で形成した例を示す。図１１（ａ）は主走査方向のビームずれを検出するためのラインパターンの一例であり、図１１（ｂ）は副走査方向のビーム位置ずれを検出するためのラインパターンの一例である。主走査方向の例では、イメージセンサ２１の読み取り範囲内で、お互いのラインが重ならないようにパターン面２５（ここでは感光体１０面）にパターンが書き込まれ、顕像化される。この時のライン間隔をＬ０とする。ラインＬＮ０，ＬＮ１は主走査方向と垂直な方向に作成される。測定する場合には、まず、イメージセンサ２１の出力を副走査方向に合算し、１次元のデータとし、そのラインのピーク（又は最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、ずれがなければ、Ｌ０と測定されることになる。
【００７４】
主走査方向にずれた場合は、Ｌ１の様に間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量として
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ０
が求められる。ラインＬＮ０，ＬＮ１は、副走査方向に平行に生成されているため、主走査側の測定で、副走査ずれ（感光体の速度むらや、光学的なずれによって生じる）の影響を受けることがないため、高精度な測定ができる。
【００７５】
したがって、主走査方向のずれは前記ライン間隔がＬ０となるようにすれば、実際の画像の繋ぎ目部が正規に繋がることになる。
【００７６】
なお、副走査方向のずれも補正する必要がある場合には、図１１（ｂ）に示すように、主走査方向と平行なラインＬＮ０’，ＬＮ１’が、イメージセンサ２１の読み取り範囲内で、お互いのラインＬＮ０’，ＬＮ１’が重ならないように検出パターンを形成し、イメージセンサ２１の出力を主走査方向に合算し、１次元のデータとし、そのラインＬＮ０’，ＬＮ１’のピ−ク（又は最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、ずれがなければ、Ｌ０’と測定されることになる。副走査方向にずれた場合は、Ｌ１’のように間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量として
ΔＬ’＝Ｌ１’−Ｌ０’
が求められる。
【００７７】
このような光書込装置が組み込まれる画像形成装置は、光導電性の感光体ドラム１０を帯電し、感光体ドラム１０に上述の光書込装置により静電潜像の書込みを行い、形成された静電潜像を現像して可視化し、この可視像を転写紙等の記録材に転写し、定着する構成の電子写真方式のものである。
【００７８】
より詳しく説明すると、図示は省略するが、感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の表面である被走査面を均一に帯電する帯電装置、上述の実施の形態に示した２つのレーザビームを用いて感光体ドラム１０の表面に静電潜像の書込みを行う光書込装置と、感光体ドラム１０上に形成された静電潜像をトナーで現像して可視化する現像装置と、その可視像を記録材に転写する転写装置と、転写後の感光体ドラム１０表面を清掃するクリーニング装置と、感光体ドラム１０表面の残留電荷を除電する除電装置などが配置されている。また、転写装置の記録材搬送方向下流には、記録材に転写されたトナー像を定着する定着装置が設けられている。更に、転写装置の位置に記録材を給紙・搬送する給紙装置も設けられている。
【００７９】
この画像形成装置では、上述の実施の形態に示したように、光ビームの主走査位置ずれ、副走査位置ずれを低減し、走査線の継ぎ目のずれがない良好な広幅の光ビーム走査を行うことができ、大画面で良好な記録画像を得ることができる。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ビーム位置検出手段と感光体の位置が実際には等価な位置ではないことによる主走査方向の位置ずれを発生させることなく、低コストで主走査方向の繋ぎ目位置補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光書込装置の概略斜視図である。
【図２】図１の光書込装置の書込み動作を説明するための図である。
【図３】（ａ）は図２の光書込装置をポリゴンミラーの回転軸方向から見た状態を示す図、（ｂ）は図２の光書込装置を感光体ドラムの軸方向から見た状態を示す図、（ｃ）は図２の光書込装置における第１書込系を詳細に示す図である。
【図４】図２の光書込装置のｆθレンズの光軸を説明するための図である。
【図５】図２に示す光書込装置の光学配置の別の例を説明するための図である。
【図６】感光体ドラムの回りの構成を説明するための図である。
【図７】図１に示すパターン位置検出装置の構造を概略的に示す図である。
【図８】図７に示すパターン位置検出装置のプリズムへの照明光の入射の様子を示す図である。
【図９】図１に示す光書込み装置の制御回路を示すブロック図である。
【図１０】主走査方向ずれの検出及び補正を説明するためのタイミングチャートである。
【図１１】偏芯による主走査方向ずれの検出パターンの一例を説明するための図である。
【図１２】環境変動による主走査方向ずれの要因が入った場合の検出及び補正を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１−１，１−２ 半導体レーザ
４ ポリゴンミラー
１０ 感光体
Ｓ１ 第１走査領域
Ｓ２ 第２走査領域
Ｓ０ 接合部
１１−１，１１−２ 同期検知ユニット
１６ 位置検出パターン
１７ パターン位置検出装置
１８ 基準マーク
１９ 基準マーク検出センサ
２１ イメージセンサ
２３ 照明光源
２４，２７ 三角プリズム
３１ 位置補正量演算装置
３２ 画像制御回路
３３−１，３３−２ ディレイ回路
３５ 主走査ずれ記憶装置
３６ 測定パターン発生回路

Claims (9)

1. 複数の光ビームを用いて主走査方向の１ラインを形成する画像形成装置において、
   各光ビームの位置のずれを検出するための位置検出パターンを前記像担持体に書き込む光書き込み手段と、
   前記光書き込み手段によって書き込まれた位置検出パターンを顕像化する顕像化手段と、
   前記像担持体の基準位置を示す基準マークと、
   前記基準マークを検出する基準マーク検出手段と、
   前記基準マーク検出手段が前記基準マークを検出したときに出力する前記基準マーク信号と同期して前記像担持体の１回転における光ビームの主走査方向の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準マーク信号と同期して主走査方向の位置ずれを検出する位置ずれ検出手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記位置ずれ検出手段は、前記像担持体上の位置検出パターンのビーム位置を検出する２次元のイメージセンサを備え、前記補正手段は前記イメージセンサの画像データを、主走査または副走査方向に合算する手段を有し、この合算する手段によって出力される１次元データ上でピーク位置を検出することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記位置ずれ検出手段は、前記像担持体を照明する光源と、前記光源からの光束と前記像担持体からの反射光束とを合成するプリズムと、前記プリズムからの合成光束を受光するセンサとを含んでなることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記光源、前記プリズム及び前記センサは同一部材に設けられていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記位置ずれ補正手段は、前記位置ずれ検出手段による位置ずれ検出と並行して位置ずれ補正を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記位置検出パターンは、各光ビームの書き込み位置が所定量ずらされた副走査方向に平行なラインであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 複数の光ビームを用いて主走査方向の１ラインを形成する画像形成装置の書き込み位置の位置ずれを補正する補正方法において、
   各光ビームの位置のずれを検出するための位置検出パターンを前記像担持体に書き込む第１の工程と、
   前記第１の工程で書き込まれた位置検出パターンを顕像化する第２の工程と、
   前記像担持体の基準位置を示す基準マークを検出したときに出力する前記基準マーク信号と同期して前記像担持体の１回転におけるビームの主走査方向の位置ずれを検出する第３の工程と、
   前記第３の工程で検出された主走査方向の位置ずれを補正する第４の工程と、を含んでいることを特徴とする画像形成装置の位置ずれ補正方法。
9. 前記第３の工程と前記第４の工程を並行して行うことを特徴とする請求項８記載の画像形成装置の位置ずれ補正方法。

Images