JP2004325709A - 位置ずれパターン検出装置、光書込み装置、画像形成装置及び複写機 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置のサイズを小型化しつつ、さらに複数の照明光源を必要とせずに、高精度のパターン検出を行う。
【解決手段】光合成手段７１を介して照明光源５３からの光に照明された像担持体１上に形成されたパターン面５５からの反射光を光合成手段７１により光路を折り曲げてイメージセンサ５１へと導く。これにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置７０を提供することができる。また、照明光源５３に照明されたパターン面５５からの反射光の光軸とイメージセンサ５１の光軸とが合致していることにより、パターン面５５からの反射光を確実にイメージセンサ５１へと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源５３で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【選択図】 図１８
【解決手段】光合成手段７１を介して照明光源５３からの光に照明された像担持体１上に形成されたパターン面５５からの反射光を光合成手段７１により光路を折り曲げてイメージセンサ５１へと導く。これにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置７０を提供することができる。また、照明光源５３に照明されたパターン面５５からの反射光の光軸とイメージセンサ５１の光軸とが合致していることにより、パターン面５５からの反射光を確実にイメージセンサ５１へと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源５３で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【選択図】 図１８
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置ずれパターン検出装置、光書込み装置、画像形成装置及び複写機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の書込み光学系を有し、これらの書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体である感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像するプリンタなどの画像形成装置や複写機が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、Ａ１版やＡ０版等の広幅用紙に対応すべく、複数の書込み光学系を主走査方向に繋ぎ合わせる（分割走査光学系と称されている）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画像形成装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、一般にタンデム方式と呼ばれている画像形成装置であって、複数の像担持体である感光体に、複数の書込み光学系から別々のレーザビームを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材（転写ベルトや転写紙）上で重ね合わせることにより、多色画像を得る画像形成装置が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、単一の感光体に、複数の書込み光学系から別々のレーザビームを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色の画像を得る画像形成装置が提案されている。
【０００６】
ところが、特許文献１に提案されている画像形成装置によれば、複数のレーザビームを用い、それぞれのビームが異なる光路を通って走査されるため、書き込み系の温度分布の違いや、環境変動、レーザダイオードの温度による波長変動等により、お互いのビームの相対位置が変動してしまうことにより、繋ぎ目部において白筋、黒筋が発生し、画像品質を著しく劣化させるという問題がある。 このようなビーム位置の変動は、特許文献２及び特許文献３に提案されている画像形成装置においても発生し、各色（版）のずれとなり、色むら、にじみ等の画像品質劣化の原因となっている。
【０００７】
そこで、このような問題を解決すべく、特許文献４においては、画像の位置ずれ検出マークをイメージセンサであるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）で検出してビームの位置を補正することが提案されている。さらに、位置ずれ検出の高精度化（特に、パターンの上下動の誤差と最小限に抑える）を図るために、転写ベルト上のレジストマークの照明光を複数設け、レジストマークに対して対称に配置することが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２６７０２７公報
【特許文献２】
特開平６−１８７９６号公報
【特許文献３】
特開平６−１００２号公報
【特許文献４】
特許第３２５３２２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載されているような技術によれば、ＬＥＤによる照明光源が複数個必要となり、コスト高になる欠点がある。また、ＬＥＤチップからの光束を平行にするためのコンデンサレンズを用いる方法も提案されているが、これもまたコスト高になる欠点がある。さらに、検出光学系のレンズの焦点距離は最低でも８ｍｍ程度であり、最短の共役長（等倍結像時）は、
約８×４＋レンズの主点間隔＝約３５ｍｍ
となり、ＣＣＤのサイズ及び基板の厚み等を含めれば、高さは４０ｍｍ近くになってしまい、機械を小型化する際の大きな障害となる。
【００１０】
また、位置ずれ検出のためのマークを像担持体である感光体に形成することも考えられるが、感光体の表面は乱反射の少ない鏡面状であることから、位置ずれ検出のためのマークからの正反射光を確実にイメージセンサに結像させる必要がある。位置ずれ検出のためのマークからの正反射光がイメージセンサに到達しない場合には、イメージセンサ上では全くの黒と認識されてしまうという問題がある。これは、位置ずれ検出のためのマークはトナーによって形成されるが、黒トナーにより形成されたマークの場合は乱反射光も少ないためである。
【００１１】
本発明の目的は、装置のサイズを小型化しつつ、さらに複数の照明光源を必要とせずに、高精度のパターン検出を行うことができる位置ずれパターン検出装置、光書込み装置、画像形成装置及び複写機を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、イメージセンサと、前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導く光合成手段と、この光合成手段から前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備え、前記照明光源に照明された前記パターン面からの反射光の光軸と、前記イメージセンサの光軸とが合致している。
【００１３】
したがって、光合成手段を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光が光合成手段により光路を折り曲げられてイメージセンサへと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することが可能になる。また、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致していることにより、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、イメージセンサと、前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導くプリズムと、このプリズムから前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備え、前記プリズムの底面は、当該プリズムの底面を介して前記位置ずれ検出パターンが形成される前記像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、前記位置ずれ検出パターンが形成される前記像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されている。
【００１５】
したがって、プリズムを介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光がプリズムにより光路を折り曲げられてイメージセンサへと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することが可能になる。また、プリズムの底面が、当該プリズムの底面を介して位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されたことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、イメージセンサと、前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導く半透明鏡と、この半透明鏡から前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備える。
【００１７】
したがって、半透明鏡を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光が半透明鏡により光路を折り曲げられてイメージセンサへと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することが可能になる。また、半透明鏡によれば、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照明光源からの光を垂直に照射するとともに、照明されたパターン面からの反射光を光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の位置ずれパターン検出装置において、前記半透明鏡における、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面と反対側の面には、反射防止コートが施されている。
【００１９】
したがって、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面を直進して通過した１／２の光束が裏面で反射されてイメージセンサにゴースト光が入射するのを防止することが可能になるので、二重反射の防止やゴ−スト光の防止を図れ、位置ずれ検出の高精度化を図ることが可能になる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の位置ずれパターン検出装置において、装置ケースの結像光路に干渉する位置であって前記半透明鏡と前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンとに挟まれる位置には、防塵手段が設けられている。
【００２１】
したがって、トナーが未定着の状態で像担持体上の位置ずれ検出パターンに載っている場合に、照明光源からの光がトナーにあたることにより電荷が落ちてトナーが飛散した場合であっても、飛散したトナーが装置ケース内に侵入するのを防止することが可能になる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源から照射される光は赤外光である。
【００２３】
したがって、像担持体の表面の劣化を抑制することが可能になる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源と前記イメージセンサとは、同一基板に形成されている。
【００２５】
したがって、部品点数を減らし、低コスト化及びコンパクト化を実現することが可能になる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成する光書込み装置であって、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを前記像担持体に書き込むパターン書き込み手段と、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれパターン検出装置により検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を備える。
【００２７】
したがって、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれが検出され、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれが補正されるので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることが可能になる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記位置ずれパターン検出装置の前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの副走査方向に平行なラインである。
【００２９】
したがって、像担持体の速度むら等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことが可能になり、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることが可能になる。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、副走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの主走査方向に平行なラインである。
【００３１】
したがって、光学系の倍率誤差等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことが可能になり、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることが可能になる。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれとを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、主走査方向及び副走査方向に合算しても互いの位置が重ならないような２つのドットである。
【００３３】
したがって、主走査方向の位置ずれ及び副走査方向の位置ずれを同時に検出することが可能になり、処理の高速化を図ることが可能になる。
【００３４】
請求項１２記載の発明は、光導電性の像担持体に形成された静電潜像を現像して可視化し、この可視像を転写材に転写する画像形成装置において、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて前記像担持体に潜像を形成する請求項８ないし１１のいずれか一記載の光書込み装置と、前記像担持体上に形成された位置ずれ検出パターンを検出する請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置と、を備え、前記光書込み装置は、前記位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する。
【００３５】
したがって、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれが検出され、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれが補正されるので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることが可能になる。
【００３６】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、前記複数の書込み光学系から照射される光ビームを用い、単一の前記像担持体に主走査方向の１ラインの静電潜像を形成する。
【００３７】
したがって、Ａ１版やＡ０版等の広幅用紙に対応した画像形成装置における画像品質の劣化を防止することが可能になる。
【００３８】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、前記複数の書込み光学系から複数の前記像担持体に対して光ビームを別々に照射して前記各像担持体に静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材上で重ね合わせることにより、多色画像を得るものである。
【００３９】
したがって、いわゆるタンデム方式の画像形成装置における画像品質の劣化を防止することが可能になる。
【００４０】
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、前記複数の書込み光学系から照射される光ビームを用い、単一の前記像担持体に対して光ビームを別々に照射して前記各像担持体に静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色画像を得るものである。
【００４１】
したがって、単一の像担持体により多色の画像を得る画像形成装置における画像品質の劣化を防止することが可能になる。
【００４２】
請求項１６記載の発明は、請求項１２ないし１５のいずれか一記載の画像形成装置において、前記像担持体の前記位置ずれ検出パターンが形成される面は、鏡面状である。
【００４３】
したがって、乱反射が少ないことから、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まる。
【００４４】
請求項１７記載の発明の複写機は、原稿画像を読み取る画像読取装置と、この画像読取装置で読み取られた原稿画像に基づく画像データに応じた画像を用紙上に印刷する請求項１２ないし１６のいずれか一記載の画像形成装置と、を備える。
【００４５】
したがって、請求項１２ないし１６のいずれか一記載の発明と同様の作用を奏する複写機が得られる。
【００４６】
【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１７に基づいて説明する。本実施の形態は、電子写真プロセスを利用したデジタル複写機（或いは、複合機ないしはファクシミリ装置）への適用例である。
【００４７】
図１はデジタル複写機１００の構成例を概略的に示す縦断正面図である。図１に示すように、デジタル複写機１００は、像担持体である感光体１を中心とする画像形成装置であるプリンタエンジン１０１に加えて、原稿の画像を読み取るための画像読取装置であるスキャナ１０２を一体に備えている。スキャナ１０２は、露光ランプ２１、複数のミラー２２〜２４、結像レンズ２５、ＣＣＤ２６等を備えて構成されている。また、２７は原稿をコンタクトガラス２８上に自動搬送させるＡＤＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ：原稿自動送り装置）である。
【００４８】
次に、プリンタエンジン１０１について詳細に説明する。図１に示すように、デジタル複写機１００のプリンタエンジン１０１には、電子写真プロセスの主体となる、ドラム状の感光体１が回転自在に設けられている。この感光体１の周囲には、電子写真プロセスに従い、帯電装置２、光書込み装置３、現像装置４、転写装置５、分離装置６、クリーニング装置７、除電装置８等の電子写真プロセス部材が順に配設されている。
【００４９】
感光体１の表面には、光導電性の膜が塗布されている。このような光導電性材料としては、無機系材料または有機系材料が使用可能であるが、近年においては、有機感光材に代わり、耐久性の高いアモルファスシリコン等の無機感光材が使用されつつある。このような感光体１の表面は、乱反射の少ない鏡面状である。
【００５０】
帯電装置２は、感光体１の表面を画像形成に必要な帯電電位にするためのもので、接触帯電又は非接触帯電装置のうち何れかが用いられている。光書込み装置３は、原稿画像をスキャナ１０２のＣＣＤ２６で読取りドットパターンに画像処理した画像データ又はパソコン等からの画像データに基づき、感光体１の表面を露光することにより静電潜像（静電コントラスト）を形成するためのものである。現像装置４は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を内在して感光体１上の静電潜像を磁気ブラシ方式で現像するためのものである。転写装置５は、現像された感光体１上のトナー像を転写材である転写紙９に転写するためのものである。分離装置６は、感光体１から転写紙９を静電的に引き離すためのものである。クリーニング装置７は、転写工程後の感光体１上の残留トナー等の残留粉体を清掃するためのもので、クリーニングブレード１０を備えている。また、転写・分離位置よりも搬送方向下流側にはトナー像を転写紙９上に定着させるための熱定着装置１２が設けられている。
【００５１】
次に、光書込み装置３の構成等について詳細に説明する。本実施の形態の光書込み装置３は、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ものである。
【００５２】
ここで、図２は光書込み装置３を概略的に示す斜視図、図３は光書込み装置３の書込み動作を説明するための斜視図である。また、図４は光書込み装置３の各部の位置関係を示すものであって、（ａ）は光書込み装置３をポリゴンミラー３４の回転軸方向から見た状態を示し、（ｂ）は光書込み装置３を被走査面の実体をなす感光体１の軸方向から見た状態を示し、（ｃ）は光書込み装置３の第１書込み光学系Ａのみを示す説明図である。
【００５３】
図２ないし図４に示すように、光書込み装置３は、第１書込み光学系Ａと第２書込み光学系Ｂとを有している。第１書込み光学系Ａは、光源としての半導体レーザ３１ａを備えており、この半導体レーザ３１ａから画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームを射出する。半導体レーザ３１ａから射出されたビームは、コリメートレンズ３２ａ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３３ａ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３４の一つ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３４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３５ａ，３６ａを通過し、ミラー３７ａ，３８ａ及び折り返しミラー３９ａにより順次反射され、ドラム状をした感光体１の感光面（被走査面の実体をなす）上にビームスポットを形成し、感光体１の第１走査領域Ｓ１（図３参照）を等速的に走査する。
【００５４】
第２書込み光学系Ｂは、第１書込み光学系Ａをポリゴンミラー３４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。第２書込み光学系Ｂは、光源としての半導体レーザ３１ｂを備えており、この半導体レーザ３１ｂから画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームを射出する。半導体レーザ３１ｂから射出されたビームは、コリメートレンズ３２ｂにより平行とされ、シリンダレンズ３３ｂ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３４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３４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３５ｂ，３６ｂを通過し、ミラー３７ｂ，３８ｂ及び折り返しミラー３９ｂにより順次反射されて感光体１の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１の第２走査領域Ｓ２（図３参照）を等速的に走査する。
【００５５】
第１書込み光学系Ａと第２書込み光学系Ｂとは光学的に等価であり、第１書込み光学系Ａと第２書込み光学系Ｂとによる書き込みは、図３に示すように、第１走査領域Ｓ１と第２走査領域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それぞれ行われる。
【００５６】
また、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂは、それぞれ同期検知ユニット４０ａ，４０ｂを有している。各同期検知ユニット４０ａ，４０ｂ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３においては、同期検知ユニット４０ａと同期検知ユニット４０ｂとは、ポリゴンミラー３４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に備えている。
【００５７】
上述したような光書込み装置３は、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接合部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接合部Ｓ０と互いに共通であることにより、同期検知ユニット４０ａ，４０ｂにより検知される各走査ビームの主走査方向の継ぎ目部分を容易かつ良好に整合させることができる。
【００５８】
第１走査領域Ｓ１と第２走査領域Ｓ２とは、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、「被走査両軸」でもある。すなわち、第１走査領域Ｓ１と第２走査領域Ｓ２とは、理想的にはともに被走査両軸に合致し、接合部Ｓ０で互いに連結しあうべきものである。
【００５９】
なお、光書込み装置３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４（ｂ）において、符号４１ａ，４１ｂ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。
【００６０】
図４（ｃ）に示すように、第１書込み光学系Ａにおけるミラー３７ａ，３８ａは、「空間的に副走査方向（図の上下方向）に重なりあう」ように配設される。また、図４（ｃ）に示すように、ミラー３７ａ，３８ａの「ビーム偏向面（図４（ａ）において図面に平行な面）に対する傾き角」を、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
α−β＝９０°
の関係を満足している。すなわち、ミラー３７ａ，３８ａはいわゆる「ダハミラー」を構成し、ミラー３７ａ，３８ａ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書込み光学系Ｂにおけるミラー３７ｂ，３８ｂも同様に構成されている。
【００６１】
第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂ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書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの光軸が被走査両軸（感光体１の軸と平行である）に直角に設定され、各書込み光学系Ａ，Ｂ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、ビームスポット後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。上述した例では、結像手段はｆθレンズで構成されている。
【００６２】
ここで、図５は光書込み装置３のｆθレンズの光軸を示す説明図である。図５に示すように、３５ａ，３６ａで構成されるｆθレンズの光軸は、被走査両軸Ｓに対して傾き角θ１を有し、レンズ３５ｂ，３６ｂで構成されるｆθレンズの光軸は、被走査両軸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両軸Ｓに直交させるために、２枚のミラー（第１書込み光学系Ａにおいてミラー３７ａ，３８ａ、第２書込み光学系Ｂにおいてミラー３７ｂ，３８ｂ）が設けられている。
【００６３】
第１書込み光学系Ａにおいて、ｆθレンズの光軸がミラー３７ａに対してビーム偏向面内でなす角γ１と、上記光軸が被走査両軸Ｓに対してなす角θ１は、
｜θ１｜＋２｜γ１｜＝９０°
の関係を満足する。
【００６４】
同様に、第２書込み光学系Ｂにおいて、ｆθレンズの光軸がミラー３７ｂに対してビーム偏向面内でなす角γ２と、上記光軸が被走査両軸Ｓに対してなす角θ２は、
｜θ２｜＋２｜γ２｜＝９０°
の関係を満足する。
【００６５】
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３８ａあるいはミラー３８ｂに反射された後（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両軸に直交する。ミラー３８ａ，３８ｂで反射された各ビームを、折り返しミラー３９ａ，３９ｂで副走査方向に折り返して、最終的に各ビーム被走査両軸Ｓに直交させる。
【００６６】
なお、図５に示したのは、図３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の場合であるが、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの配置は図５の場合に限るものではない。ここで、図６は光学配置の異なる光書込み装置３のｆθレンズの光軸を示す説明図である。図６の光学配置は、θ１≠θ２、γ１≠γ２とした例である。この場合、第１書込み光学系Ａの走査する長さと第２書込み光学系Ｂの走査する長さとは同一にならない。角γ１、角γ２は、それぞれ角θ１、角θ２に応じて一義的に定まる。そして、角θ１に応じて第１書込み光学系Ａの走査長さが定まり、角θ２に応じて第１書込み光学系Ａの走査長さが定まる。したがって、角θ１、角θ２を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。
【００６７】
上述したように、「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書込み装置」では、２つの書込み光学系Ａ，Ｂ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。
【００６８】
すなわち、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの走査ビームの走査線は理想的には、「被走査両軸に合致すべきもの」である。第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの光学配置は、組立て後、各書込み光学系Ａ，Ｂ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、光書込み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による光学系ハウジングの熱膨張、それに伴うミラーや他の光学素子の姿勢変化などにより「各書込み光学系Ａ，Ｂの走査ビームの走査位置が、主走査方向及び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。
【００６９】
そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、感光体１上に位置ずれ検出パターンＰを形成し、これを感光体１の近傍に配設された位置ずれパターン検出装置５０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、この位置ずれの検出について説明する。
【００７０】
上述したように、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの半導体レーザ３１ａ，３１ｂからの発光ビームは、各々コリメートレンズ３２ａ，３２ｂによって平行光に変換され、シリンダレンズ３３ａ，３３ｂ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３４によって回転偏向走査され、ｆθレンズを構成するレンズ３５ａ，３６ａ，３５ｂ，３６ｂ、反射ミラー３７ａ，３８ａ，３９ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂなどを介して感光体１の表面を走査する。第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの書き出しの先頭ドットは、感光体１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４０ａ，４０ｂにそれぞれ入射されて、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。
【００７１】
一方、図２に示すように、感光体１には、基準マークＭが設けられている。また、感光体１の近傍には、感光体１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６０が設けられている。基準マークＭ及び基準マーク検出センサ６０は、本実施の形態においては、感光体１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ーダ等で構成することもできる。
【００７２】
ここで、位置ずれパターン検出装置５０について説明する。図７は感光体１上に形成された位置ずれ検出パターンＰを検出する位置ずれパターン検出装置５０の構成を概略的に示す断面図である。図７に示すように、この位置ずれパターン検出装置５０は、２次元のイメージセンサ５１を使用し、単一のＬＥＤで構成された照明光源５３からの光束が遮光部材５２によってイメージセンサ５１に直接入らないようにされている。照明光源５３からの光束は、光合成手段である三角プリズム５４の全反射面５４ａから三角プリズム５４の内部に侵入し、三角プリズム５４の屈折率の影響で図７のように屈折し、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５（感光体１）まで導かれる。パターン面５５からの反射光は、三角プリズム５４の全反射面５４ａによって全反射し、結像手段として機能する結像レンズ５６、結像手段として機能する三角プリズム５７の反射面５７ａを介して照明光源５３と同一基板に形成されたイメージセンサ５１に導かれる。５８は基板である。このように、照明光源５３とイメージセンサ５１とを同一基板に形成することにより、部品点数を減らし、低コスト化及びコンパクト化を実現することが可能になる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、照明光源５３から照射される光は９００ｎｍの赤外光である。ここで、図８は感光体１に対して照射される光の波長と感光体１における感度との関係を示すグラフである。なお、図８は、アモルファスシリコンを用いた感光体１についてのグラフである。図８には、感光体１の帯電電位を−８００Ｖとし、画像露光後の画像部の電位を−４００Ｖ及び−１００Ｖとした場合の感度について示したものである。図８に示すように、感光体１の感度は、約７００ｎｍをピークとして９００ｎｍで感度がなくなっている。すなわち、照明光源５３から照射される光を９００ｎｍの赤外光にすることで、感光体１の表面の劣化を抑制することが可能になる。なお、特に図示しないが、感光体１に有機系材料を用いた場合についても、同様の結果が得られる。
【００７４】
三角プリズム５４ヘの照明光の入射の様子を図９を参照して説明する。照明光源５３の光束は、三角プリズム５４の斜面５４ａから三角プリズム５４の内部に侵入する。照明光源５３から三角プリズム５４の斜面５４ａへの入射角をθ０、三角プリズム５４の屈折率をｎ１とすると、三角プリズム５４の内部への侵入角θ１は、スネルの法則により、
θ１＝ｓｉｎ−１（（１／ｎ１）ｓｉｎθ０）
と表され、例えば、入射角θ０が６０°の場合、θ１は３５．３°となる。
【００７５】
なお、ここでは、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５を感光体１の表面としているが、顕像を保持しているものであれば良く、転写紙９や像担持体である転写ベルト等の搬送部材でも良い。
【００７６】
ところで、本実施の形態の位置ずれパターン検出装置５０においては、三角プリズム５４の底面５４ｂが、当該三角プリズム５４の底面５４ｂを介して位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５に対して傾けられて配置されている。これは、三角プリズム５４の斜面５４ａは底面５４ｂに対して４５°の角度を持っていることから、三角プリズム５４から出射する側でも屈折が起きるため、入射角θ０が６０°の場合は三角プリズム５４の底面５４ｂにおける照射角は約１３°となるが、三角プリズム５４の底面５４ｂを、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５に対して６．５°だけ傾けて配置することにより、照明光の正反射光をイメージセンサ５１に対して導くことができるようにしたものである。
【００７７】
図７に示すように、照明されたパターン面５５からの反射光は、再度三角プリズム５４内に入射し、三角プリズム５４の斜面５４ａの内面で全反射によって直角に反射される。直角に反射された光束は、結像レンズ５６を通り、三角プリズム５７の反射面５７ａで反射され、イメージセンサ５１上に結像される。三角プリズム５７は、反射面５７ａにアルミ蒸着などの処理が施され、反射面となっている。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、三角プリズム５７を用いて光束を反射するようにしたが、反射面を有しているものであれば良く、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程度の結像レンズ５６を使用した場合、高さは４０ｍｍ以上必要となる。本方式では、半分以下の２０ｍｍの高さまでサイズをコンパクトにすることができる。
【００７９】
ここで、図１０は光書込み装置３の制御部を示すブロック図である。図１０に示すように、制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成された位置補正量演算装置６１、ビデオボードである画像制御回路６２、第１ディレイ回路６３ａ及び第２ディレイ回路６３ｂ、第１変調駆動回路６４ａ及び第２変調駆動回路６４ｂ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成されており主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを記憶する位置ずれ記憶装置６５、位置ずれ・偏芯の測定パターンである位置ずれ検出パターンＰを生成し記憶する測定パターン発生回路６６、及び画像制御回路６２に入力されるデータを測定パターン発生回路６６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６７を有している。位置ずれパターン検出装置５０と基準マーク検出センサ６０とは、位置補正量演算装置６１に接続されている。同期検知ユニット４０ａは第１ディレイ回路６３ａに接続され、同期検知ユニット４０ｂは第２ディレイ回路６３ｂに接続されている。半導体レーザ３１ａは第１変調駆動回路６４ａに接続され、半導体レーザ３１ｂは第２変調駆動回路６４ｂに接続されている。 図１１は、レーザビームＬＢの照射位置と位置ずれパターン検出装置５０及び基準マーク検出センサ６０との関係を示す説明図である。図１１に示すように、半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出射されたレーザビームＬＢが感光体１の真上から感光体１に照射されて形成された潜像は（パターン書き込み手段）、レーザビームＬＢの照射位置の感光体１の回転方向下流側に配置されている図示しない現像装置により顕像化される。このようにして顕像化されたトナー像は、位置ずれ検出パターンＰとして位置ずれパターン検出装置５０によって検出される。なお、図１１においては、レーザビームＬＢを感光体１の真上から照射しているが、特に真上でなくても構わない。ここで、レーザビームＬＢの照射位置から位置ずれパターン検出装置５０までの到達時間をｔｐとする。さらに、位置ずれパターン検出装置５０よりも感光体１の回転方向下流側には、感光体１の回転位置を検出するための基準マーク検出センサ６０が配設されており、レーザビームＬＢの照射位置から基準マーク検出センサ６０までの到達時間をｔｍとする。なお、感光体１が１回転する時間をＴｒとする。
【００８０】
感光体１の位置検出センサである基準マーク検出センサ６０の出力（基準マーク信号）は、感光体１の１回転に合わせて１回出力される。基準マーク信号は、前述のように感光体１の１回転ごとに出力される。感光体１の１回転の時間をＴｒとした時、感光体１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１の回転位置と画像の出力の同期がとれていれば良いので、この時間でなくても良い。
【００８１】
次に、位置補正量演算装置６１における位置ずれの検出処理について説明する。まず、主走査方向のビーム位置ずれの検出処理について説明する。ここで、図１２は主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を示す説明図である。図１２に示すように、主走査方向のビーム位置ずれの検出においては、イメージセンサ５１の読み取り範囲内で、主走査方向に垂直（すなわち、副走査方向）であってお互いのラインが重ならないような２つの平行なラインが位置ずれ検出パターンＰとして形成される。なお、この時のライン間隔をＬ０とする。
【００８２】
主走査方向のビーム位置ずれ検出としては、まず、イメージセンサ５１の出力を副走査方向に合算して１次元のデータとし、そのラインのピーク（または最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、位置ずれがなければ、ライン間隔がＬ０と測定されることになる。また、主走査方向にずれた場合には、図１２に示すＬ１のように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ０
として求められる。２つのラインは、主走査方向に垂直（すなわち、副走査方向）に形成されているため、主走査側の測定で、副走査ずれ（感光体１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無いため、高精度な測定ができる。また、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。ここに、位置ずれ検出手段の機能が実行される。
【００８３】
次に、副走査方向のビーム位置ずれの検出処理について説明する。ここで、図１３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を示す説明図である。図１３に示すように、副走査方向のビーム位置ずれの検出においては、イメージセンサ５１の読み取り範囲内で、主走査方向と平行であってお互いのラインが重ならないような２つの平行なラインが、位置ずれ検出パターンＰとして形成される。なお、この時のライン間隔をＬ０とする。
【００８４】
副走査方向のビーム位置ずれ検出としては、まず、イメージセンサ５１の出力を主走査方向に合算して１次元のデータとし、そのラインのピーク（または最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、位置ずれがなければ、ライン間隔がＬ０と測定されることになる。また、副走査方向にずれた場合には、図１３に示すＬ１のように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ０
として求められる。２つのラインは、主走査方向に平行に形成されているため、副走査側の測定で、主走査ずれ（光学系の倍率誤差などによって発生する）の影響を受けることが無いため、高精度な測定ができる。また、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。ここに、位置ずれ検出手段の機能が実行される。
【００８５】
以上のように、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを別々に検出することで、高精度な測定が行える。
【００８６】
なお、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出することも可能である。主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとの検出処理について説明する。ここで、図１４は主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出するためのパターンの一例を示す説明図である。図１４に示すように、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとの同時検出においては、主走査方向及び副走査方向に合算してもお互いの位置が重ならないような２つのドットが位置ずれ検出パターンＰとして形成される。ドットの大きさはイメージセンサ５１の感度に合わせて設定される。なお、この時の主走査方向のライン間隔をＬ０ｓ、副走査方向のライン間隔をＬ０ｆとする。
【００８７】
ビーム位置ずれ検出としては、まず、イメージセンサ５１の出力をそれぞれ主走査方向、副走査方向に合算して１次元のデータとし、そのラインのピーク（または最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、位置ずれがなければ、ライン間隔がＬ０と測定されることになる。また、主走査方向にずれた場合には、図１４に示すＬ１ｓのように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１ｓ−Ｌ０ｓ
として求められる。一方、副走査方向にずれた場合には、図１４に示すＬ１ｆのように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１ｆ−Ｌ０ｆ
として求められる。
【００８８】
以上の検出処理によれば、出力のＳ／Ｎ比は図１２または図１３に示したようなライン形状の位置ずれ検出パターンＰに比較して多少低下するが、ピークの位置を検出しているため検知精度としてはさほど劣化せず検出できる。ここに、位置ずれ検出手段の機能が実行される。
【００８９】
これにより、主走査方向の位置ずれ及び副走査方向の位置ずれを同時に検出することができるので、処理の高速化を図ることができる。
【００９０】
なお、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出する場合、図１５に示すようなライン形状の位置ずれ検出パターンＰを用いて主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出することも可能である。この場合の検出方法は、図１４に示した検出処理と同一であることから、その説明は省略する。
【００９１】
以上のようにして検出された主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとは、それぞれ位置ずれ記憶装置６５に記憶される。
【００９２】
次に、主走査方向のビーム位置ずれの補正手法について説明する。ここで、図１６は主走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。図１６は、ΔＸ１だけ主走査方向にずれた場合について説明するものである。図１６（ａ）は正規のドット位置（ずれの無い場合のドット位置）である。また、図１６（ｂ）はΔＸ１だけずれた場合のドット位置を示す。ΔＸ１だけドットがずれたとすると、Ｎ×Ｐ−ΔＸ１の距離に相当する画素クロックの位相を遅らせる（図１６（ｃ））。ここで、Ｎは“Ｎ×Ｐ＞ΔＸ１”になる最小の整数、Ｐはビームのピッチ間隔である。これにより、図１６（ａ）に示す正規のドット位置の４番目の画素と、図１６（ｃ）の１番目の主走査方向のドット位置が同一になる。次に、図１６（ｄ）に示すように、Ｎドット（ここではＮ＝３ドット）を先頭ドットの前に追加して、さらに画像データをＮドット前側にずらす処理が行われる。実際には、同期検知信号から書き出し位置までのクロック数（Ｎｇ）をＮｇ−Ｎとすることと同じになる。以上の処理を第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂについて行い、書込のタイミングを画像制御回路６２で制御することにより、主走査方向の繋ぎ目を所定の位置に合わせることができる。ここに、位置ずれ補正手段の機能が実行される。
【００９３】
続いて、副走査方向のビーム位置ずれの補正手法について説明する。ここで、図１７は副走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。ここでは、第１書込み光学系Ａについて説明する。図１７（ａ）は副走査方向における偏向反射面と被走査面とが略共役な関係になっていることを示す図である。符号３４’はポリゴンミラー３４の偏向反射面を示す。図１７（ｂ）に、加工誤差や組付誤差により副走査結像がΔ’だけズレている状態を示す。このときレンズ３５ａ，３６ａの副走査方向の横倍率をβとすると、
Δ’＝β２×Δ
を満足する“Δ”だけシリンダレンズ３３ａを移動させれば、図１７（ｃ）に示すように被走査面であるパターン面５５（感光体１）上に結像位置を合わせることができる。
【００９４】
以上の処理を第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂについて行うことにより、副走査方向のビーム位置ずれを補正することができる。ここに、位置ずれ補正手段の機能が実行される。
【００９５】
なお、副走査方向のビーム位置ずれの補正としては、特開２０００−２６７０２７公報や特開２００１−３４１３４８公報に記載されているような手法を用いることが可能である。
【００９６】
ここに、三角プリズム５４を介して照明光源５３からの光に照明されたパターン面５５からの反射光が三角プリズム５４により光路を折り曲げられてイメージセンサ５１へと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置５０を提供することが可能になる。また、三角プリズム５４の底面５４ｂが、当該三角プリズム５４の底面５４ｂを介して位置ずれ検出パターンＰが形成される感光体１上のパターン面５５に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンＰが形成される感光体１上のパターン面５５に対して傾けられて配置されたことにより、照明光源５３に照明されたパターン面５５からの反射光の光軸とイメージセンサ５１の光軸とが合致し、感光体１上のパターン面５５からの反射光を確実にイメージセンサ５１へと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンＰとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源５３で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００９７】
本発明の第二の実施の形態を図１８に基づいて説明する。なお、本発明の第一の実施の形態において説明した部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省略する。本実施の形態のデジタル複写機（画像形成装置）は、第一の実施の形態のデジタル複写機１００に備えられた位置ずれパターン検出装置５０とは異なる位置ずれパターン検出装置を有している。
【００９８】
ここで、図１８は本実施の形態の位置ずれパターン検出装置７０の構成を概略的に示す断面図である。図１８に示すように、本実施の形態の位置ずれパターン検出装置７０は、２次元のイメージセンサ５１を使用し、単一のＬＥＤで構成された照明光源５３からの光束が遮光部材５２によってイメージセンサ５１に直接入らないようにされている。照明光源５３からの光束は、概ね４５度に傾けられた半透明鏡（光合成手段）であるハーフミラー７１の一方の面７１ａ側から入射し、約１／２の光束が他方の面７１ｂから位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５（感光体１）まで導かれる。この際、ハーフミラー７１からの出射光は、パターン面５５（感光体１）にほぼ垂直に入射し、そのパターン面５５（感光体１）からの反射光はほぼ垂直に反射する。パターン面５５からの反射光は、約１／２の光束がハーフミラー７１の面７１ｂにおいて反射し、結像レンズ５６、三角プリズム５７の反射面５７ａを介して照明光源５３と同一基板に形成されたイメージセンサ５１に導かれる。
【００９９】
ハーフミラー７１は、面７１ａまたは面７１ｂのどちらの面をハーフミラー面にしても良いが、ハーフミラー面と反対側の面には二重反射もしくは、ゴースト光を防止するための反射防止コートが施してある。これにより、ハーフミラー面を直進して通過した１／２の光束が裏面で反射されイメージセンサ５１にゴースト光が入射するのを防止することができる。これにより、位置ずれ検出の高精度化を図ることができる。
【０１００】
また、図１８に示すように、位置ずれパターン検出装置７０の装置ケース７０ａの結像光路に干渉する位置であって、ハーフミラー７１とパターン面５５（感光体１）とに挟まれる位置には、防塵手段として機能する防塵ガラス７２が設けられている。これにより、トナーが未定着の状態でパターン面５５（感光体１）に載っている場合に、照明光源５３からの光がトナーにあたることにより電荷が落ちてトナーが飛散した場合であっても、飛散したトナーが位置ずれパターン検出装置７０の装置ケース７０ａ内に侵入するのを防止することができる。なお、パターン面５５からの反射光が反射しないように、防塵ガラス７２をパターン面５５（感光体１）に対して斜めに設置しても良い。
【０１０１】
ここに、ハーフミラー７１を介して照明光源５３からの光に照明されたパターン面５５からの反射光がハーフミラー７１により光路を折り曲げられてイメージセンサ５１へと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置７０を提供することが可能になる。また、ハーフミラー７１によれば、位置ずれ検出パターンＰが形成される感光体１上のパターン面５５に対して照明光源５３からの光を垂直に照射するとともに、照明されたパターン面５５からの反射光を光路を折り曲げてイメージセンサ５１へと導くことにより、照明光源５３に照明されたパターン面５５からの反射光の光軸とイメージセンサ５１の光軸とが合致し、感光体１上のパターン面５５からの反射光を確実にイメージセンサ５１へと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンＰとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源５３で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【０１０２】
なお、各実施の形態の画像形成装置は、複数の書込み光学系Ａ，Ｂから照射される光ビームを用い、単一の感光体１に主走査方向の１ラインの静電潜像を形成するプリンタエンジン１０１を適用したが、これに限るものではない。例えば、図１９に示すように、特開平６−１８７９６号公報に記載されているような一般にタンデム方式と呼ばれている画像形成装置２００であって、複数の像担持体である感光体２０１ＢＫ、２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃに、複数の書込み光学系２０２ＢＫ、２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃから別々のレーザビーム２０３ＢＫ、２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材（転写ベルトや転写紙）２０４上で重ね合わせることにより、多色画像を得るものを画像形成装置として適用することもできる。また、図２０に示すように、特開平６−１００２号公報に記載されているような画像形成装置３００であって、単一の感光体３０１に、複数の書込み光学系３０２ａ、３０２ｂから別々のレーザビーム３０３ａ、３０３ｂを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色の画像を得るものを画像形成装置として適用することもできる。
【０１０３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、光合成手段を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光を光合成手段により光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することができる。また、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致していることにより、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
請求項２記載の発明によれば、プリズムを介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光をプリズムにより光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することができる。また、プリズムの底面が、当該プリズムの底面を介して位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されたことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【０１０５】
請求項３記載の発明によれば、半透明鏡を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光を半透明鏡により光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することができる。また、半透明鏡によれば、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照明光源からの光を垂直に照射するとともに、照明されたパターン面からの反射光を光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【０１０６】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の位置ずれパターン検出装置において、前記半透明鏡における、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面と反対側の面には、反射防止コートが施されていることにより、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面を直進して通過した１／２の光束が裏面で反射されてイメージセンサにゴースト光が入射するのを防止することができるので、二重反射の防止やゴ−スト光の防止を図れ、位置ずれ検出の高精度化を図ることができる。
【０１０７】
請求項５記載の発明によれば、請求項３または４記載の位置ずれパターン検出装置において、装置ケースの結像光路に干渉する位置であって前記半透明鏡と前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンとに挟まれる位置には、防塵手段が設けられていることにより、トナーが未定着の状態で像担持体上の位置ずれ検出パターンに載っている場合に、照明光源からの光がトナーにあたることにより電荷が落ちてトナーが飛散した場合であっても、飛散したトナーが装置ケース内に侵入するのを防止することができる。
【０１０８】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源から照射される光は赤外光であることにより、像担持体の表面の劣化を抑制することができる。
【０１０９】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源と前記イメージセンサとは、同一基板に形成されていることにより、部品点数を減らし、低コスト化及びコンパクト化を実現することができる。
【０１１０】
請求項８記載の発明によれば、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成する光書込み装置であって、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを前記像担持体に書き込むパターン書き込み手段と、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれパターン検出装置により検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を備えることにより、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれを補正するので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることができる。
【０１１１】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記位置ずれパターン検出装置の前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの副走査方向に平行なラインであることにより、像担持体の速度むら等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことができ、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。
【０１１２】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８または９記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、副走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの主走査方向に平行なラインであることにより、光学系の倍率誤差等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことができ、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。
【０１１３】
請求項１１記載の発明によれば、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれとを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、主走査方向及び副走査方向に合算しても互いの位置が重ならないような２つのドットであることにより、主走査方向の位置ずれ及び副走査方向の位置ずれを同時に検出することができるので、処理の高速化を図ることができる。
【０１１４】
請求項１２記載の発明によれば、光導電性の像担持体に形成された静電潜像を現像して可視化し、この可視像を転写材に転写する画像形成装置において、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて前記像担持体に潜像を形成する請求項８ないし１１のいずれか一記載の光書込み装置と、前記像担持体上に形成された位置ずれ検出パターンを検出する請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置と、を備え、前記光書込み装置は、前記位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正することにより、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれを補正するので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることができる。
【０１１５】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、単一の像担持体を有し、単色の画像を得る一般的な画像形成装置における画像品質の劣化を防止することができる。
【０１１６】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、複数の像担持体を有し、異なった色のトナーで現像して転写部材上で重ね合わせることにより多色画像を得る、いわゆるタンデム方式の画像形成装置における画像品質の劣化を防止することができる。
【０１１７】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、単一の像担持体を有し、多色の画像を得る画像形成装置における画像品質の劣化を防止することができる。
【０１１８】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１２ないし１５のいずれか一記載の画像形成装置において、前記像担持体の前記位置ずれ検出パターンが形成される面は、鏡面状であることにより、乱反射が少ないことから、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度を高めることができる。
【０１１９】
請求項１７記載の発明の複写機によれば、原稿画像を読み取る画像読取装置と、この画像読取装置で読み取られた原稿画像に基づく画像データに応じた画像を用紙上に印刷する請求項１２ないし１６のいずれか一記載の画像形成装置と、を備えることにより、請求項１２ないし１６のいずれか一記載の発明と同様の作用効果を奏する複写機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のデジタル複写機の構成例を概略的に示す縦断正面図である。
【図２】光書込み装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】光書込み装置の書込み動作を説明するための斜視図である。
【図４】光書込み装置の各部の位置関係を示すものであって、（ａ）は光書込み装置をポリゴンミラーの回転軸方向から見た状態を示し、（ｂ）は光書込み装置を被走査面の実体をなす感光体の軸方向から見た状態を示し、（ｃ）は光書込み装置の第１書込み光学系のみを示す説明図である。
【図５】光書込み装置のｆθレンズの光軸を示す説明図である。
【図６】光学配置の異なる光書込み装置のｆθレンズの光軸を示す説明図である。
【図７】感光体に形成された位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】感光体に対して照射される光の波長と感光体における感度との関係を示すグラフである。
【図９】三角プリズムヘの照明光の入射の様子を示す説明図である。
【図１０】光書込み装置の制御部を示すブロック図である。
【図１１】レーザビームの照射位置と位置ずれパターン検出装置及び基準マーク検出センサとの関係を示す説明図である。
【図１２】主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を示す説明図である。
【図１３】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を示す説明図である。
【図１４】主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出するためのパターンの一例を示す説明図である。
【図１５】主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出するためのラインパターンの一例を示す説明図である。
【図１６】主走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。
【図１７】副走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。
【図１８】本発明の第二の実施の形態のデジタル複写機に備えられた位置ずれパターン検出装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１９】他の画像形成装置の適用例を示す斜視図である。
【図２０】他の画像形成装置の適用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
３ 光書込み装置
９ 転写材
５０，７０ 位置ずれパターン検出装置
５１ イメージセンサ
５３ 照明光源
５４ 光合成手段、プリズム
５５ パターン面
５６，５７ 結像手段
７０ａ 装置ケース
７１ 光合成手段、半透明鏡
７２ 防塵手段
１００ 複写機
１０１ 画像形成装置
１０２ 画像読取装置
２００ 画像形成装置
２０１ＢＫ、２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ 像担持体
２０２ＢＫ、２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ 書込み光学系
２０４ 転写材
３００ 画像形成装置
３０１ 像担持体
３０２ａ、３０２ｂ 書込み光学系
Ａ，Ｂ 書込み光学系
Ｐ 位置ずれ検出パターン
【発明の属する技術分野】
本発明は、位置ずれパターン検出装置、光書込み装置、画像形成装置及び複写機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、複数の書込み光学系を有し、これらの書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体である感光体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像するプリンタなどの画像形成装置や複写機が開発されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、Ａ１版やＡ０版等の広幅用紙に対応すべく、複数の書込み光学系を主走査方向に繋ぎ合わせる（分割走査光学系と称されている）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画像形成装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、一般にタンデム方式と呼ばれている画像形成装置であって、複数の像担持体である感光体に、複数の書込み光学系から別々のレーザビームを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材（転写ベルトや転写紙）上で重ね合わせることにより、多色画像を得る画像形成装置が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、単一の感光体に、複数の書込み光学系から別々のレーザビームを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色の画像を得る画像形成装置が提案されている。
【０００６】
ところが、特許文献１に提案されている画像形成装置によれば、複数のレーザビームを用い、それぞれのビームが異なる光路を通って走査されるため、書き込み系の温度分布の違いや、環境変動、レーザダイオードの温度による波長変動等により、お互いのビームの相対位置が変動してしまうことにより、繋ぎ目部において白筋、黒筋が発生し、画像品質を著しく劣化させるという問題がある。 このようなビーム位置の変動は、特許文献２及び特許文献３に提案されている画像形成装置においても発生し、各色（版）のずれとなり、色むら、にじみ等の画像品質劣化の原因となっている。
【０００７】
そこで、このような問題を解決すべく、特許文献４においては、画像の位置ずれ検出マークをイメージセンサであるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）で検出してビームの位置を補正することが提案されている。さらに、位置ずれ検出の高精度化（特に、パターンの上下動の誤差と最小限に抑える）を図るために、転写ベルト上のレジストマークの照明光を複数設け、レジストマークに対して対称に配置することが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２６７０２７公報
【特許文献２】
特開平６−１８７９６号公報
【特許文献３】
特開平６−１００２号公報
【特許文献４】
特許第３２５３２２７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献４に記載されているような技術によれば、ＬＥＤによる照明光源が複数個必要となり、コスト高になる欠点がある。また、ＬＥＤチップからの光束を平行にするためのコンデンサレンズを用いる方法も提案されているが、これもまたコスト高になる欠点がある。さらに、検出光学系のレンズの焦点距離は最低でも８ｍｍ程度であり、最短の共役長（等倍結像時）は、
約８×４＋レンズの主点間隔＝約３５ｍｍ
となり、ＣＣＤのサイズ及び基板の厚み等を含めれば、高さは４０ｍｍ近くになってしまい、機械を小型化する際の大きな障害となる。
【００１０】
また、位置ずれ検出のためのマークを像担持体である感光体に形成することも考えられるが、感光体の表面は乱反射の少ない鏡面状であることから、位置ずれ検出のためのマークからの正反射光を確実にイメージセンサに結像させる必要がある。位置ずれ検出のためのマークからの正反射光がイメージセンサに到達しない場合には、イメージセンサ上では全くの黒と認識されてしまうという問題がある。これは、位置ずれ検出のためのマークはトナーによって形成されるが、黒トナーにより形成されたマークの場合は乱反射光も少ないためである。
【００１１】
本発明の目的は、装置のサイズを小型化しつつ、さらに複数の照明光源を必要とせずに、高精度のパターン検出を行うことができる位置ずれパターン検出装置、光書込み装置、画像形成装置及び複写機を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、イメージセンサと、前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導く光合成手段と、この光合成手段から前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備え、前記照明光源に照明された前記パターン面からの反射光の光軸と、前記イメージセンサの光軸とが合致している。
【００１３】
したがって、光合成手段を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光が光合成手段により光路を折り曲げられてイメージセンサへと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することが可能になる。また、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致していることにより、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、イメージセンサと、前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導くプリズムと、このプリズムから前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備え、前記プリズムの底面は、当該プリズムの底面を介して前記位置ずれ検出パターンが形成される前記像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、前記位置ずれ検出パターンが形成される前記像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されている。
【００１５】
したがって、プリズムを介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光がプリズムにより光路を折り曲げられてイメージセンサへと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することが可能になる。また、プリズムの底面が、当該プリズムの底面を介して位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されたことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、イメージセンサと、前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導く半透明鏡と、この半透明鏡から前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備える。
【００１７】
したがって、半透明鏡を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光が半透明鏡により光路を折り曲げられてイメージセンサへと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することが可能になる。また、半透明鏡によれば、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照明光源からの光を垂直に照射するとともに、照明されたパターン面からの反射光を光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の位置ずれパターン検出装置において、前記半透明鏡における、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面と反対側の面には、反射防止コートが施されている。
【００１９】
したがって、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面を直進して通過した１／２の光束が裏面で反射されてイメージセンサにゴースト光が入射するのを防止することが可能になるので、二重反射の防止やゴ−スト光の防止を図れ、位置ずれ検出の高精度化を図ることが可能になる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項３または４記載の位置ずれパターン検出装置において、装置ケースの結像光路に干渉する位置であって前記半透明鏡と前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンとに挟まれる位置には、防塵手段が設けられている。
【００２１】
したがって、トナーが未定着の状態で像担持体上の位置ずれ検出パターンに載っている場合に、照明光源からの光がトナーにあたることにより電荷が落ちてトナーが飛散した場合であっても、飛散したトナーが装置ケース内に侵入するのを防止することが可能になる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源から照射される光は赤外光である。
【００２３】
したがって、像担持体の表面の劣化を抑制することが可能になる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源と前記イメージセンサとは、同一基板に形成されている。
【００２５】
したがって、部品点数を減らし、低コスト化及びコンパクト化を実現することが可能になる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成する光書込み装置であって、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを前記像担持体に書き込むパターン書き込み手段と、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれパターン検出装置により検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を備える。
【００２７】
したがって、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれが検出され、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれが補正されるので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることが可能になる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記位置ずれパターン検出装置の前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの副走査方向に平行なラインである。
【００２９】
したがって、像担持体の速度むら等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことが可能になり、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることが可能になる。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、副走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの主走査方向に平行なラインである。
【００３１】
したがって、光学系の倍率誤差等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことが可能になり、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることが可能になる。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれとを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、主走査方向及び副走査方向に合算しても互いの位置が重ならないような２つのドットである。
【００３３】
したがって、主走査方向の位置ずれ及び副走査方向の位置ずれを同時に検出することが可能になり、処理の高速化を図ることが可能になる。
【００３４】
請求項１２記載の発明は、光導電性の像担持体に形成された静電潜像を現像して可視化し、この可視像を転写材に転写する画像形成装置において、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて前記像担持体に潜像を形成する請求項８ないし１１のいずれか一記載の光書込み装置と、前記像担持体上に形成された位置ずれ検出パターンを検出する請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置と、を備え、前記光書込み装置は、前記位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する。
【００３５】
したがって、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれが検出され、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれが補正されるので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることが可能になる。
【００３６】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、前記複数の書込み光学系から照射される光ビームを用い、単一の前記像担持体に主走査方向の１ラインの静電潜像を形成する。
【００３７】
したがって、Ａ１版やＡ０版等の広幅用紙に対応した画像形成装置における画像品質の劣化を防止することが可能になる。
【００３８】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、前記複数の書込み光学系から複数の前記像担持体に対して光ビームを別々に照射して前記各像担持体に静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材上で重ね合わせることにより、多色画像を得るものである。
【００３９】
したがって、いわゆるタンデム方式の画像形成装置における画像品質の劣化を防止することが可能になる。
【００４０】
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の画像形成装置において、前記複数の書込み光学系から照射される光ビームを用い、単一の前記像担持体に対して光ビームを別々に照射して前記各像担持体に静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色画像を得るものである。
【００４１】
したがって、単一の像担持体により多色の画像を得る画像形成装置における画像品質の劣化を防止することが可能になる。
【００４２】
請求項１６記載の発明は、請求項１２ないし１５のいずれか一記載の画像形成装置において、前記像担持体の前記位置ずれ検出パターンが形成される面は、鏡面状である。
【００４３】
したがって、乱反射が少ないことから、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まる。
【００４４】
請求項１７記載の発明の複写機は、原稿画像を読み取る画像読取装置と、この画像読取装置で読み取られた原稿画像に基づく画像データに応じた画像を用紙上に印刷する請求項１２ないし１６のいずれか一記載の画像形成装置と、を備える。
【００４５】
したがって、請求項１２ないし１６のいずれか一記載の発明と同様の作用を奏する複写機が得られる。
【００４６】
【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１７に基づいて説明する。本実施の形態は、電子写真プロセスを利用したデジタル複写機（或いは、複合機ないしはファクシミリ装置）への適用例である。
【００４７】
図１はデジタル複写機１００の構成例を概略的に示す縦断正面図である。図１に示すように、デジタル複写機１００は、像担持体である感光体１を中心とする画像形成装置であるプリンタエンジン１０１に加えて、原稿の画像を読み取るための画像読取装置であるスキャナ１０２を一体に備えている。スキャナ１０２は、露光ランプ２１、複数のミラー２２〜２４、結像レンズ２５、ＣＣＤ２６等を備えて構成されている。また、２７は原稿をコンタクトガラス２８上に自動搬送させるＡＤＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ：原稿自動送り装置）である。
【００４８】
次に、プリンタエンジン１０１について詳細に説明する。図１に示すように、デジタル複写機１００のプリンタエンジン１０１には、電子写真プロセスの主体となる、ドラム状の感光体１が回転自在に設けられている。この感光体１の周囲には、電子写真プロセスに従い、帯電装置２、光書込み装置３、現像装置４、転写装置５、分離装置６、クリーニング装置７、除電装置８等の電子写真プロセス部材が順に配設されている。
【００４９】
感光体１の表面には、光導電性の膜が塗布されている。このような光導電性材料としては、無機系材料または有機系材料が使用可能であるが、近年においては、有機感光材に代わり、耐久性の高いアモルファスシリコン等の無機感光材が使用されつつある。このような感光体１の表面は、乱反射の少ない鏡面状である。
【００５０】
帯電装置２は、感光体１の表面を画像形成に必要な帯電電位にするためのもので、接触帯電又は非接触帯電装置のうち何れかが用いられている。光書込み装置３は、原稿画像をスキャナ１０２のＣＣＤ２６で読取りドットパターンに画像処理した画像データ又はパソコン等からの画像データに基づき、感光体１の表面を露光することにより静電潜像（静電コントラスト）を形成するためのものである。現像装置４は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を内在して感光体１上の静電潜像を磁気ブラシ方式で現像するためのものである。転写装置５は、現像された感光体１上のトナー像を転写材である転写紙９に転写するためのものである。分離装置６は、感光体１から転写紙９を静電的に引き離すためのものである。クリーニング装置７は、転写工程後の感光体１上の残留トナー等の残留粉体を清掃するためのもので、クリーニングブレード１０を備えている。また、転写・分離位置よりも搬送方向下流側にはトナー像を転写紙９上に定着させるための熱定着装置１２が設けられている。
【００５１】
次に、光書込み装置３の構成等について詳細に説明する。本実施の形態の光書込み装置３は、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ものである。
【００５２】
ここで、図２は光書込み装置３を概略的に示す斜視図、図３は光書込み装置３の書込み動作を説明するための斜視図である。また、図４は光書込み装置３の各部の位置関係を示すものであって、（ａ）は光書込み装置３をポリゴンミラー３４の回転軸方向から見た状態を示し、（ｂ）は光書込み装置３を被走査面の実体をなす感光体１の軸方向から見た状態を示し、（ｃ）は光書込み装置３の第１書込み光学系Ａのみを示す説明図である。
【００５３】
図２ないし図４に示すように、光書込み装置３は、第１書込み光学系Ａと第２書込み光学系Ｂとを有している。第１書込み光学系Ａは、光源としての半導体レーザ３１ａを備えており、この半導体レーザ３１ａから画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームを射出する。半導体レーザ３１ａから射出されたビームは、コリメートレンズ３２ａ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３３ａ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３４の一つ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３４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３５ａ，３６ａを通過し、ミラー３７ａ，３８ａ及び折り返しミラー３９ａにより順次反射され、ドラム状をした感光体１の感光面（被走査面の実体をなす）上にビームスポットを形成し、感光体１の第１走査領域Ｓ１（図３参照）を等速的に走査する。
【００５４】
第２書込み光学系Ｂは、第１書込み光学系Ａをポリゴンミラー３４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。第２書込み光学系Ｂは、光源としての半導体レーザ３１ｂを備えており、この半導体レーザ３１ｂから画像信号に応じて強度変調されたレーザ光のビームを射出する。半導体レーザ３１ｂから射出されたビームは、コリメートレンズ３２ｂにより平行とされ、シリンダレンズ３３ｂ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３４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３４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３５ｂ，３６ｂを通過し、ミラー３７ｂ，３８ｂ及び折り返しミラー３９ｂにより順次反射されて感光体１の感光面上にビームスポットを形成し、感光体１の第２走査領域Ｓ２（図３参照）を等速的に走査する。
【００５５】
第１書込み光学系Ａと第２書込み光学系Ｂとは光学的に等価であり、第１書込み光学系Ａと第２書込み光学系Ｂとによる書き込みは、図３に示すように、第１走査領域Ｓ１と第２走査領域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それぞれ行われる。
【００５６】
また、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂは、それぞれ同期検知ユニット４０ａ，４０ｂを有している。各同期検知ユニット４０ａ，４０ｂ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３においては、同期検知ユニット４０ａと同期検知ユニット４０ｂとは、ポリゴンミラー３４の回転軸を中心に１８０度回転させた位置に備えている。
【００５７】
上述したような光書込み装置３は、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接合部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接合部Ｓ０と互いに共通であることにより、同期検知ユニット４０ａ，４０ｂにより検知される各走査ビームの主走査方向の継ぎ目部分を容易かつ良好に整合させることができる。
【００５８】
第１走査領域Ｓ１と第２走査領域Ｓ２とは、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、「被走査両軸」でもある。すなわち、第１走査領域Ｓ１と第２走査領域Ｓ２とは、理想的にはともに被走査両軸に合致し、接合部Ｓ０で互いに連結しあうべきものである。
【００５９】
なお、光書込み装置３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４（ｂ）において、符号４１ａ，４１ｂ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。
【００６０】
図４（ｃ）に示すように、第１書込み光学系Ａにおけるミラー３７ａ，３８ａは、「空間的に副走査方向（図の上下方向）に重なりあう」ように配設される。また、図４（ｃ）に示すように、ミラー３７ａ，３８ａの「ビーム偏向面（図４（ａ）において図面に平行な面）に対する傾き角」を、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
α−β＝９０°
の関係を満足している。すなわち、ミラー３７ａ，３８ａはいわゆる「ダハミラー」を構成し、ミラー３７ａ，３８ａ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書込み光学系Ｂにおけるミラー３７ｂ，３８ｂも同様に構成されている。
【００６１】
第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂ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書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの光軸が被走査両軸（感光体１の軸と平行である）に直角に設定され、各書込み光学系Ａ，Ｂ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、ビームスポット後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。上述した例では、結像手段はｆθレンズで構成されている。
【００６２】
ここで、図５は光書込み装置３のｆθレンズの光軸を示す説明図である。図５に示すように、３５ａ，３６ａで構成されるｆθレンズの光軸は、被走査両軸Ｓに対して傾き角θ１を有し、レンズ３５ｂ，３６ｂで構成されるｆθレンズの光軸は、被走査両軸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両軸Ｓに直交させるために、２枚のミラー（第１書込み光学系Ａにおいてミラー３７ａ，３８ａ、第２書込み光学系Ｂにおいてミラー３７ｂ，３８ｂ）が設けられている。
【００６３】
第１書込み光学系Ａにおいて、ｆθレンズの光軸がミラー３７ａに対してビーム偏向面内でなす角γ１と、上記光軸が被走査両軸Ｓに対してなす角θ１は、
｜θ１｜＋２｜γ１｜＝９０°
の関係を満足する。
【００６４】
同様に、第２書込み光学系Ｂにおいて、ｆθレンズの光軸がミラー３７ｂに対してビーム偏向面内でなす角γ２と、上記光軸が被走査両軸Ｓに対してなす角θ２は、
｜θ２｜＋２｜γ２｜＝９０°
の関係を満足する。
【００６５】
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３８ａあるいはミラー３８ｂに反射された後（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両軸に直交する。ミラー３８ａ，３８ｂで反射された各ビームを、折り返しミラー３９ａ，３９ｂで副走査方向に折り返して、最終的に各ビーム被走査両軸Ｓに直交させる。
【００６６】
なお、図５に示したのは、図３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の場合であるが、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの配置は図５の場合に限るものではない。ここで、図６は光学配置の異なる光書込み装置３のｆθレンズの光軸を示す説明図である。図６の光学配置は、θ１≠θ２、γ１≠γ２とした例である。この場合、第１書込み光学系Ａの走査する長さと第２書込み光学系Ｂの走査する長さとは同一にならない。角γ１、角γ２は、それぞれ角θ１、角θ２に応じて一義的に定まる。そして、角θ１に応じて第１書込み光学系Ａの走査長さが定まり、角θ２に応じて第１書込み光学系Ａの走査長さが定まる。したがって、角θ１、角θ２を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。
【００６７】
上述したように、「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書込み装置」では、２つの書込み光学系Ａ，Ｂ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。
【００６８】
すなわち、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの走査ビームの走査線は理想的には、「被走査両軸に合致すべきもの」である。第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの光学配置は、組立て後、各書込み光学系Ａ，Ｂ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、光書込み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による光学系ハウジングの熱膨張、それに伴うミラーや他の光学素子の姿勢変化などにより「各書込み光学系Ａ，Ｂの走査ビームの走査位置が、主走査方向及び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。
【００６９】
そこで、本実施の形態においては、図２に示すように、感光体１上に位置ずれ検出パターンＰを形成し、これを感光体１の近傍に配設された位置ずれパターン検出装置５０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、この位置ずれの検出について説明する。
【００７０】
上述したように、第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの半導体レーザ３１ａ，３１ｂからの発光ビームは、各々コリメートレンズ３２ａ，３２ｂによって平行光に変換され、シリンダレンズ３３ａ，３３ｂ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３４によって回転偏向走査され、ｆθレンズを構成するレンズ３５ａ，３６ａ，３５ｂ，３６ｂ、反射ミラー３７ａ，３８ａ，３９ａ，３７ｂ，３８ｂ，３９ｂなどを介して感光体１の表面を走査する。第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂの書き出しの先頭ドットは、感光体１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４０ａ，４０ｂにそれぞれ入射されて、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。
【００７１】
一方、図２に示すように、感光体１には、基準マークＭが設けられている。また、感光体１の近傍には、感光体１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６０が設けられている。基準マークＭ及び基準マーク検出センサ６０は、本実施の形態においては、感光体１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ーダ等で構成することもできる。
【００７２】
ここで、位置ずれパターン検出装置５０について説明する。図７は感光体１上に形成された位置ずれ検出パターンＰを検出する位置ずれパターン検出装置５０の構成を概略的に示す断面図である。図７に示すように、この位置ずれパターン検出装置５０は、２次元のイメージセンサ５１を使用し、単一のＬＥＤで構成された照明光源５３からの光束が遮光部材５２によってイメージセンサ５１に直接入らないようにされている。照明光源５３からの光束は、光合成手段である三角プリズム５４の全反射面５４ａから三角プリズム５４の内部に侵入し、三角プリズム５４の屈折率の影響で図７のように屈折し、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５（感光体１）まで導かれる。パターン面５５からの反射光は、三角プリズム５４の全反射面５４ａによって全反射し、結像手段として機能する結像レンズ５６、結像手段として機能する三角プリズム５７の反射面５７ａを介して照明光源５３と同一基板に形成されたイメージセンサ５１に導かれる。５８は基板である。このように、照明光源５３とイメージセンサ５１とを同一基板に形成することにより、部品点数を減らし、低コスト化及びコンパクト化を実現することが可能になる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、照明光源５３から照射される光は９００ｎｍの赤外光である。ここで、図８は感光体１に対して照射される光の波長と感光体１における感度との関係を示すグラフである。なお、図８は、アモルファスシリコンを用いた感光体１についてのグラフである。図８には、感光体１の帯電電位を−８００Ｖとし、画像露光後の画像部の電位を−４００Ｖ及び−１００Ｖとした場合の感度について示したものである。図８に示すように、感光体１の感度は、約７００ｎｍをピークとして９００ｎｍで感度がなくなっている。すなわち、照明光源５３から照射される光を９００ｎｍの赤外光にすることで、感光体１の表面の劣化を抑制することが可能になる。なお、特に図示しないが、感光体１に有機系材料を用いた場合についても、同様の結果が得られる。
【００７４】
三角プリズム５４ヘの照明光の入射の様子を図９を参照して説明する。照明光源５３の光束は、三角プリズム５４の斜面５４ａから三角プリズム５４の内部に侵入する。照明光源５３から三角プリズム５４の斜面５４ａへの入射角をθ０、三角プリズム５４の屈折率をｎ１とすると、三角プリズム５４の内部への侵入角θ１は、スネルの法則により、
θ１＝ｓｉｎ−１（（１／ｎ１）ｓｉｎθ０）
と表され、例えば、入射角θ０が６０°の場合、θ１は３５．３°となる。
【００７５】
なお、ここでは、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５を感光体１の表面としているが、顕像を保持しているものであれば良く、転写紙９や像担持体である転写ベルト等の搬送部材でも良い。
【００７６】
ところで、本実施の形態の位置ずれパターン検出装置５０においては、三角プリズム５４の底面５４ｂが、当該三角プリズム５４の底面５４ｂを介して位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５に対して傾けられて配置されている。これは、三角プリズム５４の斜面５４ａは底面５４ｂに対して４５°の角度を持っていることから、三角プリズム５４から出射する側でも屈折が起きるため、入射角θ０が６０°の場合は三角プリズム５４の底面５４ｂにおける照射角は約１３°となるが、三角プリズム５４の底面５４ｂを、位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５に対して６．５°だけ傾けて配置することにより、照明光の正反射光をイメージセンサ５１に対して導くことができるようにしたものである。
【００７７】
図７に示すように、照明されたパターン面５５からの反射光は、再度三角プリズム５４内に入射し、三角プリズム５４の斜面５４ａの内面で全反射によって直角に反射される。直角に反射された光束は、結像レンズ５６を通り、三角プリズム５７の反射面５７ａで反射され、イメージセンサ５１上に結像される。三角プリズム５７は、反射面５７ａにアルミ蒸着などの処理が施され、反射面となっている。
【００７８】
なお、本実施の形態においては、三角プリズム５７を用いて光束を反射するようにしたが、反射面を有しているものであれば良く、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程度の結像レンズ５６を使用した場合、高さは４０ｍｍ以上必要となる。本方式では、半分以下の２０ｍｍの高さまでサイズをコンパクトにすることができる。
【００７９】
ここで、図１０は光書込み装置３の制御部を示すブロック図である。図１０に示すように、制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成された位置補正量演算装置６１、ビデオボードである画像制御回路６２、第１ディレイ回路６３ａ及び第２ディレイ回路６３ｂ、第１変調駆動回路６４ａ及び第２変調駆動回路６４ｂ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成されており主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを記憶する位置ずれ記憶装置６５、位置ずれ・偏芯の測定パターンである位置ずれ検出パターンＰを生成し記憶する測定パターン発生回路６６、及び画像制御回路６２に入力されるデータを測定パターン発生回路６６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６７を有している。位置ずれパターン検出装置５０と基準マーク検出センサ６０とは、位置補正量演算装置６１に接続されている。同期検知ユニット４０ａは第１ディレイ回路６３ａに接続され、同期検知ユニット４０ｂは第２ディレイ回路６３ｂに接続されている。半導体レーザ３１ａは第１変調駆動回路６４ａに接続され、半導体レーザ３１ｂは第２変調駆動回路６４ｂに接続されている。 図１１は、レーザビームＬＢの照射位置と位置ずれパターン検出装置５０及び基準マーク検出センサ６０との関係を示す説明図である。図１１に示すように、半導体レーザ３１ａ，３１ｂから出射されたレーザビームＬＢが感光体１の真上から感光体１に照射されて形成された潜像は（パターン書き込み手段）、レーザビームＬＢの照射位置の感光体１の回転方向下流側に配置されている図示しない現像装置により顕像化される。このようにして顕像化されたトナー像は、位置ずれ検出パターンＰとして位置ずれパターン検出装置５０によって検出される。なお、図１１においては、レーザビームＬＢを感光体１の真上から照射しているが、特に真上でなくても構わない。ここで、レーザビームＬＢの照射位置から位置ずれパターン検出装置５０までの到達時間をｔｐとする。さらに、位置ずれパターン検出装置５０よりも感光体１の回転方向下流側には、感光体１の回転位置を検出するための基準マーク検出センサ６０が配設されており、レーザビームＬＢの照射位置から基準マーク検出センサ６０までの到達時間をｔｍとする。なお、感光体１が１回転する時間をＴｒとする。
【００８０】
感光体１の位置検出センサである基準マーク検出センサ６０の出力（基準マーク信号）は、感光体１の１回転に合わせて１回出力される。基準マーク信号は、前述のように感光体１の１回転ごとに出力される。感光体１の１回転の時間をＴｒとした時、感光体１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１の回転位置と画像の出力の同期がとれていれば良いので、この時間でなくても良い。
【００８１】
次に、位置補正量演算装置６１における位置ずれの検出処理について説明する。まず、主走査方向のビーム位置ずれの検出処理について説明する。ここで、図１２は主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を示す説明図である。図１２に示すように、主走査方向のビーム位置ずれの検出においては、イメージセンサ５１の読み取り範囲内で、主走査方向に垂直（すなわち、副走査方向）であってお互いのラインが重ならないような２つの平行なラインが位置ずれ検出パターンＰとして形成される。なお、この時のライン間隔をＬ０とする。
【００８２】
主走査方向のビーム位置ずれ検出としては、まず、イメージセンサ５１の出力を副走査方向に合算して１次元のデータとし、そのラインのピーク（または最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、位置ずれがなければ、ライン間隔がＬ０と測定されることになる。また、主走査方向にずれた場合には、図１２に示すＬ１のように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ０
として求められる。２つのラインは、主走査方向に垂直（すなわち、副走査方向）に形成されているため、主走査側の測定で、副走査ずれ（感光体１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無いため、高精度な測定ができる。また、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。ここに、位置ずれ検出手段の機能が実行される。
【００８３】
次に、副走査方向のビーム位置ずれの検出処理について説明する。ここで、図１３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を示す説明図である。図１３に示すように、副走査方向のビーム位置ずれの検出においては、イメージセンサ５１の読み取り範囲内で、主走査方向と平行であってお互いのラインが重ならないような２つの平行なラインが、位置ずれ検出パターンＰとして形成される。なお、この時のライン間隔をＬ０とする。
【００８４】
副走査方向のビーム位置ずれ検出としては、まず、イメージセンサ５１の出力を主走査方向に合算して１次元のデータとし、そのラインのピーク（または最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、位置ずれがなければ、ライン間隔がＬ０と測定されることになる。また、副走査方向にずれた場合には、図１３に示すＬ１のように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１−Ｌ０
として求められる。２つのラインは、主走査方向に平行に形成されているため、副走査側の測定で、主走査ずれ（光学系の倍率誤差などによって発生する）の影響を受けることが無いため、高精度な測定ができる。また、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。ここに、位置ずれ検出手段の機能が実行される。
【００８５】
以上のように、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを別々に検出することで、高精度な測定が行える。
【００８６】
なお、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出することも可能である。主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとの検出処理について説明する。ここで、図１４は主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出するためのパターンの一例を示す説明図である。図１４に示すように、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとの同時検出においては、主走査方向及び副走査方向に合算してもお互いの位置が重ならないような２つのドットが位置ずれ検出パターンＰとして形成される。ドットの大きさはイメージセンサ５１の感度に合わせて設定される。なお、この時の主走査方向のライン間隔をＬ０ｓ、副走査方向のライン間隔をＬ０ｆとする。
【００８７】
ビーム位置ずれ検出としては、まず、イメージセンサ５１の出力をそれぞれ主走査方向、副走査方向に合算して１次元のデータとし、そのラインのピーク（または最小値）に間隔を測定して、ラインの間隔とする。この時、位置ずれがなければ、ライン間隔がＬ０と測定されることになる。また、主走査方向にずれた場合には、図１４に示すＬ１ｓのように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１ｓ−Ｌ０ｓ
として求められる。一方、副走査方向にずれた場合には、図１４に示すＬ１ｆのように、ライン間隔が変化して測定されることになり、位置ずれ量ΔＬが、次の式により、
ΔＬ＝Ｌ１ｆ−Ｌ０ｆ
として求められる。
【００８８】
以上の検出処理によれば、出力のＳ／Ｎ比は図１２または図１３に示したようなライン形状の位置ずれ検出パターンＰに比較して多少低下するが、ピークの位置を検出しているため検知精度としてはさほど劣化せず検出できる。ここに、位置ずれ検出手段の機能が実行される。
【００８９】
これにより、主走査方向の位置ずれ及び副走査方向の位置ずれを同時に検出することができるので、処理の高速化を図ることができる。
【００９０】
なお、主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出する場合、図１５に示すようなライン形状の位置ずれ検出パターンＰを用いて主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出することも可能である。この場合の検出方法は、図１４に示した検出処理と同一であることから、その説明は省略する。
【００９１】
以上のようにして検出された主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとは、それぞれ位置ずれ記憶装置６５に記憶される。
【００９２】
次に、主走査方向のビーム位置ずれの補正手法について説明する。ここで、図１６は主走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。図１６は、ΔＸ１だけ主走査方向にずれた場合について説明するものである。図１６（ａ）は正規のドット位置（ずれの無い場合のドット位置）である。また、図１６（ｂ）はΔＸ１だけずれた場合のドット位置を示す。ΔＸ１だけドットがずれたとすると、Ｎ×Ｐ−ΔＸ１の距離に相当する画素クロックの位相を遅らせる（図１６（ｃ））。ここで、Ｎは“Ｎ×Ｐ＞ΔＸ１”になる最小の整数、Ｐはビームのピッチ間隔である。これにより、図１６（ａ）に示す正規のドット位置の４番目の画素と、図１６（ｃ）の１番目の主走査方向のドット位置が同一になる。次に、図１６（ｄ）に示すように、Ｎドット（ここではＮ＝３ドット）を先頭ドットの前に追加して、さらに画像データをＮドット前側にずらす処理が行われる。実際には、同期検知信号から書き出し位置までのクロック数（Ｎｇ）をＮｇ−Ｎとすることと同じになる。以上の処理を第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂについて行い、書込のタイミングを画像制御回路６２で制御することにより、主走査方向の繋ぎ目を所定の位置に合わせることができる。ここに、位置ずれ補正手段の機能が実行される。
【００９３】
続いて、副走査方向のビーム位置ずれの補正手法について説明する。ここで、図１７は副走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。ここでは、第１書込み光学系Ａについて説明する。図１７（ａ）は副走査方向における偏向反射面と被走査面とが略共役な関係になっていることを示す図である。符号３４’はポリゴンミラー３４の偏向反射面を示す。図１７（ｂ）に、加工誤差や組付誤差により副走査結像がΔ’だけズレている状態を示す。このときレンズ３５ａ，３６ａの副走査方向の横倍率をβとすると、
Δ’＝β２×Δ
を満足する“Δ”だけシリンダレンズ３３ａを移動させれば、図１７（ｃ）に示すように被走査面であるパターン面５５（感光体１）上に結像位置を合わせることができる。
【００９４】
以上の処理を第１書込み光学系Ａ及び第２書込み光学系Ｂについて行うことにより、副走査方向のビーム位置ずれを補正することができる。ここに、位置ずれ補正手段の機能が実行される。
【００９５】
なお、副走査方向のビーム位置ずれの補正としては、特開２０００−２６７０２７公報や特開２００１−３４１３４８公報に記載されているような手法を用いることが可能である。
【００９６】
ここに、三角プリズム５４を介して照明光源５３からの光に照明されたパターン面５５からの反射光が三角プリズム５４により光路を折り曲げられてイメージセンサ５１へと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置５０を提供することが可能になる。また、三角プリズム５４の底面５４ｂが、当該三角プリズム５４の底面５４ｂを介して位置ずれ検出パターンＰが形成される感光体１上のパターン面５５に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンＰが形成される感光体１上のパターン面５５に対して傾けられて配置されたことにより、照明光源５３に照明されたパターン面５５からの反射光の光軸とイメージセンサ５１の光軸とが合致し、感光体１上のパターン面５５からの反射光を確実にイメージセンサ５１へと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンＰとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源５３で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【００９７】
本発明の第二の実施の形態を図１８に基づいて説明する。なお、本発明の第一の実施の形態において説明した部分と同一部分については同一符号を用い、説明も省略する。本実施の形態のデジタル複写機（画像形成装置）は、第一の実施の形態のデジタル複写機１００に備えられた位置ずれパターン検出装置５０とは異なる位置ずれパターン検出装置を有している。
【００９８】
ここで、図１８は本実施の形態の位置ずれパターン検出装置７０の構成を概略的に示す断面図である。図１８に示すように、本実施の形態の位置ずれパターン検出装置７０は、２次元のイメージセンサ５１を使用し、単一のＬＥＤで構成された照明光源５３からの光束が遮光部材５２によってイメージセンサ５１に直接入らないようにされている。照明光源５３からの光束は、概ね４５度に傾けられた半透明鏡（光合成手段）であるハーフミラー７１の一方の面７１ａ側から入射し、約１／２の光束が他方の面７１ｂから位置ずれ検出パターンＰが形成されるパターン面５５（感光体１）まで導かれる。この際、ハーフミラー７１からの出射光は、パターン面５５（感光体１）にほぼ垂直に入射し、そのパターン面５５（感光体１）からの反射光はほぼ垂直に反射する。パターン面５５からの反射光は、約１／２の光束がハーフミラー７１の面７１ｂにおいて反射し、結像レンズ５６、三角プリズム５７の反射面５７ａを介して照明光源５３と同一基板に形成されたイメージセンサ５１に導かれる。
【００９９】
ハーフミラー７１は、面７１ａまたは面７１ｂのどちらの面をハーフミラー面にしても良いが、ハーフミラー面と反対側の面には二重反射もしくは、ゴースト光を防止するための反射防止コートが施してある。これにより、ハーフミラー面を直進して通過した１／２の光束が裏面で反射されイメージセンサ５１にゴースト光が入射するのを防止することができる。これにより、位置ずれ検出の高精度化を図ることができる。
【０１００】
また、図１８に示すように、位置ずれパターン検出装置７０の装置ケース７０ａの結像光路に干渉する位置であって、ハーフミラー７１とパターン面５５（感光体１）とに挟まれる位置には、防塵手段として機能する防塵ガラス７２が設けられている。これにより、トナーが未定着の状態でパターン面５５（感光体１）に載っている場合に、照明光源５３からの光がトナーにあたることにより電荷が落ちてトナーが飛散した場合であっても、飛散したトナーが位置ずれパターン検出装置７０の装置ケース７０ａ内に侵入するのを防止することができる。なお、パターン面５５からの反射光が反射しないように、防塵ガラス７２をパターン面５５（感光体１）に対して斜めに設置しても良い。
【０１０１】
ここに、ハーフミラー７１を介して照明光源５３からの光に照明されたパターン面５５からの反射光がハーフミラー７１により光路を折り曲げられてイメージセンサ５１へと導かれることにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置７０を提供することが可能になる。また、ハーフミラー７１によれば、位置ずれ検出パターンＰが形成される感光体１上のパターン面５５に対して照明光源５３からの光を垂直に照射するとともに、照明されたパターン面５５からの反射光を光路を折り曲げてイメージセンサ５１へと導くことにより、照明光源５３に照明されたパターン面５５からの反射光の光軸とイメージセンサ５１の光軸とが合致し、感光体１上のパターン面５５からの反射光を確実にイメージセンサ５１へと導くことが可能になるので、位置ずれ検出パターンＰとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源５３で効率良く照明し低コスト化を図ることが可能になる。
【０１０２】
なお、各実施の形態の画像形成装置は、複数の書込み光学系Ａ，Ｂから照射される光ビームを用い、単一の感光体１に主走査方向の１ラインの静電潜像を形成するプリンタエンジン１０１を適用したが、これに限るものではない。例えば、図１９に示すように、特開平６−１８７９６号公報に記載されているような一般にタンデム方式と呼ばれている画像形成装置２００であって、複数の像担持体である感光体２０１ＢＫ、２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃに、複数の書込み光学系２０２ＢＫ、２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃから別々のレーザビーム２０３ＢＫ、２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材（転写ベルトや転写紙）２０４上で重ね合わせることにより、多色画像を得るものを画像形成装置として適用することもできる。また、図２０に示すように、特開平６−１００２号公報に記載されているような画像形成装置３００であって、単一の感光体３０１に、複数の書込み光学系３０２ａ、３０２ｂから別々のレーザビーム３０３ａ、３０３ｂを照射して静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色の画像を得るものを画像形成装置として適用することもできる。
【０１０３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、光合成手段を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光を光合成手段により光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することができる。また、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致していることにより、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【０１０４】
請求項２記載の発明によれば、プリズムを介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光をプリズムにより光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することができる。また、プリズムの底面が、当該プリズムの底面を介して位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されたことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【０１０５】
請求項３記載の発明によれば、半透明鏡を介して照明光源からの光に照明されたパターン面からの反射光を半透明鏡により光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、結像光路中において光路が折り曲げられることになるので、よりコンパクトな位置ずれパターン検出装置を提供することができる。また、半透明鏡によれば、位置ずれ検出パターンが形成される像担持体上のパターン面に対して照明光源からの光を垂直に照射するとともに、照明されたパターン面からの反射光を光路を折り曲げてイメージセンサへと導くことにより、照明光源に照明されたパターン面からの反射光の光軸とイメージセンサの光軸とが合致し、像担持体上のパターン面からの反射光を確実にイメージセンサへと導くことができるので、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度が高まるとともに、単一の照明光源で効率良く照明し低コスト化を図ることができる。
【０１０６】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の位置ずれパターン検出装置において、前記半透明鏡における、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面と反対側の面には、反射防止コートが施されていることにより、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面を直進して通過した１／２の光束が裏面で反射されてイメージセンサにゴースト光が入射するのを防止することができるので、二重反射の防止やゴ−スト光の防止を図れ、位置ずれ検出の高精度化を図ることができる。
【０１０７】
請求項５記載の発明によれば、請求項３または４記載の位置ずれパターン検出装置において、装置ケースの結像光路に干渉する位置であって前記半透明鏡と前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンとに挟まれる位置には、防塵手段が設けられていることにより、トナーが未定着の状態で像担持体上の位置ずれ検出パターンに載っている場合に、照明光源からの光がトナーにあたることにより電荷が落ちてトナーが飛散した場合であっても、飛散したトナーが装置ケース内に侵入するのを防止することができる。
【０１０８】
請求項６記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源から照射される光は赤外光であることにより、像担持体の表面の劣化を抑制することができる。
【０１０９】
請求項７記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置において、前記照明光源と前記イメージセンサとは、同一基板に形成されていることにより、部品点数を減らし、低コスト化及びコンパクト化を実現することができる。
【０１１０】
請求項８記載の発明によれば、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成する光書込み装置であって、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを前記像担持体に書き込むパターン書き込み手段と、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれパターン検出装置により検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、を備えることにより、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれを補正するので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることができる。
【０１１１】
請求項９記載の発明によれば、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記位置ずれパターン検出装置の前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの副走査方向に平行なラインであることにより、像担持体の速度むら等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことができ、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。
【０１１２】
請求項１０記載の発明によれば、請求項８または９記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、副走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの主走査方向に平行なラインであることにより、光学系の倍率誤差等の影響を受けず、高精度な位置ずれ検出を行うことができ、かつ、ビーム位置検出のための演算手段の負荷を少なくし、低コスト化を図ることができる。
【０１１３】
請求項１１記載の発明によれば、請求項８記載の光書込み装置において、前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれとを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、主走査方向及び副走査方向に合算しても互いの位置が重ならないような２つのドットであることにより、主走査方向の位置ずれ及び副走査方向の位置ずれを同時に検出することができるので、処理の高速化を図ることができる。
【０１１４】
請求項１２記載の発明によれば、光導電性の像担持体に形成された静電潜像を現像して可視化し、この可視像を転写材に転写する画像形成装置において、複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて前記像担持体に潜像を形成する請求項８ないし１１のいずれか一記載の光書込み装置と、前記像担持体上に形成された位置ずれ検出パターンを検出する請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置と、を備え、前記光書込み装置は、前記位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正することにより、請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された位置ずれ検出パターンに基づいて書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、この走査位置ずれに基づいて光ビームの走査位置ずれを補正するので、複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて高品質な画像を得ることができる。
【０１１５】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、単一の像担持体を有し、単色の画像を得る一般的な画像形成装置における画像品質の劣化を防止することができる。
【０１１６】
請求項１４記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、複数の像担持体を有し、異なった色のトナーで現像して転写部材上で重ね合わせることにより多色画像を得る、いわゆるタンデム方式の画像形成装置における画像品質の劣化を防止することができる。
【０１１７】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１２記載の画像形成装置において、単一の像担持体を有し、多色の画像を得る画像形成装置における画像品質の劣化を防止することができる。
【０１１８】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１２ないし１５のいずれか一記載の画像形成装置において、前記像担持体の前記位置ずれ検出パターンが形成される面は、鏡面状であることにより、乱反射が少ないことから、位置ずれ検出パターンとその周辺部とのＳ／Ｎ比が高くなり認識精度を高めることができる。
【０１１９】
請求項１７記載の発明の複写機によれば、原稿画像を読み取る画像読取装置と、この画像読取装置で読み取られた原稿画像に基づく画像データに応じた画像を用紙上に印刷する請求項１２ないし１６のいずれか一記載の画像形成装置と、を備えることにより、請求項１２ないし１６のいずれか一記載の発明と同様の作用効果を奏する複写機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態のデジタル複写機の構成例を概略的に示す縦断正面図である。
【図２】光書込み装置を概略的に示す斜視図である。
【図３】光書込み装置の書込み動作を説明するための斜視図である。
【図４】光書込み装置の各部の位置関係を示すものであって、（ａ）は光書込み装置をポリゴンミラーの回転軸方向から見た状態を示し、（ｂ）は光書込み装置を被走査面の実体をなす感光体の軸方向から見た状態を示し、（ｃ）は光書込み装置の第１書込み光学系のみを示す説明図である。
【図５】光書込み装置のｆθレンズの光軸を示す説明図である。
【図６】光学配置の異なる光書込み装置のｆθレンズの光軸を示す説明図である。
【図７】感光体に形成された位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】感光体に対して照射される光の波長と感光体における感度との関係を示すグラフである。
【図９】三角プリズムヘの照明光の入射の様子を示す説明図である。
【図１０】光書込み装置の制御部を示すブロック図である。
【図１１】レーザビームの照射位置と位置ずれパターン検出装置及び基準マーク検出センサとの関係を示す説明図である。
【図１２】主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を示す説明図である。
【図１３】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を示す説明図である。
【図１４】主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出するためのパターンの一例を示す説明図である。
【図１５】主走査方向のビーム位置ずれと副走査方向のビーム位置ずれとを同時に検出するためのラインパターンの一例を示す説明図である。
【図１６】主走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。
【図１７】副走査方向のビーム位置ずれの補正手法を例示的に示す説明図である。
【図１８】本発明の第二の実施の形態のデジタル複写機に備えられた位置ずれパターン検出装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図１９】他の画像形成装置の適用例を示す斜視図である。
【図２０】他の画像形成装置の適用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 像担持体
３ 光書込み装置
９ 転写材
５０，７０ 位置ずれパターン検出装置
５１ イメージセンサ
５３ 照明光源
５４ 光合成手段、プリズム
５５ パターン面
５６，５７ 結像手段
７０ａ 装置ケース
７１ 光合成手段、半透明鏡
７２ 防塵手段
１００ 複写機
１０１ 画像形成装置
１０２ 画像読取装置
２００ 画像形成装置
２０１ＢＫ、２０１Ｙ、２０１Ｍ、２０１Ｃ 像担持体
２０２ＢＫ、２０２Ｙ、２０２Ｍ、２０２Ｃ 書込み光学系
２０４ 転写材
３００ 画像形成装置
３０１ 像担持体
３０２ａ、３０２ｂ 書込み光学系
Ａ，Ｂ 書込み光学系
Ｐ 位置ずれ検出パターン
Claims (17)
- 複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、
前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、
イメージセンサと、
前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導く光合成手段と、
この光合成手段から前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、を備え、
前記照明光源に照明された前記パターン面からの反射光の光軸と、前記イメージセンサの光軸とが合致していることを特徴とする位置ずれパターン検出装置。 - 複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、
前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、
イメージセンサと、
前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導くプリズムと、
このプリズムから前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、
を備え、
前記プリズムの底面は、当該プリズムの底面を介して前記位置ずれ検出パターンが形成される前記像担持体上のパターン面に対して照射される光の照射角の１／２の角度だけ、前記位置ずれ検出パターンが形成される前記像担持体上のパターン面に対して傾けられて配置されている、
ことを特徴とする位置ずれパターン検出装置。 - 複数の書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像する画像形成装置に用いられ、前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを検出する位置ずれパターン検出装置であって、
前記位置ずれ検出パターンが形成された前記像担持体のパターン面を照射する照明光源と、
イメージセンサと、
前記照明光源から前記位置ずれ検出パターンが形成された前記パターン面に至る光路に設けられ、前記照明光源からの光を前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンに導くとともに、前記照明光源からの光に照明された前記パターン面からの反射光を光路を折り曲げて前記イメージセンサへと導く半透明鏡と、
この半透明鏡から前記イメージセンサに至る光路に設けられ、前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンを前記イメージセンサに結像させる結像手段と、
を備えることを特徴とする位置ずれパターン検出装置。 - 前記半透明鏡における、入射光量の一部を反射して他の一部を透過する面と反対側の面には、反射防止コートが施されていることを特徴とする請求項３記載の位置ずれパターン検出装置。
- 装置ケースの結像光路に干渉する位置であって前記半透明鏡と前記像担持体上の前記位置ずれ検出パターンとに挟まれる位置には、防塵手段が設けられていることを特徴とする請求項３または４記載の位置ずれパターン検出装置。
- 前記照明光源から照射される光は赤外光であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置。
- 前記照明光源と前記イメージセンサとは、同一基板に形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置。
- 複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて像担持体に静電潜像を形成する光書込み装置であって、
前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出するための位置ずれ検出パターンを前記像担持体に書き込むパターン書き込み手段と、
請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、
この位置ずれパターン検出装置により検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
を備えることを特徴とする光書込み装置。 - 前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記位置ずれパターン検出装置の前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの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８記載の光書込み装置。
- 前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、副走査方向の位置ずれを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、前記イメージセンサの読み取り範囲内で、互いのラインが重ならないような２つの主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８または９記載の光書込み装置。
- 前記パターン書き込み手段により前記像担持体に書き込まれ、主走査方向の位置ずれと副走査方向の位置ずれとを検出するための前記位置ずれ検出パターンは、主走査方向及び副走査方向に合算しても互いの位置が重ならないような２つのドットである、ことを特徴とする請求項８記載の光書込み装置。
- 光導電性の像担持体に形成された静電潜像を現像して可視化し、この可視像を転写材に転写する画像形成装置において、
複数の書込み光学系を有し、前記各書込み光学系から照射される光ビームを用いて前記像担持体に潜像を形成する請求項８ないし１１のいずれか一記載の光書込み装置と、
前記像担持体上に形成された位置ずれ検出パターンを検出する請求項１ないし７のいずれか一記載の位置ずれパターン検出装置と、
を備え、
前記光書込み装置は、前記位置ずれパターン検出装置により検出された前記位置ずれ検出パターンに基づいて前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを検出し、検出された前記書込み光学系からの光ビームの走査位置ずれを補正する、ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記複数の書込み光学系から照射される光ビームを用い、単一の前記像担持体に主走査方向の１ラインの静電潜像を形成することを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
- 前記複数の書込み光学系から複数の前記像担持体に対して光ビームを別々に照射して前記各像担持体に静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像して転写材上で重ね合わせることにより、多色画像を得るものであることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
- 前記複数の書込み光学系から照射される光ビームを用い、単一の前記像担持体に対して光ビームを別々に照射して前記各像担持体に静電潜像を形成し、異なった色のトナーで現像することにより、多色画像を得るものであることを特徴とする請求項１２記載の画像形成装置。
- 前記像担持体の前記位置ずれ検出パターンが形成される面は、鏡面状であることを特徴とする請求項１２ないし１５のいずれか一記載の画像形成装置。
- 原稿画像を読み取る画像読取装置と、
この画像読取装置で読み取られた原稿画像に基づく画像データに応じた画像を用紙上に印刷する請求項１２ないし１６のいずれか一記載の画像形成装置と、
を備えることを特徴とする複写機。
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