JP2007171432A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高コスト化及び大型化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出する。
【解決手段】画像形成ステーション毎に、光源ユニットから感光体ドラム（９０１ａ〜９０１ｄ）表面に向かう光ビームが入射され、副走査方向に対応する方向（dir_sub方向）に延びる２つの像と、dir_sub方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾いた方向に延びる像とを含む回折像を形成する回折光学素子（４０３ａ〜４０３ｄ）、及び該回折像を検出する受光素子（４０５ａ〜４０５ｄ）を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光ビームにより被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、レーザプリンタ、デジタル複写機等で用いられる電子写真画像形成装置において、カラー化が進行するとともに、カラー画像に対する要求品質が高まってきている。カラー画像の品質向上における最も大きな課題は、色ずれ低減である。工場出荷段階では、調整工程における各種調整により色ずれを小さく抑えることが可能であるが、経時変化により色ずれが発生する場合がある。

経時変化による副走査方向の色ずれの要因としては、光学素子（レンズ、ミラー等）の偏心、及び光源や光学素子が配置されているハウジング自体の変形等が挙げられる。そこで、感光体ドラムの表面に形成される光スポットの副走査方向の位置ずれ（以下、便宜上「副走査方向ずれ」ともいう。）を検出することができれば、適当な補正手段を用いて補正することができる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献３及び特許文献４には、非平行な辺縁を有するフォトダイオードを用い、該フォトダイオードから出力される２つの信号の時間間隔を検出することで光スポットの副走査方向ずれを検出する装置が開示されている。

ところで、画像形成装置の低価格化及び小型化に対する要求も、年々高くなってきている。しかしながら、特許文献３及び特許文献４に開示されている装置では、今後更に高まるこれらの要求に応えるのは容易ではない。

特開２００３−２４１１３０号公報 特開２００４−１０９７００号公報 特開２００５−３７５７５号公報 特開２００５−６２５９７号公報

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化及び大型化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光ビームにより被走査面を走査する光走査装置であって、光源と；前記光源からの光ビームを偏向する偏向手段と；前記偏向された光ビームを被走査面上に集光する走査光学系と；前記光源から前記被走査面に向かう光ビームが入射され、少なくとも一部分において副走査方向に対応する方向の位置によって主走査方向に対応する方向における互いの間隔が異なる複数の像を含む回折像を形成する回折光学素子と；前記回折像を検出する光検出器と；を備える光走査装置である。

これによれば、光源からの光ビームは偏向手段により偏向され、走査光学系により被走査面上に集光される。そして、光源から被走査面に向かう光ビームは、回折光学素子に入射され、該回折光学素子により、少なくとも一部分において副走査方向に対応する方向の位置によって主走査方向に対応する方向における互いの間隔が異なる複数の像を含む回折像が形成される。この回折像は光検出器により検出される。従って、光検出器の検出結果は、回折光学素子に入射する光ビームの、副走査方向に対応する方向の入射位置情報を含むこととなる。その結果として、高コスト化及び大型化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの走査対象物と；前記少なくとも１つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物上に像を形成する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているために、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２１（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのフルカラー画像形成装置１００の概略構成が示されている。

図１に示されるフルカラー画像形成装置１００は、４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）を重ね合わせてカラー画像を形成する装置であり、光走査装置９００、４個の感光体ドラム（９０１ａ、９０１ｂ、９０１ｃ、９０１ｄ）、４個の帯電チャージャ（９０２ａ、９０２ｂ、９０２ｃ、９０２ｄ）、４個の現像ローラ（９０３ａ、９０３ｂ、９０３ｃ、９０３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（９０４ａ、９０４ｂ、９０４ｃ、９０４ｄ）、４個のクリーニングケース（９０５ａ、９０５ｂ、９０５ｃ、９０５ｄ）、転写ベルト９０６、給紙トレイ９０７、給紙コロ９０８、レジストローラ対９０９、転写チャージャ９１３、定着ローラ９１０、排紙トレイ９１１、及び排紙ローラ９１２などを備えている。

感光体ドラム９０１ａ、帯電チャージャ９０２ａ、現像ローラ９０３ａ、トナーカートリッジ９０４ａ、及びクリーニングケース９０５ａは、組として使用され、ブラックの画像形成ステーションを構成している。

感光体ドラム９０１ｂ、帯電チャージャ９０２ｂ、現像ローラ９０３ｂ、トナーカートリッジ９０４ｂ、及びクリーニングケース９０５ｂは、組として使用され、シアンの画像形成ステーションを構成している。

感光体ドラム９０１ｃ、帯電チャージャ９０２ｃ、現像ローラ９０３ｃ、トナーカートリッジ９０４ｃ、及びクリーニングケース９０５ｃは、組として使用され、マゼンダの画像形成ステーションを構成している。

感光体ドラム９０１ｄ、帯電チャージャ９０２ｄ、現像ローラ９０３ｄ、トナーカートリッジ９０４ｄ、及びクリーニングケース９０５ｄは、組として使用され、イエローの画像形成ステーションを構成している。

すなわち、フルカラー画像形成装置１００は、４つの画像形成ステーションを有している。

各感光体ドラムは、転写ベルト９０６の移動方向（ここでは、Ｘ軸方向）に沿って等間隔に配置されている。各感光体ドラムの表面には、それぞれ感光層が形成されている。ここでは、各感光体ドラムは、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転する。

各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置９００は、上位装置（例えば、パソコン）９０からのカラー画像情報（イエロー画像情報、マゼンタ画像情報、シアン画像情報、ブラック画像情報）に基づいて、色毎に変調された光ビームを、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。ところで、感光体ドラムの長手方向（回転軸に沿った方向、ここではＹ軸方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。なお、以下では、主走査方向の走査において、走査開始位置から走査終了位置に向かう方向を「走査方向」という。また、各感光体ドラムにおける走査開始位置から走査終了位置までの主走査方向の走査領域のうち、潜像が形成される領域を「画像形成領域」ともいう。この光走査装置９００の構成については後述する。

トナーカートリッジ９０４ａにはブラックのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３ａに供給される。トナーカートリッジ９０４ｂにはシアンのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３ｂに供給される。トナーカートリッジ９０４ｃにはマゼンダのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３ｃに供給される。トナーカートリッジ９０４ｄにはイエローのトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴ってその表面に、対応するトナーカートリッジから供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着する。また、各現像ローラには、対応する感光体ドラムにおける帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、各現像ローラの表面に付着しているトナーは、対応する感光体ドラムの表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された像（以下、「トナー画像」という。）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト９０６の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、タイミングを合わせて転写ベルト９０６上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ９０７には転写対象物としての記録紙が格納されている。この給紙トレイ９０７の近傍には給紙コロ９０８が配置されており、該給紙コロ９０８は、記録紙を給紙トレイ９０７から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対９０９に搬送する。該レジストローラ対９０９は、副走査方向の記録開始タイミングに合わせて記録紙を転写ベルト９０６に向けて送り出す。そして、転写チャージャ９１３により転写ベルト９０６上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ９１０に送られる。

この定着ローラ９１０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１１に送られ、排紙トレイ９１１上に順次スタックされる。

各クリーニングケースは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャの位置に戻る。

《光走査装置》
次に、前記光走査装置９００の構成について説明する。

この光走査装置９００は、図２〜図４に示されるように、４個の光源ユニット（２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ）、不図示の４個のカップリングレンズ（２０７ａ、２０７ｂ、２０７ｃ、２０７ｄとする）、不図示の４個のアパーチャ（２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄとする）、４個のシリンダレンズ（２０９ａ、２０９ｂ、２０９ｃ、２０９ｄ）、ポリゴンミラー２１３、４個のｆθレンズ（２１８ａ、２１８ｂ、２１８ｃ、２１８ｄ）、８個の折り返しミラー（２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、２２４ｄ、２２７ａ、２２７ｂ、２２７ｃ、２２７ｄ）、４個のトロイダルレンズ（２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ）、不図示の４個の同期センサ（２２８ａ、２２８ｂ、２２８ｃ、２２８ｄとする）、４個の副走査位置検出系（４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ）、及び処理回路８１５（図１７参照）などを備えている。なお、図２〜図４では、それぞれ便宜上、光走査装置９００の一部のみが図示されている。

光源ユニット２５０ａは、ブラック画像情報に応じて変調された光ビーム（以下、便宜上「ブラックビーム」ともいう）を出射する。光源ユニット２５０ｂは、シアン画像情報に応じて変調された光ビーム（以下、便宜上「シアンビーム」ともいう）を出射する。光源ユニット２５０ｃは、マゼンダ画像情報に応じて変調された光ビーム（以下、便宜上「マゼンダビーム」ともいう）を出射する。光源ユニット２５０ｄは、イエロー画像情報に応じて変調された光ビーム（以下、便宜上「イエロービーム」ともいう）を出射する。

カップリングレンズ２０７ａ、アパーチャ２０８ａ、シリンダレンズ２０９ａ、ｆθレンズ２１８ａ、折り返しミラー２２４ａ、トロイダルレンズ２２０ａ、折り返しミラー２２７ａ、同期センサ２２８ａ、及び副走査位置検出系４００ａは、それぞれブラックビームに対応している。

カップリングレンズ２０７ｂ、アパーチャ２０８ｂ、シリンダレンズ２０９ｂ、ｆθレンズ２１８ｂ、折り返しミラー２２４ｂ、トロイダルレンズ２２０ｂ、折り返しミラー２２７ｂ、同期センサ２２８ｂ、及び副走査位置検出系４００ｂは、それぞれシアンビームに対応している。

カップリングレンズ２０７ｃ、アパーチャ２０８ｃ、シリンダレンズ２０９ｃ、ｆθレンズ２１８ｃ、折り返しミラー２２４ｃ、トロイダルレンズ２２０ｃ、折り返しミラー２２７ｃ、同期センサ２２８ｃ、及び副走査位置検出系４００ｃは、それぞれマゼンダビームに対応している。

カップリングレンズ２０７ｄ、アパーチャ２０８ｄ、シリンダレンズ２０９ｄ、ｆθレンズ２１８ｄ、折り返しミラー２２４ｄ、トロイダルレンズ２２０ｄ、折り返しミラー２２７ｄ、同期センサ２２８ｄ、及び副走査位置検出系４００ｄは、それぞれイエロービームに対応している。

各光源ユニットから出射された光ビームは、対応するカップリングレンズにより略平行光とされ、対応するアパーチャによりビーム整形された後、対応するシリンドリカルレンズにより副走査方向に対応する方向にのみ集束され、ポリゴンミラー２１３の偏向面位置に、主走査方向に対応する方向に長い線像として結像する。これにより、ポリゴンミラー２１３における偏向点と、各感光体ドラムの表面における集光点とが副走査方向に共役となる。

ポリゴンミラー２１３は、２段構造の６面ミラーで構成されている。１段目の６面ミラーではシリンダレンズ２０９ａからの光ビーム及びシリンダレンズ２０９ｄからの光ビームがそれぞれ偏向され、２段目の６面ミラーではシリンダレンズ２０９ｂからの光ビーム及びシリンダレンズ２０９ｃからの光ビームがそれぞれ偏向される。すなわち、単一のポリゴンミラー２１３で全ての光ビームが偏向される。

各ｆθレンズは、ポリゴンミラー２１３の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速に移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。そして、ｆθレンズ２１８ａ及びｆθレンズ２１８ｂは、ポリゴンミラー２１３の一側（ここでは、＋Ｘ側）に配置され、ｆθレンズ２１８ｃ及びｆθレンズ２１８ｄは、ポリゴンミラー２１３の他側（ここでは、−Ｘ側）に配置されている。また、ｆθレンズ２１８ａとｆθレンズ２１８ｂ、及びｆθレンズ２１８ｃとｆθレンズ２１８ｄは、それぞれ副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に積層されている。なお、各シリンダレンズと各ｆθレンズと各トロイダルレンズとによって、ポリゴンミラー２１３の偏向面の面倒れが補正されるようになっている。

ｆθレンズ２１８ａからのブラックビームは、折り返しミラー２２４ａ、トロイダルレンズ２２０ａ、及び折返しミラー２２７ａを介して、感光体ドラム９０１ａ上にスポット状に結像する。すなわち、ｆθレンズ２１８ａと折り返しミラー２２４ａとトロイダルレンズ２２０ａと折返しミラー２２７ａとによって、感光体ドラム９０１ａに対する走査光学系（便宜上「走査光学系Ａ」とする）が構成されている。

ｆθレンズ２１８ｂからのシアンビームは、折り返しミラー２２４ｂ、トロイダルレンズ２２０ｂ、及び折返しミラー２２７ｂを介して、感光体ドラム９０１ｂ上にスポット状に結像する。すなわち、ｆθレンズ２１８ｂと折り返しミラー２２４ｂとトロイダルレンズ２２０ｂと折返しミラー２２７ｂとによって、感光体ドラム９０１ｂに対する走査光学系（便宜上「走査光学系Ｂ」とする）が構成されている。

ｆθレンズ２１８ｃからのマゼンダビームは、折り返しミラー２２４ｃ、トロイダルレンズ２２０ｃ、及び折返しミラー２２７ｃを介して、感光体ドラム９０１ｃ上にスポット状に結像する。すなわち、ｆθレンズ２１８ｃと折り返しミラー２２４ｃとトロイダルレンズ２２０ｃと折返しミラー２２７ｃとによって、感光体ドラム９０１ｃに対する走査光学系（便宜上「走査光学系Ｃ」とする）が構成されている。

ｆθレンズ２１８ｄからのイエロービームは、折り返しミラー２２４ｄ、トロイダルレンズ２２０ｄ、及び折返しミラー２２７ｄを介して、感光体ドラム９０１ｄ上にスポット状に結像する。すなわち、ｆθレンズ２１８ｄと折り返しミラー２２４ｄとトロイダルレンズ２２０ｄと折返しミラー２２７ｄとによって、感光体ドラム９０１ｄに対する走査光学系（便宜上「走査光学系Ｄ」とする）が構成されている。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー２１３から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光ビームの入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

また、光走査装置９００では、４個の感光体ドラム上を同時に走査することができる。

各同期センサ（図示省略）は、対応する感光体ドラムにおける主走査方向の走査開始を検出する。ここでは、各同期センサは、いずれも像面と等価な位置に配置され、主走査方向の走査を開始するのに先立って、ポリゴンミラー２１３により偏向された光ビームが各同期センサに入射する。各同期センサは、それぞれ受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

《副走査位置検出系》
副走査位置検出系４００ａは、感光体ドラム９０１ａに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系４００ａは、図３及び図４に示されるように、反射ミラー４０１ａ、アパーチャ４０２ａ、回折光学素子４０３ａ、レンズ４０４ａ、及び受光素子４０５ａを有している。ここでは、受光素子４０５ａは、走査光学系Ａによる光ビームの集光位置Ｐｆａ（図４参照）よりも後方に配置されている。反射ミラー４０１ａは、折り返しミラー２２７ａと感光体ドラム９０１ａとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム９０１ａにおける画像形成領域Ａｒａ（図４参照）から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子４０３ａは、反射ミラー４０１ａで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ４０４ａは、走査光学系Ａによる光ビームの集光位置Ｐｆａと受光素子４０５ａの受光位置とが共役となるように、回折光学素子４０３ａからの光ビームを集光する。アパーチャ４０２ａは、回折光学素子４０３ａとレンズ４０４ａとによって生成される回折像（ファーフィールドパターン）の一部のみを受光素子４０５ａで検出するために、受光素子４０５ａの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ４０２ａを通過した光ビーム（回折光の一部）が受光素子４０５ａの受光面で受光される。すなわち、受光素子４０５ａに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ４０２ａによって規制される。

副走査位置検出系４００ｂは、感光体ドラム９０１ｂに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系４００ｂは、図３に示されるように、反射ミラー４０１ｂ、アパーチャ４０２ｂ、回折光学素子４０３ｂ、レンズ４０４ｂ、及び受光素子４０５ｂを有している。ここでは、受光素子４０５ｂは、走査光学系Ｂによる光ビームの集光位置よりも後方に配置されている。反射ミラー４０１ｂは、折り返しミラー２２７ｂと感光体ドラム９０１ｂとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム９０１ｂにおける画像形成領域から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子４０３ｂは、反射ミラー４０１ｂで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ４０４ｂは、走査光学系Ｂによる光ビームの集光位置と受光素子４０５ｂの受光位置とが共役となるように、回折光学素子４０３ｂからの光ビームを集光する。アパーチャ４０２ｂは、回折光学素子４０３ｂとレンズ４０４ｂとによって生成される回折像（ファーフィールドパターン）の一部のみを受光素子４０５ｂで検出するために、受光素子４０５ｂの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ４０２ｂを通過した光ビーム（回折光の一部）が受光素子４０５ｂの受光面で受光される。すなわち、受光素子４０５ｂに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ４０２ｂによって規制される。

副走査位置検出系４００ｃは、感光体ドラム９０１ｃに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系４００ｃは、図３に示されるように、反射ミラー４０１ｃ、アパーチャ４０２ｃ、回折光学素子４０３ｃ、レンズ４０４ｃ、及び受光素子４０５ｃを有している。ここでは、受光素子４０５ｃは、走査光学系Ｃによる光ビームの集光位置よりも後方に配置されている。反射ミラー４０１ｃは、折り返しミラー２２７ｃと感光体ドラム９０１ｃとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム９０１ｃにおける画像形成領域から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子４０３ｃは、反射ミラー４０１ｃで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ４０４ｃは、走査光学系Ｃによる光ビームの集光位置と受光素子４０５ｃの受光位置とが共役となるように、回折光学素子４０３ｃからの光ビームを集光する。アパーチャ４０２ｃは、回折光学素子４０３ｃとレンズ４０４ｃとによって生成される回折像（ファーフィールドパターン）の一部のみを受光素子４０５ｃで検出するために、受光素子４０５ｃの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ４０２ｃを通過した光ビーム（回折光の一部）が受光素子４０５ｃの受光面で受光される。すなわち、受光素子４０５ｃに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ４０２ｃによって規制される。

副走査位置検出系４００ｄは、感光体ドラム９０１ｄに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。この副走査位置検出系４００ｄは、図３及び図４に示されるように、反射ミラー４０１ｄ、アパーチャ４０２ｄ、回折光学素子４０３ｄ、レンズ４０４ｄ、及び受光素子４０５ｄを有している。ここでは、受光素子４０５ｄは、走査光学系Ｄによる光ビームの集光位置Ｐｆｄ（図４参照）よりも後方に配置されている。反射ミラー４０１ｄは、折り返しミラー２２７ｄと感光体ドラム９０１ｄとの間であって、主走査方向の走査の際に、感光体ドラム９０１ｄにおける画像形成領域Ａｒｄ（図４参照）から外れた領域を走査する光ビームの光路上に配置されている。回折光学素子４０３ｄは、反射ミラー４０１ｄで反射された光ビームが入射され、回折像を形成する。レンズ４０４ｄは、走査光学系Ｄによる光ビームの集光位置Ｐｆｄと受光素子４０５ｄの受光位置とが共役となるように、回折光学素子４０３ｄからの光ビームを集光する。アパーチャ４０２ｄは、回折光学素子４０３ｄとレンズ４０４ｄとによって生成される回折像（ファーフィールドパターン）の一部のみを受光素子４０５ｄで検出するために、受光素子４０５ｄの受光領域における副走査方向に対応する方向の幅を規制する。そして、このアパーチャ４０２ｄを通過した光ビーム（回折光の一部）が受光素子４０５ｄの受光面で受光される。すなわち、受光素子４０５ｄに入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅がアパーチャ４０２ｄによって規制される。

各回折光学素子は、入射光の位相を空間的に変調して回折像（ファーフィールドパターン）を形成するように、二次元状に配列された凹凸を有している。

ここでは、各回折光学素子は、一例として図６（Ａ）に示されるように、副走査方向に対応する方向（以下、便宜上「dir_sub方向」という）に延びる２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）と、この２つのドット列像の間であって、dir_sub方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾いたドット列像ｄ３と、からなる回折像を形成するように設定されている。すなわち、ドット列像ｄ３は、主走査方向に対応する方向（以下、便宜上「dir_main方向」という）及びdir_sub方向のいずれとも異なる方向に延びている。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の中央部の拡大図である。ここでは、黒い部分は光の強度が強い部分を示し、白い部分は光の強度が弱い部分を示すものとする。なお、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）では、便宜上、ドット全体を同一濃度で描いているが、実際はドット内の光強度は一様ではない（図９（Ｂ）参照）。また、各ドット間にも光強度の相違が若干存在する（図９（Ｂ）参照）。

各副走査位置検出系について、計算機シミュレーションの結果を用いて説明する。各副走査位置検出系は、それぞれほぼ同様にして感光体ドラムに形成される光スポットの副走査方向の位置を検出する。そこで、以下では、各回折光学素子を総称して「回折光学素子４０３」、各レンズを総称して「レンズ４０４」、各受光素子を総称して「受光素子４０５」という。

回折光学素子４０３は、回折領域を２５６ピクセル×２５６ピクセルの要素に分割した。１ピクセルの大きさは５μｍ角である。従って、回折光学素子４０３の位相変調領域は、１．２８ｍｍ×１．２８ｍｍである（図５参照）。また、入射光の位相を空間的に変調する際の位相のレベル数は、０〜２πまでを２５６階調にしている。そして、一例として図７に示されるように、回折光学素子４０３の直前には、回折領域のみに光が入射するようにアパーチャＡＰを配置し、回折光学素子４０３の直後（距離を０としている）には、焦点距離が１００ｍｍの理想レンズ４０４を配置した。なお、光ビームの大きさに対して十分大きい回折光学素子を用いれば、アパーチャＡＰは必要ない。

また、理想レンズ４０４の焦点位置において、各ドットのdir_sub方向の間隔を１００μｍ、ドット列像ｄ３における各ドットのdir_main方向の間隔を５０μｍとした。また、各ドットのビーム径（1/e²）は、約７０μｍとした。そして、図８に示されるように、回折像を中央に含む２．５６ｍｍ×２．５６ｍｍの矩形領域を計算の対象領域とし、該矩形領域の左下隅を計算上の原点（０，０）とした。

図９（Ｂ）には、回折光学素子４０３によって形成される回折像において、dir_sub方向の位置が互いに異なり、dir_main方向に延びる３本の線（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、図９（Ａ）参照）上での光強度Ｐｗの計算結果が示されている。各線の間隔は３００μｍである。また、光強度Ｐｗは、最大値を１としている。ドット位置で光強度Ｐｗが強くなっている。

上述のような光学特性を有する回折光学素子４０３上をレーザ光でdir_main方向に走査すると、回折光学素子４０３によって形成される回折像もdir_main方向に移動する。そして、一例として図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示されるように、走査線のdir_sub方向の位置が異なると、回折像のdir_sub方向の位置も異なる。この場合には、一例として図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示されるように、ドット列像ｄ１及びドット列像ｄ２に対するドット列像ｄ３の検出タイミングが互いに異なる信号が受光素子４０５から出力される。すなわち、受光素子４０５は、回折光学素子４０３に入射される光ビームのdir_sub方向の入射位置に応じた時間間隔で変化する信号を出力する。従って、受光素子４０５の出力信号に基づいて、回折光学素子４０３に入射される光ビームのdir_sub方向の入射位置を求めることができる。なお、本実施形態では、一例として、ドット列像ｄ１とドット列像ｄ２とドット列像ｄ３とからなる回折像の中心位置のdir_sub方向に関する位置を、「回折像のdir_sub方向の位置」ということとする。

しかしながら、回折像においてドットが離散的に並んでいることに起因して、回折像のdir_sub方向の位置と前記ドット列像ｄ３の検出タイミングとの関係は必ずしも線形ではない。回折像のdir_sub方向の位置とドット列像ｄ３の検出タイミングとの関係が線形性を有していない場合には、受光素子４０５の出力信号に基づいて光ビームのdir_sub方向の入射位置を求める際の計算が複雑になる。また、回折像のdir_sub方向の位置変化に対するドット列像ｄ３の検出タイミングの変化が小さい部分が存在すると、検出誤差が大きくなる。

そこで、回折像のdir_sub方向の位置とドット列像ｄ３の検出タイミングとの関係に及ぼす受光素子４０５のdir_sub方向の大きさ（ｄｓとする）の影響を知るために、便宜上、回折像を固定して受光素子４０５の位置をdir_sub方向に変化させ、受光素子４０５の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係を計算機シミュレーションで求めた。なお、それぞれの位置は前記原点を基準としている。ｄｓ＝１００μｍのときの計算結果が図１２（Ａ）に、ｄｓ＝１１０μｍのときの計算結果が図１２（Ｂ）に、ｄｓ＝１２０μｍのときの計算結果が図１２（Ｃ）に、ｄｓ＝１３０μｍのときの計算結果が図１２（Ｄ）に、ｄｓ＝１４０μｍのときの計算結果が図１２（Ｅ）に、ｄｓ＝１５０μｍのときの計算結果が図１２（Ｆ）に、示されている。また、ｄｓ＝１６０μｍのときの計算結果が図１３（Ａ）に、ｄｓ＝１７０μｍのときの計算結果が図１３（Ｂ）に、ｄｓ＝１８０μｍのときの計算結果が図１３（Ｃ）に、ｄｓ＝１９０μｍのときの計算結果が図１３（Ｄ）に、示されている。

ここでは、一例として図１４に示されるように、光強度の閾値Ｐthを最大強度の５０％に設定し、光強度が増加しつつ閾値Ｐthを横切る位置ｎ１と光強度が減少しつつ閾値Ｐthを横切る位置ｎ２との中間位置ｎ３をドット列像ｄ３の検出位置とした。

なお、ｄｓ＝１５０μｍのときに、前記位置ｎ１をドット列像ｄ３の検出位置とした場合と、前記位置ｎ２をドット列像ｄ３の検出位置とした場合と、前記位置ｎ３をドット列像ｄ３の検出位置とした場合と、について、受光素子４０５の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係が図１５に示されている。位置ｎ３をドット列像ｄ３の検出位置とすることにより、ドットの強度ムラの影響による検出誤差を低減することができる。さらに、ドットが離散的に並んでいることに起因する検出誤差を低減することができる。なお、必ずしも、位置ｎ１と位置ｎ２の中間位置をドット列像ｄ３の検出位置とする必要はなく、位置ｎ１と位置ｎ２の両方を用いた所定の演算式から得られた位置をドット列像ｄ３の検出位置としても良い。また、位置ｎ１と位置ｎ２の両方の間を適当な時間間隔でサンプリングし、サンプリングされた値の重心をドット列像ｄ３の検出位置としても良い。

上記計算機シミュレーションの結果に基づいて、ドット列像ｄ３におけるdir_sub方向のドット間隔に対する受光素子４０５のdir_sub方向の大きさを示すパラメータ（「パラメータａ」とする）と、受光素子４０５の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係の線形性を示すパラメータとの関係を求めた。ここでは、一例として、受光素子４０５の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係の線形性を示すパラメータとして、重決定係数（確実度係数ともいい、重相関係数の２乗で表される。以下、「パラメータＲ²」とする）を用いた。なお、Ｒ²値は０〜１の値をとり、１に近いほど直線に近いことを示している。

パラメータａは、ドット列像ｄ３におけるdir_sub方向のドット間隔をｐｓ[ｍｍ]、受光素子４０５のdir_sub方向の大きさをｄｓ[ｍｍ]、(ｄｓ−ｐｓ×ｎ)が正となる０又は最大の正の整数をｎとしたときに、次の（１）式で得られる値である。

ａ＝(ｄｓ−ｐｓ×ｎ)／ｐｓ ……（１）

ａ＝０．０は、ｄｓがｐｓの整数倍と一致する場合を意味している。ここでは、ｐｓ＝１００μｍであるので、ｄｓ＝１００μｍはａ＝０．０に対応し、ｄｓ＝１１０μｍはａ＝０．１に対応し、ｄｓ＝１２０μｍはａ＝０．２に対応し、ｄｓ＝１３０μｍはａ＝０．３に対応し、ｄｓ＝１４０μｍはａ＝０．４に対応し、ｄｓ＝１５０μｍはａ＝０．５に対応し、ｄｓ＝１６０μｍはａ＝０．６に対応し、ｄｓ＝１７０μｍはａ＝０．７に対応し、ｄｓ＝１８０μｍはａ＝０．８に対応し、ｄｓ＝１９０μｍはａ＝０．９に対応している。

図１６に示されるように、受光素子４０５のdir_sub方向の大きさを、dir_sub方向のドット間隔の整数倍と異ならせることにより、受光素子４０５の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係の線形性を改善できる。なお、ａ＝０．５前後にするのが最適である。従って、本実施形態では、各受光素子の前にアパーチャを設けて、各受光素子のdir_sub方向の大きさを１５０μｍとしている。なお、各受光素子自体の大きさを１５０μｍとしても良い。この場合には、各受光素子の前のアパーチャはなくても良い。

また、ドット間の光強度のムラは前記線形性を低下させる要因となるため、各ドットの光強度の均一性を高めることにより、さらに受光素子４０５の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係を線形に近づけることが可能である。

《光源制御回路》
前記処理回路８１５は、図１７に示されるように、４つの光源制御回路（８１５ａ、８１５ｂ、８１５ｃ、８１５ｄ）を有している。

光源制御回路８１５ａは、上位装置９０からのブラック画像情報、同期センサ２２８ａの出力信号、及び受光素子４０５ａの出力信号などに基づいて光源ユニット２５０ａを制御する。光源制御回路８１５ｂは、上位装置９０からのシアン画像情報、同期センサ２２８ｂの出力信号、及び受光素子４０５ｂの出力信号などに基づいて光源ユニット２５０ｂを制御する。光源制御回路８１５ｃは、上位装置９０からのマゼンダ画像情報、同期センサ２２８ｃの出力信号、及び受光素子４０５ｃの出力信号などに基づいて光源ユニット２５０ｃを制御する。光源制御回路８１５ｄは、上位装置９０からのイエロー画像情報、同期センサ２２８ｄの出力信号、及び受光素子４０５ｄの出力信号などに基づいて光源ユニット２５０ｄを制御する。各光源制御回路は、ほぼ同様な回路構成を有している。そこで、以下では、代表として光源制御回路８１５ｃについて説明する。

光源制御回路８１５ｃは、一例として図１８に示されるように、信号調整回路２８、副走査位置演算回路２３、書込制御回路３０、画像処理回路４０、及び光源駆動回路５０などを有している。

画像処理回路４０は、上位装置９０からのマゼンダ画像情報に基づいて、マゼンダの画像データを生成する。

信号調整回路２８は、同期センサ２２８ｃの出力信号を増幅、反転、２値化して信号Ｓ２２８ｃを生成する。従って、同期センサ２２８ｃに光が入射すると、信号Ｓ２２８ｃは、「Ｈ（ハイレベル）」から「Ｌ（ローレベル）」に変化する。また、信号調整回路２８は、受光素子４０５ｃの出力信号を増幅、２値化して信号Ｓ４０５ｃを生成する。信号Ｓ４０５ｃは、一例として図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）に示されるように、ドット列像ｄ１のドットに対応するパルスｐ１、ドット列像ｄ３のドットに対応するパルスｐ３、及びドット列像ｄ２のドットに対応するパルスｐ２を有している。そして、回折光学素子４０４ｃを走査する光ビームのdir_sub方向の走査位置によって、回折像のdir_sub方向の位置が変化するため、パルスｐ１とパルスｐ３の時間間隔ｔ13及びパルスｐ３とパルスｐ２の時間間隔ｔ32が異なっている。

副走査位置演算回路２３は、信号Ｓ４０５ｃに基づいて感光体ドラム９０１ｃにおける光スポットの副走査方向の位置を検出する。ここでは、一例として図２０に示されるように、パルスｐ１の立ち上がりタイミングt1とパルスｐ１の立ち下がりタイミングt2との中間のタイミングt3と、パルスｐ３の立ち上がりタイミングt4とパルスｐ３の立ち下がりタイミングt5との中間のタイミングt6と、を求め、タイミングt3とタイミングt6との時間差を前記t13として算出する。そして、位置ずれがないときのt13（基準時間差とする。）と計測されたt13との差Δｔを算出し、光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向（＋側又は−側）を求める。なお、上記基準時間差、及び上記Δｔと光スポットの副走査方向の位置ずれ量との関係は、予め取得され不図示のメモリに格納されている。また、パルスｐ１の立ち上がりタイミングt1とパルスｐ１の立ち下がりタイミングt2とを予め設定されている演算式に代入して得られるタイミングt3´と、パルスｐ３の立ち上がりタイミングt4とパルスｐ３の立ち下がりタイミングt5とを予め設定されている演算式に代入して得られるタイミングt6´と、の時間差を前記t13としても良い。

書込制御回路３０は、画像処理回路４０からの画像データを各画素に割り当てて変調データを生成し、該変調データをシリアル信号として出力する。ここでは、光源ユニット２５０ｃの各半導体レーザに対応した複数のシリアル信号が出力される。

また、書込制御回路３０は、副走査位置演算回路２３で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれを補正する。ここでは、画像の副走査方向の形成開始位置を画像解像度に応じた1ライン単位で調整することにより、前記位置ずれを補正する。ところで、一例として図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）に示されるように、書込制御回路３０では、動作開始信号（信号STOUT）が検出されると、光走査開始信号（信号SOS）のパルスをカウントし、カウント値Ｎが予め設定されている値Ｃｓに達したときに、画像形成が開始される（Ｔ１参照）。信号SOSのパルスは、1走査につき1個検出されるようになっている。そこで、カウント値ＮがＣｓ−１に達したときに、画像形成が開始されるようにすれば副走査方向の画像形成が1ライン分（ΔＬ）だけ早くなり（Ｔ２参照）、カウント値ＮがＣｓ＋１に達したときに、画像形成が開始されるようにすれば副走査方向の画像形成が1ライン分（ΔＬ）だけ遅くなる（Ｔ３参照）。例えば、６００ｄｐｉであれば４２．３μｍ、１２００ｄｐｉであれば２１．２μｍ単位で副走査方向の位置をシフトすることができる。すなわち、書込制御回路３０は、副走査方向位置演算回路２３で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれが補正されるように、画像形成が開始されるときのカウント値を設定する。なお、画像データの先頭部に空白ラインを設け、該空白ライン数を変化させても良い。この方法によっても、画像の副走査方向の形成開始位置を画像解像度に応じた1ライン単位で調整することができる。

さらに、書込制御回路３０は、感光体ドラム９０１ｃにおける画像形成領域外に向かう光ビームの強度を、前記画像形成領域内に向かう光ビームの強度よりも強くする。これにより、ドット間の強度むらを減少させることができる。

光源駆動回路５０は、書込制御回路３０からのシリアル信号に基づいて光源ユニット２５０ｃの駆動信号を生成する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置９００では、書込制御回路３０によってシフト手段及びビーム強度調整手段が実現されている。

また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置１００では、各感光体ドラムによって走査対象物が実現され、各帯電チャージャと各現像ローラと各トナーカートリッジと転写チャージャ９１３と定着ローラ９１０とによって転写装置が実現されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、画像形成ステーション毎に、光源ユニットから対応する感光体ドラム表面（被走査面）に向かう光ビームが入射され、dir_sub方向（第１の方向）に延びる２つのドット列像ｄ１、ｄ２と、dir_sub方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾いた方向（第２の方向）に延びるドット列像ｄ３とを含む回折像を形成する回折光学素子４０３、及び前記回折像を検出する受光素子４０５（光検出器）を有している。これにより、受光素子４０５からは、回折光学素子４０３に入射する光ビームのdir_sub方向の位置情報を含む信号が出力される。従って、結果として、高コスト化及び大型化を招くことなく、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向の位置を精度良く検出することが可能となる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、前記回折光学素子４０３によって形成される回折像は、ドット列状の像を含んでいる。これにより、回折光学素子４０３と受光素子４０５との位置関係に経時変化が発生しても、検出誤差を小さく抑えることができる。

ところで、温度変化により、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が変化したり、回折光学素子４０３自体が膨張・収縮すると、回折像も膨張もしくは収縮する。しかしながら、本実施形態に係る光走査装置９００によると、前記回折光学素子４０３によって形成される回折像は、互いに平行な２つの回折像を含んでいるため、互いに平行な２つの回折像を検出して、温度変化の影響を補正することが可能である。従って、温度変化により、半導体レーザから出射されるレーザ光の波長が変化したり、回折光学素子４０３自体が膨張・収縮しても、安定した検出精度を維持することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、前記回折光学素子４０３は、入射光の位相を空間的に変調することにより回折像を形成するように、二次元状に配列された凹凸を有している。これにより、回折光学素子４０３での光量の低下を抑制することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００では、感光体ドラム面に等価な面と受光素子４０５の受光面とが共役になるように、回折光学素子４０３と受光素子４０５との間にレンズ４０４が配置されているため、光スポットの副走査方向の位置を検出できる範囲（ダイナミックレンジ）を広くすることができる。また、回折像の大きさをレンズの倍率に応じて調整可能であり、設計の幅が広がるというメリットもある。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、画像形成領域外に向かう光ビームを用いて、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向の位置を検出している。これにより、リアルタイムで副走査方向の位置を検出することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、画像形成領域外に向かう光ビームの強度を、画像形成領域内に向かう光ビームの強度よりも強くしている。これにより、感光体に向かうビーム強度を増大させることなく、前記受光素子４０５で検出されるビーム強度を増大させることができる。そのため、前記受光素子４０５で検出される信号のＳＮ比を向上させることができ、検出精度の向上を図ることができる。また、感光体へ向かうビーム強度は増大させないため、出力画像の画像品質や感光体ドラム自体に悪影響を及ぼすことを回避できる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、前記各副走査位置検出系では、受光素子４０５のdir_sub方向の長さが、回折像におけるdir_sub方向のドット間隔の整数倍と異なるように設定している。これにより、検出誤差を小さくすることができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、前記各副走査位置検出系は、受光素子４０５に入射する光ビームの少なくともdir_sub方向の幅を１５０μｍに規制するアパーチャを有している。これにより、低コストの汎用の受光素子を使用することができる。

また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置１００によると、光走査装置９００を備えているために、高コスト化及び大型化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。

また、本実施形態に係るフルカラー画像形成装置１００によると、画像の副走査方向の形成開始位置を調整することによって、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向ずれを補正している。これにより、低コスト化及び小型化を更に図ることが可能となる。

なお、上記実施形態では、画像の副走査方向の形成開始位置を調整することにより、感光体ドラム表面に形成される光スポットの副走査方向の位置ずれを補正する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、1ライン分よりも細かくシフトする必要がある場合には、一例として図２２に示されるように、互いに非平行な入射面と射出面を有し、不図示の回動機構によって光軸５０４を回転軸として回動可能な、くさび形プリズム５０１を各光源ユニットとポリゴンミラー２１３との間にそれぞれ配置しても良い。このくさび形プリズム５０１は、回動に応じて、入射光５０２に対して副走査方向に対応する方向ｗ１に偏向した出射光５０３を出射する。なお、図２２におけるｗ２は主走査方向に対応する方向であり、ｗ３は光軸方向である。この場合には、前記書込制御回路３０は、副走査位置演算回路２３で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれが補正されるようにくさび形プリズム５０１を回動させる駆動信号を生成し、不図示の回動機構に出力することとなる。ここでは、書込制御回路３０とくさび形プリズム５０１と不図示の回動機構とによってシフト手段が実現される。

また、一例として図２３（Ａ）〜図２３（Ｅ）に示される液晶偏向素子１４３を用いて副走査方向ずれを補正しても良い。液晶偏向素子とは、電圧を印加すると、ある偏光方向を持った光に対する屈折率が変化することを利用して光を偏向させる素子である。液晶偏向素子１４３は、上記くさび形プリズム５０１と同様に、各光源ユニットとポリゴンミラー２１３との間にそれぞれ配置される。

図２３（Ａ）は液晶偏向素子１４３の外形形状を示している。液晶偏向素子１４３の中央部に光ビームの光路を偏向可能な有効領域ＥＡがある。図２３（Ｂ）は、有効領域ＥＡ内の、透明電極板１５２−１（図２３（Ｃ）参照）を入射側から見た図である。透明電極板１５２−１には図２３（Ｂ）における上下方向に長いストライプ状の複数の透明電極パターン１５６（１５６−１、１５６−２、・・・、１５６−ｎ）が等間隔に（図２３（Ｂ）における紙面左右方向に）配列されている。そして、各透明電極パターンは、一対の抵抗１５５を介して電気的に接続されている。なお、図２３（Ｂ）における左右方向は光ビームの光路が偏向される方向であり、副走査方向に対応する方向ｗ１である。図２３（Ｃ）は液晶偏向素子１４３の断面構造及び液晶分子の配向状態を示している。厚さ数［μｍ］〜数十［μｍ］程度の液晶層１５４が、透明電極板１５２−１、１５２−２及び配向膜１５３を介して、２枚のガラス基板１５１−１及び１５１−２に挟持されている。光ビームの出射面側の透明電極板１５２−２には全面一様な電極パターンが形成されている。

ストライプ状の電極パターン１５６−１には端子１（ＣＨ１）が取り付けられ、１５６−ｎには端子２（ＣＨ２）が取り付けられている。この２つの端子に駆動電圧が印加される。図２３（Ｄ）に示されるように、端子１及び端子２に互いに異なる電圧（例えば１Ｖと５Ｖ）が印加されると、液晶層１５４内には抵抗１５５の抵抗値Ｒを比例定数とする電位Ｖｔが発生する。そして、この電位分布に従い、液晶層１５４内の液晶分子のチルト角φが変化する。このように配向した液晶分子に、電圧が０Ｖのときの液晶分子の長軸方向（図２３（Ｃ）における紙面左右方向）に偏光した光ビームＬＢが入射されると、この光ビームＬＢは、図２３（Ｅ）に示されるように、偏光方向と同じ方向に屈折率Ｒｉの勾配を感じる。すなわち、この液晶偏向素子１４３はプリズムと同様な作用を有し、光ビームを偏向することができる。駆動電圧を変化させると、屈折率の勾配を変化させることができるため、光ビームの偏向角を制御することができる。この場合には、前記書込制御回路３０は、副走査方向位置演算回路２３で検出された光スポットの副走査方向の位置ずれ量及び位置ずれ方向に基づいて、該位置ずれが補正されるように液晶偏向素子１４３の駆動電圧に対応した駆動信号を生成する。すなわち、書込制御回路３０と液晶偏向素子１４３とによってシフト手段が実現される。なお、液晶に代えて、LiNbO₃等の他の電気光学材料を用いても良い。

また、上記実施形態において、温度変化の影響が小さい場合には、前記回折光学素子４０３で形成される回折像に、前記２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）の一方がなくても良い（図２４参照）。

また、上記実施形態では、前記２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）がdir_sub方向に延びる場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）は、dir_main方向と異なる方向であって、前記ドット列像ｄ３と異なる方向に延びていれば良い。

また、上記実施形態では、前記２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）が互いに平行である場合について説明したが、これに限らず、２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）の一方が、前記ドット列像ｄ３と平行であっても良い。

また、前記回折光学素子４０３で形成される回折像は、前記各ドット列像を一部に含む回折像であっても良い。

また、上記実施形態では、前記回折光学素子４０３によって形成される回折像が複数のドット列像を含む場合について説明したが、これに限らず、例えば、前記各ドット列像ｄ３に代えて、複数のドットが所定の曲線を構成するように配置されたドット群像を用いても良い。

また、前記２つのドット列像（ｄ１、ｄ２）に代えて、複数のドットが互いに同一の所定の曲線（Ａとする）を構成するように配置されたドット群像を用いても良い。この場合に、更に前記各ドット列像ｄ３に代えて、複数のドットが上記曲線Ａと異なる曲線を構成するように配置されたドット群像を用いても良い。

要するに、前記回折光学素子４０３によって形成される回折像が、少なくとも一部分においてdir_sub方向の位置によってdir_main方向における互いの間隔が異なる複数の像を含んでいれば良い。

また、上記実施形態において、前記回折光学素子４０３と受光素子４０５との位置関係の経時変化が小さい場合には、前記回折光学素子４０３は、ドット列像に代えて、一例として図２５（Ａ）に示されるように、dir_sub方向に延びる２つのライン像（Ｌ１、Ｌ２）と、この２つのライン像の間であって、dir_sub方向に対して角度θ（θ＜９０°）だけ傾いたライン像Ｌ３とからなる回折像が形成されるように設計されても良い。図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）の中央部の拡大図である。なお、図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）では、便宜上、ライン全体を同一濃度で描いているが、実際はライン内の光強度は一様ではない（図２６（Ｂ）参照）。

図２６（Ｂ）には、図２５（Ａ）に示される回折像において、dir_sub方向の位置が互いに異なり、dir_main方向に延びる３本の線（Ｌｄ、Ｌｅ、Ｌｆ、図２６（Ａ）参照）上での光強度Ｐｗの計算機シミュレーションによる計算結果が示されている。各線の間隔は３００μｍである。前記ドット列の場合と同様な傾向を示している。なお、光強度Ｐｗは、最大値を１としている。

また、この場合には、図２７に示されるように、受光素子４０５のdir_sub方向の大きさが１００μｍのときでも、受光素子４０５の位置（Ｄpd）とライン像Ｌ３の検出位置（Ｄl3）との関係はほぼ線形となる。

この場合には、信号Ｓ４０５ｃは、一例として図２８（Ａ）〜図２８（Ｃ）に示されるように、ライン像Ｌ１に対応するパルスｐ１、ライン像Ｌ３に対応するパルスｐ３、及びライン像Ｌ２に対応するパルスｐ２を有している。そして、回折光学素子４０４ｃにおける光ビームのdir_sub方向に関する入射位置によって、回折像のdir_sub方向の位置が変化するため、パルスｐ１とパルスｐ３の時間間隔ｔ13及びパルスｐ３とパルスｐ２の時間間隔ｔ32が異なっている。すなわち、上記実施形態と同様にして、副走査方向の位置ずれを求めることができる。

また、この場合においても、温度変化の影響が小さい場合には、２つのライン像（Ｌ１、Ｌ２）の一方がなくても良い（図２９参照）。

また、この場合においても、２つのライン像（Ｌ１、Ｌ２）は、dir_main方向と異なる方向で、かつライン像Ｌ３と異なる方向に延びていれば良い。

また、この場合においても、２つのライン像（Ｌ１、Ｌ２）の一方が、ライン像Ｌ３と平行であっても良い。

また、この場合においても、回折光学素子４０３で形成される回折像は、前記各ライン像を一部に含む回折像であっても良い。

また、この場合においても、上記ライン像Ｌ３に代えて、所定の曲線状の像を用いても良い。

また、この場合においても、上記２つのライン像（Ｌ１、Ｌ２）に代えて、互いに同一の所定の曲線（ａとする）状の像を用いても良い。この場合に、更に上記ライン像Ｌ３に代えて、上記曲線ａと異なる曲線状の像を用いても良い。

要するに、回折光学素子４０３によって形成される回折像が、少なくとも一部分においてdir_sub方向の位置によってdir_main方向における互いの間隔が異なる複数の像を含んでいれば良い。

また、上記実施形態において、前記回折光学素子４０３に、対応する走査光学系による光ビームの集光位置と受光素子４０５の位置とが共役となるようなレンズ機能を付加した場合には、前記レンズ４０４は不要である。

また、上記実施形態では、前記回折光学素子４０３は、光ビームを透過させて位相を変調する場合について説明したが、光ビームを反射して位相を変調しても良い。

また、上記実施形態では、前記受光素子４０５が、対応する走査光学系による光ビームの集光位置よりも後方に配置されている場合について説明したが、これに限らず、前記受光素子４０５が、対応する走査光学系による光ビームの集光位置に配置されても良い（図３０参照）。この場合には、前記レンズ４０４は不要である。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてフルカラー画像形成装置１００の場合について説明したが、これに限らず、例えばモノクロのレーザプリンタのように、１色の画像形成装置であっても良い。

本発明の一実施形態に係るフルカラー画像形成装置の概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を説明するための概略図（その１）である。 図１における光走査装置を説明するための概略図（その２）である。 図１における光走査装置を説明するための概略図（その３）である。 回折光学素子における回折領域の大きさを説明するための図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ回折光学素子によって形成される回折像を説明するための図である。 計算機シミュレーションにおける副走査位置検出系の構成を説明するための図である。 計算領域及び計算上の原点を説明するための図である。 図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ図８の回折像の光強度を説明するための図である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、それぞれ回折光学素子を走査する光ビームの副走査方向に対応する方向の位置と、形成される回折像の位置との関係を説明するための図である。 図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）は、それぞれ図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に対応する受光素子の出力信号を説明するための図である。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｆ）は、それぞれ受光素子の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係を説明するための図（その１）である。 図１３（Ａ）〜図１３（Ｄ）は、それぞれ受光素子の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係を説明するための図（その２）である。 受光素子の出力信号におけるドット列像ｄ３の検出位置を説明するための図（その１）である。 受光素子の出力信号におけるドット列像ｄ３の検出位置を説明するための図（その２）である。 ドット間隔に対する受光素子の大きさが、受光素子の位置（Ｄpd）とドット列像ｄ３の検出位置（Ｄd3）との関係の線形性に及ぼす影響を説明するための図である。 図１における光走査装置の処理回路を説明するための図である。 図１７における光源制御回路８１５ｃを説明するための図である。 図１９（Ａ）〜図１９（Ｃ）は、それぞれ受光素子４０５ｃの出力信号を説明するための図である。 副走査位置演算回路での信号処理を説明するための図である。 図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、それぞれ書込制御回路における副走査方向ずれの補正処理を説明するための図である。 くさび形プリズムを説明するための図である。 図２３（Ａ）〜図２３（Ｅ）は、それぞれ液晶偏向素子を説明するための図である。 ドット列像が２つのときの回折像を説明するための図である。 図２５（Ａ）及び図２５（Ｂ）は、それぞれライン像の回折像を説明するための図である。 図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）は、それぞれ図２５（Ａ）の回折像の光強度を説明するための図である。 受光素子の位置（Ｄpd）とライン像Ｌ３の検出位置（Ｄl3）との関係を説明するための図である。 図２８（Ａ）〜図２８（Ｃ）は、それぞれ図２５（Ａ）の回折像が形成されるときの受光素子４０５ｃの出力信号を説明するための図である。 ライン像が２つのときの回折像を説明するための図である。 副走査位置検出系の変形例を説明するための概略図である。

符号の説明

３０…書込制御回路（ビーム強度調整手段、シフト手段、シフト手段の一部）、１００…フルカラー画像形成装置（画像形成装置）、２１３…ポリゴンミラー（偏向手段）、２１８ａ〜２１８ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、２２０ａ〜２２０ｄ…トロイダルレンズ（走査光学系の一部）、２２４ａ〜２２４ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２２７ａ〜２２７ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２５０ａ〜２５０ｄ…光源ユニット、４００ａ〜４００ｄ…副走査位置検出系、４０２ａ〜４０２ｄ…アパーチャ、４０３、４０３ａ〜４０３ｄ…回折光学素子、４０４、４０４ａ〜４０４ｄ…レンズ、４０５、４０５ａ〜４０５ｄ…受光素子（光検出器）、９００…光走査装置、９０１ａ〜９０１ｄ…感光体ドラム（走査対象物）。

Claims (21)

1. 光ビームにより被走査面を走査する光走査装置であって、
   光源と；
   前記光源からの光ビームを偏向する偏向手段と；
   前記偏向された光ビームを被走査面上に集光する走査光学系と；
   前記光源から前記被走査面に向かう光ビームが入射され、少なくとも一部分において副走査方向に対応する方向の位置によって主走査方向に対応する方向における互いの間隔が異なる複数の像を含む回折像を形成する回折光学素子と；
   前記回折像を検出する光検出器と；を備える光走査装置。
2. 前記複数の像は、主走査方向に対応する方向と異なる第１の方向に延びる像を少なくとも一部分に含む像と、主走査方向に対応する方向及び前記第１の方向のいずれとも異なる第２の方向に延びる像を少なくとも一部分に含む像とを、含むことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記複数の像は、前記第１の方向に延びる像及び前記第２の方向に延びる像の一方に平行な像を少なくとも一部分に含む像を、更に含むことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記各延びる像は、ライン状の像であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
5. 前記各延びる像は、ドット列状の像であることを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
6. 前記光検出器の副走査方向に対応する方向の長さは、前記ドット列状の像における副走査方向に対応する方向のドット間距離の整数倍と異なることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記回折光学素子は、入射光の位相を空間的に変調することにより前記回折像を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記回折光学素子に入射される光ビームは、前記走査光学系を介した光ビームであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記回折光学素子に入射される光ビームは、前記被走査面における画像が形成される領域から外れた領域に向かう光ビームであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記画像が形成される領域から外れた領域に向かう光ビームの強度を、前記画像が形成される領域に向かう光ビームの強度よりも強くするビーム強度調整手段を、更に備えることを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記光検出器は、前記回折光学素子に入射される光ビームの副走査方向に対応する方向の入射位置、に応じた時間間隔で変化する信号を出力することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置。
12. 前記光検出器は、前記走査光学系による光ビームの集光位置よりも後方に配置され、
    前記光検出器の位置と前記集光位置とが共役となるように、前記回折光学素子からの光ビームを集光するレンズを、更に備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光走査装置。
13. 前記光検出器は、前記走査光学系による光ビームの集光位置よりも後方に配置され、
    前記回折光学素子は、前記光検出器の位置と前記集光位置とが共役となるようなレンズ機能を更に有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光走査装置。
14. 前記光検出器に入射する光ビームの少なくとも副走査方向に対応する方向の幅を規制するアパーチャを、更に備えることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置。
15. 前記光検出器の出力信号に基づいて、前記被走査面上における光ビームの集光位置を副走査方向にシフトするシフト手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の光走査装置。
16. 前記シフト手段は、前記光検出器の出力信号の立ち上がりタイミングと立ち下がりタイミングとを用いて、シフト量及びシフト方向を取得することを特徴とする請求項１５に記載の光走査装置。
17. 前記シフト手段は、駆動電圧に応じて前記光源からの光ビームを副走査方向に対応する方向に偏向する液晶偏向素子と、前記光検出器の出力信号に基づいて前記駆動信号を生成する駆動信号生成回路と、を含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光走査装置。
18. 前記シフト手段は、前記光検出器の出力信号に基づいて、前記光源と前記偏向手段との間に配置された光学素子の姿勢を調整する姿勢調整手段を含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光走査装置。
19. 前記シフト手段は、前記光検出器の出力信号に基づいて、前記被走査面上における副走査方向の画像形成開始位置を調整する開始位置調整回路を含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の光走査装置。
20. 少なくとも１つの走査対象物と；
    前記少なくとも１つの走査対象物に対して画像情報が含まれる光を走査し、前記走査対象物上に像を形成する少なくとも１つの請求項１〜１９のいずれか一項に記載の光走査装置と；
    前記走査対象物に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。
21. 前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項２０に記載の画像形成装置。

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