JP2008292597A - 画像形成装置におけるレーザ走査装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばＶＣＳＥＬ等を用いたマルチビームのレーザ走査装置において、すべてのレーザビームに効率よく高精度な副走査方向の走査線の湾曲補正を行う。
【解決手段】複数のレーザビームにより複数の走査線を同時に感光体上に結像するレーザ走査装置であって、複数の走査線の副走査方向の湾曲量を検出し、前記複数の走査線の各走査線に対して、それぞれ対応する副走査方向の湾曲量の補正を行なう。前記湾曲量の検出では、２つの走査線の副走査方向の湾曲量を検出し、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を、検出した前記２つの走査線の副走査方向の湾曲量に基づいて算出する。
【選択図】図９

Description

本発明は画像形成装置におけるレーザ走査装置及びその方法に関する。特に、複写機，プリンタ等の画像形成装置におけるレーザ走査装置及びその方法、更にその画像形成装置に関する。

近年、レーザ走査を用いて画像形成を行う複写機やプリンタにおいては、今まで以上の高速化および高解像度化が求められている。そして、これらの要求に応えるために、レーザを走査するポリゴンミラーをより高速で回転させる、もしくはレーザビームを出射する発光点を増やすなどの対応が進んでいる。

しかし、ポリゴンミラーについては、風損に伴う発熱や騒音およびミラーそのものの強度，そしてモータの回転能力などを考慮すると、自ずと高速化には限界がある。

そこで、昨今は、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬ:vertical-cavity surface-emitting laser）等の高密度光源を用いるマルチビーム化が高速化，高解像度化の主流になりつつある。すなわち、かかる高密度光源を用いてレーザ発光点を従来より大幅に増やし、多数のレーザビームで同時に走査を行う技術である。

ところで、近年増加しているカラー対応の画像形成装置においては、高速化という点では、いわゆるタンデム方式の画像形成装置が有利である。このタンデム方式では、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックの４色の像形成をそれぞれ独立した感光体によって行い、最終的に転写媒体上で４色を重ね合わせる。このようなタンデム方式の画像形成装置においては、別々の走査機構によって形成した像を重ね合わせてカラー画像を得るので、感光体上において副走査方向に各走査線の傾きや湾曲が生じると、色ずれや色むらとなって画像品質を低下させる要因となる。

この走査線の副走査方向の湾曲を補正するための方法が、従来から知られている。例えば、レーザ走査装置の折り返しミラーを機械的に曲げることによって湾曲をキャンセル（相殺）する方法がある。また、特許文献１で提案されているように、画像形成可能な有効走査領域を主走査方向に複数の領域に分割し、分割領域ごとに書き込み位置を副走査方向にオフセットして、副走査方向の走査線の湾曲を補正を行う方法がある。
特許第３６００２２８号

しかしながら、このような従来用いられている副走査方向の走査線の湾曲の補正方法では、次に述べるような問題が発生する。

先ほど述べたような、近年の高速化，高解像度化に対応するためのＶＣＳＥＬ等を用いたレーザ走査装置における発光点の数は、数十に増やすことも技術的には可能である。このようにレーザビームの数が数十にも達すると、それらのレーザビームは副走査方向に広く分布することになる。例えば、解像度２４００ｄｐｉのレーザ走査装置で走査線が４８あると仮定すると、それらの副走査方向の両端の走査線の間の距離は０．４ｍｍ程度まで広がる。

副走査方向の走査線の湾曲の大きな要因として結像レンズの収差が挙げられる。この収差は、結像レンズを通過するレーザビームの位置によって異なるため、レーザビームによって発生する湾曲量が異なる。その湾曲量の差は、０．４ｍｍも離れたレーザビーム同士では５から１０μｍまで大きくなる場合がある。画像形成装置においては、５μｍの色ずれであっても画質を劣化させる場合があるので、この湾曲量の差は許容することができない。

これに対し、従来の機械的なミラーベンディングや上記特許文献１に記載されている副走査方向の走査線の湾曲補正方法では、すべてのレーザビームに一律の補正がかかってしまうため、副走査方向の走査線間の湾曲量の差をなくすことができなかった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、例えばＶＣＳＥＬ等を用いたマルチビームのレーザ走査装置において、すべてのレーザビームに効率よく高精度な副走査方向の走査線の湾曲補正を行うことである。

また、該レーザ走査装置を有する画像形成装置およびその制御方法、該制御方法を実現するためのコンピュータプログラムを提供する。

係る課題を解決するために、本発明におけるレーザ走査装置は、複数のレーザビームにより複数の走査線を同時に感光体上に結像するレーザ走査装置であって、複数の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する湾曲量検出部と、前記複数の走査線の各走査線に対して、それぞれ対応する副走査方向の湾曲量の補正を行なう湾曲補正部とを有することを特徴とする。

ここで、前記湾曲量検出部は、２つの走査線の副走査方向の湾曲量を検出する検出部と、３つ以上の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する場合、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を、検出した前記２つの走査線の副走査方向の湾曲量に基づいて算出する算出部とを有する。また、前記検出部は、１つの走査線の主走査方向の有効走査領域の少なくとも中央及び両端にパターンを形成するパターン形成部と、前記少なくとも中央及び両端の副走査方向のパターン位置を検出するパターン位置検出部と、前記少なくとも中央及び両端の副走査方向のパターン位置を結ぶ２次曲線を前記１つの走査線の湾曲量とする曲線算出部とを含む。また、前記算出部は、前記検出した２つの走査線に対応する２次曲線の２次項と定数項との補間によって、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を算出する。また、前記湾曲補正部は、１つの走査線の主走査方向の有効走査領域を予め決められた走査領域に分割する分割部と、各分割された走査領域ごとに、前記湾曲量検出部で検出された湾曲量を相殺する副走査方向の遅延量を有するレーザビームを、前記複数のレーザビームから選ぶ選択部と、各分割された走査領域を、前記選ばれたレーザビームをそれぞれ順に使用して走査することにより湾曲を補正する走査制御部とを含む。また、前記レーザ走査装置は、複数の光源と該光源から出射したレーザビームをポリゴンミラー上に結像させる入射光学系と、該光源から出射したレーザビームを走査するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーによって走査されたレーザビームを感光体上に結像する走査光学系とを有し、前記走査線の副走査方向の湾曲は、前記走査光学系に含まれる結像レンズの収差により発生し、前記複数の走査線の各走査線の副走査方向の湾曲量は、前記レーザビームが通過する結像レンズの位置に対応する収差の違いにより異なる。

また、本発明の画像形成装置は、上記のレーザ走査装置を有することを特徴とする。

また、本発明の制御方法は、複数のレーザビームにより複数の走査線を同時に感光体上に結像するレーザ走査装置を有する画像形成装置の制御方法であって、複数の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する湾曲量検出工程と、前記複数の走査線の各走査線に対して、それぞれ対応する副走査方向の湾曲量の補正を行なう湾曲補正工程とを有することを特徴とする。前記湾曲量検出工程は、２つの走査線の副走査方向の湾曲量を検出する検出工程と、３つ以上の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する場合、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を、検出した前記２つの走査線の副走査方向の湾曲量に基づいて算出する算出工程とを有する。

以上のような構成により、以下に挙げる効果を得ることができる。

１．マルチビームのレーザ走査装置において、各走査線の副走査方向の湾曲量が異なる場合であっても、それぞれの走査線の湾曲量に合わせて適切な湾曲補正を行うことができるので、色ずれや色味変化のない良好な画像を得ることができる。

２．マルチビームのレーザ走査装置において、一部の走査線の湾曲データを用いて他の走査線の湾曲量を算出しているので、装置が記憶しておくべきデータの容量を少なくでき、メモリ容量を節約してコストを低減することができる。

３．画像形成装置にて、随時走査線の副走査方向の湾曲量を測定して補正も行う場合、一部の走査線のみを測定すれば他の走査線の補正も行える。このため、補正にかかる時間を少なくすることができ、装置のダウンタイムを短縮することができる。

４．収差の大きい結像レンズを用いたマルチビームのレーザ走査装置で、走査線間の副走査方向の湾曲量が大きくばらつく場合でも、補正によってそのばらつきを少なくすることができる。そのため、光学系の自由度が高まり、またレンズを廉価に製作することが可能になる。

以下、図面に沿って、本発明の実施形態を詳細に説明する。

＜本実施形態の画像形成装置におけるレーザ走査装置の構成例＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の画像形成部を構成するレーザ走査装置の断面図である。また、図２は、レーザ走査装置を構成する主要光学部品のみを示した走査光学系の斜視図である。

本実施形態の画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置である。従って、図１の画像形成部１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色に対応した感光体９１〜９４と、それらの各感光体に潜像を形成するレーザ走査装置２とを備える。

レーザ走査装置２は、ポリゴンミラー１０を中心として両側に略対称に光学部品が配置され、各感光体９１〜９４に到達するＥ１からＥ４の走査用レーザビームを出射する。ここでは、Ｅ１を例にとって走査用レーザビームの経路を説明する。

まず、図２を用いて、ポリゴンミラー１０より上流の入射光学系の構成例について説明する。図２において、１１はレーザホルダであり、鏡筒保持部１１ａ内に図示しない半導体レーザ（ＶＣＳＥＬなど）を圧入により保持している。１２は半導体レーザを駆動するレーザドライバ基板である。鏡筒保持部１１ａの先端側には絞りが設けられ（不図示）、半導体レーザから出射されたレーザビームを所望の最適なビーム形状に成形している。鏡筒保持部１１ａのさらに先端には、絞りを通過したレーザビームを略平行のレーザビームに変換するコリメータレンズ１４が設置されている。１３は副走査方向のみに所定の屈折力を有しているシリンドリカルレンズであり、コリメータレンズ１４を通過した平行のレーザビームをポリゴンミラー上に主走査方向の線状に結像させる。

次に、図１を用いて、ポリゴンミラー１０より下流の走査光経路を説明する。上述の入射光学系よりポリゴンミラー１０に入射したレーザビームは、ポリゴンミラー１０によって偏向走査され、第１および第２の結像レンズ２１，２２を通過する。これら第１の結像レンズ２１および第２の結像レンズ２２は、ポリゴンミラー１０で偏向走査されたレーザビームを感光体上にスポット状に結像させ、感光上で等速走査に変換する機能を持ち、ｆθレンズと呼ばれる。なお、ｆθレンズのうち第１の結像レンズはシリンダレンズであり副走査方向の屈折力は持たず、レーザビームは、副走査方向には第２の結像レンズ２２によって結像される。 ミラー２４は、半導体レーザのレーザビームに対して配置された最終折り返しミラーであり、走査用レーザビームＥ１はミラー２４によって折り返されて、イエローの感光ドラム９１上に結像する。

上述のように、第２の結像レンズ２２は、ポリゴンミラー１０によって走査されたレーザビームを感光体上で副走査方向に結像させる機能を持つが、このときレンズの収差によって感光体上では走査線に副走査方向の湾曲が発生する。この収差はレンズの中央よりも端部で大きく、それに伴って走査線の副走査方向の湾曲もレンズの端部を通過するレーザビームほど大きくなる。

図３は、第２の結像レンズ２２による走査線の副走査方向の湾曲量の違いを説明する図である。つまり、図３に示すように、第２の結像レンズ２２のＲ面の中心付近を通るレーザビームＣと、最も中心から離れた位置を通るレーザビームＥとでは、感光体上で発生する走査線の副走査方向の湾曲量が異なることになる。特に、本実施形態で光源として用いているＶＣＳＥＬなどでは、同時に走査する走査線の数が数十に上ることもある。このため、レンズの中心付近を通るレーザビームと最も外側を通るレーザビームの物理的な距離が従来よりも大幅に大きくなり、その結果、このような湾曲量の差が無視できなくなる。

＜本実施形態の画像形成装置の構成例＞
図１０は、図１の画像形成部を有する画像形成装置の一例である電子写真カラー複写機の全体構成例を示す概略断面図である。

記録媒体Ｐは、給紙装置２６−１、２６−２に収納されており、記録媒体Ｐが給紙ローラ２７で１枚づつ、複数のガイド２９を経てレジストローラ対２８に搬送される。回転可能に支持され、矢印方向に回転する感光体９１〜９４の外周部には除電装置Ｌ、クリーニング装置４、帯電装置３、現像装置５が配備されている。帯電装置３と現像装置５の間には、レーザ走査装置２から発せられる光情報の入るスペースが確保されている。本実施の形態において感光体は４個あるが、それぞれ周囲に設けられる画像形成用の部品構成は同じである。現像装置５が扱う色材（トナー）の色がそれぞれ異なる。感光体９１〜９４は、直径が３０〜１００ｍｍ程度のアルミニウム円筒表面に、光導電性物質である有機半導体の層を設けた感光体等を用いることができる。アモルファスシリコンの表面層を有した感光体を採用してもよい。

尚、感光体９１〜９４は、ベルト状であっても採用可能である。レーザ走査装置２は、公知のレーザ方式で、カラー画像形成に対応した光情報を、一様に帯電された９１〜９４の表面に潜像として照射する。ＬＥＤアレイと結像手段から成るるレーザ走査装置を採用してもよい。

感光体９１〜９４の一部は、中間転写体１１０と接している。中間転写体１１０は、矢印方向に移動可能に、回転するローラ１１１、１１２、１１３に支持、張架されたベルト状の中間転写体である。中間転写体１１０は、基体の厚みが２０〜６００μｍの樹脂フィルムあるいはゴムを基体にしたベルトで、感光体９１〜９４からトナーを静電的に転写可能とする抵抗値を備える。中間転写体１１０のベルトループの内側には、一次転写手段１２０が感光体９１〜９４の近傍に配備されている。一次転写手段１２０は、高電圧を印加するローラであってもよいが、電極から放電するチャージャを採用することもできる。感光体９１〜９４上に形成された各色のトナー像は、一次転写手段１２０によって、順次中間転写体１１０上に静電転写され、重ね合わされてカラートナー像を形成する。

図の右方には、搬送ベルト１００が配備され、記録媒体Ｐを二次転写手段１１１、１３０により形成されるニップ部に搬送し、記録媒体Ｐ上には中間転写体１１０上に重ね合わされて形成されたカラートナー像が転写される。そしてカラートナー像が形成された記録媒体Ｐは、定着ユニット１３２で定着され、排出される。

＜本実施形態の画像形成装置における湾曲補正部の構成例＞
図４Ａは、本実施形態に係る走査線の湾曲補正部を備えた画像形成装置のデータ処理の例を示す図である。

図４Ａに示すように、本実施形態の画像形成装置は、大きく分けて画像データ生成部３０，湾曲補正部４０，画像出力部５０から構成されている。さらに、上記湾曲補正部４０は、湾曲量検出部４２および湾曲補正処理部４１から構成されている。

湾曲量検出部４２は、後述する中間転写体上のテストパターンを読み取ることによって走査線の副走査方向の湾曲量を検出し、その情報を湾曲補正処理部４１に出力する。

像形成時には、画像データ生成部３０から入力される画像データに対して、上記湾曲補正処理部４１から入力される補正情報に基づいて、湾曲補正部４０が補正データを生成し、この補正データを画像出力部５０によって出力する。

図４Ｂは、図４Ａの湾曲補正部のハードウエア構成例を示す図である。

図４Ｂで、４３は、湾曲補正部４０を制御する演算制御部のＣＰＵである。図４ＢではかかるＣＰＵ４３は、湾曲補正部４０専用のように図示されているが、他の画像形成制御、例えば画像データ生成部３０や画像出力部５０の制御に使用されても構わない。４４は、固定のプログラムおよびパラメータを格納するＲＯＭである。本例では、システムプログラムおよびアプリケーションプログラムは、外部記憶部４６に記憶され、ＲＡＭ４５にロードされてＣＰＵ４３に実行される構成を説明する。しかしながら、ＣＰＵ４３の制御が湾曲補正部４０専用である場合は、プログラムの変更はほとんど無いので、ＲＯＭ４４にプログラムを格納してもよい。

４５は、ＣＰＵ４３がプログラムに従って制御を行なう間に、データの一時記憶をするＲＡＭである。ＲＡＭ４５は、データ記憶領域とプログラムロード領域を有する。データ記憶領域としては、本実施形態に特に関連する領域として、以下の記憶領域が確保される。なお、図４Ｂには、本実施形態に特有のデータのみを示している。

４５ａは、画像形成するための画像データを記憶する領域である。４５ｂは、副走査方向の走査線の湾曲量を検出するために中間転写体への形成用のテストパターンデータを記憶する領域である。４５ｃは、中間転写体上のテストパターンをフォトセンサで検出した情報であるテストパターン検出データを記憶する領域である。

４５ｄは、テストパターン検出データから算出された湾曲量の２次曲線を記憶する領域である。本例では、結像レンズ２２の中心と中心から最も離れた場所とを通過する２つのレーザビームにより走査される主走査線に対する、湾曲の２次曲線を算出する。２次曲線は、本例では（２次項，１次項，定数項）の組で記憶する。４５ｅは、２つのレーザビームにより走査される主走査線に対する湾曲の２次曲線に基づいて補間された、２つのレーザビームの間のレーザビームによる湾曲の２次曲線を記憶する領域である。

４５ｆは、湾曲の２次曲線のそれぞれに対応して、湾曲を補正するための湾曲補正データ、本例では以下の図４Ｃ、図７Ａ及び７Ｂや図８Ａ及び８Ｃのように、主走査線をずらすように選択する主走査線選択テーブルに基づいて、湾曲を補正する。

４５ｇは、ＣＰＵ４３が実行するプログラムを外部記憶装置４６からロードするプログラムロード領域である。

４６は、ディスクやＣＤ、メモリカードなどのプログラムやデータを記憶する大容量の外部記憶部である。外部記憶部４６は、データ記憶領域とプログラム記憶領域を有する。なお、図４Ｂには、本実施形態に特有のデータとコンピュータプログラムのみを示している。

４６ａは、テストパターンデータ４５ｂとして使用されるテストパターンデータを格納する領域である。４６ｂは、作成結果の湾曲補正データ４５ｆを保持する領域である。テストパターンにより作成された湾曲補正データ４５ｆは湾曲補正データ４６ｂとして保持されて、以降の画像データによる画像形成時の湾曲補正に使用される。

４６ｃは、本画像形成装置における画像データ処理プログラムである。４６ｄは、以下の図４Ｅに示す、本実施形態の湾曲補正処理を制御する湾曲補正処理プログラムである。４６ｅは、湾曲補正処理プログラム４６ｄの中で使用されるテストパターンの中間転写体への形成と、フォトセンサによる検出を制御するテストパターン処理プログラムである。４６ｆは、湾曲補正処理プログラム４６ｄの中で使用される、フォトセンサによるテストパターン検出に基づいて湾曲量を表わす２次曲線を算出する２次曲線算出プログラムである。４６ｇは、湾曲補正処理プログラム４６ｄの中で使用される、テストパターン検出に基づいて算出された２次曲線から中間のレーザビームの湾曲量を補間する２次曲線補間プログラムである。４６ｈは、湾曲補正処理プログラム４６ｄの中で使用される、各主走査線の湾曲量を補正する走査線の選択データを湾曲補正データとして作成する湾曲補正データ作成プログラムである。

４７は、外部からのデータや信号の入力をインタフェースする入力インタフェースである。本例では、画像データ生成部３０からの画像データと、反射型フォトセンサ６２（６２ａ〜６２ｃ）から走査線の湾曲検出のためのテストパターン６１のセンス信号が入力される。なお、走査線の湾曲検出のための副走査方向のテストパターン６１の位置情報は、湾曲補正部４０で算出してもよいし、入力インタフェース４７に入力される前に算出されて、位置情報が入力される構成であってもよい。ＣＰＵ４３を画像形成装置全体の制御に使用する場合には、入力インタフェース４７にはキーボードやタッチパネル、外部制御部、通信制御部なども接続される。

４８は、外部へのデータ及び信号の出力をインタフェースする出力インタフェースである。本例では、画像出力部５０、すなわち光学系などを含むプリンタエンジン部が接続される。ＣＰＵ４３を画像形成装置全体の制御に使用する場合には、出力インタフェース４８には表示部や通信制御部なども接続される。

（湾曲補正データ：主走査線選択テーブルの構成例）
図４Ｃは、本実施形態の湾曲補正データ作成プログラム４６ｈで作成された、主走査線選択テーブルの構成例である。

各主走査線Ｒ１（図７Ａ及び７Ｂ参照）...Ｒ２（図８Ａ及び８Ｃ参照）の各分割されたエリア１〜１６を、どの主走査線で画像形成するかを記憶している。

図４Ｄは、図４Ｃの主走査線選択テーブルのデータに基づき、実際に画像形成する場合を模式的に示した図である。

図４Ｄには、図７Ａ及ぶ７Ｂの例における各主走査線Ｌ１〜Ｌ１１がどのように出力されるかを示している。かかる走査線をずらす方法としては、画像データを記憶するメモリにアドレスを制御して図４Ｄのように記憶する方法がある。また、画像データを記憶するメモリからアドレスを制御して図４Ｄのように読み出す方法がある。、あるいは、スイッチング回路でハードウエア的に制御する方法などがある。

＜本実施形態の画像形成装置における湾曲補正部の動作例＞
上述の画像形成装置、レーザ走査装置及び湾曲補正部の構成に基づいて、本実施形態の湾曲補正処理についてその動作例を説明する。

（湾曲検出部の動作例）
まず、湾曲量検出部４２を具体的に説明する。

本実施形態では、装置の電源投入時や、所定のジョブや時間のインターバルをもって、図５に示すように中間転写体６０上の有効走査領域に湾曲量検出用のテストパターン６１ａ，６１ｂ，６１ｃを印字する。このテストパターン６１ａ，６１ｂ，６１ｃは、１走査で中間転写体（または、用紙搬送ベルト）６０の３ヶ所（主走査方向の両端および中央）に、主走査方向のライン状に形成するものである。これらのテストパターンに対向する位置に、読み取り用の反射型フォトセンサ６２ａ，６２ｂ，６２ｃが設けられている。この３ヶ所のフォトセンサがテストパターンを読み取った際のパターン位置検出部の出力信号を時系列で並べると、図６のようになり、両端の信号と中央の信号との時間差Δtから１走査線上の３点のパターン位置が特定できる。通常、レーザ走査装置に生じる走査線の湾曲は中央に凸または凹をもつ単純な２次曲線であるため、曲線算出部で、この３点の座標を用いて２次近似で他の像高の照射位置を補完することにより、走査線全体の湾曲プロファイルを算出できる。なお、本実施形態では説明を簡単にするため、走査線の傾き成分はないものとしている。

（湾曲補正処理部の動作例）
次に、上述ように湾曲量検出部４２が湾曲量を検出した後、それを補正するための湾曲補正処理について説明する。

図７ＡにおけるＬ１からＬ１１は、感光体上における理想の走査線を示すラインである。いま、例えばＬ１の走査を行おうとした場合、何の補正も行わないで走査すると、第２の結像レンズ２２の収差による走査線の湾曲の影響によって、実際の感光体上の走査線はＲ１のようになるとする。この湾曲を軽減するためには、図７Ａで示している、Ｒ１と逆向きの補正曲線に沿って走査するように画像データを加工すればよい。そのために、本実施形態では主走査方向に有効走査領域（エリア）を分割部で１６分割し、それぞれの走査領域（エリア）ごとに書き込む走査線をずらすよう選択して湾曲の補正を行う。

いま、エリア１において補正曲線とエリア内の中央線との交点をＣ１として定義する。ここで、副走査方向でＣ１に最も近い走査線を選択してエリア１を走査することとする。すべてのエリアについて同様の処理を行うと、補正後のデータは、図７Ａの下側の太線のようになる。

このような各主走査線の遅延量による補正で実際に感光体上を走査した結果は、図７Ｂのようになる。図７Ｂを見るとわかるとおり、補正なしの点線で示す走査線に比べて、補正後の走査線の湾曲量は著しく小さくなっている。

各走査線のレーザビームの位置に従って選択部で決定された上記画像データの出力位置は、各走査線に対応して外部記憶部４８に記憶され、画像形成時に参照されて走査制御部による走査制御がなされ、各走査線の湾曲が補正される。なお、各走査線に対応して出力位置を記憶するのが処理速度の点から好ましいが、記憶容量の点からは少なくとも２走査線の出力位置を記憶して置き、画像形成時に補間演算するように構成してもよい。

ところで、前述したように、走査線は第２の結像レンズ２２を通る位置によってその湾曲量が異なる。図８Ａは、図７Ａで示した走査線よりも湾曲量が小さい場合を示している。この湾曲量の小さい走査線に図７Ａと同様の補正を実施すると、感光体上では図８Ｂのようになり、補正の誤差が生じてしまう。ちなみに、図８Ｃは小さい湾曲量に合わせて先に述べた補正を実施した結果である。

図８Ｂのような補正の誤差を生じさせないためには、ＶＣＳＥＬの各走査線についてそれぞれ湾曲量を検出し、最適な補正を施せばよい。しかし、例えば走査するレーザビームが数十本もあるような場合、その全てのレーザビームについて前述のようにテストパターンを用いて湾曲量を検出しようとすると、それに要する時間やメモリは膨大なものとなり、あまり現実的ではない。

そこで、本実施形態では、実際にテストパターンを用いて湾曲量を検出するのは、副走査方向の両端のレーザビームのみとする。両端のレーザビームのあいだを通過するレーザビームは、図９に示すように、両端のレーザビームのデータを用いて演算によって湾曲量を求めている。

図９において、ＣおよびＥは、前述と同様結像レンズの最も中心よりを通る走査線と最も外側を通る走査線である。Ｍは、ＣとＥの間を通る走査線のうちの任意の一本を抽出したものである。もちろん、実際にはＶＣＳＥＬから出射された数十の走査線がＣとＥの間に存在する。

このとき、ＣとＥの湾曲を表す二次式は、テストパターンを用いた測定により以下のように示せる。

ｙC＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃ
ｙE＝Ａｘ2＋Ｂｘ＋Ｃ
ここで、中間の走査線Ｍの湾曲を表す二次式を、
ｙM＝Ｓｘ2＋Ｔｘ＋Ｕ
とする。この時、ＳおよびＵは、
Ｓ＝（Ａ−ａ）δ／ｎ＋ａ
Ｕ＝（Ｃ−ｃ）δ／ｎ＋ｃ
となる。なお、δおよびｎは走査線ピッチと合計の走査線数から決まる。

また、一次の項の係数は走査線の傾きを表すが、これは湾曲のように走査線ごとに値が異なるものではないので、
ｂ≒Ｂ≒Ｔ
とすることができる。

よって、走査線ＣおよびＥの湾曲プロファイルを用いて、その間の走査線のプロファイルを算出することができる。このため、すべての走査線について実測を行うことなく、短時間でメモリ消費を抑えながら各走査線に最適な湾曲補正を実施することができる。

＜本実施形態の画像形成装置における湾曲補正部の動作手順例＞
図４Ｅは、本実施形態の画像形成装置における湾曲補正部の動作手順例を示すフローチャートである。なお、図４Ｅのフローチャートは、本実施形態の湾曲補正処理のみに注目したものであって、画像形成装置における他の処理は省かれている。

まず、ステップＳ４１で、図５に示されたような湾曲量を検出するためのテストパターンを作成する。あるいは、予め作成されているテストパターンを読出す。ステップＳ４２で、該テストパターンに従って、パターン形成部として図５の６１ａ〜６１ｃのようなパターンを中間転写体６０上に形成する。ステップＳ４３で、形成されたテストパターン６１ａ〜６１ｃを反射型フォトセンサ６２ａ，６２ｂ，６２ｃで読み取る。

かかる反射型フォトセンサ６２ａ，６２ｂ，６２ｃにおけるテストパターンの読み取りのタイミングの違い（図６参照）に基づいて、３点を通る２次曲線を算出する。この２次曲線をこの走査線の各主走査位置における副走査方向の湾曲量とする。

本例では、結像レンズ２２の中央を通過するレーザビームと、中央から最も離れた位置を通過するエーザビームとの２つのレーザビームについて、上記ステップＳ４１〜Ｓ４４を実行する。なお、本例に限定されず、３つ以上のレーザビームの２次曲線を算出してもよい。

ステップＳ４５では、本発明の算出部として、ステップＳ４４までに算出された２次曲線の湾曲量から、算出されていないレーザビームの２次曲線の湾曲量を補間によって算出する。かかる補間は、２次項と定数項の補間で行われる。

ステップＳ４６では、ステップＳ４５までで算出された複数の走査線の各走査線の湾曲量に対応して、補正データを作成する。

なお、本実施形態では画像形成装置に走査線湾曲量を検出する機構を設けて、随時湾曲補正を行う構成を説明したが、例えば稼働中の湾曲量変動が少ない画像形成装置の場合などには、この湾曲量検出を工場組み立て時のみに行うという方法も考えられる。

また、本実施形態では一部の走査線の湾曲データから他の走査線の湾曲量を演算によって推定しているが、もちろん、すべての走査線について湾曲量を測定して走査線ごとに補正を行うことも技術的には可能である。

また、本実施形態では、湾曲量を２次曲線で近似したが、他の近似曲線であってもよい。

また、本実施形態では、走査線の数が著しく多い場合に、副走査方向両端のビームを例にとって、結像レンズを通過する位置が離れることによって湾曲量に差が生じるという説明をしてきた。しかし、例えば収差の大きなレンズで走査線が近接しているにもかかわらず湾曲量が大きく異なるといった場合においても、本実施形態を適用することによってその湾曲の影響を抑制することができる。そのため、レンズの使いこなしのし易さや光学設計の自由度が高まる。

また、本実施形態では光源をＶＣＳＥＬとしているが、当然、端面発光の半導体レーザであっても同様の効果を得ることができる。

又、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、プリンタなど）から構成されるシステムあるいは統合装置に適用しても、ひとつの機器からなる装置に適用してもよい。

又、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

又、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（OS）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行う。このような処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明したフローチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。

本実施形態の画像形成装置の画像形成部を構成するレーザ走査装置の構成例を示す断面図である。 本実施形態のレーザ走査装置を構成する主要光学部品を示した斜視図である。 従来の主走査線の結像レンズによる湾曲の問題点を示す概念図である。 本実施形態の湾曲補正部の機能構成例を示すブロック図である。 本実施形態の湾曲補正部のハードウエア構成例を示すブロック図である。 本実施形態の湾曲補正データ（主走査線選択テーブル）の構成例を示す図である。 本実施形態の湾曲補正データによる湾曲補正例を模式的に示す図である。 本実施形態の湾曲補正部の処理手順例を示すフローチャートである。 本実施形態の画像形成装置の湾曲量検出機構の例を示す斜視図である。 本実施形態の画像形成装置の湾曲量検出原理を説明する図である。 本実施形態の湾曲検出と補正処理の一例を説明する図である。 図７Ａの補正処理の結果を説明する図である。 本実施形態の湾曲検出と補正処理の他例を説明する図である。 図８Ａに対する図７Ａによる補正処理の結果を説明する図である。 図８Ａの補正処理の結果を説明する図である。 本実施形態の湾曲量を表わす２次曲線の補間例を説明する図である。 本実施形態の画像形成装置の一構成例を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１０ ポリゴンミラー
２１ 第１の結像レンズ
２２ 第２の結像レンズ
４０ 湾曲補正部
４１ 湾曲補正処理部
４２ 湾曲量検出部
６０ 中間転写体
６１ テストパターン
６２ フォトセンサ

Claims (9)

1. 複数のレーザビームにより複数の走査線を同時に感光体上に結像するレーザ走査装置であって、
   複数の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する湾曲量検出部と、
   前記複数の走査線の各走査線に対して、それぞれ対応する副走査方向の湾曲量の補正を行なう湾曲補正部とを有することを特徴とするレーザ走査装置。
2. 前記湾曲量検出部は、
   ２つの走査線の副走査方向の湾曲量を検出する検出部と、
   ３つ以上の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する場合、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を、検出した前記２つの走査線の副走査方向の湾曲量に基づいて算出する算出部とを有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
3. 前記検出部は、
   １つの走査線の主走査方向の有効走査領域の少なくとも中央及び両端にパターンを形成するパターン形成部と、
   前記少なくとも中央及び両端の副走査方向のパターン位置を検出するパターン位置検出部と、
   前記少なくとも中央及び両端の副走査方向のパターン位置を結ぶ２次曲線を前記１つの走査線の湾曲量とする曲線算出部とを含むことを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査装置。
4. 前記算出部は、前記検出した２つの走査線に対応する２次曲線の２次項と定数項との補間によって、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を算出することを特徴とする請求項３に記載のレーザ走査装置。
5. 前記湾曲補正部は、
   １つの走査線の主走査方向の有効走査領域を予め決められた走査領域に分割する分割部と、
   各分割された走査領域ごとに、前記湾曲量検出部で検出された湾曲量を相殺する副走査方向の遅延量を有するレーザビームを、前記複数のレーザビームから選ぶ選択部と、
   各分割された走査領域を、前記選ばれたレーザビームをそれぞれ順に使用して走査することにより湾曲を補正する走査制御部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
6. 前記レーザ走査装置は、
   複数の光源と
   該光源から出射したレーザビームをポリゴンミラー上に結像させる入射光学系と、
   該光源から出射したレーザビームを走査するポリゴンミラーと、
   該ポリゴンミラーによって走査されたレーザビームを感光体上に結像する走査光学系とを有し、
   前記走査線の副走査方向の湾曲は、前記走査光学系に含まれる結像レンズの収差により発生し、
   前記複数の走査線の各走査線の副走査方向の湾曲量は、前記レーザビームが通過する結像レンズの位置に対応する収差の違いにより異なることを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のレーザ走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。
8. 複数のレーザビームにより複数の走査線を同時に感光体上に結像するレーザ走査装置を有する画像形成装置の制御方法であって、
   複数の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する湾曲量検出工程と、
   前記複数の走査線の各走査線に対して、それぞれ対応する副走査方向の湾曲量の補正を行なう湾曲補正工程とを有することを特徴とする制御方法。
9. 前記湾曲量検出工程は、
   ２つの走査線の副走査方向の湾曲量を検出する検出工程と、
   ３つ以上の走査線の副走査方向の湾曲量を検出する場合、前記２つの走査線の間の走査線の副走査方向の湾曲量を、検出した前記２つの走査線の副走査方向の湾曲量に基づいて算出する算出工程とを有することを特徴とする請求項８に記載の制御方法。

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