JP2009037030A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関するずれを精度良く検出する。
【解決手段】走査制御装置のＣＰＵは、同期検知センサの出力信号に基づいて、主走査方向に対応する方向に直交する方向に関する同期検知用光束の移動経路のずれΔｈを求め、感光体ドラム１０３０の表面のＺ軸方向に対する傾斜の大きさに応じて設定されている係数ｋを用いて、Ｄ＝ｋ・Δｈの式から副走査ずれ量Ｄを算出する。これにより、副走査方向に関して湾曲している感光体ドラムの表面における光束の入射位置の副走査方向に関するずれを精度良く検出することが可能となる。
【選択図】図８

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、光束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る画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質の向上が画像形成装置に求められている。

例えば、特許文献１には、光ビームを発生させる光源と、該光源からの光ビームを偏向させ走査する光偏向手段と、光ビームを略等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の走査位置を検出する副走査位置検出手段と、副走査位置検出手段で検出した副走査の走査位置が規定の位置からずれていた場合に副走査方向の走査位置を制御して、規定の走査位置に戻す走査位置制御手段と、を具備する光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、複数の光束を射出する光源と、複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリング光学系と、複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置と、偏向装置によって偏向された複数の光束を被走査面上に結像する走査光学系と、を有し、光源は複数の発光領域が２次元アレイ状に配備された面発光レーザーで複数の発光領域を制限する複数の開口部を有し、複数の開口部は各発光領域に対応して１対１で配備されており、開口部の主走査方向の幅と、開口部の副走査方向の幅と、全光学系の主走査方向倍率と、全光学系の副走査方向倍率と、被走査面上に形成される主走査方向の光スポットサイズと、被走査面上に形成される副走査方向の光スポットサイズと、が所定の条件を満たす光走査装置が開示されている。

また、特許文献３には、ｎ個の光源と、該ｎ個の光源から出射したｎ本のレーザ光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段により偏向されたｎ本のレーザ光束を円筒状の感光体面上に結像させ、ｎ本の走査線を形成する屈折光学素子と回折光学素子を備えた走査光学手段と、を有し、該ｎ本のレーザ光束のそれぞれが副走査断面内において該感光体面の法線と所定の角度を成して該感光体面に斜入射するマルチビーム走査光学装置において、１番目の走査線を形成するレーザ光束を出射する光源の発振波長と、ｍ番目の走査線を形成するレーザ光束を出射する光源の発振波長と、単位波長当りの像高最外部における主走査方向の結像位置のずれ量と、１画素の大きさと、感光体面に入射するレーザ光束と該感光体面の法線とが主走査方向になす角度の最大値と、感光体の半径と、が所定の条件を満足するマルチビーム走査光学装置が開示されている。

特開２００５−６２５９７号公報 特開２００６−３５０１６７号公報 特許第３７７４６３６号公報

近年、画像形成装置は、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷にも用いられるようになり、より高精細な画像品質が求められている。そこで、被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関する精度の更なる向上が要求されている。

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、被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関するずれ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、光束により被走査面を走査する光走査装置であって、光源と；前記光源からの光束を前記被走査面に導く光学系と；前記被走査面に導かれる光束の主走査方向に直交する方向に関する位置ずれを検出するビーム検知センサと；前記ビーム検知センサの出力信号と、前記主走査方向に直交する方向に対する副走査方向の傾斜に応じて設定されている係数情報とを用いて、前記被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関する設計上の位置からのずれを求める位置ずれ検出装置と；を備える光走査装置である。

これによれば、位置ずれ検出装置により、ビーム検知センサの出力信号と、主走査方向に直交する方向に対する副走査方向の傾斜に応じて設定されている係数情報とを用いて、被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関する設計上の位置からのずれが求められる。この場合に、被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関するずれを求める際に、主走査方向に直交する方向に対する副走査方向の傾斜による誤差を小さくすることができる。従って、被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関するずれ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つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；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、結果として、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１３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レーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングブレード１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した外部機器との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。この回転方向は、「副走査方向」と呼ばれている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングブレード１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給された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した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

この定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングブレード１０３５は、感光体ドラム１０３０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１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１の位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、図２に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、ポリゴンミラー１３、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、同期検知センサ１８、同期検知用ミラー１９、液晶偏向素子２０及び走査制御装置２２（図２では図示省略、図１３参照）などを備えている。そして、これらは、ハウジング２１の中の所定位置に組み付けられている。なお、本明細書では、感光体ドラム１０３０の長手方向をＹ軸方向、このＹ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２つの方向をＺ軸方向及びＸ軸方向として説明する。

光源１４は、一例として図３に示されるように、４０個の発光部が１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。図３におけるＭ方向は主走査方向に対応する方向であり、Ｓ方向は副走査方向に対応する方向である。また、Ｔ方向はＭ方向からＳ方向に向かって傾斜角α（０°＜α＜９０°）をなす方向である。

この２次元アレイ１００は、Ｔ方向に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｓ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部は、Ｔ方向とＳ方向とにそれぞれ沿って２次元的に配列されている。ここでは、便宜上、各発光部列は、図３における紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列という。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部を特定するために、便宜上、図３における紙面左下から右上に向かって、第１発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１〜ｖ１０、第２発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１１〜ｖ２０、第３発光部列を構成する１０個の発光部をｖ２１〜ｖ３０、第４発光部列を構成する１０個の発光部をｖ３１〜ｖ４０とする。

また、各発光部は、７８０ｎｍ帯の垂直共振器型面発光半導体レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。

開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

液晶偏向素子２０は、開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、入射光をＺ軸方向に関して偏向することができる。この液晶偏向素子２０は、２枚の透明なガラス板の間に液晶が封入された構成であり、一例として図４（Ａ）に示されるように、一方のガラス板の表面の上下に電極が形成されている。この電極間に電位差が与えられると、一例として図４（Ｂ）に示されるように、Ｚ軸方向に関して電位の傾斜が発生し、それに応じて液晶の配向が変化し、その結果、Ｚ軸方向に関して屈折率の傾斜が発生する。これにより、プリズムと同様に光の射出軸をＺ軸方向に関してわずかに傾けることができる。なお、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。

シリンドリカルレンズ１７は、液晶偏向素子２０を介した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６と液晶偏向素子２０とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。

偏向器側走査レンズ１１ａ及び像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面、射出面）は次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、ＸはＸ軸方向の座標、ＹはＹ軸方向の座標を示す。また、入射面の中央をＹ＝０とする。Ｃ_ｍ０はＹ＝０における主走査方向の曲率を示し、曲率半径Ｒ_ｍの逆数である。ａ_００，ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査形状の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査方向の光軸上の曲率半径、ｂ_００，ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査方向における中央の点を通る軸をいう。

各走査レンズの各面（入射面、射出面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が表１に示されている。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。

ところで、偏向器前光学系及び走査光学系の主要な光学素子の位置関係が図５に示されている。そして、図５における符号ｄ１〜ｄ１１の具体的な値（単位ｍｍ）の一例が表２に示されている。

また、シリンドリカルレンズ１７からの光束の射出方向と、ポリゴンミラー１３の偏向反射面により感光体ドラム１０３０の表面における像高０の位置（図５における符号ｐ０の位置）へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角（図５におけるθｒ）は６０度である。

図２に戻り、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、画像形成に関与しない光束の一部は、同期検知用光束として、同期検知用ミラー１９を介して同期検知センサ１８に入射する。同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置は、ポリゴンミラー１３の回転に伴って、主走査方向に対応する方向（ｍ方向とする）に移動する。

《同期検知センサ》
同期検知センサ１８は、一例として図６に示されるように、受光面が光学的に像面（設計上の像面）に略平行となるように配置されている。なお、図６における符号１８´は、同期検知用ミラー１９がないと仮定したときの同期検知センサ１８の位置を示している。また、同期検知センサ１８の受光面の法線方向は、同期検知用光束の入射方向に対して傾斜している（図６参照）。

同期検知センサ１８は、一例として図７（Ａ）に示されるように、２との受光部（第１受光部１８_１、第２受光部１８_２）を有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）１８_３、該アンプ１８_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）１８_４を有している。この比較器１８_４の出力信号は走査制御装置２２に供給される。

受光素子の各受光部は、ｍ方向に直交する方向（ｓ方向とする（ここでは、Ｚ軸方向と同じ））の位置によってｍ方向の互いの間隔が異なっている。

第１受光部１８_１は、一例として長方形状の受光部であり、長手方向がｓ方向と一致するように配置されている。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｓ方向に平行である。

第２受光部１８_２は、一例として平行四辺形状の受光部であり、前記第１受光部１８_１の＋ｍ側に配置されている。そして、第２受光部１８_２の長手方向は、受光面内において第１受光部１８_１の長手方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜している。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｍ方向に対して傾斜している。

アンプ１８_３では、入力信号の反転が行われる。従って、受光素子の受光量が多いほど、アンプ１８_３の出力信号レベルは低くなる。

前記基準レベルＶｓは、同期検知用光束が受光素子で受光されたときのアンプ１８_３の出力信号レベル（最低値）よりも若干高いレベルに設定されている。そこで、各受光部のいずれかが同期検知用光束を受光したときに、比較器１８_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器１８_４の出力信号が変化する。

第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りは、ｓ方向における同期検知用光束の入射位置の影響を受けない（図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）参照）。そこで、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りから走査開始のタイミングを求めることができる。

同期検知センサ１８は、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置が、設計上の位置（ｐ１とする）のときに、同期検知用光束が、各受光部のほぼ中央を通過するように調整されている（図７（Ｂ）参照）。そして、このときに、同期検知用光束が第１受光部１８_１で検知されてから第２受光部１８_２で検知されるまでの時間は、基準時間Ｔｓとして予め得られている（図７（Ｃ）参照）。なお、便宜上、このときの同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路、すなわち設計上の移動経路を「経路Ａ」という。

ところで、上記各光学素子をハウジング２１内に取り付ける際の取り付け位置の誤差や、ハウジング２１の変形等により、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路が設計上の光路に対して主走査方向に直交する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にずれることがある。この場合には、同期検知用光束も、感光体ドラム１０３０に向かう光束と同様に、設計上の光路に対して主走査方向に直交する方向にずれることとなる。そして、一例として図７（Ｄ）に示されるように、同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路も、経路Ａに対してｓ方向にずれる。なお、便宜上、このときの移動経路を経路Ｂという。

そして、このときの移動経路のずれ量Δｈ（図７（Ｄ）参照）は、次の（３）式から求めることができる。ここで、ΔＴは、比較器１８_４の出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Ｔと前記基準時間Ｔｓとの差であり（図７（Ｅ）参照）、Ｖは同期検知用の光束の移動速度である。このずれ量Δｈは、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路の設計上の光路に対する主走査方向に直交する方向（ここでは、Ｚ軸方向）のずれ量と同じである。

Δｈ＝（Ｖ／ｔａｎθ）×ΔＴ ……（３）

また、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路が設計上の光路に対して主走査方向に直交する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にずれると、一例として図８に示されるように、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置（ｐ２とする）も、設計上の位置ｐ１に対して副走査方向にずれることとなる。なお、以下では、便宜上、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置の副走査方向に関する位置ずれを「副走査ずれ」ともいい、その量を「副走査ずれ量」ともいう。

ところで、感光体ドラム１０３０の表面は、Ｚ軸方向に対して傾斜しているため、上記（３）式から得られるずれ量Δｈは、感光体ドラム１０３０の表面での副走査ずれ量（Ｄとする）と一致しない（図８参照）。すなわち、一例として図９に示されるように、ずれ量Δｈと副走査ずれ量Ｄとの関係は、直線（ｂ）ではなく、直線（ａ）又は直線（ｃ）のようになる。

そして、位置ｐ２に入射する光束の入射角を（９０−φ）とすると、このときの、副走査ずれ量Ｄは、次の（４）式で示される。なお、ここでは、ずれ量Δｈの取り得る値の範囲内では、角度φの変化は極めて小さいものとする。

Ｄ＝Δｈ／ｓｉｎφ ……（４）

ところで、角度φをパラメータとしたときの、ｓｉｎφ、１／ｓｉｎφが、図１０〜図１２に示されている。角度φが小さいほど、同期検知センサ１８で検出されるずれ量と、感光体ドラム１０３０の表面における副走査ずれ量との差分が大きくなる。

上記（４）式は、係数ｋ（＝１／ｓｉｎφ）を用いて、次の（５）式のように書くことができる。

Ｄ＝ｋ・Δｈ ……（５）

上記（５）式における係数ｋは、感光体ドラム１０３０の表面のＺ軸方向に対する傾斜の大きさに応じて求めることができる。

《走査制御装置》
走査制御装置２２は、一例として図１３に示されるように、ＣＰＵ２１０、フラッシュメモリ２１１、ＲＡＭ２１２、液晶素子駆動回路２１３、ＩＦ（インターフェース）２１４、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、フレームメモリ２１７、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０、書込み制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図１３における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。なお、画素クロック信号は、１／８クロックの分解能で位相変調が可能である。

フレームメモリ２１７は、ＣＰＵ２１０によってラスター展開された画像データ（以下、便宜上「ラスターデータ」と略述する）を一時的に格納する。

画像処理回路２１６は、フレームメモリ２１７に格納されているラスターデータを読み出し、所定の中間調処理などを行った後、発光部毎のドットデータを作成し、発光部それぞれに対応したラインバッファ２１８_１〜２１８_４０へ出力する。

書込制御回路２１９は、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、第１受光部１８_１が同期検知用の光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りを監視する。そして、該立下りを検出すると、走査開始のタイミングを求める。そして、走査開始のタイミングに合わせて、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０から各発光部のドットデータを読み出し、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの変調データに応じて２次元アレイ１００の各発光部を駆動する。

フラッシュメモリ２１１には、ＣＰＵ２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラムが格納されている。また、フラッシュメモリ２１１には、上記（５）式における係数ｋに関する情報も格納されている。

ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ２１０は、フラッシュメモリ２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置１０１０の全体を制御する。

例えば、ＣＰＵ２１０は、所定のタイミング毎に、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、前記ずれ量Δｈを求め、フラッシュメモリ２１１に格納されている係数ｋを用いて、上記（５）式から副走査ずれ量Ｄを算出する。そして、ＣＰＵ２１０は、副走査ずれ量Ｄがほぼ０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定する。なお、副走査ずれ量Ｄと印加電圧との関係は予め求められ、フラッシュメモリ２１１に格納されている。

なお、ＣＰＵ２１０は、副走査ずれ量Ｄが感光体ドラム１０３０における走査線の間隔の１／２以上の場合は、副走査ずれ量Ｄが相殺されるように画像データをシフトすることによって副走査ずれを補正する。

液晶素子駆動回路２１５は、ＣＰＵ２１０で決定された印加電圧を液晶偏向素子２０に印加する。

ＩＦ（インターフェース）２１４は、プリンタ制御装置１０６０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）２１４を介して供給される。

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１０１０では、偏向器前光学系と走査光学系とによって光学系が構成され、同期検知センサ１８によってビーム検知センサが構成されている。

また、走査制御装置２２によって位置ずれ検出装置と液晶駆動装置と制御装置とが構成されている。

また、ＣＰＵ２１０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、走査制御装置２２は、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、ずれΔｈを求め、感光体ドラム１０３０の表面のＺ軸方向に対する傾斜の大きさに応じて設定された係数ｋを用いて、副走査ずれ量Ｄを算出している。これにより、感光体ドラム１０３０の表面のＺ軸方向に対する傾斜による誤差を小さくすることができる。従って、Ｚ軸方向に対して傾斜している感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置の副走査方向に関するずれを精度良く検出することが可能となる。

そして、ＣＰＵ２１０は、算出された副走査ずれ量Ｄがほぼ０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定し、液晶素子駆動回路２１５を介して液晶偏向素子２０に印加している。従って、感光体ドラム１０３０の表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを小さくすることが可能となる。

また、１回の処理で、副走査ずれ量を精度良く検出することができるため、副走査ずれ量を低減するためのビーム位置フィードバック補正の処理回数を低減させることが可能となる。

また、同期検知センサ１８が、ｓ方向の位置によってｍ方向の互いの間隔が異なる第１受光部１８_１と第２受光部１８_２とを有する受光素子を備えているため、ずれ量Δｈを容易に精度良く検出することが可能となる。

また、光源１４が、２次元アレイ１００を有しているため、同時に複数の走査を行うことが可能となる。

また、同期検知センサ１８の受光面が、光学的に像面と略平行であるため、像面上での走査速度と受光面での走査速度とを等価にすることが可能となる。また、同期検知センサ１８の受光面での反射光が戻り光として光源１４まで到達するのを抑制できる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、副走査ずれが小さい光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。

さらに、光走査装置１０１０が２次元アレイ１００を有する光源１４を備えているため、高速で画像を形成することが可能となる。また、形成される画像の高密度化を図ることが可能となる。

また、ネットワークを介して、レーザプリンタ１０００と、電子演算装置（コンピュータ等）、画像情報通信システム（ファクシミリ等）等とを接続することにより、1台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態（ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等）を知ることができ、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像形成装置を選択し、画像形成を行うことができる。

なお、上記実施形態では、ずれ量Δｈの取り得る値の範囲内では、角度φの変化が極めて小さい場合について説明したが、一例として図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示されるように、ずれ量Δｈの取り得る値の範囲内での角度φの変化が無視できない場合には、一例として図１５に示されるように、ずれ量Δｈと副走査ずれ量Ｄとが非線形の関係であっても良い。この場合には、係数ｋは、固定値ではなく、一例として図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）に示されるように、係数ｋは、ずれ量Δｈに応じて変動することとなる。そして、図１６（Ａ）のときには、複数のずれ量Δｈに対応した複数の係数ｋがフラッシュメモリ２１１に格納され、ＣＰＵ２１０は、求められたずれ量Δｈに対応する係数ｋを選択（抽出）する。一方、図１６（Ｂ）のときには、ｋ＝ｆ（Δｈ）の関数式がフラッシュメモリ２１１に格納され、ＣＰＵ２１０は、求められたずれ量Δｈに対応する係数ｋを関数式から算出することとなる。なお、関数式として、Δｈの多項式（例えば、ｋ_０＋ａ_１・Δｈ＋ａ_２・Δｈ^２＋・・・・）を用いることができる。

また、上記実施形態において、例えば、環境温度によってハウジング２１が変形したり（図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）参照）、環境温度によって光学素子の位置が変化して、光路のずれに対する環境温度の影響が無視できない場合には、温度毎に設定された複数の係数ｋ（図１８（Ａ）参照）をフラッシュメモリ２１１に格納するとともに、ハウジング２１の中の所定位置に温度センサを配置しても良い。この場合には、ＣＰＵ２１０は、該温度センサの出力信号から得られる環境温度に対応する係数ｋを選択することとなる。

また、この場合に、温度毎に設定された複数の係数ｋに代えて、関数式ｋ＝ｆ（Ｔ）（図１８（Ｂ）参照）がフラッシュメモリ２１１に格納されても良い。この場合には、ＣＰＵ２１０は、温度センサの出力信号から得られる環境温度に対応する係数ｋを関数式から算出することとなる。

また、上記実施形態では、同期検知センサが、主走査の開始情報とずれ量Δｈに関する情報とを含む信号を出力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、主走査の終了を検知するためのセンサが設けられているときには、該センサにずれ量Δｈに関する情報を出力する機能を持たせても良い。また、主走査の開始を検知するためのセンサ及び主走査の終了を検知するためのセンサの両方に、ずれ量Δｈに関する情報を出力する機能を持たせても良い。この場合には、走査線の曲がり情報を得ることが可能となる。

また、上記実施形態では、前記第１受光部１８_１が長方形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用光束が通過する２辺がｓ方向に平行な形状であれば良い。

また、上記実施形態では、前記第２受光部１８_２が、平行四辺形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用の光束が通過する２辺がｍ方向に対して傾斜している形状であれば良い。

また、上記実施形態では、光源１４が４０個の発光部を有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。

また、上記実施形態において、前記液晶偏向素子２０に代えて、Ｚ軸方向に平行な軸回りに回動可能な非平行平板やガルバノミラーを用いても良い。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の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、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を形成することが可能となる。

例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、上記実施形態では、被走査面が曲面の場合について説明したが、光束の入射方向が、Ｚ軸方向に対して被走査面が傾斜していれば、被走査面が平面であっても良い。

また、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

例えば、図１９に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるプリンタ２０００であっても良い。

このプリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４個の感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４個の帯電チャージャ（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４個の現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、４個のクリーニングケース（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、転写ベルト２０４０、給紙トレイ２０６０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、定着ローラ２０５０、排紙トレイ２０７０、排紙ローラ２０５８、通信制御装置２０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０６０などを備えている。

光走査装置２０１０は、一例として図２０及び図２１に示されるように、２個の光源ユニット（２２００ａ、２２００ｂ）、２個の開口板（２２０１ａ、２２０１ｂ）、２個の光束分割プリズム（２２０２ａ、２２０２ｂ）、ポリゴンミラー２１０４、４個の液晶偏向素子（２２０３ａ、２２０３ｂ、２２０３ｃ、２２０３ｄ）、４個のシリンダレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、４個のｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８個の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４個のトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４個の同期検知センサ（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電チャージャ２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、クリーニングケース２０３１ａ、液晶偏向素子２２０３ａ、シリンダレンズ２２０４ａ、ｆθレンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、折り返しミラー２１０８ａ、同期検知センサ２２０５ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電チャージャ２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、クリーニングケース２０３１ｂ、液晶偏向素子２２０３ｂ、シリンダレンズ２２０４ｂ、ｆθレンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ、同期検知センサ２２０５ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、クリーニングケース２０３１ｃ、液晶偏向素子２２０３ｃ、シリンダレンズ２２０４ｃ、ｆθレンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ、同期検知センサ２２０５ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電チャージャ２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、クリーニングケース２０３１ｄ、液晶偏向素子２２０３ｄ、シリンダレンズ２２０４ｄ、ｆθレンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、折り返しミラー２１０８ｄ、同期検知センサ２２０５ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各光源ユニットはいずれも、前記２次元アレイ１００を有している。

光源ユニット２２００ａから射出され、開口板２２０１ａの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２２０２ａでＫステーション用の光束とＣステーション用の光束とに分割される。また、光源ユニット２２００ｂから射出され、開口板２２０１ｂの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２２０２ｂでＭステーション用の光束とＹステーション用の光束とに分割される。

各同期検知センサはいずれも、前記同期検知センサ１８と同様なセンサであり、対応する像面に等価な面に対して前記同期検知センサ１８と同様な位置に配置され、ずれ量Δｈ及び対応する感光体ドラムにおける主走査の開始を検出するために用いられる。

走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様にして、各同期検知センサの出力信号及び感光体ドラム毎に設定されている係数ｋに基づいて、各感光体ドラムにおける副走査ずれ量を算出する。そして、走査制御装置は、副走査ずれがほぼ０となるように各液晶偏向素子に電圧を印加する。

また、走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様にして、各感光体ドラムにおける走査開始を検出する。

また、走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様に、副走査ずれ量が感光体ドラムにおける走査線の間隔の１／２以上の場合は、副走査ずれが相殺されるように、対応する画像データをシフトする。

このプリンタ２０００では、走査制御装置が、前記走査制御装置２２と同様な処理を各感光体ドラム毎に行っているため、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

このプリンタ２０００では、感光体ドラムが１つだけのタイプの画像形成装置、すなわち４色に対応して４回の書き込みが必要な画像形成装置と比較して、４倍の速度で画像を形成することが可能となる。

なお、このプリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関するずれを精度良く検出するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタ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示す概略図である。 図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、いずれも図２における液晶偏向素子を説明するための図である。 図２の光走査装置における主要な光学素子の位置関係を説明するための図である。 光学的に像面に略平行な面を説明するための図である。 図７（Ａ）〜図７（Ｅ）は、いずれも図２における同期検知センサを説明するための図である。 感光体ドラムにおける副走査ずれを説明するための図である。 ずれ量Δｈと副走査ずれ量Ｄとの関係を説明するための図である。 角度φとｓｉｎφ及び１／ｓｉｎφの関係を説明するための図である。 図１０をグラフ化した図（その１）である 図１０をグラフ化した図（その２）である 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、いずれも、ずれ量Δｈに応じて係数ｋが異なる場合を説明するための図である。 ずれ量Δｈと副走査ずれ量Ｄとの関係の変形例を説明するための図である。 図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、いずれも、ずれ量Δｈに応じて係数ｋが異なる場合の係数ｋを説明するための図である。 図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、いずれも光走査装置のハウジングを説明するための図である。 図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、いずれも、環境温度Ｔに応じて係数ｋが異なる場合の係数ｋを説明するための図である。 タンデムカラー機の概略構成を示す図である。 図１９における光走査装置を示す斜視図である。 図１９における光走査装置を示す側面図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（光学系の一部）、１４…光源、１５…カップリングレンズ（光学系の一部）、１７…シリンドリカルレンズ（光学系の一部）、１８…同期検知センサ（ビーム検知センサ）、１８_１…第１受光部、１８_２…第２受光部、２０…液晶偏向素子、２１…ハウジング、２２…走査制御装置（位置ずれ検出装置、液晶駆動装置、制御装置）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、１０５０…通信制御装置（通信装置）、２０００…プリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０５０…通信制御装置（通信装置）、２１０４…ポリゴンミラー（光学系の一部）、２１０５ａ〜２１０５ｄ…ｆθレンズ（光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…トロイダルレンズ（光学系の一部）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…折り返しミラー（光学系の一部）、２２０５ａ〜２２０５ｄ…同期検知センサ（ビーム検知センサ）。

Claims (14)

1. 光束により被走査面を走査する光走査装置であって、
   光源と；
   前記光源からの光束を前記被走査面に導く光学系と；
   前記被走査面に導かれる光束の主走査方向に直交する方向に関する位置ずれを検出するビーム検知センサと；
   前記ビーム検知センサの出力信号と、前記主走査方向に直交する方向に対する副走査方向の傾斜に応じて設定されている係数情報とを用いて、前記被走査面上における光束の入射位置の副走査方向に関する設計上の位置からのずれを求める位置ずれ検出装置と；を備える光走査装置。
2. 前記ビーム検知センサは、受光面内において、主走査方向に対応する方向に直交する方向の位置によって、主走査方向に対応する方向の互いの間隔が異なる第１受光部と第２受光部とを有する受光素子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. 前記係数情報は、前記被走査面に導かれる光束の前記主走査方向に直交する方向に関する複数の位置ずれに対応した複数の係数を含み、
   前記位置ずれ検出装置は、前記複数の係数の中から、前記ビーム検知センサの出力信号から得られる位置ずれに応じた係数を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記係数情報は、前記被走査面に導かれる光束の前記主走査方向に直交する方向に関する位置ずれと係数との関係式を含み、
   前記位置ずれ検出装置は、前記関係式から、前記ビーム検知センサの出力信号から得られる位置ずれに応じた係数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
5. 環境温度を計測する温度センサを更に備え、
   前記係数情報は、互いに異なる環境温度に対応した複数の係数を含み、
   前記位置ずれ検出装置は、前記複数の係数の中から、前記温度センサの計測結果に応じた係数を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
6. 環境温度を計測する温度センサを更に備え、
   前記係数情報は、係数と温度との関係を示す関数式であり、
   前記位置ずれ検出装置は、前記温度センサでの計測結果を用いて前記関数式から係数を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
7. 前記ビーム検知センサの受光面は、光学的に像面に略平行であ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. 前記ビーム検知センサの出力信号は、主走査の開始タイミングに関する情報を更に含む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. 前記光学系は、前記主走査方向に直交する面内で、入射光束の進行方向を印加電圧に応じて偏向する液晶偏向素子を含み、
   前記位置ずれ検出装置で得られた位置ずれが相殺されるように、前記液晶偏向素子への印加電圧を求める液晶駆動装置を、更に備え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. 前記光源は、２次元配列された複数の発光部を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 前記複数の発光部の各駆動信号を画像データに応じて制御する制御装置を更に備え、
    前記制御装置は、前記位置ずれ検出装置で得られた位置ずれが前記被走査面上における走査線間隔の１／２以上のときに、前記位置ずれが相殺されるように前記画像データをシフトすることを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
12. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
13. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記画像情報を含む種々の情報の通信をネットワークを介して外部機器と行う通信装置を、更に備えることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。