JP2009210833A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各色の走査線相互間に生じる走査線形状のずれを補正して、被走査面を精度よく走査することを可能とする。
【解決手段】光学系を構成する光学素子を変形して、レーザ光による被走査面上の走査線と所定の基準線とが一致するように、被走査面上のレーザ光の入射位置を調整し、さらに、発光面上に二次元配置された発光領域のうちから、適当な発光領域を選択し、また発光領域を発光させるタイミングを調整することで、被走査面上に入射するレーザ光の入射位置を副走査方向へ調整する。これにより、被走査面上に所望の基準線に沿った走査線を形成することが可能となる。
【選択図】図２

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、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。

従来から、カールソンプロセスを用いて多色画像を形成する画像形成装置としては、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンの成分画像に対応する潜像を、４つの感光ドラムの表面上にそれぞれ形成し、これらの潜像を対応する色のトナーにより可視化して得られたトナー像を、転写体を介して記録媒体としての用紙上にそれぞれ重ね合わせて定着させることによりカラー画像を形成する画像形成装置が知られている。

上述のような複数の感光ドラムをもつタンデム型の画像形成装置では、それぞれの感光体へ入射するレーザ光は各々異なる経路を通って感光体に入射することとなる。このため、各感光体の被走査面に形成される走査線は、走査線相互間で形状や形成位置にばらつきが生じる。例えば、ここでいう形状のばらつきにとは、走査線の傾き及び曲がりの度合いなどであり、形成位置のばらつきとは、主走査方向及び副走査方向の形成位置のずれなどであると考えられる。そして、走査線の形状及び形成位置のばらつきは、特に低コストに適した樹脂製の走査レンズを用いると顕著にみられるようになる。その理由はレンズを成形する時の温度条件のばらつきや、金型のばらつきに起因するレンズ自体の形状の微差によるものである。

そこで、走査線の形状等のばらつきを抑制する方法として、例えばレーザ光を被走査面に集光するための光学系を構成する走査レンズを押圧部材により押圧して、走査レンズを副走査方向へ機械的に変形（湾曲）させることにより、走査線の曲がりを低減させる方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−１６８２４０号公報

しかしながら、走査レンズを押圧して変形させる場合には、レンズ等の材質に起因する変形の限界があるため、各色の走査線の重なり具合をレンズの変形の限界を超えて向上させることができない。

本発明は係る事情の下になされたもので、その第１の目的は、各色の走査線相互間に生じる走査線形状の差異を補正して、被走査面を精度よく走査することが可能な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、カラー画像を精度よく形成することが可能な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、レーザ光を偏向して被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、前記レーザ光を射出する複数の発光領域が二次元的に配置された光源と；前記光源から射出された前記レーザ光を前記主走査方向へ偏向走査する偏向装置と；偏向走査された前記レーザ光に対して、少なくとも前記主走査方向に直交する副走査方向のパワーを付与する光学素子を有し、偏向走査された前記レーザ光を前記被走査面上に集光する光学系と；前記光学素子を、前記偏向走査されたレーザ光による前記被走査面上の走査線の形状と、前記被走査面上の所定の基準線との形状が一致するように、前記副走査方向へ変形させる変形機構と；前記偏向走査されたレーザ光による前記被走査面上の走査線と、前記被走査面上の所定の基準線とが重なるように、前記レーザ光を射出する前記発光領域を選択するか又は前記発光領域を発光させるタイミングを調整して、前記被走査面上に入射する前記レーザ光の入射位置を補正する補正装置と：を備える光走査装置である。

これによれば、光学系を構成する光学素子が変形されることで、レーザ光による被走査面上の走査線と所定の基準線とが一致するように、被走査面上のレーザ光の入射位置が調整され、さらに、発光面上に二次元配置された発光領域のうちから、適当な発光領域が選択され、また発光領域を発光させるタイミングが調整されることで、被走査面上に入射するレーザ光の入射位置が副走査方向へ調整される。したがって、被走査面上に所望の基準線に沿った走査線を形成することが可能となる。

また、本発明は第２の観点からすると、多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と；前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；前記複数の感光体の被走査面にそれぞれ形成された潜像を顕像化する現像手段と；前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像が形成される転写体と；前記転写体に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置である。

これによれば、それぞれの感光体上には基準線にほぼ一致した走査線による潜像が形成され、この潜像に基づいて最終的に記録媒体上に画像が形成される。したがって、記録媒体上に、正確に重ね合わされた各色ごとのトナー像による色ずれ等の少ない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２３に基づいて説明する。図１には、本実施形態に係る画像形成装置１０の概略構成が示されている。

画像形成装置１０は、例えば、黒、イエロー、マゼンダ、シアンのトナー像を普通紙（用紙）上に重ね合わせて転写することにより、多色画像を印刷するタンデム方式のカラープリンタである。この画像形成装置１０は、図１に示されるように、光走査装置１００、４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、転写ベルト４０、位置ずれ検出装置４５、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、第１レジストローラ５６、第２レジストローラ５２、定着ローラ５０、排紙ローラ５８、上記各部を統括的に制御する不図示の制御装置、及び上記構成部品を収容するほぼ直方体状のハウジング１２などを備えている。

ハウジング１２には、上面に印刷が終了した用紙が排出される排紙トレイ１２ａが形成され、その排紙トレイ１２ａの下方に光走査装置１００が配置されている。

光走査装置１００は、感光ドラム３０Ａに対しては、上位装置（パソコン等）から供給された画像情報に基づいて変調された黒色画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｂに対してはシアン画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｃに対してはマゼンダ画像成分のレーザ光を走査し、感光ドラム３０Ｄに対してはイエロー画像成分のレーザ光を走査する。なお、光走査装置１００の構成については後述する。

４本の感光ドラム３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄは、その表面にレーザ光が照射されると、その部分が導電性となる性質をもつ感光層が形成された円柱状の部材であり、光走査装置１００の下方にＸ軸方向に等間隔に配置されている。

感光ドラム３０Ａは、ハウジング１２内部の−Ｘ側端部にＹ軸方向を長手方向として配置され、不図示の回転機構により図１における時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。そして、その周囲には、図１における１２時（上側）の位置に帯電チャージャ３２Ａが配置され、２時の位置にトナーカートリッジ３３Ａが配置され、１０時の位置にクリーニングケース３１Ａが配置されている。

帯電チャージャ３２Ａは、長手方向をＹ軸方向として、感光ドラム３０Ａの表面に対し所定のクリアランスを介して配置され、感光ドラム３０Ａの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ａは、黒色画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ａとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ａの表面に供給する。

クリーニングケース３１Ａは、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状のクリーニングブレードを備え、該クリーニングブレードの一端が感光ドラム３０Ａの表面に接するように配置されている。感光ドラム３０Ａの表面に吸着されたトナーは、感光ドラム３０Ａの回転に伴いクリーニングブレードにより剥離され、クリーニングケース３１Ａの内部に回収される。

感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄは、感光ドラム３０Ａと同等の構成を有し、感光ドラム３０Ａの＋Ｘ側に所定間隔隔てて順番に配置されている。そして、その周囲には、前述の感光ドラム３０Ａと同様の位置関係で、帯電チャージャ３２Ｂ〜３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｂ〜３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｂ〜３１Ｄがそれぞれ配置されている。

帯電チャージャ３２Ｂ〜３２Ｄは、前述した帯電チャージャ３２Ａと同様に構成され、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面を所定の電圧で帯電させる。

トナーカートリッジ３３Ｂ〜３３Ｄは、それぞれシアン、マゼンダ、イエロー画像成分のトナーが充填されたカートリッジ本体と、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄとは逆極性の電圧によって帯電された現像ローラなどを備え、カートリッジ本体に充填されたトナーを現像ローラを介して感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面にそれぞれ供給する。

クリーニングケース３１Ｂ〜３１Ｄは、クリーニングケース３１Ａと同様に構成され、同様に機能する。

以下、感光ドラム３０Ａ、帯電チャージャ３２Ａ、トナーカートリッジ３３Ａ及びクリーニングケース３１Ａを合わせて第１ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｂ、帯電チャージャ３２Ｂ、トナーカートリッジ３３Ｂ及びクリーニングケース３１Ｂを合わせて第２ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｃ、帯電チャージャ３２Ｃ、トナーカートリッジ３３Ｃ及びクリーニングケース３１Ｃを合わせて第３ステーションと呼び、感光ドラム３０Ｄ、帯電チャージャ３２Ｄ、トナーカートリッジ３３Ｄ及びクリーニングケース３１Ｄを合わせて第４ステーションと呼ぶものとする。

転写ベルト４０は、無端環状の部材で、感光ドラム３０Ａの下方に配置された従動ローラ４０ａと、感光ドラム３０Ｄの下方に配置された従動ローラ４０ｃと、これらの従動ローラ４０ａ、４０ｃより少し低い位置に配置された駆動ローラ４０ｂに、上端面が感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの下端面に接するように巻回されている。そして、駆動ローラ４０ｂが図１における反時計回りに回転することにより、反時計回り（図１の矢印に示される方向）に回転される。また、転写ベルト４０の＋Ｘ側端部近傍には、上述した帯電チャージャ３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄとは逆極性の電圧が印加された転写チャージャ４８が配置されている。

位置ずれ検出装置４５は、転写ベルト４０の−Ｘ側に配置され、図１及びハウジング１２内の光走査装置１００を示す斜視図である図２を総合するとわかるように、転写ベルト４０の−Ｙ側端部を照明するＬＥＤ４２ａとその反射光を受光するフォトセンサ４１ａ、転写ベルト４０の中央部を照明するＬＥＤ４２ｂとその反射光を受光するフォトセンサ４１ｂ、転写ベルト４０の−Ｙ側端部を照明するＬＥＤ４２ｃとその反射光を受光するフォトセンサ４１ｃを備えている。

そして、図２に示されるように、転写ベルト４０上に、Ｙ軸方向に沿って形成された３つのトナー像の検出パターンを、ＬＥＤ４２ａ、４２ｂ、４２ｃによりそれぞれ照明し、反射光をフォトセンサ４１ａ、４１ｂ、４１ｃでそれぞれ受光することにより得られる検出信号の時間差などに基づいて、Ｙ軸方向のレジスト及び倍率、Ｘ軸方向におけるレジスト及び傾きを検出する。画像形成装置１０では、この検出結果に基づき、色毎（複数の被走査面に相当する）の走査線の補正量が決定される。

なお、本実施形態では、転写ベルト４０上の３箇所のパターンを検出しているが、転写ベルト４０上の５箇所や７箇所にパターンを形成し、このパターンを検出することとしてもよい。これにより、走査線曲がりの形状、すなわち、走査線の形状がＷ字型であるか、あるいは逆Ｗ字型、Ｖ字型、逆Ｖ字型であるかを判別することが可能となる。また、パターンの検出を行う際には、各レーザ光による一走査の中で転写ベルト４０上に検知用のパターンを形成する。このとき、各色の検知用のパターンは、転写ベルト４０上において互いに副走査方向に等間隔となるように形成される。また、この位置ずれ検出装置４５の構成は特許第３６４４９２３号公報に開示され公知であるため、ここでの詳細な説明は省略する。

図１に戻り、給紙トレイ６０は、転写ベルト４０の下方に配置されている。この給紙トレイ６０は略直方体状のトレイであり、内部に印刷対象としての複数枚の用紙６１が積み重ねられて収納されている。そして、給紙トレイ６０の上面の＋Ｘ側端部近傍には矩形状の給紙口か形成されている。

給紙コロ５４は、給紙トレイ６０から用紙６１を一枚ずつ取り出し、一対の回転ローラから構成されるレジストローラ５６を介して、転写ベルト４０と転写チャージャ４８によって形成される隙間に導出する。

定着ローラ５０は、一対の回転ローラから構成され、用紙６１を過熱するとともに加圧し、レジストローラ５２を介して、排紙ローラ５８へ導出する。

排紙ローラ５８は一対の回転ローラから構成され、導出された用紙６１を排紙トレイ１２ａに順次スタックする。

次に、光走査装置１００の構成について説明する。この光走査装置１００は、図２及び図３を総合するとわかるように、偏向器１０４、偏向器１０４の−Ｘ方向に順次配置されたｆθレンズ１０５、反射ミラー１０６Ｂ及び反射ミラー１０６Ａ、ｆθレンズ１０５の下方に配置された反射ミラー１０８Ｂ、この反射ミラー１０８Ｂの−Ｘ方向に順次配置されたトロイダルレンズ１０７Ｂ、反射ミラー１０８Ａ、トロイダルレンズ１０７Ａ、ならびに、偏向器１０４の＋Ｘ方向に配置されたｆθレンズ３０５、反射ミラー３０６Ｃ及び反射ミラー３０６Ｄ、ｆθレンズ３０５の下方に配置された反射ミラー３０８Ｃ、この反射ミラー３０８Ｃの＋Ｘ方向に順次配置されたトロイダルレンズ３０７Ｃ、反射ミラー３０８Ｄ、トロイダルレンズ３０７Ｄを備え、さらに、第１ステーション及び第２ステーションを走査する入射光学系２００Ａと、第３ステーション及び第４ステーションを走査する入射光学系２００Ｂの２つの光学系を備えている。

前記入射光学系２００Ａ，２００Ｂは、図２の入射光学系２００Ｂに代表的に示されるように、光源２０１、カップリングレンズ２０２、アパーチャ部材２０３、ハーフミラープリズム２０４、一組の液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂ、一組のシリンダレンズ２０６Ａ，２０６Ｂを備えている。なお、本実施形態では、図２に示されるように、入射光学系２００Ａを構成する光学素子はＹ軸と所定の角度をなす方向（ｙ軸方向）に配列されている。そこで、入射光学系２００Ａについての説明をするにあたっては、Ｚ軸を中心に所定の角度回転された座標系（ｘｙ座標系）を用いるものとする。

図４は光源２０１を示す図である。図４に示されるように、前記光源２０１の−ｙ側の面には、主走査方向（ｘ軸方向）と所定の角度をなす方向を行方向とし、副走査方向（Ｚ軸方向）と平行な方向を列方向とする４行８列のマトリクス状に、−ｙ方向にレーザ光を射出する発光領域ＶＣＳＥＬが形成されている。本実施形態では、これら３２個の発光領域ＶＣＳＥＬは、副走査方向の間隔がωｓとなり、主走査方向の間隔がωｍとなるように形成されており、１度の走査により、ステーション毎に３２（＝４×８）ラインが同時に走査されるようになっている。

図２に戻り、前記カップリングレンズ２０２は、光源２０１からの光ビームそれぞれを平行光にするとともに、−ｘ側の焦点位置でカップリングする。

前記アパーチャ部材２０３は、矩形状又は楕円形状の開口を有し、該開口中心がカップリングレンズ２０２の焦点位置又はその近傍に位置するように配置されている。光源２０１から射出される複数の光ビームは、カップリングレンズ２０２によって略平行光とされた後、アパーチャ部材２０３の開口を通過することで、そのビーム形状が所望の形状に整形される。

図５は、ハーフミラープリズム２０４の概略構成を示す図である。図５に示されるように、ハーフミラープリズム２０４は、＋ｙ側から入射するレーザ光を＋Ｚ方向へ進行するレーザ光と−ｙ方向へ進行するレーザ光に分岐するハーフミラー面２０４ａと、ハーフミラー面２０４ａで分岐され＋Ｚ方向へ進行するレーザ光を−ｙ方向へ反射するミラー面２０４ｂとを有している。光源２０１から射出され、カップリングレンズ２０２、アパーチャ部材２０３を介してハーフミラープリズム２０４へ入射したレーザ光は、図５に示されるように、上下方向に隣接し＋ｙ方向へ進行する相互に平行な２つのレーザ光に分岐される。

図２に戻り、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂは、ハーフミラープリズム２０４の−ｙ側に上下方向に隣接して配置され、後述する駆動回路２０５ｆからの電圧信号に応じてレーザ光を副走査方向へ偏向する。図６は、前記液晶素子２０５Ａを代表的にとりあげて示す図である。図６を参酌するとわかるように、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂそれぞれは、透明電極２０５ｂ及び配向膜２０５ｃとが積層形成され、スペーサ２０５ｄを介して相互に対向した状態で配置された一対のレーザ透過部材２０５ａと、この一対のレーザ透過部材２０５ａとの間に形成された液晶層２０５ｅとを有している。そして、駆動回路２０５ｆによって、矩形波または正弦波状の電圧が印加されることによって、図７を参酌するとわかるように、＋ｙ側から入射するレーザ光を副走査方向に偏向させる。なお、電圧が印加されない場合には、レーザ光は偏向されることなく、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂを透過する。また、本実施形態では、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂは、ハーフミラープリズム２０４によって２つに分割されたレーザ光を独立して偏向することが可能となっている。

シリンダレンズ２０６Ａ，２０６Ｂは、ハーフミラープリズム２０４に２分割された各レーザ光に対応して上下方向に隣接して配置され、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようになっている。そして、入射したレーザ光それぞれを偏向器１０４へ集光する。なお、このシリンダレンズ２０６Ａ，２０６Ｂは少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、偏向器１０４の反射面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズ１０７Ａ,１０７Ｂ,３０７Ｃ,３０７Ｄとにより偏向点と感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなしている。

偏向器１０４は、側面にレーザ光の偏向面が形成された１組の正４角柱状部材からなり、それぞれの部材は相互に４５度位相がずれた状態で上下方向に隣接して配置されている。そして、不図示の回転機構により、図２に示される矢印の方向に一定の角速度で回転されている。このため、入射光学系２００Ａ，２００Ｂのハーフミラープリズム２０４で上下方向へ２つに分岐されたレーザ光は、偏向器１０４の上段の偏向面及び下段の偏向面で交互に主走査方向に偏向走査される。

ｆθレンズ１０５,３０５は、レーザ光の入射角に比例した像高をもち、偏向器１０４により、一定の角速度で偏向走査されるレーザ光の像面をＹ軸に対して等速移動させる。

反射ミラー１０６Ａ,１０６Ｂ,３０６Ｃ,３０６Ｄは、長手方向をＹ軸方向とし、ｆθレンズ１０５，３０５を経由したレーザ光を折り返し、トロイダルレンズ１０７Ａ、１０７Ｂ、３０７Ｃ、３０７Ｄそれぞれに導光する。

トロイダルレンズ１０７Ａは、長手方向をＹ軸方向とする樹脂製のレンズであり、ホルダ７０に保持された状態でＸ軸と平行な軸回りに微小回動可能に配置されている。本実施形態では、図８（Ｂ）を参酌するとわかるように、トロイダルレンズ１０７Ａは、光走査装置１００の光学ケース１００ａに中央部が支持され、この部分を中心に回動するようになっている。このトロイダルレンズ１０７Ａは、反射ミラー１０６Ａにより折れ返されたレーザ光を、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ａを介して、感光ドラム３０Ａの表面に結像する。

前記ホルダ７０は、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）を参酌するとわかるように、長手方向をＹ軸方向とする長方形板状のベース部材７１と、トロイダルレンズ１０７Ａをベース部材７１に押圧する３つの弾性部材７３とを有している。トロイダルレンズ１０７Ａは、＋Ｙ側端部および−Ｙ側端部がベース部材７１に設けられた一対の突出部７０ａに当接し、中央部がベース部材７１に設けられたＺ軸方向に移動可能な調整ネジ７２に当接した状態となっている。そして、３つの弾性部材７３によって、＋Ｙ側端部、中央部および−Ｙ側端部がベース部材７１に押圧されている。これにより、調整ネジ７２を回転させてＺ軸方向に移動させることで、トロイダルレンズ１０７Ａを副走査方向に湾曲させることができるようになっている。なお、ホルダ７０には、調整ネジ７２を回転させるためのモータなどを含む回転機構を設けることとしてもよい。

図９は、走査線の傾き及び曲がりの補正方法を説明するための図である。曲線Ｌ１は補正前の走査線と基準線との残差を示し、曲線Ｌ２は走査線の傾きを補正した後の走査線と基準線との残差を示し、曲線Ｌ３は、例えば製造工程における調整後の走査線と基準線との残差を示している。また、図中の横軸は、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの被走査面に形成された走査線上の中心点からの主走査方向の距離（像高：単位ｍｍ）であり、縦軸は目標となる基準線に対する副走査方向の残差（単位μｍ）である。

トロイダルレンズ１０７Ａは、走査線の残差が曲線Ｌ１で示される状態から曲線Ｌ２で示される状態となるように、Ｘ軸に平行な軸回りに回動される。そして、走査線の残差が曲線Ｌ２で示される状態から曲線Ｌ３で示される状態となるように、調整ネジ６２のＺ軸方向の位置が調整される。これにより、トロイダルレンズ１０７Ａが湾曲され、走査線の曲がりが抑制される。上述の調整により走査線の形状は、樹脂成形されたトロイダルレンズ１０７Ａの特性から、複雑なランダム形状ではなく、概ねＷ字形、逆Ｗ字形、Ｖ字形、逆Ｖ字形のいずれかになる。

トロイダルレンズ１０７Ｂ,３０７Ｃ,３０７Ｄも、上述のトロイダルレンズ１０７Ａと同等の構成を有し、同様に補正された状態で配置されている。そして、反射ミラー１０６Ｂ,３０６Ｃ,３０６Ｄによりそれぞれ折れ返されたレーザ光を、Ｙ軸方向を長手方向とする反射ミラー１０８Ｂ,３０８Ｃ,３０８Ｄを介して、感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの表面にそれぞれ結像する。

上述のように構成された光走査装置１００では、入射光学系２００Ａの光源２０１から射出された複数のレーザ光は、ハーフミラープリズム２０４により上下方向に２分割され、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂそれぞれを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０６Ａ，２０６Ｂより偏向器１０４の偏向面に集光される。そして、偏向器１０４で偏向されたレーザ光は、ｆθレンズ１０５へ入射する。

ｆθレンズ１０５へ入射した上方のレーザ光は、反射ミラー１０６Ｂで反射されトロイダルレンズ１０７Ｂへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ｂにより、反射ミラー１０８Ｂを介して感光ドラム３０Ｂの表面に集光される。また、ｆθレンズ１０５へ入射した下方のレーザ光は、反射ミラー１０６Ａで反射されトロイダルレンズ１０７Ａへ入射する。そして、トロイダルレンズ１０７Ａにより、反射ミラー１０８Ａを介して感光ドラム３０Ａの表面に集光される。なお、偏向器１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム３０Ｂの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム３０Ａの走査は−Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、この状況を説明するための図である。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）においては、図が煩雑になるのを避け、偏向器１０４へ入射するレーザ光（実際には複数本である）を「入射光」、偏向されるレーザ光を「偏向光ａ、偏向光ｂ」として示している。図１０（Ａ）は、入射光が偏向器１０４に入射し、上側の部材の偏向面で反射されて偏向された「偏向光ａ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下側の部材の偏向面で反射された偏向光ｂは光走査位置へは向かわない。図１０（Ｂ）は、下側の部材の偏向面で反射されて偏向された「偏向光ｂ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上側の部材の偏向面で反射された偏向光ａは光走査位置へは向かわない。なお、偏向器１０４の一方の部材による偏向光が光走査位置へ導光されている間に、他方の部材による偏向光がゴースト光として作用しないように、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、適宜遮光部材ＳＤを用いて、光走査位置へ導光されない偏向光を遮光するのがよい。

本実施形態では、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄは、上述したように走査されるため、例えば、感光ドラム３０Ａに対する光走査が行われるときはレーザ光の光量を、ブラック画像の画像信号で変調し、感光ドラム３０Ｂに対する光走査が行われるときはレーザ光の光量を、シアン画像の画像信号で変調すれば、感光ドラム３０Ａには黒画像の静電潜像を、感光体３０Ｂにはシアン画像の静電潜像を書込むことができる。

図１１には、ブラック画像とシアン画像の書込みを行う場合において、「有効走査領域において全点灯する場合」のタイムチャートが示されている。実線はブラック画像の書込みに相当する部分、破線はシアン画像の書込みに相当する部分を示している。ブラック画像、シアン画像の書き出しのタイミングは、例えば、有効走査領域外に配備される同期検知手段などで光走査開始位置へ向かうレーザビームを検知することにより決定することができる。ブラック画像を書込む時間領域とシアン画像を書込む時間領域でのレーザ光の発光光量を同じに設定すると入射光学系２００Ａの光源２０１から感光ドラム３０Ａ，３０Ｂに至る各光路において、光学素子の透過率や反射率に相対的な差異が存在するため、感光ドラム３０Ａ，３０Ｂそれぞれに入射するレーザ光の光量に差異が生じる場合には、一例として図１１に示されるように、異なる感光ドラムを走査する際に、光源２０１からのレーザ光の光量を走査する感光ドラムごとに異ならせることにより、感光ドラム相互間に入射するレーザ光の光量を等しくすることができる。

一方、入射光学系２００Ｂの光源２０１から射出された複数のレーザ光は、ハーフミラープリズム２０４により上下方向に２分割され、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂそれぞれを透過することで副走査方向の位置補正がなされた後、シリンダレンズ２０６Ａ，２０６Ｂより偏向器１０４の偏向面に集光される。そして、偏向器１０４で偏向されたレーザ光はｆθレンズ３０５へ入射する。

ｆθレンズ３０５へ入射した上方のレーザ光は、反射ミラー３０６Ｃで反射されトロイダルレンズ３０７Ｃへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｃにより、反射ミラー３０８Ｃを介して感光ドラム３０Ｃの表面に集光される。また、ｆθレンズ３０５へ入射した下方のレーザ光は、反射ミラー３０６Ｄで反射されトロイダルレンズ３０７Ｄへ入射する。そして、トロイダルレンズ３０７Ｄにより、反射ミラー３０８Ｄを介して感光ドラム３０Ｄの表面に集光される。なお、偏向器１０４は上述したように上下の偏向面間に４５度の位相差がある。したがって、上方のレーザ光による感光ドラム３０Ｃの走査と、下方のレーザ光による感光ドラム３０Ｄの走査は＋Ｙ方向へ向かって交互に行われることとなる。

感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの表面の感光層は、帯電チャージャ３２Ａ〜３２Ｄにより所定の電圧で帯電されることにより、電荷が一定の電荷密度で分布している。そして、上述したように、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄがそれぞれ走査されると、レーザ光が集光したところの感光層が導電性を有するようになり、その部分では電荷移動がおこり電位が零となる。したがって、図１の矢印の方向にそれぞれ回転している感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに対し、画像情報に基づいて変調したレーザ光を走査することにより、それぞれの感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面に、電荷の分布により規定される静電潜像を形成することができる。

感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの表面に静電潜像が形成されると、図１に示されるトナーカートリッジ３３Ａ〜３３Ｄの現像ローラにより、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄそれぞれの表面にトナーが供給される。このときトナーカートリッジ３３Ａ〜３３Ｄそれぞれの現像ローラは感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄと逆極性の電圧により帯電しているため、現像ローラに付着したトナーは感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄと同極性に帯電されている。したがって、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面のうち電荷が分布している部分にはトナーが付着せず、走査された部分にのみトナーが付着することにより、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの表面に静電潜像が可視化されたトナー像が形成される。そして、このトナー像は転写ベルト４０に転写される。

また、本実施形態では、図２に示されるように、感光ドラム３０Ａ，３０Ｂの−Ｙ側には受光器１４２Ａ，１４２Ｂがそれぞれ配置され、感光ドラム３０Ｃ，３０Ｄの＋Ｙ側には受光器１４２Ｃ、１４２Ｄがそれぞれ配置されている。これらの、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄは、光源２０１からの光学的な距離が、光源２０１から感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの被走査面までの光学的な距離と等しくなる位置に配置されている。なお、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄは、反射ミラーなどを介してレーザ光を受光する構成としてもよいが、本実施形態のように、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに入射するレーザ光を直接受光する構成とすることで、レーザ光の検出誤差を低減することが可能となる。

図１２は、受光器１４２Ａの構成を、関連する信号とともに概略的に示す図である。前記受光器１４２Ａ〜１４２Ｄそれぞれは相互に同等の構成を有し、図１２を参酌するとわかるように、基板１４２ｄと、この基板１４２ｄに設けられた受光素子ＰＤ１、増幅器１４２ａ、コンパレータ１４２ｃなどを含んで構成され、全体としては１つのＩＣとして１パッケージ化（樹脂からなる透過部材）されている。

受光素子ＰＤ１は２つの受光領域である受光領域ＰＤ１ａと受光領域ＰＤ１ｂの２部分を有し、受光領域ＰＤ１ａと受光領域ＰＤ１ｂはボンディング部材１４３ａによって電気的に接続されている。そして、前記受光領域ＰＤ１ａは図１２に示されるように、長手方向が副走査方向（Ｘ軸方向）に平行となるように形成され、受光領域ＰＤ１ｂは長手方向がＹ軸と４５度の角度をなす直線と平行となるように形成されている。なお、本実施形態では受光領域ＰＤ１ａに対して受光領域ＰＤ１ｂが、４５度の角度をなすように形成されているが、これに限らず、受光領域ＰＤ１ｂは、受光領域ＰＤ１ａに対して０度より大きくて９０度より小さい角度をなすように形成されていればよい。しかしながら、好ましくは、受光領域ＰＤ１ｂを、受光領域ＰＤ１ａに対して３０度から６０度程度の角度をなすように形成するのがよい。その理由は、３０度よりも小さいと走査されるレーザ光に対する検出感度が悪くなるからであり、一方６０度を超えると図１２中の主走査方向の受光面の全幅Ｄに対する副走査方向の有効検出高さＨが小さくなるため、受光器１４２Ａが大型化してしまうためである。具体的には、図１２中の受光面の副走査方向の寸法Ｈを１〜３ｍｍ、受光面の全幅Ｄを５ｍｍ以下に設定することが好ましい。また、２つの受光領域のうち一方をレーザビームの走査方向（主走査方向）に対し垂直に形成すると、レーザ光が副走査方向にずれた場合にも最初の出力のタイミングが変化しないので主走査同期信号を得るのに好適となる。

受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂは、副走査方向の寸法が１〜３ｍｍ、主走査方向の寸法が０．１〜３ｍｍ程度とするのが好適である。副走査方向の寸法が１ｍｍ未満の場合には、受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの幅が狭くなるため、初期状態（調整しない状態での組立初期時）では、走査されたレーザ光が受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂに入射しなくなるおそれがある（調整しない状態では光学素子の部品寸法交差や取付寸法公差のばらつきの影響で走査されたレーザ光の副走査方向の走査位置が本来の走査位置から１ｍｍ以上ずれる場合がある）。また、受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの副走査方向の寸法が３ｍｍを超える場合には、受光素子ＰＤ１のサイズが大きくなるため、受光素子ＰＤ１の感度品質の均一性を確保することが困難となる。また、受光素子ＰＤ１自体も高価となり装置自体のコストアップを招来する。

一方で、受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの主走査方向の寸法は、レーザ光のビーム径（０．１ｍｍ（１／ｅ２））より広く設定する必要がある。受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの主走査方向の寸法を、レーザ光のビーム径よりも狭く設定すると、レーザ光を正確に検知することができなくなるためである。また、受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂの主走査方向の寸法が３ｍｍを超える場合には、同様に受光素子ＰＤ１のサイズが大きくなるため、受光素子ＰＤ１の感度品質の均一性を確保することが困難となる。また、受光素子ＰＤ１自体も高価となり装置自体のコストアップを招来する。

上述の受光領域ＰＤ１ａ、ＰＤ１ｂが走査されると、増幅器１４２ａ及びコンパレータ１４２ｃからは、図１２に示されるように、ＡＭＰ１出力信号及びＣＭＰ出力信号が出力される。ＡＭＰ１出力信号及びＣＭＰ出力信号の最初の立ち下がりから次の立ち下がりまでの時間Ｔｓは、レーザ光が走査される副走査方向の位置に依存する。例えば、レーザ光が矢印ａの走査線に沿って走査された場合の時間Ｔｓと、レーザ光が矢印ｂで示される走査線に沿って走査された場合の時間Ｔｓとの時間差ΔＴｓは、次式（１）で示される。ただし、ｖは被走査面上におけるビームスポットの移動速度である。

Δｈ＝（ｖ×ΔＴｓ）／ｔａｎθ …（１）

偏向器１０４に偏向されたレーザ光は、面倒れやジター成分の存在により、走査毎に時間Ｔｓの大きさに誤差（ばらつき）が発生する。本実施形態においては、誤差成分による検出精度の悪化を防止するため以下に説明する対応を行うこととしてもよい。

図１３（Ａ）には、連続回転している偏向器１０４によって偏向されたレーザ光が、受光素子ＰＤ１に間欠的に入射することによって得られるＣＭＰ出力信号が示されている。図１３（Ａ）では、レーザ光が受光素子ＰＤ１を走査する時間をＴ_Ｓ（受光領域ＰＤ１ａから受光領域ＰＤ１ｂまでスポットが移動する時間間隔）と、それ以外の時間をＴ_Ｌ（受光領域ＰＤ１ｂから次の偏向面で走査される受光領域ＰＤ１ａまでスポットが移動する時間間隔）としている。時間Ｔ_Ｓと時間Ｔ_Ｌの比率は走査幅と偏向器１０４の回転数（走査速度）等により決まるものであり、その比率は１：２００〜４００程度である。

図１３（Ｂ）には、上記時間間隔をヒストグラム化したグラフが示されている。偏向器１０４の面倒れなどによる時間間隔のばらつきの影響を軽減するために、光走査装置１００では、時間間隔の計測データを順次記憶手段にメモリしておき２つの時間間隔グループに分け、時間間隔の短い方の平均値をレーザ光の副走査位置と判断する。例えば、この判断方法として、２つのグループに含まれる時間間隔の相互間の差はある程度大きな差であることから、時間間隔Ｔ_Ｓと、時間間隔Ｔ_Ｌの中間時間間隔を演算して、フィルタをかける方法がある。

なお、偏向器１０４のある特定面のみに基づく計測を行うと問題があるため、偏向器１０４の全周面の時間間隔を計測データとすることが好適である。その理由は、偏向器１０４のある偏向面のみが面倒れやミラー面の傷、打痕や平面度（画像に影響しない程度）が他の面と大きく異なるときには、レーザ光の検出に影響を及ぼし、副走査位置の検出精度を劣化させる可能性があるためである。

なお、時間間隔の計測サンプル数はばらつき成分を考慮すると多いほどよいが、検出時間を要するという副作用もあるため（画像形成装置における画像形成（光走査装置の光源を画像信号に基づいて発光制御している時間）と次（ページ）の画像形成の間となる非画像形成時間（プリントページ間）内で走査される回数以下とすることが好適である）、実際には時間間隔Ｔ_Ｓを平均化するためのサンプル数は１００〜５００くらいが好適である。サンプル数は偏向器１０４の偏向面の数の偶数倍が好適である。その理由は、偏向面１面分のサンプル数は２（時間間隔Ｔ_Ｓと時間間隔Ｔ_Ｌ）であり、面倒れ、ジター成分は偏向器１０４の１回転分（全周面）の周期を持つためである。

本実施形態にかかる画像形成装置１０では、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄへのレーザ光の入射は、以下のように適正化される。

図１４（Ａ）には、前述した光源２０１が示されている。例えば、図１４（Ａ）に着色して示されるように、１つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動して、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの走査を行った場合には、受光素子ＰＤ１の受光領域ＰＤ１ａ及び受光領域ＰＤ１ｂに入射するレーザ光の光量が足りないため、図１２に示されるように、ＡＭＰ１出力信号がスレッシュ電圧Ｖｓ以下とならず、ＣＭＰ出力信号が変化しない。

面発光型のレーザ素子などは、複数の発光領域が２次元配列されているが、それぞれの発光領域から射出されるレーザ光の光量は、端面発光型のレーザ素子などに比べて低い（光量を増加すべく駆動電流を与えても、温度上昇が過大となり素子寿命が著しく低下する）という問題があり、一例として図１４（Ａ）に着色して示されるように、１つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動して走査を行っても、ＡＭＰ１出力信号がスレッシュ電圧Ｖｓ以下とならないため、ＣＭＰ出力信号の変化を検出できない。

そこで、本実施形態では、図１４（Ｂ）に着色して示されるように、主走査方向に隣接する４つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動して、受光素子ＰＤ１に４本のレーザ光を入射させることでＡＭＰ１出力信号をスレッシュ電圧Ｖｓ以下とし、ＣＭＰ出力信号の変化を検出する。この場合には、４つの発光領域の平均位置（重心）の副走査方向の位置が検出されることとなるが、この重心の福走査方向の位置変動は、各レーザ光の入射位置の副走査方向の位置変動と等価である。

ただし、図１４（Ｂ）に示されるように、隣接する４つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動すると、両側が発光領域ＶＣＳＥＬに隣接する２つの発光領域ＶＣＳＥＬの放熱効率が低くなるため光源２０１の温度上昇が増大することがある。この場合には、光源２０１の寿命が短くなる懸念があるので光源の長寿命化を必要とする装置の場合には、例えば図１５（Ａ）に着色して示されるように、列の異なる発光領域ＶＣＳＥＬを駆動することで、発光領域ＶＣＳＥＬ周囲の放熱効率を向上させることができる。

ただし、この場合には、４本のレーザ光による照明領域の主走査方向（Ｘ軸方向）の寸法Ｗｓ（ωｍ×３＋レーザ光のビーム径（１／ｅ^２））よりも、各受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤｂの主走査方向の寸法を広くする必要がある。また、レーザ光の検出信号であるＣＭＰ出力信号が出力されるのは、４本のレーザ光のうち最も後端側に位置する発光領域ＶＣＳＥＬからの射出されるレーザ光が受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂに入射しているときである。４本のレーザ光の一部が受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂに入射したときに、ＡＭＰ１出力信号がスレッシュ電圧Ｖｓ以下となってしまうような場合は、必然的にレーザ光の光量を増加させているのであり、先に述べたように温度上昇による寿命劣化が進む問題が生じる。したがって、光源２０１の複数の発光領域ＶＣＳＥＬを駆動する場合には、それぞれ低い光量で均等に点灯することが望ましく、４本のレーザ光のうち最も後端側のレーザ光が受光領域ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂに入射したときに、ＣＭＰ出力信号が出力されるのが好適である。

また、図１５（Ｂ）に示されるように、相互間の距離が最も離れた４つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動して走査を行ってもよい。この場合には、発光領域ＶＣＳＥＬ間の距離が最大となり、その距離が最も均一な間隔になる。このようにすることにで、温度上昇による光源の寿命の短縮化を抑制することが可能となる。

図１６は、図１５（Ｂ）に示されるように、相互間の距離が最も離れた４つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動して走査を行うときの様子を模式的に示す図である。また、図１７は、相互間の距離が最も離れた４つの発光領域ＶＣＳＥＬを駆動して走査を行うときに観察されるＡＭＰ１出力信号とＣＭＰ出力信号とを示す図である。図１６に示されるように、光源２０１からのレーザ光のスポットが、矢印１から矢印５で示される位置まで移動する間に、ＡＭＰ１出力信号は図１７に示されるように変化する。すなわち、走査開始から時間Ｔ１経過するまでの、いずれのレーザ光も受光領域ＰＤ１ａに入射しない状態から、２本の光ビームが受光領域ＰＤ１ａに入射した状態になると、ＡＭＰ１出力信号は一段階低くなり、この状態から時間Ｔ２経過して、すべての光ビームが受光領域ＰＤ１ａに入射した状態になると、ＡＭＰ１出力信号はさらに一段階低くなり、その大きさがスレッシュ電圧より小さくなる。そして、この状態から、時間Ｔ３経過すると、最初に入射した２本のレーザ光が受光領域ＰＤ１ａに入射しなくなり、ＡＭＰ１出力信号は一段階高くなり、この状態から、時間Ｔ４経過すると、すべてのレーザ光が受光領域ＰＤ１ａに入射しなくなり、ＡＭＰ１出力信号はさらに一段階高くなる。これにより、走査開始から、時間Ｔ１及び時間Ｔ２が経過してから、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄから出力されるＣＭＰ出力信号が変化する。

本実施形態では、図１６を参酌するとわかるように、主走査方向及び副走査方向に最も距離が離れた発光領域ＶＣＳＥＬからのレーザ光が同時に受光領域ＰＤ１ａに入射するように、受光領域ＰＤ１ａの主走査方向の寸法が設定されている。

また、図１８を参酌するとわかるように、受光領域ＰＤ１ｂにおいても、主走査方向の寸法Ｄａは、光源２０１の発光領域ＶＣＳＥＬからの射出するすべてレーザ光が同時に入射することが可能な大きさに設定されている。具体的には，受光領域ＰＤ１ａを含む面内のレーザ光による照明領域の副走査方向の幅Ｈｓ２と主走査方向の幅Ｗｓで規定される平行四辺形が受光領域ＰＤ１ｂ内に収まるように、受光領域ＰＤ１ｂの主走査方向の寸法Ｄａが設定されている。

なお、一般に、図１９に示されるように、受光器１４２Ａ〜１４２ＤからのＡＭＰ１出力信号は、実線で示される信号から波線で示される信号のように変化する場合が考えられる。例えば光学素子の反射率や透過率の低下（経時劣化）のほか画像形成時の画素密度の変化に対応するため偏向器１０４の回転数の低減（解像度が１２００ｄｐｉから６００ｄｐｉに変化することにともなって、偏向器１０４の回転数は５０％低下した回転数となる）される場合である。この場合には、ＣＯＭＰ出力信号を決定するＡＭＰ１出力信号の立下時間が長くなる（傾きが緩くなる）ため、結果的に、レーザ光による走査位置が副走査方向に変化したものとする誤った検出が行われる。

前記立下時間は受光素子へ入射する光量の積分量（積分光量）と相関があり、積分光量が一定となるように制御することにより、上記不具合を解消することができる。図２０には変形例にかかる受光器１４２Ａが示されている。この変形例にかかる受光器１４２Ａは、前述の受光素子ＰＤ１と、この受光素子ＰＤ１と同等の構成を有する受光素子ＰＤ２とを有し、受光素子ＰＤ１と受光素子ＰＤ２とによる最大素子幅（主走査方向の幅）はＤ２となっている。

受光素子ＰＤ１と受光素子ＰＤ２とは、受光領域ＰＤ１ａと受光領域ＰＤ２ａとが隣接し、受光領域ＰＤ１ｂと受光領域ＰＤ２ｂとが隣接するように配置されている。そして、受光素子ＰＤ１及び受光素子ＰＤ２からの出力信号は、それぞれ増幅器１４２ａ、及び増幅器１４２ｂによって、電流電圧変換及び電圧増幅が行われた後コンパレータ１４２ｃに入力される。コンパレータ１４２ｃでは、増幅器１４２ａからのＡＭＰ１出力信号と、増幅器１４２ｂからのＡＭＰ２出力信号とを比較して、ＡＭＰ２出力信号の値がＡＭＰ１出力信号の値より小さくなったときに、ＣＭＰ出力信号を一段低く変化させる。変形例にかかる受光器１４２Ａでは、ＡＭＰ１出力信号とＡＭＰ２出力信号のクロスポイントを検知しているので、レーザ光の光量が変化しても検出精度が低下することがなく、レーザ光を高精度に検出することが可能となる。

受光器１４２Ａ〜１４２Ｄそれぞれは、副走査方向に移動可能に配置することが好ましい。例えば、本実施形態では、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄそれぞれは、送りネジ機構などにより副走査方向に移動可能なホルダを介して配置されている。光走査装置１００の製造（組立）工程においては、走査されたレーザ光のスポットが受光素子ＰＤ１，ＰＤ２の受光領域の副走査方向の略中央に入射するように、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄそれぞれの位置が調整される。その理由は、走査されたレーザ光の副走査方向の走査位置が副走査方向上流、又は下流側に変化する可能性があるため、できるだけ受光器１４２Ａ〜１４２Ｄそれぞれの検出範囲を副走査方向上流側と下流側とで同程度となるようにしておくためである。なお、略中央とは厳密に中央というのは困難なので、中央部に対して副走査検出可能範囲Ｈの１／１０の誤差程度に調整することが好適である。

また、レーザ光の副走査方向の位置の変化については、基準となる時間間隔を予め工場出荷時や補正開始時のレーザ光の走査位置に相当する値を基準位置の情報として記憶手段に記憶させておき、検出器で検出された時間間隔と基準となる時間間隔の差分を演算することにより、レーザ光の副走査方向の位置の変化を検出することが可能となる。上記基準位置は補正制御のもととなる副走査位置データとなるため非常に重要であり、レーザビーム検出器での計測は少なくとも３回以上同じ計測を行い、内１回が他の副走査方向の位置データよりも著しく異なる場合（３回以上の平均＋標準偏差σよりも大きい）にはその副走査方向の位置データを削除し、再度計測を行い、再度上記チェックを行い基準位置とすることが好適である。

次に、上述のように構成された画像形成装置１０における走査線の補正方法について、図２１〜２３に示されるフローチャートに基づいて説明する。

《ステップＳ１》
光走査装置１００の製造時などに、不図示の走査線曲がり検査器で光走査装置１００を用いて形成した走査線の形状（曲がり、傾き）を測定し、その測定した走査線形状と、予め所望とする理想走査線の形状（直線が最も好適であるが、成形ばらつきなどの要因により困難な場合は、画像上問題のないレベルとしてＰＶ５μｍ以下の曲線）とを比較し、像高ごとの偏差を算出する。そして、トロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄを保持するホルダ７０の調整ネジ７２を回転させて、先に算出された像高ごとの偏差が小さくなるように、それぞれのトロイダルレンズ１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄを副走査方向に湾曲させる。

《ステップＳ２》
光走査装置１００では、画像形成装置１０の実使用時（画像形成時）の連続プリント枚数が設定された枚数を超えた場合や、図示しない画像形成装置１０を構成する部品の温度が設定値以上となると、補正開始信号が出力される。

《ステップＳ３》
画像形成装置１０は、補正開始信号の出力を完了すると、位置ずれ検出装置４５による走査線の形状を検出するために、転写ベルト４０上に上述した検出パターンを形成する。なお、検出パターンは、主走査方向に対して約４５度傾いたブラック、シアン、マゼンタ、イエローのラインパターンが副走査方向に配列されたシェブロンパッチと呼ばれるラインパターン群である。そして、位置ずれ検出装置４５は、転写ベルト４０の回転に応じて基準色となる例えばブラックのラインパターンとの検出時間差を計測し、感光ドラム３０Ａの走査線に対する、各感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄの走査線の傾き度合い、及び曲がり度合いを演算する。

《ステップＳ４》
感光ドラム３０Ａによって転写ベルト４０に形成された走査線に対する、各感光ドラム３０Ｂ〜３０Ｄによって転写ベルト４０に形成された走査線の傾き度合い、及び曲がり度合いの演算が終了すると、画像形成装置１０では、図２２のフローＡに示される処理と、図２３のフローＢに示される処理とが行われる。以下、説明の便宜上、感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄによって転写ベルト４０上に形成された走査ラインをそれぞれの走査ラインＡ〜走査ラインＤと呼ぶものとする。

《フローＡ》
ステップＡ１では、ステップＳ４での演算の結果、各走査ラインＡ〜Ｄ相互間の副走査方向のレジストが検出される。そして、各走査ラインＡ〜Ｄ相互間の副走査方向のレジストが第一の設定値（図４に示される副走査方向に隣接する発光領域の間隔ωs）未満の場合には、走査ラインの補正を完了し、各走査ラインＡ〜Ｄ相互間の副走査方向のレジストが第１の設定値以上である場合には、次のステップＡ２に移行する。

ステップＡ２では、走査ラインＡに対する走査ラインＣ〜Ｄの重なり度合の判断が行われる。その結果、走査ラインＡに対する走査ラインＣ〜Ｄの重なり度合いが、副走査方向に１ラインピッチ（１２００ｄｐｉのときは２１μｍ、２４００ｄｐｉのときは１１1μｍ、４８００ｄｐｉのときは５μｍ）を超えて一致しない場合には、次のステップＡ３へ移行し、走査ラインＡに対する走査ラインＣ〜Ｄの重なり度合いが、副走査方向に１ラインピッチを超えることなく一致しない場合には、次のステップＡ４へ移行する。

ステップＡ３では、光源の書出しタイミングを調整（面発光レーザの点灯タイミングの調整）が行われる。これにより、走査ラインＡに対する走査ラインＣ〜Ｄの重なり度合いは、１ラインピッチ以下となるように調整される。

ステップＡ４では、光源２０１の発光領域ＶＣＳＥＬのうち、次回の走査で駆動する発光領域ＶＣＳＥＬが、１ラインピッチ以下分副走査方向にシフトした位置に対応する発光領域ＶＣＳＥＬとするような決定がなされる。本実施形態では、光源２０１に形成された発光領域ＶＣＳＥＬの副走査方向の配列間隔ωｓは５μｍに設定されており、解像度を４８００ｄｐｉとする場合には前記１ラインピッチは５μｍであることから、走査線の形成位置を５μｍ以下の範囲で補正することはできない。したがって、５μｍ以下の範囲での走査線の位置補正は次のステップＡ５で行われる。

ステップＡ５では、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂによる、走査線の位置の調整が行われる。走査線の位置を調整するために液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂに供給される信号は、偏向方向（副走査方向の上側か下側か）と偏向量の２つの情報を含んでいる。液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂの駆動に要する時間は、連続プリントのページ間における非画像形成時間よりも短くなるように設定されている。具体的には５ｍｓ／μｍ以下（１μｍの走査位置可変を要する時間が５ｍｓ以下）の速度で動作している。この値は解像度が６００ｄｐｉの１ラインピッチ４２μｍ分の位置補正を行う場合でも、０．２１ｓ以下で補正を完了させることが可能な性能であり、非画像形成時間が短い高速機でも対応可能である。また、補正が完了した後には、各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄ上のレーザ光の入射位置は、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄで検出される。その結果、各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに入射するレーザ光の、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂによる偏向量が、液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂに供給される信号による偏向量以上または第一の設定値以上であった場合には、ステップ５での処理が繰り返し行われる。ステップＡ５の処理が終了すると、以降ステップＡ１での判断が否定されるまで、ステップＡ１〜ステップＡ５までの処理が繰り返し行われる。

なお、ステップＡ５では、ここでの処理が設定回以上行われるか、または設定時間以上行われた場合には、ステップ５の処理を強制的に終了し画像形成を実行することとしてもよい（画像形成装置のダウンタイムを極力低減するため）。なお、設定回および設定時間は予め設定しておくことも、外部から任意に設定することも可能である。

また、本実施形態では、各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに形成される走査線の副走査方向の位置は、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄを介して走査ごとに検出されている。したがって、走査線の位置を受光器１４２Ａ〜１４２Ｄを介して検出した結果が、各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄの基準線と走査線とが１ラインピッチ以上副走査方向に乖離している場合には、再度フローＡにおける処理を行うことが好ましい。その理由は、走査位置の調整を行う例えば液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂ、及び制御装置などの故障、或いは、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄによる誤検知が考えられるためである。

受光器１４２Ａ〜１４２Ｄによる誤検知であるか否かを判断するためには、レーザ光の位置補正を行うことなく走査を行い、再度走査線の位置を受光器１４２Ａ〜１４２Ｄを介して検出し、前回の走査による検出結果との比較を行う。検出結果が同様な結果であれば、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄによる検知が正常に行われていると判断することができる。この場合には、再度フローＡにおける処理を行うことが好ましい。

また、本実施形態では、各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに形成される走査線の副走査方向の位置は、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄを介して走査ごとに検出されている。このため、走査位置の調整を行う例えば液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂ、及び制御装置などの故障以外の突発的な異常を検知することもできる。

《フローＢ》
フローＢのステップＢ１では、ステップＳ３での演算によって検出された走査線の傾き度合いが、所定の値以上であるかが判断される。そして、ここでの判断が肯定されるとステップＢ２へ移行し、否定されるとステップＢ２へ移行する。

ステップＢ２では、走査線の傾き度合いに基づいて、トロイダルレンズ１０７Ａ,１０７Ｂ,３０７Ｃ,３０７ＤをＸ軸方向に回動し、走査線の傾きを感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄ上の所望の基準線の傾きに一致させる。

ステップＢ３では、走査線の曲がり度合いが、所定の値以上であるか判断する。そして、ここでの判断が肯定されるとステップＢ４へ移行し、否定されるとフローＢの動作を終了する。

ステップＢ４では、予め形状パターンにより設定されている主走査方向の分割数（図９中のマトリクスの個数に相等）に応じて、決められた光源２０１の発光パターンにしたがって画像データを書き換える。これにより、図９の曲線Ｌ３で示される走査線と基準線との残差が、直線Ｌ４で示される残差となるように補正される。直線Ｌ４で示される残差は、図９中のマトリクスに対応した離散的に分離されたものとなるが、実際に用紙などに形成される画像では、残差の大きさの違いがトナーの粒径（概ね８〜１００μｍ）以下であれば実用上問題はない。

なお、一層の高画質を求める装置においては、１ラインから数ライン程度の副走査間隔毎に分割位置（マトリクス境界）を１００μｍ以下の幅でランダムに変動させる（光源を発光させるデータを変動させる）。これにより残差が離散的に分離することに起因する筋を極力無くすことができる。

また、本実施形態では、補正開始信号に基づきトナーパターンを形成し、副走査レジストや走査線形状を検出する旨を記載したが、予め画像形成装置の使用者が用意した理想の原稿画像を画像読取手段により読取って上記検出パターンに換えることにより無駄なトナーの消費を少なくすることができる。また、検出パターンの形成に要する装置の無駄時間を無くすことができる。

以上説明したように、本実施形態では、トロイダルレンズ１０７Ａ,１０７Ｂ,３０７Ｃ,３０７Ｄが副走査方向に湾曲されることで、走査線の曲がり度合いが補正され、さらに光源２０１の発光領域ＶＣＳＥＬの選択、発光タイミングの調整、及び液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂによるレーザ光の偏向が行われることにより、所定の基準線上に走査線が位置決めされる。したがって、感光ドラムの被走査面上に所望の基準線に沿った走査線を形成することが可能となる。

また、本実施形態の液晶素子２０５Ａ，２０５Ｂはメカ的な摺動機構がないので、画像形成装置１０において長期間に渡って走査位置の補正を正確に行うことが可能となる。

また、本実形態では、各感光ドラム３０Ａ〜３０Ｄに形成される走査線の副走査方向の位置は、受光器１４２Ａ〜１４２Ｄを介して走査ごとに検出されている。そして、この検出結果にもとづいて走査線の位置が常時補正される。したがって、記録媒体に精度よく画像を形成することが可能となる。

また、上記実施形態では、本発明の光走査装置１００がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

本発明の一実施形態にかかる画像形成装置の概略構成を示す図である。 光走査装置を示す斜視図である。 光走査装置を示す側面図である。 光源の平面図である。 ハーフミラープリズムの側面図である。 液晶素子の概略的な構成を示す図である。 液晶素子の動作を説明するための図である。 図８（Ａ）〜図８（Ｃ）は、ホルダの概略構成を示す図である。 ホルダ７０の動作を説明するための図である。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、偏向器の動作を説明するための図である。 光源の発光タイミングを説明するための図である。 受光器の概略的な構成を示す図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、受光器の動作を説明するための図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、光源の発光領域を選択する方法を説明するための図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、光源の発光領域を選択する方法を説明するための図である。 受光領域に入射するレーザ光の様子を示す図である。 受光器から出力されるＣＭＰ出力信号を説明するための図である。 受光領域に入射するレーザ光の様子を示す図である。 増幅器から出力されるＡＭＰ１出力信号を示す図である。 変形例にかかる受光器の概略的な構成を示す図である。 走査線を補正するための処理に基づいてフローチャート（その１）である。 走査線を補正するための処理に基づいてフローチャート（その２）である。 走査線を補正するための処理に基づいてフローチャート（その３）である。

符号の説明

１０…画像形成装置、１２…ハウジング、１２ａ…排紙トレイ、３０Ａ〜３０Ｄ…感光ドラム、３１Ａ〜３１Ｄ…クリーニングケース、３２Ａ〜３２Ｄ…帯電チャージャ、３３Ａ〜３３Ｄ…トナーカートリッジ、４０…転写ベルト、４１ａ〜４１ｃ…フォトセンサ、４２ａ〜４２ｃ…ＬＥＤ、４５…位置ずれ検出装置、５０…定着ローラ、５２…第２レジストローラ、５４…給紙コロ、５６…第１レジストローラ、５８…排紙ローラ、６０…給紙トレイ、７０…ホルダ、７１…ベース部材、７２…調整ネジ、７３…弾性部材、１００…光走査装置、１０４…偏向器、１０５，３０５…ｆθレンズ、１０６Ａ，１０６Ｂ，１０８Ａ，１０８Ｂ，３０６Ｃ，３０６Ｄ，３０８Ｃ，３０８Ｄ…反射ミラー、１０７Ａ，１０７Ｂ，３０７Ｃ，３０７Ｄ…トロイダルレンズ、２００Ａ,２００Ｂ…入射光学系、２０１…光源、２０２…カップリングレンズ、２０３…アパーチャ部材、２０４…ハーフミラープリズム、２０４ａ…ハーフミラー面、２０４ｂ…ミラー面、２０５Ａ,２０５Ｂ…液晶素子、２０５ａ…レーザ透過部材、２０５ｂ…透明電極、２０５ｃ…配向膜、２０５ｄ…スペーサ、２０５ｅ…液晶層、２０５ｆ…駆動回路、２０６Ａ,２０６Ｂ…シリンダレンズ、１４２Ａ〜１４２Ｄ…受光器、１４２ａ,１４２ｂ…増幅器、１４２ｃ…コンパレータ、１４２ｄ…基板、１４３ａ…ボンディング部材、ＰＤ１,ＰＤ２…受光素子、ＰＤ１ａ，ＰＤ１ｂ…受光領域、ＶＣＳＥＬ…発光領域。

Claims (9)

1. レーザ光を偏向して被走査面を主走査方向へ走査する光走査装置であって、
   前記レーザ光を射出する複数の発光領域が二次元的に配置された光源と；
   前記光源から射出された前記レーザ光を前記主走査方向へ偏向走査する偏向装置と；
   偏向走査された前記レーザ光に対して、少なくとも前記主走査方向に直交する副走査方向のパワーを付与する光学素子を有し、偏向走査された前記レーザ光を前記被走査面上に集光する光学系と；
   前記光学素子を、前記偏向走査されたレーザ光による前記被走査面上の走査線の形状と、前記被走査面上の所定の基準線との形状が一致するように、前記副走査方向へ変形させる変形機構と；
   前記偏向走査されたレーザ光による前記被走査面上の走査線と、前記被走査面上の所定の基準線とが重なるように、前記レーザ光を射出する前記発光領域を選択するか又は前記発光領域を発光させるタイミングを調整して、前記被走査面上に入射する前記レーザ光の入射位置を補正する補正装置と：を備える光走査装置。
2. 前記光学素子は、前記被走査面上の走査線の形状と、前記基準線の形状とが一致するように、前記変形機構によって予め変形されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記補正装置は、第１の発光領域からのレーザ光による前記走査線と前記基準線との前記副走査方向の残差に応じて、前記第１の発光領域から前記残差に基づいた距離だけ離間した第２の発光領域を選択するか又は前記第１の発光領域を発光させるタイミングを調整することを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記偏向装置に入射する前の前記レーザ光を、少なくとも副走査方向に偏向可能な偏向素子を更に備え、
   前記偏向素子は、前記レーザ光を偏向することで、前記被走査面に入射する前記レーザ光の入射位置を、前記補正装置による補正量以下の量だけ補正することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記偏向素子は、印加される電圧に応じて前記レーザ光に対する偏向角が変化する液晶偏向素子であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 多色画像に関する情報から得られる各色ごとの潜像に基づいて形成されたトナー像を、記録媒体に重ね合わせて定着させることにより、多色画像を形成する画像形成装置であって、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と；
   前記光走査装置により各色に応じた潜像がそれぞれ形成される複数の感光体と；
   前記複数の感光体の被走査面にそれぞれ形成された潜像を顕像化する現像手段と；
   前記現像手段により顕像化された各色ごとのトナー像が形成される転写体と；
   前記転写体に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着させる転写手段と；を備える画像形成装置。
7. 前記転写体に形成されたトナー像を読み取ることにより、前記被走査面上の前記走査線と前記基準線との残差を検出する検出装置を更に備え、
   前記補正装置は、前記検出装置によって検出された残差に基づいて、前記被走査面上に入射する前記レーザ光の入射位置を補正することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記光源からの光学的距離が、前記光源から前記被走査面までの光学的な距離と等しい位置に配置され、前記偏向走査されたレーザ光が入射する第１の受光領域と、前記第１の受光領域からの主走査方向の距離が、前記副走査方向に関して異なる第２の受光領域とを有する受光器を更に備え、
   前記補正装置は、偏向走査された前記レーザ光が前記受光器の前記第１の受光領域に入射してから前記第２の受光領域に入射するまでの時間に基づいて、前記被走査面に入射する前記レーザ光の入射位置を補正することを特徴とする請求項６又は７に記載の画像形成装置。
9. 所定のパターンが形成された原稿画像を読み取る読み取り手段をさらに備え、前記読み取り手段によって読み取った前記パターンに基づいて、前記被走査面に入射する前記レーザ光の入射位置を補正することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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