JP2010276762A - 光学特性測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 全走査領域(全画像領域）で副走査方向の走査線湾曲を補正し、副走査方向の色ずれが少ない良好なるカラー画像を得ることができる光学特性測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置を得ること。
【解決手段】 光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を測定する際、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する３つの検出手段を有しており、１つの検出手段は光走査装置の走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は光走査装置の走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、他の２つの検出手段の間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗなる条件を満足するように配置されていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は光学特性測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するカラーレーザービームプリンタやカラーデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

従来よりカラーデジタル複写機やカラーレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等のカラー画像形成装置においては複数の光走査装置(走査光学系）を用いてカラー画像を形成している。このように複数の光走査装置を用いてカラー画像を形成する場合、各光走査装置により像担持体上に結像されるスポットの位置は、副走査方向において、全走査領域で相対的に一致させなければならない。つまりは、走査線の湾曲が、それぞれ揃っていることが必要になる。このスポット位置の相対的な一致が成されないと、搬送ベルト上に重ね合わせたとき、色ずれとして出力画像の品質を低下させてしまう。

しかしながら実際の光走査装置では光学部品の単品精度誤差、光学箱等の光学部品を組み付けるメカ部品の単品精度誤差、光学部品の組み付け誤差、及び光走査装置と像担持体との相対位置誤差などが原因となり、上記スポット位置のずれを生じている。

複数の光走査装置が全て同一の誤差を有している場合にはスポット位置ずれにはならないが、通常ではそれぞれ異なる誤差を有するために色ずれを生じる要因となる。このために、得られるカラー画像は副走査方向において色ずれのあるものになってしまう。したがって上記のような要因による画像の色ずれを低減させる為に従来のカラー画像形成装置では、画像領域の両端及び画像領域の中央に、走査線湾曲を検出する検出手段を配置し、検出手段から得られる検出情報により副走査方向の走査線湾曲を補正している。

このようなカラー画像形成装置は従来から種々提案されている（特許文献１、２参照）。特許文献１で提案されているカラー画像形成装置では、装置内に走査線湾曲を検出するための３つの検出手段を設けている。具体的には、３つの検出手段は、転写ベルトの表面に対向し主走査方向に離間配置されている。そしてこの３つの検出手段により副走査方向の走査線湾曲を検出している。そしてこの３つの検出手段で検出された検出情報をもとに、走査線曲がり補正量（走査線湾曲補正量）を算出し、各色に対応する半導体レーザの発光タイミングを制御することで色ずれを補正している。

特許文献２では、特許文献１のように走査線曲がり補正量を算出した上で、走査領域を走査線曲がり補正量に応じて複数の領域に分割し、各光走査ごとに複数走査ラインにおける画像データのうちから、各領域の光走査に適した画像データを選択している。これにより、より高精度に色ずれを補正している。

特開平１１−８４８０３号公報 特開２００３−３２２８１１号公報

カラー画像形成装置の場合、走査線湾曲が生じる方向は一定の方向とは限らない。像担持体毎（ステーション毎）に各走査線湾曲の方向が副走査方向に対して同じ方向であればそれ程問題にはならないが、走査線湾曲の方向の異なる感光体の走査線間では色ずれが大きくなってしまう。

上述したような従来の走査線湾曲補正では走査線湾曲を検出する像高においては確かに色ずれが無くなるが、他の像高においては、色ずれが大きく残存する。つまりは走査線湾曲を走査領域の端部の両側と中央部とで検出及び補正をした場合、補正像高である走査領域の端部と中央部においては走査線湾曲が無くなるが、走査領域の中央部と端部との間の中間像高においては色ずれ量が大きく残存する結果となる。これは補正する走査線湾曲の近似式の次数と、電気的に補正する際の補正式の次数が等しい場合には全走査領域において色ずれがゼロになるが、実際に発生する走査線湾曲は複雑なプロファイルとなる。そのため、その走査線湾曲を近似式で完全に近似しようとすると近似式の次数は高次となる場合が多いために完全には補正されず、中間像高で色ずれが残存する。

特許文献２においてはカラー画像形成装置内に設けられた走査線湾曲を検出する検出手段により副走査方向の走査線湾曲を検出して、この検出手段で検出された検出情報をもとに、走査線曲がり補正量を算出し、電気的に色ずれを補正している。しかしながら、特許文献２においては、副走査方向の走査線湾曲の検出位置については言及されていない。

特許文献１においては副走査方向の走査線湾曲の検出位置について言及はされているものの、走査領域の両端部付近と走査領域の中央部とを副走査方向の走査線湾曲の検出位置としている。特許文献１のように副走査方向の走査線湾曲の検出位置を走査領域の両端部付近と走査領域の中央部とすると、走査領域の中間部で色ずれ量が大きく残存してしまうという問題点がある。

本発明は全走査領域(全画像領域）で副走査方向の走査線湾曲を補正し、副走査方向の色ずれが少ない良好なるカラー画像を得ることができる光学特性測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置の提供を目的とする。

本発明の光学特性測定装置は、光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を測定する光学特性測定装置において、
前記光学特性測定装置は、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する３つの検出手段を有しており、前記３つの検出手段のうち、１つの検出手段は前記光走査装置の走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は前記光走査装置の走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、前記他の２つの検出手段の間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、
０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗ
なる条件を満足するように配置されていることを特徴としている。

本発明によれば全走査領域(全画像領域）で副走査方向の走査線湾曲を補正し、副走査方向の色ずれが少ない良好なるカラー画像を得ることができる光学特性測定装置及びそれを用いたカラー画像形成装置を達成することができる。

本発明の実施例１の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例１の幾何収差及び副走査倍率の一様性を示す図 本発明の実施例１のカラー画像形成装置の副走査断面図 本発明の実施例１の走査線湾曲補正のフローチャート 本発明の実施例１の画像データのグラフ 本発明の実施例１の走査線湾曲検出像高別の色ずれ量を示す図 本発明の実施例２の走査線湾曲検出像高別の色ずれ量を示す図 本発明の実施例３のカラー画像形成装置の要部斜視図 本発明の実施例３の走査線湾曲補正のフローチャート 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図

本発明の光学特性測定装置は、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する３つの検出手段を有している。そして３つの検出手段のうち、１つの検出手段は光走査装置の走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は光走査装置の走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置で、かつ走査領域の端部より内側に配置されている。以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１の光学特性測定装置を有する光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査段面図）であり、光路を展開して図示している。図１では光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を測定する光学特性測定装置も図示している。

尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。

図中、１ａ，１ｂは各々光源手段であり、半導体レーザより成っている。２ａ，２ｂは各々開口絞りであり、複数の光源手段１ａ，１ｂから出射された発散光束を特定のビーム形状に成形している。３ａ，３ｂは各々集光レンズ（アナモフィックレンズ）であり、主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なる屈折力（パワー）を有している。これにより、開口絞り２ａ，２ｂを通過した発散光束を主走査方向では平行光束（もしくは収束光束）、副走査方向では収束光束に変換している。尚、光源手段１ａ、１ｂ、開口絞り２ａ、２ｂ、集光レンズ３ａ、３ｂの各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。

入射光学系ＬＡは、複数の光源手段１ａ、１ｂから出射した複数の光束を副走査断面内において互いに異なる角度をもって後述する偏向手段５の同一の偏向面５ａに導光している。尚、集光レンズ３ａないしは３ｂを２つの光学素子(コリメータレンズとシリンダーレンズ)より構成しても良い。また、集光レンズ３ａ、３ｂは一体化していても良い。

５は偏向手段としての光偏向器であり、外接円の直径３４ｍｍで５面構成の光偏向器より成っており、モータより成る駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度（等角速度）で回転している。６は集光機能と後述するｆθ特性とを有する結像光学系である。本実施例における結像光学系６は主走査方向（主走査断面内）と副走査方向（副走査断面内）とで異なるパワーを有する結像光学素子である第１、第２の結像レンズ（走査レンズとも称す。）６ａ、６ｂを有している。

本実施例における第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂはプラスチック材料より成り、光偏向器５の同一の偏向面５ａによって偏向された画像情報に基づく複数の光束を互いに異なる被走査面としての感光ドラム面７ａ，７ｂ上（被走査面上）に結像させている。且つ、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂは副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面７ａ，７ｂとの間を共役関係にすることにより、偏向面５ａの面倒れ補償を行っている。第１の結像レンズ６ａは、該第１の結像レンズ６ａの光軸上では主走査断面内及び副走査断面内において正のパワーを有している。第２の結像レンズ６ｂは、該第２の結像レンズ、の光軸上では主走査断面内において負のパワーを有し、副走査断面内において正のパワーを有している。

ここで、上記ｆθ特性とは画角（走査角）θで入射する光束を、像面上（被走査面７ａ，７ｂ上）で、光軸からの高さをＹ、定数をｆとするとき、Ｙ＝ｆ×θの位置に結像する関係を有していることである。つまりは単位画角あたりに走査される走査幅（走査速度）が走査面上全域にわたって等しくなるような特性である。そして定数ｆをｆθ係数と呼ぶ。また結像光学系６への入射光束が平行光束である場合、定数ｆは結像光学系６の近軸焦点距離ｆと同じ値となる。７ａ，７ｂは各々被走査面としての感光ドラム面（感光ドラム）である。

１０ａ、１０ｂ、１０ｃは各々光学特性測定装置の一要素を構成する検出手段であり、ラインセンサ（ＣＣＤ）より成り、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出(測定）している。本実施例においては３つの検出手段のうち、１つの検出手段１０ｂは光走査装置の走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段１０ａ、１０ｃは光走査装置の走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置されている。１０１は情報記憶手段であり、３つの検出手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって検出された検出値より走査線湾曲量を曲線近似している。１０２は演算手段であり、３つの検出手段１０ａ、１０ｂ、１０ｃによって検出された検出値と情報記憶手段１０１で近似された走査線湾曲量より走査線湾曲補正量を求めている。尚、図１においては光路を折り曲げる反射ミラー(平面ミラー）を省略して示している。

本実施例においては、画像情報に応じて２つの光源手段１ａ、１ｂから光変調され出射した２本の発散光束が対応する開口絞り２ａ、２ｂにより規制され、集光レンズ３a、３ｂに入射する。集光レンズ３a、３ｂに入射した光束のうち主走査断面内においては平行光束となって出射する。また副走査断面内においては収束して互いに異なる角度をもって光偏向器５の同一の偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された２本の光束は第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂを介して互いに異なった感光ドラム面７ａ，７ｂ上にスポット状に結像する。尚、光偏向器５の偏向面５ａに対して、副走査断面内において斜め上方から入射した光源手段１ａからの光束は斜め下方に反射され、また斜め下方から入射した光源手段１ｂからの光束は斜め上方へと反射される。そして光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面７ａ，７ｂ上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面７ａ，７ｂ上に画像記録を行っている。尚、本実施例ではＡ３サイズ相当の印字幅を走査することを想定し、被走査面７における有効走査幅は３１０ｍｍとして光学系を構成している。しかしこれに限ったものではなく、これより大きいサイズ、小さいサイズについても対応可能である。

本実施例における第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの屈折面の形状は以下の形状表現式により表されている。光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をＺ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、

（但し、Ｒは光軸上の母線曲率半径、Ｋ、Ｂ_４、Ｂ_６、Ｂ_８、Ｂ_１０は非球面係数）
なる式で表される。また、副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）と対応する子線方向は、

なる式で表される。ここで主走査方向に光軸からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）ｒ‘が、
ｒ’＝ｒ_０（１＋Ｄ_２Ｙ^２＋Ｄ_４Ｙ^４＋Ｄ_６Ｙ^６＋Ｄ_８Ｙ^８＋Ｄ_１０Ｙ^１０）
（但し、ｒ_０は光軸上の子線曲率半径、Ｄ_２、Ｄ_４、Ｄ_６、Ｄ_８、Ｄ_１０は係数）
なる式で表される。

なお光軸外の子線曲率半径ｒ’は各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義されている。また形状表現式における多項式は１０次までの関数で表現しているが、次数はこれ以上でも以下でも差し支えない。また面形状表現式自体も同等の面表現自由度を有した表現式であれば、問題無く本発明の効果を得ることが可能である。

表１、表２に本実施例における実施例１の光学素子の光学配置及び結像光学素子（結像レンズ）の面形状の数値を示す。尚、表２において第１面は第１の結像レンズ６ａの入射面、第２面は第１の結像レンズ６ａの出射面、第３面は第２の結像レンズの入射面、第４面は第２の結像レンズの出射面である。また、Ｅ−ｘは１０^−ｘを意味する。

ここで非球面係数Ｂ４ｕからＢ１０ｕ、Ｄ２ｕからＤ１０ｕは主走査断面内と副走査断面内においてレンズ面の光軸を挟んで反光源手段１側の形状を特定する係数である。また非球面係数Ｂ４ｌからＢ１０ｌ、Ｄ２ｌからＤ１０ｌは主走査断面内と副走査断面内においてレンズ面の光軸を挟んで光源手段１側の形状を特定する係数である。

本実施例では光源手段１から出射した光束が主走査断面内において、結像光学系６の光軸に対して角度をもって光偏向器５の偏向面５ａに入射しているため、光偏向器５の回転に伴う偏向面の出入り(サグ)が、走査開始側と終了側で非対称に発生する。この非対称なサグにより像面湾曲、スポット径の変動が光軸に対して主走査方向に非対称に変化するのを良好に補償する為に、第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂは共に副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿って非対称に変化する面を有している。また第２面、第３面、第４面においては副走査断面内の非球面係数Ｄ２ｕからＤ１０ｕとＤ２ｌからＤ１０ｌは異なっており、副走査面内の曲率がレンズ面の有効径内において軸上から軸外に向かい光軸を中心として非対称に変化していることがわかる。

本実施例において、第１の結像レンズ６ａの入射面（第１面）及び出射面（第２面）は主走査断面内（主走査方向）では１０次までの関数で表現される非球面形状（非円弧形状）で形成されている。また副走査断面内（副走査方向）では入射面（第１面）は球面形状、出射面（第２面）は主走査方向に向かって曲率の変化する球面形状で形成されている。第２の結像レンズ６ｂの入射面（第３面）及び出射面（第４面）は主走査断面内が１０次までの関数で表現される非球面形状（非円弧形状）で形成されている。また副走査断面内（副走査方向）では入射面（第３面）、出射面（第４面）共に主走査方向に向かって曲率の変化する球面形状で形成されている。そして副走査断面内のパワーが主走査方向で軸上から軸外に向かって減少していることにより、副走査方向の像面湾曲を良好に調整している。本実施例では上述の如く第１、第２の結像レンズ６ａ、６ｂの材料をプラスチック材料（樹脂）より形成したが、材料はプラスチック材料に限らず、ガラス材料であってもよい。

図２は本実施例における幾何収差を示した図である。図２より各収差とも実用上問題のないレベルまで調整されていることが分かる。また各像高による副走査倍率の変化も２％以下に抑えられていることが分かる。このことにより各像高による副走査方向のスポット形状の変化が抑えられ良好な結像性能を得られる。尚、像高による副走査倍率の変化は１０％以下が良い。さらに望ましくは５％以下が良い。

図３は図１に示した光学特性測定装置を有した光走査装置を光偏向器を挟んで両側に対称に配置したカラー画像形成装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図３において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

図３において、１１は光走査装置であり、前述した図１に示す光走査装置を光偏向器５を挟んで両側に対称に配置している。Ｕ１、Ｕ２は各々第１、第２の走査ユニット(光走査装置）である。一方の走査ユニットである第１の走査ユニットＵ１はＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）色用の２つのステーションＳ１、Ｓ２より成っている。また、他方の走査ユニットである第２の走査ユニットＵ２はＣ（シアン）、Ｋ（ブラック）色用の２つのステーションＳ３、Ｓ４より成っている。尚、第１、第２の走査ユニットＵ１、Ｕ２の構成及び光学的作用は同一のため、以下、第１の走査ユニットＵ１を中心に述べる。そして第２の走査ユニットＵ２の各部材のうち第１の走査走査ユニットＵ１と同じ部材については同一番号を付して示す。

７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄは各々記録媒体としての感光ドラム（被走査面）であり、各々順にＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）色用の記録媒体としての感光ドラムである。８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは光束反射手段としての反射ミラーであり、平面ミラーより成り、第１、若しくは第２の結像レンズ６ａ、６ｂを通過した光束を対応する感光ドラム７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄへと向かうよう折り返している。尚、反射ミラー８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは各々主走査断面内又は副走査断面内においてパワーを有していても良い。

５は偏向手段としての光偏向器（回転多面鏡）であり、第１、第２、第３、第４のステーションＳ１、Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４で共用して用いている。つまりはステーションを光偏向器５の回転軸を中心として対称的に両側に２つづつ振り分けて配置する、所謂対向光走査装置となっている。これにより４色（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）のカラー画像形成装置に搭載可能な光走査装置の構成としている。尚、ステーションＳ２、Ｓ３において反射ミラーを３枚ずつ用いることにより光走査装置の薄型化を実現している。

次に本実施例の目的を達成するための手段と効果について図１、図３、図４、図５を用いて説明する。まず図４の走査線湾曲補正のフローチャートに沿って説明する。初めに図３に示すような配置で光学部品を組み込まれた(ステップＳ１）光走査装置で発生している副走査方向の走査線湾曲を光学特性測定装置を用いて測定する(ステップＳ２）。光学特性測定装置は図１に示すように、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出(測定）する検出手段としての３つのラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃを有している。その３つのラインセンサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは後述する条件式(1)を満たすように光走査装置の主走査方向の走査領域の中央部１点と走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置（走査領域の端部より内側）２点の計３点に配置されている。尚、ラインセンサ１０ｂの配置位置は走査領域の中央部に限られるものではなく、走査領域の中央部近傍であれば問題なく、走査線湾曲量の検出を行うことが出来る。また、検出手段は３つに限らず、少なくとも３つあれば良い。

そして次にその３点で測定された走査線湾曲データ（走査線湾曲量）はレーザ基板に実装された情報記憶手段１０１としてのROMに書き込まれる(ステップＳ３）。尚、情報記憶手段１０１としてはROMに限らず、例えばRAMや２次元バーコード等、情報を保持できるものであればこの限りではない。そしてこの３点の走査線湾曲データを有した光走査装置はカラー画像形成装置に組み込まれる。

次にカラー画像形成装置内(ステップＳ４）で情報記憶手段１０１より走査線湾曲データが読み出される(ステップＳ５）。そしてこの読み出された走査線湾曲データを基に走査線湾曲補正量の算出が演算手段１０２で行われる。尚、本実施例では走査線湾曲量に基づいて副走査方向の色ずれを電気的に補正している。

読み出された走査線湾曲データは数式化するために２次関数に曲線近似される(ステップＳ６）。近似式は
Ｚ=ＡＹ^２＋ＢＹ＋Ｃ
Ｙ：主走査方向の照射位置
Ｚ：副走査方向の照射位置
Ａ、Ｂ、Ｃ：係数
を用いる。このような２次関数で曲線近似を行うためには主走査方向に少なくとも３点で検出した走査線湾曲データが必要となる。そのため、本実施例では上述したように光学特性測定装置に少なくとも３つのラインセンサ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを備えている。ラインセンサの数をさらに増やせば曲線近似の精度が向上するが、装置全体の複雑化にもつながる。また、２次関数よりも高次の関数（多項式）を用いた場合にも曲線近似の精度は向上するものの、計算時間やメモリ容量が必要となってくる。このため実際には、カラー画像形成装置に要求される色ずれ補正の精度等に基づき、ラインセンサの数、曲線近似する多項式の次数が決定される。よって本実施例のようにラインセンサの数は３つに限られるものではなく、少なくとも３つ以上有していても良い。

走査線湾曲補正量が決定したら、次にその補正量を基に画像データを作成する。画像データは主走査方向に向かって走査線湾曲補正量が副走査方向に１画素を越えるごとに副走査方向に乗り換える(ステップＳ７）。このように画像データを作成することで直線性のある画像を形成する(ステップＳ８）。つまりは１ライン全域の画像データは複数回の光走査で書き込まれることになる。走査線湾曲は主に副走査断面内のパワーが強い結像レンズ６ｂへ入射する光束（光線）の副走査方向の入射位置が大きく変化するような場合に発生する。例えば結像レンズ６ｂの副走査方向への回転偏心や、結像レンズ６ｂより光路内で手前に配置されている反射ミラー８ａ、８ｂの副走査方向への回転偏心である。本実施例では光走査装置内に組み込まれた光学部品の公差や、光学部品を光走査装置に組み込む際の組み込み公差を管理することにより走査線湾曲量を１５０μｍに抑えている。

図５に走査線湾曲の２次近似曲線とその２次近似曲線を基に作成される画像データを示す。ここで本実施例におけるカラー画像形成装置は副走査方向の解像度は６００ＤＰＩであり、１画素あたり約４２μｍとなる。よって走査線湾曲量を１５０μｍに抑えているため、
１５０μｍ／４２μｍ＝３．６
で走査領域の中央部から走査領域の両端部へそれぞれ３回副走査方向へ画像データの乗り換えを行えば１画素程度の走査線湾曲に補正することが出来る。

図５では矢印１０３の如く各像高で画像データの乗り換えを３回行った場合を示している。しかしながら走査線湾曲を１画素程度に抑えてもカラー画像形成装置の場合、各色用の４本の走査線は湾曲の方向が同一方向ではないため、４本の走査線を重ね合わせると走査線湾曲量の倍近い色ずれとなって現れてしまう。この色ずれ量は光学特性測定装置で検出された走査線湾曲データを２次式で近似したときの近似誤差分発生する。

走査線湾曲は様々な光学部品の単品精度や組付け公差等が原因で発生する為、高次の関数で近似しないと近似誤差はゼロとならない。しかしながら本実施例ではメモリ容量や計算時間等の関係上、２次関数で近似している。すると走査領域全域で曲線近似の誤差が発生してしまう。しかしながらどの像高で２次関数近似するかによって走査領域全域での曲線近似の誤差の発生量が異なってくる。図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に２次関数近似を行う像高別の曲線近似誤差量を示す。

図６（Ａ）は走査線湾曲を走査領域の端部の像高±１５５ｍｍ及び中央像高０ｍｍで２次関数近似したグラフと、その場合の色ずれ量（補正残差）を示したグラフである。色ずれ量のグラフは上述したように、走査線湾曲の発生する方向が各色ごとに異なる為、副走査方向（図中ｚ方向）に対称に倍となって発生する（図中網掛け部）。同様に図６（Ｂ）は走査線湾曲を走査領域像高±１３５ｍｍ及び中央像高０ｍｍで２次関数近似したグラフと、その場合の色ずれ量（補正残差）を示したグラフである。同様に図６（Ｃ）は走査線湾曲を走査領域像高±１１５ｍｍ及び中央像高０ｍｍで２次関数近似したグラフと、その場合の色ずれ量（補正残差）を示したグラフである。色ずれ量はそれぞれ図６（Ａ）では２４μｍ、図６（Ｂ）では１８μｍ、図６（Ｃ）では４２μｍとなり、主走査方向の適切な位置で走査線湾曲を近似する。つまりは主走査方向の適切な位置で走査線湾曲の検出を行うことで色ずれ量の低減が可能なことがわかる。

本実施例では上述の知見より、光学特性測定装置上でラインセンサを主走査方向に３点配置しており、その３つのラインセンサは光走査装置の主走査方向の走査領域の中央部１点と走査領域の端部より内側２点に配置されている。

従来は図６（Ａ）に示すように走査領域の端部及び走査領域の中央部にラインセンサを配置し、その３点で走査線湾曲を検出していた。そうすると走査線湾曲を検出した像高においては色ずれ成分が無くなるが、他の像高においては、色ずれ成分が残存し、むしろ増大することもある。そこで本実施例では、光走査装置の主走査方向の走査領域の中央部１点と走査領域の端部より内側２点にラインセンサを配置し、走査線湾曲を検出している。

さらに本実施例では走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、２つの検出手段１０ａ、１０ｃの間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、
０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗ ・・・（１）
なる条件を満足するように２つの検出手段１０ａ，１０ｃを配置して、走査線湾曲量を検出している。尚、検出手段が３つ以上の場合は上記間隔Ｄは、主走査方向に走査領域の中央部から一番離間して配置された２つの検出手段の間隔となる。

条件式（１）は２つの検出手段の間隔Ｄを規定するものである。条件式（１）の下限値を超えると、走査領域の端部より内側に配置した２つの検出手段よりも外側の像高で色ずれが大きく発生してしまうため良くない。また、条件式（１）の上限値を超えると、走査領域の端部より内側に配置した２つの検出手段よりも内側の像高で色ずれが大きく発生してしまうため良くない。条件式（１）を満足する範囲内で検出手段の配置スペース等も考慮して配置位置を決めるとよい。

本実施例において、走査領域の有効走査幅Ｗ（ｍｍ）、２つの検出手段１０ａ，１０ｃの間隔Ｄ（ｍｍ）を以下の如く設定している。

Ｗ＝３１０（ｍｍ）
Ｄ＝２７０（ｍｍ）
これら値を条件式（１）に当てはめると、
左辺は
０．７５×３１０＝２３２．５
右辺は
０．９５×３１０＝２９４．７
よって、
２３２．５≦２７０≦２９４．５
となり、これは条件式（１）を満足している。更に好ましくは、条件式（１）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．８Ｗ≦Ｄ≦０．９Ｗ・・・（１ａ）
このように本実施例においては上述した如く全走査領域で副走査方向の走査線湾曲を補正することにより、副走査方向の色ずれが少ない良好なるカラー画像を得ることができる。また本実施例は光学部品の機械的な変位による補正を行うことなく画像データの補間による補正を行うため、常に安定した補正を行うことができ、歩留まりを向上させることができる。また本実施例はカラー画像形成装置内に検出手段を設けない為、カラー画像形成装置内の煩雑さを軽減でき、コンパクト化を図ることができる。

尚、本実施例では光源手段１ａ、１ｂを単一の発光部より構成したが、これに限らず、複数の発光部より構成しても良い。また本実施例では結像光学系６を２つの結像レンズより構成したが、これに限らず、１つ、若しくは２つ以上の結像レンズより構成しても良い。また本実施例ではカラー画像形成装置に本発明を適用したが、これに限らず、モノクロの画像形成装置においても適用可能である。

次に本発明の実施例２について説明する。本実施例において前述の実施例１と異なる点は、光走査装置で発生する副走査方向の走査線湾曲量のプロファイルが異なることである。さらにそれに伴い、光学特性測定装置での走査線湾曲の検出位置を変更したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。

図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は各々本実施例の光走査装置で発生している走査線湾曲量と２次関数近似を行う像高別の曲線近似誤差量とを示したグラフである。本実施例における走査線湾曲量は実施例１と同様１５０μｍではあるが、中間像高での走査線湾曲の仕方が実施例１と異なっている。

このような場合においても図７（Ａ）に示すように走査領域の像高±１５５ｍｍ及び中央像高０ｍｍの３点での曲線近似では中間像高で色ずれ量が大きく残存してしまう。また図７（Ｃ）に示すようにより内側の位置で曲線近似しても画像端部で色ずれ量が大きく残存してしまう。よって本実施例においては図７（Ｂ）に示すように走査領域の端部の像高±１４０ｍｍ及び中央像高０ｍｍの３点で曲線近似、つまりはこの３点で走査線湾曲量の検出を行うこととする。色ずれ量はそれぞれ図７（Ａ）では７４μｍ、図７（Ｂ）では５２μｍ、図７（Ｃ）では７８μｍとなっており、主走査方向の適切な位置で走査線湾曲を近似する。つまりは主走査方向の適切な位置で走査線湾曲の検出を行うことで走査線湾曲のプロファイルが複雑であっても色ずれ量の低減が可能なことがわかる。

本実施例において、走査領域の有効走査幅Ｗ（ｍｍ）、２つの検出手段１０ａ，１０ｃの間隔Ｄ（ｍｍ）を以下の如く設定している。

Ｗ＝３１０（ｍｍ）
Ｄ＝２８０（ｍｍ）
これら値を条件式（１）に当てはめると、
左辺は
０．７５×３１０＝２３２．５
右辺は
０．９５×３１０＝２９４．５
よって、
２３２．５≦２８０≦２９４．５
となり、これは条件式（１）を満足している。

このように本実施例においては上述した如く複雑なプロファイルの走査線湾曲が発生しても全走査領域で副走査方向の走査線湾曲を補正することにより、副走査方向の色ずれが少ない良好なるカラー画像を得ることができる。

図８は本発明の実施例３の光走査装置が複数搭載されたカラー画像形成装置の要部斜視図である。図８において前記図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量の検出を光走査装置内ではなく、カラー画像形成装置内で行っている点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様の効果を得ている。つまり、図８において、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆは各々検出手段であり、ラインセンサより成り、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲を検出(測定）している。

本実施例においては３つの検出手段のうち、１つの検出手段１０ｅはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の中央部に配置されている。また他の２つの検出手段１０ｄ、１０ｆはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置されている。尚、ラインセンサの配置位置は画像領域の中央部に限られるものではなく、画像領域の中央部近傍であれば問題なく走査線湾曲量の検出を行うことが出来る。２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、５１は搬送ベルトである。

このような構成により光走査装置をカラー画像形成装置の組み込み時に発生する光走査装置の被走査面とカラー画像形成装置の像担持体との相対的な位置ずれによる走査線湾曲も考慮された上で副走査方向の走査線湾曲量を検出することができる。これにより、本実施例では、より高精度に副走査方向の色ずれを補正することが可能となる。

次に本実施例の目的を達成するための手段と効果について図３、図８、図９を用いて説明する。まず図９の走査線湾曲補正のフローチャートに沿って説明する。初めに図３に示すような配置で光学部品を組み込まれた(ステップＳ１）光走査装置をカラー画像形成装置に組み込む(ステップＳ２）。図８において、光走査装置１１からは光束が出射され、これらの光束によって感光ドラム２１、２２、２３、２４の感光面が主走査方向に走査される。搬送ベルト５１上に転写されたレジストマーク若しくは走査線を検出手段としてのラインセンサ１０ｄ、１０ｅ、１０ｆにより、ラインセンサが配置された像高における走査線湾曲を検出する(ステップＳ３）。

このカラー画像形成装置内は上述した如くラインセンサ１０ｄ、１０ｅ、１０ｆを３つ有している。その３つのラインセンサ１０ｄ、１０ｅ、１０ｆはカラー画像形成装置の主走査方向の画像領域の中央部１点と画像領域の端部より内側２点の計３点に配置されている。そして次にその３点で測定された走査線湾曲データ（走査線湾曲量）を基に走査線湾曲補正量の算出が行われる(ステップＳ４）。走査線湾曲補正量の算出方法は前述した実施例１と同様である。つまり、補正量の算出(ステップＳ４）を行い、それに基づいて、１が素を越えるごとにラインの乗り換え(ステップＳ５）を行う。その後、画像を形成する(ステップＳ６）。

本実施例では画像領域の有効画像幅をｗ（ｍｍ）、２つの検出手段１０ｄ、１０ｆの間隔をｄ（ｍｍ）とするとき、
０．７５ｗ≦ｄ≦０．９５ｗ ・・・（２）
なる条件を満足するように２つの検出手段１０ｄ，１０ｆを配置して、走査線湾曲量を検出している。尚、検出手段が３つ以上の場合は上記間隔ｄは、主走査方向に画像領域の中央部から一番離間して配置された２つの検出手段の間隔となる。

条件式（２）は２つの検出手段１０ｄ、１０ｆの間隔ｄを規定するものである。条件式（２）の下限値を超えると、画像領域の端部より内側に配置した２つの検出手段よりも外側の像高で色ずれが大きく発生してしまうため良くない。また、条件式（２）の上限値を超えると、画像領域の端部より内側に配置した２つの検出手段よりも内側の像高で色ずれが大きく発生してしまうため良くない。条件式（２）を満足する範囲内で検出手段の配置スペース等も考慮して配置位置を決めるとよい。

本実施例において、画像領域の有効画像幅ｗ（ｍｍ）、２つの検出手段１０ｄ，１０ｆの間隔ｄ（ｍｍ）を以下の如く設定している。

ｗ＝３１０（ｍｍ）
ｄ＝２７０（ｍｍ）
これら値を条件式（２）に当てはめると、
左辺は
０．７５×３１０＝２３２．５
右辺は
０．９５×３１０＝２９４．５
よって、
２３２．５≦２７０≦２９４．５
となり、これは条件式（２）を満足している。更に好ましくは、条件式（２）の数値範囲を次の如く設定するのが良い。

０．８ｗ≦ｄ≦０．９ｗ・・・（２ａ）
このように本実施例においては光走査装置をカラー画像形成装置の組み込み時に発生する、光走査装置の被走査面とカラー画像形成装置の像担持体との相対的な位置ずれによる走査線湾曲も考慮された上で副走査方向の走査線湾曲量を検出することができる。これにより高精度に副走査方向の色ずれを補正することが可能となる。

［カラー画像形成装置］
図１０は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置により４ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１０において、６０はカラー画像形成装置、１１は実施例１から３に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。

図１０において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、光走査装置１１に入力される。そして、光走査装置１１からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。

本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置１１により４ビームを走査し、各々がＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字している。

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く光走査装置１１により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

１ａ、１ｂ 光源手段、２ａ、２ｂ 開口絞り、３ａ、３ｂ 集束レンズ、５ 偏向手段、６ａ 第１の結像レンズ、６ｂ 第２の結像レンズ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ 被走査面、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 反射ミラー、ＬＡ 入射光学系、６ 結像光学系、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ 検出手段

Claims (14)

1. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を測定する光学特性測定装置において、
   前記光学特性測定装置は、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する３つの検出手段を有しており、前記３つの検出手段のうち、１つの検出手段は前記光走査装置の走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は前記光走査装置の走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、前記他の２つの検出手段の間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、
   ０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗ
   なる条件を満足するように配置されていることを特徴とする光学特性測定装置。
2. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置において、
   前記光走査装置は、副走査方向の走査線湾曲量を検出する３つの検出手段を有しており、前記３つの検出手段のうち、１つの検出手段は走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、前記他の２つの検出手段の間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、
   ０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗ
   なる条件を満足するように配置されていることを特徴とする光走査装置。
3. 前記光走査装置は前記３つの検出手段によって検出された検出値より走査線湾曲量を曲線近似する情報記憶手段と、前記情報記憶手段で近似された走査線湾曲量より走査線湾曲補正量を求める演算手段とを有していることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記走査線湾曲量に基づいて副走査方向の色ずれを電気的に補正することを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置が複数搭載されたカラー画像形成装置において、
   前記カラー画像形成装置は、前記光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する３つの検出手段を有しており、前記３つの検出手段のうち、１つの検出手段は前記カラー画像形成装置の画像領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は前記カラー画像形成装置の画像領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記画像領域の有効画像幅をｗ（ｍｍ）、前記他の２つの検出手段の間隔をｄ（ｍｍ）とするとき、
   ０．７５ｗ≦ｄ≦０．９５ｗ
   なる条件を満足するように配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 前記３つの検出手段によって検出された検出値より走査線湾曲量を曲線近似する情報記憶手段と、前記３つの検出手段によって検出された検出値と前記情報記憶手段で近似された走査線湾曲量より走査線湾曲補正量を求める演算手段とを有していることを特徴とする請求項５に記載のカラー画像形成装置。
7. 前記走査線湾曲量に基づいて副走査方向の色ずれを電気的に補正することを特徴とする請求項６に記載のカラー画像形成装置。
8. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を測定する光学特性測定装置において、
   前記光学特性測定装置は、光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する少なくとも３つの検出手段を有しており、前記少なくとも３つの検出手段のうち、１つの検出手段は前記光走査装置の走査領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は前記光走査装置の走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、前記他の２つの検出手段の間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、
   ０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗ
   なる条件を満足するように配置されていることを特徴とする光学特性測定装置。
9. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置において、
   前記光走査装置は、副走査方向の走査線湾曲量を検出する少なくとも３つの検出手段を有しており、前記少なくとも３つの検出手段のうち、１つの検出手段は走査領域の中央部に配置され、他の少なくとも２つの検出手段は走査領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記走査領域の有効走査幅をＷ（ｍｍ）、主走査方向に前記走査領域の中央部から一番離間して配置された２つの検出手段の間隔をＤ（ｍｍ）とするとき、
   ０．７５Ｗ≦Ｄ≦０．９５Ｗ
   なる条件を満足するように配置されていることを特徴とする光走査装置。
10. 前記光走査装置は前記少なくとも３つの検出手段によって検出された検出値より走査線湾曲量を曲線近似する情報記憶手段と、前記少なくとも３つの検出手段によって検出された検出値と前記情報記憶手段で近似された走査線湾曲量より走査線湾曲補正量を求める演算手段とを有していることを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
11. 前記走査線湾曲量に基づいて副走査方向の色ずれを電気的に補正することを特徴とする請求項１０に記載の光走査装置。
12. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する光走査装置が複数搭載されたカラー画像形成装置において、
    前記カラー画像形成装置は、前記光走査装置の副走査方向の走査線湾曲量を検出する少なくとも３つの検出手段を有しており、前記少なくとも３つの検出手段のうち、１つの検出手段は前記カラー画像形成装置の画像領域の中央部に配置され、他の２つの検出手段は前記カラー画像形成装置の画像領域の中央部を基準として主走査方向に対称な位置に配置され、且つ、前記画像領域の有効画像幅をｗ（ｍｍ）、前記他の２つの検出手段の間隔をｄ（ｍｍ）とするとき、
    ０．７５ｗ≦ｄ≦０．９５ｗ
    なる条件を満足するように配置されていることを特徴とするカラー画像形成装置。
13. 前記３つの検出手段によって検出された検出値より走査線湾曲量を曲線近似する情報記憶手段と、前記３つの検出手段によって検出された検出値と前記情報記憶手段で近似された走査線湾曲量より走査線湾曲補正量を求める演算手段とを有していることを特徴とする請求項１２に記載のカラー画像形成装置。
14. 前記走査線湾曲量に基づいて副走査方向の色ずれを電気的に補正することを特徴とする請求項１３に記載のカラー画像形成装置。