JP2014010414A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 各感光体ドラムの表面近傍には、Ｘ軸方向に関する変位量を検出するための非接触変位計と、Ｚ軸方向に関する変位量を検出するための非接触変位計が設けられている。各シリンドリカルレンズには、該シリンドリカルレンズをＺ軸方向に変位させるための圧電素子が取り付けられている。各光検知センサは、対応する感光体ドラムについての、同期検知信号、光量モニタ信号、及び副走査位置ずれ信号を出力する。走査制御装置３０２２は、各感光体ドラムについて、非接触変位計の出力と光検知センサからの副走査位置ずれ信号とを合成した結果に基づいて、圧電素子を制御する。
【選択図】図２２

Description

本発明は、画像形成装置に係り、更に詳しくは、光走査装置を備える画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらを含む複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置では、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及している。

このタンデム方式の画像形成装置では、中間転写ベルトあるいは搬送ベルトに沿って例えば４つの感光体ドラムが設けられている。そして、各感光体ドラムは、対応する帯電手段で帯電された後、光走査装置によって潜像が形成される。各感光体ドラム上の潜像は、対応する現像手段によって互いに色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）で現像され、顕像化される。顕像化された各像は、中間転写ベルトあるいは搬送ベルト上の記録紙に転写され重ね合わされて多色のカラー画像となる。

例えば、特許文献１には、光学ミラーの振動を直接的に抑制するための振動制御手段を備える画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、像担持体に付与した速度変動による画像露光位置の変動を相殺するように露光位置を補正する手段を備える画像形成装置が開示されている。

画像形成装置の出力画像に対する要求は、年々高まっている。しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている画像形成装置では、要求レベルの画像品質を得るのは困難であった。

本発明は、光源から射出され光偏向器で偏向された光によって被走査面を主走査方向に沿って走査する光走査装置を備える画像形成装置において、前記主走査方向に直交する副走査方向に関して、前記被走査面の変動を検出するための第１の検出センサと、前記被走査面を走査する光の前記副走査方向に関する位置ずれ量を検出するための第２の検出センサとを、更に備えることを特徴とする画像形成装置である。

本発明の画像形成装置によれば、画像品質を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 非接触変位計の配置位置を説明するための図である。 非接触変位計を支持する支持部材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図（その３）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その４）である。 各光源における複数の発光部を説明するための図である。 光束分割部材を説明するための図である。 圧電素子を説明するための図（その１）である。 圧電素子を説明するための図（その２）である。 圧電素子を支持する支持部材を説明するための図（その１）である。 圧電素子を支持する支持部材を説明するための図（その２）である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ上段の回転多面鏡で反射された光束の進行方向、及び下段の回転多面鏡で反射された光束の進行方向を説明するための図である。 図１５（Ａ）は、光源２２００Ａの駆動信号を説明するための図であり、図１５（Ｂ）は、光源２２００Ｂの駆動信号を説明するための図である。 光検知センサの構成を説明するための図である。 受光部ＰＤ３ａと受光部ＰＤ３ｂを説明するための図である。 同期検知信号を説明するための図である。 光量モニタ信号を説明するための図である。 副走査位置ずれ信号を説明するための図である。 図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）は、それぞれ副走査位置ずれ量の検出原理を説明するための図である。 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。 副走査方向変位変換回路から出力された波形の例を説明するための図である。 図２３の波形を周波数分析した結果を説明するための図である。 ノイズ除去回路３２２２から出力された波形の例を説明するための図である。 Ｄ／Ａ変換回路３２２３から出力された波形の例を説明するための図である。 図２６の波形を周波数分析した結果を説明するための図である。 ノイズ除去回路３２２４から出力された波形の例を説明するための図である。 合成回路から出力された波形の例を説明するための図である。 補正信号の例を説明するための図である。 圧電素子の駆動信号の例を説明するための図である。 ２つのノイズ除去回路（３２２２、３２２４）が設けられていないと仮定した場合に、合成回路から出力された波形の例を説明するための図である。 副走査位置ずれ信号を得る際に、複数の発光部を同時に点灯させる場合を説明するための図である。 複数の発光部を同時に点灯させて副走査位置ずれ信号を得る場合の、光束の重心の軌跡を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ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つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、８つの非接触変位計（１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｄ１、１０ｄ２）（図１では図示省略、図２参照）及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、４つの感光体ドラムが並んでいる方向をＸ軸方向として説明する。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、増幅回路、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａ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、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂ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、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃ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、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄ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。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、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２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束により対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、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。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。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顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０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、所定のタイミングで転写ベルト２０４０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２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ２０５０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。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、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。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

８つの非接触変位計（１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｄ１、１０ｄ２）と４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）との位置関係が図２に示されている。

非接触変位計１０ａ１は、感光体ドラム２０３０ａの−Ｘ側に配置され、感光体ドラム２０３０ａのＸ軸方向に関する変位量を検出する。非接触変位計１０ａ２は、感光体ドラム２０３０ａの＋Ｚ側に配置され、感光体ドラム２０３０ａのＺ軸方向に関する変位量を検出する。

非接触変位計１０ｂ１は、感光体ドラム２０３０ｂの−Ｘ側に配置され、感光体ドラム２０３０ｂのＸ軸方向に関する変位量を検出する。非接触変位計１０ｂ２は、感光体ドラム２０３０ｂの＋Ｚ側に配置され、感光体ドラム２０３０ｂのＺ軸方向に関する変位量を検出する。

非接触変位計１０ｃ１は、感光体ドラム２０３０ｃの−Ｘ側に配置され、感光体ドラム２０３０ｃのＸ軸方向に関する変位量を検出する。非接触変位計１０ｃ２は、感光体ドラム２０３０ｃの＋Ｚ側に配置され、感光体ドラム２０３０ｃのＺ軸方向に関する変位量を検出する。

非接触変位計１０ｄ１は、感光体ドラム２０３０ｄの−Ｘ側に配置され、感光体ドラム２０３０ｄのＸ軸方向に関する変位量を検出する。非接触変位計１０ｄ２は、感光体ドラム２０３０ｄの＋Ｚ側に配置され、感光体ドラム２０３０ｄのＺ軸方向に関する変位量を検出する。

各非接触変位計の検出結果は、プリンタ制御装置２０９０を介して光走査装置２０１０に送られる。

ここでは、各非接触変位計として、感光体ドラム表面へのダメージが少ない静電容量式の非接触変位計が用いられている。

各非接触変位計は、一例として図３に示されるように、感光体ドラムの軸受を保持する軸受保持部材に取り付けられている。この場合は、非接触変位計自身が振動するのを抑制することができる。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
光走査装置２０１０は、一例として図４〜図７に示されるように、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、２つのカップリングレンズ（２２０１Ａ、２２０１Ｂ）、２つの開口板（２２０２Ａ、２２０２Ｂ）、２つの光束分割部材（２２０３Ａ、２２０３Ｂ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの第１走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、４つの第２走査レンズ（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ）、１２枚の折返しミラー（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）、４つの圧電素子（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、４つの光検知センサ（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）、及び走査制御装置３０２２（図４〜図７では、図示省略。図２２参照）などを備えている。これらは、不図示の光学ハウジングに取り付けられている。

なお、以下では、便宜上、各光学部材における主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源２２００Ａと光源２２００Ｂは、Ｘ軸方向に関して離れて配置されている。以下では、便宜上、光源２２００Ａから射出される光束を「光束Ｌ１」、光源２２００Ｂから射出される光束を「光束Ｌ２」と表記する。

各光源は、いずれも、同一基板上に複数の発光部が２次元的に配列されている面発光レーザアレイを有している。ここでは、一例として図８に示されるように、３２個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ３２）が２次元的に配列されている。３２個の発光部（ｃｈ１〜ｃｈ３２）は、副走査対応方向に延びる直線上に正射影したとき、副走査対応方向に関して等間隔となる。

カップリングレンズ２２０１Ａは、光源２２００Ａから射出された光束を略平行光束とする。カップリングレンズ２２０１Ｂは、光源２２００Ｂから射出された光束を略平行光束とする。

開口板２２０２Ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ａを介した光束を整形する。開口板２２０２Ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束を整形する。

光束分割部材２２０３Ａは、開口板２２０２Ａの開口部を通過した光束の光路上に配置され、光束分割部材２２０３Ｂは、開口板２２０２Ｂの開口部を通過した光束の光路上に配置されている。

各光束分割部材は、図９に示されるように、入射光束を２分割するハーフミラー面と、該ハーフミラー面で反射された光束の光路上にハーフミラー面に対して平行に配置された反射ミラー面とを有している。

そこで、各光束分割部材に入射した光束は、Ｚ軸方向に関して離間し、互いに平行な２つの光束として射出される。

以下では、便宜上、光束分割部材２２０３Ａのハーフミラー面を透過した光束を「光束Ｌａ」、ハーフミラー面で反射された光束を「光束Ｌｂ」と表記する。また、光束分割部材２２０３Ｂのハーフミラー面を透過した光束を「光束Ｌｄ」、ハーフミラー面で反射された光束を「光束Ｌｃ」と表記する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、図１０に示されるように、光束分割部材２２０３Ａから射出された光束Ｌａの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、図１０に示されるように、光束分割部材２２０３Ａから射出された光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、図１１に示されるように、光束分割部材２２０３Ｂから射出された光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、図１１に示されるように、光束分割部材２２０３Ｂから射出された光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

圧電素子２２０５ａは、シリンドリカルレンズ２２０４ａの＋Ｚ側に取り付けられ、走査制御装置３０２２の指示に基づいて、シリンドリカルレンズ２２０４ａをＺ軸方向に関して微小変位させる。

圧電素子２２０５ｂは、シリンドリカルレンズ２２０４ｂの−Ｚ側に取り付けられ、走査制御装置３０２２の指示に基づいて、シリンドリカルレンズ２２０４ｂをＺ軸方向に関して微小変位させる。

圧電素子２２０５ｃは、シリンドリカルレンズ２２０４ｃの−Ｚ側に取り付けられ、走査制御装置３０２２の指示に基づいて、シリンドリカルレンズ２２０４ｃをＺ軸方向に関して微小変位させる。

圧電素子２２０５ｄは、シリンドリカルレンズ２２０４ｄの＋Ｚ側に取り付けられ、走査制御装置３０２２の指示に基づいて、シリンドリカルレンズ２２０４ｄをＺ軸方向に関して微小変位させる。

圧電素子２２０５ａ及び圧電素子２２０５ｂは、一例として図１２に示されるように、支持部材６０１に固定されている。そして、支持部材６０１は、防振部材６０２を介して光学ハウジングにおける基準面６００上に取り付けられている。

圧電素子２２０５ｃ及び圧電素子２２０５ｄは、一例として図１３に示されるように、支持部材６０１に固定されている。そして、支持部材６０１は、防振部材６０２を介して光学ハウジングにおける基準面６００上に取り付けられている。

光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

光偏向器２１０４は、２段構造の回転多面鏡を有している。各回転多面鏡には４面の鏡面がそれぞれ形成されており、各鏡面が偏向反射面である。上段の回転多面鏡及び下段の回転多面鏡は、同一形状である。そして、上段の回転多面鏡と下段の回転多面鏡は、回転軸方向からみると、互いに４５°ずれた状態で回転するようになっている（図４参照）。

光束Ｌａ及び光束Ｌｄは、上段の回転多面鏡の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像され、光束Ｌｂ及び光束Ｌｃは、下段の回転多面鏡の偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａは、第１走査レンズ２１０５ａ、第２走査レンズ２１０６ａ、折返しミラー２１０７ａ、折返しミラー２１０８ａ、及び折返しミラー２１０９ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｂは、第１走査レンズ２１０５ｂ、折返しミラー２１０７ｂ、折返しミラー２１０８ｂ、第２走査レンズ２１０６ｂ、及び折返しミラー２１０９ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｃは、第１走査レンズ２１０５ｃ、折返しミラー２１０７ｃ、折返しミラー２１０８ｃ、第２走査レンズ２１０６ｃ、及び折返しミラー２１０９ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｄは、第１走査レンズ２１０５ｄ、第２走査レンズ２１０６ｄ、折返しミラー２１０７ｄ、折返しミラー２１０８ｄ、及び折返しミラー２１０９ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射される。

各感光体ドラム上の光スポットは、回転多面鏡の回転に伴って感光体ドラムの長手方向に移動する。この光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向に沿った方向が「副走査方向」である。また、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

光偏向器２１０４と感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、走査光学系とも呼ばれている。

感光体ドラム２０３０ａ表面の光走査と感光体ドラム２０３０ｂ表面の光走査は、時間的にずれて交互に行われる。同様に、感光体ドラム２０３０ｃ表面の光走査と感光体ドラム２０３０ｄ表面の光走査も、時間的にずれて交互に行われる。

そこで、上段の回転多面鏡の偏向反射面で反射された光束が有効走査領域に向かうタイミングでは、下段の回転多面鏡の偏向反射面で反射された光束は有効走査領域に向かわない（図１４（Ａ）参照）。同様に、下段の回転多面鏡の偏向反射面で反射された光束が有効走査領域に向かうタイミングでは、上段の回転多面鏡の偏向反射面で反射された光束は有効走査領域に向かわない（図１４（Ｂ）参照）。

ここでは、有効走査領域に向かわない光束が、いわゆるゴースト光として作用しないように、遮光部材が設けられている。

走査制御装置３０２２は、一例として図１５（Ａ）に示されるように、光束Ｌａが感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、ブラックの画像情報に応じて光束Ｌ１を変調する駆動信号を光源２２００Ａに出力し、光束Ｌｂが感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、シアンの画像情報に応じて光束Ｌ１を変調する駆動信号を光源２２００Ａに出力する。

同様に、走査制御装置３０２２は、一例として図１５（Ｂ）に示されるように、光束Ｌｄが感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、イエローの画像情報に応じて光束Ｌ２を変調する駆動信号を光源２２００Ｂに出力し、光束Ｌｃが感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査するタイミングでは、マゼンタの画像情報に応じて光束Ｌ２を変調する駆動信号を光源２２００Ｂに出力する。

なお、ここでは、各感光体ドラムに到達する光束の光量が互いに等しくなるように、色に応じて光源の発光光量を異ならせている。

図７に戻り、光検知センサ２０ａは、折返しミラー２１０９ａを介した、書き込み開始前の光束の光路上であって、感光体ドラム２０３０ａにおける像面と光学的に等価な位置に配置されている。

光検知センサ２０ｂは、折返しミラー２１０９ｂを介した、書き込み開始前の光束の光路上であって、感光体ドラム２０３０ｂにおける像面と光学的に等価な位置に配置されている。

光検知センサ２０ｃは、折返しミラー２１０９ｃを介した、書き込み開始前の光束の光路上であって、感光体ドラム２０３０ｃにおける像面と光学的に等価な位置に配置されている。

光検知センサ２０ｄは、折返しミラー２１０９ｄを介した、書き込み開始前の光束の光路上であって、感光体ドラム２０３０ｄにおける像面と光学的に等価な位置に配置されている。

４つの光検知センサは、同じ構造の光検知センサであるため、個々の光検知センサを特定する必要がない場合は、総称して光検知センサ２０と表記する。

光検知センサ２０は、一例として図１６に示されるように、４つの受光部（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ａ、ＰＤ３ｂ）がレーザ透過部材で保護されているＩＣパッケージ（以下では、「フォトＩＣ」ともいう）と、４つのアンプ（ＡＭＰ）（２１、２２、２３、２４）、３つの比較回路（ＣＭＰ）（２５、２６、２７）、遅延回路２８、及びサンプルホールド回路２９を含む回路基板とを有している。フォトＩＣは、該回路基板に実装されている。

光検知センサ２０は、４つの受光部（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ａ、ＰＤ３ｂ）の上を、上記書き込み開始前の光束が通過するように配置されている。

ここでは、便宜上、主走査対応方向に平行な軸方向をｍ軸方向とし、副走査対応方向に平行な軸方向をｓ軸方向とする。また、光検知センサ２０に入射する光束の入射位置は、＋ｍ方向に変化するものとする。

受光部ＰＤ１は、書き込み開始タイミングを求めるための受光部である。この受光部ＰＤ１は、長方形状を有し、長手方向がｓ軸方向に平行となるように配置されている。

受光部ＰＤ２は、光源から射出される光の光量をモニタするための受光部である。受光部ＰＤ２は、受光部ＰＤ１の＋ｍ側に配置されている。受光部ＰＤ２は、長方形状を有し、長手方向がｓ軸方向に平行となるように配置されている。

受光部ＰＤ３ａと受光部ＰＤ３ｂは、感光体ドラム表面に照射される光の副走査方向に関する位置ずれ量（以下、便宜上「副走査ずれ量」ともいう）を検出するための受光部である。受光部ＰＤ３ａは、受光部ＰＤ２の＋ｍ側に配置されている。受光部ＰＤ３ａは、長方形状を有し、長手方向がｓ軸方向に平行となるように配置されている。受光部ＰＤ３ｂは、受光部ＰＤ３ａの＋ｍ側に配置されている。受光部ＰＤ３ｂは、平行四辺形状を有し、長手方向がｓ軸方向に対して角度θだけ傾斜するように配置されている。

受光部ＰＤ３ａと受光部ＰＤ３ｂは、回路パターン又はボンディングワイヤで電気的に接続されており、あたかも１つの受光部であるかのように取り扱うことができる。そこで、受光部ＰＤ３ａと受光部ＰＤ３ｂを区別する必要がないときは、総称して「受光部ＰＤ３」ともいう。

角度θは、３０°〜６０°が好適である。仮に、角度θが３０°よりも小さいと、検出感度が低下する。また、仮に、角度θが６０°よりも大きいと、ｍ軸方向に関する受光面の全幅Ｄ（図１７参照）に対する、ｓ軸方向に関する有効検出高さＨ（図１７参照）の寸法が小さくなる。そこで、必要な有効検出高さＨを確保するためには受光面の全幅Ｄが大きくなり、受光面が有効走査領域に向かう光束の光路内に入り込んだり、走査光学系の有効領域を広くする必要があり走査レンズが長大化する。
有効検出高さＨは１ｍｍ〜３ｍｍ、受光面の全幅Ｄは５ｍｍ以下に設定することが好ましい。

ところで、製造直後の何ら調整されていない状態では、光学部品の製造誤差（公差内）やそれらの取付位置の誤差（公差内）によって、感光体ドラム表面を走査する光の副走査方向に関する位置は、設計位置に対して１ｍｍ以上ずれていることがある。

そこで、仮に、有効検出高さＨが１ｍｍ未満であれば、４つの受光部（ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ａ、ＰＤ３ｂ）の上を光束が通過しないおそれがある。また、仮に、有効検出高さＨが３ｍｍよりも大きいと、受光部の全面において感度の均一性を確保するのが困難となり、歩留りが低下し、コストアップを招くおそれがある。

本実施形態では、角度θを４５°としている。角度θが４５°の場合は、有効検出高さＨ及び受光面の全幅Ｄをバランス良く設定することができる。

受光部ＰＤ３のｍ軸方向に関する長さＤａ（図１７参照）は、０．１ｍｍ〜３ｍｍが好ましい。感光体ドラム表面を走査する光束のビーム径は約０．１ｍｍであるため、仮に、Ｄａが０．１ｍｍよりも小さいと、光量を正確に検知できないおそれがある。また、仮に、Ｄａが３ｍｍよりも大きいと、受光部の全面において感度の均一性を確保するのが困難となり、歩留りが低下し、コストアップを招くおそれがある。なお、ここでは、光束のビーム径は、ビーム中心の光強度を１としたときに、光強度が１／ｅ^２以上である部分の直径をいう。

アンプ２１は、受光部ＰＤ１の出力を反転し、増幅する。そこで、受光部ＰＤ１の受光量が多いほど、アンプ２１の出力信号レベルは低くなる。比較回路２５は、アンプ２１の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓ１とを比較し、その比較結果を出力する（図１８参照）。比較回路２５の出力信号は、いわゆる同期検知信号であり、走査制御装置３０２２に送られる。

アンプ２２は、受光部ＰＤ２の出力を増幅する。比較回路２６は、アンプ２２の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓ２とを比較し、その比較結果を出力する。遅延回路２８は、比較回路２６の出力信号を所定の時間だけ遅延させて出力する。サンプルホールド回路２９は、遅延回路２８の出力信号に基づいて受光部ＰＤ２の出力をホールドする。アンプ２３は、サンプルホールド回路２９の出力を増幅する。アンプ２３の出力は、いわゆる光量モニタ信号であり、走査制御装置３０２２に送られる。

ここでは、遅延回路２８は、受光部ＰＤ２の出力の中央ピーク値がサンプルホールド回路２９でホールドされるように、比較回路２６の出力信号を遅延させる（図１９参照）。

ところで、面発光レーザから射出される光の光量は小さく、１つの発光部から射出された光では、同期検出信号の信号レベルを同期検知に必要な信号レベルとするのは困難である。そこで、同期検出信号を出力するタイミングでは、予め設定されている複数の発光部が同時に点灯される。

また、光量制御の対象となる発光部の点灯タイミングは、同期検知結果に基づいて決定される。すなわち、同期検知と光量モニタとの間には、所定の処理時間が必要である。そこで、受光部ＰＤ２は、受光部ＰＤ１の＋ｍ側（下流側）に配置されている。

アンプ２４は、受光部ＰＤ３の出力を反転し、増幅する。そこで、受光部ＰＤ３の受光量が多いほど、アンプ２４の出力信号レベルは低くなる。比較回路２７は、アンプ２４の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓ３とを比較し、その比較結果を出力する（図２０参照）。比較回路２７の出力は、いわゆる副走査位置ずれ信号であり、走査制御装置３０２２に送られる。

副走査位置ずれ信号における最初の立下りタイミングから次の立下りタイミングまでの時間Ｔｓ（図２０参照）は、受光部ＰＤ３に入射する光束のｓ軸方向に関する位置に依存する。

ここで、一例として図２１（Ａ）に示されるように、設計上の時間Ｔｓを時間Ｔｓ１とし、検出時の時間Ｔｓを時間Ｔｓ２とする。そして、Ｔｓ２−Ｔｓ１をΔＴｓとする。この場合、入射する光束のｓ軸方向に関する位置ずれ量Δｈ（図２１（Ｂ）参照）は、次の（１）式から求められる。ここで、ｖは光検知センサ２０に入射する光束の光検知センサ２０上での移動速度である。
Δｈ＝（ｖ×ΔＴｓ）／ｔａｎθ ……（１）

走査制御装置３０２２は、一例として図２２に示されるように、ＣＰＵ３２１０、フラッシュメモリ３２１１、ＲＡＭ３２１２、画素クロック生成回路３２１３、ＩＦ（インターフェース）３２１４、画像処理回路３２１５、書込制御回路３２１６、光源駆動回路３２１７、圧電素子駆動回路３２２０、副走査方向変位変換回路３２２１、２つのノイズ除去回路（３２２２、３２２４）、Ｄ／Ａ変換回路３２２３、合成回路３２２５、及び補正回路３２２６などを有している。なお、図２２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。

ＩＦ（インターフェース）３２１４は、プリンタ制御装置２０９０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。プリンタ制御装置２０９０からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）３２１４を介して入力される。

フラッシュメモリ３２１１には、ＣＰＵ３２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、及びプログラムの実行に必要な各種データが格納されている。
ＲＡＭ３２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ３２１０は、フラッシュメモリ３２１１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２０１０の全体を制御する。

ＣＰＵ３２１０は、各感光体ドラムについて、１回の書き込みが終了すると、該感光体ドラムについて、書き込みモードから光検知モードに移行し、同期検知用に予め設定されている複数の発光部を点灯させる。そして、各光検知センサから出力された同期検知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、書込制御回路３２１６に通知する。

ＣＰＵ３２１０は、該感光体ドラムについて、同期検知信号における立下りを検出した後、所定の時間が経過すると、光量モニタの対象となる発光部を点灯させる。そして、ＣＰＵ３２１０は、対応する光検知センサから出力された光量モニタ信号に基づいて、光源駆動回路３２１７における該発光部の駆動電流を補正する。

ＣＰＵ３２１０は、該感光体ドラムについて、光量モニタ信号の信号レベルが所定のレベルまで低下すると、発光部ｃｈ１を点灯させる。そして、副走査位置ずれ信号を取得し、光検知センサの受光部ＰＤ３ｂでの受光終了を検知すると、該感光体ドラムについて、光検知モードから書き込みモードに移行する。

画素クロック生成回路３２１３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。

画像処理回路３２１５は、ＣＰＵ３２１０によって色毎にラスター展開された画像データに所定の中間調処理などを行った後、各光源の発光部毎のドットデータを作成する。

書込制御回路３２１６は、ＣＰＵ３２１０から同期検知信号の立下りを検出した旨の通知があると、書込開始のタイミングを求める。そして、書込開始のタイミングに合わせて、各発光部のドットデータを画素クロック生成回路３２１３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３２１７は、書込制御回路３２１６からの各変調データに応じて、各光源に各発光部の駆動信号を出力する。

副走査方向変位変換回路３２２１は、所定のタイミング毎に、各感光体ドラムについて、感光体ドラムのＸ軸方向に関する変位量を検出する非接触変位計の検出結果と、該感光体ドラムのＺ軸方向に関する変位量を検出する非接触変位計の検出結果とに基づいて、該感光体ドラム表面における光束の入射位置の接線方向に関する該感光体ドラムの変位量を求める。

図２３には、副走査方向変位変換回路３２２１から出力された波形の例が示されている。
図２３の波形を周波数分析した結果が図２４に示されている。図２４によると、１３０Ｈｚのところに大きな変位量がみられる。この周波数は、感光体ドラムに接触する現像ユニットの振動の周波数と一致している。なお、その他に、非接触変位計の検出結果に感光体ドラムの回転むら成分（例えば、１Ｈｚ程度）が重畳されることもある。すなわち、感光体ドラムの回転むらに起因する低周波成分や、現像ユニットの振動に起因する高周波成分などのバンディングに影響を与える複数の周波数が広い帯域で存在する。

ノイズ除去回路３２２２は、副走査方向変位変換回路３２２１から出力された波形に含まれるノイズを除去する。ここでは、装置内で発生する電気的なランダムノイズが除去される。
図２５には、ノイズ除去回路３２２２から出力された波形の例が示されている。

Ｄ／Ａ変換回路３２２３は、各感光体ドラムについて、光検知センサ２０からの副走査位置ずれ信号に基づいて、１走査毎に副走査位置ずれ量を求め、連続する複数回の走査で得られた複数の副走査位置ずれ量（ここでは、離散値）をＤ／Ａ変換し、アナログ信号化する。図２６には、Ｄ／Ａ変換回路３２２３から出力された波形の例が示されている。

図２６の波形を周波数分析した結果が図２７に示されている。図２７によると、４００Ｈｚのところに大きな変位量がみられる。この周波数は、光偏向器２１０４における回転多面鏡の回転数と一致している。そこで、図２６に示されている波形には、回転多面鏡のアンバランスな回転に起因するノイズが重畳されていると考えられる。なお、その他に、偏向反射面の面倒れが大きいときはその成分も、副走査位置ずれ信号に重畳されていることがある。

ノイズ除去回路３２２４は、Ｄ／Ａ変換回路３２２３から出力された波形に含まれるノイズを除去する。

ここでは、回転多面鏡の回転数と一致する周波数成分を除去するバンドパスフィルタを、ノイズ除去回路３２２４に用いている。
図２８には、ノイズ除去回路３２２４から出力された波形の例が示されている。

合成回路３２２５は、各感光体ドラムについて、ノイズ除去回路３２２２の出力とノイズ除去回路３２２４の出力とを合成する。
図２９には、合成回路３２２５から出力された波形の例が示されている。

補正回路３２２６は、各感光体ドラムについて、合成回路３２２５から出力される波形に対して逆位相の関係にある補正信号を生成する（図３０参照）。そして、補正回路３２２６は、該補正信号における変位量を圧電素子の駆動電圧に変換し、圧電素子の駆動信号を生成する（図３１参照）。なお、予め、走査光学系の副走査倍率、及び圧電素子における駆動電圧と変位量の関係から、補正信号における変位量を圧電素子の駆動電圧に変換するための変換係数が求められ、フラッシュメモリ３２１１に格納されている。

ところで、図３２には、仮に、２つのノイズ除去回路（３２２２、３２２４）が設けられていない場合に、合成回路３２２５から出力された波形の例が示されている。この場合には、所望のバンディング抑制効果を得ることは困難である。

各感光体ドラムについて、補正回路３２２６で生成された圧電素子の駆動信号は、圧電素子駆動回路３２２０に出力される。

圧電素子駆動回路３２２０は、補正回路３２２６からの駆動信号に基づいて、各圧電素子を駆動する。

以上説明したように、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、８つの非接触変位計（１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｄ１、１０ｄ２）及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

各感光体ドラムの表面近傍には、Ｘ軸方向に関する感光体ドラムの変位量を検出するための非接触変位計と、Ｚ軸方向に関する感光体ドラムの変位量を検出するための非接触変位計とが設けられている。

光走査装置２０１０は、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、２つのカップリングレンズ（２２０１Ａ、２２０１Ｂ）、２つの開口板（２２０２Ａ、２２０２Ｂ）、２つの光束分割部材（２２０３Ａ、２２０３Ｂ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの第１走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、４つの第２走査レンズ（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ）、１２枚の折返しミラー（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ、２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）、４つの圧電素子（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、４つの光検知センサ（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）、及び走査制御装置３０２２などを備えている。

各シリンドリカルレンズには、該シリンドリカルレンズをＺ軸方向に微小変位させるための圧電素子が取り付けられている。

各光検知センサは、対応する感光体ドラムについての、同期検知信号、光量モニタ信号、及び副走査位置ずれ信号を出力する。

走査制御装置３０２２は、各感光体ドラムについて、非接触変位計の出力と光検知センサからの副走査位置ずれ信号とを合成した結果に基づいて、圧電素子を制御する。

この場合は、副走査位置ずれ量を従来よりも小さくすることができ、その結果として画像品質を向上させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、感光体ドラム毎に光検知センサが設けられ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く、例えば、感光体ドラム２０３０ａと感光体ドラム２０３０ｄで１つの光検知センサを共用しても良い。また、感光体ドラム２０３０ｂと感光体ドラム２０３０ｃで１つの光検知センサを共用しても良い。これにより、低価格化を図ることができる。但し、この場合、光検知センサが共用される２つの感光体ドラムでは、書き込み走査のタイミングが異なっているため、予め設定されている位相の遅れ（又は進み）を考慮して、前記合成回路３２２５での合成を行うことが好ましい。

また、上記実施形態では、副走査位置ずれ信号を得る際に、発光部ｃｈ１を点灯させ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、上記実施形態では、副走査位置ずれ信号を得る際に、１つの発光部のみを点灯させ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、光量が不足する場合に、一例として図３３に示されるように、主走査対応方向に関して同じ位置にある４つの発光部（ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３、ｃｈ４）を、副走査位置ずれ信号を得る際に、同時に点灯させても良い。

この場合、光検知センサ２０の副走査位置ずれ信号から得られる副走査対応方向に関する光束の走査位置は、４つの光の重心（図３４参照）である。なお、複数の発光部を同時に点灯させたときに得られる副走査対応方向に関する光束の走査位置は、発光部ｃｈ１のみを点灯させたときに得られる副走査対応方向に関する光束の走査位置と異なるが、複数の発光部を同時に点灯させたときの設計上の走査位置を予め求めていれば、得られる副走査位置ずれ量に差はない。

また、上記実施形態では、１つの光検知センサから同期検知信号と光量モニタ信号と副走査位置ずれ信号とが出力され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、前記光検知センサに代えて、同期検知信号のみが出力されるセンサと、光量モニタ信号のみが出力されるセンサと、副走査位置ずれ信号のみが出力されるセンサとが用いられても良い。

また、上記実施形態では、各光源が３２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、上記走査制御装置３０２２での処理の一部を、プリンタ制御装置２０９０で行っても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、４つの感光体ドラムを有するカラープリンタ２０００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。例えば、２つの感光体ドラムを有するプリンタや、５つの感光体ドラムを有するプリンタであっても良い。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される画像形成装置について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が感光体ドラムから記録紙に直接転写される画像形成装置であっても良い。

また、画像形成装置が、像担持体として光スポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

１０ａ１，１０ａ２…非接触変位計（第１の検出センサ）、１０ｂ１，１０ｂ２…非接触変位計（第１の検出センサ）、１０ｃ１，１０ｃ２…非接触変位計（第１の検出センサ）、１０ｄ１，１０ｄ２…非接触変位計（第１の検出センサ）、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…光検知センサ（第２の検出センサ）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…光偏向器、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ、２２０２Ａ，２２０２Ｂ…開口板、２２０３Ａ，２２０３Ｂ…光束分割部材、２２０４ａ，２２０４ｂ，２２０４ｃ，２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ、２２０５ａ，２２０５ｂ，２２０５ｃ，２２０５ｄ…圧電素子（光路調整手段）、３０２２…走査制御装置（制御装置）。

特許第４６７７１４５号公報 特許第４２１３９６９号公報

Claims (7)

1. 光源から射出され光偏向器で偏向された光によって被走査面を主走査方向に沿って走査する光走査装置を備える画像形成装置において、
   前記主走査方向に直交する副走査方向に関して、前記被走査面の変動を検出するための第１の検出センサと、
   前記被走査面を走査する光の前記副走査方向に関する位置ずれ量を検出するための第２の検出センサとを、更に備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光源から射出された光の光路を前記副走査方向に関して調整する光路調整手段と、
   前記第１の検出センサの出力と前記第２の検出センサの出力とに基づいて、前記光路調整手段を制御する制御装置とを、更に備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光走査装置は、前記光源と前記光偏向器との間の光路上に配置され、前記光源から射出された光を前記副走査方向に関して集光するシリンドリカルレンズを含み、
   前記光路調整手段は、前記シリンドリカルレンズを前記副走査方向に関して変位させる圧電素子を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御装置は、前記第１の検出センサの出力に含まれるノイズ、及び前記第１の検出センサの出力に含まれるノイズを除去することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御装置は、前記第１の検出センサの出力と前記第２の検出センサの出力とを合成した信号の位相と逆位相の信号を補正信号として生成し、該補正信号に応じて前記光路調整手段を制御することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１の検出センサは、前記主走査方向に直交する平面内で互いに直交する２つの軸方向に設けられた２つの非接触変位計からなり、
   前記制御装置は、前記２つの非接触変位計の出力に基づいて、前記副走査方向に関する前記被走査面の変動を検出することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記光走査装置は、複数の光を前記光偏向器の同一の回転多面鏡で偏向させ、該回転多面鏡で偏向された光によって複数の被走査面を個別に前記主走査方向に沿って走査し、
   前記第２の検出センサは、前記複数の被走査面について共用され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画像形成装置。

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