JP2017078800A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で偏向手段の偏向面を特定できる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の偏向面を備え、第１及び第２の光束を同一の偏向面により偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を集光する集光光学系と、該集光光学系からの前記第１及び第２の光束を受光して信号を出力する受光手段と、前記受光手段の出力に基づいて前記同一の偏向面を特定する特定手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、レーザープリンタ、複写機等の画像形成装置に好適なものである。

従来から、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられている光走査装置は、光源から出射した光束を入射光学系により光偏向器に導光している。そして、光偏向器により偏向走査された光束を結像光学系により被走査面である感光ドラム面上にスポット状に結像させ、該光束で感光ドラム面上を光走査している。

このような光走査装置においては、光源から出射した光束をコリメータレンズで平行光束に変換し、倒れ補正を行うために平行光束に変換された光束を、シリンドリカルレンズによって偏向手段である光偏向器の偏向面に線像として結像させている。光偏向器の偏向面で偏向走査された光束は、結像レンズ系により感光ドラム面上でスポットを形成し、該感光ドラム面を等速走査している。

ここで、光偏向器の各ミラー面は、光偏向器の回転軸に対して平行となるように切削加工されている。しかしながら、各ミラー面は、加工誤差により回転軸に非平行な部分をそれぞれ含むことがある。そのため、回転軸に非平行な部分で光が反射されると、被走査面上における光の照射位置が目標位置からずれる。これは、「面倒れ」と呼ばれている。面倒れは、光偏向器の各ミラー面毎に周期的な照射位置ずれを発生させるため、面倒れがある状態で画像形成を行うと、画像の副走査方向に周期的な濃淡むらが生じ画像劣化を引き起こす。

面倒れは、加工精度を上げることで少なくすることが可能であるが、その場合加工コストが増大する。このため、偏向手段であるポリゴンミラーの上面に基準位置マークを形成し、この上面の基準位置マークを検知することでポリゴンミラー面（偏向面）を特定し、画像データ処理で走査位置ずれの影響が小さくなるようにすることが開示されている（特許文献１）。

また、分割角度を意図的に変えた（回転軸に直交する断面の形状が非正多角形）ポリゴンミラーを用い、各ポリゴンミラー面から生成されるＢＤ信号の周期の差を利用して、走査しているポリゴンミラー面を検知する構成が提案されている（特許文献２）。

特開２００１−２６０４１３号公報 特開２０１３−１０９１１３号公報

しかしながら、特許文献１の走査光学系では、偏向手段としてのポリゴンミラーの上面の面精度を所定のレベルとし、かつその上面に基準位置マークが必要となり、構成が複雑となる。また、特許文献２の走査光学系では、偏向手段として特殊な形状のポリゴンミラーが必要となり、構成が複雑となる。

本発明の目的は、簡易な構成で偏向手段の偏向面を特定できる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る光走査装置は、複数の偏向面を備え、第１及び第２の光束を同一の偏向面により偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を集光する集光光学系と、該集光光学系からの前記第１及び第２の光束を受光して信号を出力する受光手段と、前記受光手段の出力に基づいて前記同一の偏向面を特定する特定手段と、を有することを特徴とする。

また、本発明に係る別の光走査装置は、複数の偏向面を備え、第１及び第２の光束を第１及び第２の偏向面により偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を集光する第１及び第２の集光光学系と、該第１及び第２の集光光学系からの前記第１及び第２の光束を受光して信号を出力する第１及び第２の受光手段と、前記第１及び第２の受光手段の出力に基づいて前記第１及び第２の偏向面を特定する特定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で偏向手段の偏向面を特定できる。

第１の実施形態の主走査断面図 第１の実施形態の副走査断面図 第１の実施形態における光源の模式図 第１の実施形態におけるＢＤ光学系の副走査断面図 第１の実施形態における光源の発光タイミングを示す模式図 第１の実施形態におけるＢＤ間隔を示す図 第２の実施形態の主走査断面図 第２の実施形態における光源の発光タイミングを示す模式図 第４の実施形態の主走査断面図 第４の実施形態におけるＢＤ光学系の副走査断面図 第４の実施形態における光源の発光タイミングを示す模式図 副走査断面内で反射面の数を変えた変形例の模式図 本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置を示す要部断面図

以下、図面を用いて、本発明の実施形態を説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図１３は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置の要部断面図である。６０はカラー画像形成装置、１１は光走査装置、２１、２２、２３、２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１、３２、３３、３４は各々静電潜像をトナー像として現像する現像器、５１は搬送ベルトである。図において、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、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（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、それぞれ光走査装置１１に入力される。そして、これらの光走査装置からは、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。

本実施態様に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置では、１つの光走査装置から、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応した光線を射出する。そして、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するものである。

本実施態様におけるカラー画像形成装置は、１つの光走査装置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静電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。そして、静電潜像に応じて現像器でトナー像として可視像化され、転写位置において、トナー像は転写器で感光ドラムから記録材（被転写材）に順次転写される。そして、トナー像が転写された記録材は、定着器で加圧・加熱定着処理される。

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。

（光走査装置）
以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸及び結像光学系もしくはＢＤ光学系（同期位置検出光学系、集光光学系）の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。また、副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また、主走査断面とは主走査方向と結像光学系もしくはＢＤ光学系）の光軸を含む平面、副走査断面とは結像光学系もしくはＢＤ光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。

図１及び図２はそれぞれ、本発明の第１実施形態に係る光走査装置１００の模式的主走査断面図及び模式的副走査断面図を示している。光走査装置１００は、光源１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、副走査絞り２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、コリメータレンズ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、シリンドリカルレンズ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、及び主走査絞り５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを備えている。

また、光走査装置１００は、光偏向器６、走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、防塵ガラス１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを備えている。さらに、光走査装置１００は、ミラー１４ａ、１４−１ｂ、１４−２ｂ、１４−１ｃ、１４−２ｃ、１４ｄ、及び被走査面としての感光ドラム面１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄを備えている。

光源１ａ乃至１ｄ、副走査絞り２ａ乃至２ｄ、コリメータレンズ３ａ乃至３ｄ、シリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｄ、及び主走査絞り５ａ乃至５ｄによって、光走査装置１００の入射光学系が構成されている。また、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆ、及びミラー１３ａ乃至１３ｆによって、光走査装置１００の結像光学系が構成されている。

光源１ａ乃至１ｄはそれぞれ、図３に示すように、４個の発光点ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４を有する半導体レーザーから構成されている。副走査絞り２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄはそれぞれ、矩形形状の開口部を有する開口絞りであり、光源１ａ乃至１ｄから出射した光束の副走査方向の光束幅を規制している。コリメータレンズ３ａ乃至３ｄはそれぞれ、光源１ａ乃至１ｄから出射された光束を主走査方向、副走査方向双方に関して略平行光束になるように変換している。

シリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｄは、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、プラスティックモールドレンズで構成されている。主走査絞り５ａ乃至５ｄは、主走査方向の光束幅を規制する矩形形状の開口部を有する開口絞りであり、光源１ａ〜１ｄから出射したそれぞれの光束の主走査方向の光束幅を規制している。

光偏向器６は、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）を備えており、モーター等の駆動手段（不図示）により図１中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。結像光学系における結像光学素子としての走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、ｆθ特性を有するｆθレンズであり、被走査面１５ａ乃至１５ｄの画像領域にスポット像を結像させる。

走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、副走査断面内において光偏向器６の偏向面又はその近接位置と、被走査面としての感光ドラム面１５ａ乃至１５ｄ又はその近傍との間を光学的に共役（略共役を含む）にする。これにより、光偏向器６の面倒れ補正機能を有している。

防塵ガラス１３ａ乃至１３ｄは、光走査装置１００内にトナー等が入ることを防止するためのパワーを持たない平板ガラスである。例えば、イエローステーションは、画像情報に応じて光源１ｄより光変調されて出射した光束は、副走査絞り２の開口部２ｄ及び主走査絞り５ｄの開口部によって光束断面の幅が制限される。

光束は、コリメータレンズ３ｄにより略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４ｄに入射する。シリンドリカルレンズ４ｄに入射した光束は、主走査断面内においてはそのままの状態で、一方副走査断面内においては収束して、出射し、光偏向器６の偏向面にほぼ焦線の像（主走査方向に長手の線像）にて結像する。

光偏向器６の偏向面で反射偏向された光束は、走査レンズ１１ｂ及び１２ｄにより感光ドラム面１５ｄ上にスポット状に集光され、光偏向器６を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面１５ｄ上を主走査方向に等速度で光走査する。これにより、記録媒体である感光ドラム面１５ｄ上に画像記録が行われる。

このとき、感光ドラム面１５ｄ上を光走査する前に感光ドラム面１５ｄ上の走査開始位置のタイミングを決定する必要がある。その為に、光源１ｄからの光束を光偏向器６で反射偏向された光束を、集光光学系（本実施形態では単一の結像光学素子から成る）として単一の結像光学素子であるＢＤレンズ７により、受光手段としてのＢＤセンサ８で受光している。そして、ＢＤセンサ８からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４の感光ドラム面１５ｄ上への画像記録の走査開始位置タイミングを決定している。

図４に、同期位置検出光学系であるＢＤ光学系の副走査断面模式図を示す。本実施形態の同期検出は、感光ドラム面１５ｃ（第１の被走査面）に対応する光源１ｃ（第１の光源）と感光ドラム面１５ｄ（第２の被走査面）に対応する光源１ｄ（第２の光源）からの２つの光束を用いて検出できる構成にしている。従って、後述するような方法でポリゴンミラーの偏向面（反射面）を特定可能な構成となっている。

図４（ａ）は、副走査断面においてＢＤセンサ８を挟んで一方側に設けられる光源１ｄの光束がＢＤセンサ８に入射する状態を示す。また、図４（ｂ）は、副走査断面においてＢＤセンサ８を挟んで他方側に設けられる光源１ｃの光束がＢＤセンサ８に入射する状態を示している。

本実施形態では、偏向面上における光源１ａ乃至１ｄから出射された光束の主走査方向の間隔が小さくなるように主走査絞り５ａ乃至５ｄの位置を設定する。それにより、走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの主走査方向のピント位置がずれた場合に発生する被走査面１５ａ乃至１５ｄのドット位置ずれを低減させている。また、光源１ａ乃至１ｄにおける各発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４は、互いに主走査方向に間隔を有し副走査方向にずれて配置されている。

図３では、横軸が光源１ａ乃至１ｄの主走査方向、縦軸が副走査方向を示している。ＬＤ１乃至ＬＤ４は、３０μｍ間隔に一次元配列されており、主走査方向、副走査方向共に等間隔で配置されている。また、副走査方向の解像度に応じてレーザーを傾けて配置するとともに、入射光学系や結像光学系のばらつきによって、被走査面１５ａ乃至１５ｄで所望の副走査間隔になるように、発光点ＬＤ１乃至ＬＤ４は、光軸回りに回転角度αを変えられる構成となっている。

また、発光点ＬＤ４からのビームと発光点ＬＤ１からのビームとでは、偏向反射面に対する主走査方向の入射角が異なる。従って、被走査面１５ａ乃至１５ｄ上では、ＬＤ１からのビームが走査下流側つまり走査前方側、ＬＤ４からのビームが走査上流側つまり走査後方側のビームとなる。

また、ＬＤ１乃至ＬＤ４からの少なくとも一つのビームの同期位置検出信号により書き出しタイミングが決定される構成となっており、本実施形態では最も走査後方側のビームであるＬＤ４からのビームのみで書き出しタイミングを検知している。また、本実施形態では、光源１ｄの下流側にＢＤ光学系を配置し、レーザー基板とＢＤセンサ８の基板を一体化するとともに、走査レンズを通過させずにＢＤ検知を行っている。

本実施形態のようにＢＤセンサ８へ向かう光束を走査レンズの端部を通過させないと、走査レンズの有効部を大きくする必要がなくなり、レンズの肉厚を薄くでき、コストダウンできるというメリットを有する。また、ＢＤレンズ７の光軸と偏向後光束の光主光線は副走査方向に離間するようにＢＤレンズを配置（副走査方向に偏心）することにより、光源１ｃからの光束も同一のＢＤセンサ８へ入射するように構成している。

本実施形態のコリメータレンズ３ａ乃至３ｄは、入射面が平面形状、出射面は球面形状で構成されている。本実施形態のシリンドリカルレンズ４ａ乃至４ｂ及び４ｃ乃至４ｄは、各々一体のプラスティックモールドで形成されている（図中では、わかりやすくするために、分離して描かれている）。各レンズの入射面に回折面を設け、環境変動によるスポット径変動を抑制している。回折面の位相関数は、以下の式で表される。

ただし、ｍは回折次数、Ｅ１乃至Ｅ１０及びＦ０乃至Ｆ１０は位相係数である。ここで、Ｆ０乃至Ｆ１０に関する項が、副走査方向のパワーを表す項となっている。本実施形態では、製造上有利になるように、回折次数ｍを１、つまり１次の回折光を用いて昇温時の屈折率変動と波長変動をキャンセルさせている。

走査レンズ（ｆθレンズ）１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの形状は、以下の２つの式で示される関数により表される。

ここで、夫々の走査レンズと光軸との交点を原点とし、光軸に対して走査開始側と走査終了側に分け、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内において光軸と直交する方向をＺ軸とする。また、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０は非球面係数である。本実施形態では、走査レンズ１１ａ乃至１１ｆの主走査方向の形状を光軸に対し、対称に構成している、すなわち、走査開始側と走査終了側の非球面係数を一致させている。

また、副走査方向については、光軸に対して走査開始側と走査終了側で第２走査レンズ１１ｂの両面の副走査断面（光軸を含み主走査断面と直交する面）内の曲率をレンズの有効部内において連続的に変化させている。そして、Ｚの一次項をＹの関数として連続的に変化させチルトさせている。

走査レンズ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの両面を主走査方向の軸上から軸外に向かって連続的にチルトさせることにより、スポットの劣化の低減と走査線湾曲の低減を両立させている。本実施形態では、走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄの副走査方向の形状は、以下の式で示される連続関数により表される。

ここで、ｒ’は副走査方向における（Ｚ―Ｘ断面内における）曲率半径、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０は曲率半径変化係数である。また、各係数の添え字ｓは走査開始側、ｅは走査終了側を表している。なお、光軸に対して走査開始側と走査終了側に分け、光軸をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する方向をＹ軸、副走査断面内で光軸と直交する方向をＺ軸とする。

本実施形態の走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、光透過性のパワーを有するプラスティックレンズで構成されており、軽量化を達成するとともに、非球面を用いることにより設計上の自由度を向上させることも可能としている。

なお、走査レンズ１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは、ガラス製であってもよく、さらに回折のパワーを有する光学素子であってもよい。ガラス材料や回折面で構成した場合には、環境特性に優れた光走査装置を提供することが可能となる。

また、本実施形態では、ステーション毎に走査レンズを２枚の結像光学素子で構成しているが、これに限らず、１枚もしくは３枚以上の結像光学素子で構成しても、本実施形態と同様の効果を得ることができる。本実施形態に係る光走査装置１００の１５ｄと１５ｂを走査する光学系の各数値を、表１に示す。

ここで、「Ｅ−ｘ」は「１０−ｘ」を示している。Ｒ１面は、走査レンズ１１ａの光偏向器６側の面、Ｒ２面は、走査レンズ１１ａの被走査面１５側の面を示している。また、Ｒ３面は、走査レンズ１２ｂの光偏向器６側の面、Ｒ４面は、走査レンズ１２ｂの被走査面１５側の面を示している。

また、本実施形態に係る光走査装置１００の１５ａと１５ｃを走査する光学系の各数値を、表２に示す。

（偏向面の特定）
本実施形態では、主走査断面内における入射角が異なる第１及び第２の光源（１ｃ及び１ｄ）からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段６により偏向された光束に対し副走査方向に対称に偏心するようにＢＤレンズ７の光軸を配置する。
即ち、副走査方向において、ＢＤレンズ７の光軸に対し偏向手段により偏向された第１及び第２の光源（１ｃ及び１ｄ）からの光束が互いに一方側及び他方側で対称位置にあるように配置されている。

そして、本実施形態における偏向面の特定は、光束を受光して信号を出力するＢＤセンサ８ｃ（ＢＤレンズ７の光軸が受光面の中心に交差）に基づく信号の時間差（ＢＤセンサ８ｃに入射するタイミングの差）により偏向面を特定する特定手段２００により行う。即ち、同一の反射面（偏向面）で反射された光源１ｃと１ｄの光束がＢＤセンサを通過する時間差を測定する。

即ち、図１に示す主走査断面内の入射角が大きい光源１ｃがＢＤセンサ８を通過してから入射角が小さい光源１ｄがＢＤセンサ８を通過するまでの時間間隔を、偏向面の数（５つ）だけ測定することにより偏向面を特定している。即ち、本実施形態では、上述した時間間隔を測定する測定手段の測定情報に基づいて、偏向手段の偏向面のそれぞれ（複数の偏向面）を特定する特定手段２００を備えている。本実施形態では、特定手段２００はプリンタコントローラ５３（図１３）の中に設けられる。

ここで、偏向面の特定を説明する前に、図５にレーザーである光源１ｃ及び光源１ｄの発光シーケンスの模式図を示す。光源１ｃに関して、印字のＪＯＢ（ジョブ）が画像形成装置に入力されると、まず所定のタイミングで光偏向器６としてのポリゴンミラーを保持する不図示のポリゴンモータが回転駆動を開始する。そして、ポリゴンモータの加速中、または定常回転状態になったところで光源１ｃを点灯させ、ＢＤセンサ８から同期信号が出力されるまで光源１ｃを点灯させたままとする。

ＢＤ信号８１ｃを検知した後は、一定時間後に光源１ｃを消灯し、ＢＤ信号８１ｃから或る一定時間後に再び光源１ｃを点灯させて印字領域の画像形成を行う。画像形成終了後は、同期信号８１ｃから一定時間後に再び光源１ｃを点灯させ、同期信号８２ｃを得る。

光源１ｄも光源１ｃと同様に、モーター回転が定常回転状態になったところで光源１ｄを点灯させ、ＢＤセンサ８から同期信号８１ｄが出力されるまで光源１ｄを点灯させたままとする。ＢＤ信号８１ｄを検知した後は、一定時間後に光源１ｄを消灯し、ＢＤ信号８１ｄから或る一定時間後に再び光源１ｄを点灯させて印字領域の画像形成を行う。画像形成終了後は同期信号８１ｄから一定時間後に再び光源１ｄを点灯させ、同期信号８２ｄを得る。

本実施形態では、光源１ｃと１ｄそれぞれのＢＤ信号で印字領域の画像形成を行う構成とし、主走査方向の印字位置ずれを低減させているが、光源１ｄのみのＢＤ信号で光源１ｃの点灯を制御させても同様の効果を得ることができる。尚、ＢＤ光学系を有していない光源１ａや光源１ｂの印字領域の発光タイミングは、光源１ｄのＢＤ信号で決定している。

ここで、本実施形態における偏向面の特定に関し、以下に詳しく説明する。本実施形態では、偏向面の特定のため、光源１ｃのＢＤ信号８１ｃと光源１ｄのＢＤ信号８１ｄの時間差Δｔ１と、光源１ｃのＢＤ信号８２ｃと光源１ｄのＢＤ信号８２ｄの時間差Δｔ２を測定情報として測定する。そして、以降同様にΔｔ３、Δｔ４、Δｔ５を測定する。

ＢＤセンサ８に入射する光束の主走査方向の結像位置は、以下の式で表せられる。

上式より本実施形態の各偏向面（５つの偏向面）に対する光源１ｃと１ｄのＢＤ時間差Δｔ１〜Δｔ５は、以下の式で表せられる。

ここで、γは偏向面の倒れ量［ｒａｄ］、αはＢＤ光束の偏向面への副走査断面入射角［ｒａｄ］、ｆ_ＢＤはＢＤ光学系の主走査焦点距離［ｍ］、Ｍはポリゴンミラーの回転数［ｒａｄ／ｓ］である。また、φはＢＤ光束の偏向面への主走査断面入射角［ｒａｄ］で、φｃ、φｄは以下のように表わされる。
φｃ＝（θ2-θ3）/2、
φｄ＝（θ1-θ3）/2
このように、α、φ、Ｍ、θ１、θ２を定数とするとき、各偏向面（５つの偏向面）に対するＢＤ時間差Δｔ１〜Δｔ５は、偏向面の倒れ量γの関数となっている。ここで、（式２）〜（式６）の第二項である（θ２−θ１）／Ｍは定数であり、これを除くとΔｔ１’〜Δｔ５’に関する（式２’）〜（式６’）のように表わされる。図６に、（式２）〜（式６）の第二項である（θ２−θ１）／Ｍを除いたΔｔ１’〜Δｔ５’の関係を示す。

同図において、縦軸は、図５に示す光源１ｃと光源１ｄからのＢＤ時間差Δｔ１〜Δｔ５の値から（式２）〜（式６）の第二項を除いた（式２’）〜（式６’）を示す。（式２’）〜（式６’）において、時間差Δｔ１’〜Δｔ５’は偏向面の倒れ量γに比例する。Δｔ１〜Δｔ５はプラスの値であるが、Δｔ１’〜Δｔ５’の値は偏向面の倒れ方向に応じてプラスの値またはマイナスの値を取り得る。

本実施形態の光走査装置１００では、ポリゴンミラーの回転数Ｍが３７４１７ｒｐｍ（３９１８［ｒａｄ／ｓ］）、θ３＝６５°である。そして、図１及び表１、表２よりαｃ＝−２．２ｄｅｇ＝−０．０３８ｒａｄ、αｄ＝２．２ｄｅｇ＝０．０３８ｒａｄ、φｃ＝１０．５ｄｅｇ＝０．１８ｒａｄ、φｄ＝７．５ｄｅｇ＝０．１３ｒａｄである。これにより、製造誤差により発生した偏向面の倒れ量γが−１分の偏向面１の時間差Δｔ１’は１．７８［ｎｓ］となる。同様に、偏向面の倒れ量γが＋１分の偏向面３の時間差Δｔ３は−１．７８［ｎｓ］となる。

ここで、偏向面の倒れ量がマイナス側（−側）となる場合とは、走査線が記録材搬送方向において本来位置よりも後方側（下流側）にずれる場合である。また、偏向面の倒れ量がプラス側（＋側）となる場合とは、走査線が記録材搬送方向において本来位置よりも前方側（上流側）にずれる場合である。

本実施形態では、測定（検出、算出）された情報（値）として図６に示すように偏向面１の時間差Δｔ１’から偏向面５の時間差Δｔ５’が分布しており、５面ごとの周期性しか存在しないので偏向面を特定することが可能となっている。

即ち、偏向手段の偏向面に関する出荷時における時間差に関連するデータ（例えば、図６に示す定量的なデータ、あるいは偏向面の倒れ量が順次マイナス側（−側）かプラス側（＋側）かという定性的なデータなど）を記憶手段（第１の記憶手段）に記憶させておく。この記憶手段は、特定手段２００の中に設けられる。この記憶情報と上記時間差に関する測定情報（Δｔ１’〜Δｔ５’）とを比較することで、５つの偏向面をそれぞれ特定することができる。

即ち、測定（検出、算出）された偏向面の測定情報と、記憶手段（第１の記憶手段）に記憶されている記憶情報とを比較することで、この測定情報がどの記憶情報に対応するかが判明し、測定された偏向面がいずれの偏向面に対応するかが特定される。そして、測定により特定された偏向面に対し、後述するように、予め記憶された画像補正データを用いて画像補正を行うことができる。

ここで、本実施形態では、同期位置検出光学系（集光光学系）としてのＢＤ光学系の光軸が偏向面により偏向された光源１ｃ、１ｄからの光束に対し副走査方向に対称に偏心するようにＢＤ光学系を配置し、ＢＤ信号の時間差を利用して面特定を行っている。即ち、光源１ｃ、１ｄからの光束は、副走査方向において、ＢＤ光学系の光軸に対し偏向手段により偏向された光源１ｃ、１ｄからの光束が互いに一方側及び他方側で対称位置にあるように配置されている。このため、環境変動で軸倒れが発生しても検知誤差が発生しないというメリットも有する。

また、本実施形態では、ＢＤ光学系の焦点距離がずれても光源１ｃ及び１ｄからの光束を同一のＢＤ光学系を通過させている。このため、５面間の時間差の振幅が変化するだけで、プロファイルは変化しないので偏向面の特定を安定して行えるというメリットも有する。

（偏向面を特定した場合の効果）
本実施形態では、上述の方法により印字に使用している偏向面がどの偏向面かを特定できる。このため、走査光学系の出荷時に偏向面に対応した画像補正データを予め記憶手段（第２の記憶手段）に記憶（格納）させておき、これを用いた画像補正手段による画像補正が有効となる。これらの第２の記憶手段、画像補正手段は、図１３のプリンタコントローラ５３に備えられる。

そして、面倒れによる走査線のピッチむらがある場合にピッチ（間隔）が本来の値より狭いと画像濃度が濃くなる（逆にピッチ（間隔）が本来の値より狭いと画像濃度が淡くなる）ところ、特定された偏向面に対応させて光源の光量を制御して画像補正ができる。具体的には、偏向面に面倒れがあって走査線のピッチ（間隔）が本来の値より狭い場合には、光源の光量を低下させるように制御する。

また、主走査方向の画像の長さが偏向面ごとに異なる場合に、偏向面ごとに画素補間もしくは画素まびきを行うことにより電気的に補正できる。

以上、本実施形態では、同一の偏向面で反射した２つの光源からの光束でＢＤ検知し、その時間差を偏向面ごとに測定する。これによって、ポリゴンミラーの偏向面を特定することが可能となり、高精細で安価な光走査装置を提供できる。

《第２の実施形態》
図７に、本実施形態の主走査断面図を示す。同図において、第１の実施形態と同一の機能を有する素子には同一の番号を付している。本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、走査光学系１００をモノクロ用の画像形成装置に適用した点である。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。

本実施形態でも、主走査断面内における入射角が異なる第１及び第２の光源（１ｃ及び１ｄ）からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段６により偏向された光束に対し副走査方向に対称に偏心するようにＢＤレンズ７の光軸を配置する。このように、本実施形態のようなモノクロ用光学系でもコストアップさせることなく、高精細な印字を可能にできるというメリットを有する。

表３に、本実施形態の光源１ｄを含む光学系の数値例を示す。また、表４に光源１ｃを含む光学系の数値例を示す。尚、光源１ｃの光学系は、光源１ｄの光学系の主走査及び副走査の入射角を変えただけであり走査光学系は同一の走査レンズを通過させているため同一となっている

本実施形態の光学系も、第１の実施形態と同様の関数で定義されている。図８に、本実施形態の光源１ｃと光源１ｄのＢＤ時間差を示す。本実施形態では光源１ｄの副走査方向の斜入射角度を１°、光源１ｃの斜入射角度を−１°で構成したので、第１の実施形態よりも時間差のグラフの振幅（縦軸）が小さくなっている。本実施形態では、斜入射角を小さくすることによって、ポリゴンミラーの偏向面が偏心した場合に発生する走査線のピッチムラを低減できるというメリットを有する。

また、光源１ｄ、光源１ｃがそれぞれ４つの発光点を備える場合、計８つの発光点からの光束で同一の被走査面の副走査方向の異なる位置を走査することで、高価な８ビームレーザーを使用することなく８ビームレーザー相当の高速で高精細な印字が可能である。

また、本実施形態では、光源１ｃと１ｄの時間差で検出したが、光源１ｃ内の２つの発光点を用いて時間差を検出しても同様の効果が得られる。この場合、偏向面を特定するための第１及び第２の光源は、同一の被走査面を走査するものであって複数の発光点の一部もしくは全部である。

以上のように、モノクロ機でも同一の偏向面で反射した２つの光源からの光束でＢＤ検知し、その時間差を偏向面ごとに測定することによって、ポリゴンミラーの偏向面を特定することが可能となり、高精細な光走査装置を提供できる。また、高価な８ビームレーザーを使用することなく被走査面上のビーム数を増やすことができるので、安価な光走査装置を提供することもできる。

《第３の実施形態》
本発明の第３の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、光源として図３に示す発光点（レーザービーム）を３２個備える面発光レーザーを用いた点である。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、光源に面発光レーザーを使用することにより、より高速、高精細な光走査装置を提供できる。

《第４の実施形態》
図９に、本発明の第４の実施形態の主走査断面図を示す。また、図１０に本実施形態のＢＤ光学系の副走査断面図を示す。本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、複数のＢＤ検知系として第１及び第２の集光光学系、第１及び第２の受光手段を用いる点である。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。光源１ａ乃至１ｄはそれぞれ、図９に示すように、４個の発光点ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、ＬＤ４を有する半導体レーザーから構成されている。

ここで、本実施形態では、２つのＢＤ検知系として図９に示すように、第１の光束を発する光源１ｄ、ＢＤレンズ７ｃ及びＢＤセンサ８ｃの組合せ、及び第２の光束を発する光源１ａ、ＢＤレンズ７ａ及びＢＤセンサ８ａの組合せが備えられている。そして、第１及び第２の集光光学系としてのＢＤレンズ７ｃ、７ａは、光偏向器６の偏向面と第１及び第２の受光手段としてのＢＤセンサ８ｃ、８ａを光学的に共役にしている。

図１１に、光源１ａと光源１ｄの発光タイミングを示す。光源１ａは印字のＪＯＢが画像形成装置に入力されると、まず所定のタイミングで偏向器６としてのポリゴンミラーを保持する不図示のポリゴンモータが回転駆動を開始する。そして、ポリゴンモータの加速中、または定常回転状態になったところで光源１ａを点灯させ、ＢＤセンサから同期信号が出力されるまで光源１ａを点灯させたままとする。

ＢＤ信号９１ａを検知した後は、一定時間後に光源１ａを消灯し、ＢＤ信号９１ａから或る一定時間後に再び光源１ａを点灯させて印字領域の画像形成を行う。画像形成終了後は同期信号９１ａから一定時間後に再び光源１ａを点灯させ、同期信号９２ａを得る。

光源１ｄも光源１ｃと同様に、モーター回転が定常回転状態になったところで光源１ｄを点灯させ、ＢＤセンサから同期信号が出力されるまで光源１ｄを点灯させたままとする。ＢＤ信号９１ｄを検知した後は、一定時間後に光源１ｄを消灯し、ＢＤ信号９１ｄから或る一定時間後に再び光源１ｄを点灯させて印字領域の画像形成を行う。画像形成終了後は同期信号９１ｄから一定時間後に再び光源１ｄを点灯させ、同期信号９２ｄを得る。

本実施形態では光源１ａと１ｄそれぞれのＢＤ信号で印字領域の画像形成を行う構成とし、主走査方向の印字位置ずれを低減させているが、光源１ａのみのＢＤ信号で光源１ｄの点灯を制御させても同様の効果を得ることができる。

尚、ＢＤ検知していない光源１ｂや光源１ｃの印字領域の発光タイミングは、光源１ａ及び光源１ｄのＢＤ信号で決定している。

本実施形態における偏向面の特定は、光束を受光して信号を出力するＢＤセンサ８ｃ、８ａ（ＢＤレンズ７ｃ、７ａの光軸がそれぞれ受光面の中心に交差）に基づく信号の時間差により偏向面を特定する特定手段３００により行う。本実施形態では、特定手段２００はプリンタコントローラ５３（図１３）の中に設けられる。そして、偏向面の特定に関し、本実施形態では、光源１ａのＢＤ信号９１ａと光源１ｄのＢＤ信号９１ｄの時間差Δｔ６と、光源１ａのＢＤ信号９２ａと光源１ｄのＢＤ信号９２ｄの時間差Δｔ７を用いて行っている。以降同様に、Δｔ８、Δｔ９、Δｔ１０を用いて行っている。

このように本実施形態では、ＢＤ検知系を複数有し、異なる偏向面で反射されたＢＤ信号の時間差を検知することにより、ポリゴン面の分割誤差と面倒れの両方の製造誤差で発生する時間差Δｔ６〜Δｔ１０を検知することができる。そのため、時間差の振幅が大きくなり、検知精度を向上させることが可能となる。

尚、本実施形態は、副走査方向に角度を有する副走査斜入射光学系で構成したが、副走査方向に角度を有していない偏向面内光学系でも同様の効果を得ることができる。

以上のように、ＢＤ光学系を複数用いて、異なる偏向面のＢＤ信号時間差で面特定することにより、より高精度な面検知が可能になるとともに、安価で高精細な光走査装置を提供できる。

（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。

（変形例１）
上記実施形態における副走査断面図は図２に示すものであるが、図１２に示すものであっても良い。図２では、副走査断面において各ドラム面に至る光路を折り曲げる反射面は、各光路において１枚または３枚であるが、図１２では、各光路において１枚または２枚である。

図１２で、光走査装置５００は、光偏向器９５、結像光学系（ｆθレンズ系）を備えている。そして、結像光学系（ｆθレンズ系）は、主に主走査方向に屈折力を有する第１の結像レンズ９６ａと、主に副走査方向に屈折力を有する第２の結像レンズ９６ｂから構成される。結像レンズ９６ａと結像レンズ９６ｂにより、光偏向器９５で偏向走査された光束は被走査面９７Ｙ、９７Ｍ、９７Ｃ、９７Ｋ上でスポットを形成するように集光する。

（変形例２）
第１の実施形態は、光偏向器に入射する第１及び第２の光束が、互いに異なる光源（別光源）からの光束であって、同一の偏向面により偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査するものであった。この変形例として、光偏向器に入射する第１及び第２の光束が、同一光源の異なる発光点からの光束であって、同一の偏向面により偏向して同一の被走査面を主走査方向に光走査するものであっても良い。

（変形例３）
上記実施形態では、ＢＤ信号を検出するセンサを偏向面を特定するためのセンサとして兼用させたが、このセンサを専ら偏向面を特定するためのセンサ（専用センサ）に置き換え、ＢＤ信号を検出する手段（ＢＤセンサ）を別に設けるようにしても良い。

（変形例４）
上記実施形態では、特定手段２００、３００、更に第１及び第２の記憶手段が画像形成装置全体を制御するプリンタコントローラ５３（図１３）に設けられたが、これらの全部もしくは一部が光走査装置を制御する専用コントローラに設けられても良い。

１ｃ・・光源（第１の光源）、１ｄ・・光源（第２の光源）、６・・光偏向器、７・・ＢＤレンズ、８・・ＢＤセンサ、２００、３００・・特定手段

Claims (23)

1. 複数の偏向面を備え、第１及び第２の光束を同一の偏向面により偏向して被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、
   該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を集光する集光光学系と、
   該集光光学系からの前記第１及び第２の光束を受光して信号を出力する受光手段と、
   前記受光手段の出力に基づいて前記同一の偏向面を特定する特定手段と、
   を有することを特徴とする光走査装置。
2. 前記特定手段は、前記第１及び第２の光束の前記受光手段に入射するタイミングの差に基づいて、前記同一の偏向面を特定することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第１及び第２の光束は第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する光束であることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記第１及び第２の光束は同一の被走査面を主走査方向に光走査する光束であることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
5. 前記特定手段は、前記複数の偏向面を特定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記集光光学系の光軸は、前記受光手段の受光面の中心と交差していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記第１及び第２の光束は、主走査断面内及び副走査断面内において、前記同一の偏向面に対して互いに異なる角度で入射していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 副走査方向において、前記集光光学系の光軸に対し前記偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束が互いに一方側及び他方側で対称位置にあることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置。
9. 前記受光手段は、書き出しタイミングを検知することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置。
10. 前記特定手段は、
    前記偏向手段の偏向面に関する出荷時におけるデータを予め記憶する第１の記憶手段を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光走査装置。
11. 前記偏向手段の偏向面に関する出荷時における画像補正データを予め記憶する第２の記憶手段と、
    前記特定手段で特定された前記偏向面に対応させて前記画像補正データを用いて画像補正を行う画像補正手段と、
    を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置。
12. 前記第１及び第２の光束は、別光源からの光束または複数の発光点を有する同一光源からの光束であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１個に記載の光走査装置。
13. 前記集光光学系は、前記偏向手段の偏向面と前記受光手段を光学的に共役にしていることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光走査装置。
14. 前記集光光学系は、単一の結像光学素子から成ることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光走査装置。
15. 複数の偏向面を備え、第１及び第２の光束を第１及び第２の偏向面により偏向して第１及び第２の被走査面を主走査方向に光走査する偏向手段と、
    該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を集光する第１及び第２の集光光学系と、
    該第１及び第２の集光光学系からの前記第１及び第２の光束を受光して信号を出力する第１及び第２の受光手段と、
    前記第１及び第２の受光手段の出力に基づいて前記第１及び第２の偏向面を特定する特定手段と、
    を有することを特徴とする光走査装置。
16. 前記第１及び第２の集光光学系の光軸を前記第１及び第２の受光手段の受光面のそれぞれ中心に交差させることを特徴とする請求項１５に記載の光走査装置。
17. 前記第１及び第２の受光手段は、書き出しタイミングを検知することを特徴とする請求項１５または１６に記載の光走査装置。
18. 前記特定手段は、
    前記偏向手段の偏向面に関する出荷時におけるデータを予め記憶する第１の記憶手段を有することを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれか１項に記載の光走査装置。
19. 前記偏向手段の偏向面に関する出荷時における画像補正データを予め記憶する第２の記憶手段と、
    前記特定手段で特定された前記偏向面に対応させて前記画像補正データを用いて画像補正を行う画像補正手段と、
    を有することを特徴とする請求項１５乃至１８のいずれか１項に記載の光走査装置。
20. 前記第１及び第２の集光光学系は、前記第１及び第２の偏向面と前記第１及び第２の受光手段を光学的に共役にしていることを特徴とする請求項１５乃至１９のいずれか１項に記載の光走査装置。
21. 前記第１及び第２の集光光学系は、それぞれ単一の結像光学素子から成ることを特徴とする請求項１５乃至２０のいずれか１項に記載の光走査装置。
22. 請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記被走査面に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
23. 請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光走査装置と、外部機器から出力された色信号を画像データに変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を備えることを特徴とする画像形成装置。