JP4280091B2 - ビーム調整装置を備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書込みビームを感光体上に露光して画像形成を行う光走査書込み型画像形成装置として、例えば、レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等に使用されている、光書込みビームの位置と光量の調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる走査光学ユニットは、光書込みビームを感光体上に露光させる。走査光学系の場合は、一般にレーザ光源、コリメートレンズ、走査レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなどで構成され、感光体上の点像は、ポリゴンミラーの回転により主走査方向へ走査することで露光される。また、感光体ドラムの回転により、副走査方向への走査が行われ、静電潜像を形成する。この静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを付着させて顕像化させることによりトナー像を形成し、このトナー像を転写紙に転写すると共に定着して、その転写紙に画像を形成する。
【０００３】
この走査光学ユニットを複数色のトナー分だけ備えているカラー画像形成装置においては、複数の感光体上の像を順次一枚の転写紙に重ね合わせて像を完成させるので、各色の像の位置を一致させる必要がある。しかし、上述のようなレーザビームを利用した感光体の露光処理を行なう装置にあっては、走査光学ユニットで使われているポリゴンミラーの回転精度（ジッター）に起因する等速性誤差によるもの、ポリゴンミラーの長時間の回転に伴う軸受等からの発熱によるもの、ｆθレンズやミラーの形状精度やその取付位置不良によるもの、走査光学ユニット自体の取付誤差によるもの、環境変化（温度、湿度等の変化）による装置フレーム変形によるもの、などによって生じるドット位置ずれ、及び、光量変動が生じ、このままでは、高画質な画像形成を行うことができない。
【０００４】
そこで、カラー画像形成装置における各走査光学ユニットによって形成される主走査方向のドット位置を合わせ、かつ、適正な光量にするために、ドット位置や光量を測定する技術や、取得した測定値を用いて位置ずれ量や光量を補正する技術が開発されている。
【０００５】
例えば、従来、走査光学系の走査ビーム光量分布測定装置として、特開２００２−８６７９５号公報に開示されたものが知られている。この測定装置では、走査光学ユニットから出射される走査ビームの感光体面上で位置ずれや光量むらの測定を行っている。そして、この測定装置では、測定精度を高めるために、ビーム像を対物レンズで拡大して、ＣＣＤカメラで撮像している。
【０００６】
しかし、この測定装置は、ビームを拡大検出する拡大光学素子の焦点距離とそれ自身の大きさや結像長さ、及び、ＣＣＤカメラの大きさのため、測定系が大きく、交換可能な感光体ドラムを配置するスペースにおさめることができない。しかし、測定系のサイズを小さくするために、拡大検出しなければ、測定精度を高めることはできない。従って、従来の測定装置では、走査光学ユニット単体における、走査ビームによって形成されるドット位置や光量を測定することができるが、同等の測定精度を有し、完成品の画像形成装置に取り外し可能なビーム調整装置はなかった。
【０００７】
また、レーザビームプリンタ及びその製造方法として、特開２００２−１９１８４号公報に開示されたものが知られている。この製造方法では、製造工程において、走査光学ユニットと感光体とを組み立てた後に、感光体の直前に二次元受光センサーアレイを挿入し、主走査方向光束位置ずれと副走査方向光束位置ずれの測定を行い、測定データに基づいて、半導体レーザのオン・オフ制御とガルバノミラーの回転制御を行い、走査ずれ・湾曲・傾きなどの補正を行なっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−８６７９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９１８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−１９１８４号に開示の従来例では、感光体の直前に二次元受光センサーアレイや反射型ホログラム部材を挿入し、主走査方向光束位置ずれと副走査方向光束位置ずれの測定を行っているが、実際の感光体位置での測定を行なうことができない。走査光学系の場合、感光体には、角度がついて入射されるため、測定位置が光軸方向にわずかにずれただけでも、光束の位置測定誤差は大きくなる。例えば、端の像高では、光軸方向に１ｍｍ手前に挿入され、入射角度が２０°の場合、測定される主走査方向の光束位置は、
１０００×ｔａｎ２０°＝３６４μｍ
と非常に大きな測定誤差が生じるという不具合がある。また、二次元受光センサーアレイの挿入方法やその挿入スペースについて言及されていないが、これらをレーザプリンタの走査ユニットや感光体が組み付けられた状態で精度良く挿入して位置決めすることは、非常に難しいという不具合もある。
【００１０】
また、特開２００２−１９１８４号に開示の他の従来例によると、反射型ホログラム部材や光束分割手段を機器内に組込んだ状態で出荷することが示されている（特開２００２−１９１８４号明細書の段落［００４９］）。この場合に、まず、走査ビームが必ず反射型ホログラム部材を通して、感光体に入射するので、反射型ホログラム部材の経時変化や走査光学ユニット内部の熱の影響による変形に伴い、ビーム結像状態の劣化や、ビーム位置ずれ測定そのものの測定精度も劣化が予想される。さらに、これらを構成する部品によるコストアップだけでなく、これらを配置するスペースを製品内部に設けることによって、装置の大型化を招くという不具合も生じる。
【００１１】
そこで本発明は、完成品の画像形成装置でのビーム調整を可能とし、画像形成装置への取り外しが容易で、走査光学ユニット単体で測定した場合と同じレベルの測定精度で測定できる画像形成装置用ビーム調整装置を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、感光体ユニットが装着可能なスペース部と、前記スペース部に前記感光体ユニットを装着する際に前記感光体ユニットが取り付けられる第１の取付部と、前記スペース部に装着された感光体ユニットの感光体面に露光させる走査ビームを生成する光源と、前記光源に送信され走査ビームを生成する際に用いられる発光パターンを生成する発光パターン生成部と、前記第１の取付部に取り付け可能な第２の取付部と、前記光源から発せられる走査ビームが露光される前記感光体面に対応する位置に配置されるビーム測定手段と、前記ビーム測定手段によって測定されたビーム像に基づいて生成される発光パターンの補正データを前記発光パターン生成部に伝送する通信手段と、を具備するビーム調整装置と、を具備することを特徴とする画像形成装置である。この構成では、画像形成装置用ビーム調整装置の画像形成装置への挿入と、画像形成装置に走査光学ユニットを組付けたまま、実使用状態でのビーム調整を行うことができる。
【００１３】
また、この構成では、画像形成装置を調整モードにして、ビーム調整装置からの通信により作動状態でレーザー光の発光制御を行わせ、感光体面上でのビームを測定することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記ビーム調整装置が、前記ビーム測定手段と前記通信手段とを制御するための調整制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１５】
また、請求項３の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置に配設された撮像手段と、該撮像手段を前記光走査の方向へ移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した撮像手段として、例えば二次元エリアセンサを用いて撮像したビーム像から、ビームの光量や画面内の重心位置をもとに計算したビーム位置（主・副）を演算でき、実際に感光面上のどの位置にビームが露光されたかを算出することができる。また、光走査方向に撮像手段を移動させる移動手段を設けることで、光走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【００１６】
また、請求項４の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置のビーム像を拡大して伝達する光伝達手段と、前記光伝達手段の出射面を撮像する撮像手段と、前記光伝達手段と前記撮像手段とを前記光走査の方向へ移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームを光伝達手段に入射させて、途中で拡大されたビーム像が出射端に伝達され、実際に感光面上に露光したビーム像を拡大したものを、撮像手段で撮像することができる。さらに、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、主走査方向に光伝達手段と撮像手段からなる測定ヘッドを移動させることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【００１７】
また、請求項５の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置に配設し、ビーム像を伝達する光伝達手段と、前記ビーム像を光走査方向へ偏向する光偏向手段と、前記ビーム像を拡大して結像面に結像させるための拡大光学手段と、前記結像面に配設された撮像手段と、前記光伝達手段、前記光偏向手段、前記拡大光学手段及び前記撮像手段を前記光走査方向へ移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、光走査方向に撮像手段、光伝達手段、光偏向手段及び拡大検出手段からなる測定ヘッドをお互いの位置関係を保ったまま移動させることで、光走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【００１８】
また、請求項６の発明は、前記光伝達手段が光ファイバ束から構成され、該光ファイバ束の光ファイバの配列方向が前記感光体の略法線方向に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段に光ファイバを用い、そのファイバの配列方向を感光体面の略法線方向に配置することで、ビーム像を確実に取得することができる。
【００１９】
また、請求項７の発明は、前記光伝達手段と光偏向手段とが、一つのＬ字型光ファイバにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段とそこでのビーム像を主走査方向に偏向させる光偏向手段として、Ｌ字型の光ファイバを用いることで、感光体面上のビーム像を主走査方向に偏向させて取得することができる。
【００２０】
また、請求項８の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体の回転中心と同一な回転中心を有し、前記画像形成装置の光走査によるビームの入射方向に向けて、測定位置を回動するための回転手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、例えば、カラー画像形成装置などでは、レイアウト上の制約から、走査ビームを折返しミラーを使って、各色の感光体ユニットへ入射させるが、感光体ユニットの形状が同じであっても、入射ビームの感光体への入射位置が異なる場合があるが、回転手段を用いているので、ビーム測定手段を回転駆動させてビーム入射方向に略一致する方向に測定位置を配置することができる。
【００２１】
また、請求項９の発明は、前記ビーム測定手段は、前記撮像手段が撮像した撮像画面内のビーム位置を算出するビーム位置算出手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。この構成では、ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム位置算出手段を用いて、撮像画面内におけるビーム位置が算出され、感光体面上でのビーム位置を取得することができる。
【００２２】
また、請求項１０の発明は、前記ビーム測定手段は、前記移動手段の移動量を検出するステージ位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の画像形成装置である。この構成では、ビーム測定手段に、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段および撮像手段からなる測定ヘッドを、主走査方向に移動する移動ステージにおいて、その移動量を検出するステージ位置検出手段を設けることで、測定系が光走査方向のどの位置にいるかを正確に測定することができる。また、このステージ位置と前記撮像手段内のビーム位置を加算することで、撮像したビームの光走査方向の絶対位置を取得することができる。
【００２３】
また、請求項１１の発明は、前記ビーム測定手段は、前記撮像手段が撮像した撮像画面内のビームの光量を算出するビーム光量算出手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。この構成では、ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム光量算出手段を用いて、撮像画面内におけるビームの光量分布が算出され、感光体面上でのビームの光量分布を取得することができ、このデータに基づいて、特定の閾値をもとに主・副ビーム径を算出することもできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る一実施例のビーム調整装置の概略構成図、図２は本発明に係る一実施例のビーム調整装置の概略システム構成図、図５は本発明に係る一実施例のビーム調整装置の概略構成を示す正面図、図６は図５のビーム調整装置の概略側面断面図、図８は本発明に係る一実施例のビーム調整装置におけるビーム像の検出タイミングを示したタイミングチャート、図９は本発明に係る一実施例のビーム調整装置における測定フローチャート、図１０は本発明に係る一実施例のビーム調整装置におけるＬＤ発光パターン生成部での発光タイミングチャート、図１１は本発明に係る一実施例のビーム調整装置における、倍率誤差及び走査線曲がり量の測定例を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、ビーム調整装置１０は、測定ヘッド２０と、測定ヘッド２０を主走査方向に移動する移動ステージ２５と、移動ステージ２５のステージ位置を検出する位置検出ヘッド２６（図２参照）と、一対の側板３０間に固定配置される位置検出スケール２７とを備えている。
【００３１】
測定ヘッド２０は、光伝達手段２２と、光偏向手段２３と、拡大光学手段２４と、撮像手段として二次元エリアセンサ２１とから構成されており、それぞれの位置関係は固定配置されている。測定ヘッド２０を主走査方向に移動させる手段として移動ステージ２５を設ける。そして、移動ステージ２５のステージ位置検出は、移動ステージ２５に取付けた位置検出ヘッド２６（図２参照）と、有効書込み幅以上の検出幅を備え、一対の側板３０間に固定配置される位置検出スケール２７を用い、ステージ位置検出部４４（図２参照）によって、測定ヘッド２０の主走査方向の位置が検出される。また、光書込み光学系としての走査光学系である走査光学ユニット１１から照射された走査ビームは、感光体面上Ｒにて、二次元エリアセンサ２１によって撮像される。
【００３２】
図２に示すように、二次元エリアセンサ２１によって撮像されたビーム像の画像データは、調整制御部４０にある画像処理部４１にて処理され、ビーム位置算出部４２とビーム光量算出部４３にて、それぞれビーム位置データとビーム光量データが算出される。これにより、走査ビームの主走査方向のビーム位置は、二次元エリアセンサ２１の画面内のビーム位置と、それらを搭載した測定ヘッド２０の主走査方向の位置とから、測定することができる。また、ビーム光量も測定することができる。
【００３３】
ここで、図１２，１３を参照して、本発明のビーム調整装置を用いる、一般的なカラー画像形成装置について説明する。
図１２は、本発明のビーム調整装置を用いる、一般的なカラー画像形成装置を示す図、図１３は、図１２の画像形成装置で使用されている感光体ユニットの着脱を示す図である。
【００３４】
図１２に示すように、一般的なカラー用の画像形成装置６０は、Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色毎に感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋが着脱自在に設けられている。
【００３５】
次に、感光体ユニットの着脱を感光体ユニット７２Ｍについて説明し、他の感光体ユニット７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋの着脱については感光体ユニット７２Ｍと同様であるので、その説明を省略する。
【００３６】
図１３に示すように、画像形成装置６０で使用されている感光体ユニット７２Ｍを着脱するには、画像形成装置３０の取付手段３１ｂに感光体ユニット７２Ｍの取付手段３１ａを嵌め合わせながら挿入していき画像形成装置６０の空間Ｓ内に装着することができる。
【００３７】
図６は、図５のビーム調整装置１０の側面断面を示したものであるが、感光体ユニットと同じ取付手段３１ａを備え、画像形成装置６０内の感光体ユニットが占有していたスペースＳとほぼ同等かまたは小さく構成されているため、感光体ユニット７２Ｍ（７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ）の取り外されたスペースＳに装着することができる。そして、ビーム調整装置１０は、取付手段３１ａを介してスペースＳ内に装着されたとき、ビーム調整装置１０のビーム測定位置が感光体面上Ｒに一致するように構成されている。
【００３８】
図２を参照して、ビーム調整装置のシステム構成を、光走査書込み光学系を有する走査光学ユニット１１を測定する場合について説明する。
図２に示すように、走査光学ユニット１１は、レーザ光源であるレーザダイオード（以下、ＬＤという。）１２と、走査ビームの走査開始位置を検出する同期検知ＰＤ１３と、ポリゴンミラー１４と、ｆθレンズ１５とから構成されている。ポリゴンミラー１４への信号の授受は、ビーム調整装置１０の通信手段である通信部４６を用いて行うことができる。
【００３９】
これにより、調整制御部４０からの指令により、ＬＤ発光パターン生成部１７から出力された変調信号に応じて、ＬＤ１２を駆動でき、走査ビームをコリメータレンズ等のレンズ（図示せず）を通し、ポリゴンミラー１４によって反射させ、ｆθレンズ１５などの構成により、感光体面上Ｒに焦点を結んで直線上に走査させる。
【００４０】
また、調整制御部４０は画像形成装置６０が記憶している発光パターンを、通信部４６を使い選択することができる。発光パターンは一走査分以上のビーム変調データからなり、ＬＤ発光パターン生成部１７からパルス変調されたビームを出射することができる。
【００４１】
ＬＤ発光パターン生成部１７から生成する走査ビームの発光タイミングは、走査光学系の同期検知ＰＤ（フォトダイオード）１３により得られた同期信号１６を使い位相同期される。
【００４２】
また、ビーム調整装置１０は、画像形成装置６０から走査光学系の同期検知ＰＤ１３で検出された同期信号１６を取込み、検出トリガ発生手段１８にて位相調整した信号を、二次元エリアセンサ２１の検出トリガとしている。また、調整制御部４０は、測定ヘッド２０の移動ステージ２５を制御する機構制御部４７を備えている。
【００４３】
図５に示すように、測定ヘッド２０は、光伝達手段２２と、光偏向手段２３と、拡大光学手段２４と、二次元エリアセンサ２１とから構成され、これらを搭載して移動する移動ステージ２５が配置されている。
【００４４】
移動ステージ２５は、二本の移動ステージ用ガイド２８に案内され、移動ステージ用モータ２９により駆動される。移動ステージ用ガイド２８は、調整装置１０の両側板３０に固定されたシャフト２８ａ（図６参照）に対し筒状な摺動ガイドである。移動ステージ用モータ２９は、シャフトタイプのリニアモータを用いることで省スペース化できる。
【００４５】
図６に示すように、移動ステージ２５の側面に位置検出ヘッド２６を取付け、ビーム調整装置１０内に位置検出スケール２７が固定配置されている。
走査光学ユニット１１から照射される走査ビームは、感光体面上Ｒで書込み方向と垂直な方向に配置した光伝達手段２２に入射し、そのビーム像は、光偏向手段によって、主走査方向に偏向され、拡大光学手段２４で拡大されたのちに、二次元エリアセンサ２１によって撮像される。これにより、ビーム像を拡大して二次元エリアセンサ２１で撮像することができ、走査ビームの位置や光量の測定精度を高めている。
【００４６】
図１の測定ヘッド２０において、本実施例では、光伝達手段２２が光ファイバを束にした光学デバイスであるファイバオプティクスプレートを用いた構成としている。このファイバの径は、数μｍ程度であり、光や像を高効率、低歪みで伝達でき、レンズのように焦点距離を設ける必要がないため、直接、測定したい箇所である感光体面上Ｒに書込み方向と垂直に配置させることができる。また、光伝達手段２２として、像を拡大して伝達することが可能なテーパファイバオプティクスプレートを必要に応じて使用することで、後段に設けた拡大検出手段２４の拡大倍率を下げることも可能である。また、もっと小径な光伝達手段２２が必要な場合には、フォトニック結晶などを利用して集光及び伝達させても良い。
【００４７】
図５に示すように、ビーム調整装置１０は、回転手段３２を用いて測定ヘッド２０を走査ビームの略入射方向に回転させることができる。
【００４８】
図２に示すように、ビーム調整装置１０は、二次元エリアセンサ２１が撮像したビーム像を画像処理部４１にあるビーム位置算出部４２にて、ビーム位置が算出される。
【００４９】
図１４は、本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、二次元エリアセンサが撮像したビーム画像を画像処理する様子を示す図である。
図１４では、所定のドット間隔になるように走査された走査ビームを二次元エリアセンサ２１で撮像したビーム画像を、画像処理部４１にあるビーム位置算出部４２にて画像処理を行う様子を示している。このビーム調整装置１０における画像処理においては、ビーム画像全体から特定の光量閾値を設定し、白枠内の画像をビーム領域として切り出している。切り出したビーム領域から、重心位置を計算して、その座標をもとに、主走査方向及び副走査方向のビーム位置を求めている。
【００５０】
図２に示すように、ビーム調整装置１０は、測定ヘッド２０を搭載した移動ステージ２５側面に取付けた位置検出ヘッド２６と、ビーム調整装置１０内に固定配置した位置検出スケール２７から、移動ステージ２５の走査方向の位置を検出するステージ位置検出部４４を備えている。
【００５１】
また、ビーム調整装置１０は、二次元エリアセンサ２１が撮像したビーム像を画像処理部４１にあるビーム光量算出部４３にて、ビームの光量分布が算出される。
【００５２】
また、ビーム調整装置１０は、ビーム位置算出部４２が算出したビーム位置データとステージ位置検出部４４が検出したステージ位置データをデータ記憶部４５に記憶させる。記憶したデータをもとに、位置補正データ演算部４８にて、走査ビームにより形成されたドットの位置ずれ量を算出し、位置補正データを演算する。
【００５３】
また、ビーム調整装置１０は、ビーム光量算出部４３が算出したビーム光量データをデータ記憶部４５に記憶させる。記憶したデータをもとに、光量補正データ演算部４９にて、走査ビーム光量を算出し、光量補正データを演算する。
【００５４】
また、ビーム調整装置１０は、データ記憶部４５に記憶させたビーム位置データとステージ位置データとビーム光量データを外部演算装置５０に出力するデータ出力部５１と、外部演算装置５０が演算した、位置補正データと光量補正データを入力するデータ入力部５２を備えるような構成とすることもできる。
【００５５】
図８に示すように、同図（ａ）は同期信号１６を示している。図８（ｈ）のＴｃは一走査の周期である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の同期信号１６をポリゴンミラー５の面数に応じてカウントすることで、面選択後の同期信号１６′を生成することを示している。図８（ｃ）は実際のＬＤ駆動信号を示している。この実施例では、感光体面上で両端と中央にドットが打たれるように一走査期間に３回の短い点灯を行っている。
【００５６】
図８（ｄ）は、二次元ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）の外部トリガ信号であり、検出トリガ発生手段１８（図２参照）で同期信号１６をもとに位相調整した信号として生成される。本実施例では、一つ前の同期信号１６に対し、Ｔｄ（およそ３１０μｓｅｃ）だけ位相を遅らした信号を生成している。一般的にＣＣＤカメラは、外部トリガ信号（図８（ｄ））を受けると、水平同期信号（図８（ｅ））の立下りのタイミングでリセット信号（図８（ｆ））を発生し、リセット信号の立下りのタイミングでＣＣＤカメラのフォトダイオード部をディスチャージ（図８（ｇ））を行い、そのあと電子シャッター（図８（ｈ））を開放し、撮像可能な状態とする。電子シャッター（図８（ｈ））は、設定時間経過後シャッターを閉じる。本実施例では、シャッターの開いている時間を一走査周期Ｔｃ（例えば４００μｓｅｃ）と同じに設定している。
【００５７】
本実施例で撮像可能にしたい時間は、有効走査幅３３０ｍｍを走査する期間であり、図８（ｃ）のＴｅ（例えば２８０μｓｅｃ）の期間である。ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）への外部トリガ信号（図８（ｄ））と水平同期信号（図８（ｅ））とのタイミングは一定ではないので、外部トリガ信号（図８（ｄ））とリセット信号（図８（ｆ））との時間差Ｔｆ（例えば０〜８０μｓｅｃ）と、フォトダイオード部のディスチャージ期間Ｔｇ（例えば３０μｓｅｃ）の和は、最大１１０μｓｅｃ生じる。
【００５８】
測定時は、走査光学ユニット１１（図２参照）の同期信号検知後、約１０μｓｅｃで二次元ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）を撮像可能な状態にする必要があるため、最大１１０μｓｅｃのタイムラグは許容できない。そこで、上記検出トリガ発生手段１８で図８のように、同期信号１６から位相をＴｄだけ遅らせた外部トリガ信号（図８（ｄ））を発生させている。このようにすることで、二次元ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）の外部トリガ信号（図８（ｄ））と水平同期信号（図８（ｅ））とのタイミングによらず、シャッターの開いている期間に、走査ビームの照射される期間Ｔｅを確実に含めることができる。
【００５９】
図２に示すように、ビーム調整装置１０はデータ転送部５３から、生成した位置補正データと光量補正データとを画像形成装置６０のＬＤ発光パターン生成部１７に転送することができる。
【００６０】
画像形成装置６０内に装着したビーム調整装置１０により、走査ビームの位置及び光量を測定し、測定されたデータから演算された補正データをＬＤ発光パターン生成部１７に転送し、反映させることで、画像形成装置６０のビーム位置及び光量を調整することができる。
【００６１】
次に、測定動作を図９の本実施例のドット位置測定フローチャートを用いて説明する。
まず、移動ステージ２５を用いて測定ヘッド２０をビーム走査線上の略ドット形成位置まで初期移動させる（ステップＳ１）。初回は、移動ステージピッチ送り回数を零とする（ステップＳ２）。ここで、ＬＤ発光パターン生成部１７から出力された変調信号に従いＬＤ１２を駆動し、ビーム一走査期間中に１ドットに相当する時間だけの点灯を選択された発光パターンで複数回点滅させ（ステップＳ３）、測定ヘッド２０に入射させて、そのビーム像を取得する（ステップＳ４）。同時に、測定ヘッド２０を搭載した移動ステージ２５の主走査方向のステージ位置を検出する（ステップＳ４）。取得したビーム像をもとに算出したビーム位置データと移動ステージのステージ位置検出データをそれぞれデータ記憶部４５に格納する（ステップＳ５）。
【００６２】
一つの測定位置での測定が終われば、移動ステージ２５を使って、測定ヘッド２０を次のドット形成位置まで移動させ（ステップＳ２）、ＬＤ発光パターン生成部１７からは、同期信号１６に同期させて所定パターンによる走査ビームの照射を引続き行わせ、移動した位置で同様の測定を行なう。このとき、測定ヘッド２０の移動量をドット間隔とすることで、必ず、二次元エリアセンサ２１の中央近辺でビーム像を撮像することができる。この測定ヘッド２０の移動と測定とを有効書込み幅全域に渡って繰返し行わせて、全ての測定を完了する。ドット位置の測定結果は、それぞれの位置ずれ量として、表示部５４に表示させることができる。
【００６３】
図１０は、本実施例のＬＤ発光パターン生成部１７における発光のタイミングチャートの一例を示した図である。
図１０（ａ）が、ＬＤ基本信号であり、走査ビームの走査開始位置となる同期信号１６を得るために、走査同期信号検出手段である同期検知ＰＤ１３に確実に受光させるために、ある程度時間幅をもたせてＬＤ１２を発光させている。図１０（ｂ）は、同期検知ＰＤ１３からの出力信号で同期信号１６をうる。走査同期信号検出手段によるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路により位相同期させ、図１０（ｂ）の立下がりタイミングで、走査光学系の画素クロック信号（図１０（ｃ））として位相調整された信号を生成する。信号（図１０（ｄ））は、この画素クロック信号で駆動されるカウンタ値であり、カウンタは前記同期信号１６で０にリセットされ、このカウンタ値を用いて、実際のＬＤ１２（図２参照）の書込みタイミングを制御する。すなわち、主走査方向の狙いの書込み位置に正確にビームを射出する。信号（図１０（ｅ））は、調整制御部４０で設定された所定のパターンに従い、実際にＬＤ１２を駆動させる信号である。例えば、図１０では、４進のカウンタとして、発光間隔Ｔｂ（図１０（ｅ））を設定している。このようにドットの発光間隔Ｔｂ（図１０（ｅ））を任意に設定することができる。図１０（ｅ）のＬＤ駆動信号は、同期信号１６と正確にタイミングを合わされているため、被走査面上におけるドット位置の再現性は格段に向上させることができる。例えば、図１０（ｃ）のＴａは１画素の周期であり、感光体面位置Ｒ（図２参照）にて、有効書込み幅が３３０ｍｍを６００ｄｐｉ相当の書込み密度で、一走査の周期が４００μｓｅｃ、有効走査期間率が７０％の場合、
Ｔａ＝４００×０．７×１０−６／（３３０×６００／２５．４）＝３．６×１０−８ｓｅｃ＝３６ｎｓｅｃである。画素クロック（ｃ）は、１／３６（ｎｓｅｃ）＝２７．８ＭＨｚの周期である。
【００６４】
図１１は、本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、倍率誤差及び走査線曲がり量の測定例を示す図である。
図１１に示すように、ＬＤ発光パターン生成部１７（図２参照）は、走査同期信号検出手段としての同期検知ＰＤ１３によって同期信号１６を取込み、この信号に同期させてビームを１ドットに相当する時間だけの発光を、一走査期間中に一定の時間間隔で繰返し発光できる発光モードを備えている。例えば、図１１のように４画素ごとに点灯させる。６００ｄｐｉの場合、ドット間ピッチは、１６９．３μｍとなる。被走査面上に所定間隔で打たれたドットに対し、移動ステージ２５（図２参照）を用い走査光学系の走査速度と発光時間間隔から計算されるドット間隔だけの移動を繰返し、走査光学ユニット１１（図２参照）の有効書込み幅において、それぞれのビーム位置データをデータ記憶部４５（図２参照）に格納し、ビーム位置算出部４２（図２参照）を用いてそれぞれのビーム位置を算出する。
【００６５】
図１１は、走査光学ユニット１１（図２参照）の有効書込み幅に一定の間隔（図１１では、ｄｒ１＝ｄｒ２＝ｄｒ３）で打たれる複数のドットの主走査方向と副走査方向のビーム位置データをもとに、所定の（設計された）位置からのずれ量、および、近接した２点間の距離から局所的な倍率誤差、および、副走査方向測定データから走査光学系の走査線曲がり量を算出の模式図である。例えば、測定範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所での測定結果から、それぞれの位置での位置ずれ量ｄｘ０，ｄｘ１，ｄｘ２，ｄｘ３、局所的なピッチ間隔ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３、走査線曲がり量ｄｙをそれぞれ取得できる。ドット位置の測定結果は、局所的な倍率誤差、および、走査線曲がり量を表示部５４（図２参照）に表示させることができる。
【００６６】
図１２のように画像形成装置６０には、上述したように、感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋが、Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色毎に着脱自在に設けられている。さらに、画像形成装置６０には、各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ表面を一様に帯電させる帯電器（図示せず）と、対応する感光体の表面を露光走査して静電潜像を形成する走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ（図１８参照）と、所定の色のトナーを含有する現像剤を保持するとともに対応する感光体との間に現像バイアスを印加する現像器（図示せず）と、重合装置となる搬送転写ベルトの搬送面の裏面側に配置されて対応する感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋとの間に転写バイアスを印加する転写器（図示せず）と、トナー像転写後の各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋの表面に残存するトナーを除去するクリーナー（図示せず）と、各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ表面の電荷を一掃する除電器（図示せず）などがそれぞれ配置されている。
【００６７】
以上のような構成において、各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ上に周知の電子写真プロセスで形成されたＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋの各色のトナー画像は、搬送されて各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋに移動する用紙上に、各転写器により順次転写される。
【００６８】
これにより、用紙上にはＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋの各色のトナー画像が重ね合わされて転写され、これにより、カラー画像が形成される。以下では、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの４色を扱う画像形成装置６０の例について説明する。
【００６９】
本例では、画像形成装置６０について、走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋが出力する走査ビームを測定して、その結果から所定の補正データの作成を行うので、次に、走査ビームの誤差を算出する工程について説明する。
【００７０】
図２に示すように、ビーム調整装置１０のビーム位置算出部４２およびビーム光量算出部４３では、測定ヘッド２０で撮像して得られた２次元画像データの光量分布データから、各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ（図１８参照）のビーム走査位置、およびビーム光量を算出する。
【００７１】
位置補正データ演算部４８では、ビーム走査位置のデータから各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋの主走査方向のビーム走査位置を算出し、さらに、全ての像高で検出した走査ビームの位置データから、所定位置からの位置ずれ量を算出する。各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋの走査域内における走査ビーム位置は、ステージ位置検出部４４で検出した走査方向の移動ステージ２５の位置に、各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋの二次元エリアセンサ２１の画面内の位置を加算することにより求めることができる。
【００７２】
また、光量補正データ演算部４９では、走査ビームの光量データから全て像高で検出した走査ビームの光量から、所定の光量を基準とした各ドットの光量の誤差を求める。
【００７３】
次に、各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋが出力する走査ビームを補正するための補正データを作成する工程において、走査ビームの走査位置を補正する位置補正データの作成について、一例として、理想位置からのずれ量を補正する場合について説明する。
【００７４】
図１５は本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、ドットの測定位置と理想位置との差分から位置補正量を求める工程についての説明図である。
【００７５】
図１５に示すように、ｉ（ｉ＝１，２，３，…）番目の画素の主走査方向、副走査方向の理想位置を（ＸＯｉ，ＹＯｉ）、主走査方向、副走査方向のＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋそれぞれの測定位置を（ＸＭｉ，ＹＭｉ），（ＸＣｉ，ＹＣｉ），（ＸＹｉ，ＹＹｉ），（ＸＫｉ，ＹＫｉ）とすると、各色Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋそれぞれの位置補正量（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ），（ΔＸＣｉ，ΔＹＣｉ），（ΔＸＹｉ，ΔＹＹｉ），（ΔＸＫｉ，ΔＹＫｉ）は、次のように算出される。すなわち、測定位置と理想位置との差分から位置補正量を求めるものである。
【００７６】
・Ｍのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＭｉ＝ＸＯｉ−ＸＭｉ
副走査方向ΔＹＭｉ＝ＹＯｉ−ＹＭｉ
・Ｃのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＣｉ＝ＸＯｉ−ＸＣｉ
副走査方向ΔＹＣｉ＝ＹＯｉ−ＹＣｉ
・Ｙのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＹｉ＝ＸＯｉ−ＹＹｉ
副走査方向ΔＹＹｉ＝ＹＯｉ−ＹＹｉ
・Ｋのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＫｉ＝ＸＯｉ−ＸＫｉ
副走査方向ΔＹＫｉ＝ＹＯｉ−ＹＫｉ
【００７７】
以上のような方法により、各色Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋそれぞれのドットの位置補正量（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ），（ΔＸＣｉ，ΔＹＣｉ），（ΔＸＹｉ，ΔＹＹｉ），（ΔＸＫｉ，ΔＹＫｉ）が求まる。
【００７８】
走査ビームの光量に誤差があるときは、その誤差を補正する補正データを光量補正データ演算部４９により画素単位に生成する。すなわち、走査ビームの光量分布を、設計値から求まるピーク光量値とドットサイズと比較することで、発光強度又は点灯時間幅を補正する光量補正データを作成する。
【００７９】
以上のようにして位置補正データと光量補正データとを求めると、ＬＤ発光パターン生成部１７によって、最初に用いた試験用の書込みパターンを位置補正データと光量補正データとで修正した変調信号を設定し、これにより走査ビームを出力して、再度感光体位置に走査させて、測定ヘッド２０で測定することにより、効果確認の試験を行う。この効果確認を経て、最終的に位置補正データと光量補正データとからなる補正データが求まる。
【００８０】
このようにして、画像形成装置６０の各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋごとに補正データを求め、求めた補正データは、該当する画像形成装置６０の記憶装置にテーブルデータとして予め登録しておく。そして、画像形成装置６０は、この補正データを用いて走査ビームの出力の補正を行いながら画像の形成をする。以下では、補正データを用いて画像形成装置６０においてどのような制御を行うかについて説明する。
【００８１】
図１６は、本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置を適用する、画像形成装置の各走査光学ユニットが備えているパルス幅変調装置等の回路構成例を示すブロック図である。
【００８２】
図１６では、画像形成装置６０の各走査光学ユニット１１Ｍ〜１１Ｋがそれぞれ備えているパルス幅変調部７１等の回路構成例を示す。図１６のパルス幅変調部７１は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）８１、分周回路８２、位相比較器または位相周波数比較器８３を有し、位相の異なる複数のパルス、例えばＸ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を生成するＰＬＬ（フェーズ・ロックド・ループ）回路８０と、ＰＬＬ回路８０で生成された位相の異なる複数のパルスのうち、１つのパルスを選択するセレクタ８４と、セレクタ８４により選択されたパルスの位相をアナログ的に遅延させるアナログ遅延部８５と、アナログ遅延部８５により位相が一定量遅れたパルスと基準となる基本信号（例えば、外部からのクロックＣＬＫ、あるいは、ＰＬＬ回路８０により生成された位相の異なる複数のパルスのうちの１つのパルス（例えばＸ０など））とによりパルス幅を生成するパルス幅生成部８６とを備えている。これにより、所定周波数の基準となるクロック信号に対し、周波数が逓倍された逓倍クロック信号を生成し、生成した逓倍クロック信号から所定の位相遅延した複数のパルスを生成し、デジタル多値画像データの上位ビット信号（例えばＤ４，Ｄ３，Ｄ２の３ビット）に基づき、前記位相の異なる複数のパルスのうちの１つのパルスを選択し、デジタル多値画像データの下位ビット信号（例えばＤ１，Ｄ０の２ビット）に基づき、所望の位相で遅延させて生成したパルスと、前記デジタル遅延手段により生成された複数のパルスのうちの１つのパルスとに基づいてパルス幅信号で半導体レーザの光出力を駆動し、画像変調信号を生成することができる。また、パルス幅生成部８６は、所望の光出力で半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動部とともに、１チップの集積回路に実装されている。
【００８３】
図１７は図１６のパルス幅変調部７１の動作の概略を説明するためのタイムチャートである。図１７においては、説明を簡単にするため、ＰＬＬ回路８０（図１６参照）において、外部からのクロック（画素クロック）ＣＬＫの周波数は４逓倍されるとする。例えば、ＰＬＬ回路８０に入力するクロックＣＬＫの周波数が５０ＭＨｚであるとき、ＰＬＬ回路８０のＶＣＯ８１から出力されるパルス周波数は、５０×４＝２００ＭＨｚになるとする。図１７（ａ）には４逓倍されたクロック（４×ＣＬＫ）が示されている。ここで、この４逓倍されたクロックのデューティは５０％であるとする。これは、４逓倍されたクロック（４×ＣＬＫ）の周波数（例えば２００ＭＨｚ）をさらに逓倍して４００ＭＨｚの周波数のものにすることができるからである。
【００８４】
また、ＰＬＬ回路８０（図１６参照）の分周回路８２（図１６参照）は、ＶＣＯ８１（図１６参照）から出力される４逓倍されたクロック（４×ＣＬＫ）より図１７（ｂ）〜（ｅ）に示すようなπ／４ずつ位相の異なるパルスＸ０〜Ｘ３を生成する。ここで、このパルス幅変調部７１（図１６参照）のパルス幅変調によって画像の階調表現を行なおうとする場合、最上位ビットがＤ４、最下位ビットがＤ０である画像データ（デジタルデータ；階調を表現するデータ）が入力されると仮定し（すなわち、１ドットあたり２５／３２階調のパルス幅変調を行なうと仮定し）、図１６に示すように、上位ビットＤ４、Ｄ３、Ｄ２がセレクタ８４に入力し、下位ビットデータＤ１、Ｄ０がアナログ遅延部８５に入力するとする。この例の場合、セレクタ８４における論理は、セレクタ８４の出力をＰｓとするとき、例えば次式で表わされる。
【００８５】
Ｐｓ＝Ｄ４・（Ｄ３・Ｄ２・Ｘ３＋Ｄ３・＊Ｄ２・Ｘ２＋＊Ｄ３・Ｄ２・Ｘ１＋＊Ｄ３・＊Ｄ２・Ｘ０）＋＊Ｄ４・（Ｄ３・Ｄ２・＊Ｘ３＋Ｄ３・＊Ｄ２＊Ｘ２＋＊Ｄ３・Ｄ２・＊Ｘ１＋＊Ｄ３・＊Ｄ２・＊Ｘ０） …… （１）
すなわち、セレクタ８４からは、データＤ４，Ｄ３，Ｄ２に応じて、Ｘ３，Ｘ２，Ｘ１，Ｘ０，＊Ｘ３，＊Ｘ２，＊Ｘ１，＊Ｘ０のいずれか１つが選択されて出力される。なお、＊は反転記号である。
【００８６】
次に、アナログ遅延部８５においては、下位ビットデータＤ１，Ｄ０に従い、Ｘ０の周期をＴとするとき、Ｄ１・Ｄ０を（３／３２）Ｔ遅延とし、Ｄ１・＊Ｄ０を（２／３２）Ｔ遅延とし、＊Ｄ１・Ｄ０を（１／３２）Ｔ遅延とし、＊Ｄ１・＊Ｄ０を遅延なしとする。いま、例えば、Ｄ４，Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１，Ｄ０が（１，１，０，１，０）であるときには、アナログ遅延部８５の出力をＤPLS とすると、アナログ遅延部８５の出力ＤPLS は、図１７（ｆ）に示すように、Ｘ２＋Δ１（Δ１＝（２／３２）Ｔ遅延）となる。そして、パルス幅生成部８６では、例えば、アナログ遅延部８５の出力ＤPLS と＊Ｘ０との論理積をとってＵとする。上述の例では、Ｕ＝＊Ｘ０・（Ｘ２＋Δ１）となり、図１７（ｇ）に示すようなパルスＵが得られる。また、パルス幅生成部８６では、Ｄ４・Ｘ０＋Ｕをパルス幅信号ＰＷＭＯＵＴとして最終的に出力する。そして、パルス幅信号ＰＷＭＯＵＴにより、各ＬＤ１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｋを点灯駆動する。すなわち、上述の例では、最上位ビットＤ４が１であるので、図１７（ｈ）に示すようなパルス幅信号ＰＷＭＯＵＴを１ドットに出力することができる。
【００８７】
なお、図１７の例では、１ドット内において左に寄せたドットを形成する例で示しているが、セレクタ８４の論理やアナログ遅延部８５の設定により、ドット内において右に寄せたドット形成もできる。
【００８８】
画像形成装置６０を制御する制御部８７は走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋを制御し、画像形成装置内のＲＯＭその他の記憶装置に、位置補正データをテーブルデータ８８として登録しておき、このテーブルデータ８８のルックアップにより、制御部８７が制御信号に基づき、制御信号を出力すれば、走査ビームの照射位置をドットごとに主走査方向に調整することができる。また、光量補正データをテーブルデータ８８として登録しておき、このテーブルデータ８８のルックアップにより、制御部８７が制御信号を出力すれば、パルス幅信号ＰＷＭＯＵＴの出力パルス幅を変えることで発光時間を補正し、各ドットの光量を調整することもできる。
【００８９】
図１８は、走査光学ユニット１１Ｍ〜１１Ｋの概念図である。画像信号をもとに生成された画像データは、上述のようにセレクタ８４、アナログ遅延部８５に入力され、パルス幅生成部８６がパルス幅信号ＰＷＭＯＵＴをもとにＬＤ１２Ｍ〜１２Ｋを点灯駆動する。
【００９０】
このように制御部８７により、制御プログラムに基づきテーブルデータ８８を参照して行われる前述の制御について、位置補正データに基づいて行われる各ドットの主走査方向の位置補正、光量補正データに基づいて行われる各ドットの光量補正によって、各画素の位置は主走査方向に揃っていて、かつ、各画素について当該画素を構成する各色の相互の相対位置も揃う。
【００９１】
以上説明したように、個々の画像形成装置６０に搭載される製品としての走査光学ユニット１１Ｍ〜１１Ｋを対象として、感光体ユニット７２Ｍ〜７２Ｋの感光体表面が存在すべき位置で走査ビーム撮像し、このデータから補正データを作成すれば、走査ビームの補正を的確に行なうことができるので、従来に比べて適切なドットの形成を行うことができる。
【００９２】
補正データとして、位置補正データを前記のとおり作成して画像形成装置６０に適用すれば、走査ビームの位置ずれの補正を的確に行なって、カラー画像形成の画像色ずれを低減させることができる。
【００９３】
この場合に、例えば、前述の理想位置に補正する方法で位置補正データを作成すれば、各ドットを本来あるべき適切な位置に形成して、カラー画像形成の画像色ずれを低減させることができる。
【００９４】
補正データとして、光量補正データを前記のとおり作成して画像形成装置６０に適用すれば、従来に比べて適切な走査ビームの光量でドットの形成を行なうことができる。この場合には、前記のとおり、光量の補正を発光強度の補正により行うことも、発光時間の補正により行うことも可能である。
【００９５】
ビーム調整装置のサイズは、画像形成装置の取り外し可能な感光体ユニットの占有スペースに入る大きさとし、取付け部形状は、感光体ユニットの画像形成装置への取付け部と同じものとし、ビーム調整手段とこの取付手段とを一体的に構成することで、画像形成装置への挿入と、画像形成装置に走査光学ユニットを組付けたまま、実使用状態でのビーム調整を行うことができる。
【００９６】
感光体と同じスペース、同じ取り外し操作で調整装置の取付け取り外しができるため、特別な画像形成装置の改造が要らない。画像形成装置内に取付けて、実際の使用状態で、レーザビームにより形成されるドット位置の測定を高精度に行うことができる。また、完成品でのビーム位置調整が可能であるので、工場での調整工程で簡単な作業により作業者が使用して測定することができる。
【００９７】
感光体面上に光走査によるビームのビーム結像状態を測定するビーム測定手段を設ける。また、画像形成装置の制御手段と通信するための通信手段を設ける。また、これらのビーム測定手段と通信手段を制御するための調整制御手段を設ける。これによって、画像形成装置を調整モードにして、ビーム調整装置からの通信により作動状態でレーザー光の発光制御を行わせ、感光体面上でのビームを測定することができる。
【００９８】
画像形成装置を調整モードにして、作動状態でレーザ光の発光制御を調整装置の制御手段と画像形成装置の制御手段との通信で行えるため、特別な回路を調整装置に設ける必要がなく、コスト及び省スペース化することができる。
【００９９】
光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した光伝達手段に入射させて、伝達されたビーム像を出射端にて、主走査方向に偏向させる偏向手段を設け、前記光伝達手段の出射端に焦点位置がくるように、拡大光学手段を設け、実際に感光面上に露光したビーム像を拡大したものを、二次元エリアセンサで撮像することができる。また、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、主走査方向に撮像手段と光伝達手段と光偏向手段と拡大検出手段からなる測定ヘッドをお互いの位置関係を保ったまま移動させることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【０１００】
光ファイバを用いた光伝達手段をビーム結像位置に配置し、光偏向手段によって主走査方向に伝達することで、ビーム像の光拡大光学手段と撮像手段を主走査方向に配置することができるため、従来のように、主走査方向と垂直な方向に配置した場合と比べて、対物レンズの焦点距離とそれ自身の大きさと結像長さ、及び、ＣＣＤカメラの大きさによる測定ヘッドの張出しを小さくできるので、調整装置の側面の断面積を小さくすることができ、調整装置を感光体ドラムユニットより、小さくすることができ、画像形成装置内に直接挿入して、ビーム像の測定及び調整を行うことができる。また、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段、撮像手段からなる測定ヘッドは、一度調整すれば、それぞれの位置関係を変えることなく、固定した状態で、主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１０１】
光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段に光ファイバを用い、そのファイバの配列方向を感光体面の略法線方向に配置することで、ビーム像を確実に取得することができる。
【０１０２】
ビームの結像位置に設けた光ファイバにより、その配列方向を感光体面の略法線方向に配置して、ビーム像を取込み、伝達されたビーム像は高効率、低歪みで伝達されるので、ＣＣＤカメラによって確実にビーム位置の測定を行なうことができる。
【０１０３】
ビーム測定手段を感光体回転中心と同一な回転中心で回転できる回転駆動手段を設けている。例えば、カラー画像形成装置などでは、レイアウト上の制約から、走査ビームを折返しミラーを使って、各色の感光体ユニットへ入射させるが、感光体ユニットの形状が同じであっても、入射ビームの感光体への入射位置が異なる場合がある。このとき、前記回転駆動手段を用いて、ビーム測定手段を回転駆動させてビーム入射方向に略一致する方向に配置することができる。
【０１０４】
同一の調整装置を４台用い、カラー画像形成装置において、ビームの入射方向になるように、予め、回転させるだけで、光走査ビームの調整を一度に行うことができる。
【０１０５】
ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム位置算出手段を用いて、撮像画面内におけるビーム重心位置が算出され、感光体面上でのビーム位置を取得することができる。
【０１０６】
二次元エリアセンサによって撮像されたビーム像からビーム位置を測定することができる。
【０１０７】
ビーム測定手段に、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段、撮像手段からなる測定ヘッドを、主走査方向に移動する移動ステージにおいて、その移動量を検出するステージ位置検出手段を設けることで、測定系が主走査方向のどの位置にいるかを正確に測定することができる。また、このステージ位置と前記撮像手段内のビーム位置を加算することで、撮像したビームの主走査方向の絶対位置を取得することができる。
【０１０８】
二次元エリアセンサによって測定されたビーム位置と測定ヘッドの主走査方向の位置を演算することにより、ドットの主走査方向の絶対位置を測定することができる。
【０１０９】
ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム光量算出手段を用いて、撮像画面内におけるビームの光量分布が算出され、感光体面上でのビームの光量分布を取得することができ、このデータに基づいて、特定の閾値をもとに主・副ビーム径を算出することもできる。
【０１１０】
二次元エリアセンサによって撮像されたビーム像からビーム光量分布を測定することができる。
【０１１１】
ビーム測定手段によって取得したビーム位置データとステージ位置データを記憶する記憶手段を設け、このデータから、位置補正データ演算手段を用いて、ドットの位置ずれ補正データを算出することができる。
【０１１２】
画像形成装置で演算してドット位置ずれ補正データを求める必要がないため、画像形成装置に負荷がかからないので、コストアップにもつながらない。
【０１１３】
ビーム測定手段によって取得したビーム光量データを記憶する記憶手段を設け、このデータから、光量補正データ演算手段を用いて、ビーム光量補正データを算出することができる。
【０１１４】
画像形成装置で演算して光量補正データを求める必要がないため、画像形成装置に負荷がかからないので、コストアップにもつながらない。
【０１１５】
従来例では、取得した二次元受光センサーアレイからの信号を画像形成装置内で演算して、光束位置ずれ補正データを求めているため、装置に演算手段を備える必要があり、コスト高になるという不具合がある。また、通信手段を用いて、別の装置で演算させた場合でも、二次元受光センサーアレイからのデータ量が膨大なため、通信時間に多くの時間を費やし、高速に処理できないという不具合もある。
【０１１６】
本実施例の調整制御手段の出力手段は、取得した各データを外部の汎用の記憶手段付き演算装置に出力し、そこで、位置ずれ補正量、及び、ビーム光量補正量を演算させる。そして、演算結果を再び、入力手段を用いて入力する。すなわち、ドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを外部の演算装置を利用して作成することができる。
【０１１７】
画像形成装置で演算してドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを求める必要がないため、画像形成装置に負荷がかからない。また、外部の汎用の記憶手段付き演算装置で演算させるためビーム調整装置に負荷がかからない。また、コストアップにならない。
【０１１８】
調整制御手段は、画像形成装置の制御手段と通信して走査同期信号を取得して、これをもとに位相遅れ回路により、所定時間遅らせた外部トリガ信号を生成させる。ＣＣＤカメラを外部トリガからの信号により撮像する際に、撮像のタイミングが、カメラの水平同期信号のタイミングに依存することなく、走査ビームが感光体面上を一走査する期間に必ずシャッターが開いている状態にして撮像することができる。
【０１１９】
ＣＣＤカメラを外部トリガからの信号により撮像する際に、カメラの水平同期信号のタイミングに依存することなく、走査ビームを確実に撮像することができる。
【０１２０】
調整制御手段は転送手段を用いて、作成したドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを画像形成装置のＬＤ発光パターン生成手段に転送し、記憶させることができる。
【０１２１】
ドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを画像形成装置のＬＤ発光パターン生成手段に転送し、記憶させることができ、ＬＤから補正された発光光量で、かつ、補正されたタイミングでビームを出射させることができるので、これにより、感光体面上に走査ビームにより形成されるドットが適切な位置に適切な光量にすることができる。
【０１２２】
ビーム調整装置を用いて、画像形成装置のドットの位置ずれとビーム光量を調整することができる。これにより高画質なカラー画像形成装置を提供することができる。
【０１２３】
また、走査光学ユニットで使われているポリゴンミラーの回転精度（ジッター）に起因する等速性誤差によるもの、ポリゴンミラーの長時間の回転に伴う軸受等からの発熱によるもの、ｆθレンズやミラーの形状精度やその取付位置不良によるもの、走査光学ユニット自体の取付誤差によるもの、環境変化（温度、湿度等の変化）による装置フレーム変形によるもの、などによって生じるドット位置ずれ、及び、光量変動を、実際の使用条件で正確に測定して、それぞれの補正データを生成し、ＬＤ発光パターン生成手段に転送し記憶させることで、感光体上に照射される光書込みビームの位置、及び、光量を補正することができる。
【０１２４】
図３は本発明に係る第２実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
図３では、第１実施例のビーム調整装置１０における測定ヘッド２０の別の構成を示している。なお、測定ヘッド２０以外の構成は、第１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略している。
【０１２５】
図３に示すように、測定ヘッド２０は、撮像手段としての二次元エリアセンサ２１から構成されている。測定ヘッド２０を主走査方向に移動させる手段として移動ステージ２５を設ける。そして、移動ステージ２５の主走査方向の位置は、第１実施例と同様に、位置検出ヘッド２６と位置検出スケール２７から、ステージ位置検出部４４（図２参照）によって検出される。これにより、走査ビームの位置を、二次元エリアセンサ２１の画面内の位置と、測定ヘッド２０の位置から測定できる。また、ビーム光量も測定することができる。
【０１２６】
従来例では、二次元受光センサーアレイは感光体の有効走査幅より長いものを用意する必要があるため、検出部に要するコストが非常に高いものになるという不具合がある。また、一般的に、これだけの検出エリアを持つ二次元センサーアレイの画素サイズは、１０×１０μｍ以上あり、位置の検出分解能をこれ以上あげることができない。また、画素ピッチの整列精度を考慮すると、このセンサによる光束位置ずれの測定精度は１０μｍよりあげることは困難であるという不具合もある。
【０１２７】
本実施例によれば、光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した撮像手段として、例えば二次元エリアセンサ２１を用いて撮像したビーム像から、ビームの光量や画面内の重心位置をもとに計算したビーム位置（主・副）を演算でき、実際に感光面上のどの位置にビームが露光されたかを算出することができる。また、主走査方向に撮像手段を移動させる移動手段を設けることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【０１２８】
ビームの結像位置に撮像手段として、例えば、二次元エリアセンサを設け、撮像手段を含めた測定ヘッドを主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１２９】
図４は本発明に係る第３実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
図４では、第１実施例のビーム調整装置１０における測定ヘッド２０のさらに別の構成を示している。なお、測定ヘッド２０以外の構成は、第１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略している。
【０１３０】
図４に示すように、測定ヘッド２０は、光伝達手段２２と、撮像手段としての二次元エリアセンサ２１とから構成されている。測定ヘッド２０を主走査方向に移動させる手段として移動ステージ２５を設ける。そして、移動ステージ２５の主走査方向の位置は、第１実施例と同様に、位置検出ヘッド２６と位置検出スケール２７から、ステージ位置検出部４４によって検出される。これにより、走査ビームの位置を、二次元エリアセンサ２１の画面内の位置と、測定ヘッド２０の位置から測定できる。また、ビーム光量も測定することができる。このとき、光伝達手段２２に、像を拡大して伝達することが可能なテーパファイバオプティクスプレートを使用している。これにより、ビーム像を拡大して二次元エリアセンサ２１で撮像することができ、走査ビームの位置や光量の測定精度を高めている。
【０１３１】
光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した光伝達手段に入射させて、途中で拡大されたビーム像が出射端に伝達され、実際に感光面上に露光したビーム像を拡大したものを、二次元エリアセンサで撮像することができる。上記第２実施例と同じく、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、主走査方向に光伝達手段と撮像手段からなる測定ヘッドを移動させることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【０１３２】
走査光学系では、有効書込み幅の端部で走査ビームは斜めに感光体に入射されるため、対物レンズを用いて拡大検出する場合、開口数（Ｎ．Ａ）の関係で、鏡筒でビームがけられてしまうので、対物レンズの向きを変える必要があったが、光ファイバを用いた光伝達手段を用いた場合、ビーム結像位置に配置するだけで、感光体と等価な位置でのビーム像を確実に取得でき、さらに、光伝達手段内で拡大検出することも可能となる。また、光伝達手段と撮像手段を含めた測定ヘッドを主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１３３】
図７は本発明に係る第４実施例のビーム調整装置に備える測定ヘッドの構成例を示す図である。
図７では、第１実施例のビーム調整装置１０における測定ヘッド２０のさらに別の構成を示している。なお、測定ヘッド２０以外の構成は、第１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略している。
【０１３４】
図７に示すように、第４実施例の測定ヘッド２０は、光伝達手段と光偏向手段とをＬ字型光ファイバ３３で構成した。このように、ビームの結像位置（感光体面上Ｒ）にＬ字型光ファイバ３３を設けることにより、第１実施例の光伝達手段と光偏向手段との機能を合わせて利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【０１３５】
光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段とそこでのビーム像を主走査方向に偏向させる光偏向手段として、Ｌ字型の光ファイバを用いることで、感光体面上のビーム像を主走査方向に偏向させて取得することができる。
【０１３６】
ビームの結像位置に設けたＬ字型光ファイバにより、光伝達手段と光偏向手段の機能を合わせて利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【０１３７】
以上のビーム調整装置は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に用いることができ、この画像形成装置における走査光学ユニットのレーザビームの書込み位置や光量を測定し、補正データを作成し反映させることで、その書込み位置や光量の調整を行うことができ、ビーム補正データ作成方法、カラー画像形成装置、プログラム、記憶媒体及び印刷物にも応用できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、１７に記載された発明によれば、感光体ユニットが画像形成装置内に占有するスペース内に、画像形成装置側取付手段を介して、画像形成装置用ビーム調整装置の取付け取り外しができるため、特別な画像形成装置の改造が不要である。また、このビーム調整装置を画像形成装置内に取付けて、実際の使用状態で、レーザビームにより形成されるドット位置及びビーム光量の測定を高精度に行うことができる。また、完成品でのビーム位置及びビーム光量の調整が可能であるので、工場での調整工程で簡単な作業により作業者が使用して測定することができる。
【０１３９】
さらには、画像形成装置を調整モードにして、作動状態でレーザ光の発光制御を調整装置の制御手段と画像形成装置の制御手段との通信で行えるため、特別な回路を調整装置に設ける必要がなく、コスト及び省スペース化することができる。
【０１４０】
また、請求項２に記載された発明によれば、画像形成装置を調整モードにして、作動状態でレーザ光の発光制御を調整装置の制御手段と画像形成装置の制御手段との通信で行えるため、特別な回路を調整装置に設ける必要がなく、コスト及び省スペース化することができる。
【０１４１】
また、請求項３に記載された発明によれば、ビームの結像位置に撮像手段として、例えば、二次元エリアセンサを設け、撮像手段を含めた測定ヘッドを光走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１４２】
また、請求項４に記載された発明によれば、光伝達手段によりビームの結像位置のビーム像を拡大して伝達できるので、走査ビームの位置や光量の測定精度を高めることができる。また、光伝達手段と撮像手段を含めた測定ヘッドを光走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１４３】
また、請求項５に記載された発明によれば、測定ヘッドの張出しを小さくできるので、調整装置の側面の断面積を小さくすることができ、ビーム調整装置を感光体ユニットより、小さくすることができ、画像形成装置内に直接挿入して、ビーム像の測定及び調整を行うことができる。また、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段および撮像手段からなる測定ヘッドは、一度調整すれば、それぞれの位置関係を変えることなく、固定した状態で、主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１４４】
また、請求項６に記載された発明によれば、ビームの結像位置に設けた光ファイバにより、その配列方向を感光体面の略法線方向に配置して、ビーム像を取込み、伝達されたビーム像は高効率、低歪みで伝達されるので、撮像手段によって確実にビーム位置の測定を行なうことができる。
【０１４５】
また、請求項７に記載された発明によれば、ビームの結像位置に設けたＬ字型光ファイバにより、光伝達手段と光偏向手段との機能を合わせて利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【０１４６】
また、請求項８に記載された発明によれば、同一のビーム調整装置を４台用い、カラー画像形成装置において、ビームの入射方向になるように、予め、回転させるだけで、光走査ビームの調整を一度に行うことができる。
【０１４７】
また、請求項９に記載された発明によれば、撮像手段によって撮像されたビーム像からビーム位置算出手段によりビーム位置を測定することができる。
【０１４８】
また、請求項１０に記載された発明によれば、撮像手段によって測定されたビーム位置と測定ヘッドの主走査方向の位置を演算することにより、ドットの光走査方向の絶対位置を測定することができる。
【０１４９】
また、請求項１１に記載された発明によれば、撮像手段によって撮像されたビーム像からビーム光量分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置の概略構成図である。
【図２】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置の概略システム構成図である。
【図３】 本発明に係る第２実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
【図４】 本発明に係る第３実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
【図５】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置の概略構成を示す正面図である。
【図６】 図５のビーム調整装置の概略側面断面図である。
【図７】 本発明に係る第４実施例のビーム調整装置に備える測定ヘッドの構成例を示す図である。
【図８】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置におけるビーム像の検出タイミングを示したタイミングチャートである。
【図９】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における測定フローチャートである。
【図１０】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置におけるＬＤ発光パターン生成部での発光タイミングチャートである。
【図１１】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、倍率誤差及び走査線曲がり量の測定例を示す図である。
【図１２】 本発明のビーム調整装置を用いる、一般的なカラー画像形成装置を示す図である。
【図１３】 図１２の画像像形成装置で使用されている感光体ユニットの着脱を示す図である。
【図１４】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、二次元エリアセンサが撮像したビーム画像を画像処理する様子を示す図である。
【図１５】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、ドットの測定位置と理想位置との差分から位置補正量を求める工程についての説明図である。
【図１６】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置を適用する、画像形成装置の各走査光学ユニットが備えているパルス幅変調装置等の回路構成例を示すブロック図である。
【図１７】 図１６のパルス幅変調装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１８】 図１２の画像形成装置に備える、走査光学ユニットの概念図を示した図である。
【符号の説明】
１０ ビーム調整装置（ビーム調整手段）
１１ 走査光学ユニット（光書込み光学系）
１２ レーザ光源（レーザダイオード）
１３ 同期検知ＰＤ（フォトダイオード）
１４ ポリゴンミラー
１５ ｆθレンズ
１６ 同期信号
１７ ＬＤ発光パターン生成部
１８ 検出トリガ発生手段
２０ 測定ヘッド２０（ビーム測定手段）
２１ 二次元エリアセンサ（撮像手段）
２２ 光伝達手段
２３ 光偏向手段
２４ 拡大検出手段（拡大光学手段）
２５ 移動ステージ（移動手段）
２６ 位置検出ヘッド
２７ 位置検出スケール
２８ 移動ステージ用ガイド
２９ 移動ステージ用モータ
３０ 側板
３１ａ，３１ｂ 取付手段
３２ 回転手段
３３ Ｌ字型光ファイバ
４０ 調整制御部（調整制御手段）
４１ 画像処理部
４２ ビーム位置算出部
４３ ビーム光量算出部（ビーム光量算出手段）
４４ ステージ位置検出部（ステージ位置検出手段）
４５ データ記憶部（ビーム光量データを記憶する記憶手段）
４６ 通信部（通信手段）
４７ 機構制御部
４８ 位置補整データ演算部（位置補正データ演算手段）
４９ 光量補整データ演算部（光量補整データ演算手段）
５０ 外部演算装置
５１ データ出力部（出力手段）
５２ データ入力部（入力手段）
５３ データ転送部（転送手段）
５４ 表示部
６０ 画像形成装置
７１ パルス幅変調部
７２，７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ 感光体ユニット
８０ ＰＬＬ回路
８１ ＶＣＯ
８２ 分周回路
８３ 位相比較器または位相周波数比較器
８４ セレクタ
８５ アナログ遅延部
８６ パルス幅生成部
８７ 制御部
８８ テーブルデータ
Ｓ スペーズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、光書込みビームを感光体上に露光して画像形成を行う光走査書込み型画像形成装置として、例えば、レーザビームプリンタやレーザファクシミリ等に使用されている、光書込みビームの位置と光量の調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる走査光学ユニットは、光書込みビームを感光体上に露光させる。走査光学系の場合は、一般にレーザ光源、コリメートレンズ、走査レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなどで構成され、感光体上の点像は、ポリゴンミラーの回転により主走査方向へ走査することで露光される。また、感光体ドラムの回転により、副走査方向への走査が行われ、静電潜像を形成する。この静電潜像が形成された感光体ドラムの表面にトナーを付着させて顕像化させることによりトナー像を形成し、このトナー像を転写紙に転写すると共に定着して、その転写紙に画像を形成する。
【０００３】
この走査光学ユニットを複数色のトナー分だけ備えているカラー画像形成装置においては、複数の感光体上の像を順次一枚の転写紙に重ね合わせて像を完成させるので、各色の像の位置を一致させる必要がある。しかし、上述のようなレーザビームを利用した感光体の露光処理を行なう装置にあっては、走査光学ユニットで使われているポリゴンミラーの回転精度（ジッター）に起因する等速性誤差によるもの、ポリゴンミラーの長時間の回転に伴う軸受等からの発熱によるもの、ｆθレンズやミラーの形状精度やその取付位置不良によるもの、走査光学ユニット自体の取付誤差によるもの、環境変化（温度、湿度等の変化）による装置フレーム変形によるもの、などによって生じるドット位置ずれ、及び、光量変動が生じ、このままでは、高画質な画像形成を行うことができない。
【０００４】
そこで、カラー画像形成装置における各走査光学ユニットによって形成される主走査方向のドット位置を合わせ、かつ、適正な光量にするために、ドット位置や光量を測定する技術や、取得した測定値を用いて位置ずれ量や光量を補正する技術が開発されている。
【０００５】
例えば、従来、走査光学系の走査ビーム光量分布測定装置として、特開２００２−８６７９５号公報に開示されたものが知られている。この測定装置では、走査光学ユニットから出射される走査ビームの感光体面上で位置ずれや光量むらの測定を行っている。そして、この測定装置では、測定精度を高めるために、ビーム像を対物レンズで拡大して、ＣＣＤカメラで撮像している。
【０００６】
しかし、この測定装置は、ビームを拡大検出する拡大光学素子の焦点距離とそれ自身の大きさや結像長さ、及び、ＣＣＤカメラの大きさのため、測定系が大きく、交換可能な感光体ドラムを配置するスペースにおさめることができない。しかし、測定系のサイズを小さくするために、拡大検出しなければ、測定精度を高めることはできない。従って、従来の測定装置では、走査光学ユニット単体における、走査ビームによって形成されるドット位置や光量を測定することができるが、同等の測定精度を有し、完成品の画像形成装置に取り外し可能なビーム調整装置はなかった。
【０００７】
また、レーザビームプリンタ及びその製造方法として、特開２００２−１９１８４号公報に開示されたものが知られている。この製造方法では、製造工程において、走査光学ユニットと感光体とを組み立てた後に、感光体の直前に二次元受光センサーアレイを挿入し、主走査方向光束位置ずれと副走査方向光束位置ずれの測定を行い、測定データに基づいて、半導体レーザのオン・オフ制御とガルバノミラーの回転制御を行い、走査ずれ・湾曲・傾きなどの補正を行なっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−８６７９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９１８４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開２００２−１９１８４号に開示の従来例では、感光体の直前に二次元受光センサーアレイや反射型ホログラム部材を挿入し、主走査方向光束位置ずれと副走査方向光束位置ずれの測定を行っているが、実際の感光体位置での測定を行なうことができない。走査光学系の場合、感光体には、角度がついて入射されるため、測定位置が光軸方向にわずかにずれただけでも、光束の位置測定誤差は大きくなる。例えば、端の像高では、光軸方向に１ｍｍ手前に挿入され、入射角度が２０°の場合、測定される主走査方向の光束位置は、
１０００×ｔａｎ２０°＝３６４μｍ
と非常に大きな測定誤差が生じるという不具合がある。また、二次元受光センサーアレイの挿入方法やその挿入スペースについて言及されていないが、これらをレーザプリンタの走査ユニットや感光体が組み付けられた状態で精度良く挿入して位置決めすることは、非常に難しいという不具合もある。
【００１０】
また、特開２００２−１９１８４号に開示の他の従来例によると、反射型ホログラム部材や光束分割手段を機器内に組込んだ状態で出荷することが示されている（特開２００２−１９１８４号明細書の段落［００４９］）。この場合に、まず、走査ビームが必ず反射型ホログラム部材を通して、感光体に入射するので、反射型ホログラム部材の経時変化や走査光学ユニット内部の熱の影響による変形に伴い、ビーム結像状態の劣化や、ビーム位置ずれ測定そのものの測定精度も劣化が予想される。さらに、これらを構成する部品によるコストアップだけでなく、これらを配置するスペースを製品内部に設けることによって、装置の大型化を招くという不具合も生じる。
【００１１】
そこで本発明は、完成品の画像形成装置でのビーム調整を可能とし、画像形成装置への取り外しが容易で、走査光学ユニット単体で測定した場合と同じレベルの測定精度で測定できる画像形成装置用ビーム調整装置を提供することをその目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、感光体ユニットが装着可能なスペース部と、前記スペース部に前記感光体ユニットを装着する際に前記感光体ユニットが取り付けられる第１の取付部と、前記スペース部に装着された感光体ユニットの感光体面に露光させる走査ビームを生成する光源と、前記光源に送信され走査ビームを生成する際に用いられる発光パターンを生成する発光パターン生成部と、前記第１の取付部に取り付け可能な第２の取付部と、前記光源から発せられる走査ビームが露光される前記感光体面に対応する位置に配置されるビーム測定手段と、前記ビーム測定手段によって測定されたビーム像に基づいて生成される発光パターンの補正データを前記発光パターン生成部に伝送する通信手段と、を具備するビーム調整装置と、を具備することを特徴とする画像形成装置である。この構成では、画像形成装置用ビーム調整装置の画像形成装置への挿入と、画像形成装置に走査光学ユニットを組付けたまま、実使用状態でのビーム調整を行うことができる。
【００１３】
また、この構成では、画像形成装置を調整モードにして、ビーム調整装置からの通信により作動状態でレーザー光の発光制御を行わせ、感光体面上でのビームを測定することができる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、前記ビーム調整装置が、前記ビーム測定手段と前記通信手段とを制御するための調整制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
【００１５】
また、請求項３の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置に配設された撮像手段と、該撮像手段を前記光走査の方向へ移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した撮像手段として、例えば二次元エリアセンサを用いて撮像したビーム像から、ビームの光量や画面内の重心位置をもとに計算したビーム位置（主・副）を演算でき、実際に感光面上のどの位置にビームが露光されたかを算出することができる。また、光走査方向に撮像手段を移動させる移動手段を設けることで、光走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【００１６】
また、請求項４の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置のビーム像を拡大して伝達する光伝達手段と、前記光伝達手段の出射面を撮像する撮像手段と、前記光伝達手段と前記撮像手段とを前記光走査の方向へ移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームを光伝達手段に入射させて、途中で拡大されたビーム像が出射端に伝達され、実際に感光面上に露光したビーム像を拡大したものを、撮像手段で撮像することができる。さらに、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、主走査方向に光伝達手段と撮像手段からなる測定ヘッドを移動させることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【００１７】
また、請求項５の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置に配設し、ビーム像を伝達する光伝達手段と、前記ビーム像を光走査方向へ偏向する光偏向手段と、前記ビーム像を拡大して結像面に結像させるための拡大光学手段と、前記結像面に配設された撮像手段と、前記光伝達手段、前記光偏向手段、前記拡大光学手段及び前記撮像手段を前記光走査方向へ移動させる移動手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、光走査方向に撮像手段、光伝達手段、光偏向手段及び拡大検出手段からなる測定ヘッドをお互いの位置関係を保ったまま移動させることで、光走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【００１８】
また、請求項６の発明は、前記光伝達手段が光ファイバ束から構成され、該光ファイバ束の光ファイバの配列方向が前記感光体の略法線方向に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段に光ファイバを用い、そのファイバの配列方向を感光体面の略法線方向に配置することで、ビーム像を確実に取得することができる。
【００１９】
また、請求項７の発明は、前記光伝達手段と光偏向手段とが、一つのＬ字型光ファイバにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。この構成では、光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段とそこでのビーム像を主走査方向に偏向させる光偏向手段として、Ｌ字型の光ファイバを用いることで、感光体面上のビーム像を主走査方向に偏向させて取得することができる。
【００２０】
また、請求項８の発明は、前記ビーム測定手段は、前記感光体の回転中心と同一な回転中心を有し、前記画像形成装置の光走査によるビームの入射方向に向けて、測定位置を回動するための回転手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。この構成では、例えば、カラー画像形成装置などでは、レイアウト上の制約から、走査ビームを折返しミラーを使って、各色の感光体ユニットへ入射させるが、感光体ユニットの形状が同じであっても、入射ビームの感光体への入射位置が異なる場合があるが、回転手段を用いているので、ビーム測定手段を回転駆動させてビーム入射方向に略一致する方向に測定位置を配置することができる。
【００２１】
また、請求項９の発明は、前記ビーム測定手段は、前記撮像手段が撮像した撮像画面内のビーム位置を算出するビーム位置算出手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。この構成では、ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム位置算出手段を用いて、撮像画面内におけるビーム位置が算出され、感光体面上でのビーム位置を取得することができる。
【００２２】
また、請求項１０の発明は、前記ビーム測定手段は、前記移動手段の移動量を検出するステージ位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の画像形成装置である。この構成では、ビーム測定手段に、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段および撮像手段からなる測定ヘッドを、主走査方向に移動する移動ステージにおいて、その移動量を検出するステージ位置検出手段を設けることで、測定系が光走査方向のどの位置にいるかを正確に測定することができる。また、このステージ位置と前記撮像手段内のビーム位置を加算することで、撮像したビームの光走査方向の絶対位置を取得することができる。
【００２３】
また、請求項１１の発明は、前記ビーム測定手段は、前記撮像手段が撮像した撮像画面内のビームの光量を算出するビーム光量算出手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置である。この構成では、ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム光量算出手段を用いて、撮像画面内におけるビームの光量分布が算出され、感光体面上でのビームの光量分布を取得することができ、このデータに基づいて、特定の閾値をもとに主・副ビーム径を算出することもできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る一実施例のビーム調整装置の概略構成図、図２は本発明に係る一実施例のビーム調整装置の概略システム構成図、図５は本発明に係る一実施例のビーム調整装置の概略構成を示す正面図、図６は図５のビーム調整装置の概略側面断面図、図８は本発明に係る一実施例のビーム調整装置におけるビーム像の検出タイミングを示したタイミングチャート、図９は本発明に係る一実施例のビーム調整装置における測定フローチャート、図１０は本発明に係る一実施例のビーム調整装置におけるＬＤ発光パターン生成部での発光タイミングチャート、図１１は本発明に係る一実施例のビーム調整装置における、倍率誤差及び走査線曲がり量の測定例を示す図である。
【００３０】
図１に示すように、ビーム調整装置１０は、測定ヘッド２０と、測定ヘッド２０を主走査方向に移動する移動ステージ２５と、移動ステージ２５のステージ位置を検出する位置検出ヘッド２６（図２参照）と、一対の側板３０間に固定配置される位置検出スケール２７とを備えている。
【００３１】
測定ヘッド２０は、光伝達手段２２と、光偏向手段２３と、拡大光学手段２４と、撮像手段として二次元エリアセンサ２１とから構成されており、それぞれの位置関係は固定配置されている。測定ヘッド２０を主走査方向に移動させる手段として移動ステージ２５を設ける。そして、移動ステージ２５のステージ位置検出は、移動ステージ２５に取付けた位置検出ヘッド２６（図２参照）と、有効書込み幅以上の検出幅を備え、一対の側板３０間に固定配置される位置検出スケール２７を用い、ステージ位置検出部４４（図２参照）によって、測定ヘッド２０の主走査方向の位置が検出される。また、光書込み光学系としての走査光学系である走査光学ユニット１１から照射された走査ビームは、感光体面上Ｒにて、二次元エリアセンサ２１によって撮像される。
【００３２】
図２に示すように、二次元エリアセンサ２１によって撮像されたビーム像の画像データは、調整制御部４０にある画像処理部４１にて処理され、ビーム位置算出部４２とビーム光量算出部４３にて、それぞれビーム位置データとビーム光量データが算出される。これにより、走査ビームの主走査方向のビーム位置は、二次元エリアセンサ２１の画面内のビーム位置と、それらを搭載した測定ヘッド２０の主走査方向の位置とから、測定することができる。また、ビーム光量も測定することができる。
【００３３】
ここで、図１２，１３を参照して、本発明のビーム調整装置を用いる、一般的なカラー画像形成装置について説明する。
図１２は、本発明のビーム調整装置を用いる、一般的なカラー画像形成装置を示す図、図１３は、図１２の画像形成装置で使用されている感光体ユニットの着脱を示す図である。
【００３４】
図１２に示すように、一般的なカラー用の画像形成装置６０は、Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色毎に感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋが着脱自在に設けられている。
【００３５】
次に、感光体ユニットの着脱を感光体ユニット７２Ｍについて説明し、他の感光体ユニット７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋの着脱については感光体ユニット７２Ｍと同様であるので、その説明を省略する。
【００３６】
図１３に示すように、画像形成装置６０で使用されている感光体ユニット７２Ｍを着脱するには、画像形成装置３０の取付手段３１ｂに感光体ユニット７２Ｍの取付手段３１ａを嵌め合わせながら挿入していき画像形成装置６０の空間Ｓ内に装着することができる。
【００３７】
図６は、図５のビーム調整装置１０の側面断面を示したものであるが、感光体ユニットと同じ取付手段３１ａを備え、画像形成装置６０内の感光体ユニットが占有していたスペースＳとほぼ同等かまたは小さく構成されているため、感光体ユニット７２Ｍ（７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ）の取り外されたスペースＳに装着することができる。そして、ビーム調整装置１０は、取付手段３１ａを介してスペースＳ内に装着されたとき、ビーム調整装置１０のビーム測定位置が感光体面上Ｒに一致するように構成されている。
【００３８】
図２を参照して、ビーム調整装置のシステム構成を、光走査書込み光学系を有する走査光学ユニット１１を測定する場合について説明する。
図２に示すように、走査光学ユニット１１は、レーザ光源であるレーザダイオード（以下、ＬＤという。）１２と、走査ビームの走査開始位置を検出する同期検知ＰＤ１３と、ポリゴンミラー１４と、ｆθレンズ１５とから構成されている。ポリゴンミラー１４への信号の授受は、ビーム調整装置１０の通信手段である通信部４６を用いて行うことができる。
【００３９】
これにより、調整制御部４０からの指令により、ＬＤ発光パターン生成部１７から出力された変調信号に応じて、ＬＤ１２を駆動でき、走査ビームをコリメータレンズ等のレンズ（図示せず）を通し、ポリゴンミラー１４によって反射させ、ｆθレンズ１５などの構成により、感光体面上Ｒに焦点を結んで直線上に走査させる。
【００４０】
また、調整制御部４０は画像形成装置６０が記憶している発光パターンを、通信部４６を使い選択することができる。発光パターンは一走査分以上のビーム変調データからなり、ＬＤ発光パターン生成部１７からパルス変調されたビームを出射することができる。
【００４１】
ＬＤ発光パターン生成部１７から生成する走査ビームの発光タイミングは、走査光学系の同期検知ＰＤ（フォトダイオード）１３により得られた同期信号１６を使い位相同期される。
【００４２】
また、ビーム調整装置１０は、画像形成装置６０から走査光学系の同期検知ＰＤ１３で検出された同期信号１６を取込み、検出トリガ発生手段１８にて位相調整した信号を、二次元エリアセンサ２１の検出トリガとしている。また、調整制御部４０は、測定ヘッド２０の移動ステージ２５を制御する機構制御部４７を備えている。
【００４３】
図５に示すように、測定ヘッド２０は、光伝達手段２２と、光偏向手段２３と、拡大光学手段２４と、二次元エリアセンサ２１とから構成され、これらを搭載して移動する移動ステージ２５が配置されている。
【００４４】
移動ステージ２５は、二本の移動ステージ用ガイド２８に案内され、移動ステージ用モータ２９により駆動される。移動ステージ用ガイド２８は、調整装置１０の両側板３０に固定されたシャフト２８ａ（図６参照）に対し筒状な摺動ガイドである。移動ステージ用モータ２９は、シャフトタイプのリニアモータを用いることで省スペース化できる。
【００４５】
図６に示すように、移動ステージ２５の側面に位置検出ヘッド２６を取付け、ビーム調整装置１０内に位置検出スケール２７が固定配置されている。
走査光学ユニット１１から照射される走査ビームは、感光体面上Ｒで書込み方向と垂直な方向に配置した光伝達手段２２に入射し、そのビーム像は、光偏向手段によって、主走査方向に偏向され、拡大光学手段２４で拡大されたのちに、二次元エリアセンサ２１によって撮像される。これにより、ビーム像を拡大して二次元エリアセンサ２１で撮像することができ、走査ビームの位置や光量の測定精度を高めている。
【００４６】
図１の測定ヘッド２０において、本実施例では、光伝達手段２２が光ファイバを束にした光学デバイスであるファイバオプティクスプレートを用いた構成としている。このファイバの径は、数μｍ程度であり、光や像を高効率、低歪みで伝達でき、レンズのように焦点距離を設ける必要がないため、直接、測定したい箇所である感光体面上Ｒに書込み方向と垂直に配置させることができる。また、光伝達手段２２として、像を拡大して伝達することが可能なテーパファイバオプティクスプレートを必要に応じて使用することで、後段に設けた拡大検出手段２４の拡大倍率を下げることも可能である。また、もっと小径な光伝達手段２２が必要な場合には、フォトニック結晶などを利用して集光及び伝達させても良い。
【００４７】
図５に示すように、ビーム調整装置１０は、回転手段３２を用いて測定ヘッド２０を走査ビームの略入射方向に回転させることができる。
【００４８】
図２に示すように、ビーム調整装置１０は、二次元エリアセンサ２１が撮像したビーム像を画像処理部４１にあるビーム位置算出部４２にて、ビーム位置が算出される。
【００４９】
図１４は、本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、二次元エリアセンサが撮像したビーム画像を画像処理する様子を示す図である。
図１４では、所定のドット間隔になるように走査された走査ビームを二次元エリアセンサ２１で撮像したビーム画像を、画像処理部４１にあるビーム位置算出部４２にて画像処理を行う様子を示している。このビーム調整装置１０における画像処理においては、ビーム画像全体から特定の光量閾値を設定し、白枠内の画像をビーム領域として切り出している。切り出したビーム領域から、重心位置を計算して、その座標をもとに、主走査方向及び副走査方向のビーム位置を求めている。
【００５０】
図２に示すように、ビーム調整装置１０は、測定ヘッド２０を搭載した移動ステージ２５側面に取付けた位置検出ヘッド２６と、ビーム調整装置１０内に固定配置した位置検出スケール２７から、移動ステージ２５の走査方向の位置を検出するステージ位置検出部４４を備えている。
【００５１】
また、ビーム調整装置１０は、二次元エリアセンサ２１が撮像したビーム像を画像処理部４１にあるビーム光量算出部４３にて、ビームの光量分布が算出される。
【００５２】
また、ビーム調整装置１０は、ビーム位置算出部４２が算出したビーム位置データとステージ位置検出部４４が検出したステージ位置データをデータ記憶部４５に記憶させる。記憶したデータをもとに、位置補正データ演算部４８にて、走査ビームにより形成されたドットの位置ずれ量を算出し、位置補正データを演算する。
【００５３】
また、ビーム調整装置１０は、ビーム光量算出部４３が算出したビーム光量データをデータ記憶部４５に記憶させる。記憶したデータをもとに、光量補正データ演算部４９にて、走査ビーム光量を算出し、光量補正データを演算する。
【００５４】
また、ビーム調整装置１０は、データ記憶部４５に記憶させたビーム位置データとステージ位置データとビーム光量データを外部演算装置５０に出力するデータ出力部５１と、外部演算装置５０が演算した、位置補正データと光量補正データを入力するデータ入力部５２を備えるような構成とすることもできる。
【００５５】
図８に示すように、同図（ａ）は同期信号１６を示している。図８（ｈ）のＴｃは一走査の周期である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の同期信号１６をポリゴンミラー５の面数に応じてカウントすることで、面選択後の同期信号１６′を生成することを示している。図８（ｃ）は実際のＬＤ駆動信号を示している。この実施例では、感光体面上で両端と中央にドットが打たれるように一走査期間に３回の短い点灯を行っている。
【００５６】
図８（ｄ）は、二次元ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）の外部トリガ信号であり、検出トリガ発生手段１８（図２参照）で同期信号１６をもとに位相調整した信号として生成される。本実施例では、一つ前の同期信号１６に対し、Ｔｄ（およそ３１０μｓｅｃ）だけ位相を遅らした信号を生成している。一般的にＣＣＤカメラは、外部トリガ信号（図８（ｄ））を受けると、水平同期信号（図８（ｅ））の立下りのタイミングでリセット信号（図８（ｆ））を発生し、リセット信号の立下りのタイミングでＣＣＤカメラのフォトダイオード部をディスチャージ（図８（ｇ））を行い、そのあと電子シャッター（図８（ｈ））を開放し、撮像可能な状態とする。電子シャッター（図８（ｈ））は、設定時間経過後シャッターを閉じる。本実施例では、シャッターの開いている時間を一走査周期Ｔｃ（例えば４００μｓｅｃ）と同じに設定している。
【００５７】
本実施例で撮像可能にしたい時間は、有効走査幅３３０ｍｍを走査する期間であり、図８（ｃ）のＴｅ（例えば２８０μｓｅｃ）の期間である。ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）への外部トリガ信号（図８（ｄ））と水平同期信号（図８（ｅ））とのタイミングは一定ではないので、外部トリガ信号（図８（ｄ））とリセット信号（図８（ｆ））との時間差Ｔｆ（例えば０〜８０μｓｅｃ）と、フォトダイオード部のディスチャージ期間Ｔｇ（例えば３０μｓｅｃ）の和は、最大１１０μｓｅｃ生じる。
【００５８】
測定時は、走査光学ユニット１１（図２参照）の同期信号検知後、約１０μｓｅｃで二次元ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）を撮像可能な状態にする必要があるため、最大１１０μｓｅｃのタイムラグは許容できない。そこで、上記検出トリガ発生手段１８で図８のように、同期信号１６から位相をＴｄだけ遅らせた外部トリガ信号（図８（ｄ））を発生させている。このようにすることで、二次元ＣＣＤカメラ（二次元エリアセンサ２１）の外部トリガ信号（図８（ｄ））と水平同期信号（図８（ｅ））とのタイミングによらず、シャッターの開いている期間に、走査ビームの照射される期間Ｔｅを確実に含めることができる。
【００５９】
図２に示すように、ビーム調整装置１０はデータ転送部５３から、生成した位置補正データと光量補正データとを画像形成装置６０のＬＤ発光パターン生成部１７に転送することができる。
【００６０】
画像形成装置６０内に装着したビーム調整装置１０により、走査ビームの位置及び光量を測定し、測定されたデータから演算された補正データをＬＤ発光パターン生成部１７に転送し、反映させることで、画像形成装置６０のビーム位置及び光量を調整することができる。
【００６１】
次に、測定動作を図９の本実施例のドット位置測定フローチャートを用いて説明する。
まず、移動ステージ２５を用いて測定ヘッド２０をビーム走査線上の略ドット形成位置まで初期移動させる（ステップＳ１）。初回は、移動ステージピッチ送り回数を零とする（ステップＳ２）。ここで、ＬＤ発光パターン生成部１７から出力された変調信号に従いＬＤ１２を駆動し、ビーム一走査期間中に１ドットに相当する時間だけの点灯を選択された発光パターンで複数回点滅させ（ステップＳ３）、測定ヘッド２０に入射させて、そのビーム像を取得する（ステップＳ４）。同時に、測定ヘッド２０を搭載した移動ステージ２５の主走査方向のステージ位置を検出する（ステップＳ４）。取得したビーム像をもとに算出したビーム位置データと移動ステージのステージ位置検出データをそれぞれデータ記憶部４５に格納する（ステップＳ５）。
【００６２】
一つの測定位置での測定が終われば、移動ステージ２５を使って、測定ヘッド２０を次のドット形成位置まで移動させ（ステップＳ２）、ＬＤ発光パターン生成部１７からは、同期信号１６に同期させて所定パターンによる走査ビームの照射を引続き行わせ、移動した位置で同様の測定を行なう。このとき、測定ヘッド２０の移動量をドット間隔とすることで、必ず、二次元エリアセンサ２１の中央近辺でビーム像を撮像することができる。この測定ヘッド２０の移動と測定とを有効書込み幅全域に渡って繰返し行わせて、全ての測定を完了する。ドット位置の測定結果は、それぞれの位置ずれ量として、表示部５４に表示させることができる。
【００６３】
図１０は、本実施例のＬＤ発光パターン生成部１７における発光のタイミングチャートの一例を示した図である。
図１０（ａ）が、ＬＤ基本信号であり、走査ビームの走査開始位置となる同期信号１６を得るために、走査同期信号検出手段である同期検知ＰＤ１３に確実に受光させるために、ある程度時間幅をもたせてＬＤ１２を発光させている。図１０（ｂ）は、同期検知ＰＤ１３からの出力信号で同期信号１６をうる。走査同期信号検出手段によるＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路により位相同期させ、図１０（ｂ）の立下がりタイミングで、走査光学系の画素クロック信号（図１０（ｃ））として位相調整された信号を生成する。信号（図１０（ｄ））は、この画素クロック信号で駆動されるカウンタ値であり、カウンタは前記同期信号１６で０にリセットされ、このカウンタ値を用いて、実際のＬＤ１２（図２参照）の書込みタイミングを制御する。すなわち、主走査方向の狙いの書込み位置に正確にビームを射出する。信号（図１０（ｅ））は、調整制御部４０で設定された所定のパターンに従い、実際にＬＤ１２を駆動させる信号である。例えば、図１０では、４進のカウンタとして、発光間隔Ｔｂ（図１０（ｅ））を設定している。このようにドットの発光間隔Ｔｂ（図１０（ｅ））を任意に設定することができる。図１０（ｅ）のＬＤ駆動信号は、同期信号１６と正確にタイミングを合わされているため、被走査面上におけるドット位置の再現性は格段に向上させることができる。例えば、図１０（ｃ）のＴａは１画素の周期であり、感光体面位置Ｒ（図２参照）にて、有効書込み幅が３３０ｍｍを６００ｄｐｉ相当の書込み密度で、一走査の周期が４００μｓｅｃ、有効走査期間率が７０％の場合、
Ｔａ＝４００×０．７×１０−６／（３３０×６００／２５．４）＝３．６×１０−８ｓｅｃ＝３６ｎｓｅｃである。画素クロック（ｃ）は、１／３６（ｎｓｅｃ）＝２７．８ＭＨｚの周期である。
【００６４】
図１１は、本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、倍率誤差及び走査線曲がり量の測定例を示す図である。
図１１に示すように、ＬＤ発光パターン生成部１７（図２参照）は、走査同期信号検出手段としての同期検知ＰＤ１３によって同期信号１６を取込み、この信号に同期させてビームを１ドットに相当する時間だけの発光を、一走査期間中に一定の時間間隔で繰返し発光できる発光モードを備えている。例えば、図１１のように４画素ごとに点灯させる。６００ｄｐｉの場合、ドット間ピッチは、１６９．３μｍとなる。被走査面上に所定間隔で打たれたドットに対し、移動ステージ２５（図２参照）を用い走査光学系の走査速度と発光時間間隔から計算されるドット間隔だけの移動を繰返し、走査光学ユニット１１（図２参照）の有効書込み幅において、それぞれのビーム位置データをデータ記憶部４５（図２参照）に格納し、ビーム位置算出部４２（図２参照）を用いてそれぞれのビーム位置を算出する。
【００６５】
図１１は、走査光学ユニット１１（図２参照）の有効書込み幅に一定の間隔（図１１では、ｄｒ１＝ｄｒ２＝ｄｒ３）で打たれる複数のドットの主走査方向と副走査方向のビーム位置データをもとに、所定の（設計された）位置からのずれ量、および、近接した２点間の距離から局所的な倍率誤差、および、副走査方向測定データから走査光学系の走査線曲がり量を算出の模式図である。例えば、測定範囲Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４箇所での測定結果から、それぞれの位置での位置ずれ量ｄｘ０，ｄｘ１，ｄｘ２，ｄｘ３、局所的なピッチ間隔ｄｐ１，ｄｐ２，ｄｐ３、走査線曲がり量ｄｙをそれぞれ取得できる。ドット位置の測定結果は、局所的な倍率誤差、および、走査線曲がり量を表示部５４（図２参照）に表示させることができる。
【００６６】
図１２のように画像形成装置６０には、上述したように、感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋが、Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色毎に着脱自在に設けられている。さらに、画像形成装置６０には、各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ表面を一様に帯電させる帯電器（図示せず）と、対応する感光体の表面を露光走査して静電潜像を形成する走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ（図１８参照）と、所定の色のトナーを含有する現像剤を保持するとともに対応する感光体との間に現像バイアスを印加する現像器（図示せず）と、重合装置となる搬送転写ベルトの搬送面の裏面側に配置されて対応する感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋとの間に転写バイアスを印加する転写器（図示せず）と、トナー像転写後の各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋの表面に残存するトナーを除去するクリーナー（図示せず）と、各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ表面の電荷を一掃する除電器（図示せず）などがそれぞれ配置されている。
【００６７】
以上のような構成において、各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ上に周知の電子写真プロセスで形成されたＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋの各色のトナー画像は、搬送されて各感光体ユニット７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋに移動する用紙上に、各転写器により順次転写される。
【００６８】
これにより、用紙上にはＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋの各色のトナー画像が重ね合わされて転写され、これにより、カラー画像が形成される。以下では、Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋの４色を扱う画像形成装置６０の例について説明する。
【００６９】
本例では、画像形成装置６０について、走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋが出力する走査ビームを測定して、その結果から所定の補正データの作成を行うので、次に、走査ビームの誤差を算出する工程について説明する。
【００７０】
図２に示すように、ビーム調整装置１０のビーム位置算出部４２およびビーム光量算出部４３では、測定ヘッド２０で撮像して得られた２次元画像データの光量分布データから、各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋ（図１８参照）のビーム走査位置、およびビーム光量を算出する。
【００７１】
位置補正データ演算部４８では、ビーム走査位置のデータから各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋの主走査方向のビーム走査位置を算出し、さらに、全ての像高で検出した走査ビームの位置データから、所定位置からの位置ずれ量を算出する。各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋの走査域内における走査ビーム位置は、ステージ位置検出部４４で検出した走査方向の移動ステージ２５の位置に、各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋの二次元エリアセンサ２１の画面内の位置を加算することにより求めることができる。
【００７２】
また、光量補正データ演算部４９では、走査ビームの光量データから全て像高で検出した走査ビームの光量から、所定の光量を基準とした各ドットの光量の誤差を求める。
【００７３】
次に、各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋが出力する走査ビームを補正するための補正データを作成する工程において、走査ビームの走査位置を補正する位置補正データの作成について、一例として、理想位置からのずれ量を補正する場合について説明する。
【００７４】
図１５は本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、ドットの測定位置と理想位置との差分から位置補正量を求める工程についての説明図である。
【００７５】
図１５に示すように、ｉ（ｉ＝１，２，３，…）番目の画素の主走査方向、副走査方向の理想位置を（ＸＯｉ，ＹＯｉ）、主走査方向、副走査方向のＭ，Ｃ，Ｙ，Ｋそれぞれの測定位置を（ＸＭｉ，ＹＭｉ），（ＸＣｉ，ＹＣｉ），（ＸＹｉ，ＹＹｉ），（ＸＫｉ，ＹＫｉ）とすると、各色Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋそれぞれの位置補正量（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ），（ΔＸＣｉ，ΔＹＣｉ），（ΔＸＹｉ，ΔＹＹｉ），（ΔＸＫｉ，ΔＹＫｉ）は、次のように算出される。すなわち、測定位置と理想位置との差分から位置補正量を求めるものである。
【００７６】
・Ｍのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＭｉ＝ＸＯｉ−ＸＭｉ
副走査方向ΔＹＭｉ＝ＹＯｉ−ＹＭｉ
・Ｃのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＣｉ＝ＸＯｉ−ＸＣｉ
副走査方向ΔＹＣｉ＝ＹＯｉ−ＹＣｉ
・Ｙのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＹｉ＝ＸＯｉ−ＹＹｉ
副走査方向ΔＹＹｉ＝ＹＯｉ−ＹＹｉ
・Ｋのｉ番目の画素は、主走査方向ΔＸＫｉ＝ＸＯｉ−ＸＫｉ
副走査方向ΔＹＫｉ＝ＹＯｉ−ＹＫｉ
【００７７】
以上のような方法により、各色Ｍ，Ｃ，Ｙ，Ｋそれぞれのドットの位置補正量（ΔＸＭｉ，ΔＹＭｉ），（ΔＸＣｉ，ΔＹＣｉ），（ΔＸＹｉ，ΔＹＹｉ），（ΔＸＫｉ，ΔＹＫｉ）が求まる。
【００７８】
走査ビームの光量に誤差があるときは、その誤差を補正する補正データを光量補正データ演算部４９により画素単位に生成する。すなわち、走査ビームの光量分布を、設計値から求まるピーク光量値とドットサイズと比較することで、発光強度又は点灯時間幅を補正する光量補正データを作成する。
【００７９】
以上のようにして位置補正データと光量補正データとを求めると、ＬＤ発光パターン生成部１７によって、最初に用いた試験用の書込みパターンを位置補正データと光量補正データとで修正した変調信号を設定し、これにより走査ビームを出力して、再度感光体位置に走査させて、測定ヘッド２０で測定することにより、効果確認の試験を行う。この効果確認を経て、最終的に位置補正データと光量補正データとからなる補正データが求まる。
【００８０】
このようにして、画像形成装置６０の各走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋごとに補正データを求め、求めた補正データは、該当する画像形成装置６０の記憶装置にテーブルデータとして予め登録しておく。そして、画像形成装置６０は、この補正データを用いて走査ビームの出力の補正を行いながら画像の形成をする。以下では、補正データを用いて画像形成装置６０においてどのような制御を行うかについて説明する。
【００８１】
図１６は、本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置を適用する、画像形成装置の各走査光学ユニットが備えているパルス幅変調装置等の回路構成例を示すブロック図である。
【００８２】
図１６では、画像形成装置６０の各走査光学ユニット１１Ｍ〜１１Ｋがそれぞれ備えているパルス幅変調部７１等の回路構成例を示す。図１６のパルス幅変調部７１は、ＶＣＯ（電圧制御発振器）８１、分周回路８２、位相比較器または位相周波数比較器８３を有し、位相の異なる複数のパルス、例えばＸ０，Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３を生成するＰＬＬ（フェーズ・ロックド・ループ）回路８０と、ＰＬＬ回路８０で生成された位相の異なる複数のパルスのうち、１つのパルスを選択するセレクタ８４と、セレクタ８４により選択されたパルスの位相をアナログ的に遅延させるアナログ遅延部８５と、アナログ遅延部８５により位相が一定量遅れたパルスと基準となる基本信号（例えば、外部からのクロックＣＬＫ、あるいは、ＰＬＬ回路８０により生成された位相の異なる複数のパルスのうちの１つのパルス（例えばＸ０など））とによりパルス幅を生成するパルス幅生成部８６とを備えている。これにより、所定周波数の基準となるクロック信号に対し、周波数が逓倍された逓倍クロック信号を生成し、生成した逓倍クロック信号から所定の位相遅延した複数のパルスを生成し、デジタル多値画像データの上位ビット信号（例えばＤ４，Ｄ３，Ｄ２の３ビット）に基づき、前記位相の異なる複数のパルスのうちの１つのパルスを選択し、デジタル多値画像データの下位ビット信号（例えばＤ１，Ｄ０の２ビット）に基づき、所望の位相で遅延させて生成したパルスと、前記デジタル遅延手段により生成された複数のパルスのうちの１つのパルスとに基づいてパルス幅信号で半導体レーザの光出力を駆動し、画像変調信号を生成することができる。また、パルス幅生成部８６は、所望の光出力で半導体レーザを駆動する半導体レーザ駆動部とともに、１チップの集積回路に実装されている。
【００８３】
図１７は図１６のパルス幅変調部７１の動作の概略を説明するためのタイムチャートである。図１７においては、説明を簡単にするため、ＰＬＬ回路８０（図１６参照）において、外部からのクロック（画素クロック）ＣＬＫの周波数は４逓倍されるとする。例えば、ＰＬＬ回路８０に入力するクロックＣＬＫの周波数が５０ＭＨｚであるとき、ＰＬＬ回路８０のＶＣＯ８１から出力されるパルス周波数は、５０×４＝２００ＭＨｚになるとする。図１７（ａ）には４逓倍されたクロック（４×ＣＬＫ）が示されている。ここで、この４逓倍されたクロックのデューティは５０％であるとする。これは、４逓倍されたクロック（４×ＣＬＫ）の周波数（例えば２００ＭＨｚ）をさらに逓倍して４００ＭＨｚの周波数のものにすることができるからである。
【００８４】
また、ＰＬＬ回路８０（図１６参照）の分周回路８２（図１６参照）は、ＶＣＯ８１（図１６参照）から出力される４逓倍されたクロック（４×ＣＬＫ）より図１７（ｂ）〜（ｅ）に示すようなπ／４ずつ位相の異なるパルスＸ０〜Ｘ３を生成する。ここで、このパルス幅変調部７１（図１６参照）のパルス幅変調によって画像の階調表現を行なおうとする場合、最上位ビットがＤ４、最下位ビットがＤ０である画像データ（デジタルデータ；階調を表現するデータ）が入力されると仮定し（すなわち、１ドットあたり２５／３２階調のパルス幅変調を行なうと仮定し）、図１６に示すように、上位ビットＤ４、Ｄ３、Ｄ２がセレクタ８４に入力し、下位ビットデータＤ１、Ｄ０がアナログ遅延部８５に入力するとする。この例の場合、セレクタ８４における論理は、セレクタ８４の出力をＰｓとするとき、例えば次式で表わされる。
【００８５】
Ｐｓ＝Ｄ４・（Ｄ３・Ｄ２・Ｘ３＋Ｄ３・＊Ｄ２・Ｘ２＋＊Ｄ３・Ｄ２・Ｘ１＋＊Ｄ３・＊Ｄ２・Ｘ０）＋＊Ｄ４・（Ｄ３・Ｄ２・＊Ｘ３＋Ｄ３・＊Ｄ２＊Ｘ２＋＊Ｄ３・Ｄ２・＊Ｘ１＋＊Ｄ３・＊Ｄ２・＊Ｘ０） …… （１）
すなわち、セレクタ８４からは、データＤ４，Ｄ３，Ｄ２に応じて、Ｘ３，Ｘ２，Ｘ１，Ｘ０，＊Ｘ３，＊Ｘ２，＊Ｘ１，＊Ｘ０のいずれか１つが選択されて出力される。なお、＊は反転記号である。
【００８６】
次に、アナログ遅延部８５においては、下位ビットデータＤ１，Ｄ０に従い、Ｘ０の周期をＴとするとき、Ｄ１・Ｄ０を（３／３２）Ｔ遅延とし、Ｄ１・＊Ｄ０を（２／３２）Ｔ遅延とし、＊Ｄ１・Ｄ０を（１／３２）Ｔ遅延とし、＊Ｄ１・＊Ｄ０を遅延なしとする。いま、例えば、Ｄ４，Ｄ３，Ｄ２，Ｄ１，Ｄ０が（１，１，０，１，０）であるときには、アナログ遅延部８５の出力をＤPLS とすると、アナログ遅延部８５の出力ＤPLS は、図１７（ｆ）に示すように、Ｘ２＋Δ１（Δ１＝（２／３２）Ｔ遅延）となる。そして、パルス幅生成部８６では、例えば、アナログ遅延部８５の出力ＤPLS と＊Ｘ０との論理積をとってＵとする。上述の例では、Ｕ＝＊Ｘ０・（Ｘ２＋Δ１）となり、図１７（ｇ）に示すようなパルスＵが得られる。また、パルス幅生成部８６では、Ｄ４・Ｘ０＋Ｕをパルス幅信号ＰＷＭＯＵＴとして最終的に出力する。そして、パルス幅信号ＰＷＭＯＵＴにより、各ＬＤ１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｙ，１２Ｋを点灯駆動する。すなわち、上述の例では、最上位ビットＤ４が１であるので、図１７（ｈ）に示すようなパルス幅信号ＰＷＭＯＵＴを１ドットに出力することができる。
【００８７】
なお、図１７の例では、１ドット内において左に寄せたドットを形成する例で示しているが、セレクタ８４の論理やアナログ遅延部８５の設定により、ドット内において右に寄せたドット形成もできる。
【００８８】
画像形成装置６０を制御する制御部８７は走査光学ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｙ，１１Ｋを制御し、画像形成装置内のＲＯＭその他の記憶装置に、位置補正データをテーブルデータ８８として登録しておき、このテーブルデータ８８のルックアップにより、制御部８７が制御信号に基づき、制御信号を出力すれば、走査ビームの照射位置をドットごとに主走査方向に調整することができる。また、光量補正データをテーブルデータ８８として登録しておき、このテーブルデータ８８のルックアップにより、制御部８７が制御信号を出力すれば、パルス幅信号ＰＷＭＯＵＴの出力パルス幅を変えることで発光時間を補正し、各ドットの光量を調整することもできる。
【００８９】
図１８は、走査光学ユニット１１Ｍ〜１１Ｋの概念図である。画像信号をもとに生成された画像データは、上述のようにセレクタ８４、アナログ遅延部８５に入力され、パルス幅生成部８６がパルス幅信号ＰＷＭＯＵＴをもとにＬＤ１２Ｍ〜１２Ｋを点灯駆動する。
【００９０】
このように制御部８７により、制御プログラムに基づきテーブルデータ８８を参照して行われる前述の制御について、位置補正データに基づいて行われる各ドットの主走査方向の位置補正、光量補正データに基づいて行われる各ドットの光量補正によって、各画素の位置は主走査方向に揃っていて、かつ、各画素について当該画素を構成する各色の相互の相対位置も揃う。
【００９１】
以上説明したように、個々の画像形成装置６０に搭載される製品としての走査光学ユニット１１Ｍ〜１１Ｋを対象として、感光体ユニット７２Ｍ〜７２Ｋの感光体表面が存在すべき位置で走査ビーム撮像し、このデータから補正データを作成すれば、走査ビームの補正を的確に行なうことができるので、従来に比べて適切なドットの形成を行うことができる。
【００９２】
補正データとして、位置補正データを前記のとおり作成して画像形成装置６０に適用すれば、走査ビームの位置ずれの補正を的確に行なって、カラー画像形成の画像色ずれを低減させることができる。
【００９３】
この場合に、例えば、前述の理想位置に補正する方法で位置補正データを作成すれば、各ドットを本来あるべき適切な位置に形成して、カラー画像形成の画像色ずれを低減させることができる。
【００９４】
補正データとして、光量補正データを前記のとおり作成して画像形成装置６０に適用すれば、従来に比べて適切な走査ビームの光量でドットの形成を行なうことができる。この場合には、前記のとおり、光量の補正を発光強度の補正により行うことも、発光時間の補正により行うことも可能である。
【００９５】
ビーム調整装置のサイズは、画像形成装置の取り外し可能な感光体ユニットの占有スペースに入る大きさとし、取付け部形状は、感光体ユニットの画像形成装置への取付け部と同じものとし、ビーム調整手段とこの取付手段とを一体的に構成することで、画像形成装置への挿入と、画像形成装置に走査光学ユニットを組付けたまま、実使用状態でのビーム調整を行うことができる。
【００９６】
感光体と同じスペース、同じ取り外し操作で調整装置の取付け取り外しができるため、特別な画像形成装置の改造が要らない。画像形成装置内に取付けて、実際の使用状態で、レーザビームにより形成されるドット位置の測定を高精度に行うことができる。また、完成品でのビーム位置調整が可能であるので、工場での調整工程で簡単な作業により作業者が使用して測定することができる。
【００９７】
感光体面上に光走査によるビームのビーム結像状態を測定するビーム測定手段を設ける。また、画像形成装置の制御手段と通信するための通信手段を設ける。また、これらのビーム測定手段と通信手段を制御するための調整制御手段を設ける。これによって、画像形成装置を調整モードにして、ビーム調整装置からの通信により作動状態でレーザー光の発光制御を行わせ、感光体面上でのビームを測定することができる。
【００９８】
画像形成装置を調整モードにして、作動状態でレーザ光の発光制御を調整装置の制御手段と画像形成装置の制御手段との通信で行えるため、特別な回路を調整装置に設ける必要がなく、コスト及び省スペース化することができる。
【００９９】
光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した光伝達手段に入射させて、伝達されたビーム像を出射端にて、主走査方向に偏向させる偏向手段を設け、前記光伝達手段の出射端に焦点位置がくるように、拡大光学手段を設け、実際に感光面上に露光したビーム像を拡大したものを、二次元エリアセンサで撮像することができる。また、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、主走査方向に撮像手段と光伝達手段と光偏向手段と拡大検出手段からなる測定ヘッドをお互いの位置関係を保ったまま移動させることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【０１００】
光ファイバを用いた光伝達手段をビーム結像位置に配置し、光偏向手段によって主走査方向に伝達することで、ビーム像の光拡大光学手段と撮像手段を主走査方向に配置することができるため、従来のように、主走査方向と垂直な方向に配置した場合と比べて、対物レンズの焦点距離とそれ自身の大きさと結像長さ、及び、ＣＣＤカメラの大きさによる測定ヘッドの張出しを小さくできるので、調整装置の側面の断面積を小さくすることができ、調整装置を感光体ドラムユニットより、小さくすることができ、画像形成装置内に直接挿入して、ビーム像の測定及び調整を行うことができる。また、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段、撮像手段からなる測定ヘッドは、一度調整すれば、それぞれの位置関係を変えることなく、固定した状態で、主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１０１】
光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段に光ファイバを用い、そのファイバの配列方向を感光体面の略法線方向に配置することで、ビーム像を確実に取得することができる。
【０１０２】
ビームの結像位置に設けた光ファイバにより、その配列方向を感光体面の略法線方向に配置して、ビーム像を取込み、伝達されたビーム像は高効率、低歪みで伝達されるので、ＣＣＤカメラによって確実にビーム位置の測定を行なうことができる。
【０１０３】
ビーム測定手段を感光体回転中心と同一な回転中心で回転できる回転駆動手段を設けている。例えば、カラー画像形成装置などでは、レイアウト上の制約から、走査ビームを折返しミラーを使って、各色の感光体ユニットへ入射させるが、感光体ユニットの形状が同じであっても、入射ビームの感光体への入射位置が異なる場合がある。このとき、前記回転駆動手段を用いて、ビーム測定手段を回転駆動させてビーム入射方向に略一致する方向に配置することができる。
【０１０４】
同一の調整装置を４台用い、カラー画像形成装置において、ビームの入射方向になるように、予め、回転させるだけで、光走査ビームの調整を一度に行うことができる。
【０１０５】
ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム位置算出手段を用いて、撮像画面内におけるビーム重心位置が算出され、感光体面上でのビーム位置を取得することができる。
【０１０６】
二次元エリアセンサによって撮像されたビーム像からビーム位置を測定することができる。
【０１０７】
ビーム測定手段に、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段、撮像手段からなる測定ヘッドを、主走査方向に移動する移動ステージにおいて、その移動量を検出するステージ位置検出手段を設けることで、測定系が主走査方向のどの位置にいるかを正確に測定することができる。また、このステージ位置と前記撮像手段内のビーム位置を加算することで、撮像したビームの主走査方向の絶対位置を取得することができる。
【０１０８】
二次元エリアセンサによって測定されたビーム位置と測定ヘッドの主走査方向の位置を演算することにより、ドットの主走査方向の絶対位置を測定することができる。
【０１０９】
ビーム測定手段によって撮像されたビーム像は、ビーム光量算出手段を用いて、撮像画面内におけるビームの光量分布が算出され、感光体面上でのビームの光量分布を取得することができ、このデータに基づいて、特定の閾値をもとに主・副ビーム径を算出することもできる。
【０１１０】
二次元エリアセンサによって撮像されたビーム像からビーム光量分布を測定することができる。
【０１１１】
ビーム測定手段によって取得したビーム位置データとステージ位置データを記憶する記憶手段を設け、このデータから、位置補正データ演算手段を用いて、ドットの位置ずれ補正データを算出することができる。
【０１１２】
画像形成装置で演算してドット位置ずれ補正データを求める必要がないため、画像形成装置に負荷がかからないので、コストアップにもつながらない。
【０１１３】
ビーム測定手段によって取得したビーム光量データを記憶する記憶手段を設け、このデータから、光量補正データ演算手段を用いて、ビーム光量補正データを算出することができる。
【０１１４】
画像形成装置で演算して光量補正データを求める必要がないため、画像形成装置に負荷がかからないので、コストアップにもつながらない。
【０１１５】
従来例では、取得した二次元受光センサーアレイからの信号を画像形成装置内で演算して、光束位置ずれ補正データを求めているため、装置に演算手段を備える必要があり、コスト高になるという不具合がある。また、通信手段を用いて、別の装置で演算させた場合でも、二次元受光センサーアレイからのデータ量が膨大なため、通信時間に多くの時間を費やし、高速に処理できないという不具合もある。
【０１１６】
本実施例の調整制御手段の出力手段は、取得した各データを外部の汎用の記憶手段付き演算装置に出力し、そこで、位置ずれ補正量、及び、ビーム光量補正量を演算させる。そして、演算結果を再び、入力手段を用いて入力する。すなわち、ドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを外部の演算装置を利用して作成することができる。
【０１１７】
画像形成装置で演算してドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを求める必要がないため、画像形成装置に負荷がかからない。また、外部の汎用の記憶手段付き演算装置で演算させるためビーム調整装置に負荷がかからない。また、コストアップにならない。
【０１１８】
調整制御手段は、画像形成装置の制御手段と通信して走査同期信号を取得して、これをもとに位相遅れ回路により、所定時間遅らせた外部トリガ信号を生成させる。ＣＣＤカメラを外部トリガからの信号により撮像する際に、撮像のタイミングが、カメラの水平同期信号のタイミングに依存することなく、走査ビームが感光体面上を一走査する期間に必ずシャッターが開いている状態にして撮像することができる。
【０１１９】
ＣＣＤカメラを外部トリガからの信号により撮像する際に、カメラの水平同期信号のタイミングに依存することなく、走査ビームを確実に撮像することができる。
【０１２０】
調整制御手段は転送手段を用いて、作成したドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを画像形成装置のＬＤ発光パターン生成手段に転送し、記憶させることができる。
【０１２１】
ドットの位置ずれ補正データ、及び、ビーム光量補正データを画像形成装置のＬＤ発光パターン生成手段に転送し、記憶させることができ、ＬＤから補正された発光光量で、かつ、補正されたタイミングでビームを出射させることができるので、これにより、感光体面上に走査ビームにより形成されるドットが適切な位置に適切な光量にすることができる。
【０１２２】
ビーム調整装置を用いて、画像形成装置のドットの位置ずれとビーム光量を調整することができる。これにより高画質なカラー画像形成装置を提供することができる。
【０１２３】
また、走査光学ユニットで使われているポリゴンミラーの回転精度（ジッター）に起因する等速性誤差によるもの、ポリゴンミラーの長時間の回転に伴う軸受等からの発熱によるもの、ｆθレンズやミラーの形状精度やその取付位置不良によるもの、走査光学ユニット自体の取付誤差によるもの、環境変化（温度、湿度等の変化）による装置フレーム変形によるもの、などによって生じるドット位置ずれ、及び、光量変動を、実際の使用条件で正確に測定して、それぞれの補正データを生成し、ＬＤ発光パターン生成手段に転送し記憶させることで、感光体上に照射される光書込みビームの位置、及び、光量を補正することができる。
【０１２４】
図３は本発明に係る第２実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
図３では、第１実施例のビーム調整装置１０における測定ヘッド２０の別の構成を示している。なお、測定ヘッド２０以外の構成は、第１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略している。
【０１２５】
図３に示すように、測定ヘッド２０は、撮像手段としての二次元エリアセンサ２１から構成されている。測定ヘッド２０を主走査方向に移動させる手段として移動ステージ２５を設ける。そして、移動ステージ２５の主走査方向の位置は、第１実施例と同様に、位置検出ヘッド２６と位置検出スケール２７から、ステージ位置検出部４４（図２参照）によって検出される。これにより、走査ビームの位置を、二次元エリアセンサ２１の画面内の位置と、測定ヘッド２０の位置から測定できる。また、ビーム光量も測定することができる。
【０１２６】
従来例では、二次元受光センサーアレイは感光体の有効走査幅より長いものを用意する必要があるため、検出部に要するコストが非常に高いものになるという不具合がある。また、一般的に、これだけの検出エリアを持つ二次元センサーアレイの画素サイズは、１０×１０μｍ以上あり、位置の検出分解能をこれ以上あげることができない。また、画素ピッチの整列精度を考慮すると、このセンサによる光束位置ずれの測定精度は１０μｍよりあげることは困難であるという不具合もある。
【０１２７】
本実施例によれば、光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した撮像手段として、例えば二次元エリアセンサ２１を用いて撮像したビーム像から、ビームの光量や画面内の重心位置をもとに計算したビーム位置（主・副）を演算でき、実際に感光面上のどの位置にビームが露光されたかを算出することができる。また、主走査方向に撮像手段を移動させる移動手段を設けることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【０１２８】
ビームの結像位置に撮像手段として、例えば、二次元エリアセンサを設け、撮像手段を含めた測定ヘッドを主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１２９】
図４は本発明に係る第３実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
図４では、第１実施例のビーム調整装置１０における測定ヘッド２０のさらに別の構成を示している。なお、測定ヘッド２０以外の構成は、第１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略している。
【０１３０】
図４に示すように、測定ヘッド２０は、光伝達手段２２と、撮像手段としての二次元エリアセンサ２１とから構成されている。測定ヘッド２０を主走査方向に移動させる手段として移動ステージ２５を設ける。そして、移動ステージ２５の主走査方向の位置は、第１実施例と同様に、位置検出ヘッド２６と位置検出スケール２７から、ステージ位置検出部４４によって検出される。これにより、走査ビームの位置を、二次元エリアセンサ２１の画面内の位置と、測定ヘッド２０の位置から測定できる。また、ビーム光量も測定することができる。このとき、光伝達手段２２に、像を拡大して伝達することが可能なテーパファイバオプティクスプレートを使用している。これにより、ビーム像を拡大して二次元エリアセンサ２１で撮像することができ、走査ビームの位置や光量の測定精度を高めている。
【０１３１】
光走査によるビームを感光体面の略法線方向に配置した光伝達手段に入射させて、途中で拡大されたビーム像が出射端に伝達され、実際に感光面上に露光したビーム像を拡大したものを、二次元エリアセンサで撮像することができる。上記第２実施例と同じく、撮像したビーム像から、ビームの光量やビーム位置（主・副）を演算できる。また、主走査方向に光伝達手段と撮像手段からなる測定ヘッドを移動させることで、主走査方向のどの位置においても撮像を行える。
【０１３２】
走査光学系では、有効書込み幅の端部で走査ビームは斜めに感光体に入射されるため、対物レンズを用いて拡大検出する場合、開口数（Ｎ．Ａ）の関係で、鏡筒でビームがけられてしまうので、対物レンズの向きを変える必要があったが、光ファイバを用いた光伝達手段を用いた場合、ビーム結像位置に配置するだけで、感光体と等価な位置でのビーム像を確実に取得でき、さらに、光伝達手段内で拡大検出することも可能となる。また、光伝達手段と撮像手段を含めた測定ヘッドを主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１３３】
図７は本発明に係る第４実施例のビーム調整装置に備える測定ヘッドの構成例を示す図である。
図７では、第１実施例のビーム調整装置１０における測定ヘッド２０のさらに別の構成を示している。なお、測定ヘッド２０以外の構成は、第１実施例と同様であるので、その詳細な説明は省略している。
【０１３４】
図７に示すように、第４実施例の測定ヘッド２０は、光伝達手段と光偏向手段とをＬ字型光ファイバ３３で構成した。このように、ビームの結像位置（感光体面上Ｒ）にＬ字型光ファイバ３３を設けることにより、第１実施例の光伝達手段と光偏向手段との機能を合わせて利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【０１３５】
光走査によるビームの結像位置に設けた光伝達手段とそこでのビーム像を主走査方向に偏向させる光偏向手段として、Ｌ字型の光ファイバを用いることで、感光体面上のビーム像を主走査方向に偏向させて取得することができる。
【０１３６】
ビームの結像位置に設けたＬ字型光ファイバにより、光伝達手段と光偏向手段の機能を合わせて利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【０１３７】
以上のビーム調整装置は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に用いることができ、この画像形成装置における走査光学ユニットのレーザビームの書込み位置や光量を測定し、補正データを作成し反映させることで、その書込み位置や光量の調整を行うことができ、ビーム補正データ作成方法、カラー画像形成装置、プログラム、記憶媒体及び印刷物にも応用できる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、１７に記載された発明によれば、感光体ユニットが画像形成装置内に占有するスペース内に、画像形成装置側取付手段を介して、画像形成装置用ビーム調整装置の取付け取り外しができるため、特別な画像形成装置の改造が不要である。また、このビーム調整装置を画像形成装置内に取付けて、実際の使用状態で、レーザビームにより形成されるドット位置及びビーム光量の測定を高精度に行うことができる。また、完成品でのビーム位置及びビーム光量の調整が可能であるので、工場での調整工程で簡単な作業により作業者が使用して測定することができる。
【０１３９】
さらには、画像形成装置を調整モードにして、作動状態でレーザ光の発光制御を調整装置の制御手段と画像形成装置の制御手段との通信で行えるため、特別な回路を調整装置に設ける必要がなく、コスト及び省スペース化することができる。
【０１４０】
また、請求項２に記載された発明によれば、画像形成装置を調整モードにして、作動状態でレーザ光の発光制御を調整装置の制御手段と画像形成装置の制御手段との通信で行えるため、特別な回路を調整装置に設ける必要がなく、コスト及び省スペース化することができる。
【０１４１】
また、請求項３に記載された発明によれば、ビームの結像位置に撮像手段として、例えば、二次元エリアセンサを設け、撮像手段を含めた測定ヘッドを光走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１４２】
また、請求項４に記載された発明によれば、光伝達手段によりビームの結像位置のビーム像を拡大して伝達できるので、走査ビームの位置や光量の測定精度を高めることができる。また、光伝達手段と撮像手段を含めた測定ヘッドを光走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１４３】
また、請求項５に記載された発明によれば、測定ヘッドの張出しを小さくできるので、調整装置の側面の断面積を小さくすることができ、ビーム調整装置を感光体ユニットより、小さくすることができ、画像形成装置内に直接挿入して、ビーム像の測定及び調整を行うことができる。また、光伝達手段、光偏向手段、拡大光学手段および撮像手段からなる測定ヘッドは、一度調整すれば、それぞれの位置関係を変えることなく、固定した状態で、主走査方向に移動させることで、有効書込み幅全域での測定することができる。
【０１４４】
また、請求項６に記載された発明によれば、ビームの結像位置に設けた光ファイバにより、その配列方向を感光体面の略法線方向に配置して、ビーム像を取込み、伝達されたビーム像は高効率、低歪みで伝達されるので、撮像手段によって確実にビーム位置の測定を行なうことができる。
【０１４５】
また、請求項７に記載された発明によれば、ビームの結像位置に設けたＬ字型光ファイバにより、光伝達手段と光偏向手段との機能を合わせて利用することができるので、部品点数を削減することができる。
【０１４６】
また、請求項８に記載された発明によれば、同一のビーム調整装置を４台用い、カラー画像形成装置において、ビームの入射方向になるように、予め、回転させるだけで、光走査ビームの調整を一度に行うことができる。
【０１４７】
また、請求項９に記載された発明によれば、撮像手段によって撮像されたビーム像からビーム位置算出手段によりビーム位置を測定することができる。
【０１４８】
また、請求項１０に記載された発明によれば、撮像手段によって測定されたビーム位置と測定ヘッドの主走査方向の位置を演算することにより、ドットの光走査方向の絶対位置を測定することができる。
【０１４９】
また、請求項１１に記載された発明によれば、撮像手段によって撮像されたビーム像からビーム光量分布を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置の概略構成図である。
【図２】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置の概略システム構成図である。
【図３】 本発明に係る第２実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
【図４】 本発明に係る第３実施例のビーム調整装置を示す概略構成図である。
【図５】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置の概略構成を示す正面図である。
【図６】 図５のビーム調整装置の概略側面断面図である。
【図７】 本発明に係る第４実施例のビーム調整装置に備える測定ヘッドの構成例を示す図である。
【図８】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置におけるビーム像の検出タイミングを示したタイミングチャートである。
【図９】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における測定フローチャートである。
【図１０】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置におけるＬＤ発光パターン生成部での発光タイミングチャートである。
【図１１】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、倍率誤差及び走査線曲がり量の測定例を示す図である。
【図１２】 本発明のビーム調整装置を用いる、一般的なカラー画像形成装置を示す図である。
【図１３】 図１２の画像像形成装置で使用されている感光体ユニットの着脱を示す図である。
【図１４】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、二次元エリアセンサが撮像したビーム画像を画像処理する様子を示す図である。
【図１５】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置における、ドットの測定位置と理想位置との差分から位置補正量を求める工程についての説明図である。
【図１６】 本発明に係る一実施例としての第１実施例のビーム調整装置を適用する、画像形成装置の各走査光学ユニットが備えているパルス幅変調装置等の回路構成例を示すブロック図である。
【図１７】 図１６のパルス幅変調装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１８】 図１２の画像形成装置に備える、走査光学ユニットの概念図を示した図である。
【符号の説明】
１０ ビーム調整装置（ビーム調整手段）
１１ 走査光学ユニット（光書込み光学系）
１２ レーザ光源（レーザダイオード）
１３ 同期検知ＰＤ（フォトダイオード）
１４ ポリゴンミラー
１５ ｆθレンズ
１６ 同期信号
１７ ＬＤ発光パターン生成部
１８ 検出トリガ発生手段
２０ 測定ヘッド２０（ビーム測定手段）
２１ 二次元エリアセンサ（撮像手段）
２２ 光伝達手段
２３ 光偏向手段
２４ 拡大検出手段（拡大光学手段）
２５ 移動ステージ（移動手段）
２６ 位置検出ヘッド
２７ 位置検出スケール
２８ 移動ステージ用ガイド
２９ 移動ステージ用モータ
３０ 側板
３１ａ，３１ｂ 取付手段
３２ 回転手段
３３ Ｌ字型光ファイバ
４０ 調整制御部（調整制御手段）
４１ 画像処理部
４２ ビーム位置算出部
４３ ビーム光量算出部（ビーム光量算出手段）
４４ ステージ位置検出部（ステージ位置検出手段）
４５ データ記憶部（ビーム光量データを記憶する記憶手段）
４６ 通信部（通信手段）
４７ 機構制御部
４８ 位置補整データ演算部（位置補正データ演算手段）
４９ 光量補整データ演算部（光量補整データ演算手段）
５０ 外部演算装置
５１ データ出力部（出力手段）
５２ データ入力部（入力手段）
５３ データ転送部（転送手段）
５４ 表示部
６０ 画像形成装置
７１ パルス幅変調部
７２，７２Ｍ，７２Ｃ，７２Ｙ，７２Ｋ 感光体ユニット
８０ ＰＬＬ回路
８１ ＶＣＯ
８２ 分周回路
８３ 位相比較器または位相周波数比較器
８４ セレクタ
８５ アナログ遅延部
８６ パルス幅生成部
８７ 制御部
８８ テーブルデータ
Ｓ スペーズ
Claims (11)
- 感光体ユニットが装着可能なスペース部と、
前記スペース部に前記感光体ユニットを装着する際に前記感光体ユニットが取り付けられる第１の取付部と、
前記スペース部に装着された感光体ユニットの感光体面に露光させる走査ビームを生成する光源と、
前記光源に送信され走査ビームを生成する際に用いられる発光パターンを生成する発光パターン生成部と、
前記第１の取付部に取り付け可能な第２の取付部と、前記光源から発せられる走査ビームが露光される前記感光体面に対応する位置に配置されるビーム測定手段と、前記ビーム測定手段によって測定されたビーム像に基づいて生成される発光パターンの補正データを前記発光パターン生成部に伝送する通信手段と、を具備するビーム調整装置と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。 - 前記ビーム調整装置が、前記ビーム測定手段と前記通信手段とを制御するための調整制御手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置に配設された撮像手段と、前記撮像手段を前記光走査の方向へ移動させる移動手段と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置のビーム像を拡大して伝達する光伝達手段と、前記光伝達手段の出射面を撮像する撮像手段と、前記光伝達手段と前記撮像手段とを前記光走査の方向へ移動させる移動手段と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記感光体面上の光走査によるビームの結像位置に配設されて、前記ビーム像を伝達する光伝達手段と、前記ビーム像を光走査方向へ偏向する光偏向手段と、前記ビーム像を拡大して結像面に結像させるための拡大光学手段と、前記結像面に配設された撮像手段と、前記光伝達手段、前記光偏向手段、前記拡大光学手段及び前記撮像手段を前記光走査方向へ移動させる移動手段と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記光伝達手段が、光ファイバ束から構成され、そして、前記光ファイバ束の光ファイバの配列方向が、前記感光体の略法線方向に配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の画像形成装置。
- 前記光伝達手段と前記光偏向手段とが、一つのＬ字型光ファイバにより構成されていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記感光体の回転中心と同一な回転中心を有すると共に、前記画像形成装置の光走査によるビームの入射方向に向けて、測定位置を回動するための回転手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記撮像手段が撮像した撮像画面内のビーム位置を算出するビーム位置算出手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記移動手段の移動量を検出するステージ位置検出手段を備えていることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の画像形成装置。
- 前記ビーム測定手段が、前記撮像手段が撮像した撮像画面内のビームの光量を算出するビーム光量算出手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
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