JP4612839B2 - カラー画像形成装置の調整方法 - Google Patents

Description

本発明はカラー画像形成装置の調整方法に関し、特に光源手段から光変調され出射した光束を偏向手段としてのポリゴンミラー(回転多面鏡)により反射偏向させ、結像光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の光走査装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えばポリゴンミラーより成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている（特許文献１，２参照）。

図６は従来の光走査装置の要部概略図である。

同図において光源手段９１から出射した発散光束はコリメーターレンズ９３により略平行光束に変換され、絞り９２によって該光束を制限して副走査断面内（副走査方向）にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した略平行光束のうち主走査断面内（主走査方向）においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束して偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）９５の偏向面（反射面）９５ａにほぼ線像として結像している。

そしてポリゴンミラー９５の偏向面９５ａで偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系９６を介して被走査面としての感光ドラム面９８上に導光し、ポリゴンミラー９５を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光ドラム面９８上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行なっている。

上記の光走査装置においては感光ドラム面９８上を光スポットで走査する前に該感光ドラム９８面上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としてのＢＤ（beam detector）センサ−９９が設けられている。このＢＤセンサー９９はポリゴンミラー９５で反射偏向された光束の一部であるＢＤ光束、即ち感光ドラム９８面上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査している時の光束を受光する。このＢＤ光束はＢＤミラー９７で反射され、ＢＤレンズ（不図示）で集光されてＢＤセンサー９９に入射する。そしてこのＢＤセンサー９９の出力信号からＢＤ信号（同期信号）を検出し、このＢＤ信号に基づいて感光ドラム９８面における画像記録の開始タイミングを調整している。

同図における結像光学系９６は副走査断面内においてポリゴンミラー９５の偏向面９５ａと感光ドラム面９８とが共役関係となるように構成しており、これより偏向面９５ａの面倒れを補正している。
特開２００１−２１８２２号公報 特開平１１―３２６８０４号公報

上記光走査装置においては、高速化及び高解像度化を図るための一手段として、例えばオーバーフィルド光学系（ＯＦＳ）が用いられている。

図７はオーバーフィルド光学系を用いた光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図８は図７の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。

このオーバーフィルド光学系はポリゴンミラー８５の偏向面８５ａの数を増やし、該偏向面８５ａの主走査方向の幅より広い幅の光束を該偏向面８５ａに入射させることを特徴としている。ポリゴンミラー８５の偏向面８５ａは広い入射光束の中で実質的に偏向走査するのに必要な光束幅を備えていれば良いので、該ポリゴンミラー８５は小径で面数を増やすことが可能になり高速化に適している。

しかしながらその反面、オーバーフィルド光学系はポリゴンミラー８５の偏向面８５ａが広い光束中を角度を変えながら回転移動するので回転角度φに伴って反射光束幅が１／cosφに変化するので、被走査面８８上の主走査方向のスポット径が変動する要因となる。したがって装置構成としてポリゴンミラー８５に入射する光束は、該ポリゴンミラー８５の走査角度が振り分けなるように結像光学系８６の光軸上から入射させることが望ましい。すなわち光源手段８１から出射した光束は主走査断面内においてポリゴンミラー８５の偏向角度の略中央から第２、第１の結像レンズ８６ｂ，８６ａを介して入射させることが良い。所謂正面入射させることが良い。

さらにポリゴンミラー８５に入射する入射光束と、該ポリゴンミラー８５で反射偏向する走査光束（偏向光束）との干渉を避けるために、該入射光束は図８に示すように副走査断面内において斜めの角度θを有してポリゴンミラー８５に入射させるのが良い。斜め入射角度θは偏向走査に伴う結像性能の劣化を抑えるためにせいぜい１度程度に設定され、入射光束と反射光束とを分離している。

結像光学系８６の焦点距離をｆとすると、該焦点距離ｆはポリゴンミラー８５の面数をＮ、被走査面８８上の走査幅をＷ、走査効率をηとすると、
ｆ＝ＷＮ／４πη・・・（Ａ）
の関係式から求まる。

オーバーフィルド光学系の特徴を生かしてＮ＝１２面、Ｗ＝３５２．２(mm)、η＝０．９とするとｆ＝３４５(mm)となり、結像光学系８６の焦点距離ｆはかなり長くなることが分かる。結像光学系８６の焦点距離が長くなるとレンズ面の面精度誤差は被走査面８８上の結像位置ずれに敏感になる。さらに、走査レンズ８６ｂ,８６aを介してポリゴンミラー８５に一度入射したのち、再度走査レンズ８６ａ,８６ｂを通過しているため走査レンズ８６ａ,８６ｂのレンズ面の加工精度が特に厳しくなる。

また高精細をねらって主走査方向のスポット径を小さくしていくと焦点深度が狭くなり結像位置ずれの許容範囲が小さくなるなどスポット性能を満足させることが厳しくなりコストアップの原因となる。

このような対策として、例えば特許文献１に開示されているように入射光学系のレンズ（第２のレンズ４）又は／及び他のレンズ（シリンドリカルレンズ６）を光軸方向に移動させることにより、被走査面上における光束の結像位置を調整している。

ここで図９は、上述した光走査装置を複数同時に使用し、それぞれ異なる感光ドラム面上に各色毎の画像情報を記録し、カラー画像を形成するカラー画像形成装置の要部概略図である。

同図において、211,212,213,214は各々上記図７に示した光走査装置、221,222,223,224は各々像担持体としての感光ドラム、231,232,233,234は各々現像器、251は搬送ベルトである。

同図におけるカラー画像形成装置は上記の光走査装置211,212,213,214を４個並べ、各々がＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々並行して感光ドラム面221,222,223,224上に画像信号を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。このようなカラー画像形成装置では複数の走査線を重ね合わせ画像形成を行うために、特に各色間の走査線ずれを少なくすることが重要である。

この走査線ずれを調整する簡易な方法として、例えば特許文献２で開示されているように結像光学系の一要素を構成する光学素子（回折光学素子１０ｃ）の位置を変位させて感光ドラム面上への光束の照射位置を調整する手段がある。

ただし、前述したように光学系全体で結像位置での照射位置を見ながら入射光学系の光学素子の調整を行う場合、結像位置での照射位置は結像光学系の光学素子の姿勢や面形状の影響を受けやすいので、走査線ずれを調整するために該入射光学系の光学素子の位置を変位させると、偏向面上での光束の位置が称呼位置であるかの確認ができないという問題点がある。

本発明は被走査面上における光束の結像位置及び照射位置の調整を容易に精度よく行うと共に高精度な光走査を可能としたカラー画像形成装置の調整方法の提供を目的とする。

請求項１の発明のカラー画像形成装置の調整方法は、光源手段と、前記光源手段から出射された光束の状態を所定の状態に変換する入射光学系と、前記入射光学系にて変換された光束を反射偏向する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面にて反射偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を含む光走査装置を複数有するカラー画像形成装置の調整方法であって、
前記複数の光走査装置の各々の光走査装置は、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の主走査方向の幅が前記偏向面の主走査方向の幅よりも広い状態で前記偏向手段の偏向面に入射し、かつ、前記光源手段から出射された光束が前記結像光学系を通過した後に前記偏向面に入射しており、
前記複数の光走査装置の各々の光走査装置において、前記結像光学系を実際の光走査で用いない前記被走査面上における光束のピント調整用の補正光学系に置き換えた状態にて、前記光走査装置内の入射光学系の少なくとも一部の光学素子を前記入射光学系の光軸方向に変位させて、前記被走査面上における光束のピント調整を行う工程及び前記入射光学系の一部の光学素子を前記入射光学系の光軸と直交方向に移動させて、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の照射位置を調整する工程を有する第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記補正光学系を前記結像光学系に戻した状態で前記各々の光走査装置内の結像光学系の少なくとも一部の光学素子を前記結像光学系の光軸の直交方向に移動又は前記結像光学系の光軸に対して回転させて前記各々の光走査装置内のレジストレーションの調整を行う第２の工程と、を有することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、前記入射光学系の一部の光学素子を前記入射光学系の光軸と直交方向に移動させて、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の照射位置を調整する工程は、前記入射光学系の一部の光学素子を副走査方向に移動させて、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の副走査方向の照射位置を調整する工程であることを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記入射光学系は、前記光源手段からの光束をカップリングする第１の光学系と、主走査断面内にのみパワーを有する第２の光学系と、主走査断面内と副走査断面内でパワーの異なるアナモフィックレンズとを有しており、
前記第１の工程は、前記第１の光学系を前記入射光学系の光軸方向に変位させて被走査面上における光束の副走査断面内のピント位置を調整する工程と、前記第２の光学系を前記入射光学系の光軸方向に変位させて前記被走査面上における光束の主走査断面内のピント位置を調整する工程であることを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか１項の発明において、前記入射光学系は、主走査断面内のＦナンバーをｆｎｏ（主）、副走査断面内のＦナンバーをｆｎｏ（副）とするとき、
０＜ｆｎｏ（主）／ｆｎｏ（副）＜５．０
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１乃至４の何れか１項の発明において、前記第１の工程を行う際に、前記偏向手段を取り外し、前記偏向面に相当する位置に開口部を有する開口絞りを配置して、前記結像光学系を前記補正光学系に置き換えた状態にて、前記光走査装置内の入射光学系の少なくとも一部の光学素子を前記入射光学系の光軸方向に変位させて、前記被走査面と等価な位置に配置された光学センサ上に結像される光束を検出して、前記被走査面上における光束のピント調整を行うことを特徴としている。

本発明によれば被走査面上の結像位置の調整をする第１の工程（調整手段）と、各光走査装置内のレジストレーションの調整をする第２の工程（調整手段）と、を有することにより、被走査面上における光束の結像位置及び照射位置の調整を容易に精度よく行うことができ、また各光走査装置における走査線の傾きずれや走査線の曲がり等による各色の色ずれを低減することができるカラー画像形成装置の調整方法を達成することができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施例１のカラー画像形成装置の調整方法を用いたカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、後述する光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に各色光に対応する画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。

同図において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々後述する調整方法で調整された光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルト、５２はパーソナルコンピュータ等の外部機器、５３は外部機器５２から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置６１，６２，６３，６４に入力せしめるプリンタコントローラである。

同図において、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６１，６２，６３，６４に入力される。そして、これらの光走査装置６１，６２，６３，６４からは、各画像データに応じて変調された光束（光ビーム）４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光束によって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。

本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）を４個並べ、各々が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、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置６１，６２，６３，６４により各々の画像データに基づいた光束を用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、搬送ベルト５１上の記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成し、該フルカラー画像をシート部材（紙）に転写している。

前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤ（ラインセンサー）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。

図２は図１に示した本発明の光走査装置を複数有するカラー画像形成装置に用いられる複数の光走査装置のうち１つを代表して示した主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。尚、他の光走査装置に関しては図２に示す光走査装置と、その構成及び光学的作用は同一である。

ここで、主走査方向とは光偏向器の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（光偏向器で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは光偏向器の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で結像光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。

同図において１は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。尚、本実施例では光源手段１を単一の発光部を有するシングルビームレーザーより構成したが、これに限らず、複数の発光部を有するマルチビームレーザーより構成しても良い。

３は正のパワー（屈折力）を有する第１の光学系としての第１のレンズ(以下「平凸レンズ」と称す。)であり、光源手段１より出射された光束を略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。

３ａは第１の駆動手段であり、平凸レンズ３を光軸方向に移動させている。本実施例では後述するように平凸レンズ３を光軸方向に移動させることにより被走査面８上における副走査断面内（副走査方向）の結像位置を調整している。

２は開口絞り（アパーチャー）であり、通過光束を規制してビーム形状を整形している。

7は主走査断面内（主走査方向）のみに正のパワーを有する第２の光学系としてのシリンドリカルレンズであり、平凸レンズ３で略平行光束に変換された光束を略収束光束に変換している。またシリンドリカルレンズ７の取付け座面は後述する入射光学系１１の光軸と平行な平面に加工された形状より成っている。

７ａは第２の駆動手段であり、シリンドリカルレンズ７を光軸方向に移動させている。本実施例では後述するようにシリンドリカルレンズ７を光軸方向に移動させることにより、被走査面８上における主走査断面内（主走査方向）の結像位置を調整している。

４は主走査断面内に負のパワーを有し、副走査断面内に正のパワーを有するアナモフィックレンズであり、開口絞り２を通過した光束を主走査断面内において、発散光束に変換し、主走査方向の光束径を拡大している。また副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させている。

１２はミラー（折り返しミラー）であり、アナモフィックレンズ４を通過した光束を主走査方向に対して偏向させて、ポリゴンミラー５に導いている。

尚、平凸レンズ３、開口絞り２、シリンドリカルレンズ７、アナモフィックレンズ４、そして後述する第１の結像レンズ６ａの各要素は入射光学系１１の一要素を構成している。また主走査断面内においてはシリンドリカルレンズ７、アナモフィックレンズ４と第１の結像レンズ６ａとの３枚のレンズでアフォーカル系を構成している。

５は偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。

６は第３の光学系としての結像光学系であり、共にプラスチック材より成る第１、第２の２枚の結像レンズ6a,6bを有している。本実施例における第１、第２の結像レンズ6a,6bは共に主走査断面内と副走査断面内とで互いにパワーが異なるアナモフィックレンズより成り、像面湾曲とｆθ特性とを両立させている。また結像光学系６はポリゴンミラー５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面８上にスポットに結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー５の偏向面５ａと感光ドラム面８との間を光学的に略共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。また第１の結像レンズ６ａは入射光学系１１の一部をも構成している。

６ｂ１は第３の駆動手段であり、第２の結像レンズ６ｂを光軸に対して上下方向もしくは左右方向に移動、または光軸に対して回転させている。本実施例では第２の結像レンズ６ｂを光軸に対して上下方向もしくは左右方向に移動、または光軸に対して回転させることにより、感光ドラム面８上への光束の照射位置の調整を行っている。

また本実施例ではポリゴンミラー５に入射する光束(入射光束)が第１の結像レンズ６ａを通過し、該ポリゴンミラー５で偏向された光束(走査光束)が再度第１の結像レンズ６ａに入射するダブルパス構成としている。

８は被走査面としての感光ドラム面である。

本実施例において、半導体レーザー１から光変調され出射した光束は平凸レンズ３によって略平行光束に変換され、開口絞り２によって光束が制限され、シリンドリカルレンズ７によって一度略収束光に変換されてアナモフィックレンズ４に入射している。アナモフィックレンズ４に入射した光束のうち、副走査断面内における光束は収束して第１の結像レンズ６ａを通過（ダブルパス構成）してポリゴンミラー５の偏向面５ａに入射し、該偏向面５ａ近傍にほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。このとき偏向面５ａに入射する光束をポリゴンミラー５の回転軸と結像光学系６の光軸を含む副走査断面内から、該ポリゴンミラー５の回転軸と垂直な平面（ポリゴンミラー５の回転平面）に対して斜入射角度θ／２＝度という小さな角度で入射させ、入射光束と偏向光束とを分離している。

一方、主走査断面内における光束は発散して第１の結像レンズ６ａを通過することによって略平行光束に変換され、ポリゴンミラー５の偏向角の略中央から偏向面５ａに入射している（正面入射）。このときの略平行光束の光束幅は主走査方向においてポリゴンミラー５の偏向面５ａのファセット幅に対して十分広くなるように設定している（オーバーフィルド光学系）。

そしてポリゴンミラー５の偏向面５ａで偏向反射された光束は第１、第２の結像レンズ6a,6bを介して感光ドラム面８に導光され、該ポリゴンミラー５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行っている。

一般にカラー画像形成装置の場合、上述した結像光学系６を１つの感光ドラム面上に４回走査して画像記録を行うタイプより、本実施例にように４色（Ｃ，Ｍ，Ｙ、Ｂ）の感光ドラム２１，２２，２３，２４に対応する４つの結像光学系を用いて画像記録を行う、所謂タンデム型のカラー画像形成装置の方が印刷速度でみると優れている。

しかしながら、結像光学系のレンズの形状誤差や配置誤差によって主走査方向および副走査方向に称呼に対して照射位置誤差が発生してしまう。タンデム型のカラー画像形成装置の場合は４つの結像光学系での照射位置がずれていると、色を重ねたときには色ずれ（レジストレーションずれ）の原因となるので各結像光学系で照射する位置を揃えておく必要がある。

本実施例では、第２の結像レンズ６ｂを光軸に対して上下方向もしくは左右方向に移動、または光軸に対して回転させることで、初期誤差の修正を行っている。

本実施例のようにオーバーフィルド光学系を用いた場合、前述の如く結像光学系６の焦点距離ｆが長くなると、レンズ面の面精度誤差は被走査面８上の結像位置ずれに敏感になるためにレンズ面の加工精度が厳しくなる。さらに第１、第２の結像レンズ6a,6bは高精細をねらって像面湾曲とｆθ特性を良好に満足させるために非球面形状の加工が容易なプラスチック成形品で成形されているので、成形時のバラツキにより面精度誤差が大きくなってしまう。

ただし、上述したように第２の結像レンズ６ｂは色ずれの補正をするために姿勢を調整してしまうので、本実施例においては図３に示すように結像光学系６を参照用（工具用）の結像位置補正光学系１３に置き換えて入射光学系１１内を通過した光束の照射位置および結像位置の調整を次の如く行っている。ここで結像位置補正光学系１３は実際の光走査で用いない被走査面上における光束のピント調整用の補正光学系である。

即ち、図３は本実施例の光束の照射位置および結像位置の調整時における主走査断面図である。同図において図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。

同図において１５は開口絞りの位置であり、図２では偏向面５ａの位置に相当する。開口絞り１５の開口部１５ａの主走査方向の長さは偏向面５ａの主走査方向の長さと同じである。１３は結像位置補正光学系であり、図２の結像光学系６に相当し、開口絞り１５を通過した光束を後述する光学センサ１４に結像させている。光学センサ１４は感光ドラム面８と等価な位置に配置されており、焦点ずれを検出する焦点ずれ検出手段、もしくは照射位置を検出する照射位置検出手段の一要素を兼ね備えている。

本実施例においては焦点ずれ検出手段１４からの信号に基づいて、主走査断面内のピント調整に関してはシリンドリカルレンズ７を第２の駆動手段７ａにより図中矢印の如く光軸上所定方向へ移動させて行い、次いで副走査断面内のピント調整に関しては平凸レンズ３を第１の駆動手段３ａにより図中矢印の如く光軸上所定方向へ移動させて行っている。

尚、本実施例では平凸レンズ３又は／及びシリンドリカルレンズ７を光軸方向に移動させて被走査面８上の結像位置の調整を行う工程（手段）を第１の工程（第１の調整手段）と称す。

さらに照射位置の調整に関しては、照射位置検出手段１４からの信号に基づいて、平凸レンズ３を光軸に対して主走査方向(直交方向)に移動させ、入射光束がポリゴンミラーの偏向面に対して略中央から入射するように位置調整を行い、主走査方向のスポットが均一になるようにしている。また照射位置検出手段１４からの信号に基づいて、平凸レンズ３を光軸に対して副走査方向に移動させることにより、副走査断面内における斜め入射角度θおよびポリゴンミラーへの入射高さの調整を行っている。

次いで第１の工程で被走査面８上の結像位置を調整した後、結像位置補正光学系１３を結像光学系６に戻した状態で第２の結像レンズ６ｂを第３の駆動手段６ｂ１により光軸に対して上下方向もしくは左右方向に移動、または光軸に対して回転させることにより、感光ドラム面８上への光束の照射位置の調整を行っている。即ち、各光走査装置内のレジストレーションの調整を行っている。

尚、第２の結像レンズ６ｂを光軸に対して移動、または回転させて各光走査装置内のレジストレーションの調整を行う工程（手段）を第２の工程（第２の調整手段）と称す。

ここでピント調整に入射光学系１１の一要素を構成する平凸レンズ３とシリンドリカルレンズ７を用いる理由について説明する。

オーバーフィルド光学系においては、光スポットの被走査面８上の位置によりポリゴンミラー５に入射する光束の使用範囲が異なるため主走査方向のファーフィルドパターンが狭いと、図４に示すように被走査面８上の位置における光量の不均一が問題となる。実用上、軸上における光量と軸外における光量の変動を１０％以下とすることが望ましく、これを実現する方法としては、例えばレーザチップの生産上で選別をかけて、光束の広がり角度のばらつきを抑えるか、主走査方向についてできるだけ暗い光学系、同図においては主走査方向のＦナンバーをより小さくする暗い光学系とする必要がある。

一方、暗い光学系はレーザチップの発光量に対して使用している光量の効率であるカップリング効率が悪くなり、このまま通常の光学系で使用した場合には高出力のレーザチップが必要となり、実用上問題である。

そこで本実施例においては副走査方向のＦナンバーを明るくすることで対応している。実際にはオーバーフィルド光学系においては結像光学系６を縮小光学系とする必要があり、このため副走査方向の絞りを広げて明るくし、入射光学系１１の全長を長くして光量分布と光量のバランスを得ている。

一般的に主走査方向の調整敏感度βｍは被走査面８上の主走査方向のＦナンバーをｆno₁、入射光学系１１の主走査方向におけるＦナンバーをｆno(主)とすると、以下のようになる。

βｍ＝（ｆno₁／ｆno（主））^２ ・・・・（１）
同様に副走査方向の調整敏感度βsは被走査面８上の副走査方向のＦナンバーをｆno₃、入射光学系１１の副走査方向におけるＦナンバーをｆno（副）とすると、以下のようになる。

βｓ＝（ｆno₃／ｆno（副））^２・ ・・（２）
また、被走査面８上における主走査方向のスポット径をφ(主)および副走査方向のスポット径をφ(副)とすると、一般的な走査光学系においては以下の関係がある。

φ(主)≦φ(副)≦1.2×φ(主)・・・（３）
スポット径と被走査面８上におけるＦナンバーは比例関係が成り立つので条件式（３）は以下のように置き換えることができる。

fno₁≦fno_s≦1.2×fno₁・・・（４）
入射光学系１１が副走査方向において明るい系すなわち、
fno(副)＜fno(主)・・・（５）
が成り立つときは、関係式（１）、（２）および条件式（４）の左の２式からβs＞βmとなるので、平凸レンズ３を敏感な副走査方向の調整に使い、主走査方向のピント調整のためにシリンドリカルレンズ7を新たに追加するのが望ましい。ただし、敏感すぎると調整精度が厳しくなったり、環境変動による位置誤差などの影響を受けやすくなるため、主走査方向の敏感度の６倍程度に抑えることが望ましく、関係式（１）、（２）および条件式（４）の右の２式から
0＜fno(主)／fno(副)＜5.0・・・（６）
を満たすことが望ましい。

更に好ましくは条件式(6)を次の如く設定するのが良い。

1.0＜fno(主)／fno(副)＜5.0・・・（６a）
表１に本実施例における光学系における各レンズの光学配置、形状および屈折率を示す。

本実施例において入射光学系１１は326ｍｍと長く、主走査方向のFナンバーは13.8と暗い系である。また、副走査方向のFナンバーは8.0と明るい。主走査方向の全体倍率と副走査方向の全体倍率は14.7および60.9となり副走査方向の敏感度が主走査方向に対して4.1倍程度と調整に関して妥当なレベルである。ここで、入射光学系１１における主走査方向のＦナンバーと副走査方向のＦナンバーの比率は1.72となり、条件式（６）を満足していることが分かる。

以上のように主走査方向に対して副走査方向の方が明るい入射光学系１１を有するオーバーフィルド系の場合、平凸レンズ３で主走査断面内のピント調整を行うよりも、本実施例のように調整用レンズを新たに入れるほうが調整の敏感度を考慮すると望ましい。

このように本実施例においては上記の如く被走査面８上の結像位置の調整を行う際には、結像光学系６を実際の光走査では用いない結像位置補正光学系１３と置き換えた状態において、平凸レンズ３又は／及びシリンドリカルレンズ７を変位させて、被走査面８上の結像位置の調整を行い、次いで結像位置補正光学系１３を結像光学系６に戻した状態において、第２の結像レンズ６ｂを変位させて、各光走査装置内のレジストレーションの調整を行っている。

これにより本実施例においては結像光学系６のレンズの形状誤差や配置誤差等に伴う被走査面８上での走査線曲がりの敏感度を低減して、常に良好なる画像が得られるようにしている。

尚、本実施例においてはシリンドリカルレンズ７を光軸方向に移動させて主走査断面内のピント調整を行っているが、これに限らず、例えばシリンドリカルレンズ７を球面レンズに置き換えても良い。また本実施例においては平凸レンズ３を光軸方向に移動させて副走査断面内のピント調整を行っているが、これに限らず、例えばアナモフィックレンズ４を光軸方向に移動させて調整しても良く、または平凸レンズ３とアナモフィックレンズ４とを相対的に光軸方向に移動させて調整しても良い。

また本実施例においては結像光学系６を２枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば単一、もしくは３枚以上のレンズより構成しても良い。また結像光学系６を回折光学素子を含ませて構成しても良い。

［画像形成装置］
図５は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１の図２に示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。

静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。

先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。

現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図５において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図５において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。

図５においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１の構成はより効果を発揮する。

本発明の実施例１のカラー画像形成装置の調整方法を用いたカラー画像形成装置の要部概略図 図１に示した光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例１におけるピント調整を示す光学系の主走査断面図 オーバーフィルド光学系における光量低下の概念図 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 従来の光走査装置の要部概略図 オーバーフィルド光学系を用いた従来の光走査装置の主走査断面図 オーバーフィルド光学系を用いた従来の光走査装置の副走査断面図 従来のカラー画像形成装置の要部概略図

符号の説明

１ 光源手段（半導体レーザー・半導体レーザーアレイ）
２ 開口絞り
３ 集光レンズ（コリメーターレンズ）
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 結像光学系（ｆθレンズ）
７ 調整レンズ
８ 被走査面（感光体ドラム）
１０ ＢＤセンサ
６１、６２、６３、６４ 光走査装置
２１、２２、２３、２４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光ビーム
５１ 搬送ベルト
５２ 外部機器
５３ プリンタコントローラ
６０ カラー画像形成装置
１００ 光走査装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モータ
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器

Claims (5)

1. 光源手段と、前記光源手段から出射された光束の状態を所定の状態に変換する入射光学系と、前記入射光学系にて変換された光束を反射偏向する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面にて反射偏向された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を含む光走査装置を複数有するカラー画像形成装置の調整方法であって、
   前記複数の光走査装置の各々の光走査装置は、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の主走査方向の幅が前記偏向面の主走査方向の幅よりも広い状態で前記偏向手段の偏向面に入射し、かつ、前記光源手段から出射された光束が前記結像光学系を通過した後に前記偏向面に入射しており、
   前記複数の光走査装置の各々の光走査装置において、前記結像光学系を実際の光走査で用いない前記被走査面上における光束のピント調整用の補正光学系に置き換えた状態にて、前記光走査装置内の入射光学系の少なくとも一部の光学素子を前記入射光学系の光軸方向に変位させて、前記被走査面上における光束のピント調整を行う工程及び前記入射光学系の一部の光学素子を前記入射光学系の光軸と直交方向に移動させて、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の照射位置を調整する工程を有する第１の工程と、
   前記第１の工程の後に、前記補正光学系を前記結像光学系に戻した状態で前記各々の光走査装置内の結像光学系の少なくとも一部の光学素子を前記結像光学系の光軸の直交方向に移動又は前記結像光学系の光軸に対して回転させて前記各々の光走査装置内のレジストレーションの調整を行う第２の工程と、を有することを特徴とするカラー画像形成装置の調整方法。
2. 前記入射光学系の一部の光学素子を前記入射光学系の光軸と直交方向に移動させて、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の照射位置を調整する工程は、前記入射光学系の一部の光学素子を副走査方向に移動させて、前記偏向手段の偏向面に入射する光束の副走査方向の照射位置を調整する工程であることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置の調整方法。
3. 前記入射光学系は、前記光源手段からの光束をカップリングする第１の光学系と、主走査断面内にのみパワーを有する第２の光学系と、主走査断面内と副走査断面内でパワーの異なるアナモフィックレンズとを有しており、
   前記第１の工程は、前記第１の光学系を前記入射光学系の光軸方向に変位させて被走査面上における光束の副走査断面内のピント位置を調整する工程と、前記第２の光学系を前記入射光学系の光軸方向に変位させて前記被走査面上における光束の主走査断面内のピント位置を調整する工程であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー画像形成装置の調整方法。
4. 前記入射光学系は、主走査断面内のＦナンバーをｆｎｏ（主）、副走査断面内のＦナンバーをｆｎｏ（副）とするとき、
   ０＜ｆｎｏ（主）／ｆｎｏ（副）＜５．０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のカラー画像形成装置の調整方法。
5. 前記第１の工程を行う際に、前記偏向手段を取り外し、前記偏向面に相当する位置に開口部を有する開口絞りを配置して、前記結像光学系を前記補正光学系に置き換えた状態にて、前記光走査装置内の入射光学系の少なくとも一部の光学素子を前記入射光学系の光軸方向に変位させて、前記被走査面と等価な位置に配置された光学センサ上に結像される光束を検出して、前記被走査面上における光束のピント調整を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のカラー画像形成装置の調整方法。