JP4909603B2

JP4909603B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4909603B2
Application number: JP2006035091A
Authority: JP
Inventors: 坂内和典; 松前巌; 楠瀬登; 坂上嘉信
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-02-13
Filing date: 2006-02-13
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2026-02-13
Also published as: JP2007212938A

Description

本発明は、複数のレーザ光源から出射されたレーザビームを結像手段と主走査方向に偏向する偏向手段と介して感光体上へ導く光走査装置と、複数の感光体に該光走査装置により書き込まれた画像を顕像として形成する画像形成手段と、前記感光体に形成された顕像を担持可能な中間転写体もしくは記録紙搬送体を有する画像形成装置に関するものである。

１つのポリゴンモータで、各色の画像を同時に形成するタンデム方式の画像形成装置では、色ずれによる画像品質の低下を防止するため、各色間のレジスト調整を行っている。このレジスト調整を書き込みタイミングで行うものでは、ポリゴンミラーの１面の走査時間間隔でしか調整することができず、最大で１ラインの色ずれが発生するおそれがある。

また、近年の光走査装置はコストダウンの要求から板金ではなくプラスチックを採用し、樹脂成形することが必須となってきている。特に、タンデム式の書き込みユニットにおいては光学素子の部品点数が多いため、プラスチック化によるコストダウン効果化が非常に大きく、上述の光学素子はプラスチックにより成形したものを採用している。

しかしながら、長尺のプラスチック光学素子は成形条件や残留応力などによって長手方向、特に主走査方向と直交する方向にたわみが発生しやすい。そのたわみ量は数十ミクロンとなり、型の違いによってその量、方向ともばらつくことがあるため、各ステーション間の走査線の湾曲や傾きの位置合わせを高精度に行うことが非常に困難であった。そして、このような色ずれは運転中にも発生して画像品質を劣化させている。

特開２００４−２８７３８０号公報特開２００４−１７４７２０号公報特開２００３−９４７１９号公報特開２００１−２５３１１３号公報特許３０８７７４８号公報

特許文献１は、副走査方向のビーム位置を検出し、画像の傾きや曲がりについては、走査レンズを傾けたり曲げたりすることで対応している。しかし、色ずれ検出用動作実行後の色ずれ補正とのかかわりが明記されていない。

特許文献２は、光源と、該光源から照射された光ビームを被露光部材に向けて偏向反射するとともに被露光部材を走査する光学走査系とを備え、露光によって表面に静電潜像が形成される複数の被露光部材を露光する露光装置において、上記光学走査系により形成される光路上に配され、上記光学走査系から被露光部材に照射される光ビームを偏向させる偏向部材と、上記偏向部材に接続され、該偏向部材による上記光ビームの偏向を制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、異なる被露光部材に静電潜像を形成した場合の該静電潜像間の位置ずれ量を検出し、該位置ずれ量に基づいて上記偏向部材による光ビームの偏向を制御することを特徴としている。しかし、ポリゴン等モータの発熱により、レーザビーム照射位置がずれていくのには対応できていない。

特許文献３は、ＬＤ光源部の回転により、１ライン以下の副走査方向レジストを調整する機構であるが、傾き及び曲がり補正については対応できていない。
特許文献４及び５は、副走査方向のビーム位置検出についてであり、１ライン単位のレジスト調整で傾き及び曲がりについては対応できていない。

このように、レーザビームの走査位置が変化することによる、色間のレジスト、色間の走査線傾き、色間の走査線曲がりが色ずれとなり画像の劣化を招いており、従来の装置ではこれを高精度に補正することが難しかった。

本発明は、上記した従来の問題に鑑みてなされたものであり、さらに高度な検知精度・補正精度を得ることができる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、複数のレーザ光源から出射されたレーザビームを結像手段と主走査方向に偏向する偏向手段と介して感光体上へ導く光走査装置と、複数の感光体に該光走査装置により書き込まれた画像を顕像として形成する画像形成手段と、前記感光体に形成された顕像を担持可能な中間転写体もしくは記録紙搬送体を有する画像形成装置において、前記感光体へ照射するレーザ位置を副走査方向に偏向する副走査偏向手段と、前記感光体へ照射するレーザの副走査位置を検出する副走査位置検出手段と、前記画像形成手段により前記中間転写体もしくは記録紙搬送体上に形成したパターンを検出するパターン検出手段と、前記副走査位置検出手段で検出したレーザ照射位置に対して色ずれを補正した狙いの照射位置及び前記パターン検出手段の検出出力によって得られた色ずれ補正値を格納するメモリ手段と、各色間の色ずれを補正する制御手段とを有し、副走査位置検出手段は、２箇所に設けられてレーザの主走査方向の先端と後端の照射位置を検出し、該制御手段は、前記副走査位置検出手段により検出された狙いの照射位置を前記メモリ手段に格納し、さらに検出モード時において前記画像形成手段により前記中間転写体もしくは記録紙搬送体上に色ずれ検出パターンを形成してこれを前記パターン検出手段で検出し、その検出出力によって得られた色ずれ補正値を前記メモリ手段に格納し、画像形成時には前記メモリ手段に格納した色ずれ補正値と狙いの照射位置を読み出し、補正値に応じて補正したときのレーザ照射位置が狙いの照射位置になるように制御することを特徴とする画像形成装置を提案する。

なお、本発明は、前記副走査位置検出手段がレーザビームの照射方向において前記感光体へレーザビームを導く全ての光学素子以降で、且つ光走査装置内に配置されていると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記制御手段が前記検出モードの実行時に前記副走査位置検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、前記色ずれ補正値の算出後に狙いの副走査方向のビーム位置を算出してメモリ手段に値を格納すると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記制御手段が通常の画像形成時において潜像形成以前に副走査方向のレーザ照射位置を検出する検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、格納している狙いの副走査方向のビーム位置を読み出し、その値と測定した値を比較して副走査方向に偏向する偏向素子を制御し狙いのビーム位置にすると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記副走査位置検出手段による各ビームの副走査方向のビーム位置の検出で測定する回数をポリゴンミラー面数（１回転）×ｎ（整数）
とし、その平均値を検出結果とすると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記制御手段は、通常の画像形成時の各画像形成間隔に副走査方向のレーザ照射位置を検出する検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、格納している狙いの副走査方向のビーム位置を読み出し、その値と測定した値を比較して副走査方向に偏向する偏向素子を制御し狙いのビーム位置にすると、効果的である。

請求項２の構成によれば、連続運転中に機内温度や書き込みのポリゴンモータの発熱等によるレーザ照射位置の変動をモニターし制御ができるため、経時的に色ずれ量が安定する。また、色ずれ量検査動作が２００枚程度で行っており、通常の印刷動作を止めていたが、色ずれ量検査動作間隔を非常に長く設定できる。

請求項２の構成によれば、感光体へのビーム照射位置と対応した書き込みユニット内のビーム位置が計測できる。

請求項３の構成によれば、何度でも印刷動作時にメモリ手段から補正値を読み出して使用することで色ずれを補正できる。
請求項４の構成によれば、環境変化や機内変化等によるビーム位置変動の色ずれに対しても、追従可能となる。

請求項５の構成によれば、ポリゴンミラー面倒れによるビーム位置変動の誤差を低減でき、厳密なビーム位置を測定できる。
請求項６の構成によれば、ポリゴンモータ等の発熱によるビーム位置変動を一枚ごとに補正できる。

請求項７の構成によれば、ポリゴンモータ等の発熱によるビーム位置変動を各ジョブごとに補正できる。

以下に、本発明の一実施の形態における構成について説明する。
図１に、本発明を適用した、カラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。

画像形成装置１は、複写機であるが、ファクシミリ、プリンタ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１が、プリンタ、ファクシミリ等として用いられる場合には、外部から受信した画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行う。

画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体Ｓとして画像形成を行うことが可能である。

画像形成装置１は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する単色画像を形成可能な複数の像担持体としての感光体ドラム（単に「感光体」と記すこともある。）１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａを並置したタンデム構造が用いられており、各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに形成された互いに異なる色の可視像が各感光体ドラム１Ａ、２Ａ、３Ａ、４Ａに対時しながら移動可能な中間転写体たる転写ベルト５によって搬送される記録媒体である転写紙Ｓにそれぞれ重畳転写されるようになっている。

１つの感光体ドラム１Ａ及びその周りに配設された構成を代表して画像形成処理に係る構成を説明する。なお、他の感光体ドラム２Ａ〜４Ａに関しても同様な構成であるので、便宜上、感光体ドラム１Ａ及びその周りに配設した構成に付した符号に対応する符号を、感光体ドラム２Ａ〜４Ａ及びその周りに配設した対応する構成に付し、詳細な説明については適宜省略する。

感光体ドラム１Ａの周囲には、矢印で示す回転方向に沿って画像形成処理を実行するためにコロトロンあるいはスコトロトン等の構成を用いた帯電装置１Ｂ、レーザ光源からのレーザ光を用いる光走査装置２０、現像装置１Ｄ及びクリーニング装置１Ｅがそれぞれ配置されている。光走査装置２０については、図２以下の図において詳細を説明する。

現像装置１Ｄ〜４Ｄの配列は、図１において転写ベルト５の展張部における右側からイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックのトナーを供給できる順序となっている。帯電装置１Ｂには、図１に示した例では、ローラを用いているが、帯電装置１Ｂは、ローラを用いた接触式に限らず、放電ワイヤを用いたコロナ放電式を用いることも可能である。

画像形成装置１では、帯電装置１Ｂ、光走査装置２０、現像装置１Ｄ及びクリーニング装置１Ｅ等が配置されている画像形成部の上部に原稿読み取り部６が配置されており、原稿載置台６Ａ上に載置された原稿を読み取り装置7によって読み取った画像情報を図示しない画像処理制御部に出力し、光走査装置２０に対する書き込み情報が得られるようになっている。

読み取り装置７は、原稿載置台６Ａ上に載置されている原稿を走査するための光源７Ａ及び原稿からの反射光を色分解毎の色に対応して設けられているＣＣＤ７Ｂに結像させるための複数の反射鏡７Ｃと結像レンズ７Ｄとを備えており、色分解毎の光強度に応じた画像情報が各ＣＣＤ７Ｂから画像処理制御部に出力される。

転写ベルト５は、複数のローラに掛け回されたポリエステルフィルムなどの誘電体で構成された厚さ約１００μｍの部材であり、展張部分の１つが各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに対峙し、各感光体ドラム１Ａ〜４Ａとの対峙位置内側には、転写装置８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが配置されている。転写ベルト５の厚さは、製造上±１０μｍの誤差が生じ、後述するように各色毎に形成されたトナー像が重ね合わされる際に位置ずれが生じることがあるが、これは主に、後述する色ずれ書き込み副操作方向偏向手段としての開始位置補正部材１１０による補正によって解消される。

転写ベルト５に対しては、レジストローラ９を介して給紙装置１０の給紙カセット１０Ａ内から繰り出された記録媒体Ｓが給送され、記録媒体Ｓが転写ベルト５に対して転写装置８Ａからのコロナ放電により静電吸着されて搬送される。転写装置８Ａ〜８Ｄは、正極のコロナ放電を用いて感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持されている画像を記録媒体Ｓに向けて静電吸着させる特性とされている。

各感光体ドラム１Ａ〜４Ａからの画像転写が終了した記録媒体Ｓが移動する位置には記録媒体Ｓの分離装置１１が、また、展張部分の今１つの部分にはベルトを挟んで対向する除電装置１２が配置されている。なお、図１中、符号１３は、転写ベルト５に残存しているトナーを除去するクリーニング装置を示している。

分離装置１１は、記録媒体Ｓの上面から負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより記録媒体Ｓに蓄積している電荷を中和して静電的な吸着状態を解除することにより転写ベルト５の曲率を利用した分離を可能にすると共に分離の際の剥離放電によるトナーチリの発生を防止するようになっている。また、除電装置１２は、転写ベルト５の表裏両面から転写装置８Ａ〜８Ｄによる帯電特性と逆極性となる負極性のＡＣコロナ放電を行うことにより転写ベルト５の蓄積電荷を中和して電気的初期化を行うようになっている。

各感光体ドラム１Ａ〜４Ａでは、帯電装置１Ｂ〜４Ｂによって感光体ドラム１Ａ〜４Ａの表面が一様帯電され、原稿読み取り部６における読み取り装置７によって読み取られた色分解色毎の画像情報に基づき書き込み装置１Ｃ〜４Ｃを用いて感光体ドラムに静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置１Ｄ〜４Ｄから供給される色分解色に対応する補色関係を有する色のトナーにより可視像処理されたうえで、転写ベルト５に担持されて搬送される記録媒体Ｓに対して転写装置８Ａ〜８Ｄを介して静電転写される。

各感光体ドラム１Ａ〜４Ａに担持された色分解毎の画像（単色画像）が転写された記録媒体Ｓは、除電装置１１により除電された上で転写ベルト５の曲率を利用して曲率分離された後に定着装置１４に移動して未定着画像中のトナーが定着され、画像形成装置１本体外部の図示しない排紙トレイ上に排出される。

図２に示すように、光走査装置２０はタンデム式の書込光学系である。
図２は光走査装置２０の概略を示す図であり、走査レンズ方式を採用しているが、走査レンズ、走査ミラー方式のいずれにも対応可能である。また図２においては、図示の便宜上、２ステーションを示し、これに沿って以下説明するが、偏向手段としてのポリゴンミラー２６，２７を中心に左右対称に構成することで４ステーションとすることができ、これを画像形成装置１に用いている。画像形成装置１が本実施例のようにカラー画像を形成可能であるため、画像形成装置１がカラー画像を形成する場合には、光走査装置２０はカラー画像を形成するために用いられるものである。

図２において、光走査装置２０は光源としての２個のＬＤユニット２１，２２を有している。光学走査装置２０は、ＬＤユニット２１，２２からそれぞれ出射されたレーザビームたるビームを、像担持体としての感光体ドラムたる感光体１Ａ，２Ａのそれぞれに結像させるものであり、このための複数の光学素子からなる光学素子群５１，５２を、それぞれ、ＬＤユニット２１，２２及び感光体１Ａ，２Ａに対応して有しており、これにより、光走査装置２０は感光体１Ａ，２Ａのそれぞれに対応して配設されている。

光学素子群５１は、複数の光学素子、すなわちプリズム（後述の書き込み開始位置補正部材１１０）、折り返しミラー２３，シリンダレンズ２４、ポリゴンミラー２６、第１の走査レンズ２８、折り返しミラー３１，３２、第２の走査レンズ３０、折り返しミラー３３によって構成されている。光学素子群５２は、複数の光学素子、すなわちプリズム（後述の書き込み開始位置補正部材１１１）、シリンダレンズ２５、ポリゴンミラー２７，第１の走査レンズ２９、第２の走査レンズ３５、折り返しミラー３６，３７によって構成されている。

また、光走査装置２０は、光学素子群５１を構成する上述した光学素子のうち、第２の走査レンズ３０を保持する保持部材６１と、光学素子群５２を構成する上述した光学素子のうち、第２の走査レンズ３５を保持する保持部材６２とを有している。保持部材６１及びこの保持部材６１に保持された被保持光学素子たる光学素子としての第２の走査レンズ３０と、保持部材６２及びこの保持部材６２に保持された被保持光学素子たる光学素子としての第２の走査レンズ３５とは、ほぼ同じ構成である。

ＬＤユニット２１，２２は、ほぼ鉛直方向をなすビームの副走査方向Ｂにおいて異なる高さに配設されており、上側のＬＤユニット２１から出射されたビームは、書き込み開始位置補正部材１１０を通過してから、途中の折り返しミラー２３で下側ＬＤユニット２２から出射されたビームと同一方向に曲げられ、下側のＬＤユニット２２から出射されたビームは折り返しミラー２３に入射する前に書き込み開始位置補正部材１１１を通過し、折り返しミラー２３を透過する。その後、ＬＤユニット２１のビーム、ＬＤユニット２２からのビームはそれぞれシリンダレンズ２４，２５に入射し、所定距離離れた上下２段のポリゴンミラー２５，２７の反射面近傍に線状に集光する。

なお、ＬＤユニット２１，２２はそれぞれ、図示を省略するが、少なくとも半導体レーザとコリメートレンズとを有している。書き込み開始位置補正部材１１０，１１１は感光体１Ａ，２Ａへ照射するレーザ位置を副走査方向に偏向する副走査偏向手段であり、その構成等については後に詳述する。ポリゴンミラー２６，２７は、図示しないポリゴンモータに直結されていて回転駆動される。

ポリゴンミラー２６，２７で偏向されたビームはそれぞれ、一体型あるいは２段に重ねられた第１の走査レンズ２８，２９でビーム整形され、その後、第２の走査レンズ３０，３５でｆθ特性と所定のビームスポット径にビーム整形されて感光体１Ａ，２Ａの感光体面上を走査する。第１の走査レンズ２８，２９以降、２個の異なる感光体１Ａ，２Ａにビームを導くため光路が異なる。

上側のビームすなわち第１の走査レンズ２８を透過したビームは、折り返しミラー３１によって９０°上方向に向けられ、折り返しミラー３２によって９０゜曲げられてから、長尺プラスチックレンズ上たる第２の走査レンズ３０に入射し、折り返しミラー３３によってＢ方向のうち鉛直下方向に曲げられて感光体１Ａ上をビームの走査方向である主走査方向Ａに走査する。

下側のビームすなわち第１の走査レンズ２９を透過したビームは、途中折り返しミラーに入射することなく、長尺プラスチックレンズ下たる第２の走査レンズ３５に入射した後、２枚の折り返しミラー３６，３７によって光路を曲げられて、所定のドラム間ピッチの感光体３８上をビームの主走査方向Ａに走査する。図２において矢印Ｃは第２の走査レンズ３０，３５の光軸方向を示している。

ここで、感光体１Ａ，２Ａへ照射するレーザの副走査位置を検出する副走査位置検出手段であって位置ずれ検知手段としての機能を有するビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂが、光学素子群５１のうち最も感光体側のものである折り返しミラー３３と感光体３４との間に配置されている。また、光学素子群５２のうち最も感光体側のものである折り返しミラー３７と感光体３８との間にもビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂが配置されている。

図３に、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂの配置の詳細を示す。
ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂの配置は、感光体１Ａ（または２Ａ）に照射されるビーム位置との相関をとるため、レンズや反射ミラー等の光学素子をすべて共通に作用させて、ビーム位置を測定できる位置としている。すなわち、感光体１Ａ（または２Ａ）に照射されるビームの位置をビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂで他の光学素子を経由させることなく直接検知することができるようになっている。

図３においては、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは、各色の光ビームに対応してそれぞれ光走査装置２０のハウジングに一体的に取り付けられるものであり、保持部材である連結ブラケット２０ａ，２０ｂとビームが透過する防塵ガラス１００とで挟まれて固定されている。また、折り返しミラー３３または３７からのビームは防塵ガラス１００を透過するが、このビームのうち、有効画像領域のビームは感光体３４または３８に照射され、有効画像領域外のビームはビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂに入射するように、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂがビームの走査線上に配置されている。なお、防塵ガラス１００によるビーム位置変動はほとんどないと見なせるので、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂの配置を防塵ガラス１００よりも手前（折り返しミラー３３（または３７）側）に配置してもよい。

また、ビームスポット位置検知手段３００ａは書き込み開始位置検知用であり、ビームスポット位置検知手段３００ｂは書き込み終端位置検知用である。詳しくは、ビームスポット位置検知手段３００ａは主走査同期検知手段及び／または副走査ビーム位置検知手段となり、ビームの主走査同期及び／または副走査検出が行われる。また、ビームスポット位置検知手段３００ｂにより光走査装置としての主走査倍率及び／または走査線傾きを計測することができる。

なお、図２に図示されていない他の２つのステーションは、ビームの走査方向が相対的に逆になるので、ビームスポット位置検知手段３００ａ，３００ｂのビーム位置検知に関する書き込み開始、書き込み終端は逆になる。すなわち、４ステーションの内の２つは画像上の（進行方向を上にして）左から，残りは右から走査することになる。

ここで、複数枚の画像を連続プリント出力するなどの場合は、光走査装置２０内部ではポリゴンミラー２６，２７駆動用のポリゴンモータや、ＬＤユニット２１，２２からの発熱により、また光走査装置２０外部では、定着装置１４においてトナー定着時のヒータ熱などの影響により、画像形成装置１内部の温度は急激に変化する。この場合、感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置も急激に変動し、１枚目、数枚目、数１０枚目と次第に出力カラー画像の色合いが変化する。

そこで、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂを位置ずれ検知手段（ビーム検知手段）として用い、後述する色ずれ補正手段による補正を行う。位置ずれ検知手段としてのビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは、非平行フォトダイオードセンサからなる。ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは、主走査方向の書き込み開始位置を決定する同期信号を検知する機能を兼ねている。

図４に示すように、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ１’の受光面は走査ビームに直交し、フォトダイオードＰＤ２、ＰＤ２’の受光面はフォトダイオードＰＤ１、ＰＤ１’の受光面に対して傾いている。この傾き角をα１とする。また、上記ヒータ熱による温度変化前の走査ビームをＬ１、温度変化後の走査ビームをＬ２としたとき、副走査方向に△Ｚ（未知）ずれたとする。この場合、一対の非平行フォトダイオード間、すなわち非平行フォトダイオードＰＤ１とＰＤ２との間、或いは、非平行フォトダイオードＰＤ１’とＰＤ２’との間を走査ビームＬ１，Ｌ２が通過する時間Ｔ１，Ｔ２を計測し、Ｔ２−Ｔ１の時間差を求めることにより、副走査方向の走査位置すなわち書き込み開始位置をモニター、検知する。

副走査方向の相対的なドット位置ずれすなわち副走査方向補正量△Ｚは、ＰＤ１とＰＤ２との各受光面間のなす角度α１と、時間差Ｔ２−Ｔ１が既知であるので、計算により容易に求めることができる。この補正量を、書き込み開始位置補正部材１１０により補正する。したがって、複数枚の画像を連続プリント出力するなどの場合に、感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置が温度変化などにより急激に変動する場合においても、画像データ書込み中においても感光体１Ａ〜４Ａ上のビームスポット位置を補正可能である。フォトダイオードＰＤ１，とＰＤ１との間を走査ビームが通過するに要する時間ＴＯの変動を検知することにより、主走査方向の倍率変動をモータすることも可能である。なお、図４においてはフォトダイオードを用いたビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂを示したが、ビーム位置を検知できるものであればこれ以外の受光素子でもよく、例えばラインＣＣＤを用いてもよい。

このように、各ビームにおいて２ヶ所の測定を行うことで、倍率だけでなく、像担持体を基準としたときの主走査方向一端側の書き込み位置を、各ビームとも（走査先端/後端に関わらず）ダイレクトに測れることになる。

以上のように、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂで検知された結果をもとに、種々の色ずれ補正手段により単色画像について補正することが可能となる。その詳細を以下に説明する。
＜副走査レジストの色ずれ補正方法＞

１つのポリゴンモータで、各色の画像を同時に形成するタンデムの場合には、各色間の単色画像（レジスト）調整を書き込みタイミングで行う場合は、ポリゴンミラー１面の走査時間間隔でしか調整できず、最大１ラインの色ずれが発生してしまう。また、光走査装置内のポリゴンモータの発熱により各光学素子間の位置及び角度等微妙に変化することで、感光体への副走査方向の走査位置が変化し色ずれが発生してしまう。このように、温度によって色間のレジストの変化（各色の単色画像の間における相対的なずれ（相対ずれ））は大きく変化し、画像の劣化を招いている。

色ずれ補正方法としては、所定枚数のプリント毎に検出モードを設定し、該検出モード時にＬＤユニット２１，２２から色ずれ検知用のトナー像を形成するためのビームが出射される。これにより、図５に示すように、色ずれ検出用トナー像３３０Ｚが３箇所ずつ、転写ベルト５上に形成されると、これらトナー像である検出パターンによる色ずれがパターン検出手段としての色ずれ検知用センサ３３０により検知される。

この補正方式は、カラー画像形成装置の機内温度の変化や当該装置に外力が加わることにより、各画像形成ユニット自身の位置や大きさ、更には画像形成ユニット内の部品の位置や大きさが微妙に変化することに起因するカラーレジずれを検出し、これを補正するものであるが、色ずれ量の算出量を確かなものにするため、複数のパターンを計測して平均を取るためある程度の時間を有することと、トナーを無駄に消費する。このため、検出モードの頻度は、プリント枚数ごとに実行することはできず、例えば約２００枚程度毎に設定し、該モード時に行っているのが現状である。

そして、この補正を行う制御手段のブロック図を図６に示す。
図６において、検出モード時に色ずれ検知用センサ３３０からの検知信号、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂを同期検知手段とした場合の検知信号がインターフェイスＩ／Ｆ３４０を介してＣＰＵ３４１に入力され、その信号から得られた色ずれ補正値がメモリ手段であるメモリ３４２に格納される。そして、画像形成時、すなわちプリント時のそのメモリ３４２に格納した色ずれ補正値に基づいて書き込みが補正される。なお、具体的な補正方法については後に詳述する。

ところが、このような補正方式では検出モードの実行タイミングでは上記のようにポリゴンモータの発熱等である経時の環境の変化により徐々に色間のレジストがずれて画像の劣化について補正することができない。

そこで、本発明では、図７に示す制御手段のように、前述の光走査装置から照射するビームについて副走査ビーム位置検出センサとしてビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂをビーム出射位置に配置することで正確に検出し、ビームを副走査方向に各々変更する偏向素子を用い制御することで色間レジストの色ずれを経時的に補正することを行うものとする。

図８は、その色ずれ検出動作を示すフローチャートである。
図８において、ポリゴンの回転を開始し（Ｓ１）、その回転が安定すると（Ｓ２）、ＬＤを発光する（Ｓ３）。そして、各ビームの主走査同期を検出した後（Ｓ４）、副走査方向のビーム位置をビームスポット位置検知手段３００ａ、もしくはビームスポット位置検知手段３００ａ，３００ｂのセンサで測定する（Ｓ５）。このときの測定回数は、ポリゴンミラー１回転内でミラーの面倒れが異なることより、正確には１面ごとに微小に変化し、センサの読み取り誤差等によるばらつきがあるため、ポリゴンミラー面数（１回転）×ｎ（整数）とすることで正確に平均位置を測定できる。

次に、色ずれ検出パターンを形成して測定した各色の副走査方向のビーム位置と色ずれパターンを読み取り（Ｓ６、Ｓ７）、基準色に対して各色ずれの補正値を算出する（Ｓ８）。詳しくは、基準色（例えば黒色）の単色画像におけるビーム位置及びその時間を基準とし、各色（基準色以外の色、ここではイエロー、シアン、マゼンタ）の書き込みタイミング遅延時間と書き込みユニットの副走査方向のビーム位置の設定値を算出しメモリに記憶する。この副走査ビーム位置設定値は、測定した副走査ビーム位置と色ずれ計算し１ライン以下の補正値を足した値とし、これをメモリに格納する。

その後、通常のプリント動作時は、図９に示すように光走査装置の副走査ビーム位置を測定し、前述のメモリに格納した副走査ビーム位置設定値と比較し、開始位置補正部材１１０、１１１により副走査ビーム位置を設定値の位置に合うよう補正する。

なお、単色画像の副走査方向の相対ずれ補正量を、前記ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂのいずれかで検知された結果をもとに算出してもよいが、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂでそれぞれ検知された２つの位置ずれ量の平均値から算出してもよい。

上記開始位置補正部材１１０、１１１としては、それ自体公知の図１０に示す電気光学素子、図１１に示す液晶光学素子を用いることができる。また、図示していないが音響光学素子を使用してビームの照射位置を補正することもできる。図１０の電気光学素子の場合、ＬｉＮｂＯ３やＰＬＺＴなどの強誘電体は電気光学効果（Ｅｌｅｃｔｒｏ−ｏｐｔｉｃＥｆｆｅｃｔ：ＥＯ効果）を有する材料であり、それらの結晶やセラミックスに電場を加えると屈折率の変化が生じる。音響光学効果と比較して応答の速い偏向素子としては、このＥＯ効果を用いたプリズム型偏向素子を用いることができる。

また、図１１に示す液晶光学素子の場合、強誘電性液晶は液晶分子が層状に配列しており、無電界下では各層間で液晶分子の長軸方向が螺旋的に回転しているいわゆる螺旋構造をとることが特徴である。この素子に対して電界を印加した場合の、電界方向と液晶分子配向状態との関係を示している。電界方向を液晶層の面内の一方向（この場合＋Ｘ方向）にとることで、図中各液晶分子の先端に矢印で示す自発分極が電界方向に揃うため、結果として液晶分子の螺旋構造が解け各液晶分子は同一方向を向くようになる。この方向は電界方向に垂直、螺旋軸方向から液晶材料物性に基づくチルト角分だけ傾いた方向である。この液晶分子状態において、電界ベクトルがＹ方向にある直線偏光ビームを、Ｚ軸正方向に進行させて液晶に入射させた場合、入射光は光学軸の傾き、すなわち液晶分子のチルトによって，液晶層厚及び液晶分子の常光／異常光屈折率に応じた光路シフトを受ける。さらにこの状態から電界方向を反転させた場合、液晶分子は螺旋の外周面に沿って回転し螺旋軸から軸対称の位置をとり、光路シフト方向も軸対称の方向に反転する。従って電界方向をスイッチングすることで光路シフトが制御でき、ビームを副走査方向に偏向可能となる。

なお、開始位置補正部材１１０、１１１は小さい偏向幅で補正することができるように、できるだけＬＤユニット２１，２２に近付けた位置を配置することが好ましい。
＜傾き補正＞

各色の走査線傾きは、装置全体の設置状態や環境温度等により変動し副走査方向の色ずれとなってしまう。この補正方法は、前述の色ずれの検出パターンを中間転写ベルト上に複数列（最低２列）作成し、その位置に対応した複数の読み取りフォトセンサにより各色間の傾きによる色ずれを測定する。この場合も、基準色に対しての傾き量を算出し、この傾き補正する偏向素子への印加電圧を各々の色毎にメモリに記憶する。この電圧波形は、図１２のように一ライン走査中に変化する電圧であり、主走査の同期検知信号をトリガーにして偏向素子に繰返し供給することでビームの傾きを補正する。

また、前述のように、色ずれパターンを形成する前に、書き込みユニットからビームが出射する副走査方向のビーム位置をセンサ３００ａ及び３００ｂを用い、走査先端と後端のビーム位置を測定し、上記の色ずれ検出パターンを読み取りフォトセンサにより計測した傾き量を補正値として、走査先端及び後端の狙いのビーム位置を計算し、メモリに記憶する。通常のプリント動作では、この狙いのビーム位置になるように各偏向素子に図１２の補正電圧を同期検知信号をトリガーにして印加する。この方式とした場合には、連続印刷時の機内温度上昇や環境変動による傾き変動にも対応できる。
＜曲がり補正＞

上述の走査光学系にはコストダウンの要求からプラスチックを採用し、樹脂成形することが必須となってきている。特に本実施例のごとくタンデム式の書込ユニットにおいては、光学素子の部品点数が多いため、プラスチック化によるコストダウン効果化が非常に大きく、したがって本実施例においても、上述の光学素子はプラスチックにより成形したものを採用している。

しかしながら、長尺のプラスチック光学素子は成形条件や残留応力などによって長手方向、特に主走査方向Ａと直交する方向であるＢ方向にたわみが発生しやすい。そのたわみ量は数十ミクロンとなり、型の違いによってその量、方向ともばらつくことがあるため、各ステーション間の走査線の湾曲や傾きの位置合わせを高精度に行うことが非常に困難であった。

そこで、この曲がり補正方法として、前述の色ずれの検出パターンを中間転写ベルト上に３列以上作成し、その位置に対応した複数の読み取りフォトセンサにより各色の曲がり量を測定する。２次曲線としての曲がり量を補正する場合は、この例のように３点計測で問題ないが、高次の曲がりを補正するためには、４点以上の計測が必要となる。この場合も、基準色に対しての曲がり量を算出し、ビーム位置を副走査方向に偏向する偏向素子への印加電圧を各々の色毎にメモリに記憶する。この電圧波形は、図１２のように一ライン走査中に変化する電圧であり、主走査の同期検知信号をトリガーにして偏向素子に繰返し供給することでビームの傾きを補正する。

また、曲がりにおいては、環境及び経時で変動しない場合は、工場組立ての際に各色の曲がり量を測定し、曲がりを補正する印加電圧補正値を予めメモリに入力しておき、通常のプリント動作で、メモリに格納している曲がり補正値により各偏向素子に図１１の補正電圧を同期検知信号をトリガーにして印加する。

上述のように、走査線のレジスト、走査線の傾き、走査線の曲がりをそれぞれ補正することを記載したが、各々の補正値を足し合わせ、各々の補正電圧を重畳することで、全ての要因の色ずれを解消することができる。

本発明に係る画像形成装置の概略を示す側面図である。本発明に係る光走査装置の構成を示す概略図である。ビーム検知手段の配置状態を示す概略図である。ビーム検知手段（ビームスポット位置検知手段）としての非平行フォトダイオードセンサによる検知原理を説明する概略図である。位置ずれ検知手段の配置態様を示す斜視図である。各色画像の色ずれ補正する制御手段を示すブロック図である。各色画像の色ずれ高精度に補正する制御手段を示すブロック図である。各色画像の副走査方向の相対ずれ補正における色ずれ補正値算出までの手順を示す図である。各色単色画像の副走査方向の相対ずれ補正におけるプリント動作開始以降の手順を示す図である。電気光学素子からなる色ずれ補正手段を示す斜視図である。液晶光学素子からなる色ずれ補正手段を示す斜視図である。画像の走査線傾き・曲がりを補正する偏向素子への印加電圧パターンを示す図である。

符号の説明

１画像形成装置
１Ａ〜４Ａ感光体
５中間転写体
２０光走査装置
２１，２２ＬＤユニット
２６，２７偏向手段（ポリゴンミラー）
１１０、１１１書き込み開始位置補正手段
３００ａ、３００ｂビーム検知手段
３３０色ずれ検知用センサ
ＬＤレーザ発光素子

Claims

複数のレーザ光源から出射されたレーザビームを結像手段と主走査方向に偏向する偏向手段と介して感光体上へ導く光走査装置と、複数の感光体に該光走査装置により書き込まれた画像を顕像として形成する画像形成手段と、前記感光体に形成された顕像を担持可能な中間転写体もしくは記録紙搬送体を有する画像形成装置において、
前記感光体へ照射するレーザ位置を副走査方向に偏向する副走査偏向手段と、
前記感光体へ照射するレーザの副走査位置を検出する副走査位置検出手段と、
前記画像形成手段により前記中間転写体もしくは記録紙搬送体上に形成したパターンを検出するパターン検出手段と、
前記副走査位置検出手段で検出したレーザ照射位置に対して色ずれを補正した狙いの照射位置及び前記パターン検出手段の検出出力によって得られた色ずれ補正値を格納するメモリ手段と、
各色間の色ずれを補正する制御手段とを有し、
副走査位置検出手段は、２箇所に設けられてレーザの主走査方向の先端と後端の照射位置を検出し、
該制御手段は、前記副走査位置検出手段により検出された狙いの照射位置を前記メモリ手段に格納し、さらに検出モード時において前記画像形成手段により前記中間転写体もしくは記録紙搬送体上に色ずれ検出パターンを形成してこれを前記パターン検出手段で検出し、その検出出力によって得られた色ずれ補正値を前記メモリ手段に格納し、
画像形成時には前記メモリ手段に格納した色ずれ補正値と狙いの照射位置を読み出し、補正値に応じて補正したときのレーザ照射位置が狙いの照射位置になるように制御することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記副走査位置検出手段がレーザビームの照射方向において前記感光体へレーザビームを導く全ての光学素子以降で、且つ光走査装置内に配置されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御手段が前記検出モードの実行時に前記副走査位置検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、前記色ずれ補正値の算出後に狙いの副走査方向のビーム位置を算出してメモリ手段に値を格納することを特徴とする画像形成装置。
請求項１に記載の画像形成装置において、前記制御手段が通常の画像形成時において潜像形成以前に副走査方向のレーザ照射位置を検出する検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、格納している狙いの副走査方向のビーム位置を読み出し、その値と測定した値を比較して副走査方向に偏向する偏向素子を制御し狙いのビーム位置にすることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし４の何れかに記載の画像形成装置において、前記副走査位置検出手段による各ビームの副走査方向のビーム位置の検出で測定する回数をポリゴンミラー面数（１回転）×ｎ（整数）
とし、その平均値を検出結果とすることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし５の何れかに記載の画像形成装置において、前記制御手段は、通常の画像形成時の各画像形成間隔に副走査方向のレーザ照射位置を検出する検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、格納している狙いの副走査方向のビーム位置を読み出し、その値と測定した値を比較して副走査方向に偏向する偏向素子を制御し狙いのビーム位置にすることを特徴とする画像形成装置。
請求項１ないし６の何れかに記載の画像形成装置において、前記制御手段は、通常の画像形成時の各ジョブ間隔に副走査方向のレーザ照射位置を検出する検出手段により各ビームの副走査方向のビーム位置を検出し、格納している狙いの副走査方向のビーム位置を読み出し、その値と測定した値を比較して副走査方向に偏向する偏向素子を制御し狙いのビーム位置にすることを特徴とする画像形成装置。