JP4919680B2 - 光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置に関する。

特許文献１等に示されるタンデム方式による多色画像形成装置においては、各色に対応した感光体ドラムを転写体の搬送方向に沿って配列し、各色の画像形成ステーションで形成したトナー像を重ね合わせることで、１パスでカラー画像が形成でき、高速化が可能である。

しかしながら、各感光体ドラムに形成される静電潜像の書込み位置および走査ラインの傾きや湾曲を正確に合わせなければ、各色版の位置ずれにより色ずれや色変わりとなって画像品質を劣化させる。

従来、この位置ずれは、光走査装置によるもの、光走査装置以外によるものの区分けなく、特許文献２，特許文献３，特許文献４に示されるように、転写体上に形成された位置ずれ検出パターンにより、装置の立上げ時やジョブ間等で定期的に検出し、書込み位置については、ポリゴンミラー１面おきで書き出しのタイミングを合わせることにより、先頭ラインの位置を補正した例が知られている。

一方、光走査装置を高速化する手段としてマルチビーム走査装置が提案されている。マルチビーム走査装置は、複数のビームを一括で走査し、隣接する複数のラインを同時に記録することができ、偏向手段であるポリゴンスキャナの回転速度を上げずに高速化が可能となる。

特許文献５，特許文献６には、半導体レーザアレイを搭載した光源ユニットを結像光学系の光軸の周りに回転調整することで、複数の発光源によるビームスポット列の副走査間隔を調整する例が示されている。

また、特許文献７には、２次元アレイ素子を用いて一括走査することで、複数ラインを同時に形成する方式が示されている。
特開２００２−３４１２７３号公報 特公平７−１９０８４号公報 特開２００１−２５３１１３号公報 特開２００３−１５４７０３号公報 特開昭５６−４２２４８号公報 特開２０００−７５２２７号公報 特開２００３−２１１７２８号公報

ところで、従来では、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を検出，補正することができないという問題があった。

本発明は、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出，補正することの可能な光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置され、該受光面は主走査方向に対して垂直となる辺縁を有し、かつ該受光面の主走査方向の幅が該受光面の副走査方向中央部から副走査方向端部に向かうにつれて小さくなる光検出器と、該光検出器からの検出信号に基づいて光ビーム位置を補正する補正手段とを有しており、前記複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも１つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１の光走査装置において、前記光検出器は、少なくとも１つ設けられていることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域外に配置されていることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置に配置されていることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域外と被走査媒体の有効走査領域の略中央位置とにそれぞれ配置されていることを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項３または請求項５記載の光走査装置において、前記有効走査領域外に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み中に行なわれることを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記有効走査領域外に配置されている光検出器、および／または、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なわれることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の光走査装置において、前記補正手段は、ページ間（例えば、紙間）で副走査位置ずれ補正を行うことを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、請求項７記載の光走査装置において、前記補正手段は、画像書き込みジョブ間で副走査位置ずれ補正を行うことを特徴としている。

また、請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光検出器は、前記走査結像手段の光路内に配置されていることを特徴としている。

また、請求項１１記載の発明は、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられることを特徴とする光走査装置である。

また、請求項１２記載の発明は、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光走査装置を有していることを特徴としている。

また、請求項１３記載の発明は、複数の色に対応した画像信号により光走査する複数の光走査装置と、それぞれの光走査装置によって光走査されることによりそれぞれの色に対応した画像の潜像が形成される複数の潜像担持体と、各潜像担持体に形成される潜像を可視化する現像手段と、現像された画像を重ねて転写する転写手段とを有するカラー画像形成装置において、前記光走査装置には、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴としている。

請求項１乃至請求項１１記載の発明によれば、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置され、該受光面は主走査方向に対して垂直となる辺縁を有し、かつ該受光面の主走査方向の幅が該受光面の副走査方向中央部から副走査方向端部に向かうにつれて小さくなる光検出器と、該光検出器からの検出信号に基づいて光ビーム位置を補正する補正手段とを有しており、前記複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも１つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっているので、光検出器によって、副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出，補正することが可能となると共に、偏向器の反射面の形状誤差や、反射面と回転軸との距離の誤差、変動によって発生する画素位置ずれを補正することが可能となり、画像形成装置に適用した場合に、画像品質の劣化を低減することが可能となる。

すなわち、請求項１乃至請求項１１記載の発明では、複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置された光検出器において、光検出器の受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅を、受光面の他の部分の主走査方向の幅よりも大きく、又は小さくすることによって、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出することができ、なおかつ、偏向器の面毎の副走査位置ずれ量の影響を低減するため、複数光源の走査位置の信号検出を偏向器の同一面による走査時に行なうことで高精度に位置ずれ量検出を行なうことができる。また、光検出器の配置の最適化や、位置ずれ補正のタイミングをジョブ、ページ間で例えばカラー機などの場合に制御する方式により、高精度な位置ずれ補正が実現可能な光走査装置を提供することができる。

特に、請求項１１記載の発明では、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられるので、高精細かつ省電力化による画素形成が可能となる。

また、請求項１２記載の発明によれば、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光走査装置を有していることを特徴とする画像形成装置であるので、高精細、高画質、省エネルギー化を実現できる画像形成装置を提供できる。

また、請求項１３記載の発明によれば、複数の色に対応した画像信号により光走査する複数の光走査装置と、それぞれの光走査装置によって光走査されることによりそれぞれの色に対応した画像の潜像が形成される複数の潜像担持体と、各潜像担持体に形成される潜像を可視化する現像手段と、現像された画像を重ねて転写する転写手段とを有するカラー画像形成装置において、前記光走査装置には、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられているので、副走査方向の画素位置を高精度に補正可能な、色ずれの少ない高精細・高画質なカラー画像形成装置を提供できる。

昨今、多色画像形成装置（カラー画像形成装置）においては、高速化が年々進むことで、オンデマンドプリンティングシステムとして簡易印刷に用いられるようになりつつあり、高画質化への要求とともに、色ずれや色変わりに対する見方が厳しくなっている、反面、１ジョブにおけるプリント枚数の増加に伴ってプリント中の温度変動による位置ずれが発生しやすい状況となっている。そのため、例えば、前述したように特許文献２，特許文献３，特許文献４に示されているような位置ずれ検出パターンを用いた補正を実施するとする場合、位置ずれ検出パターンを用いた補正をせっかく実施しても、ジョブ中にずれてしまい、ジョブの途中に割り込みをかけて一旦プリント動作を休止し、位置ずれ検出パターンを用いた補正を頻繁に行わないと安定的にプリント品質を保てず、これに要する時間が長いとプリント速度は速くなっても生産性は向上できないという課題がある。この対策として、ページ間など記録紙に転写されない期間に、転写体上に位置ずれ検出パターンを形成し補正することが考えられる。しかしながら、前述したような（特許文献５，特許文献６に示されているような）機械的に光学素子の姿勢や形状を可変する方式は、アナログ的に走査ラインの軌跡を可変できるので補正範囲が広く精度も良い反面、ページ間に相当する短時間で動作することは困難である。

また多色画像形成装置においては、複数の書き込み手段としての光走査装置を備えており、各書き込み手段では偏向器であるポリゴンスキャナや定着装置による発熱の影響によって温度が変化する。この温度変化は、光走査装置内のレンズや光源の位置ずれ、光学素子の屈折率変化などの光学特性を変化させてしまい、被走査面上の光ビームのスポット位置ずれや走査線曲がりなどが発生してしまう。その結果、各色毎の走査線の相対位置が異なり、色ずれが起こってカラー画像の品質が低下する場合が発生する。

また走査光学系において、ポリゴンスキャナ等の偏向器の、偏向反射面の回転軸からの距離のばらつきは、被走査面上を走査する光スポット（走査ビーム）の走査速度ムラを発生させる。この走査速度ムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化となる。高品位の画質を要求する場合は走査ムラの補正を行う必要がある。偏向器の反射面の形状誤差や反射面と回転軸との距離の誤差によって発生するドット位置ずれは、偏向器の面毎に特性が多少異なるため、高精度なドット位置ずれ補正を行うためには、面毎の位置ずれ量検出および補正が必要となる。

本発明は、上述した問題，課題を解決するためのものであって、複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、主走査方向の書込みタイミング及び副走査方向の走査位置ずれ量を高精度に検出，補正することの可能な光走査装置、画像形成装置、カラー画像形成装置を提供することを意図している。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は４ステーションを走査する光走査装置（光走査ユニット）の構成例を示す図である。また、図２は図１の光走査装置（光走査ユニット）に用いられている光源ユニットの構成例を示す図である。図１の光走査装置は、光源ユニットからの４ステーション分に相当する複数の光ビームを、単一のポリゴンミラーで走査し、対向する方向に偏向し走査することで、４つの各感光体ドラム１０１，１０２，１０３，１０４を走査するように一体化されている。

図１において、４つの感光体ドラム１０１，１０２，１０３，１０４は転写体の移動方向１０５に沿って等間隔に配列され、順次異なる色のトナー像を転写し重ね合わせることでカラー画像が形成されるようになっている。

図示のように各感光体ドラム１０１，１０２，１０３，１０４を走査する光走査装置は一体的に構成され、２段に構成されたポリゴンミラー１０６により各々光ビームを走査するようになっている。

光源ユニット１０７，１０９は、同一方向に走査する２ステーションに対し各々１つずつ配備され、光束分割プリズム１０８，１１０を用い、上記ポリゴンミラー１０６の上下面に対応させて上下２段に光ビームを分岐し、各感光体ドラム１０１，１０２，１０３，１０４に交互に各ステーションに対応した画像を形成していくようになっている。

光源ユニット１０７，１０９、および結像光学系を構成するｆθレンズ，トロイダルレンズは、ポリゴンミラー１０６の回転軸を含み感光体ドラム軸に平行な対称面に対し対称に配備され、ポリゴンミラー１０６により、各光源ユニット１０７，１０９からの光ビームは相反する方向に偏向され、各感光体ドラム１０１，１０２，１０３，１０４に導かれるようになっている。

従って、各ステーションにおける走査方向は対向する各感光体ドラムで相反する方向となり、記録領域の幅、言いかえれば主走査方向の倍率を合わせ、一方の走査開始端ともう一方の走査終端とが一致するように静電像を書き込んでいく。

また、この構成例では、各感光体ドラム１０１，１０２，１０３，１０４に対して、図１２に示すように主走査方向，副走査方向にマトリクス状に等間隔ｄに配列したｎ列×ｍ行の発光源（図１２の例では８×４にわたって２次元に配列した３２個の発光源）を有する面発光型半導体レーザアレイを光源ユニット１０７，１０９として配備し、光源ユニット全体をγだけ傾けることにより、感光体ドラム上の副走査方向におけるビームスポット間ピッチｐが記録密度に相当する走査ラインピッチに合うように、傾きが調整され、ステーション毎に３２ラインが同時に走査されるようにしている。

ここで、光学系全系の副走査倍率βｓを用いると、傾け量γは次の式（数１）で表される。

当然、面発光型半導体レーザアレイの加工プロセスの段階で、あらかじめ発光点の配列方向が所定角度だけ傾くようにレイアウトしてもよい。

尚、液晶偏向素子１１７では液晶の配列方向に合った偏光成分のみが偏向されるため、発光源の偏光方向は一方向に揃えられている。

また、図２に示すように、光束分割プリズム１０８は、ハーフミラー面１４１とハーフミラー面１４１と平行なミラー面１４２とを有し、光源ユニット１０７からの複数のビームは、各々ハーフミラー面で１／２の光量が反射され、残りの１／２は透過して上下に２分岐され、方向を揃えて副走査方向に所定間隔をもって射出されるようになっている。この例では、この間隔をポリゴンミラー、ｆθレンズの上下間隔とともに６ｍｍとしている。

また、液晶偏向素子１１７は、光束分割プリズム１０８の射出面の上下に各々配備され、電圧を印加すると、副走査方向に電位分布を生じて液晶の配向が変化し、屈折率分布を発生させて光線の方向を傾けることができ、印加電圧に応じて感光体ドラム面上の走査位置を可変にできる。

図５には、光軸変更手段としての液晶偏向素子１１７の概要が示されている。液晶偏向素子１１７は液晶を透明なガラス板間に封入した構成であり、一方のガラス板表面の上下に電極が形成されている。この上下電極間に電位差を与えると、図５の右図断面に示すように電位の傾斜が発生し、液晶の配向が変化して屈折率分布を発生させ、プリズムと同様に光ビームの射出軸をわずかに傾けることができる。ここで、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。従って、副走査方向に電極を設ければ、印加電圧に応じて感光体面での走査位置を可変にできる。

また、シリンダレンズ１１３，１１４は、分岐された各光ビームに対応させて２段に設けられ、その一方は光軸を中心に回動調整可能に取り付けられ、各々の焦線が平行となるように調節できるようにしており、副走査方向に６ｍｍ間隔に２段に構成されたポリゴンミラー１０６の各々に入射されるようになっている。

シリンダレンズ１１３，１１４は、少なくとも副走査方向に正の曲率を有し、ポリゴンミラー面上で、一旦ビームを収束させることで、後述するトロイダルレンズとにより、偏向点と感光体面上とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系をなす。

また、ポリゴンミラー１０６は４面で、同一の偏向面により各発光点列からの複数のビームを一括で偏向，走査するようになっている。また、上下のポリゴンミラーの位相は４５°ずつずれており、光ビームの走査は上下段で交互に行われる。

また、結像光学系はｆθレンズとトロイダルレンズとからなり、いずれもプラスチック成形によるもので、ｆθレンズ１２０は、主走査方向にはポリゴンミラーの回転に伴って感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、層状に２段に積み重ねて一体に構成されている。

トロイダルレンズを通った走査ビームは各々、走査開始端側に配備された光検出器（光検知センサ）１３８，１４０、走査終端側に配備された光検出器（光検知センサ）１３９，１４１に入射され、光検出器（光検知センサ）１３８，１４０の検出信号を基に各々発光源毎の同期検知信号を生成し、書込み開始のタイミングをとるようになっている。

一方、走査終端側に配備された光検出器（光検知センサ）１３９，１４１の検出信号は、各々走査開始端側に配備された光検出器（光検知センサ）１３８，１４０からの光ビームの検出時間差を計測し、あらかじめ定められた基準値と比較して、各発光源を変調する画素クロックを可変にすることで、後述するように、主走査方向の倍率のずれを補正している。

図１１に副走査断面における光線の経路を示す。

また、図２に示すように、複数の発光源３０１はカップリングレンズ３０２の光軸に対して対称に配置され、カップリングレンズ３０２によって平行光束に変換された各光線は光源ユニット１０７から射出した後、カップリングレンズ３０２の後側焦点の近傍で一旦収束され、主走査方向には光線間隔を広げつつｆθレンズ１２０に入射し、副走査方向にはシリンダレンズ１１３，１１４により、ポリゴンミラー偏向面の近傍で再度収束されてｆθレンズ１２０に入射する。

また、上述したように、光源ユニット１０７からの複数の光ビームは光束分割プリズム１０８によって副走査方向上下に２分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラム１０１，１０２に導かれる。

すなわち、光束分割プリズム１０８の下段から射出した複数の発光源からのビーム２０１（図１１を参照）は、シリンダレンズ１１３を介してポリゴンミラー１０６の下段で偏向，走査され、ｆθレンズ１２０の下段を通って折返しミラー１２９によりトロイダルレンズ１２３に入射し、折返しミラー１３０を介して感光体ドラム１０１上にスポット状に結像し、第１の画像形成ステーションとしてイエロー色の画像情報に対応した潜像を形成する。

また、光束分割プリズム１０８の上段から射出した複数の発光源からのビーム２０２（図１１を参照）は、シリンダレンズ１１４を介しポリゴンミラー１０６の上段で偏向，走査され、ｆθレンズ１２０の上段を通って折返しミラー１２７によりトロイダルレンズ１２４に入射し、折返しミラー１２８を介して感光体ドラム１０２上にスポット状に結像し、第２の画像形成ステーションとしてマゼンタ色の画像情報に対応した潜像を形成する。

同様に、対向するステーションにおいても、光源ユニット１０９からの複数の光ビームは、光束分割プリズム１１０によって上下に２分岐され、各ステーションに対応する感光体ドラム１０３，１０４に導かれる。

すなわち、光束分割プリズム１１０の下段から射出した複数の発光源からのビーム２０３（図１１を参照）は、シリンダレンズ１１５を介してポリゴンミラー１０６の下段で偏向，走査され、ｆθレンズ１２１の下段を通って折返しミラー１３２によりトロイダルレンズ１２６に入射し、折返しミラー１３３を介して感光体ドラム１０４上にスポット状に結像し、第４の画像形成ステーションとしてブラック色の画像情報に対応した潜像を形成する。

また、光束分割プリズム１１０の上段から射出した複数の発光源からのビーム２０４（図１１を参照）は、シリンダレンズ１１６を介してポリゴンミラー１０６の上段で偏向，走査され、ｆθレンズ１２１の上段を通って折返しミラー１３５によりトロイダルレンズ１２５に入射し、折返しミラー１３６を介して感光体ドラム１０３上にスポット状に結像し、第３の画像形成ステーションとしてシアン色の画像情報に対応した潜像を形成する。

また、図２を参照すると、モノリシックに２次元配列された面発光型半導体レーザアレイ３０１からの複数の光ビームは、カップリングレンズ３０２に入射する直前に偏光分離面を形成した分岐ミラー３０３によりＳ偏光成分とＰ偏光成分とに２分され、透過したＳ偏光成分はカップリングレンズ３０２のｘ，ｙ，ｚ方向の配置調整によって、光軸に対して対称に配列され、平行光束として射出される。

一方、分岐ミラー３０３で反射されたＰ偏光成分は、収束レンズ３０４を介して面発光型半導体レーザアレイ３０１を実装する制御基板３１３に立設した光検知センサ３１０で検出され、ポリゴンミラーの各面での走査開始後、画像領域に至るまでの時間に、各発光源を時系列に順次点灯して各々のビーム強度を検出し、基準値と比較して各発光源の出力が所定値となるように注入電流をセットするようになっている。

そして、セットされた注入電流は、画像領域の走査が終了するまで保持され、次のポリゴンミラー面での走査時に再度設定が行われるようにして、ビーム強度を一定に保つようになっている。

なお、制御基板３１３には、上記発光源の発光出力を一定に保持するパワー制御回路や、画像情報に応じて発光源を各々変調する駆動回路が形成され、カップリングレンズ３０２とともに一体的に保持され、光源ユニットが構成されている。

上述したように、面発光型半導体レーザアレイ３０１の複数の発光源は、湾曲量の偏差を許容値内に収めるために、副走査方向の配列数ｍが限定され、主走査方向の配列数ｎ を多くせざるを得ない。

そのため、各発光源がカップリングレンズの光軸に直交する面内に揃っていないと、カップリングレンズから射出されたビームの集束状態が各発光源で異なり、結像位置が感光体面上からずれて、ビームスポット径の偏差となり周期的な濃度むらが発生する。あるいは、先頭行をどの発光源から記録するかによって色味が変るといった画像劣化を生じる。

この構成例では、主走査方向の末端に配置する発光源同士の集束状態を揃えられるようにすることで、各発光源がカップリングレンズに対して整列するようにしている。以下その具体例を説明する。

図１５は光源ユニットの主走査断面を示す図である。図１５を参照すると、光源ユニットは、カップリングレンズ３０２を保持するホルダ部材と、面発光型半導体レーザアレイ３０１を実装した制御基板３１３を保持するベース部材とを、カップリングレンズ３０２の光軸に直交する基準面で接合し、ねじ締結することで一体化した構成となっている。

ここで、ベース部材は、制御基板３１３を保持する第１の部材３２１と、分岐ミラー３０３，収束レンズ３０４，光検知センサ３１０を内蔵する第２の部材３２４とからなり、いずれもアルミダイキャスト製により形成されている。

面発光型半導体レーザアレイ３０１は、発光源を形成するチップをリード端子を配備したセラミックパッケージ内に収容した構成であり、発光源の配列面と平行に形成された表面を、第１の部材３２１に形成された当接面３２２に突き当て、半導体レーザアレイ３０１を光軸方向に挟み込むように、制御基板３１３を２箇所の支柱３２３にねじ止めしている。

第１の部材３２１は、第２の部材３２４に形成した、上記基準面と平行な取付面において、半導体レーザアレイ３０１の取付部を挟んで主走査方向に配置した２箇所の当接点（すなわち、第１の部材３２１に一体で形成された突起部３２６、および第１の部材３２１に螺合された調節ねじ３２７の先端部）を突き当てて接合され、調節ねじ３２７の突出量を増減することで、突起部３２６を支点として、半導体レーザアレイ取付部の傾きが主走査断面内で調整できる。

この傾き調整と、上記カップリングの配置調整により、主走査方向の末端に配置される発光源同士のカップリングレンズに対する発光点位置を調整することができる。

図３には、トロイダルレンズの支持筐体の構成が示されている。

トロイダルレンズ３０５は、レンズ部を囲うようにリブ部３０６が一体形成され、中央部には位置決め用の突起３０７が形成されている。

支持板金３０１，押え板金３０２は、短手端部をコの字状に立曲げ形成され、間隔部材３０３，３０４を両端に挟みこんで対向させ、トロイダルレンズ３０５はその枠内に収められて保持される。

トロイダルレンズ３０５は、中央部に形成した突起３０７を支持板金３０１の立曲げ部に形成した切欠３１６に係合させ、リブ上面の両端に間隔部材３０３，３０４から内側に延設した設置面３２１，３２２に突き当てて副走査方向を位置決めし、また、長手方向のリブ端面から突出したフランジ部３２３，３２４を間隔部材３０３，３０４の側面に突き当てて光軸方向を位置決めし、間隔部材３０３，３０４と押え板金３０２との間に挟みこんで支持した一対の板ばね３０６によりトロイダルレンズ３０５の上面および側面の２方向から付勢して両端を保持し、熱膨張があっても長手方向に自在に伸縮できるようにしている。

トロイダルレンズ３０５のリブ上面には両端保持の間を３等分した中央点および中間点の３箇所に、支持板金３０１のねじ穴３１２に螺合した調節ねじ３０８の先端を当接させ、あらかじめ押え板金３０２に装着した板ばね３０７を各々リブ下面から対向させて付勢するようにしている。

トロイダルレンズ３０５は長尺で剛性が低いため、わずかな応力が加わるだけでも変形（反り）を生じ、周囲温度の変化に伴う温度分布によっても熱膨張差で変形してしまうが、このように支持板金３０１に沿った複数箇所で保持することで、形状を安定的に保ち、母線の直線性が保持されるようにしている。

支持板金３０１は、トロイダルレンズ３０５の外側に延長して形成され、その一端をハウジングの底面に立設した取付部に、副走査方向を受け面３０９に、光軸方向を突き当て面３１０に当接して位置決めし、板ばね３１４により付勢して支持する。

もう一端にはステッピングモータ３１５が固定され、下側に延びるシャフトに形成した送りねじに螺合させた可動筒３１７の先端を、押え板金３０２の延長部を貫通させ、ハウジング底面に形成した受け面３１２の底面に突き当て、光軸方向を突き当て面３１１に当接して位置決めし、板ばね３１４により付勢することで、架橋するようにハウジングに固定する。

ステッピングモータ３１５を固定した一端は、その回転により副走査方向に変位可能となっている。

これにより、トロイダルレンズ３０５は、ステッピングモータ３１５の正逆回転に追従して光軸と直交する面内で受け面３０９を支点として回動調節でき（すなわち、γを調整でき）、それに伴って副走査方向におけるトロイダルレンズの母線が傾いてトロイダルレンズの結像位置としての走査ラインが傾けられ、ステーション間の走査ラインが平行となるように補正できる。

この際、ステッピングモータ３１５の回転角に対する可動筒３１７の移動は送りねじのピッチにより決定されるが、この例では、より傾き補正の分解能を得るために、減速ギヤ３１６を介してシャフトの回転を可動筒３１７に伝達している。

ステッピングモータ３１５の回転はシャフトに配備したギヤ１、減速ギヤ３１６に配備したギヤ２，ギヤ３、可動筒３１７に配備したギヤ４の順で伝えられるので、ギヤ１とギヤ４との歯数をわずかにずらしておくことで、その差分だけシャフトの回転角に対する可動筒３１７の回転角を遅らせ、あるいは、進ませることができ、可動筒の先端を微少量ずつ移動させることができる。

尚、可動筒３１７，減速ギヤ３１６は各板金間に挟みこまれ、回転自在に軸支される。

この構成例では、第１，第２，第３のステーションのトロイダルレンズにこの傾き補正機構を装着することで、ブラックに対する走査ラインの傾きを、後述する傾き検出結果に基いて各色毎に自動的に補正がなされる。

図４はトロイダルレンズの装着状態を光軸方向からみた図である。

トロイダルレンズ３０５は、３箇所の調節ねじ３０８の突出し量が設置面３２１、３２２の部位に足りない場合には、トロイダルレンズの母線３１２が上側に凸となるよう反る。

逆に突出し量が大きくなると下側に凸に反る。従って、これらの調節ねじを調整することによってトロイダルレンズの焦線が副走査方向に湾曲され、走査ラインの曲がりを高次成分まで補正できる。

一般に、走査ラインの曲がりは光学系を構成する光学素子の配置誤差や成形時の面のねじれや反り等に起因する成分が複合されて、上凸型，下凸型といった単純な形状から、Ｍ型やＷ型，正弦波型といった複雑な形状となるが、主走査方向に沿った３点で、これをキャンセルする方向にトロイダルレンズ３０５を湾曲させることにより、感光体ドラム面上における各走査ラインを真直に矯正することができる。

この例では、全てのトロイダルレンズに各々配備され、組立時に各ステーションの走査ライン間の湾曲の形状が揃うように調整している。

図９は、この構成例におけるビームスポット位置ずれ制御を示すブロック図である。

各ステーション間のビームスポット位置ずれは、電源投入時や待機状態からの回復時、所定のプリント枚数経過時など、あらかじめ定められたタイミングで、各色画像の重なり具合を、図１に示す転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターン１４３を読み取ることで、主走査方向におけるレジスト、および倍率、副走査方向におけるレジスト、および傾きを、特定のステーションを基準とした相対的なずれとして検出し、主走査方向におけるレジストについては、同期検知信号を発生するタイミングを可変して補正し、倍率については、各発光点を変調する画素クロックを可変して補正する。

一方、副走査方向におけるレジストについては、まず、ポリゴンミラー１面おき、つまり同時に走査されるビーム数がｎであるから、この例では３２ラインピッチ単位で最もレジストずれが小さくなる書き出しタイミングを設定し、それ以下の余分については、複数の発光源から先頭行を形成する発光源を選択することで、１ラインピッチ単位で先頭行の書き出し位置を合わせ、傾きについては、上記したようにステッピングモータを動作してトロイダルレンズを傾けることで補正する。

トナー像の検出パターンの検出手段は、照明用のＬＥＤ素子１５４と、反射光を受光するフォトセンサ１５５と、一対の集光レンズ１５６とからなり、主走査ラインと約４５°傾けたラインパターンを形成し、転写ベルトの移動に応じて検出時間差を読み取っていく。

この例では、中央部と左右両端部との３ヶ所に配備することで、左右両端部の差により傾きを、中央から左右端部までの各倍率を検出し、基準となるステーションに合わせ込むように補正する。

しかしながら、この補正モード時には、プリント動作を中断することになるため、この頻度が多くなると、プリントの生産性を落とすばかりか、余分なトナーを消費してしまうといった欠点があり、この補正モードの頻度が少ない、言い換えれば、長時間ビームスポット位置が安定的に保持されていることが望ましい。

次に、図７を用い、書込制御回路の動作について説明する。各色毎にラスター展開された画像データはフレームメモリ４０８に各々一時保存され、画像処理部に順に読み出されて、前後の関係を参照しながら中間調に対応したマトリクスパターンに応じて各ラインの画素データが形成され、各発光点に対応したラインバッファ４０７に転送される。

すなわち、書込制御回路は、半導体レーザアレイの各々の発光点に対し同数のラインバッファ４０７を備え、同期検知信号をトリガとして各々読み出されて各発光点を独立に変調する。

従って、画素データを転送するラインバッファを順送りに選択することで、先頭行を記録する発光点を切り換えることができる。

次に各発光点を変調するクロックの生成部４０１について説明する。カウンタ４０３では、高周波クロック生成回路４０２で生成された高周波クロックＶＣＬＫをカウントし、比較回路４０４ではこのカウント値と、デューティ比に基いてあらかじめ設定される設定値Ｌ、および画素クロックの遷移タイミングとして外部から与えられ、位相シフト量を指示する位相データＨとを比較し、カウント値が上記設定値Ｌと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立下りを指示する制御信号ｌを、位相データＨと一致した際に画素クロックＰＣＬＫの立上がりを指示する制御信号ｈを出力する。

この際、カウンタ４０３は制御信号ｈと同時にリセットされ再び０からカウントを行うことで、連続的なパルス列が形成できる。こうして、１クロック毎に位相データＨを与え、順次パルス周期が可変された画素クロックＰＣＬＫを生成する。

この例では、画素クロックＰＣＬＫは、高周波クロックＶＣＬＫの８分周とし、１／８クロックの分解能で位相が可変できるようにしている。

図８は、任意の画素の位相をシフトした説明で、１／８クロックだけ位相を遅らせた例である。

デューティ５０％とすると設定値Ｌ＝３が与えられ、カウンタ４０３で４カウントされ画素クロックＰＣＬＫを立ち下げる。１／８クロック位相を遅らせるとすると位相データＨ＝６が与えられ、７カウントで立上げる。同時にカウンタがリセットされるので、４カウントで再び立ち下げる。つまり、隣接するパルス周期が１／８クロック分縮められたことになる。

こうして生成された画素クロックＰＣＬＫは、光源駆動部４０５に与えられ、この画素クロックＰＣＬＫに対してラインバッファ４０７から読み出された画素データを重畳させた変調データにより、半導体レーザを駆動する。

このように位相をシフトする画素を所定間隔で配置することによって、各分割区間の境界で主走査レジストずれがゼロとなるように主走査方向に沿った画素間隔の疎密を調整し、部分的な倍率の偏差を補正することができる。

つまり、全体の倍率は画素クロックＰＣＬＫ自体のシフトによって均等に画素間隔を伸縮して補正し、部分的な倍率は所定の画素数おきに画素間隔を変化させることで補正する。

この例では、図１０に示すように主走査領域を複数の区間に分割し、分割区間毎に位相をシフトする画素の間隔とシフト量を以下に示す如く設定し位相データとして与えている。

いま、主走査位置ｘに対する倍率の変化をＬ（ｘ）とすると、ビームスポット位置ずれの変化Ｍ（ｘ）は、次式（数２）のように、その積分値で表される。

分割区間の始点と終点でビームスポット位置ずれが０となるように補正することを想定すると、任意の分割区間の倍率変化に伴う分割区間幅のずれをΔｍ、位相シフトの分解能をσ（一定）、分割区間内の画素数をＮとする場合、位相をシフトする画素の間隔は、Ｄ≒Ｎ／（Δｍ／σ）となる。但し、Ｄは整数で示され、Ｄ画素毎にσずつ位相をシフトすればよい。

上記の例では、σは１／８画素となる。従って、あらかじめ設定する分割数を、分割区間の中間位置で発生するビームスポット位置ずれ残差が許容範囲内となることを目安に決めてやればよい。

この例では８等分割に設定している。当然、分割区間幅を変えて偏分割としてもよい。

ところで、従来では、画像を形成するための複数の光ビーム（レーザビーム）が走査する位置に受光面が配置された光検出器（例えば、光検出器１３８）は、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を検出することができず、従って、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正することができないという問題があった。

図１４には、従来技術における、光検出器（例えば、光検出器１３８）による検出パターンの一例が示されている。

図１４に示すように、従来の光検出器（四角形状の光検出器）に対して、副走査方向に位置の異なる複数光源１〜７が走査するときを考える。

光源３，４，５を点灯した場合、光検出器で得られる信号幅をｔ３，ｔ４，ｔ５とすると、ｔ３＝ｔ４＝ｔ５の関係が得られる。これは、従来では、光検出器の形状が副走査方向に向けて同じ形状であるためであり、光検出器のどの部分に、複数光源が走査しているのかを検出することは検出時間幅（信号幅）から求めることは非常に困難である。

そこで、本発明では、画像を形成するための複数の光ビーム（レーザビーム）が走査する位置に受光面が配置された光検出器（例えば、光検出器１３８）において、該光検出器の受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅を受光面の他の部分の主走査方向の幅と異なったものにしている。

具体的に、図６に示すように、主走査方向に対して垂直方向（副走査方向）について、中央部の主走査方向の幅が他の部分の主走査方向の幅よりも大きくなるような、あるいは、小さくなるような形状にし（図６の例では、受光面の主走査方向の幅が副走査方向中央部から副走査方向端部に行くに従って小さくなるような形状となっている）、複数の走査光を走査開始端側から走査するときに、後述のずれ量検出手段６０１で検知される光検出器の検出信号の時間幅を比較することで、もっとも長い（あるいは、もっとも短い）時間幅の光源の位置と複数光源の副走査方向中央に位置する光源との副走査位置ずれ量に基づいて、例えば液晶偏向素子１１７を用いてフィードバック制御することで、各色画像の副走査レジストがずれないよう走査位置を保持することができる。

図６は副走査方向に位置の異なる光源１〜６について示した例であり、各光源１〜６のそれぞれを走査したとき光検出器で得られる信号を検出信号１〜６とし、その検出時間幅をｔ１〜ｔ６とする。このとき検出時間の比較を行うための検出クロック信号により検出信号１〜６のオン時間をカウントすることで、複数光源の検出信号から、それぞれ異なるカウント値を得ることが出来る。例えば光源４，５，６の場合を図６に図示しているが、この場合ｔ４＞ｔ５＞ｔ６の関係よりカウント値はＮ４≧Ｎ５≧Ｎ６となる。検出信号の時間差に対して検出クロック信号の周期が小さい場合には、時間差をカウント値として比較できるが、周期が大きい場合には複数光源の走査により得られる検出信号のカウント値が同一値となり、カウント値の比較により、どの光源が検出器の中央位置を走査しているかの判断及び検出精度が悪くなるため、検出クロック信号の周期は、異なる副走査位置を走査する光源同士の検出信号が、異なるカウント値を得られるように設定することが望ましい。

図６の例では、主走査方向の略同一位置に光源が配置されており、図示のように受光面が配置されている光検出器に対して図示のような主走査方向に走査がなされる場合には、光検出器の受光面を光が走査し始めるときに検出信号が立ち上がるとするとき、各検出信号の立ち下がりタイミングは、同一タイミングとなる。

一方、立ち上がりタイミングは各光源の光検出器の受光面に対する走査位置により異なるため、この立ち下がりタイミングにより光源の発光タイミングを制御することで、画像の書込み開始タイミングを制御することが可能となる。またカウント値が最も大きい光源を検出することで、複数光源の副走査中央位置光源に対するずれ量を検出することができ、このように検出された複数光源の副走査中央位置光源に対するずれ量に基づいて、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正することが可能となる。

換言すれば、図６の例では、光検出器の受光面の１つの辺縁を、主走査方向に対して垂直となるようなものにしており、このとき複数光源（複数の光ビーム）がこの辺縁を通る場合、どの光源（どの光ビーム）についても副走査位置が異なる場合であっても、検出信号の立ち下がりタイミングは同一となる。よって、ある光源（ある光ビーム）の検出信号の立ち下がりタイミングによって光源の点灯タイミングを図る主走査同期検知信号を作ることが可能となり、主走査同期検知機能と副走査位置ずれ検出機能との両機能を兼ね備えた光検出器を実現できる。

図１６には、別の例を示す。すなわち、図１６の例は、図６の例が主走査方向に略同一位置に並んだ複数光源の場合であったのに対して、主走査方向，副走査方向の両方に対して複数光源の位置が異なったものとなっている。図１６の例では、複数光源の主走査方向の位置が異なるため、信号の立ち下がり位置は各光源により異なる。よって、その立ち下がり信号の時間差を検出クロック信号によりカウントして、複数光源を同時発光した場合に主走査方向において光検出器に最も近くに位置する光源（図１６の例では、６個の光源のうちの光源６）を発光信号の基準として、その光源からの立ち下がり信号のずれ量分だけ発光時間をずらすことにより、被走査媒体上の主走査方向の略同一位置に画素を形成することが可能となる。

図１７には、さらに別の例を示す。すなわち、図１７の例は、複数光源を２次元に配置したものとなっており、図１６の光源の半分をずらして副走査方向に２列並べたものとなっている。図１７の例でも、図６，図１６と同様に、検出信号の信号幅を検出クロック信号によりカウントすることにより、複数光源全体が光検出器のどの位置を走査しているかを判断することが可能となり、そのずれ量に基づいて副走査位置ずれ補正を行うことにより、高精度な画素形成が可能となる。

このように、本発明では、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査面に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置された光検出器を有し、該光検出器は、受光面の副走査方向中央部の主走査方向の幅が受光面の他の部分の主走査方向の幅とは異なっているので、受光面中央を走査した時の検出信号の時間幅が広い、あるいは、狭い光源位置を検出することで、副走査方向の光源位置ずれを検出することが可能となる。

また、本発明では、光検出器の受光面が、主走査方向に対して垂直となる辺縁を有しているのが好ましい。

ここで、光検出器の受光面の主走査方向に対して垂直となる辺縁は、主走査方向の同期検知手段としての機能を有しており（同期検知信号を検出可能となっており）、この機能を有していることによって、主走査方向の書込みタイミングをも高精度に検出，補正することができる。

すなわち、光検出器の受光面の少なくとも一つの辺縁が、主走査方向に対して垂直となっている場合、この受光面側から光ビームを走査することによって、被走査媒体上の略同一主走査位置での走査タイミングを検出することが可能となる。また、光検出器の受光面の少なくとも一つの辺縁が、主走査方向に対して垂直となっていることにより、この受光面側から光ビームを走査する際のタイミング信号に基づいて、光ビームの主走査方向の同期検知を行うことで、複数の光ビームの副走査位置ずれ量検出と、主走査同期タイミング検出とを同時に実現することが可能となる。

さらに、本発明の光走査装置は、図２６に示すように、前記光検出器（例えば、光検出器１３８および／または光検出器１３９）からの検出信号に基づいて、副走査方向の光源位置ずれ量を検出するずれ量検出手段６０１と、前記ずれ量検出手段６０１で検出された副走査方向の光源位置ずれ量に基づいて、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正する補正手段６０２とをさらに有している。

ここで、補正手段６０２は、具体的には、図１の例において、液晶偏向素子１１７の印加電圧を変化させることで光軸を変化させたり、あるいは、例えば光源１０７自体の角度（あおり）を変化させることによって、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正するようにしている。

このように、前記光検出器からの検出信号に基づいて、副走査方向の光源位置ずれ量を検出するずれ量検出手段６０１と、前記ずれ量検出手段６０１で検出された副走査方向の光源位置ずれ量に基づいて、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正する補正手段６０２とをさらに有していることにより、複数の光ビームの副走査方向の走査位置ずれ量を検出して、複数の光ビームの副走査方向の結像位置を補正することができる。

なお、上述したように、本発明の光走査装置では、走査結像手段は、単一のハウジング内に収容された複数の光学部材（例えば、１２０，１２９，１２３，１３０）を有し、複数の光ビームを同時に走査可能な偏向走査手段により複数の光ビームが走査され前記複数の光学部材からなる走査結像手段を透過して被走査面に至る。ここで、前記光検出器（例えば、１３８および／または１３９）は、走査結像手段の光路内に配置されている。

図１の例において、例えば感光体ドラム１０１についてのステーョン（第１の画像形成ステーション）に着目するとき、２つの光検出器１３８，１３９のいずれか一方を本発明の上述した光検出器にすることもできるが、より好ましくは、２つの光出器１３８，１３９の両方を本発明の上述した光検出器にするのが副走査方向の走査位置ずれ量をより高い精度で検出する上で望ましい。この場合、図２６のずれ量検出手段６０１は、例えば、光検出器１３８からの検出信号と光検出器１３９との平均をとり、この平均に基づいて副走査方向の光源位置ずれ量を検出することができる。

図１の例において、同様に、感光体ドラム１０２についてのステーション（第２の画像形成ステーション）の光検出器１４０，１４１にも、本発明の光検出器を用いるのが好ましい。さらに、第３，第４の画像ステーションの光検出器にも、本発明の光検出器を用いるのが好ましい。

図２７には、電子写真プロセスを利用した従来の一般的なレーザプリンタ，デジタル複写機等の画像形成装置の構成例が示されている。この画像形成装置では、光源である半導体レーザユニット１００９から発光されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー１００３により偏向走査（スキャン）され、走査レンズ（ｆθレンズ）１００２を介して被走査媒体である感光体１００１上に光スポットを形成し、その感光体１００１を露光して静電潜像を形成する。また、位相同期回路１００６は、クロック生成回路１００５により生成された変調信号を、ポリゴンミラー１００３により偏向走査された半導体レーザユニット１００９からの光を検出するフォトディテクタ１００４に同期した位相に設定する。すなわち、位相同期回路１００６は、フォトディテクタ（光検出器）１００４の出力信号に基づいて、１ライン毎、位相同期のとられた画像クロック（画素クロック）を生成して画像処理ユニット１００７とレーザ駆動回路１００８へ供給する。このようにして、半導体レーザユニット１００９は、画像処理ユニット１００７により生成された画像データと位相同期回路１００６により１ライン毎に位相が設定された画像クロックに従い、レーザ駆動回路１００８により発光時間がコントロールされることによって、被走査媒体である感光体１００１上の静電潜像をコントロールすることができる。

ところが近年、印刷速度（画像形成速度）の高速化，画像の高画質化の要求が高まり、それに対しては、偏向器であるポリゴンモータの高速化や、レーザ変調の基準クロックとなる画素クロックの高速化で対応してきたが、どちらの高速化にも限界が近づいてきており、従来の方法では対応しきれなくなってきている。またこのような走査光学系において、ポリゴンスキャナ等の偏向器の面倒れや偏向反射面の回転軸からの距離のばらつきは、被走査媒体上を走査する光スポット（走査ビーム）の走査位置ずれ，走査速度ムラを発生させる。この走査位置ずれ，走査速度ムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化となる。高品位の画質を要求する場合は、走査位置ずれ，走査ムラの補正を行う必要がある。

図１８は、電子写真プロセスを利用した本発明の光走査装置（画像形成装置）の構成例を示す図である。図１８の構成例では、図２７の従来技術に対して、走査毎に光検出器を走査する位置において半導体レーザユニットが発光する場合、１ライン毎に光検出器１００４の出力信号に基づいて、カウンタ回路１０２０により光検出器１００４からの信号をカウントし（光検出器１００４で検出された信号の回数をカウントし）、カウント値をポリゴンミラー１００３の面数と同じに設定することで、ポリゴンミラー１００３の同一面が走査したときの光検出器１００４の信号を取得することが可能となる。これにより、ポリゴンミラー１００３のポリゴン面による光検出器１００４の検出誤差に影響されることなく、ポリゴンミラー１００３のある特定面での光検出器１００４における複数光源の主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量を高精度に検出することが可能となる。

図２１は図１８の構成例においてカウンタ１０２０として示した位置ずれ検出回路の具体例を示す図である。図２１を参照すると、図１８の光検出器１００４で検出された信号は、図２１の検出信号セレクタ、ポリゴン面カウンタに入力される。ポリゴン面カウンタでは、後述の図１９に示すように、光検出器１００４によって得られる周期ｔｐ１／６の信号が入力され、ポリゴン面数を６としたとき６回信号が入力することをポリゴン面カウンタでカウントする。検出信号セレクタではポリゴン面カウンタで得られた周期ｔｐ１の信号に基づいて、ポリゴンの特定面での検出信号のみを選択して出力する。検出時間カウンタでは、検出信号セレクタから出力された検出信号をもとに、検出信号の時間幅をクロック生成回路からの高周波クロックによりカウントして検出時間幅データとして検出する。次に、メモリでは、ポリゴンミラー１回転毎の光検出器から得られた検出時間幅データを保存する。上記検出時間幅データは発光光源の光検出器に対する副走査方向の位置ずれ量を示しており、複数光源の位置ずれ量を比較することで、ポリゴン特定面における光源の副走査位置ずれ量が求められる。

図１９には、図１８の光走査装置（画像形成装置）の処理動作例を説明するためのタイミングチャートを示す図である。図１９を参照すると、図１８の光走査装置において、光検出器１００４の付近を走査する毎に、半導体レーザユニット１００９を発光制御するとき、光検出器１００４では、ポリゴンミラー１００３の回転周期をｔｐ１とした場合、ポリゴンミラー１００３の各面で光検出する場合の信号のように周期ｔｐ１／６の繰り返し信号が得られる。この信号はポリゴンミラー１００３が６面の場合には、６面分の信号が繰り返し得られることになるため、図１８の構成例に示すように、カウンタ回路１０２０により６回信号を得るごとに検出信号を取得する構成とすることにより、図１９中の面１のみ〜面６のみの各信号を取得することが可能となる。まず初めに面１のみのタイミングで複数光源からの主走査方向位置ずれ情報および副走査方向位置ずれ情報を光検出器１０２０により取得する場合を考える。ここで、複数光源分の信号を取得したことをカウントする複数光源信号取得カウンタ（図示しないが、複数の光源が順次に発光し、全光源が発光することをカウントするものであり、レーザ駆動回路１００８の発光制御信号を基にカウントするものである）を設けて、このカウント値が複数光源分となった場合には、ポリゴンミラー１００３の各面で光検出している信号に対して光検出器１００４の信号取得のカウントタイミングを１信号分ずらすことを順次行なうことにより、ポリゴンミラー１００３のすべての面に対する主走査方向位置ずれ検出信号および副走査方向位置ずれ検出信号を取得することが可能となり、各面毎に位置ずれ補正量を変更する構成により、より高精度な主走査方向位置ずれ補正および副走査方向位置ずれ補正が可能となる。

図２０は別の例を示す図である。図１８の構成例において、面１のみの検出信号タイミングで光検出器１００４による信号検出を行うとするとき、図１６に示す６光源で光検出器１００４を走査する場合を考える。この場合には、図２０に示すように、ポリゴン回転周期ｔｐ１間隔で発光させる光源を順次切り替えていくことにより、ポリゴンミラーの特定面に対する複数光源の主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量を検出することが可能となる。また光源３の点灯時間幅ｔ１ｄ３として、ほかの光源の点灯時間幅も同一周期、タイミングで発光制御する場合には、点灯制御信号を簡略化できるが、複数光源の光検出器に対する主走査方向に最も走査時間の異なる光源１と６が、光検出器を十分走査可能な時間幅に設定する必要がある。すなわち、光検出器に対して、複数光源が主走査方向に走査される場合において、図１６に示す光源が同時に発光、消灯した場合、その時間幅が光検出器の幅や複数光源の主走査方向に最も離れた光源同士の走査時間の差に対して充分大きい場合には、その点灯制御信号を全ての光源にポリゴンミラーの面毎に発光光源を変えて走査することで、複数光源の信号検出が可能となる。一方、時間が短い場合、例えば光源６では光検出器を走査する間、検出信号を得ることが出来るが、光源１では同一信号を用いた場合には検出信号が出来ない場合には、発光タイミングをずらした発光制御信号が必要となる。複数光源毎に発光制御信号を生成するのは回路規模が大きくなるため、共通化した発光制御信号で発光し、検出器で信号検出できれば、簡単な構成となる。

図１９，図２０に示したように、本発明では、さらに、複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも１つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっている。

ここで、図１９の場合には、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間は６個であり、図２０の場合は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間は１個である。

図１８の光走査装置（画像形成装置）は、被走査媒体の有効走査領域外に１つの光検出器１００４が配置されている場合の例であり、この光検出器１００４は、図１の光走査装置（画像形成装置）における光検出器（例えば１３８）に対応したものとなっているが、本発明では、光検出器の配置位置として、被走査媒体の有効走査領域外のかわりに、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置に配置することも可能であるし、被走査媒体の有効走査領域外と被走査媒体の有効走査領域の略中央位置とにそれぞれ配置することも可能である。

図２２には、図１８の構成例に対して、光検出器を複数個配置した構成例が示されている。すなわち、図２２の例では、図１８に示されている光検出器１００４（被走査媒体の有効走査領域外に配置されている光検出器）に加えて、被走査媒体の略中央位置に光検出器１００４'がさらに配置されている。光検出器１００４'は、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置を光ビームが走査するときに、例えば、この光ビームの一部がハーフミラーによって反射（分光）されて光検出器１００４'を走査するように配置されている。図２２の構成例では、光検出器１００４'がさらに設けられていることにより、走査中央位置での副走査方向位置ずれ量を検出することが可能となり、複数光源の副走査方向位置ずれ量を画像の略中央位置を基準として、検出することが可能となる。これにより、複数光源の副走査方向位置ずれ補正を、より高精度に行なうことができる。

図２３は、走査光に対する光検出器と被走査媒体、検出信号および発光信号の関係の一例を示す図である。図２３は光走査装置が図１８に示すような構成となっている場合（すなわち、被走査媒体の有効走査領域外に１つの光検出器１００４（図２３では、Ａ）が配置されている場合）の例であって、走査光が光検出器Ａ，被走査媒体の順に走査する場合、発光信号１により光検出器Ａでは検出信号１が得られる。被走査媒体に画像を書き込まない領域の場合には、上記信号１で検出信号を取得できる。一方、画像を書き込む領域においては、発光信号２のように有効書き込み領域において、画像データの発光があるため、光検出器での信号検出を一走査内で同時に行うための発光信号は発光信号２となる。このとき光検出器では検出信号１と同様の検出信号２が得られる。よって、図２３の構成では（すなわち、図１８，図２２のように、被走査媒体の有効走査領域外に光検出器が配置されている構成では）、画像データの書込み中にも位置ずれ量を検出可能となり（すなわち、有効走査領域外に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み中に行なわれることが可能となり）、温度変動などの変動要因による主走査方向位置ずれ変動および副走査方向位置ずれ変動に対して、高速に補正を行うことが可能となる。

また、図２４は、図２３の例に対して、有効書込み領域の略中央位置に光検出器Ｃをさらに設けた場合の例を示す図である（図２２の光走査装置において、光検出器１００４（図２４では、Ａ）に加えて光検出器１００４'（図２４では、Ｃ）がさらに配置されている場合の例を示す図である）。図２４の例では、画像データ領域では光検出器Ｃにおいて主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量の検出を行なうことができないため（すなわち、発光信号２，検出信号２によっては、光検出器Ｃにおいて画像データそのものを検出してしまうために主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量の検出を行なうことができない）、本構成は画像データの書込み期間外で発光信号１，検出信号１によって主走査方向位置ずれ量および副走査方向位置ずれ量を検出し、主走査方向，副走査方向の位置ずれの補正を高精度に行うようになっている。

換言すれば、本発明において、有効走査領域外に配置されている光検出器（例えば、Ａ）での信号検出は、画像データの書込み中に行なうことができる。

また、有効走査領域外に配置されている光検出器（例えば、Ａ）、および／または、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器（例えば、Ｃ）での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なうことができる。

特に、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なわれる必要がある。

また、図１３は本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の例を示す図である。図１３を参照すると、被走査媒体である感光体ドラム９０１の周囲には、感光体ドラム９０１を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２と、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３と、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４と、感光体ドラム９０１に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５とが配置されている。

感光体ドラム９０１へは、上述したようにポリゴンミラー１面毎の走査により複数ライン同時に画像記録が行われる。

４つの画像形成ステーションが転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー，マゼンタ，シアン，ブラックのトナー画像が転写ベルト上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

各画像形成ステーションは、トナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。

一方、記録紙は、給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送り出され、転写ベルト９０６よりカラー画像が転写され、定着ローラ９１０で定着されて、排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

図２５は、図１３の画像形成装置を簡略化した図であり、光走査装置１０ａ〜１０ｄはそれぞれ感光体９ａ〜９ｄを走査するユニットであり、ａ〜ｄでＹＭＣＫ各色を表わしている。図２５では、紙１〜４に対して書き込みを行う例を示しており、紙１から４の順にユニットａ，ｂ，ｃ，ｄを通っていきカラー画像を形成していくが、紙１に対してすべての色が書き込まれる前に、他の紙が通るため、紙１，２，３，４でそれぞれ画像を形成する場合には、紙間で副走査位置ずれ量を変更して補正することにより高精度なカラー画像を形成することが可能となる。またジョブ間で副走査位置ずれ量を補正する構成により、同一ジョブ間での位置ずれ補正による画像差などを発生させることなく、画素位置ずれ補正を行うことが可能となる。

すなわち、本発明において、補正手段６０２は、ページ間（例えば、紙間）で副走査位置ずれ補正を行うことができる。あるいは、補正手段６０２は、画像書き込みジョブ間で副走査位置ずれ補正を行うことができる。

また、前述したように、本発明において、前記光検出器は、走査結像手段の光路内に配置されているのが好ましい。

また、本発明において、複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられることが好ましい。複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられる場合には、高精細かつ省電力化による画素形成が可能となる。

また、上述したように、本発明の光走査装置をカラー（多色）画像形成装置に適用することによって、各色毎の光ビームの走査位置を高精度に検出し、その検出結果を用いて、各色画像の副走査レジストがずれないよう走査位置を保持することにより、ビームスポット位置ずれ量を低減でき、高画質化を実現した多色画像形成装置を提供することが可能となる。

なお、上述の各例では、本発明の光走査装置をカラー画像形成装置（複数（例えば４つの）の画像形成ステーションを有する画像形成装置）に適用する場合について示したが、本発明の光走査装置をカラー画像形成装置以外の画像形成装置（１つの画像形成ステーションしか備えていないモノクロ用の画像形成装置）にももちろん適用することができ、本発明を画像形成装置に適用することにより、高精度なドット位置補正が可能となり、高画質な画像を得ることができる。

本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の書込系などに利用可能である。

４ステーションを走査する光走査装置（光走査ユニット）の構成例を示す図である。 図１の光走査装置（光走査ユニット）に用いられている光源ユニットの構成例を示す図である。 トロイダルレンズの支持筐体の構成を示す図である。 トロイダルレンズの装着状態を光軸方向からみた図である。 光軸変更手段としての液晶偏向素子の概要を示す図である。 本発明の光検出器の一例を示す図である。 書込制御回路の動作を説明するための図である。 任意の画素の位相をシフトした説明で、１／８クロックだけ位相を遅らせた例を示す図である。 ビームスポット位置ずれ制御を示すブロック図である。 主走査領域を複数の区間に分割する場合を示す図である。 副走査断面における光線の経路を示す図である。 光源ユニットの一例を示す図である。 本発明の光走査装置を搭載した画像形成装置の例を示す図である。 従来技術における、光検出器による検出パターンの一例を示す図である。 光源ユニットの主走査断面を示す図である。 本発明の光検出器の一例を示す図である。 本発明の光検出器の一例を示す図である。 本発明の画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明の光走査装置の処理動作例を示す図である。 本発明の光走査装置の処理動作例を示す図である。 位置ずれ検出回路の具体例を示す図である。 本発明の画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明の光走査装置を説明するための図である。 本発明の光走査装置を説明するための図である。 本発明の画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明の光走査装置の構成例を示す図である。 従来の画像形成装置を示す図である。

符号の説明

１０７，１０９ 光源
１０６ ポリゴンミラー
１２０ ｆθレンズ
１２９，１３０ 折返しミラー
１２３ トロイダルレンズ
１３８，１３９，１４０，１４１ 光検出器
６０１ ずれ量検出手段
６０２ 補正手段
１００１ 感光体
１００２ 走査レンズ
１００３ ポリゴンミラー
１００４，１００４' 光検出器
１００５ クロック生成回路
１００６ 位相同期回路
１００７ 画像処理ユニット
１００８ レーザ駆動回路
１００９ 半導体レーザユニット
１０２０ カウンタ

Claims (13)

1. 複数の面を有する偏向器を所定の回転周期で回転させることによって、複数の光源から放射された複数の光ビームを主走査方向に偏向走査し、走査結像手段により被走査媒体に向けて集光する光走査装置において、前記複数の光ビームが走査する位置に受光面が配置され、該受光面は主走査方向に対して垂直となる辺縁を有し、かつ該受光面の主走査方向の幅が該受光面の副走査方向中央部から副走査方向端部に向かうにつれて小さくなる光検出器と、該光検出器からの検出信号に基づいて光ビーム位置を補正する補正手段とを有しており、前記複数の光源は、偏向器の回転周期と略同一周期で一定時間連続点灯する期間を少なくとも１つ有し、偏向器の特定面での反射光を前記光検出器にて信号検出するようになっていることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１の光走査装置において、前記光検出器は、少なくとも１つ設けられていることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域外に配置されていることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域の略中央位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１または請求項２記載の光走査装置において、前記光検出器は、被走査媒体の有効走査領域外と被走査媒体の有効走査領域の略中央位置とにそれぞれ配置されていることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項３または請求項５記載の光走査装置において、前記有効走査領域外に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み中に行なわれることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記有効走査領域外に配置されている光検出器、および／または、有効走査領域の略中央位置に配置されている光検出器での信号検出は、画像データの書込み期間外で行なわれることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項７記載の光走査装置において、前記補正手段は、ページ間（例えば、紙間）で副走査位置ずれ補正を行うことを特徴とする光走査装置。
9. 請求項７記載の光走査装置において、前記補正手段は、画像書き込みジョブ間で副走査位置ずれ補正を行うことを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記光検出器は、前記走査結像手段の光路内に配置されていることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光源には同一チップ上に構成された面発光レーザが用いられることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光走査装置を有していることを特徴とする画像形成装置。
13. 複数の色に対応した画像信号により光走査する複数の光走査装置と、それぞれの光走査装置によって光走査されることによりそれぞれの色に対応した画像の潜像が形成される複数の潜像担持体と、各潜像担持体に形成される潜像を可視化する現像手段と、現像された画像を重ねて転写する転写手段とを有するカラー画像形成装置において、前記光走査装置には、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とするカラー画像形成装置。

Images