JP5089181B2 - 光走査装置及びそれを用いたカラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いたカラー画像形成装置に関し、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（ＬＢＰ）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等のカラー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（ＬＢＰ）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等には光走査装置が用いられている。
こ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（光ビーム）を、例えば回転多面鏡（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ている。

そして偏向された光束を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。

図１８は従来の光走査装置の光走査光学系の要部概略図である。
図１８において光源手段２０１から出射した単一又は複数の発散光束はコリメータレンズ２０３により平行光束に変換され、絞り２０２によって該光束を制限して副走査方向にのみ有限の屈折力を有するシリンドリカルレンズ２０４に入射している。

シリンドリカルレンズ２０４に入射した平行光束のうち主走査断面内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ポリゴンミラーから成る光偏向器２０５の偏向面２０５ａに線像として結像している。

そして、光偏向器２０５の偏向面２０５ａで偏向された光束をｆθ特性を有する結像レンズ２０６を介して被走査面としての感光ドラム面２０８上に導光する。
そして、光偏向器２０５を矢印Ａ方向に回転させることによって、単一又は複数の光束で感光ドラム面２０８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。

この種の光走査装置において複数本の光ビームを走査させて画像を形成するマルチビーム光走査装置が種々と提案されている（特許文献１参照）。

マルチビーム光走査装置では、ある１回目の偏向で走査される複数本の光束の走査線と次の偏向で走査される複数本の光束の走査線との境界部における筋状の濃度むらが発生する。
特許文献１では、この濃度ムラを低減するために境界部周辺の光束の光量を複数の走査線の中央付近を走査する光束の光量に対して小さくしている。
特開２００３−１８２１３９号公報

特許文献１における光走査装置は、ある一つの色に対する筋状の濃度むらを低減する目的で各要素が構成されている。
結像光学系の副走査方向（副走査断面内）の結像倍率が大きくずれていたり、副走査方向の走査線のピッチ間隔が大きくずれて調整されていた場合などには、ある程度の低減効果は認められる。
しかしながら、完全に筋状の濃度むらを取りきることは難しい。

また、一色であれば問題にならない濃度むらであっても、例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂｋ（ブラック）の４色が重ね合わさってしまうと濃度ムラが大きな問題となってしまう。

図１９は結像光学系の副走査倍率が画像中央に対して画像周辺で大きい場合に起こる複数の走査線の様子を示した説明図である。
副走査方向の走査ライン間隔を画像中央にて装置の解像度から決定される走査ライン間隔となるように設定すると、画像端部において走査線同士が重なってしまい、そこだけ濃度が濃くなってしまうことがある。

図２０は、結像光学系の副走査倍率が画像中央に対して画像周辺が小さい場合に起こる複数の走査線の様子を示した説明図である。

副走査方向の走査ライン間隔を画像中央にて装置の解像度から決定される走査ライン間隔となるように設定すると、画像端部おいて走査線同士が１ライン以上離れてしまい、そこだけ濃度が薄くなってしまうことがある。
以上述べたことはビーム（走査光束）の本数が増えた場合に顕著に起こる。

例えば、画像中央に対して画像周辺の副走査倍率が５％ずれていた場合、２ビームで走査した場合は、（２−１）×５÷１００＝０．０５画素ずれるが、４ビームで走査した場合は、（４−１）×５÷１００＝０．１５画素ずれる。

また、８ビームで走査した場合は、（８−１）×５÷１００＝０．３５画素、３２ビームで走査した場合は、（３２−１）×５÷１００＝１．５５画素とずれが増大する。

また、解像度６００ｄｐｉを２ビームで走査した場合は、筋状の濃度むらは１ｍｍあたり１１．８回出現し、解像度６００ｄｐｉを４ビームで走査した場合は、筋状の濃度むらは１ｍｍあたり５．９回出現する。

このようにビーム数が増えていくと筋状の濃度むらの空間周波数が低くなり、より人間の目に視認されるようになる。
よって、従来２ビームで走査していた場合は、ずれの量自体が少ないことと、空間周波数が人間の目で視認されづらい高周波数帯にあったことから問題となることはなかった。

しかしながら、４ビーム以上のマルチビーム光走査装置の場合は上述した濃度むらが問題となってしまう。

また、光源手段として１次元上に配列された複数の発光部を有するマルチビーム半導体レーザーを用いた光走査装置においては、光源部の光軸周りの回転調整により副走査方向の走査ライン間隔を調整している。

全系の副走査方向の結像倍率が５倍で、且つ光源部同士の間隔が１００μｍの場合、１２００ｄｐｉの光走査装置においては、光源手段を図２１に示すように主走査方向に対してθ＝２．４２６２５°傾けて配置すればよい。
ただし、実際には設計上の傾き角よりも角度αずれて調整される場合がある。

例えば、図２２に示すように、α＝０．５°でθ＋α＝２．９２６２５°傾いてしまった場合には、副走査方向の走査ライン間隔は２５．５３μｍ（すなわち１．２ライン）となってしまう。

よって、副走査方向の走査ライン間隔の調整機構を備えていたとしても、走査線と走査線との境界部において、筋状の濃度むらを完全に取りきることは難しい。この場合もビームの本数が増えた場合に問題となることは明らかである。

本発明は筋状の濃度むらを低減させ、カラー画像全体としての画像劣化を防止することができる光走査装置及びそれを用いたカラー画像形成装置の提供を目的とする。

請求項１の発明の光走査装置は、画像データに基づいて光変調される光束を放射する４以上の発光部を各々有する複数の光源手段と、前記複数の光源手段の各々から出射した４以上の光束を偏向走査する偏向手段と、前記複数の光源手段毎に設けられた被走査面上に前記偏向手段の偏向面にて偏向走査された４以上の光束を結像させる結像光学系と、を備え、前記複数の被走査面の各々を対応する同一の光源手段から出射した４以上の光束で同時に走査し、前記複数の被走査面の各々に同時に４以上の走査線を描く光走査装置であって、
前記同一の光源手段の４以上の発光部から出射した４以上の光束は前記偏向手段の同一の偏向面で同時に偏向走査されており、
前記被走査面上の１ライン目の走査線を、前記同一の光源手段の４以上の発光部から出射した４以上の光束により形成される４以上の走査線のうち前記被走査面が移動する方向において最も上流側の走査線と定義するとき、
前記偏向手段によるｋ回目の偏向動作において、全ての被走査面における１ライン目の走査線に対応した画像データを、互いに他の被走査面における１ライン目の走査線に対応した画像データに対して１ライン分以上ずらしており、
前記複数の被走査面のうちのブラックに対応する被走査面に対して設けられた光源手段の発光部の数ｎ１と、前記複数の被走査面のうち他の被走査面に対して設けられた光源手段の発光部の数ｎ２とは異なっており、ａを正の整数とするとき、
ｎ１＝ｎ２×ａ
なる条件を満たしていること特徴としている。

本発明によれば筋状の濃度むらを低減させ、カラー画像全体としての画像劣化を防止することができる光走査装置及びそれを用いたカラー画像形成装置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の光走査装置において、複数の被走査面のうち、Ｃ（シアン）画像とＭ（マゼンタ）画像に対応する２つの被走査面上における画像データとレーザービーム（光束）との関係を示した図である。

本実施例は光源手段として画像データに基づいて光変調される光束を放射する８つの発光部を有するモノリシックなマルチビーム半導体レーザー（８ビームレーザー）を４つ用い、４つの光走査光学系（マルチビーム走査光学系）から成る光走査装置である。

光走査装置は、各々の光源手段から出射した光束を偏向手段で偏向走査し、該偏向手段からの光束を該光源手段毎に設けた４つの被走査面上に各々の被走査面に対応して設けた結像光学系で結像させる。

そして、偏向手段の１回の偏向動作によって被走査面上を同時に８本の光束で走査し、被走査面上に８本の走査線を同時に描くことができる。

図２は４色それぞれの色に対応したモノリシックなマルチビーム半導体レーザーを示した図である。

同図においてＣ（シアン）はＬＤ１１〜ＬＤ１８、Ｍ（マゼンタ）はＬＤ２１〜ＬＤ２８、Ｙ（イエロー）はＬＤ３１〜ＬＤ３８、Ｂｋ（ブラック）はＬＤ４１〜ＬＤ４８のそれぞれ８つの発光部を一直線上に配置させている。

前述の如く発光部を一直線上に配置し、結像光学系の光軸（Ｘ軸）周りに回転（図中矢印方向）させることで、副走査方向の走査ライン間隔の調整を行っている。

図３は本発明の実施例１の光走査装置を用いた画像形成装置の模式図である。同図においてはパーソナルコンピュータ等の外部機器（不図示）から入力されたコードデータＤｃをプリンタコントローラー１０１に入力させている。

そして、プリンタコントローラー１０１によってカラー画像データＩＤ（Ｃｉ（シアン）、Ｍｉ（マゼンタ）、Ｙｉ（イエロー）、Ｂｋｉ（ブラック））の各色画像データに変換して各々の光走査光学系に入力させている。
ここで、添字ｉは副走査方向の画像データの番号を示している。

図１に示したようにｋ回目の偏向で同時に走査される８本の走査線のうち被走査面が移動する方向（副走査方向）において最も上流側の走査線を１ライン目の走査線と定義する。
１ライン目の走査線に対応した画像は発光部ＬＤ１１をカラー画像データＩＤのｉ番目のシアン画像データＣｉを用いて点灯制御することで得られる。
２ライン目の画像は発光部ＬＤ１２をシアン画像データＣｉ＋１を用いて点灯制御することで得られる。

以下、同じように８ライン目までの画像に対応する各発光部の点灯制御をそれぞれ独立に行う。

ここで、前述の如く結像光学系の副走査方向の結像倍率がずれたり、副走査方向の走査ライン間隔の調整がずれたりした場合、ｋ回目の偏向とｋ＋１回目の偏向との間、すなわち発光部ＬＤ１８と発光部ＬＤ１１との間において濃度むらが発生する。
同様にマゼンタ画像においても発光部ＬＤ２８と発光部ＬＤ２１との間において濃度むらが発生する。

ただし、Ｍ（マゼンタ）画像のｋ回目の偏向における１ライン目の走査線に対応する画像は発光部ＬＤ２１をカラー画像データＩＤのｉ＋２番目のマゼンタ画像データＭｉ＋２を用いて点灯制御している。
そのため、シアンとマゼンタで濃度むらが発生する位置を副走査方向で２ライン分ずらすことができる。
よって、Ｂ（ブルー）画像において、シアンの境界部とマゼンタの境界部が重なってしまうときよりも筋状の濃度むらを低減することができる。

各光走査光学系において、ある１回の偏向により形成される走査線のうち、被走査面が移動する方向（副走査方向）において最も上流を走査する走査線（１ライン目）に対応した画像データを、それぞれの被走査面上において１ライン以上ずらすように設定する。

尚、本実施例では２ラインずらしている。
言い換えれば、同じ画像データに対しては、走査するビームの方をずらしていることになる。

図３では、画像データＣｉを走査するビームはＬＤ１１から発光したものを用いている。
対応する画像データＭｉを走査するビームはＬＤ２７から発光したものを、画像データＹｉを走査するビームはＬＤ３５から発光したものを、画像データＢｋｉを走査するビームはＬＤ４３から発光したものを用いている。
感光ドラムは図３中のＲで示した方向に回転し、図示していない中間転写ベルト上に４色の画像が重ね合わさる。

このとき、画像データＣｉ、Ｍｉ、Ｙｉ、Ｂｋｉは中間転写ベルト上の同一の位置で重ね合わさりフルカラー画像が形成される。
このような構成にするためには後述する実施例のように様々な方法が存在するが、最も簡単なものとしては、感光ドラム２１、２２、２３、２４に対して光走査光学系１１、１２、１３、１４そのものを副走査方向にずらせばよい。
これによりシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像を重ね合わせた際に筋状の濃度むらを低減することができる。

次に、画像の書き始めにおけるマルチビーム半導体レーザーの制御について説明する。
第１回目の偏向走査におけるシアン画像は、ＬＤ１１〜ＬＤ１８にそれぞれ順に画像データＣ_１〜Ｃ_８を送り点灯制御することで、一度に８つの画像データを走査露光することができる。
一方、第１回目の偏向走査におけるマゼンタ画像においては、ＬＤ２１〜ＬＤ２８のうち、実画像データが送られるものはＬＤ２７とＬＤ２８だけである。

画像データＭ_１はＬＤ２７に、画像データＭ_２はＬＤ２８に送られる。画像データＭ_３以降は第２回目の偏向走査においてＬＤ２１から順に送られることになる。
従って、第１回目の偏向走査におけるＬＤ２１〜ＬＤ２６は強制的に消灯するように空の画像データが送られる。
以下、イエロー画像、ブラック画像も同様な制御が行われる。このように、マルチビーム半導体レーザーの発光点の数から、副走査方向へずらしたラインの数を引いた分だけ、書き始めである第１回目の偏向走査において、空の画像データを挿入させる。

このようにすることで、画像の書き始めの１ライン目からシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックからなるフルカラーの画像を形成させることができる。

また、書き終わりの偏向走査においても、同じように空の画像データをそれぞれ数ライン付加させることで、最後の１ライン目までシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックからなるフルカラー画像を形成させることができる。
尚、図４に示すようにブラックのみ１６ビーム（１６ビームレーザー）を用いたりして、他の光走査光学系と発光部の数を異ならせても構わない。
このように構成することでモノクロ画像をカラー画像に対して２倍速く出力させることが可能となる。

ただし、各発光部の数ｎ１（但し、ｎ１＝ｎ２×ａ、ａは正の整数）は最も少ない発光部ｎ２の数の整数倍にしておかないと副走査方向のいずれかの場所において境界部分が重なってしまう。
よって最も少ない発光部の数が８の場合、１６、２４、３２、４０・・・と８の整数倍の数のビームで走査させなければならない。

本実施例は４以上の発光部を有する光源手段に対して有効に作用する。通常、カラー画像形成装置は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色であるので、各色の境界部分が互いに重ならないように構成することが可能である。
但し、ライトシアン、ライトマゼンタを含めた６色カラーの場合は、ライトシアンと他の色の境界部又はライトマゼンタと他の色の境界部を重ねても筋状の濃度むらは目立ち難い。
また、イエローは人間の目の感度が低いことから、他の色と境界部を重ねても構わない。

図５、図６は各々２次元状に配列した面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）を示した図である。
面発光レーザーは素子の構成上マルチビーム化が容易で、近年、高速で、かつ高解像度のプリンタの光源として用いられるように成ってきている。
一方で、２次元状に配列の場合、光源の回転調整により副走査方向の走査ライン間隔を調整することが困難なため境界部における濃度むらが発生し易くなっている。
よって、本実施例を面発光レーザーに対して用いると、その効果を発揮する。

また、偏向手段としての光偏向器は後述する実施例２などに説明する回転多面鏡の他に図７に示すようなガルバノミラーを用いても構わない。

図７におけるガルバノミラー９２は半導体プロセス等によって作製された微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）であり、偏向面（水平走査面）９４と、この偏向面９４の揺動中心となる軸９３とを有している。

偏向面９４は梁部９５によってベース部９６と結合されており、これらの構造から機械的な共振周波数が設定されている。

また、ガルバノミラー９２は外部から周期的な力を作用させることによって偏向面９４を軸９３に対して傾けることが可能となる。
この偏向面９４の傾きによって入射した光束を偏向させることが可能となる。
この外部からの力は電磁力、静電気力などの力を利用することが可能である。
このようにガルバノミラーの場合、偏向面が１面しかないのでプリンタの出力枚数を増やすために回転多面鏡に対してビーム数が増える傾向にある。
よって、ガルバノミラーを本実施例に用いると、その効果が発揮される。

また回転多面鏡の場合には各偏向面の面倒れによるピッチむらが発生するので、副走査方向の結像倍率がずれることなどによる濃度むらと合わさって、更に濃度むらが出やすくなる。
よって、ガルバノミラー及び回転多面鏡の何れを用いた光走査装置においても本発明の効果が十分に発揮される。

このように本実施例では全ての被走査面における１ライン目の走査線に対応した画像データを、互いに他の被走査面における１ライン目の走査線に対応した画像データに対して１ライン以上ずらしている。
これにより、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像を重ね合わせた際に筋状の濃度むらを低減することができる。

図８は本発明の実施例２の光走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図８において５は偏向手段としての光偏向器であり、回転多面鏡（ポリゴンミラー）よりなり、２つの光走査光学系Ｓ１、Ｓ２とで共用している。
６１、６２、６３、６４は各々結像光学系の一要素を構成する結像光学素子（結像レンズ）であり、ｆθ特性を有すると共に、主走査方向及び副走査方向における像面湾曲を良好に補正している。

７１、７２は各々結像光学系内に含まれる光路を折り曲げる反射光学素子としてのミラーであり、光偏向器５により偏向走査された光束を副走査方向において９０°下方に折り曲げる作用を有する。
２１、２２は各々感光ドラムであり、光走査光学系Ｓ１、Ｓ２からの走査光束により静電潜像画像が形成された後、不図示の現像器によりトナー画像として可視化される。
感光ドラム２１、２２は各々図中矢印Ｒ方向に回転し、また中間転写ベルト１０３がＴ方向に移動する。

まず、光走査光学系Ｓ２により形成されたトナー画像が転写点Ｐ１で中間転写ベルト１０３に転写され、その後光走査光学系Ｓ１により形成されたトナー画像が転写点Ｐ２にて転写される。
このようにして、中間転写ベルト１０３上にカラー画像が形成される。通常、図８に示した光走査装置を２組並列配置させて４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）でカラー画像を形成する。

本実施例では、カラー画像を形成するために、光走査装置を複数備えている。
図９は本実施例に用いた光走査装置の光走査光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
図中、１は４つの発光部を有する光源手段（マルチビーム半導体レーザー）であり、波長λ＝７９０ｎｍの光束を発する赤外光源より成っている。

尚、本実施例では光源手段１を単一のマルチビーム半導体レーザーより構成したが、これに限らず、例えば２つ以上の半導体レーザーをプリズムなどを利用して合成しても構わない。
３は集光光学系としての集光レンズ（コリメータレンズ）であり、光源手段１から出射された発散光束を平行光束に変換している。
２は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。
４はシリンドリカルレンズであり、副走査断面内（副走査方向）にのみ特定のパワー（屈折力）を有しており、集光レンズ３を通過した光束を副走査断面内で光偏向器５の偏向面（偏向面）５ａに線像として結像させている。

尚、集光レンズ３とシリンドリカルレンズ４を１つの光学素子より構成しても良い。上記集光レンズ３、開口絞り２、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系ＬＡの一要素を構成している。
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、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。

ＬＢは集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系（ｆθレンズ系）であり、プラスチック材料より成る第１、第２の２枚の結像レンズ（ｆθレンズ）６１、６２より成っている。
尚、本実施例では結像光学系ＬＢ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枚以上のレンズで構成しても良い。

結像光学系ＬＢは光偏向器５の偏向面によって偏向走査された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面８上に結像させている。
さらに、副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面８との間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。

結像レンズ６１、６２の入射面、出射面の母線形状は、１０次までの関数として表せる非球面形状により構成している。
結像レンズ６１、６２と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、

（但し、Ｒは母線曲率半径，Ｋ，Ｂ４，Ｂ６，Ｂ８，Ｂ１０は非球面係数）
なる式で表されるものである。

また、副走査方向と対応する子線方向が、

なる式で表されるものである。

Ｓは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義される子線形状である。
ここで主走査方向に光軸からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Ｒｓ＊が、

（但し、Ｒｓは光軸上の子線曲率半径，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８，Ｄ１０は子線変化係数）
なる式で表されるものである。

尚、本実施例では結像レンズ６１、６２の面形状を上記数式にて定義したが、本実施例はこれを制限するものではない。

図８に示したように光走査光学系Ｓ１の１ライン目の結像点Ｐ４から光走査光学系Ｓ２の１ライン目の結像点Ｐ３までの距離をＤ（ｍｍ）とする。
つまり、隣接する結像点Ｐ４から結像点Ｐ３までの距離をＤ（ｍｍ）とする。

また、感光ドラム２１と中間転写ベルト１０３との転写点Ｐ２から感光ドラム２２と中間転写ベルト１０３との転写点Ｐ１までの距離をＤ´（ｍｍ）とする。
本実施例では、距離Ｄ´（ｍｍ）に対して、距離Ｄ（ｍｍ）を２ライン長くなるように構成している。

ここで光走査装置の解像度から決まる副走査方向の走査ライン間隔をｐ（ｍｍ）、光源手段の発光部の数をｎ、ｍは正の整数、Ｌを１≦Ｌ≦ｎ−１を満たす整数とするとき、本実施例はＤ＝（ｎ×ｍ＋Ｌ）×ｐとなるようにミラー７１を角度γだけチルトさせている。

走査ライン間隔ｐ（ｍｍ）は、例えば解像度１２００ｄｐｉのとき、
ｐ＝２５．４／１２００＝０．０２１１６７ｍｍ
となる。

このように各要素を構成することで、感光ドラム２１に形成された１ライン目のトナー像と感光ドラム２２に形成された１ライン目のトナー像とが、副走査方向で２ライン分ずれて形成されるようになる。

よって、光走査光学系Ｓ１に発生する筋状の濃度むらと、光走査光学系Ｓ２に発生する筋状の濃度むらを、副走査方向に２ラインずらすことができるので、カラー画像全体として筋状の濃度むらを目立たなくすることが可能となる。

また、各色に対応した１ライン目の画像データをずらしたとしても、結像点間の距離ＤをＤ＝（ｎ×ｍ＋Ｌ）×ｐとなるように構成すれば良い。

そうすれば、中間転写ベルト上において、同じ元画像データから作られた各色の画像データＹｉ、Ｍｉ、Ｃｉ、Ｂｋｉを同じ位置で重ねあわせることができる。

ここで比較例を図１０に示す。図１０は比較例の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
同図において図８に示した要素と同一要素には同符番を付している。

図１０の比較例は光走査光学系の１ライン目の結像点Ｐ３からＰ４までの間隔Ｄ（ｍｍ）と、中間転写ベルトへの転写点Ｐ１からＰ２までの間隔Ｄ´（ｍｍ）がＤ＝Ｄ´＝（ｎ×ｍ）×ｐと一致している場合を示している。

この場合には、光走査光学系Ｓ１の１ライン目と光走査光学系Ｓ２の１ライン目が副走査方向で一致してしまうので、筋状の濃度むらが発生する点も副走査方向で一致し、濃度むらを増加させる結果となる。

尚、図８において図示はしていないが、ミラー７１をシフトしても同じように結像点をずらすことができる。

結像点のずらしは一方の光走査光学系のみ行っても良いし、全ての光走査光学系に対して行っても良い。

図１１は本発明の実施例２の他の実施例の光走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
同図において図１０に示した要素と同一要素には同符番を付している。

図１１では結像光学素子としての結像レンズ６２を結像光学系の光軸に対して図中矢印Ｓ方向（副走査方向）へシフトすることで結像点Ｐ４をずらした場合を示している。
但し、結像レンズ６４は、結像光学系の光軸に対して副走査方向へシフトさせていない。また、結像レンズ６４は、主走査方向に平行な軸を回転軸としてチルトさせていない。

結像レンズ６２を使った場合、図１１に示した結像レンズ６２を結像光学系の光軸に対して矢印Ｓ方向（副走査方向）へシフトさせ、且つ、結像レンズ６２を主走査方向に平行な軸を回転軸としてチルトさせることで結像点Ｐ４をずらすことが可能である。

更に、結像レンズ６２を結像光学系の光軸に対して図中矢印Ｓ方向（副走査方向）へシフトさせず、結像レンズ６２を主走査方向に平行な軸を回転軸としてチルトさせるだけでも結像点Ｐ４をずらすことが可能である。

つまり、本実施例では、結像レンズ６２及び結像レンズ６４同士は、結像点Ｐ３、Ｐ４の位置を互いに感光ドラム上にて副走査方向にずらすために、結像光学系の光軸に対する副走査方向のシフト量を異ならせている。

複数の結像光学系を構成する結像光学素子同士は、結像光学系の光軸に対する副走査方向のシフト量が異なっている。

また、結像レンズ６２及び結像レンズ６４同士は、結像点Ｐ３、Ｐ４の位置を互いに感光ドラム上にて副走査方向にずらすために、主走査方向に平行な軸を回転軸とするチルト量を異ならせてもよい。

尚、図示していないが、入射光学系ＬＡを構成する光学素子（コリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４）を入射光学系ＬＡの光軸に対して副走査方向にシフトさせても良い。

または、入射光学系ＬＡを構成する光学素子を主走査方向に平行な軸を回転軸としてチルトさせても上記の実施例２と同様の効果が得られる。

例えば、光源手段１、コリメータレンズ３、シリンドリカルレンズ４又はそれらの組合せた光学素子を上記シフト又は上記チルトさせても、結像点Ｐ４をずらすことが可能である。

複数の結像光学系を構成する光学素子同士は、主走査方向に平行な軸を回転軸とするチルト量が異なっている。

図１２は本発明の実施例２の他の実施例の光走査装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図１２において図１０に示した要素と同一要素には同符番を付している。

図１２においては感光ドラム２１と中間転写ベルト１０３との転写点Ｐ２から感光ドラム２２と中間転写ベルト１０３との転写点Ｐ１までの距離Ｄ´（ｍｍ）を比較例である図１０に対して２ライン（Ｌ＝２ライン）分だけ大きく設定した場合を示している。

ここで光走査光学系Ｓ１の１ライン目の結像点Ｐ４から光走査光学系Ｓ２の１ライン目の結像点Ｐ３までの距離Ｄ（ｍｍ）も同じように比較例である図１０に対して２ライン（Ｌ＝２ライン）分大きくなるように構成している。

こうすることで各々の光走査光学系Ｓ１、Ｓ２は結像レンズやミラーなどをシフト又はチルトさせずに構成することができる。
この場合においても光走査光学系Ｓ１に発生する筋状の濃度むらと、光走査光学系Ｓ２に発生する筋状の濃度むらを、副走査方向に２ラインずらすことができるのでカラー画像全体として筋状の濃度むらを目立たなくすることが可能となる。

図１３は本発明の実施例３の光走査装置の副走査断面図（光偏向器に関しては主走査断面図も併記している）である。
図１３において結像光学系を構成する結像レンズ（６１Ｂｋ、６２Ｂｋ）〜（６１Ｃ、６２Ｃ）の光学的作用は前述の図９に示す結像レンズ６１，６２と同様である。

本実施例において前述の実施例２と異なる点は、各光走査光学系ＳＢｋ、ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ毎に偏向手段５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃをそれぞれ設けたことである。

本実施例においてＢｋ（ブラック）画像を形成する光走査光学系ＳＢｋ、Ｙ（イエロー）画像を形成する光走査光学系ＳＹ、Ｍ（マゼンタ）画像を形成する光走査光学系ＳＭ、Ｃ（シアン）画像を形成する光走査光学系ＳＣを４つ並べて配置している。

そして、各感光ドラムの１ライン目の結像点Ｐ２１〜Ｐ２４にそれぞれ画像データを結像させている。
ここで各結像点間の距離Ｄ（ｍｍ）はＤ＝（ｎ×ｍ）×ｐとなるように構成している。

また、それぞれのトナー画像が中間転写ベルト１０３に転写される各転写点Ｐ１１〜Ｐ１４の距離Ｄ´（ｍｍ）もＤ´＝（ｎ×ｍ）×ｐとなるように構成している。
これは、前述した実施例２中で説明した比較例（図１０参照）の場合に相当する。

本実施例のように各光走査光学系ＳＢｋ、ＳＹ、ＳＭ、ＳＣにそれぞれ個別に偏向手段５Ｂｋ、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃを持たせることで、実施例２とは異なった方法で筋状の濃度むらの位置を各色でずらすことができる。
例えば、図１３に示した様に光走査光学系ＳＢｋが画像中央を描いている時、光走査光学系ＳＹは角度θ１ずれた位置を走査しているとする。

その状態から画像中央まで光偏向器５Ｙが回転するまでの時間と、感光ドラム２３が１ライン分副走査方向に回転する時間を一致させると、光走査光学系ＳＹの１ライン目と光走査光学系ＳＢｋの１ライン目が副走査方向で１ラインずれることになる。

同様に光走査光学系ＳＭは角度θ２ずれた位置を走査させ、その状態から画像中央まで光偏向器５Ｍが回転する時間と、感光ドラム２２が２ライン分副走査方向に回転する時間を一致させる。
そうすると、光走査光学系ＳＭの１ライン目と光走査光学系ＳＢｋの１ライン目が副走査方向で２ラインずれることになる。

このように個別に偏向手段を有した光走査装置においては、偏向手段の偏向位相制御を行うことで、１ライン目の走査線を副走査方向（感光ドラムの回転方向）に簡単にずらすことができる。
つまり、個別制御の各々の偏向手段同士の偏向位相を異ならせることで、１ライン目の走査線を副走査方向（感光ドラムの回転方向）にずらすことができる。
よって各色の濃度むらの発生する点をそれぞれ副走査方向にずらすことが可能であるので、カラー画像全体として捉えた時の筋状の濃度むらを目立たなくすることが可能である。

また、各色に対応した１ライン目の画像データをずらしたとしても、本実施例のように偏向位相を異ならせることで、中間転写ベルト上において、同じ元画像データから作られた各色の画像データＹｉ、Ｍｉ、Ｃｉ、Ｂｋｉを同じ位置で重ねあわせることができる。
また、本実施例のように個別に偏向手段を備えた光走査装置においても、偏向位相制御を行わずに、前記実施例２で説明した結像レンズやミラーなどをシフト又はチルトさせてもよい。また偏向位相制御と結像レンズやミラーなどを同時にシフト又はチルトさせても構わない。

図１４は、本発明の実施例４のカラー画像形成装置の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
図１４において、符号１００は画像形成装置を示す。この画像形成装置１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１０２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ー１０１によって、Ｃｉ（シアン）、Ｍｉ（マゼンタ）、Ｙｉ（イエロー）、Ｂｋｉ（ブラック）の各色画像データに変換され、実施例３に示した構成を有する光走査光学系１１〜１４に入力される。

そして、この光走査光学系１１〜１４からは、画像データＣｉ、Ｍｉ、Ｙｉ、Ｂｋｉに応じて変調された光ビームが出射され、この光ビームによって感光ドラム２１〜２４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２１〜２４は、モータ（不図示）によって反時計廻り（Ｒ方向）に回転させられる。
そして、この回転に伴って、感光ドラム２１〜２４の感光面が光ビームに対して、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２１〜２４の上方には、感光ドラム２１〜２４の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ（不図示）が表面に当接するように設けられている。
そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム２１〜２４の表面に、前記光走査光学系１１〜１４によって走査される光ビームが照射されるようになっている。

先に説明したように、光ビームは、画像データＣｉ、Ｍｉ、Ｙｉ、Ｂｋｉに基づいて変調されており、この光ビームを照射することによって感光ドラム２１〜２４の表面に静電潜像を形成せしめる。

この静電潜像は、上記光ビームの照射位置よりもさらに感光ドラム２１〜２４の回転方向の下流側で感光ドラム２１〜２４に当接するように配設された現像器３１〜３４によってトナー像として現像される。

現像器３１〜３４によって現像されたトナー像は、感光ドラム２１〜２４の下方で、感光ドラム２１〜２４に対向するように配設された中間転写ベルト１０３上で、一旦４色のトナー像が転写されカラー画像として形成される。
そして、中間転写ベルト１０３上に形成されたカラートナー画像は転写器である転写ベルト１０４によって被転写材たる用紙１０８上に転写される。

用紙１０８は用紙カセット１０７内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。
未定着トナー像を転写された用紙１０８はさらに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１０５とこの定着ローラ１０５に圧接するように配設された加圧ローラ１０６とで構成されている。
転写器から搬送されてきた用紙１０８を定着ローラ１０５と加圧ローラ１０６の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１０８上の未定着トナー像を定着せしめる。

更に、定着ローラ１０５の後方には排紙ローラ１０９が配設されており、定着された用紙１０８を画像形成装置の外に排出せしめる。
図１４においては図示していないが、プリンタコントローラー１０１は、先に説明したデータの変換だけでなく、画像形成装置内の各部や、光走査装置内のポリゴンミラーを回転させるモータなどの制御も行う。

ここで、４１〜４４は各々感光ドラム２１〜２４に形成された複数の走査線に対応する静電潜像の電位を測定する電位センサーである。
この電位センサー４１〜４４で静電潜像の電位を読取ることで副走査方向の筋状の濃度むらの位置およびその程度を測定することができる。

図１５は各々電位センサー４１〜４４で読取った感光ドラム２１〜２４の静電潜像の電位を示した模式図である。図中、横方向が副走査方向を示し、縦方向が電位を示している。

本実施例では４ビームレーザーを用いているため、例えばＣ（シアン）画像において、画像データＩＤ１とＩＤ２との間で電位が下がっているとすると、４ラインずれた位置である画像データＩＤ５とＩＤ６との間でも同じように電位が下がっている。

また、Ｍ（マゼンタ）画像においては、逆に画像データＩＤ３とＩＤ４の間において電位が上がっており、Ｙ（イエロー）画像においてはＣ（シアン）画像と同様に画像データＩＤ１とＩＤ２の間で電位が下がっている。
Ｂｋ（ブラック）画像においては、画像データＩＤ４とＩＤ５の間で電位が下がっているとする。

このように４色それぞれの電位を測定し、どの位置で周辺の電位に対して電位が増加若しくは減少しているかを測定し、その結果を元に、それぞれの画像データのずらし量を決定するようにする。

この場合はＣ（シアン）とＹ（イエロー）において、電位が変化している場所が一致しているので、このままではＧ（グリーン）画像を形成した場合に、濃度むらが目立ってしまう。

よって、例えば、Ｙ（イエロー）画像のデータを１ライン分副走査方向にずらすことで濃度むらを目立たなくさせることができる。画像データをずらす方法は、上記実施例１〜３で説明した通りである。

次に本発明の実施例５について説明する。
上記図１４で示した画像形成装置内には、複数の走査線に対応するトナー像の位置を測定する位置センサ１１１及びトナー像の濃度を測定する濃度センサ１１２を有している。

位置センサ１１１は、例えば図１６に示したようなレジストレーションマークを読取ることで、それぞれの光走査光学系の１ライン目が副走査方向でどの位置に結像しているかを測定することができる。

図１６の場合、Ｃ（シアン）の１ライン目に対して、Ｙ（イエロー）の１ライン目は一致しており、Ｍ（マゼンタ）の１ライン目は２ライン分、Ｂｋ（ブラック）の１ライン目は３ライン分ずれた位置に結像している。
よって、この場合においてもＧ（グリーン）画像を形成した場合に濃度むらが目立ってしまう。
よって、例えばＹ（イエロー）画像のデータを１ライン分副走査方向にずらすことで濃度むらを目立たなくさせることができる。画像データをずらす方法は、上記実施例１〜３で説明した通りである。
濃度センサ１１２は、複数の走査線の位置情報に対応するトナー像の濃度を読み取り、その結果を用いて光走査装置の画像データのずらし量を決定する。

図１７は濃度センサ１１２で読取った中間転写ベルト１０３上のトナー像の濃度を示した模式図である。図中、横方向が副走査方向を示し、縦方向が濃度を示している。

本実施例では、４ビームレーザーを用いているため、例えばＣ（シアン）画像において、画像データＩＤ１とＩＤ２との間で濃度が高いとすると、４ラインずれた位置である画像データＩＤ５とＩＤ６との間でも同じように濃度が高くなっている。

また、Ｍ（マゼンタ）画像においては、逆に画像データＩＤ３とＩＤ４の間において濃度が低く、Ｙ（イエロー）画像においてはＣ（シアン）画像と同様に画像データＩＤ１とＩＤ２の間で濃度が高い。
Ｂｋ（ブラック）画像においては画像データＩＤ４とＩＤ５の間で濃度が高いとする。

このように４色それぞれの濃度を測定し、どの位置で周辺の濃度に対して濃度が高いか低いかを測定し、その結果を元に、それぞれの画像データのずらし量を決定するようにする。
この場合はＣ（シアン）とＹ（イエロー）において、濃度が変化している場所が一致しているので、このままではＧ（グリーン）画像を形成した場合に、濃度むらが目立ってしまう。

よって、例えばＹ（イエロー）画像のデータを１ライン分副走査方向にずらす事で、濃度むらを目立たなくさせることができる。画像データをずらす方法は、上記実施例１〜３で説明した通りである。

また、位置センサーによる結像位置の測定や、濃度センサーによる画像濃度の測定、また実施例４で説明した電位センサーによる静電潜像の電位測定は、例えば、画像形成装置本体の電源投入直後などに行うようにする。

工場において、画像形成装置を組み立てる際に、濃度むらが目立たなくなるようにそれぞれの被走査面での１ライン目を他の被走査面での１ライン目に対してずらすように構成したとする。

そうすると、輸送による振動の影響や、環境変動により結像する点が副走査方向にずれる場合がある。

よって、実際に画像を出力する直前に現在の状態を把握し、濃度むらが一番目立たなくなるように画像データをずらすのが最良と言える。

本発明の実施例１の画像データとレーザーとの関係を示す図 モノリシックなマルチ半導体レーザーを示す図 本発明の実施例１の画像形成装置の要部断面図 本発明の実施例１の画像データとレーザーとの関係を示す図 面発光レーザーを示す図 面発光レーザーの要部斜視図 ガルバノミラーを示す図 本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例２の光走査装置の主走査断面図 比較例の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例３の光走査装置の副走査断面図 本発明の実施例４の画像形成装置の副走査断面図 静電潜像の電位を示す模式図 レジストレーションマークを示す図 濃度を示す模式図 従来の光走査装置の要部概略図 従来の画像形成装置から出力される画像 従来の画像形成装置から出力される画像 モノリシックなマルチ半導体レーザーを示す図 モノリシックなマルチ半導体レーザーを示す図

符号の説明

１ 光源手段
２ 開口絞り
３ 集光レンズ
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（光偏向器）
ＬＡ 入射光学系
ＬＢ 結像光学系
６１，６２ 結像レンズ
７１，７２ ミラー
８ 被走査面（感光ドラム面）
９１ 面発光レーザー
９２ ガルバノミラー
Ｓ１、Ｓ２ 光走査光学系
１１、１２、１３、１４ 光走査光学系
２１、２２、２３、２４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 電位センサー
９１ 面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）
９２ ガルバノミラー
９３ 軸
９４ 偏向面
９５ 梁部
９６ ベース部
１００ カラー画像形成装置
１０１ プリンタコントローラー
１０２ 外部機器（パーソナルコンピューター）
１０３ 中間転写ベルト
１０４ 転写ローラ
１０５ 定着ローラ
１０６ 加圧ローラ
１０７ 用紙カセット
１０８ 転写材（用紙）
１０９ 排紙ローラ
１１１ 位置センサー
１１２ 濃度センサー

Claims (13)

1. 画像データに基づいて光変調される光束を放射する４以上の発光部を各々有する複数の光源手段と、前記複数の光源手段の各々から出射した４以上の光束を偏向走査する偏向手段と、前記複数の光源手段毎に設けられた被走査面上に前記偏向手段の偏向面にて偏向走査された４以上の光束を結像させる結像光学系と、を備え、前記複数の被走査面の各々を対応する同一の光源手段から出射した４以上の光束で同時に走査し、前記複数の被走査面の各々に同時に４以上の走査線を描く光走査装置であって、
   前記同一の光源手段の４以上の発光部から出射した４以上の光束は前記偏向手段の同一の偏向面で同時に偏向走査されており、
   前記被走査面上の１ライン目の走査線を、前記同一の光源手段の４以上の発光部から出射した４以上の光束により形成される４以上の走査線のうち前記被走査面が移動する方向において最も上流側の走査線と定義するとき、
   前記偏向手段によるｋ回目の偏向動作において、全ての被走査面における１ライン目の走査線に対応した画像データを、互いに他の被走査面における１ライン目の走査線に対応した画像データに対して１ライン分以上ずらしており、
   前記複数の被走査面のうちのブラックに対応する被走査面に対して設けられた光源手段の発光部の数ｎ１と、前記複数の被走査面のうち他の被走査面に対して設けられた光源手段の発光部の数ｎ２とは異なっており、ａを正の整数とするとき、
   ｎ１＝ｎ２×ａ
   なる条件を満たしていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記複数の被走査面のうち隣接する２つの被走査面の各々における１ライン目の結像点間の距離をＤ（ｍｍ）、前記光走査装置の解像度から決まる走査ラインの間隔をｐ（ｍｍ）、前記隣接する２つの被走査面の各々に対応する光源手段の発光部の数をｎ、ｍ（ｎ、ｍは正の整数）、Ｌを１≦Ｌ≦ｎ−１を満たす整数とするとき、
   Ｄ＝（ｎ×ｍ＋Ｌ）×ｐ
   なる条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記偏向手段を複数備えており、
   前記複数の偏向手段の各々は、ｋ回目の偏向動作において、互いに偏向位相が異なっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記結像光学系を複数備えており、
   前記複数の結像光学系の各々は結像光学素子を含み、
   前記結像光学素子同士は、対応する結像光学系の光軸に対する副走査方向のシフト量または主走査方向に平行な軸を回転軸とするチルト量が互いに異なるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
5. 前記結像光学系を複数備えており、
   前記複数の結像光学系の各々は反射光学素子を含み、
   前記反射光学素子同士は、対応する結像光学系の光軸に対するシフト量または主走査方向に平行な軸を回転軸とするチルト量が互いに異なるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
6. 前記複数の光源手段から出射した４以上の光束を前記偏向手段の偏向面に導光する複数の入射光学系を備えており、
   前記複数の入射光学系同士は、各々の光軸に対する副走査方向のシフト量または主走査方向に平行な軸を回転軸とするチルト量が互いに異なるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
7. 前記複数の光源手段の各々は、複数の発光部を有する面発光レーザーであることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光走査装置。
8. 前記複数の面発光レーザーの各々は、２次元状に配置された複数の発光部を有することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面の各々に配置された複数の感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する複数の現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、前記転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器と、を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
10. 外部機器から入力したコードデータを画像データに変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラーを有することを特徴とする請求項９に記載のカラー画像形成装置。
11. 前記感光体の上に形成された静電潜像の電位を測定する電位センサーを有し、前記複数の走査線に対応する静電潜像の情報を前記電位センサーで読取り、その読取り結果を用いて前記光走査装置の画像データのずらし量を決定することを特徴とする請求項１０に記載のカラー画像形成装置。
12. 前記現像されたトナー像の位置を測定する位置センサーを有し、前記複数の走査線の位置情報を前記位置センサーで読取り、その読取り結果を用いて前記光走査装置の画像データのずらし量を決定することを特徴とする請求項１０に記載のカラー画像形成装置。
13. 前記現像されたトナー像の濃度を測定する濃度センサーを有し、前記複数の走査線に対応するトナー像の濃度を前記濃度センサーで読取り、その読取り結果を用いて前記光走査装置の画像データのずらし量を決定することを特徴とする請求項１０に記載のカラー画像形成装置。

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