JP5151912B2 - 画像形成装置、画像形成方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真技術を用いてカラー映像を形成するデジタル複写機やレーザープリンタ、ファクシミリ、或いは、それらの複合機等、光ビームにより操作されて露光する複数の被露光体を備えた画像形成装置、画像形成方法、プログラム及び記録媒体に関するものである。

画像形成装置として、従来、例えば被露光体である複数の感光体ドラムを備えたカラー電子写真装置など、複数の感光体を使用して複数色の画像を紙等の記録媒体に転写してカラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。

図９は、このような従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、その要部を模式的に示している。また、図１０は、この従来の画像形成装置の要部の構成を模式的に示すブロック図である。

図９において、画像形成装置１００は、循環駆動される中間転写ベルト２と、その上面の駆動方向に沿って順に配置され、それぞれ帯電部１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ及び現像部１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃが併設された４つの感光体（ドラム）１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃと、それらに対し、光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣを偏向・照射して露光するためのポリゴンミラー１０１とを備えている。また、ポリゴンミラー１０１は、各々６つの反射面からなる上下２段の反射部１０１Ａ、１０１Ｂから構成されており、その両側に、各反射部に対応する上下２段のレンズ１０２Ａ、１０２Ｂから成るｆθレンズ１０２が配置されている。

図１０において、画像形成装置１００は、ポリゴンミラー１０１を制御するポリゴンミラー制御部３２と、レーザーダイオード３０Ｋ、３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃを制御するレーザーダイオード制御部３１−１、３１−２と、同期制御用センサ３３−１、３３−２の光ビームの検知結果に基づいて、上記した光ビームの同期制御を行う同期制御部３４−１、３４−２ならびに後端同期制御用センサ３６の光ビームの検知結果に基づいて光ビームの後端に関する同期制御を行う後端同期制御部３７と、を備えている。

また、画像形成装置１００は、基準クロックを供給する基準クロック４１と、そこからのクロック信号を受けて画素クロックの変更や調整を行う等、クロック周波数を変更制御するための分周器Ｍ４２、分周器Ｎ４３及びＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）４４と、各種のデータ処理や演算及び、装置全体の制御を行うＣＰＵ４０と、を備えている。

画像形成装置１００は、ポリゴンミラー１０１を回転させて、４つの光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣをそれぞれ偏向させ、それらにより各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを走査して露光する。露光後、画像形成装置１００は、各色の現像手段（各色トナー）により、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ上に、それぞれブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）のトナー画像を形成する（現像）。そして、これら各色のトナー画像を順次、中間転写ベルト２上に一次転写して重ね合わせ、カラー画像を作像する。その後、中間転写ベルト２を駆動して記録紙Ｐを供給し、二次転写ローラ５によりカラー画像を記録紙Ｐに二次転写し、記録紙Ｐにカラー画像を形成する。

図９〜１０に示すように、画像形成装置１００では、４つのレーザーダイオード３０Ｋ、３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃが光ビームを発生させ、回転するポリゴンミラー１０１の両側から、各反射部１０１Ａ、１０１Ｂに向かって光ビームを照射する。この各光ビームは、各反射部１０１Ａ、１０１Ｂの各々６つの反射面により、反射ならびに偏向され、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃをそれぞれラスタースキャンして露光する。すなわち、画像形成装置１００では、光ビームのラスタースキャンにより感光体上の露光位置の主走査を行い、各感光体（ドラム）の回転により露光位置の副走査を行う。

ここで、光ビームのラスタースキャンによる主走査は、ポリゴンミラー１０１を軸線周りに等角速度回転させて行うため等角速度走査となる。従って、感光体上での光ビームの主走査速度は、主走査方向の位置によって異なる速度となる。その結果、各レーザーダイオード３０Ｋ、３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃの点灯制御を同一の点灯間隔で行うと、光ビームにより形成される画素の長さ等が主走査方向に沿って一定にならず、ドットムラが発生する。そこで、従来技術の画像形成装置１００では、偏向された各光ビームをｆθレンズ１０２に通してｆθ補正し、等角速度走査を等速度走査に変換して、主走査を等速度で行って各画素の長さ等を一定にする。

このように従来は、１つの感光体に対して各々１つ又は複数のレーザーダイオードを使用し、そこからの光ビームをポリゴンミラー１０１の回転方向の全ての反射面で反射し、ラスタースキャンと、各感光体の回転とを順次繰り返して露光する方法が一般的であった。そのため、装置内の部品点数が増加し、また、光学系配置のためのスペースも大きくなる等して、コストが増加するとともに、装置全体が大型になる傾向があった。

また、ポリゴンミラー１０１において、複数の反射面の反射角度は、製造時の加工誤差により全て等しくはならないため、この反射面ごとの反射角度の補正、すなわち面倒れ補正を行う必要がある。この面倒れ補正についても通常ｆθレンズ１０２により対処されており、形成する画質という観点からも、ｆθレンズ１０２は極めて重要な部品である。しかしながら、一般的に使用されるｆθレンズは高額であり、装置の製造コスト増加の要因にもなっている。これに対し、プラスチック製の低額なｆθレンズもあるが、このような材質のｆθレンズは温度特性や光学特性に問題があり、これらを使用した場合には画質が低下する恐れがある。

以上に加えて、図１０に示すように、従来の画像形成装置１００では、折り返しミラー３３Ｍ−１、３３Ｍ−２及び同期制御用（検知用）センサ３３−１、３３−２を設けて、偏向させた各光ビームの同期検知を行い、各光ビームによる主走査の書き出し位置を制御して同期させている。ところが、この同期制御を行う場合には、これら同期制御用センサ３３−１、３３−２等を画像書込領域以外の領域に配置し、偏向された光ビームの一部を検知する必要があるため、その分だけ１回のラスタースキャンに対する画像書込領域の割合が減少するという問題が生じる。この割合は、有効走査期間率と呼ばれており、画像書込み領域に応じた値を、それに対応するラスタースキャン領域に応じた値で除した次の式で表される。
有効走査期間率＝（画像書込領域）／（ラスタースキャン領域）

また、この式から有効走査期間率は次の式でも表すことができる。
有効走査期間率＝（書込みドット数／書込周波数）／（ポリゴンミラーが１回転するのに要する時間／ポリゴンミラーの回転方向の反射面数）

ここで、この式中の（ポリゴンミラーが１回転するのに要する時間／ポリゴンミラーの回転方向の反射面数）は、副走査の解像度と線速（主走査速度）で決まり、分子中の（書込ドット数）は、主走査書込幅と主走査解像度とで決まる値である。そのため、上記した同期検知に伴い有効走査期間率が減少するときには、これに対処すべく、分子中の（書込周波数）を上げる必要がある。ただし、このように書込周波数を上げると、装置の消費電力が増加することに加えて、不要な輻射が増加するという問題が発生し、ランニングコスト等のコスト増加につながることがある。

また、この画像形成装置１００では、後端同期制御用（検知用）センサ３６及び折り返しミラー３６Ｍをラスタースキャン領域の後端側に配置している。画像形成装置１００は、このセンサ３６による光ビームの検知に基づき、光ビームの後端も同期制御して、主走査の全体倍率の補正や、温度上昇による副走査のレジスト補正を行い、光ビームによる走査精度を高めている。このように、従来は、同期制御センサ３３−１、３３−２とは別に、後端同期制御用センサ３６を配置することも行われている。しかしながら、このようにすると、後端同期制御用センサ３６等の配置に伴い、画像書込領域の割合が更に減少し、装置内の光学系が大きくなって装置全体が一層大型化する傾向があるという問題がある。

このような問題に対処すべく、ポリゴンミラーの複数の反射面を、交互に反射角度が異なるように２つの傾斜角度で形成し、各反射面で光源からの光ビームを反射及び偏向させて光路を切り替え、それぞれｆθレンズを通して複数の感光体を各々走査等するようにした画像形成装置も知られている（特許文献２、３、４参照）。

これら従来の画像形成装置では、光源の数を少なくする等して部品点数を削減し、コストを低減しつつ装置を小型化させている。しかしながら、これら従来の画像形成装置では、高額なｆθレンズを所定位置に１つ又は複数備えるとともに、上記した各センサ３３−１、３３−２、３６の配置に伴う問題を解消できないため、部品点数を削減し、更なるコスト低減と小型化を図る必要がある。

特開２００７−１６３７８９号公報 特開２００３−２６６７８５号公報 特開２００３−２７０５８１号公報 特開２００５−２９２３７７号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、光ビームにより複数の被露光体を露光して画像を形成する画像形成装置の小型化を可能にし、かつ画質を向上させつつ、コストを低減させることである。

本発明にかかる画像形成装置は、画像データに応じて光ビームを出射する光源と、複数の被露光体と、前記光源から出射された光ビームを主走査方向に偏向する偏向部と、前記偏向部から前記被露光体までの距離に応じて前記光源を点灯制御することにより前記光ビームを出射させ、前記光ビームに対するｆθ補正を行う点灯制御部と、前記光ビームの主走査方向の先端側で前記光ビームを検知する同期制御用センサと、前記光ビームの主走査方向の後端側で前記光ビームを検知する後端同期制御用センサと、前記同期制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて、前記光ビームを同期制御する同期制御部と、前記後端制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて前記光ビームの後端に関する同期制御を行う後端同期制御部と、を備え、前記偏向部は、回転可能であって、前記光源から出射された前記光ビームを、互いに異なる反射角度で反射して、回転により前記複数の被露光体をそれぞれ走査し、複数の被露光体用反射面と、前記光源からの光ビームを前記複数の被露光体用反射面の反射角度と異なる反射角度で反射して、前記同期制御用センサと前記後端同期制御用センサのそれぞれに入射させる２つのセンサ用反射面とを有するポリゴンミラーを備え、前記点灯制御部は、前記複数の被露光体用反射面から前記被露光体までの各距離に応じて前記光源を点灯制御することにより、偏向部で偏向される光ビームに対するｆθ補正を行うこと、を特徴とする。

また、本発明にかかる画像形成方法は、画像形成装置で実行される画像形成方法であって、前記画像形成装置は、画像データに応じて光ビームを出射する光源と、複数の被露光体と、偏向部とを備え、偏向部が、前記光源から出射された光ビームを主走査方向に偏向する偏向工程と、前記偏向部から前記被露光体までの距離に応じて前記光源を点灯制御することにより前記光ビームを出射させ、前記光ビームに対するｆθ補正を行う点灯制御工程と、同期制御用センサが、前記光ビームの主走査方向の先端側で前記光ビームを検知する同期制御用検知工程と、後端同期制御用センサが、前記光ビームの主走査方向の後端側で前記光ビームを検知する後端同期制御用検知工程と、前記同期制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて、前記光ビームを同期制御する同期制御工程と、前記後端同期制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて前記光ビームの後端に関する同期制御を行う後端同期制御工程と、を含み、前記偏向部は、回転可能であって、前記光源から出射された前記光ビームを、互いに異なる反射角度で反射して、回転により前記複数の被露光体をそれぞれ走査し、複数の被露光体用反射面と、前記光源からの光ビームを前記複数の被露光体用反射面の反射角度と異なる反射角度で反射して、前記同期制御用センサと前記後端同期制御用センサのそれぞれに入射させる２つのセンサ用反射面とを有するポリゴンミラーを備え、前記点灯制御工程は、前記複数の被露光体用反射面から前記被露光体までの各距離に応じて前記光源を点灯制御することにより、前記偏向工程で偏向された光ビームに対するｆθ補正を行うこと、を特徴とする。

更に、本発明は、これら画像形成方法の各工程をコンピュータで実行させるためのプログラム及び、このプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

本発明によれば、光ビームにより複数の被露光体を露光して画像を形成する画像形成装置の小型化が可能になり、かつ画質を向上させつつ、コストを低減させることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
本実施形態の画像形成装置は、例えばカラー画像を形成するデジタル複写機やレーザープリンタ等、光源からの光ビームを偏向部により偏向し、その光ビームにより複数の被露光体を露光して画像を形成する装置である。以下、複数の被露光体として４つの感光体（ここでは感光ドラム）を備え、４色のトナーによりカラー画像を記録紙上に形成するタンデム方式の画像形成装置を例に採り説明する。

図１は、本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図であり、その要部を模式的に示している。画像形成装置１は、中間転写ベルト２と、その上面に沿って配置された４つの電子写真プロセス部１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃと、その上方に配置されたポリゴンミラー２１（図示せず）等を内部に含む光走査部２０と、を備えている。また、画像形成装置１は、複数枚の記録紙Ｐを収納可能な供給トレイ３と、その中の記録紙Ｐを上から順に送り出す給紙ローラ４と、記録紙Ｐの搬送経路に順に設けられた、中間転写ベルト２とそれに対向配置された二次転写ローラ５、及び定着部６と、を備えている。

中間転写ベルト２は、電子写真プロセス部１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃから転写されたトナー画像を記録紙Ｐに転写するための中間転写体であり、一対の回転可能なローラ２Ａ、２Ｂ間に掛け渡されて、駆動部（図示せず）により所定速度で矢印Ｋの方向に循環駆動される。

電子写真プロセス部１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃは、カラー画像を構成する各色のトナーを収容し、各色の画像（トナー画像）を各々形成する画像形成部であり、中間転写ベルト２の駆動方向に沿って順に配置され、それぞれブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の画像を形成する。また、これら電子写真プロセス部１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃは、それぞれ感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃと、その周囲に配置された帯電部１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ及び現像部１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃを備える等、トナー色が異なるだけで各々同様に構成されている。以下、この各構成について、ブラックの画像を形成する電子写真プロセス部１０Ｋを例に説明する。

感光体１１Ｋは、その外周面に画像を担持するためのドラム（像担持体）であり、中間転写ベルト２の上面側に対向して配置され、モータ等からなる回転駆動部（図示せず）により、感光体軸線周り（副走査方向）に所定速度で回転駆動される。この感光体１１Ｋは、画像生成時に、その外周面（被走査面および感光面）が暗中にて帯電部１２Ｋにより一様に帯電された後、光走査部２０からのブラック画像データに対応した光ビームＢＫにより主走査方向に走査され（主走査）、露光される。また、この主走査１回毎に、感光体１１Ｋが、主走査方向と直交する副走査方向に、副走査の解像度に応じた所定角度だけ回転し、それにより感光体外周面に２次元像が走査露光され、静電潜像が形成される。

現像部１３Ｋは、この感光体１１Ｋの静電潜像に、現像剤であるブラックのトナーを供給して静電潜像を現像および可視化し、感光体１１Ｋの外周面上にブラックのトナー画像を形成する。その後、この感光体１１Ｋ上のトナー画像は、中間転写ベルト２を挟んで対向配置された一次転写ローラ（図示せず）により中間転写ベルト２に転写され、中間転写ベルト２上にブラックのトナーによる単色画像が形成される。

続いて、回転駆動された中間転写ベルト２上に、他の電子写真プロセス部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃで上記と同様に各感光体上に形成された各色の画像が、順次重ねて転写されカラー画像が形成される。このカラー画像は、中間転写ベルト２の回転により二次転写ローラ５の位置まで移動し、給紙トレイ３から給紙ローラ４により同期して送り出された記録紙Ｐに、二次転写ローラ５により転写される。

その後、記録紙Ｐ上の未定着トナー画像は、定着部６の一対の加圧・定着ローラ６Ａ、６Ｂ間を通過（図の矢印Ｖ）して加熱及び加圧され、記録紙Ｐに定着する。

ここで、光走査部２０は、画像データに応じて点灯して光ビームを発生する光源と、そこからの光ビームを回転するポリゴンミラー２１により主走査方向に偏向する偏向部からなり、この偏向部で偏向された各光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣにより４つの感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃをそれぞれ走査して露光する。その際、本実施の形態では、単一の光源が発生する光ビームを、１つのポリゴンミラー２１により光路を切り替えて反射及び偏向し、これにより、全ての感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを走査して露光する。併せて、画像形成装置１は、これら各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを走査する光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣを同期制御するために使用する同期制御用センサ３３と、前記光ビームの後端を同期制御するために使用する後端同期制御用センサ３６とを、ラスタースキャン領域の先端側と後端側にそれぞれ備えており、前記光ビームをポリゴンミラー２１により反射及び偏向し、これら各センサ３３、３６にも光ビームＢＳ１、ＢＳ２が入射されるようになっている。

図２は、このポリゴンミラー２１を含む画像形成装置１の要部の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態では、光ビームの光源として１つのレーザーダイオード（ＬＤ）３０を使用し、そこから１本の光ビーム（レーザービーム）を発生して、所定速度で回転するポリゴンミラー２１の反射面２１Ｈに向かって入射させる。従って、画像形成装置１は、ポリゴンミラー２１を、その回転駆動部（図示せず）を制御して回転等させるポリゴンミラー制御部３２と、レーザーダイオード３０を制御するレーザーダイオード制御部３１とを備えており、画像データに応じて、レーザーダイオード制御部３１によりレーザーダイオード３０の点灯を制御して光ビームを発生させる。

また、画像形成装置１は、以上に加えて、各種のデータ処理や演算及び、装置全体の制御を行うＣＰＵ４０と、同期制御用センサ３３の光ビームの検知結果に基づいて、上記した光ビームの同期制御を行う同期制御部３４と、後端同期制御用センサ３６の光ビームの検知結果に基づいて光ビームの後端に関する同期制御を行う後端同期制御部３７とを備えている。更に、画像形成装置１は、ＣＰＵ４０のワークメモリであるＲＡＭや、各種制御用に使用される所定のプログラムを格納したＲＯＭ等のメモリ（図示せず）を備え、このプログラムや各センサからの信号等に基づいて、ＣＰＵ４０により制御されて、画像形成に関する所定の動作や処理を実行する。

加えて、この画像形成装置１は、基準クロックを供給する基準クロック４１と、そこからのクロック信号を受けて画素クロックの変更や調整を行う等、クロック周波数を変更制御するための分周器Ｍ４２、分周器Ｎ４３及びＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）４４とを備えている。画像形成装置１は、ＰＬＬ４４の分周回路の設定の変更等により、レーザーダイオード制御部３１に対し、レーザーダイオード３０の点灯制御に使用するクロックを変化させて供給し、レーザーダイオード３０の点灯の変更や調整を行う。レーザーダイオード制御部３１は、この供給されるクロックや画像データ、又は、所定のプログラムや設定条件等に基づき、レーザーダイオード３０の点灯時間や間隔、又は点灯及び消灯のタイミングを変更等して、画像データやポリゴンミラー２１の回転角度等に応じた光ビームを発生させる。

図２に示すように、画像形成装置１では、ポリゴンミラー２１は平面視略六角形状に形成されており、その回転方向に沿って６つの反射面（偏向面）２１Ｈが設けられている。

図３は、このポリゴンミラー２１の各反射面２１Ｈの垂直断面図であり、各反射面２１Ｈの中央部をポリゴンミラー２１の軸線を含む面で切断した図である。ポリゴンミラー２１は、第１〜６反射面２１Ｈａ〜２１Ｈｆを有しており、各反射面においては、第１反射面２１Ｈａの略直角の反射角度ａから、最も鋭角の反射角ｆを有する第６反射面２１Ｈｆまで、順に鋭角となるよう反射角度ａ〜ｆが形成されている。従って、レーザーダイオード３０から入射される光ビームは、ポリゴンミラー２１の回転に伴い、反射面２１Ｈ毎に異なる反射角度で反射・偏向される。

図２に示すように、このようにして偏向された光ビームにより、ポリゴンミラー２１の一方側に配置された４つの感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃの主走査及び露光と、２つのセンサ３３、３６への入射が、順次行われる。つまり、ポリゴンミラー２１が１回転する間に、４つの感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃが１回ずつ主走査され、かつ２つのセンサ３３、３６に１回ずつ光ビームが入射する。

即ち、ポリゴンミラー２１は、複数（ここでは４つ）の感光体用（被露光体用）反射面２１Ｈを有し、これにより、単一光源からの光ビームを互いに異なる反射角度で反射して光路を切り替える。
そして、図１に示すように、画像形成装置１は、折り返しミラー１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ等を介して、これら各光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣを各感光体へ導光し、各感光面を主走査し露光する。

同時に、ポリゴンミラー２１は、互いに反射角度が異なる２つのセンサ用反射面２１Ｈを有し、これにより光源からの光ビームを、４つの感光体用反射面２１Ｈと異なる反射角度で反射させて、各光ビームＢＳ１、ＢＳ２を各センサ３３、３６へ入射させる。

画像形成装置１は、同期制御センサ３３による光ビームの検知に基づき、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを走査する光ビームの書込タイミングを調整して主走査の書き出し位置を制御する等、光ビームの同期制御を行う。また、画像形成装置１は、後端同期制御用センサ３６による光ビームの検知に基づき、光ビームの後端側を同期制御し、主走査の全体倍率の補正や、副走査のレジスト補正を行う。

また、本実施形態の画像形成装置１は、これらポリゴンミラー２１により偏向される各光ビームを、ｆθレンズを使用せずに、レーザーダイオード３０の点灯を制御してｆθ補正し、感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを主走査して露光する。以下このｆθ補正について説明する。

図４は、回転するポリゴンミラー２１の反射面２１Ｈにより、レーザーダイオード３０から入射される光ビームが偏向され、感光体１１を主走査する際の、光ビームＢの光路変化を示す概略図である。レーザーダイオード３０から、図の矢印方向Ｒに等角速度で回転するポリゴンミラー２１の所定位置に向かって光ビームを入射すると、光ビームは反射面２１Ｈにより連続的に反射角度が変化して偏向され、感光体１１上における露光位置は主走査端部Ｄ〜Ｅ間を主走査中心線Ｆを通過しながら移動する。このようにして、感光体１１の像面（感光体）は、所定方向（図中矢印Ｓで示す上から下へ向かう方向）にラスタースキャンされ、主走査される。

その際、感光体１１像面の法線と光ビームＢの成す角度をθ、θ＝０となる主走査中心線Ｆからの光ビームＢの像高（感光体１１像面上における、主走査中心線Ｆから露光位置までの距離）をＨ、反射面２１Ｈにおける入射位置から感光体１１像面の主走査中心線（法線の足）までの距離をＬとすると、以下の関係式が成立する。
Ｈ＝Ｌ×ｔａｎθ

この場合、ポリゴンミラー２１の等角速度回転によりθが連続的に変化すると、感光体１１像面における光ビームＢの単位時間あたりの主走査速度、すなわちＨの変化量が、主走査方向の位置によって変化する。

図５は、角度θに対する光ビームＢの主走査速度の変化（ｆθ特性）の例を示す模式図であり、横軸には角度θを、縦軸には各θに対する光ビームＢの主走査速度を示している。また、図では、Ｌ＝１として、角度θを−π／４からπ／４まで変化させたときのπ／２００回転あたりの光ビームＢの主走査速度の相対的変化を示している。

図示のように、光ビームＢの主走査速度は、θ＝０となる位置で最小となり、θの絶対値が増加するにつれ、θ＝０を挟んで略対称に増加する。例えばここでは、θ＝−π／４、π／４のときの主走査速度がθ＝０での主走査速度の略２倍程度となる。このように、光ビームＢによる主走査速度がθに対して変化するため、光ビームＢにより感光体１１に形成される画素の長さや間隔も主走査方向に沿って変化する。従って、感光体１１上の画素密度が、θ＝０で最も密に、かつθの絶対値増加に従って次第に粗になり、主走査方向にドットムラが発生する。

そこで、この画像形成装置１では、レーザーダイオード３０の点灯制御部であるレーザーダイオード制御部３１により、レーザーダイオード３０を点灯制御し、角度θに対する光ビームＢの主走査速度に応じた補正を行う。

即ち、ここでは、レーザーダイオード制御部３１により、レーザーダイオード３０の点灯の時間や間隔、点灯および消灯のタイミング等、その点灯を、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ毎の露光条件等に応じて予め設定された条件に基づいて制御して変更する。その際、例えば、レーザーダイオード３０の点灯の時間や間隔を、θの絶対値が０から大きくなるに従って次第に短くする等、上記した光ビームＢの主走査速度の変化を相殺するように、角度θ等に応じてレーザーダイオード３０の点灯を制御して変化させる。

このようにして、画像形成装置１は、ポリゴンミラー２１の各反射面２１Ｈで反射・偏向される光ビームをｆθ補正し、各光ビームの等角速度走査が、各感光体１１の像面上を等速度走査するように補正して、感光体１１を主走査及び露光し、画素のムラ等を改善する。

次に、以上説明した画像形成装置１による画像の形成手順や動作等、本実施形態の画像形成方法について説明する。

図６は、この画像形成装置１による画像形成手順の流れの一例を示すフローチャートである。画像形成時には、まず、図示のように、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ（図１参照）の外周面を帯電部１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃにより一様に帯電（ステップＳ１０１）する。次に、レーザーダイオード制御部３１により、画像データに応じてレーザーダイオード（ＬＤ）３０を点灯制御することにより、光ビームをｆθ補正する（ステップＳ１０２）。更に、この光ビームをポリゴンミラー２１の複数の反射面２１Ｈで互いに異なる反射角度で反射させて、光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＳ１、ＢＳ２の光路を各々切り替える（ステップＳ１０３）。

このようにして、光ビームをポリゴンミラー２１の複数（ここでは４つ）の感光体用（被露光体用）反射面２１Ｈで互いに異なる反射角度で反射させるとともに、光ビームをポリゴンミラー２１の２つのセンサ用反射面２１Ｈで互いに、かつ複数の感光体用反射面２１Ｈの反射角度と異なる反射角度で反射させる。これにより、光ビームの光路を切り替えて、４つのｆθ補正された各光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣを、複数の感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃへそれぞれ導いて、それぞれ主走査方向に走査して露光させる（ステップＳ１０４）。

一方、各センサ用反射面２１Ｈで反射させた光ビームＢＳ１、ＢＳ２は、同期制御用センサ３３及び、後端同期制御用センサ３６へそれぞれ入射される。この各センサ３３、３６による光ビームＢＳ１、ＢＳ２の検知に基づき、各光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣの主走査の書き出し位置や後端等を調整して同期させる（ステップＳ１０５）。

続いて、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを副走査方向に回転させ（ステップＳ１０６）、静電潜像の形成が完了したか否かを判定して（ステップＳ１０７）、完了していないときには（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、ステップＳ１０２に戻って上記手順を繰り返す。このようにして、画像データに応じて単一の光源を点灯して発生させた光ビームを、回転する１つのポリゴンミラー２１により主走査方向に偏向させ、この光ビームで複数の感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを順次走査して露光させる。

その後、静電潜像の形成が完了した後に（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、現像部１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃにより、各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃの静電潜像を現像して可視化し（ステップＳ１０８）、それぞれ各色の画像を形成する。次に、全ての画像を中間転写ベルト２上に重ねて転写してカラー画像を形成し、これを記録紙Ｐに転写した後に（ステップＳ１０９）、定着部６により画像を記録紙Ｐに定着（ステップＳ１１０）させて画像形成を完了する。

なお、本実施の形態は、この画像形成装置１を例に説明した画像形成方法の各手順（工程）を、コンピュータで実行させるためのプログラムとして、汎用のプログラム言語により記述することでも実現することができる。併せて、このプログラムをフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、又はＭＯ等、任意のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、これをコンピュータで読み取らせることで容易に実施することができる。

以上説明した本実施形態の画像形成装置１では、光源に１つのレーザーダイオード３０を使用して、１つのポリゴンミラー２１により複数の感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを走査して露光できるため、装置内の部品点数を削減することができる。また、ポリゴンミラー２１の１つの反射面２１Ｈにより、それぞれ１つの感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを露光するため、製造のバラツキ等に起因する反射面２１Ｈ毎の反射角度の差に対応して、上記した面倒れ補正を行う必要も無い。併せて、光ビームのｆθ補正を、レーザーダイオード３０の点灯制御により行うため、比較的高額なｆθレンズを揃える必要も無く、部品点数も一層削減することができる。その結果、形成する画像の品質を維持しながら、装置のコスト低減と小型化を図ることができる。

また、この画像形成装置１では、ポリゴンミラー２１に、感光体用反射面２１Ｈとは別に、各センサ３３、３６のみに各々光ビームＢＳ１、ＢＳ２を入射させる専用のセンサ用反射面２１Ｈを設けて光路を別にしたため、各光ビームのラスタースキャン領域をより広くとることができる。これに伴い、偏向させた光ビームの有効走査期間率を大きくして、１回のラスタースキャンに対する画像書込領域の割合を高めることができ、画像書込に必要なポリゴンミラーを小型化することができる。同時に、光学系レイアウトの点からも有利になり、装置内の光学系も小さくできるため、装置の小型化とコスト低減とをより効果的に達成することができる。加えて、これらセンサ３３、３６を使用した同期制御により、光ビームによる走査精度を高めることができ、かつ上記した光ビームの書込周波数を上げることに伴う、装置の消費電力や不要な輻射の増加を防止でき、ランニングコストを低減することもできる。

従って、本実施形態によれば、画像形成装置１の小型化が可能になり、かつ画質を向上させつつコストを低減することができる。

ここで、この画像形成装置１で各感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃに各々１回のラスタースキャンを行うためには、ポリゴンミラー２１を１回転させる必要がある。これに対し、本実施形態では上記したように、ポリゴンミラー２１を小型化して軽量化が図れるため、その回転速度をより速くでき、これにより主走査速度を速くして、画像形成の高速化に対応することができる。

ただし、この高速化に対しては、光源として、複数の光ビームを同時に発生可能なマルチビームレーザーダイオードを使用し、ポリゴンミラー２１に同時に複数の光ビームを照射して偏向させ、感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを複数同時に主走査させることでも対応することができる。従って、光ビームの光源には、このような画像データに応じて独立に点灯して光ビームを発生する複数の発光部を有する光源を使用してもよく、これにより、ポリゴンミラー２１の回転数を上げることなく、比較的容易に画像形成の高速化を達成できる。この場合には、光源の複数の発光部を画像データに応じて独立に点灯制御し、ポリゴンミラー２１に向かって複数の光ビームを同時に発生して照射し、これらを同一の反射面２１Ｈで反射させて偏向して、それぞれ感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃを走査させる。

また、本実施形態では、ポリゴンミラー２１に６つの反射面２１Ｈを形成したが、２つのセンサ用反射面２１Ｈ以外の反射面２１Ｈは、感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃの数の整数倍の数だけ形成してもよい。更に、このポリゴンミラー２１の反射面２１Ｈは、回転方向の長さを全て同じ長さに形成してもよく、用途に応じて異なる長さに形成してもよい。その際、各センサ３３、３６に対する光ビーム走査長は、画像書込の光ビーム走査長よりも短くてよいため、それらに光ビームＢＳ１、ＢＳ２を入射させるための両センサ用反射面２１Ｈは、他の反射面２１Ｈより短く形成しても十分にその機能を果たすことができ、この場合、ポリゴンミラー２１の更なる小型化を図ることもできる。従って、ポリゴンミラー２１は、２つのセンサ用反射面２１Ｈが他の反射面２１Ｈ（ここでは複数の感光体用反射面）よりも光ビームの走査方向に沿う長さが短くなるように形成し、このセンサ用反射面２１Ｈで光ビームを反射して、光ビームの光路をセンサ３３、３６に向かって切り替えるようにしてもよい。

なお、ポリゴンミラー２１の複数の感光体用反射面２１Ｈから感光体１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ像面までの距離が異なるときには、上記した角度θに対する光ビームの主走査速度の変化（ｆθ特性）（図５参照）が、各々異なるものとなる。即ち、同じ角度θであっても、前記距離が長くなるほど光ビームの主走査速度が大きくなり、ｆθ特性も変化する。そのため、このような場合には、レーザーダイオード３０の点灯制御を感光体用反射面から各々の感光体像面までの距離に応じて行うのがより望ましい。

図７は、このように点灯制御する実施形態の画像形成装置１Ｍの要部の構成を模式的に示すブロック図である。この画像形成装置１Ｍは、図示のように、上記した画像形成装置１（図２参照）の構成に加えて、パラメータ記憶部４５を備え、そこに、前記各距離に応じたパラメータを格納している。このパラメータは、前記各距離の違いにより変化する光ビームのｆθ特性に関するパラメータであり、各条件に応じてそれぞれ算出等されて予め設定される。

例えば、感光体用反射面から感光体像面までの距離がＬ１、Ｌ２の場合、それぞれの像高は、次式の通りとなる。
Ｈ１＝Ｌ１×ｔａｎθ、Ｈ２＝Ｌ２×ｔａｎθ
Ｈ１に対してＨ２をレーザーダイオード３０の点灯制御や間隔等の変化で補正を行う場合、Ｌ１／Ｌ２をパラメータとして格納する。

画像形成時には、画像形成装置１Ｍは、パラメータ記憶部４５から読み出したパラメータに基づき、レーザーダイオード制御部３１により、これら感光体用反射面から感光体像面までの距離（ここではＬ１、Ｌ２）に応じたレーザーダイオード３０の点灯制御を行う。

例えば、Ｌ１：Ｌ２が１：２の場合、Ｌ１／Ｌ２は１／２となり、レーザーダイオード３０の点灯時間や間隔等を１／２とすることで各感光体用反射面から各感光体像面までの距離が異なった場合でも補正することができる。

このように、各感光体用反射面から各感光体像面までの距離に応じてレーザーダイオード３０の点灯時間や間隔等を変化させ、ポリゴンミラー２１の各感光体用反射面２１Ｈで反射して偏向される光ビームをそれぞれｆθ補正する。このようにすることで、各光ビームのｆθ補正をより適切に行うことができ、光ビームによる走査精度を高めて、画質を一層向上させることができる。

これに対し、各光ビームの光路中に、各感光体用反射面から各感光体像面までの距離を互いに等しい長さにする導光部を設け、前記各距離に応じたパラメータを一定にして、同じ条件でレーザーダイオード３０の点灯制御を行うようにしてもよい。

図８は、このように導光部を設けた実施形態の画像形成装置１Ｎを示す概略構成図である、その要部を模式的に示している。この画像形成装置１Ｎは、図示のように、上記した画像形成装置１（図１参照）に加えて、各光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣの光路中に１又は複数の折り返しミラー５１Ｋ、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃを配置して導光部５０を構成している。ここでは、１つの光ビームＢＫは１つの折り返しミラー５１Ｋにより、他の光ビームＢＹ、ＢＭ、ＢＣは各々３つの折り返しミラー５１Ｋにより、それぞれ反射させて折り返すようになっている。

画像形成装置１Ｎは、このように、光ビームＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣを一回又は複数回反射させ、各感光体用反射面から各感光体像面までの距離が互いに等しい長さになるように調整して、光走査部２０から出射された各光ビームを導光する。これにより、前述した画像形成装置１Ｍと同様に、光ビームによる走査精度を高めて、画質を一層向上できるとともに、光ビームの点灯制御を共通化して、その制御を簡略にすることもできる。

なお、以上の各実施の形態では、単一のレーザーダイオード３０を用い、ポリゴンミラー２１の各感光体か反射面から各感光体像面までの距離に応じてレーザーダイオード３０の点灯時間や間隔等を変化させる点灯制御を行う構成を例にあげて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数のレーザダイオードを設け、それぞれのレーザダイオードから各感光体像面までの距離に応じて各レーザーダイオードの点灯時間や間隔等を変化させる点灯制御を行って、光ビームのｆθ補正を行うように構成してもよい。

なお、以上の各実施形態では、タンデム方式の画像形成装置を例に挙げ説明したが、本発明は、画像データに応じて光源を点灯して発生させた光ビームを回転するポリゴンミラーにより主走査方向に偏向させ、この光ビームで複数の被露光体を走査して露光させる他の画像形成装置（画像形成方法）に適用することもできる。

本実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。 本実施形態の画像形成装置の要部の構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態のポリゴンミラーの６つの反射面側の各断面を示す部分断面図である。 本実施形態の回転するポリゴンビラーにより光ビームを偏光して感光体を主走査する状態を示す模式図である。 角度θに対する光ビームの主走査速度の例を示す模式図である。 本実施形態の画像形成装置による画像形成手順の一例を示すフローチャートである。 他の実施形態の画像形成装置の要部の構成を模式的に示すブロック図である。 他の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。 従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。 図９に示す従来の画像形成装置の要部の構成を模式的に示すブロック図である。

符号の説明

１、１Ｍ、１Ｎ、１００ 画像形成装置
２ 中間転写ベルト
２Ａ、２Ｂ ローラ
Ｋ ベルト駆動循環方向
３ 給紙トレイ
４ 給紙ローラ
５ 二次転写ローラ
６ 定着部
６Ａ、６Ｂ 加圧・定着ローラ
Ｖ 紙通過方向
１０Ｋ、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ 電子写真プロセス部
１１Ｋ、１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１ 感光体
１２Ｋ、１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ 帯電部
１３Ｋ、１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ 現像部
１４Ｋ、１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、３３Ｍ−１、３３Ｍ−２、５１Ｋ、５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ 折り返しミラー
２０ 光走査部
２１、１０１ ポリゴンミラー
２１Ｈ、２１Ｈａ、２１Ｈｂ、２１Ｈｃ、２１Ｈｄ、２１Ｈｅ、２１Ｈｆ ポリゴンミラー反射面
１０１Ａ、１０１Ｂ ポリゴンミラー反射部（上下）
１０２、１０２Ａ、１０２Ｂ ｆθレンズ
３０ レーザーダイオード
３１、３１−１、３１−２ レーザーダイオード制御部
３２ ポリゴンミラー制御部
３３、３３−１、３３−２ 同期制御用センサ
３４、３４−１、３４−２ 同期制御部
３６ 後端同期制御部用センサ
３７ 後端同期制御部
４０ ＣＰＵ
４１ 基準クロック
４２ 分周器Ｍ
４３ 分周器Ｎ
４４ ＰＬＬ
４５ パラメータ記憶部
５０ 導光部
ＢＫ、ＢＹ、ＢＭ、ＢＣ、ＢＳ１、ＢＳ２、Ｂ 光ビーム
Ｐ 記録紙
Ｈ 感光体像面上での光ビームＢの像高
Ｒ ポリゴンミラー回転方向
θ 角度
Ｌ 感光体用反射面と感光体像面間の距離
Ｓ 感光体上の主走査方向
Ｆ 感光体上の主走査中心線
Ｄ、Ｅ 感光体上の主走査端部

Claims (9)

1. 画像データに応じて光ビームを出射する光源と、
   複数の被露光体と、
   前記光源から出射された光ビームを主走査方向に偏向する偏向部と、
   前記偏向部から前記被露光体までの距離に応じて前記光源を点灯制御することにより前記光ビームを出射させ、前記光ビームに対するｆθ補正を行う点灯制御部と、
   前記光ビームの主走査方向の先端側で前記光ビームを検知する同期制御用センサと、
   前記光ビームの主走査方向の後端側で前記光ビームを検知する後端同期制御用センサと、
   前記同期制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて、前記光ビームを同期制御する同期制御部と、
   前記後端制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて前記光ビームの後端に関する同期制御を行う後端同期制御部と、を備え、
   前記偏向部は、回転可能であって、前記光源から出射された前記光ビームを、互いに異なる反射角度で反射して、回転により前記複数の被露光体をそれぞれ走査し、複数の被露光体用反射面と、前記光源からの光ビームを前記複数の被露光体用反射面の反射角度と異なる反射角度で反射して、前記同期制御用センサと前記後端同期制御用センサのそれぞれに入射させる２つのセンサ用反射面とを有するポリゴンミラーを備え、
   前記点灯制御部は、前記複数の被露光体用反射面から前記被露光体までの各距離に応じて前記光源を点灯制御することにより、偏向部で偏向される光ビームに対するｆθ補正を行うこと、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記２つのセンサ用反射面のそれぞれは、前記複数の被露光体用反射面よりも前記光ビームの走査方向に沿う長さが短いことを特徴とする、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記複数の被露光体用反射面から前記複数の被露光体までの各距離が互いに等しい長さで形成された導光部を更に備えたことを特徴とする、
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記光源は、前記光ビームを出射する複数の発光部を有し、
   前記点灯制御部は、前記複数の発光部を点灯制御することを特徴とする、
   請求項１に記載の画像形成装置。
5. 画像形成装置で実行される画像形成方法であって、
   前記画像形成装置は、画像データに応じて光ビームを出射する光源と、複数の被露光体と、偏向部とを備え、
   偏向部が、前記光源から出射された光ビームを主走査方向に偏向する偏向工程と、
   前記偏向部から前記被露光体までの距離に応じて前記光源を点灯制御することにより前記光ビームを出射させ、前記光ビームに対するｆθ補正を行う点灯制御工程と、
   同期制御用センサが、前記光ビームの主走査方向の先端側で前記光ビームを検知する同期制御用検知工程と、
   後端同期制御用センサが、前記光ビームの主走査方向の後端側で前記光ビームを検知する後端同期制御用検知工程と、
   前記同期制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて、前記光ビームを同期制御する同期制御工程と、
   前記後端同期制御用センサにより検知された前記光ビームに基づいて前記光ビームの後端に関する同期制御を行う後端同期制御工程と、を含み、
   前記偏向部は、回転可能であって、前記光源から出射された前記光ビームを、互いに異なる反射角度で反射して、回転により前記複数の被露光体をそれぞれ走査し、複数の被露光体用反射面と、前記光源からの光ビームを前記複数の被露光体用反射面の反射角度と異なる反射角度で反射して、前記同期制御用センサと前記後端同期制御用センサのそれぞれに入射させる２つのセンサ用反射面とを有するポリゴンミラーを備え、
   前記点灯制御工程は、前記複数の被露光体用反射面から前記被露光体までの各距離に応じて前記光源を点灯制御することにより、前記偏向工程で偏向された光ビームに対するｆθ補正を行うこと、
   を特徴とする画像形成方法。
6. 前記２つのセンサ用反射面のそれぞれは、前記複数の被露光体用反射面よりも前記光ビームの走査方向に沿う長さが短いことを特徴とする請求項５に記載の画像形成方法。
7. 前記光源は、前記光ビームを出射する複数の発光部を有し、
   前記点灯制御工程は、前記複数の発光部を点灯制御することを特徴とする、
   請求項５に記載の画像形成方法。
8. 請求項５に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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