JP2004109699A

JP2004109699A - 光走査装置及び画像形成装置

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Publication number: JP2004109699A
Application number: JP2002274073A
Authority: JP
Inventors: Seizo Suzuki; 鈴木　清三; Migaku Amada; 天田　琢; Yoshiaki Hayashi; 林　善紀; Kazuyuki Shimada; 島田　和之
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段により走査し、複数の像担持体上を露光する光走査装置を用いた画像形成装置について、連続プリント時においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、色ずれの少ない良好なカラー画像を出力できる画像形成装置、光走査装置を提供すること。
【解決手段】光源装置（１５０）から偏向手段（１３０）に至る光路中に、楔形状プリズムを少なくとも１つ有するとともに、該楔形状プリズムを略光軸まわりに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段（１４０）を有し、感光体（１６０Ｙ等）上のビームスポット位置を制御することとした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特にデジタルカラー複写機、カラーレーザプリンタの光走査装置、及び、これを用いた画像形成装置に適用することが好適なこれら装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー画像形成装置の高速化に伴い、例えば、４つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体ドラムに対応した複数の走査光学系で同時に露光して潜像をつくり、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し、カラー画像を得るデジタル複写機やレーザープリンタが実用化されている（所謂、４ドラムタンデム方式）。
【０００３】
また、感光体ドラムを１つだけ有し、色の数だけ回転してこの回転の都度、露光、現像、転写を行ない、可視像を同一の記録紙に重ね転写（或いは中間転写体に一旦重ね転写してから記録紙に転写）してカラー画像を形成する１ドラム方式もある。
【０００４】
４ドラムタンデム方式は１ドラム方式に対して、カラーもモノクロも同じ速度で出力できるため、高速プリントに有利である。その反面、４つの感光体に対応して、４つの走査光学系を有し、露光をするため装置が大型化する傾向があり小型化が課題となる。また各々の感光体書き込み現像したトナー像を記録紙に重ね転写する際に色ずれが生じ、これを低減することが課題である。
ここで、特に副走査方向の色ずれの発生原因としては以下の要因が挙げられる。
【０００５】
▲１▼感光体の周方向（副走査方向）の送り速度むら
▲２▼中間転写体の周方向（副走査方向）の送り速度むら
▲３▼感光体間の位置誤差
▲４▼走査光学系間のビームスポット書き込み位置ずれ
▲５▼上記▲１▼〜▲４▼の環境変動または連続プリント時などの温度変動による位置ずれ、
▲６▼各感光体上にマルチビームで同時に書き込みを行う場合、ポリゴンスキャナーの回転と感光体送り速度は、一般に非同期のため、副走査方向でビーム数だけずれるおそれがある。
【０００６】
こうした色ずれを低減する方式として、以下の方法が知られている。
Ａ．複数の走査手段を用いる画像形成装置において、各走査手段（ハウジング）全体を感光体に対し位置調整し、各感光体での走査線を一致させる発明が開示されている。しかし、調整のための機構が複雑になり、調整時間もかかる。また、重量の大きいハウジングを調整するため、温度変化などによる経時的な変化には対応できにくく、プリント中、もしくは使用環境における色ずれを高精度に補正することが困難である（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
Ｂ．前記問題の別の解決方法として、ガルバノミラーを用いて副走査ビーム位置を制御する方法が提案されている。しかしながら、ガルバノミラーは副走査位置を制御するには感度が高すぎるため外部振動の影響を受けやすく、更に良好なビームスポット径を確保するためには高い面精度が要求される（透過面の約４倍）といわれている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
Ｃ．マルチビーム間のずれの問題を解決する手段として、中間転写基準信号とライン同期信号との位相関係に応じて複数のレーザビームのうち感光体に最初に画像を書き込むレーザビームを切り換えることにより副走査方向の各色毎の画像書き込み開始位置を調整して色ずれを補正する補正手段を備えたカラー画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、この方式をもってしても１ライン以下の補正は困難であり、例えば６００ｄｐｉ書き込みの場合は、少なくとも４２μｍ以上の色ずれが発生する。
【０００９】
一方、タンデム型のフルカラー複写機においては、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つの感光体ドラムを転写ベルトの搬送面に沿って列設し、ビーム走査装置により各感光体ドラムに対応して設けられたビームを走査して、当該感光体ドラム周面に静電潜像を形成すると共に該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルトによって搬送される記録紙上に順次重ね転写して多色画像を形成するようになっていることから、各色ごとにばらばらの副走査対応方向の走査位置ずれが生じてしまうと画質の低下、色ずれなどをひきおこす。
【００１０】
ここで、特に副走査方向の色ずれの発生原因は以下が挙げられる。
▲１▼感光体の周方向（副走査方向）の送り速度むら
▲２▼中間転写体の周方向（副走査方向）の送り速度むら
▲３▼感光体間の位置誤差
▲４▼走査光学系間のビームスポット書き込み位置ずれ
▲５▼上記▲１▼〜▲４▼の環境変動または連続プリント時などの温度変動による位置ずれ、
▲６▼各感光体上にマルチビームで同時に書き込みを行う場合、ポリゴンスキャナーの回転と感光体送速度は、一般に非同期のため、副走査方向でビーム数だけずれるおそれがある。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１３３７１８号公報
【特許文献２】
特開２００１−１００１２７号公報
【特許文献３】
特開平１０−２３９９３９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、急激な温度変動などにより副走査対応方向の走査位置ずれが生じた場合においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、良好なカラー画像を出力できる光走査装置、画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を達成するため以下の構成とした。
（１）．複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段により走査し、複数の像担持体上を露光する光走査装置において、前記光源装置から偏向手段に至る光路中に、楔形状プリズムを少なくとも１つ有するとともに、該楔形状プリズムを略光軸まわりに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段を有することとした（請求項１）。
（２）．（１）記載の像担持体は、黒、イエロー、マゼンダ、シアンに対応する４連タンデムの像担持体であり、そのうちの１色を基準色とし、該基準色に略一致するように、基準色以外の書き込み開始位置を補正する楔形状プリズムを３つ有することとした（請求項２）。
（３）．（２）記載の基準色は黒とした（請求項３）。
（４）．複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段により走査し、複数の像担持体上を露光する光走査装置において、前記光源装置から偏向手段に至る光路中に、楔形状プリズムを少なくとも１つ有し、該プリズムを略光軸回りに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段を有し、更に、各像担持体間の副走査方向の相対的な書き込み開始位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を有し、位置ずれデータに基づいて、該書き込み開始位置補正手段をフィードバック制御可能とした（請求項４）。
（５）．（４）記載の光走査装置において、前記フィードバック制御のタイミングは、１枚目のプリントが出力される前に少なくとも１回補正を実行することとした（請求項５）。
（６）．（４）記載の光走査装置において、前記フィードバック制御のタイミングは、プリント出力されるシート状媒体間の時間以内で補正を実行し、その制御時間Ｔ_Ａ（位置ずれ補正命令スタートから制御完了までの時間）は、以下を満足することとした。
【００１４】
Ｔ_Ａ　＜　０．８×（Ｄ／Ｖ）
ここで、Ｄ：シート状媒体間距離、Ｖ：像担持体線速度
（７）．（４）記載の光走査装置において、前記位置ずれ検知手段の検知時間Ｔ_Ｓ（位置ずれ検知を開始して、検知完了までの時間）は以下を満足することとした。
Ｔ_Ｓ　＜　１０×（Ｌ／Ｖ）
ここで、Ｌ：プリント出力たるシート状媒体の出力方向の長さ、Ｖ：像担持体線速度
（８）．（４）記載の位置ずれ検知手段は、光走査装置の主走査方向の書き込み領域外に設けた非平行フォトダイオードセンサーによりビームスポット位置を検知することとした（請求項８）。
（９）．複数の像担持体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成したのち現像し、各像担持体上の可視像を中間転写体に重ね転写し、さらにこの中間転写体上の重ね転写像を同一のシート状媒体に一括転写してカラー画像を得る画像形成装置において、前記光走査装置として請求項１乃至８記載の光走査装置を用いることとした（請求項９）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
［１］請求項１の説明
図１は一実施形態としての光走査装置の主要部を、カラー画像形成装置の一部をなすドラム状をした像担持体（以下、感光体。）及び搬送ベルトと共に示す。感光体のまわりには、帯電手段、転写後の残トナーを除くクリーニング手段など電子写真プロセスに従いプロセス部材が配置され、また、転写ベルト２０５の下方にはシート状媒体（以下、記録紙という。）を収容し供給する給紙カセットなどの給紙手段、転写ベルト２０５の内側で感光体に対向する部位には転写手段、転写ベルト２０５の矢印で示す回転方向上流位置にはベルト帯電手段、下流位置にはベルト分離チャージャや定着手段なども配されているが、これらは周知であり、後述図６に準ずる構成であり、また繁雑となるのでここでは図示を省略している。
【００１６】
本例は複数の感光体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成したのち現像し、各感光体上の可視像を転写ベルト２０５に重ね転写し、さらにこの転写ベルト２０５上の重ね転写像を同一のシート状媒体（記録紙）に一括転写してカラー画像を得る画像形成装置をその要部について示している。
【００１７】
なお、光走査装置からは、所定枚数のプリント毎に、色ずれ検知用のトナー像を形成するための光ビーム（レーザービーム或いは走査ビームともいう。）が出射される。これにより色ずれ検知用トナー像３３０Ｚが３箇所ずつ、転写ベルト２０５上に形成されると、これらのトナー像による色ずれが色ずれ検知用センサ３３０により検知される。
【００１８】
光走査装置は箱状の光学ハウジング（図示せず）に、以下に述べる光源装置１５０、ポリゴンミラー１３０、前記各種レンズ２０９、１２０やミラー１１０Ｍ、書き込み開始位置補正手段１４０、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など走査結像光学系を含む部材を支持してなるユニットであり、感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの上方に位置している。この書き込み開始位置補正手段１４０は、楔形状プリズムの回転調整手段として図３により後述するような、ステッピングモータを駆動源とするリードスクリュー型のアクチュエータを具備している。
【００１９】
なお、画像形成装置本体側に設置される色ずれ検知用センサ３３０も位置ずれ検知手段として用いられ、書き込み開始位置補正手段１４０による補正量を得るのに使用され、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂなどと併用することができる。併用の場合の使用方法としては、例えば、色ずれ検知用センサ３３０は粗調整用、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂは微調整用として使用する。書き込み開始位置補正手段１４０は画像データ書き込み中に感光体上のビームスポット位置を位置ずれ検知結果に基づいて補正制御する。
【００２０】
光走査装置からのレーザービームによる被走査面たる４つの感光体１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋは直線に沿って配列されていて、回転駆動されるようになっている。画像形成に際しては、光走査装置からの走査用レーザービームによりこれら感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋに異なる色のトナー像で現像されるべき潜像を形成し、現像したのち、中間転写体としての転写ベルト２０５上にこれらカラートナー像を重ね転写する。
【００２１】
光走査装置は、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋにそれぞれ対応して異なる色の潜像を形成するためのレーザービームを出射する４つの光源装置１５０を有する。その一つを代表して説明すると、少なくとも光源としての半導体レーザー１５０ａと、コリーメートレンズ１５０ｂとを有している。
【００２２】
４つの光源装置１５０からのレーザービームはシリンダレンズ２０９を経てから、書き込み開始位置補正手段１４０を通り、偏向手段としてのポリゴンミラー１３０に向かう。
【００２３】
さらに、ポリゴンミラー１３０により偏向走査されてｆθレンズ１２０、折り返しミラー１１０Ｍ、トロイダルレンズ１００を経て、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ上を露光走査する。
【００２４】
４つの光源装置１５０からのレーザービームはそれぞれ、上記のシリンダレンズ２０９からトロイダルレンズ１００に至る走査光学系を経てそれぞれが対応する感光体に至る。ここで、ポリゴンミラー１３０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。
【００２５】
各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの長手方向は主走査方向に対応しており、各感光体の有効画像領域の両外側に対応して、ビームスポット位置検知手段３００ａ、３００ｂが対向して配置されている。３００ａは書き込み開始位置検知用であり、３００ｂは書き込み終端位置検知用である。
【００２６】
本発明によれば、前記複数の光源装置１５０から出射されるレーザービームをポリゴンミラー１５０により走査し、複数の感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ上を露光する光走査装置において、光源１５０からポリゴンミラー１５０に至る光路中に、楔形状のプリズム（以下、楔形状プリズム）を少なくとも１つ有する。
【００２７】
そして、楔形状プリズムと共に、楔形状プリズムを略コリメートレンズ１５０ｂの光軸のまわりに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段１４０を構成している。
【００２８】
ここで楔形状プリズムによる副走査ビームスポット位置補正原理を図２により説明する。
図２において楔形状プリズムは符号１で示され、楔状（台形状）をしていて、例えば、符号Ｏ―Ｏをコリメートレンズ１５０ｂの光軸とすると、略光軸Ｏ−Ｏ回りに矢印３で示すように回動することにより、入射ビームに対し矢印４で示すように最大偏向角度φの範囲で偏向を行うことができ、結果として被走査面上の副走査ビームスポット位置を可変調節することができる。
【００２９】
図２に示すように楔形状のプリズム１をコリメートレンズ１５０ｂの光軸Ｏ―Ｏまわりに回転することにより、屈折により最大偏向角φの範囲で偏向角度が可変である。なお、最大偏向角度φは、楔形状プリズムの頂角をαとし、楔状プリズム１（プリズム硝材）の屈折率をｎとしたとき、以下の（式１）で表すことができる。
φ＝（ｎ−１）×α　　　　　　　　…（式１）
また、コリメートレンズ１５０ｂの焦点距離をｆｃ、光学系全系の副走査横倍率をβとしたとき、感光体面上の走査位置補正量ｐは以下の（式２）で表される。
Ｐ＝ｆｃ×β×ｔａｎφ×ｓｉｎγ　　　　…（式２）
ここで、プリズムの頂角α［ｄｅｇ］は以下の関係を満足することが望ましい。
【００３０】
０．１　＜β×ｔａｎ［（ｎ−１）×α］＜　１．０　　　…（式３）
（式３）において、上限を超えると、光束に波面収差を発生し、ビームスポット形状が乱れたり（サイドローブの発生）、ビームスポット径の太りを生じる。
下限を超えると、感度が鈍すぎ、書き込み開始位置の調整のために大きな回転角を与える必要があり、経時変化補正時などの場合に高速に応答することができない。
【００３１】
プリズム頂角αを適度な角度に設定することにより適度な感度に設定することができる。そのため、ガルバノミラー方式などのように感度が高すぎることなく又振動による影響も少なく、精度の高いビームスポット位置決めが可能となる。
【００３２】
また、楔形状のプリズム１を用いることにより、単純な構成の楔形状プリズムを回動させるという簡単な動作にかかる制御が可能であり、機械立ち上げ時またはプリント出力前などのバッチ毎の位置補正制御に比べ、画像データを書き込み中にビームスポット位置補正ができる。
【００３３】
楔形状プリズムの回転調整手段はステッピングモータを駆動源とするリードスクリュー型のアクチュエータで構成できる。リードスクリュー型のアクチュエータの構成を説明すると、図３において、楔形状プリズム１はプリズムホルダー５に装着されている。ここで、プリズムホルダー５はコリメートレンズの光軸Ｏ−Ｏを回転軸として回転自在に支持されていて、その一部にアーム５ａが形成されている。
【００３４】
このアーム５ａの自由端側の上面には不動部材の間に介在する伸張性のばね６の下端側が接していて、該アーム５ａを押圧している。このため、楔形状プリズム１はプリズムホルダー５と共に光軸Ｏ−Ｏを回転軸（回転中心）として図３では時計まわりのモーメントが付与されている。
【００３５】
このモーメントによる楔形状プリズム１はプリズムホルダー５の回転は、アーム５ａの自由端側の下面に接している受け部材７により阻止されている。受け部材は円柱状をした軸体でその軸線方向、図中上側の先端部が円錐状をしており、この円錐の頂点部がアーム５ａの自由端側の下面に接している。この接している部分をアクチュエータ作用点Ｐと称する。
【００３６】
一方、受け部材７の上記頂点部の反対側、図中下側の端部にはナット８が固定（あるいは雌ねじが形成）されていて、このナット８にはステッピングモータ９の回転軸と一体の雄ねじが螺合されている。このねじをリードスクリューと称する。ステッピングモータ９は不動部材に固定されている。
【００３７】
かかる構成の回転手段をリードスクリュー型のアクチュエータと称し、ステッピングモータ９を駆動することにより、楔形状プリズム１はプリズムホルダー５と共に光軸Ｏ−Ｏを回転軸（回転中心）として回転する。
【００３８】
かかるリードスクリュー型のアクチュエータは、ステッピングモータ９を駆動源としているので、楔形状プリズム１の回転角をデジタルのパルス信号として駆動制御できるため、マイコンなどで位置ずれ量を演算した後、パルス信号として容易にフィードバック制御できる
かかる楔形状プリズムの回転調整手段としての、ステッピングモータを駆動源とするリードスクリュー型のアクチュエータは、書き込み開始位置補正手段１４０として光走査装置に装着することができる。
【００３９】
［２］請求項２の説明
図１に示したカラー画像形成装置の要部において、また、後述する図６のカラー画像形成装置において、副走査方向の色ずれを補正するためには、各色に対応する各走査光学系の走査線の位置を、それぞれについて中間転写体上に重ね合わせた時のずれがゼロに近くなるように補正することも考えられる。
【００４０】
しかしながら、４色に対応するそれぞれのレーザービームの書き込み開始位置（走査位置）を調整する際に、４つの全部をそれぞれ所定の基準位置に合わせようとすると、誤って大きな回転偏心を与え、光学性能（ビームスポット径）が劣化するおそれがある。また書き込み開始位置補正手段の部品点数も多くなりコストアップを引き起こす。
【００４１】
そこで本発明は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の４つの色の中の１つを基準とし、この基準色の走査位置に略一致するように、基準色以外の走査光学系による走査ビームの走査位置を補正することとした。即ち、「相対的な色ずれ」の補正を行なえば、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができる。
【００４２】
したがって、書き込み開始位置を補正する楔形状プリズム１はＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（黒）の各走査ビームの中の３つの走査ビームで十分であるので、書き込み開始位置を補正する楔形状プリズムも各走査ビームに対応する３つで済み、書き込み開始位置補正手段１４０も３つで済む。
【００４３】
図１における書き込み開始位置補正手段１４０は３装置の配置でよく、基準色については平行平板または素通し（エアー）とする。基準色以外の３色分について楔形状プリズムを含めた一体的に構成したユニットつまり、書き込み開始位置補正手段１４０が配置される。
【００４４】
本発明によれば調整箇所、調整量も減るため、基準色に対する走査位置ずれが大きい場合でも「相対的な色ずれ」を容易に補正することができ、１ライン以下の色ずれも補正することが可能となる。尚、われわれの経験上、相対的な色ずれ量は３０μｍ以下に抑えることにより、事実上の色ずれが目立たない条件を得ることができる。
【００４５】
［３］請求項３の説明
本発明は、上記［２］において、その基準となる色である基準色を黒色（ブラック）とした。カラー画像は、基本的にＹ、Ｍ、Ｃの３色で形成可能である。しかしながら、カラー画像の鮮鋭性を向上し、かつ文字画像の解像度を向上させるためには黒色プロセスを有することが一般的である。
【００４６】
本発明によれば、基準色を黒色としているため次のような利点を得ることができる。
黒色は他の色に対しコントラストが高いため、振動、温度変動などの外乱によるビームスポット径、ビームスポット位置変動劣化の影響が画像に現れやすい。そこで、黒色用のレーザービームをを基準色とすることで、かかる色を扱う走査光学系の各光学部品を剛性高く固定することができ、外乱の影響を受けにくい走査光学系を実現することができる。
【００４７】
これにより、４色の内、３色を調整すればよいため、楔形状プリズム１は３つ用いることで足りる。即ち、「相対的な色ずれ」の補正を行うことで、色調の変化を十分に抑えた色再現性の高い画像を得ることができる。従って、例えば、図１に示すように、書き込み開始位置補正手段１４０も３つあればよい。
【００４８】
［４］請求項４の説明
本発明は、光源装置１５０からポリゴンミラー１３０に至る光路中に、楔形状プリズム１を少なくとも１つ有し、該楔形状プリズム１を略光軸回りに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段１４０を有し、更に、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ間の副走査方向の相対的な書き込み開始位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を有し、該位置ずれ検知手段による位置ずれデータに基づいて、該書き込み開始位置補正手段１４０をフィードバック制御可能とする。
【００４９】
位置ずれ検知手段については図５により後述するタイプのものを使用する場合、図１に示した書き込み開始位置検知用ビームスポット位置検知手段３００ａ、或いは書き込み終端位置検知用ビームスポット位置検知手段３００ｂと兼用させることができる。
【００５０】
この発明により、経時変動に対する各感光体の副走査方向での書き込み開始位置ずれを補正することができる。尚、楔形状プリズム１のフィードバック制御による回転調整は、図３で説明したように、ステッピングモータ、超音波モータなどにより容易に駆動制御可能である。
【００５１】
［５］請求項５の説明
本発明は、上記［４］、［５］において、プリント出力がスタートしてから、少なくとも１回以上、位置ずれ検知手段による位置ずれデータに基づいて、書き込み開始位置補正手段１４０による補正制御を行うことを内容とする。
【００５２】
即ち、本発明によれば出荷時に調整された状態から、経時的に色ずれが大きく発生した場合でも、プリントスタート前に少なくとも１回は補正するため、長い周期の経時変化（場所、季節）による色ずれを大幅に低減することができる。
【００５３】
位置ずれ検知手段としては、図５に示した非平行ＰＤセンサの構成或いは、こ構成を利用した書き込み開始位置検知を兼用するビームスポット位置検出手段３００を使用することができる。
【００５４】
或いは、具体的には、一般に広く行われているように、１枚目をプリントする前に転写ベルト２０５上に色ずれ検知用の基準トナー画像３３０Ｚを形成し、画像形成装置本体側に付帯する位置ずれ検知手段として、反射型または透過型センサー（ＬＥＤを光源とし、ＰＤで光量をモニター）からなる色ずれ検知センサ３３０を用いて、色ずれ量を検知し、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋの書き込み開始位置ずれの補正量を決定し、楔形状プリズム１の回転調整機構である書き込み開始位置補正手段１４０にフィードバックする方法が採用できる。
【００５５】
［６］請求項６の説明
図３に示すとおり、複数枚の画像を連続プリント出力などする場合（符号Ｂ区間）は、光走査装置内部ではポリゴンモーター、半導体レーザーから発熱を生じ、立ち上がり区間Ａとの間で、急激に温度変動が起きる。また、光走査装置外部では、トナー定着時のヒーター熱などの影響により、画像形成装置内部の温度は急激に変化する。この場合、感光体上のビームスポット位置も急激に変動し、１枚目、数枚目、数十枚目と次第に出力カラー画像の色合いが変化することが大きな課題となっている。
【００５６】
そこで、本発明はフィードバック制御のタイミングは、プリント出力される紙間の時間以内で補正を実行し、その制御時間Ｔ_Ａ（位置ずれ補正命令スタートから制御完了までの時間）は、以下の（式４）を満足することとした。
【００５７】
Ｔ_Ａ　＜　０．８×（Ｄ／Ｖ）　　…（式４）
ここで、Ｄ：紙間距離、Ｖ：感光体線速度（像担持体線速度）
（式４）を満足する応答速度で楔形状プリズム１の回転制御を行うことにより、連続プリント時などの急激な温度変動が生じた場合においても、色合いの変わることのない良好なカラー画像を形成することが可能となる。
上記範囲の上限を超えた場合は、連続プリントを行いながらの補正ができなくなるため、
一旦プリント出力を止めて走査線補正を行う必要がある。そのためタンデム方式の高速プリント出力の特徴が失われることになる。
【００５８】
［７］請求項７の説明
本発明は、前記［４］記載の請求項４の例において、位置ずれ検知手段の検出時間Ｔ_Ｓ（位置ずれ検知を開始して、検知完了までの時間）について、以下の式（５）の条件を満足することとした。
Ｔ_Ｓ　＜　１０×（Ｌ／Ｖ）　　…（式５）
（ここで、Ｌ：プリント出力たる記録紙の出力方向の長さ、Ｖ：感光体の線速度）
この（式５）は、少なくとも５枚出力する間の、走査線位置ずれ検知することにより、急激な温度変動を生じた場合でも、色調変化が肉眼で確認できないことを示しており、検出時間Ｔ_Ｓが上式の範囲を外れた場合は、色調が問題となる可能性があることを表している。尚、Ｔ_Ｓは、位置ずれ補正量を演算する時間も含んでいる（演算とはノイズ低減のために平均化、異常値処理などの位置ずれ検知精度を高め、走査線補正手段にフィードバックする補正量を算出する時間を表すものとする。）
［８］請求項８の説明
本発明は、前記［４］記載の請求項４の例において、位置ずれ検知手段は、光走査装置の主走査方向の書き込み領域外に設けた非平行フォトダイオードセンサーによりビームスポット位置を検出することを内容とする。
【００５９】
図５において、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、上記ヒーター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ΔＺ（未知）ずれたとする。この場合、１対の非平行フォトダイオード間、例えば、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（書き込み開始位置）をモニター、検知する。
【００６０】
副走査方向の相対的なドット位置ずれ（＝副走査方向補正量ΔＺ）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手段１４０により補正する。
【００６１】
本発明によれば、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上のビームスポット位置を補正可能である。
【００６２】
なお、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Ｔ０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ニターすることも可能である。
【００６３】
［９］請求項９の説明
図４に示したとおり、複数枚の画像を連続プリント出力するなどの場合は、光走査装置内部ではポリゴンミラー１３０駆動用のポリゴンモーター（図示せず）、光源１５０ａである半導体レーザーから発熱を生じ、光走査装置外部では、定着手段においてトナー定着時のヒーター熱などの影響により、画像形成装置内部の温度は急激に変化する。この場合、感光体上のビームスポット位置も急激に変動し、１枚目、数枚目、数十枚目と次第に出力カラー画像の色合いが変化することが大きな課題となっている。
【００６４】
そこで本例は、図１において、各感光体１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ上での走査ビームの副走査方向の相対的な位置ずれを検知する位置ずれ検知手段（ビームスポット位置検知手段と兼用）と、光源から偏向手段に至る光路中に、楔形状のプリズムを少なくとも１つ有し、該プリズムを略光軸回りに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段１４０を有し、前記位置ずれ検知手段により計測された位置ずれデータに基づき、画像データ書込み中に感光体上のビームスポット位置を制御する光走査装置を構成し、かかる光走査装置を具備したカラー画像形成装置を構成した。
【００６５】
本発明の光走査装置を持つカラー画像形成装置の一例として、図１に示したものの他にも次の例を挙げることができる。図６には、複数の感光体（像担持体）上を光走査装置で露光して静電潜像を形成したのち現像し、各感光体上の可視像を転写ベルトに重ね転写し、さらにこの転写ベルト上の重ね転写像を同一のシート状媒体（記録紙）に一括転写してカラー画像を得るタンデム型カラー画像形成装置をその全体概要について示している。
【００６６】
まず、装置内の下部側には水平方向に配設されて給紙カセット１０から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する中間転写ベルトとしての転写ベルト２０５’が設けられている。この搬送ベルト２０５’上にはイエローＹ用の感光体１６０Ｙ’、マゼンタＭ用の感光体１６０Ｍ’、シアンＣ用の感光体１６０Ｃ’及びブラックＫ用の感光体１６０Ｋ’が上流側から順に等間隔で配設されている。
【００６７】
なお、以下、符号に対する添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを適宜付けて区別するものとする。これらの感光体１６０Ｙ’、１６０Ｍ’、１６０Ｃ’、１６０Ｋ’は全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。
【００６８】
感光体１６０Ｙ’を例に採れば、帯電手段としての帯電チャージャ１６１Ｙ、走査結像光学系１６２Ｙ、現像手段としての現像装置１６３Ｙ、転写手段としての転写チャージャ１６４Ｙ、クリーニング手段としてのクリーニング装置１６５Ｙ等が順に配設されている。他の感光体１６０Ｍ’、１６０Ｃ’、１６０Ｋ’に対しても同様である（但し、符号は省略した）。即ち、本実施の形態では、感光体１６０Ｙ’、１６０Ｍ’、１６０Ｃ’、１６０Ｋ’を各色毎に設定された露光、走査される被照射面とするものであり、各々に対して走査結像光学系１６２Ｙ、１６２Ｍ、１６２Ｃ、１６２Ｋが１対１の対応関係で設けられている。
【００６９】
また、転写ベルト２０５’の周囲には、感光体１６０Ｙ’よりも矢印で示す搬送方向上流側に位置させてレジストローラ１６６と、ベルト帯電手段としてのチャージャ１６７が設けられ、感光体１６０Ｋ’よりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ１６８、除電チャージャ１６９、クリーニング装置１７０等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ１６８よりも搬送方向下流側には定着手段としての定着装置１８０が設けられ、排紙トレイ１７０に向けて排紙ローラ１７１で結ばれている。
【００７０】
このような概略構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体１６０Ｙ’、１６０Ｍ’、１６０Ｃ’、１６０Ｋ’に対してＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき各々の走査結像光学系による光ビームの光走査で静電潜像が形成される。
【００７１】
これらの静電潜像は現像装置１６３Ｙなど、各々の対応する色トナーの現像装置により現像されてトナー像となり、転写ベルト２０５’上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、フルカラー画像として定着された後、排紙される。
【００７２】
また、黒色モード（単色モード）時であれば、感光体１６０Ｙ’、１６０Ｍ’、１６０Ｃ’及びそのプロセス部材は非動作状態とされ、感光体１６０Ｋ’Ｋに対してのみ黒色用の画像信号に基づき走査結像光学系１６２Ｋによる光ビームの光走査で静電潜像が形成される。この静電潜像は黒色トナーで現像されてトナー像となり、転写ベルト２０５’上に静電的に吸着されて搬送される記録紙上に転写されることにより、黒色なるモノクロ画像として定着された後、排紙される。
【００７３】
なお、１２０Ｍ１、１２０Ｍ２は２枚玉のｆθレンズであり、各々ｆθレンズは光学ハウジング３１に固定されているが、その際にプレート３３Ｍ上に載置されている。プレート３３Ｍはｆθレンズ１２０Ｍ１、１２０Ｍ２の当接面側の全面又は一部と接触している。ｆθレンズ１２０Ｍ１、１２０Ｍ２の材質は非球面形状が容易かつ低コストなプラスチック材質からなり、具体的には低吸水性や高透明性、成形性に優れた合成樹脂が好適である。本例では、ポリゴンミラーは符号１３０Ｕで示す上段側ミラー、符号１３０Ｄで示す下段側ミラーからなる。
【００７４】
かかるカラー画像形成装置において、光学ハウジング３１に構成された光走査装置には、これまで説明した［１］〜［８］の説明にかかる発明が適用される。なお、図６には図示してないが、図１に示したような色ずれ検知用センサ３３０を位置ずれ検知手段として適宜設けることもできる。
【００７５】
ここで多数枚のカラー画像を連続プリントした場合、特に光走査装置内のポリゴンモータの発熱によと定着装置により急激な温度変動を発生する。そのためファーストプリントと複数枚出力した後のカラー画像において、色調が変動することが課題となっており、偏向手段と露光走査される被走査面の間に、楔形状プリズムを具備する光走査装置を用いることで、走査位置ずれを補正し、高精度な走査位置精度を実現できると共に、特に連続プリント出力時などのように急激に温度が変動する場合にも、色ずれの少ない良好なカラー画像を得ることができる。また、各発明に対応した利点がある。
【００７６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、急激な温度変動などにより副走査対応方向の走査位置ずれが生じた場合においても、各色間の相対的な色ずれを効果的に補正し、良好なカラー画像を出力できる。
【００７７】
請求項２記載の発明では、調整箇所、調整量も減るため、基準色に対する走査位置ずれが大きい場合でも「相対的な色ずれ」を容易に補正することができる。
【００７８】
請求項３記載の発明では、基準色に相当する黒色を扱う走査光学系の各光学部品を剛性高く固定することができ、外乱の影響を受けにくい走査光学系を実現することができる。
【００７９】
請求項４記載の発明では、経時変動に対する各感光体の副走査方向での書き込み開始位置ずれを補正することができる。
【００８０】
請求項５記載の発明では、経時的に色ずれが大きく発生した場合でも、プリントスタート前に少なくとも１回は補正するため、長い周期の経時変化（場所、季節）による色ずれを大幅に低減することができる。
【００８１】
請求項６記載の発明では、連続プリント時などの急激な温度変動が生じた場合においても、色合いの変わることのない良好なカラー画像を形成することが可能となる。
【００８２】
請求項７記載の発明では、急激な温度変動を生じた場合でも、色調変化が肉眼で確認できない程度におさめることができる。
【００８３】
請求項８記載の発明では、位置ずれ検知手段を、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手段と機能を兼ねることができる。
【００８４】
請求項９記載の発明では、楔形状プリズムを具備する光走査装置を用いることで、走査位置ずれを補正し、高精度な走査位置精度を実現できると共に、特に連続プリント出力時などのように急激に温度が変動する場合にも、色ずれの少ない良好なカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光走査装置を含むカラー画像形成装置の要部構成を示した斜視図である。
【図２】楔形状プリズムによる副走査ビームスポット位置補正原理を説明した図である。
【図３】書き込み開始位置補正手段としての、リードスクリュー型のアクチュエータを説明した概略構成図である。
【図４】連続プリント時の光走査装置内温度変化を例示した図である。
【図５】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ーによる検知原理を説明した図である。
【図６】カラー画像形成装置の一例を説明した図である。
【符号の説明】
１　楔形状プリズム
１４０　書き込み開始位置補正手段
１６０Ｙ、１６０Ｍ、１６０Ｃ、１６０Ｋ、１６０Ｙ’、１６０Ｍ’、１６０Ｃ’、１６０Ｋ’　感光体
３００ａ、３００ｂ　（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

Claims

複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段により走査し、複数の像担持体上を露光する光走査装置において、
前記光源装置から偏向手段に至る光路中に、楔形状プリズムを少なくとも１つ有するとともに、該楔形状プリズムを略光軸まわりに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段を有することを特徴とする光走査装置。
請求項１記載の像担持体は、黒、イエロー、マゼンダ、シアンに対応する４連タンデムの像担持体であり、そのうちの１色を基準色とし、該基準色に略一致するように、基準色以外の書き込み開始位置を補正する楔形状プリズムを３つ有することを特徴とする光走査装置。
請求項２記載の基準色は黒であることを特徴とする光走査装置。
複数の光源装置から出射されるレーザービームを偏向手段により走査し、複数の像担持体上を露光する光走査装置において、
前記光源装置から偏向手段に至る光路中に、楔形状プリズムを少なくとも１つ有し、該プリズムを略光軸回りに回転調整することにより、副走査方向のビームスポット位置を可変とする書き込み開始位置補正手段を有し、
更に、各像担持体間の副走査方向の相対的な書き込み開始位置ずれを検知する位置ずれ検知手段を有し、位置ずれデータに基づいて、該書き込み開始位置補正手段をフィードバック制御可能であることを特徴とする光走査装置。
請求項４記載の光走査装置において、
前記フィードバック制御のタイミングは、１枚目のプリントが出力される前に少なくとも１回補正を実行することを特徴とする光走査装置。
請求項４記載の光走査装置において、
前記フィードバック制御のタイミングは、プリント出力されるシート状媒体間の時間以内で補正を実行し、その制御時間Ｔ_Ａ（位置ずれ補正命令スタートから制御完了までの時間）は、以下を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｔ_Ａ　＜　０．８×（Ｄ／Ｖ）
ここで、Ｄ：シート状媒体間距離、Ｖ：像担持体線速度
請求項４記載の光走査装置において、
前記位置ずれ検知手段の検知時間Ｔ_Ｓ（位置ずれ検知を開始して、検知完了までの時間）は以下を満足することを特徴とする光走査装置。
Ｔ_Ｓ　＜　１０×（Ｌ／Ｖ）
ここで、Ｌ：プリント出力たるシート状媒体の出力方向の長さ、Ｖ：像担持体線速度
請求項４記載の位置ずれ検知手段は、光走査装置の主走査方向の書き込み領域外に設けた非平行フォトダイオードセンサーによりビームスポット位置を検知することを特徴とする光走査装置。
複数の像担持体上を光走査装置で露光して静電潜像を形成したのち現像し、各像担持体上の可視像を中間転写体に重ね転写し、さらにこの中間転写体上の重ね転写像を同一のシート状媒体に一括転写してカラー画像を得る画像形成装置において、
前記光走査装置として請求項１乃至８記載の光走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。