JP2015206947A - 走査光学装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の内部温度の変化に基づいて、正確な予測補正制御を行うことができる走査光学装置を提供する。
【解決手段】走査光学装置は、光ビームを出射する光源デバイス２０２と、出射された光ビームを偏向させるポリゴンミラー４０２と、ポリゴンミラー４０２によって偏向された光ビームを感光ドラムに走査させて静電潜像を形成させる光学部材４０４，４０５等と、これらを収容する光学箱４０１と、光学箱４０１の内部温度を検知するサーミスタ４５０と、サーミスタ４５０の検知温度と基準温度との差に基づいて感光ドラムを走査させる際の露光タイミングを補正する色ずれ補正手段と、を有し、ポリゴンミラー４０２の回転開始に伴って内部温度が一時的に低下した場合、ポリゴンミラー４０２の回転開始前の内部温度と基準温度とを用いて補正手段による補正を実行させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、色ずれ等を補正する補正手段を備えた走査光学装置及び走査光学装置を有する画像形成装置に関する。

従来から、走査光学装置（レーザスキャナ）から出射されたレーザ光を用いて感光体上に静電潜像を形成し、これを現像したトナー像を用いてカラー画像を形成する電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置が広く知られている。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、処理の高速化のために複数の画像形成部を設け、搬送ベルト上又は記録材上に順次異なる色の像を転写する方式の装置が各種提案されている。この種の画像形成装置の問題点として、例えば、レーザスキャナから出射されたレーザ光（光ビーム）を偏向する回転多面鏡の回転に伴う発熱によって、レンズ、ミラーをはじめとする光学部材が熱膨張して変形又は位置若しくは姿勢が変化することが挙げられる。光学部材が熱膨張によって変形又は位置若しくは姿勢が変化すると、感光体上における光ビームの照射位置が変動し、各色のトナー画像を重ね合わせたときの位置が一致せず、色ずれの原因となる。この問題に対して、所定のタイミングで転写ベルト上に色ずれ検出パターンを形成し、センサでパターンを読取ることによって色ずれ量を検出し、検出量に応じて画像書き出しタイミングを制御して色ずれを補正する技術が知られている。

ところが、このような色ずれ補正技術は、適当な時間間隔又はプリント枚数毎に色ずれ検出パターンを用いて色ずれ量を検出し、補正する必要があるため、ダウンタイムの増加を招いていた。この問題に対して、レーザスキャナの機内温度と色ずれ量の対応関係を予め求めておき、機内温度に基づいて色ずれ量を予測することで、色ずれパターンを形成せずに色ずれを補正する技術が提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１及び２に記載された技術は、レーザスキャナの筐体内の温度を検出し、検出温度に応じて各光ビームがそれぞれ対応する感光体を走査する副走査方向の色ずれ量を予測し、予測色ずれ量に基づいて１ラインを走査する走査タイミングを補正している。

特開２００６−１１２８９号公報 特開２０１１−１５４１２９号公報

しかしながら、特許文献１の技術は、温度センサが、熱源であるポリゴンモータから離れた位置に配置されているために、熱源近傍に配置した場合に比べて昇温量が低くなる傾向がある。このため、色ずれ補正を予測制御する際の敏感度が低下し、制御誤差が発生し易くなる。また、レーザスキャナの構成次第では、温度センサが、光学部材から離れた位置に配置されることがあり、かかる場合、光学部材の昇温挙動を正確に検知することができず、予測制御の精度が確保できないという問題がある。

また、特許文献２の技術は、回転多面鏡近傍の温度に加え画像形成装置内の他の位置の温度も用いて補正を行うことによって補正の高精度化を図っているが、回転多面鏡近傍の温度を検知する場合に、気流の影響を受け易いので誤った予測制御を実行する虞がある。

本発明は、装置の内部温度の変化に基づいて、正確な予測補正制御を実行することができる走査光学装置及び走査光学装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る走査光学装置は、光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームを偏向させる回転多面鏡と、前記回転多面鏡によって偏向された光ビームを感光体表面に走査させて静電潜像を形成させる光学部材と、前記回転多面鏡及び前記光学部材を収容する筐体と、前記筐体内の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段の検知温度と基準温度との温度差に基づいて前記光ビームによって前記感光体表面を走査させる際の露光タイミングを補正する補正手段と、前記補正手段を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記回転多面鏡の回転開始に伴って前記検知温度が一時的に低下した場合、前記回転多面鏡の回転開始前に前記温度検知手段が検知した温度と前記基準温度とを用いて前記補正手段による補正を実行させることを特徴とする。

本発明によれば、回転多面鏡の回転開始に伴って内部温度が一時的に低下した場合、回転多面鏡の回転開始前に温度検知手段が検知した温度と基準温度とを用いて補正手段による補正を実行させる。これによって、装置の内部温度の見かけ上の温度変化に基づく誤った補正を回避し、内部温度の変化に基づいて、正確な予測補正制御を実行することができる。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 図１の画像形成装置に適用される走査光学装置における蓋部材を取り除いた状態の斜視図である。 走査光学装置における蓋部材を取り除いた状態の平面図である。 図２ＢにおけるＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 図２Ａの走査光学装置の主要な構成を示す斜視図である。 図２Ａ〜図２Ｄの走査光学装置を備えた画像形成装置の制御系統を示すブロック図である。 図２Ａ〜図２Ｄの走査光学装置を適用した画像形成装置による画像形成処理の手順を示すフローチャートである。 ポリゴンミラーの回転開始に伴うレーザスキャナの内部温度の変化を示す図である。 図４のステップ１０６の色ずれの予測補正制御処理の手順を示すフローチャートである。 図２の走査光学装置における内部温度の昇温量と色ずれ変化量との関係を示す図である。 光学ユニットの発光デバイスにおける同期信号と駆動信号との信号タイミングを示す図である。 マルチビーム方式の光源を搭載した走査光学装置を説明するための図であって、図９（ａ）は、主要な構成を示す斜視図、図９（ｂ）は、ビーム光路及び昇温前の結像位置を示す図、図９（ｃ）は、ビーム光路及び昇温後の結像位置を示す図である。 走査光学装置の温度の変化量とビーム間の相対的なドット位置の変化量との相関を示す図である。

以下、実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は、実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。この画像形成装置は、複数色のトナーを用いて画像を形成するデジタルフルカラープリンター（カラー画像形成装置）である。

図１において、画像形成装置１００は、イエロー画像を形成する画像形成部１０１Ｙ、マゼンタ画像を形成する画像形成部１０１Ｍ、シアン画像を形成する画像形成部１０１Ｃ、及びブラック画像を形成する画像形成部１０１Ｂｋを備えている。ここで、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する部材であることを表している。画像形成部１０１Ｙ〜１０１Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて対応する色のトナー画像を形成する。

画像形成部１０１Ｙ〜１０１Ｂｋは、それぞれ感光体としての感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋを備えている。感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｂｋの周りには、それぞれ帯電装置１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｂｋ、走査光学装置（レーザスキャナ）１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋが設けられている。また、感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｂｋに対応して、それぞれ現像装置１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ、１０５Ｂｋ及びドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋが配置されている。

画像形成部１０１Ｙ〜１０１Ｂｋの下方には、中間転写体として無端状の中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と、従動ローラ１０９及び１１０とに張架されており、画像形成中は図中の矢印Ｂ方向に回転する。中間転写ベルト１０７を介して感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｂｋに対向する位置に、それぞれ一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋが設けられている。また、中間転写ベルト１０７を介して従動ローラ１１０に対向するように２次転写ローラ１１２が設けられている。二次転写ローラ１１２は、転写バイアスを印加して中間転写ベルト１０７上のトナー像を記録媒体としてのシートＳに転写する。中間転写ベルト１０７の下方には、シートＳを収容する給紙カセット１１５及び手差し給送カセット１１４が配置されている。給紙カセット１１５及び手差し給送カセット１１４に収容されたシートＳは、搬送路Ｒを経て従動ローラ１１０と２次転写ローラ１１２が当接する二次転写部に供給される。搬送路Ｒにおける二次転写部の下流側には、定着装置１１３が設けられている。定着装置１１３は、シートＳに転写されたトナー像を当該シートＳに定着させる。

図２Ａは、図１の画像形成装置に適用される走査光学装置（レーザスキャナ）における蓋部材を取り除いた状態の斜視図、図２Ｂは、走査光学装置における蓋部材を取り除いた状態の平面図である。また、図２Ｃは、図２ＢにおけるＡ−Ａ’線に沿った断面図、図２Ｄは、図２Ａの走査光学装置の主要な構成を示す斜視図である。

図２Ａ〜図２Ｄにおいて、レーザスキャナ１０４は、筐体としての光学箱４０１と、該光学箱１０４に付設された光源ユニット２００を備えている。光源ユニット２００は、光源デバイスとしての垂直共振器型面発光レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）２０２及びこれを駆動するためのレーザドライバ２０３を備えている（後述する図３参照）。筐体内、すなわち光学箱４０１の内部には、光源ユニット２００の光源デバイス２０２から出射されたレーザ光（光ビーム）を、図示省略した感光ドラム上を所定方向に走査するように偏向する回転多面鏡としてのポリゴンミラー４０２が収容されている。ポリゴンミラー４０２には、該ポリゴンミラー４０２の駆動源であるポリゴンモータ４０３が一体に設けられている。ポリゴンモータ４０３は、ポリゴンミラー４０２を駆動する。光源デバイス２０２とポリゴンミラー４０２との間の光路上には、ビームスプリッター４１０が配置されている。

ビームスプリッター４１０を透過しポリゴンミラー４０２で偏向された第１の光ビームの光路には、第１のｆθレンズ４０４、反射ミラー４０５、反射ミラー４０６、第２のｆθレンズ４０７、反射ミラー４０８及び防塵ガラス４０９が配置されている。第１のｆθレンズ４０４は、第２のｆθレンズ４０７よりもポリゴンミラー４０２の近傍に設けられている。反射ミラー４０８で反射した光ビームは、防塵ガラス４０９を透過して図示省略した感光ドラム上に照射される。一方、ビームスプリッター４１０で反射した第２の光ビームの光路には、集光レンズ４１５及び光電変換素子（受光部）としてのフォトダイオード（ＰＤ）４１１が配置されている。

光学箱４０１内には、また、画像データに基づいて光ビームの出射タイミングを決定するための同期信号を生成するＢｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ（以下、「ＢＤセンサ」という。）４１２及びＢＤセンサ４１２に付設されたＢＤレンズ４１３を備えている。また、ポリゴンモータ４０３の駆動回路基板上、より詳しくは、光学箱４０１の壁面、リブ４１６、ｆθレンズ４０４とで囲まれた領域に、温度検知手段としてのサーミスタ４５０が配置されている。サーミスタ４５０は光学箱４０１の内部温度を検知する。密閉部材としての蓋４１７を装着することによって、光学箱４０１が密閉される。

このような構成において、光源ユニット２００の光源デバイス２０２から出射された光ビームは、ビームスプリッター４１０に入射する。ビームスプリッター４１０に入射した光ビームは透過光である第１の光ビームと反射光である第２の光ビームとに分離する。第１の光ビームは、ポリゴンミラー４０２によって偏向され、第１のｆθレンズ４０４、反射ミラー４０５、射ミラー４０６、第２のｆθレンズ４０７、反射ミラー４０８及び防塵ガラス４０９を経て図示省略した感光ドラム上に等角速度で照射される。すなわち、ポリゴンミラー４０２によって等角速度で走査された光ビームが第１のｆθレンズ４０４と第２のｆθレンズ４０７を経て感光ドラム上を等速度で走査し、結像して感光ドラム表面に静電潜像を形成する。このとき、第１の光ビームの一部は、第１のｆθレンズ４０４を通過し、反射ミラー４０５、ＢＤミラー４１４（図２Ｄ参照）によって反射し、複数のレンズから成る光学系であるＢＤレンズ４１３を通過してＢＤセンサ４１２に入射する。ＢＤセンサ４１２は、検出手段として機能し、入射した光ビームに基づいて光ビームの走査タイミングを検出し、作像を開始するための基準タイミングを示すＢＤ信号を出力する。

一方、第２のレーザ光は、集光レンズ４１５を通過した後、フォトダイオード（ＰＤ）４１１に入射する。ＰＤ４１１は、受光光量に応じた検知信号を出力し、出力された検知信号に基づいて自動光量制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）を行う。

図３は、図２Ａ〜図２Ｄの走査光学装置１０４を備えた画像形成装置の制御系統を示すブロック図である。

図３において、制御装置としてのＣＰＵ５０１は、画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂ、及び二次転写ローラ１１２、定着装置１１３、並びにメモリ５０２と通信可能に接続されている。なお、各画像形成部における制御系統の要素は同一であるため、ここでは、画像形成部１０１Ｙの制御系統について例示的に説明する。

ＣＰＵ５０１は、同期信号よりも高周波数のクロック信号を生成する水晶発振器などのクロック信号生成部とクロック信号をカウントするカウンタを内蔵している。ＣＰＵ５０１は、画像形成部１０１ＹのＢＤセンサ４１２、ＰＤ４１１、サーミスタ４５０及びプロセスユニットとそれぞれ通信可能に接続されている。また、ＣＰＵ５０１は、レーザドライバ２０３を介して光学ユニット２００の光源デバイス２０２と通信能に接続されている。

ＣＰＵ５０１は、メモリ５０２に記憶された制御プログラムに基づいて各要素を制御する。また、ＣＰＵ５０１は、２次転写ローラ１１２、定着装置１１３を制御する。ＣＰＵ５０１には、ＢＤセンサ４１２から出力される同期信号、ＰＤ４１１から出力される検知信号、サーミスタ４５０から出力される検知信号が入力される。ＣＰＵ５０１は、同期信号に基づいてレーザドライバ２０３に制御信号を送信し、レーザドライバ２０３は制御信号に基づいて光源デバイス２０２に駆動信号を送信する。その際、ＣＰＵ５０１は、サーミスタ４５０からの検知信号に基づいて色ずれを予測し、駆動信号を補正して色ずれを補正する。

プロセスユニットは、感光ドラム１０２Ｙを駆動する駆動部、帯電装置１０３Ｙ、現像装置１０５Ｙ、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、駆動ローラ１０８、一次転写装置１１１Ｙを包含する。メモリ５０２は、制御プログラムの他、各発光素子の出射タイミングを規定するタイミングデータ、及び色ずれの補正データを記憶している。

次に、図２Ａ〜図２Ｄのレーザスキャナ１０４を備えた図１の画像形成装置１００を用いた画像形成プロセスについて説明する。各画像形成部１０１Ｙ〜１０１Ｂｋにおける画像形成プロセスは同一であるため、以下、画像形成部１０１Ｙにおける画像形成プロセスを中心に説明する。

まず、画像形成部１０１Ｙにおける帯電装置１０３Ｙが、回転駆動する感光体表面、すなわち感光ドラム１０２Ｙの表面を一様に帯電する。次いで、レーザスキャナ１０４Ｙが画像信号に基づいて光ビームを出射し、帯電された感光ドラム１０２Ｙの表面を走査、露光して静電潜像を形成する。次いで、現像装置１０５Ｙが、感光ドラム１０２Ｙ表面に形成された静電潜像にトナーを供給して可視化し、イエローのトナー像を形成する。画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ及び１０１Ｂｋにおいても同様にして対応する色のトナー像が形成される。各感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｂｋに形成されたトナー像は、それぞれ一次転写装置１１１Ｙ〜１１１Ｂｋが中間転写ベルト１０７に転写バイアスを印加することによって中間転写ベルト１０７に転写され、重畳されてカラー画像を形成する。

中間転写ベルト１０７に形成されたカラー画像は、従動ローラ１１０と二次転写ローラ１１２とのニップ部である二次転写部に搬送され、ここで、手差し給送カセット１１４又は給紙カセット１１５から搬送路Ｒを経て搬送されてきたシートＳに転写される。カラー画像が転写されたシートＳは、定着装置１１３に搬送され、ここで、カラー画像がシートＳに加熱定着される。カラー画像が定着されたシートＳは、排紙ローラ１１６によって排紙部１１７上に排紙される。中間転写ベルト１０７にトナー像を転写した後の感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｂｋに残留する残留トナーは、それぞれ対応するドラムクリーニング装置１０６Ｙ〜１０６Ｂｋによって除去され、以下、同様の画像形成プロセスが実行される。

次に、図２Ａ〜図２Ｄの走査光学装置（レーザスキャナ）１０４を備えた画像形成装置１００による画像形成処理について説明する。

図４は、図２Ａ〜図２Ｄの走査光学装置（レーザスキャナ）を備えた画像形成装置による画像形成処理の手順を示すフローチャートである。この画像形成処理は、制御装置としてのＣＰＵ５０１が、メモリ５０２に格納された画像形成処理プログラムの画像形成処理手順に従って実行する。

図４において、画像形成処理が開始されると、ＣＰＵ５０１は、先ず、画像形成装置１００に電源が投入された直後であるか否かを判別する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の判別の結果、電源投入直後である（ステップＳ１００で「ＹＥＳ」の）場合、ＣＰＵ５０１は、ウォームアップ処理を実行し（ステップＳ１０１）、良好な画像を形成するための準備を整える。ウォームアップ処理には色ずれ補正処理をはじめとする種々の補正処理が含まれており、ウォームアップ処理の実行に伴って複数の画像形成部相互間における光ビーム照射位置のずれを是正（レジストレーション補正）して色ずれのない初期状態が形成される。また、この時、定着装置１１３の温度調整等が行われる。なお、画像形成装置１００に電源が投入されると同時に、該画像形成装置１００に適用されるレーザスキャナ１０４にも電源が投入されるものとする。

一連のウォームアップ処理（ステップＳ１０１）が終了した後、ＣＰＵ５０１は、ポリゴンモータ４０３を停止してポリゴンミラー４０２の回転を停止させる（ステップＳ１０９）。このとき、ポリゴンミラー４０２の停止に伴って、レーザスキャナ１０４の内部気流が停止し、サーミスタ４５０の検知温度、すなわちレーザスキャナ１０４の内部温度が上昇する。

図５は、ポリゴンミラーの回転開始に伴うレーザスキャナの内部温度の変化を示す図である。横軸は経過時間を示し、縦軸はサーミスタ４５０の検知温度であるレーザスキャナ１０４の内部温度を示す。

図５において、ウォームアップ処理（ステップＳ１０１）の実行中は、ポリゴンミラー４０２の起動停止が繰り返され、ポリゴンミラー４０２が回転を開始した直後にサーミスタ４５０の検知温度（内部温度）が低下していることが分かる。内部温度の低下は、ポリゴンミラー４０２が回転を開始すると、光学箱４０１内に、図２Ｃに示したように気流４５１が発生し、該気流４５１がサーミスタ４５０に衝突して熱を奪うことに起因している。

図４に戻り、ポリゴンミラー４０２の回転を停止させた（ステップＳ１０９）後、ＣＰＵ５０１は、内部温度が安定したか否かを判別する（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０の判別の結果、内部温度が安定した（ステップＳ１１０において「ＹＥＳ」の）場合、ＣＰＵ５０１は、安定した時の内部温度を取得して記憶する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１において取得した温度は、図５中のＴ０に相当し、基準温度となる。ステップＳ１１０における温度が安定したか否かの判別は以下のように行う。すなわち、単位時間当たりの内部温度の温度変化量が所定の閾値以下となった場合に安定したとみなす。また、単位時間当たりの内部温度の温度変化量が所定の閾値以下となるまでの所定の時間を設計段階で予め計測しておき、ポリゴンミラー４０２の停止（ステップＳ１０９）後、上記所定の時間を経過した際に、内部温度が安定したとみなしてもよい。

次いで、ＣＰＵ５０１は、ユーザによって電源が停止されたか否かを判別し（ステップ１１２）、電源が停止されたことを条件に（ステップＳ１１２で、「ＹＥＳ」）本処理を終了する。一方、ユーザによって電源が停止されず、電源ＯＮの状態が維持された（ステップＳ１１２で、「ＮＯ」の）場合、ＣＰＵ５０１は、処理を、処理開始直後の電源投入直後か否かの判定ステップ(ステップＳ１００)の次のステップであるステップＳ１０２まで戻す。

次に、ステップＳ１００の判別の結果、電源投入直後でない（ステップＳ１００で「ＮＯ」の）場合、ＣＰＵ５０１は、処理をスタンバイ状態に移行する（ステップＳ１０２）。スタンバイ状態は、ポリゴンミラー４０２の回転が停止した印刷ジョブの入力を待つ待機状態である。次いで、ＣＰＵ５０１は、印刷ジョブが入力されたことを確認した（ステップＳ１０３）後、サーミスタ４５０が検知する内部温度を取得して、ポリゴンミラー４０２の回転開始前の現在の内部温度として記憶する（ステップＳ１０４）。この現在の内部温度は、図５中のＴ（ＮＯＷ）に相当する。図５において、ステップＳ１０２の区間ではポリゴンモータ４０３は停止しているが、ポリゴンモータ４０３のドライバの発熱や、定着装置１１３などの他のユニットの影響で、内部温度は、例えば０．５（ｄｅｇ）上昇し、色ずれが生じる状態となっている。

現在の内部温度を取得した（ステップＳ１０４）後、ＣＰＵ５０１は、ポリゴンモータ４０３の回転を開始してポリゴンミラー４０２を回転させる（ステップＳ１０５）。このとき、図５に示したように、内部温度は、ポリゴンミラー４０２の回転に伴う気流の発生に伴って見かけ上、低下するが、光学部材の温度は、ほとんど低下しない。従って、本実施の形態においては、このような見かけ上、低下した内部温度を適用することによる曖昧な制御を回避するために、以下のように処理する。

すなわち、ＣＰＵ５０１は画像形成処理（ステップＳ１０７）を開始する前に、ステップＳ１０４で記憶した現在の内部温度と、ステップＳ１１１で取得した基準温度との差に基づいて色ずれの予測補正制御処理を実行する（ステップＳ１０６）。これによって、ポリゴンミラー４０２の回転開始に伴って不安定になった見かけ上の内部温度でなく、停止状態の安定な光学部材温度に基づいた色ずれ予測補正制御が可能となる。色ずれの予測補正制御処理については、後述する。

色ずれの予測補正制御処理を実行したＣＰＵ５０１は、次いで、画像形成処理を実行し（ステップＳ１０７）、印刷ジョブが終了するまで画像形成処理を継続する（ステップＳ１０８）。次いで、ＣＰＵ５０１は、印刷ジョブが終了した（ステップＳ１０８で「ＹＥＳ」の）後、ポリゴンモータ４０３を停止してポリゴンミラー４０２の回転を停止させる（ステップＳ１０９）。ポリゴンミラー４０２の回転を停止させた後、ＣＰＵ５０１は、処理をステップＳ１１０に移行させて内部温度が安定したか否かを判別し、その後、ウォームアップ処理の終了後と同様のシーケンスを実行する。

ステップＳ１１０の判別の結果、内部温度が安定していない（ステップＳ１１０で「ＮＯ」の）場合、ＣＰＵ５０１は、印刷ジョブが入力されても色ずれ補正の予測補正制御を実行しない。すなわち、内部温度が安定する前に印刷ジョブが入力された場合（ステップＳ１１３で「ＹＥＳ」）、ＣＰＵ５０１はポリゴンミラー４０２を回転させて（ステップＳ１１４）、色ずれの予測補正制御を行うことなく画像形成処理を実行する（ステップＳ１０７）。なお、温度が安定する前にジョブが入力されなかった場合（ステップＳ１１３で「ＮＯ」）、ＣＰＵ５０１は、内部温度が安定するまで待機する（ステップＳ１１０）。

図４の処理によれば、画像形成装置１００に電源を投入し、ウォームアップ処理を実行した後、ポリゴンミラー４０２の回転を停止させ、その後、内部温度が安定する以前に印刷ジョブが入力された場合、色ずれ補正の予測制御を実行しない。これによって、変動中の内部温度に基づく不確定な予測補正制御の実行を防止することができる。

次に、図４のステップＳ１０６の色ずれの予測補正制御処理について詳細に説明する。

図４のステップＳ１０５におけるポリゴンミラー４０２の回転開始に伴って内部温度は、急速に低下する（図５参照）。しかしながらこの内部温度の低下は、ポリゴンミラー４０２の回転に伴う気流の発生に起因するものであり、レンズ、ミラー等の光学部材の現実温度は気流の影響を受けず、変動しないので変形や姿勢変化を生じることはない。従って、ポリゴンミラー４０２の回転開始直後のサーミスタ４５０の検知温度に基づいて、色ずれの予測補正制御を実行すると誤制御の原因となる。このため、本実施の形態では、印刷ジョブが入力された後の最初の予測補正制御においては、ポリゴンミラー４０２の回転開始後の内部温度でなく、回転開始前の停止状態における内部温度に基づいて予測補正制御を実行する。これによって、予測補正制御における誤制御の発生を防止している。

図６は、図４のステップ１０６の色ずれの予測補正制御処理の手順を示すフローチャートである。

図６において、色ずれの予測補正制御処理が開始されると、ＣＰＵ５０１は、まず、ステップＳ１０４で取得したポリゴンミラー４０２の回転開始前の内部温度（Ｔ（ＮＯＷ））とステップＳ１１１で取得した基準温度とを比較する（ステップＳ２０１）。次いで、ＣＰＵ５０１は、メモリ５０２に記憶されている補正係数を呼び出し、これと、内部温度（Ｔ（ＮＯＷ））と基準温度との温度差に基づいて予測される色ずれ変化量を算出する（ステップＳ２０２）。

図７は、図２のレーザスキャナ（走査光学装置）における内部温度の昇温量と色ずれ変化量との関係を示す図である。

図７において、直線の傾きが補正係数である。補正係数は、設計段階において連続プリント動作やスタンバイ状態で放置した後のプリント動作を行い、画像上の色ずれ量と検知温度を測定することで求められる。複数の機体について同様の測定を行い、データを平均化することで製品に固有の係数を得ることができる。

ここで、色ずれ変化量の予測値Δは下記のようにあらわされる。
Δ＝（Ｔ（ＮＯＷ）−Ｔ０）×２８．４・・・・・（式１）

ここで、Ｔ（ＮＯＷ）は現在の内部温度、Ｔ０は基準温度、２８．４は補正係数である。

図１の画像形成装置は、例えば、２４００ｄｐｉであるので1ラインは１０．８μｍに相当する。例えば、昇温量が０．５ｄ（ｄｅｇ）であり、副走査方向の色ずれ変化量が１４．２μｍであった場合、１ライン分露光タイミングを補正する。なお、本実施の形態においては、マルチビームのレーザスキャナを用いるので、補正前と比較して露光するビームを１ライン分ずらすことでドラムへの照射タイミングを補正する。

図６に戻り、色ずれ変化量を算出した後、ＣＰＵ５０１は、求めた色ずれ変化量に従って、発光デバイス２０２の同期信号と駆動信号との信号タイミングを補正して（ステップＳ２０３）色ずれの予測補正制御を実行し、本処理を終了する。

図６の処理によれば、ポリゴンミラー４０２の回転開始に伴って内部温度が一時的に変動、すなわち低下した場合、最初の補正制御においては、ポリゴンミラー４０２の回転開始前の内部温度と基準温度との温度差に基づいて予測補正制御を実行する。これによって、ポリゴンミラー４０２の回転開始に伴って発生する気流に起因する内部温度の見かけ上の低下に基づく誤った補正制御を抑制して補正制御処理の精度を向上させることができる。

ここで、レーザ光が１走査される１走査周期内に行われる制御について説明する。

図８は、光学ユニット２００の発光デバイス２０２における同期信号と駆動信号との信号タイミングを示す図である。

図８において、（１）は、ＢＤセンサ４１２からの出力信号を示し、（２）は、発光デバイス２０２の複数の発光素子のうちのレーザドライバ２０３から発光素子Ａに送信される駆動信号を示す。また、（３）は、発光デバイス２０２の複数の発光素子のうちのレーザドライバ２０３から発光素子Ｂに送信される駆動信号を示している。なお、説明を簡易にするために、発光素子Ａ及びＢのみを示しているが、発光素子数は３つ以上であっても良い。

図８の（２）に示すように、レーザドライバ２０３は、同期信号を生成するために発光素子Ａに、ＢＤセンサ４１２に入射するタイミングに合わせて駆動信号を送信する。その駆動信号に応じて発光素子Ａからはレーザ光が出射され、そのレーザ光を受光したＢＤ４１２はＢＤ信号を生成する。

ＣＰＵ５０１は、同期信号の生成タイミングに基づいて主走査方向の露光開始位置（画像形成開始位置）を決定する。ＣＰＵ５０１は同期信号が生成されたことに応じてカウントされるカウント値が各発光素子に対応して設定された第１の所定値（上記タイミングデータのうちのひとつ）になったことに応じて画像データに基づくレーザ光の出射をレーザドライバ２０３に開始させる。即ち、図４の（２）、（３）に示すように、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されてから第１の所定値に対応する所定時間Ｔ２１、Ｔ２２後に感光ドラム上にトナー像を形成するためのレーザ光の出射をレーザドライバ２０３に開始させる。その後、図８の（２）、（３）の潜像形成期間において画像データに基づくレーザ光が発光素子Ａ及びＢからそれぞれ出射される。

また、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されたことに応じてカウンタのカウント値をリセットし、かつカウントを開始する。そして、ＣＰＵ５０１は、カウンタのカウント値が各発光素子に対応して設定された第２の所定値（上記タイミングデータのうちのひとつ）になったことに応じて、光学デバイス２０２の各発光素子を個別に点灯させる。また、ＣＰＵ５０１は、各発光素子から出射されたレーザ光を受光した受光結果に基づいて各発光素子のＡＰＣを実行する。即ち、図８に示すように、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されてから第２の所定値に対応する所定時間Ｔ１１、Ｔ１２後にＡＰＣを実行する。ＡＰＣは、図８に示すＡＰＣ実行期間中に実行される。

なお、上記の各発光素子に対応して設定された第１の所定値及び第２の所定値は、回転多面鏡の回転速度を考慮して回転多面鏡に走査されたレーザ光がＢＤ４１２、ＰＤ４１１に入射するタイミングに基づいて設定される。また、本実施の形態では、第１の所定値及び第２の所定値を各発光素子に対応して設定された所定値として説明したが、第１の所定値及び第２の所定値は各発光素子に共通して設定された所定値であっても良い。

また、ＣＰＵ５０１は、ＰＤ４１１から出力される検知信号の電圧と目標光量に対応する参照電圧（メモリ５０２に記憶された参照データに相当）とを比較し、電圧の差分に基づいて各発光素子に供給する駆動信号である駆動電流値を制御する。即ち、ＰＤ４１１から出力される検知信号の電圧が目標光量に対応する電圧よりも低い場合、発光素子に供給する駆動電流を増加させてレーザ光の光量を増大させる。一方、ＰＤ４１１から出力される検知信号の電圧が目標光量に対応する電圧よりも高い場合、レーザドライバ２０３から発光素子に供給する電流を減少させてレーザ光の光量を低下させる。

図６の処理によれば、印刷ジョブが入力された後の最初の予測補正制御においては、ポリゴンミラー回転開始後ではなく、回転開始前の内部温度を基準に実行する。これによって、予測補正制御における誤制御の発生を防止し、正確な予測補正制御を行うことができる。

本実施の形態において、サーミスタ４５０は、ポリゴンミラー４０２を駆動させるポリグンモータ４０３の駆動回路基板上に配置されることが好ましい。また、サーミスタ４５０は、ポリゴンミラー４０２の周囲の光学箱４０１の壁面とポリゴンミラー４０２に対して最も近い位置に配置された結像レンズ（ｆθレンズ４０４）とで囲まれた領域内に配置されていることがより好ましい。この領域は、レーザスキャナ１０４内で最も温度変化（昇温）量大きいので、制御上の敏感度を低減してＳ／Ｎを良好に保つことができる。

本実施の形態において、カラー画像形成装置及びこれに適用されるレーザスキャナを例に説明したが、画像形成装置等は、これらに限定されるものではない。すなわち、画像形成装置等は、単色のトナー、例えば、ブラックによって画像を形成する画像形成装置及びそれに適用されるレーザスキャナであっても良い。

本実施の形態において、色ずれ補正を実行するために、副走査方向の露光タイミングを補正する場合について説明したが、補正制御対象は、これに限定するものではない。すなわち、例えば、色ずれ補正を実行するために、主走査方向について補正を行う制御であってもよい。主走査方向については、図８に示す光ビームが１走査される１走査周期内に行われる制御において、同期信号から露光を実施するまでの時間を変化させることによって補正することができる。

また、マルチビーム方式のレーザスキャナにおいて主走査方向のビーム間隔がレンズの昇温により変化し、周期的な濃度ムラや、スクリーンとの干渉によってモアレが生じる場合がるが、かかる場合の画像不良を解消するために、本発明を適用することもできる。この場合、設計時に温度変化と主走査間隔の補正係数を求めておき、この補正係数に基づいて補正制御を実行して主走査方向の露光タイミングを補正することもできる。

図９は、マルチビーム方式の光源を搭載した走査光学装置を説明するための図であって、図９（ａ）は、主要な構成を示す斜視図、図９（ｂ）は、ビーム光路及び昇温前の結像位置を示す図、図９（ｃ）は、ビーム光路及び昇温後の結像位置を示す図である。

図９（ａ）において、レーザスキャナ１０４の主要な構成は、図２Ｄに示したレーザスキャナ１０４と同様であるため、説明を省略する。

複数の発光部を有する光源デバイス２０２から照射された光ビームは、ビームスプリッター４１０を経て、ポリゴンミラー４０２に入射し、ポリゴンミラー４０２によって偏向される。ポリゴンミラー４０２によって偏向された光ビームは、第１のｆθレンズ４０４、反射ミラー４０５、反射ミラー４０６、第２のｆθレンズ４０７、反射ミラー４０８を経て、図示省略した感光ドラム上に走査され、該感光ドラム表面を露光して静電潜像を形成する。

感光ドラム表面を走査する光ビームの複数の光路が示された図９（ｂ）及び（ｃ）において、主走査方向に光学的なピントずれが無いと仮定すると、ｍ番目のレーザＬＤｍとｎ番目のレーザＬＤｎはそれぞれ異なる光路を辿って感光ドラム表面に到達する。このため、マルチビーム方式の光源を搭載したレーザスキャナは、一般的に、工場出荷時に各ビームの通過時間差を予め測定しておき、その時間差に基づいて各ビームの発光タイミングを制御することで、各ビームのドット位置が整列するように制御される。各ビームの照射タイミングは、構成部材が昇温していない工場出荷時に測定される。従って、レーザスキャナが昇温する前であれば、あらかじめ測定された発行タイミングに基づいて発光させることによって、図９（ｂ）に示したように、感光ドラム表面の各画像位置でドットが整列する。

一方、ポリゴンモータの回転や画像形成装置内の各熱源によって装置の内部温度が昇温すると、各部材の熱膨張や光学部品における屈折率の変化等に起因して走査光学装置のピント位置が変化する。工場で予め測定した発光タイミングは、昇温前のピントずれがない状態で測定したものであり、この発行タイミングに従って発光させてもピントずれが発生した後は、図９（ｃ）に示したように、ピントがずれたところでドットが揃ってしまう。各ビームでの相対的なドット位置はドラム面で垂直方向に整列していること、すなわち主走査方向にずれていないことが望ましいが、昇温によりピントずれが発生すると、感光ドラム表面では主走査方向に各ビーム間の相対的なドット位置ずれが発生する。ドット位置ずれは、周期的な露光位置の変動を引き起こすために、使用するスクリーンとの間で干渉が発生し易くなって画像モアレが発生する原因となる。

図１０は、レーザスキャナ１０４の内部温度の変化量とビーム間の主走査方向における相対的なドット位置の変化量との相関を示す図である。図１０において、測定用画像であるドットの主走査方向の位置情報の変化量（μｍ）は、内部温度の変化量（ｄｅｇ）に対して線形の相関を有している。従って、色ずれ補正の場合と同様、サーミスタを用いて内部温度の変化に基づいて予測制御できることが分かる。

しかしながら、ポリゴンミラー４０２が回転状態に移行した直後は、気流の発生に基づいて内部温度が一時的に低下するので、ポリゴンミラー４０２の回転開始直後の検知温度に基づいて色ずれ補正を実行すると制御誤差が生じる。そこで、本実施の形態では、ポリゴンミラー４０２の回転開始直後の検知結果である検知温度に基づいた制御誤差を防止するため、回転開始直後に、内部温度が一時的に低下した場合、ポリゴンミラー４０２の回転開始前の測定結果に基づいて予測補正制御を行う。これによって、見かけ上変化した内部温度に基づく予測制御を制限して制御誤差の発生を防止することができる。ドット位置ずれ補正制限処理は、図４における色ずれ補正制限処理と同様のシーケンスに従って実行される。

本実施の形態において、内部温度検出用センサとして、ポリゴンモータの駆動回路基板上に実装したサーミスタ４５０を適用したが、これに限定されるものではなく、例えば、ポリゴンモータの周囲やｆθレンズ等に貼りつけた熱電対を適用することもできる。また、本実施の形態において、レーザスキャナにおける光学的部材の配置は、特に限定されるものではなく、ポリゴンミラー４０２等の回転部材が適用される構成であれば、各部材の光学的な配置はどのような構成であても良い。

また、本実施の形態において、制限の対象となる制御は、色ずれ補正又はビーム間のドット位置ずれ補正に限定されず、昇温により変化し、レーザスキャナの露光タイミングを変更して補正される特性値であれば、どのような特性値を補正する制御であっても良い。また、制御対象の特性値と温度との相関は、上述したような線形である必要はなく、曲線状の相関やそれ以外の相関であっても、昇温量に対して補正量が１つに定まるのであればどのような相関であっても良い。

１００ 画像形成装置
１０１Ｙ〜１０１Ｂｋ 画像形成部
１０２Ｙ〜１０２Ｂｋ 感光ドラム
１０３Ｙ〜１０３Ｂｋ 帯電装置
１０４Ｙ〜１０４Ｂｋ 走査光学装置（レーザスキャナ）
１０５Ｙ〜１０５Ｂｋ 現像装置
１０６Ｙ〜１０６Ｂｋ ドラムクリーニング装置
１０７ 中間転写ベルト
１０８ 駆動ローラ
４０１ 光学箱
４０２ ポリゴンミラー（回転多面鏡）
４０４、４０７ ｆθレンズ
４１２ ＢＤセンサ
４１４ ＢＤミラー
４１６ 壁面
４５０ サーミスタ
５０１ ＣＰＵ

Claims (21)

1. 光ビームを出射する光源と、
   前記光源から出射された光ビームを偏向させる回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡によって偏向された光ビームを感光体表面に走査させて静電潜像を形成させる光学部材と、
   前記回転多面鏡及び前記光学部材を収容する筐体と、
   前記筐体内の温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知温度と基準温度との温度差に基づいて前記光ビームによって前記感光体表面を走査させる際の露光タイミングを補正する補正手段と、
   前記補正手段を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記回転多面鏡の回転開始に伴って前記検知温度が一時的に低下した場合、前記回転多面鏡の回転開始前に前記温度検知手段が検知した温度と前記基準温度とを用いて前記補正手段による補正を実行させることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記制御手段は、前記検知温度が一時的に低下した後、前記補正手段を最初に制御する際、前記回転多面鏡の回転開始前に前記温度検知手段が検知した前記温度と前記基準温度とを用いて前記補正手段による補正を実行させることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
3. 前記基準温度は、前記走査光学装置に電源が投入され、ウォームアップ処理が終了した後の安定した前記筐体の内部温度であることを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学装置。
4. 前記筐体の内部温度は、前記ウォームアップ処理が終了した後、単位時間当たりの温度変化量が所定の閾値以下となった場合に安定したとみなされることを特徴とする請求項３記載の走査光学装置。
5. 前記筐体の内部温度は、前記ウォームアップ処理が終了した後、前記筐体の内部温度が安定するまでの所定の時間を予め求めておき、前記ウォームアップ処理が終了した後、前記所定の時間が経過した場合に、安定したとみなされることを特徴とする請求項３記載の走査光学装置。
6. 前記温度検知手段は、前記回転多面鏡の駆動回路基板上に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の走査光学装置。
7. 前記光学部材は、前記回転多面鏡の近傍に配置された第１の結像レンズと、前記回転多面鏡に対して前記第１の結像レンズよりも離れた位置に配置された第２の結像レンズとを含み、
   前記温度検知手段は、前記回転多面鏡の周囲の前記筐体の壁面と前記第１の結像レンズとで囲まれた領域内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の走査光学装置。
8. 複数の感光体及び複数の画像形成部を備えた画像形成装置に適用され、
   前記補正手段は、前記検知温度と前記基準温度との温度差を用いてレジストレーション補正を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置。
9. 前記光源は、複数の発光部を有する光源であり、
   前記補正手段は、前記検知温度と前記基準温度との温度差を用いて前記複数の発光部から出射された複数の光ビームによって前記感光体表面を走査する際の相対的なドット位置ずれを補正することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置。
10. 前記補正手段は、前記感光体の主走査方向における前記光ビームの露光タイミングを補正することを特徴とする請求項９記載の走査光学装置。
11. 走査光学装置を有する画像形成装置であって、前記走査光学装置は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の走査光学装置であることを特徴とする画像形成装置。
12. 前記画像形成装置は、複数の感光体及び複数の画像形成部を備え、カラー画像を形成することを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
13. 前記走査光学装置の制御手段は、ウォームアップ処理を実行した後、前記走査光学装置の内部温度が安定する前に印刷ジョブが入力された場合、前記走査光学装置が備える補正手段による補正制御を実行しないで画像形成処理を実行することを特徴とする請求項１１又は１２記載の画像形成装置。
14. 光源と、回転駆動する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を収容する筐体とを備え、前記光源から照射された画像データに基づく光ビームを用いて画像を形成する画像形成手段と、
    前記筐体内の温度を検知する温度検知手段と、
    前記画像形成手段により形成された測定用画像を測定する測定手段と、
    前記測定手段の測定結果に基づいて前記測定用画像の位置情報を取得する取得手段と、
    前記取得手段により取得された前記位置情報に基づいて、前記光源から照射される前記光ビームの照射タイミングを決定する決定手段と、
    前記温度検知手段の検知結果に基づいて前記決定手段により決定された前記照射タイミングを補正する補正手段と、を有し、
    前記補正手段は、前記回転多面鏡が停止状態から回転状態に変化した場合、前記回転多面鏡の前記停止状態における前記温度検知手段の検知結果を用いて前記照射タイミングを補正することを特徴とする画像形成装置。
15. 前記補正手段は、前記温度検知手段の検知温度と前記画像形成装置に電源が投入され、ウォームアップ処理が終了した後の前記筐体内の安定した基準温度との温度差に基づいて前記決定手段により決定された前記照射タイミングを補正することを特徴とする請求項１４記載の画像形成装置。
16. 前記筐体内の温度は、前記ウォームアップ処理が終了した後、単位時間当たりの温度変化量が所定の閾値以下となった場合に安定したとみなされることを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
17. 前記温度検知手段は、前記回転多面鏡の駆動回路基板上に配置されていることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
18. 前記補正手段は、前記検知温度と前記基準温度との温度差を用いてレジストレーション補正を行うことを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
19. 前記光源は、複数の発光部を有する光源であり、
    前記補正手段は、前記検知温度と前記基準温度との温度差を用いて前記複数の発光部から出射された複数の光ビームによって前記感光体表面を走査する際の相対的なドット位置ずれを補正することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記補正手段は、前記感光体の主走査方向における前記光ビームの露光タイミングを補正することを特徴とする請求項１４乃至１９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
21. 複数の感光体及び複数の画像形成部を備え、カラー画像を形成することを特徴とする請求項１４乃至２０のいずれか１項に記載の画像形成装置。