JP4911707B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光により被走査面上を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質を向上させるために画像の高密度化、及び操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。

上記高密度化と高速化を両立させる方法の一つとして、複数の光で同時に走査するいわゆるマルチビーム化が考えられた。

例えば、特許文献１には、複数の光束を射出する光源と、複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリング光学系と、複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置と、偏向装置によって偏向された複数の光束を被走査面上に結像する走査光学系と、を有し、光源は複数の発光領域が二次元アレイ状に配備された面発光レーザで複数の発光領域を制限する複数の開口部を有し、複数の開口部は各発光領域に対応して１対１で配備されており、Ｄｍを開口部の主走査方向の幅、Ｄｓを開口部の副走査方向の幅、βｍを全光学系の主走査方向倍率、βｓを全光学系の副走査方向倍率、ωｍを被走査面上に形成される主走査方向の光スポットサイズ、ωｓを被走査面上に形成される副走査方向の光スポットサイズ、とすると、走査光学系はＤｍ・｜βｍ｜＜ωｍ かつ Ｄｓ・｜βｓ｜＜ωｓ、の条件を満たす光走査装置が開示されている。

特開２００６−３５０１６７号公報

近年、画像形成装置は、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も用いられるようになり、より高精細な画像品質が求められている。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを精度良く検出することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光により被走査面を走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する光源ユニットと；前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された光を前記被走査面に集光する走査光学系と；前記偏向器で偏向され前記走査光学系を介した複数の光が主走査方向に移動しながら入射し、受光面内において、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部と第２受光部とを有する少なくとも１つの受光素子を含む光検出器と；を備え、前記光検出器は、前記少なくとも１つの受光素子が前記複数の光の全てを受光したときに、前記比較器の出力が変化するレベルを基準レベルとし、前記少なくとも１つの受光素子の出力レベルを前記基準レベルと比較した結果を出力する比較器を含み、前記第１及び第２受光部の大きさはいずれも、前記光検出器の受光面における複数の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域の全体を含むことができる大きさであることを特徴とする光走査装置である。

なお、本明細書では、光スポットの直径は、中心の光強度を１としたときに１／ｅ^２以上の光強度を有する領域の直径をいう。

これによれば、走査光学系を介した複数の光が主走査方向に移動しながら入射する光検出器は、受光面内において、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部と第２受光部とを有する少なくとも１つの受光素子を含んでいる。そして、第１及び第２受光部の大きさはいずれも、光検出器の受光面における複数の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域の全体を含むことができる大きさである。従って、各受光部では十分な光量を確保することが可能となり、光検出器はＳ／Ｎ比に優れた信号を出力することができる。その結果、高コスト化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを精度良く検出することが可能となる。

本発明は、第３の観点からすると、光走査によって画像を形成する画像形成装置において、前記光走査を行う少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、その結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るプリンタ１０の概略構成が示されている。なお、本明細書では、主走査方向をＹ軸方向、副走査方向をＺ軸方向、これらに直交する方向をＸ軸方向として説明する。

このプリンタ１０は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置１００、４個の感光体ドラム（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ）、４個の帯電チャージャ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）、４個の現像ローラ（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）、４個のクリーニングケース（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、レジストローラ対５６、定着ローラ５０、排紙トレイ７０、排紙ローラ５８、及び上記各部を統括的に制御する不図示のプリンタ制御装置などを備えている。

感光体ドラム３０ａ、帯電チャージャ３２ａ、現像ローラ３３ａ、トナーカートリッジ３４ａ、及びクリーニングケース３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム３０ｂ、帯電チャージャ３２ｂ、現像ローラ３３ｂ、トナーカートリッジ３４ｂ、及びクリーニングケース３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム３０ｃ、帯電チャージャ３２ｃ、現像ローラ３３ｃ、トナーカートリッジ３４ｃ、及びクリーニングケース３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム３０ｄ、帯電チャージャ３２ｄ、現像ローラ３３ｄ、トナーカートリッジ３４ｄ、及びクリーニングケース３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラムの表面が被走査面である。そして、各感光体ドラムは、長手方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向に関して等間隔に配置されている。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

各帯電チャージャは、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置１００は、上位装置（例えば、パソコン）からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置１００の構成については後述する。

トナーカートリッジ３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ３３ａに供給される。トナーカートリッジ３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ３３ｂに供給される。トナーカートリッジ３４ｃにはマゼンダトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ３３ｃに供給される。トナーカートリッジ３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（以下、便宜上「トナー画像」という）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト４０の方向に移動する。

ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ６０の近傍には給紙コロ５４が配置されており、該給紙コロ５４は、記録紙を給紙トレイ６０から１枚づつ取り出し、レジストローラ対５６に搬送する。該レジストローラ対５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト４０に向けて送り出す。これにより、転写ベルト４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ５０に送られる。

この定着ローラ５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ５８を介して排紙トレイ７０に送られ、排紙トレイ７０上に順次スタックされる。

各クリーニングケースは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電チャージャの位置に戻る。

次に、前記光走査装置１００の構成について説明する。

この光走査装置１００は、一例として図２に示されるように、２個の光源ユニット（２００ａ、２００ｂ）、２個の開口板（２０１ａ、２０１ｂ）、２個の光束分割プリズム（２０２ａ、２０２ｂ）、４個の液晶偏向素子（２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ）、４個のシリンダレンズ（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ）、ポリゴンミラー１０４、４個のｆθレンズ（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）、８個の折り返しミラー（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ）、４個のトロイダルレンズ（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）、４個の光検知センサ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ）、及び主制御装置２１０などを備えている。

各光源ユニットは、レーザアレイ及び該レーザアレイからの光を略平行光とするカップリングレンズを備えている。

このレーザアレイは、一例として、３２個の発光部が１つの基板上に形成された面発光型半導体レーザアレイであり、図３に示されるように、主走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｍ方向」ともいう）から副走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｓ方向」という）に向けて傾斜した方向（以下では、便宜上「Ｔ方向」という）に沿って８個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、３２個の発光部がＳ方向に関して等間隔となるように、Ｓ方向に等間隔に配置されている。すなわち、３２個の発光部は、Ｔ方向とＳ方向とにそれぞれ沿って２次元的に配列されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいうものとする。従って、各感光体ドラムを、同時に３２本の光で走査することが可能である。

ここでは、便宜上、図３における紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列ということとする。また、各発光部を特定するために、便宜上、図３における紙面左から右に向かって、第１発光部列を構成する８個の発光部をｖ１〜ｖ８、第２発光部列を構成する８個の発光部をｖ９〜ｖ１６、第３発光部列を構成する８個の発光部をｖ１７〜ｖ２４、第４発光部列を構成する８個の発光部をｖ２５〜ｖ３２とする。

図２に戻り、開口板２０１ａは、開口部を有し、光源ユニット２００ａからの光のビーム径を規定する。開口板２０１ｂは、開口部を有し、光源ユニット２００ｂからの光のビーム径を規定する。

各光束分割プリズムは、図４に示されるように、入射光の半分を透過させ、残りを反射するハーフミラー面と、該ハーフミラー面で反射された光の光路上にハーフミラー面に平行に配置されたミラー面とを有している。すなわち、各光束分割プリズムは、入射光を互いに平行な２つの光に分割する。

光束分割プリズム２０２ａは、開口板２０１ａの開口部を通過した光をＺ軸方向に所定間隔をもって互いに平行な２つの光に分割する。光束分割プリズム２０２ｂは、開口板２０１ｂの開口部を通過した光をＺ軸方向に所定間隔をもって互いに平行な２つの光に分割する。

各液晶偏向素子はいずれも、印加電位に応じて光の射出軸を副走査方向に関してわずかに傾けることができる（図５参照）。

液晶偏向素子２０３ａは、光束分割プリズム２０２ａからの２つの光のうち−Ｚ側の光（以下、便宜上「ブラック光」ともいう）の光路上に配置され、印加電圧に応じて、ブラック光を副走査方向に関して偏向することができる。

液晶偏向素子２０３ｂは、光束分割プリズム２０２ａからの２つの光のうち＋Ｚ側の光（以下、便宜上「シアン光」ともいう）の光路上に配置され、印加電圧に応じて、シアン光を副走査方向に関して偏向することができる。

液晶偏向素子２０３ｃは、光束分割プリズム２０２ｂからの２つの光のうち＋Ｚ側の光（以下、便宜上「マゼンダ光」ともいう）の光路上に配置され、印加電圧に応じて、マゼンダ光を副走査方向に関して偏向することができる。

液晶偏向素子２０３ｄは、光束分割プリズム２０２ｂからの２つの光のうち−Ｚ側の光（以下、便宜上「イエロー光」ともいう）の光路上に配置され、印加電圧に応じて、イエロー光を副走査方向に関して偏向することができる。

シリンダレンズ２０４ａは、液晶偏向素子２０３ａを介した光（ブラック光）の光路上に配置され、ブラック光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。

シリンダレンズ２０４ｂは、液晶偏向素子２０３ｂを介した光（シアン光）の光路上に配置され、シアン光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。

シリンダレンズ２０４ｃは、液晶偏向素子２０３ｃを介した光（マゼンダ光）の光路上に配置され、マゼンダ光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。

シリンダレンズ２０４ｄは、液晶偏向素子２０３ｄを介した光（イエロー光）の光路上に配置され、イエロー光をポリゴンミラー１０４の偏向反射面近傍で副走査方向に関して収束する。

ポリゴンミラー１０４は、２段構造の４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、１段目（下段）の偏向反射面ではシリンダレンズ２０４ａからの光及びシリンダレンズ２０４ｄからの光がそれぞれ偏向され、２段目（上段）の偏向反射面ではシリンダレンズ２０４ｂからの光及びシリンダレンズ２０４ｃからの光がそれぞれ偏向されるように配置されている。また、１段目の偏向反射面及び２段目の偏向反射面は、互いに位相が４５°ずれて回転し、光の走査は１段目と２段目とで交互に行われる（図６参照）。

なお、一例として図７（Ａ）に示されるように、２段目の偏向反射面で偏向された光が走査光のときに、１段目の偏向反射面で偏向された光が悪影響を及ぼさないように、また、図７（Ｂ）に示されるように、１段目の偏向反射面で偏向された光が走査光のときに、２段目の偏向反射面で偏向された光が悪影響を及ぼさないように、遮光板ＳＤを設けても良い。

ｆθレンズ１０５ａ及びｆθレンズ１０５ｂは、ポリゴンミラー１０４の−Ｘ側に配置され、ｆθレンズ１０５ｃ及びｆθレンズ１０５ｄは、ポリゴンミラー１０４の＋Ｘ側に配置されている。

そして、ｆθレンズ１０５ａとｆθレンズ１０５ｂはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ１０５ａは１段目の偏向反射面に対向し、ｆθレンズ１０５ｂは２段目の偏向反射面に対向している。また、ｆθレンズ１０５ｃとｆθレンズ１０５ｄはＺ軸方向に積層され、ｆθレンズ１０５ｃは２段目の偏向反射面に対向し、ｆθレンズ１０５ｄは１段目の偏向反射面に対向している。

そこで、ポリゴンミラー１０４で偏向されたブラック光はｆθレンズ１０５ａに入射し、イエロー光はｆθレンズ１０５ｄに入射し、シアン光はｆθレンズ１０５ｂに入射し、マゼンダ光はｆθレンズ１０５ｃに入射する。

また、各ｆθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー１０４の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。

ｆθレンズ１０５ａを透過したブラック光は、折り返しミラー１０６ａ、トロイダルレンズ１０７ａ、及び折返しミラー１０８ａを介して、感光体ドラム３０ａ上にスポット状に結像する（図８参照）。

ｆθレンズ１０５ｂを透過したシアン光は、折り返しミラー１０６ｂ、トロイダルレンズ１０７ｂ、及び折返しミラー１０８ｂを介して、感光体ドラム３０ｂ上にスポット状に結像する（図８参照）。

ｆθレンズ１０５ｃを透過したマゼンダ光は、折り返しミラー１０６ｃ、トロイダルレンズ１０７ｃ、及び折返しミラー１０８ｃを介して、感光体ドラム３０ｃ上にスポット状に結像する（図８参照）。

ｆθレンズ１０５ｄを透過したイエロー光は、折り返しミラー１０６ｄ、トロイダルレンズ１０７ｄ、及び折返しミラー１０８ｄを介して、感光体ドラム３０ｄ上にスポット状に結像する（図８参照）。

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー１０４から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。

各光検知センサはそれぞれ、図９に示されるように、受光面内において、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部２０５_１と第２受光部２０５_２とを有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）２０５_３、該アンプ２０５_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）２０５_４を有している。比較器２０５_４の出力信号は前記主制御装置２１０に供給される。なお、アンプ２０５_３では、入力信号の反転が行われる。従って、受光素子の受光量が多いほど、アンプ２０５_３の出力信号レベルは低くなる。

これら光検知センサは、対応する感光体ドラムにおける光スポットの副走査方向に関する位置ずれ量（以下、便宜上「副走査ずれ量」ともいう）を検出するために用いられる。そして、副走査ずれ量を検出する際には、レーザアレイを構成する３２個の発光部のなかから選択された複数の発光部（以下、便宜上「検出用発光部」ともいう）からの複数の光（以下、便宜上「検出用光」ともいう）が、Ｙ軸方向に移動しながら各光検知センサに入射する。

前記基準レベルＶｓは、検出用光の全てが受光素子で受光されたときのアンプ２０５_３の出力信号レベルよりも若干高いレベルに設定されている。従って、受光素子が検出用光の全てを受光したときに、比較器２０５_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器２０５_４の出力信号が変化する。

ここでは、一例として図１０に示されるように、前記第１受光部２０５_１は、長方形状の受光部であり、長手方向が受光面内において検出用光の移動方向に直交するように配置されている。また、前記第２受光部２０５_２は、略長方形状の受光部であり、前記第１受光部２０５_１の、検出用光の移動方向側に配置されている。そして、第２受光部２０５_２の長手方向は、受光面内において第１受光部２０５_１の長手方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜している。

また、検出用発光部として、図１１（Ａ）に示されるように、Ｓ方向に沿って１列に並んでいる４個の発光部（ｖ８、ｖ１６、ｖ２４、ｖ３２）が選択されたものとする。各発光部では、隣接する２つの発光部の間隔がいずれも等しい。この場合の受光面における検出用光の光スポットが図６（Ｂ）に示されている。図６（Ｂ）における符号ＡＲは、受光面における検出用光の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域を示している。この検出用光が、主走査方向に移動しながら光検知センサに入射すると、一例として図１２に示されるように、検出用光が第１受光部２０５_１で受光されたとき及び第２受光部２０５_２で受光されたときに比較器２０５_４の出力信号が変化する。

例えば、比較器２０５_４の出力信号における立下りから立下りまでの時間Ｔｓの基準値との差をΔＴｓとすると、ΔＴｓと副走査ずれ量Δｈとの間には次の（１）式の関係がある。ここで、ｖは検出用光の移動速度である。

Δｈ＝（ｖ×ΔＴｓ）／ｔａｎθ ……（１）

なお、各受光部の大きさはいずれも、光検知センサの受光面における検出用光の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域（図１１（Ｂ）の領域ＡＲ）の全体を含むことができる大きさを有している。但し、上記仮想的な領域に比べてあまり大きすぎると、受光素子全面において感度品質の均一性を確保することが困難となり、歩留まりが低下し、コストアップとなる。

また、角度θは３０°〜６０°が適切である。角度θが３０°よりも小さいと、検出感度が低くなる。一方、角度θが６０°を超えると、受光面の主走査方向の長さＤに対する主走査方向に直交する方向の長さＨが小さくなり、必要な長さＨを確保するためには長さＤが大きくなり、光検知センサの受光面が画像領域内に入り込んだり、走査光学系の有効領域を広く設定する必要があり走査レンズが長大化してしまう問題が生じる。長さＨと長さＤは各々Ｈ＝１〜３ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍ以下に設定することが、上記問題を発生させず適切である。角度θが４５°のときが最適である。

図１３は、ポリゴンミラー１０４が連続回転しているときの比較器２０５_４の出力信号の一部を示している。比較器２０５_４の出力信号における立下りから立下りまでの時間としては、第１受光部２０５_１から第２受光部２０５_２までの時間Ｔｓと、第２受光部２０５_２から第１受光部２０５_１までの時間（Ｔ_Ｌとする）とがある。ＴｓとＴ_Ｌの比率は走査幅とポリゴンミラー１０４の回転数（走査速度）等により決まるものであり、通常、Ｔｓ：Ｔ_Ｌ＝１：２００〜４００、である。

図１４は、観察される複数の上記時間をヒストグラム化したものである。主制御装置２１０は、ポリゴンミラー１０４による時間のばらつきの影響を軽減するために、時間の計測データを順次、メモリ（不図示）に格納しておき、それらを２つのグループに分け、時間の短い方の平均値を用いて前記Δｈを求めている。時間の短い方を分離する方法として、２つのグループには大きな差であることから、ＴｓとＴ_Ｌの中間の時間を演算して、フィルタをかける方法がある。

ところで、ポリゴンミラーでは、偏向反射面毎に、面倒れや傷、打痕や平面度（画像に影響しない程度）が異なるため、本実施形態のように、全ての偏向反射面からの光を利用することにより、検出精度を向上させることができる。

なお、時間のサンプル数は、ばらつき成分を考慮すると多いほどよいが、画像形成（光走査装置の光源を画像信号に基づいて発光制御している時間）と次ページの画像形成の間となる非画像形成時間（プリントページ間）内で走査される回数以下とすることが好適である。具体的には、サンプル数は１００〜５００くらいが好適である。サンプル数は、ポリゴンミラーの面数の偶数倍が好適である。これは、ポリゴンミラー１面分のサンプル数が２（ＴｓとＴ_Ｌ）であり、面倒れ、ジターがポリゴンミラーの１回転分（全周面）の周期をもつためである。

光検知センサ２０５ａは、トロイダルレンズ１０７ａを透過した走査終了後のブラック光が入射し、像面と等価な位置に配置されている。そこで、光検知センサ２０５ａの出力信号から、感光体ドラム３０ａにおける副走査ずれ量を検知することができる。

光検知センサ２０５ｂは、トロイダルレンズ１０７ｂを透過した走査終了後のシアン光が入射し、像面と等価な位置に配置されている。そこで、光検知センサ２０５ｂの出力信号から、感光体ドラム３０ｂにおける副走査ずれ量を検知することができる。

光検知センサ２０５ｃは、トロイダルレンズ１０７ｃを透過した走査終了後のマゼンダ光が入射し、像面と等価な位置に配置されている。そこで、光検知センサ２０５ｃの出力信号から、感光体ドラム３０ｃにおける副走査ずれ量を検知することができる。

光検知センサ２０５ｄは、トロイダルレンズ１０７ｄを透過した走査終了後のイエロー光が入射し、像面と等価な位置に配置されている。そこで、光検知センサ２０５ｄの出力信号から、感光体ドラム３０ｄにおける副走査ずれ量を検知することができる。

また、主制御装置２１０は、感光体ドラム３０ａにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ａに印加し、感光体ドラム３０ｂにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ｂに印加し、感光体ドラム３０ｃにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ｃに印加し、感光体ドラム３０ｄにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ｄに印加する。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置１００では、ポリゴンミラー１０４によって偏向器が構成され、４個のｆθレンズ（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）と８個の折り返しミラー（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ）と４個のトロイダルレンズ（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）とによって走査光学系が構成され、光検知センサ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ）によって光検出器が構成されている。

また、主制御装置２１０によって位置補正装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１００によると、複数の発光部を有する２つの光源ユニット（２００ａ、２００ｂ）と、各光源ユニットからの光を偏向するポリゴンミラー１０４と、該ポリゴンミラー１０４で偏向された光を各感光体ドラムに集光する走査光学系と、各感光体ドラムに対応して設けられた４個の光検知センサ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ）を備えている。各光検知センサは、走査光学系を介した複数の光が主走査方向に移動しながら入射し、受光面内において、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部２０５_１と第２受光部２０５_２とを有する少なくとも１つの受光素子を含み、前記第１及び第２受光部の大きさはいずれも、受光面における複数の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域の全体を含むことができる大きさである。これにより、各受光部では十分な光量を確保することが可能となり、光検知センサはＳ／Ｎ比に優れた信号を出力することができる。その結果、高コスト化を招くことなく、各感光体ドラムの表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを精度良く検出することが可能となる。

また、主制御装置２１０は、各感光体ドラムにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を対応する液晶偏向素子に印加している。これにより、色ずれを防止することが可能となる。

また、本実施形態に係るプリンタ１０によると、高コスト化を招くことなく、各感光体ドラムの表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを精度良く検出することができる光走査装置１００を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、Ｓ方向に沿って１列に並んでいる４個の発光部を検出用発光部とする場合について説明したが、これに限定されるものではない。

例えば、図１５（Ａ）は、隣接する２つの発光部の間隔を上記実施形態よりも大きくしている。この場合の受光面における検出用光の光スポットが図１５（Ｂ）に示されている。また、図１６（Ａ）は、隣接する２つの発光部の間隔をさらに大きくしている。この場合の受光面における検出用光の光スポットが図１６（Ｂ）に示されている。これにより、温度上昇による発光部の寿命劣化を抑制することができる。但し、いずれの場合においても、各受光部は、光検知センサの受光面における検出用光の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域ＡＲの全体を含むことができる大きさとする必要がある（図１７、図１８参照）。

例えば、４隅に位置する４個の発光部（ｖ１、ｖ８、ｖ２５、ｖ３２）を検出用発光部とする場合に、検出用光の光スポットが第１受光部２０５_１を通過するときの、アンプ２０５_３の出力信号、基準レベルＶｓ、及び比較器２０５_４の出力信号が、図１９に示されている。この場合には、基準レベルＶｓは、受光素子が４個の光スポットを受光したときのアンプ２０５_３の出力信号レベルと受光素子が３個の光スポットを受光したときのアンプ２０５_３の出力信号レベルとの間のレベルに設定されている。

また、発光部の発光光量が少ない場合には、さらに多くの発光部を検出用発光部としても良い。一例として図２０（Ａ）には、８個の発光部を検出用発光部とする場合が示されている。そして、この場合の受光面における検出用光の光スポットが図２０（Ｂ）に示されている。

また、仮想的な領域ＡＲの大きさが小さくなるように、検出用発光部を選択しても良い（図２１（Ａ）及び図２１（Ｂ）参照）。これにより、受光素子の小型化、低コスト化が可能となる。

また、光学素子の反射率や透過率の低下（経時劣化）、書込み密度の変化によるポリゴンミラーの回転数低減（１２００ｄｐｉから６００ｄｐｉの変化によりポリゴンミラーは５０％減の回転数で回転する）に起因して、一例として図２２に示されるように、アンプ２０５_３の出力信号の波形が変形する場合がある。この場合には、比較器２０５_４の出力信号における立下りタイミングがずれることとなり、誤った副走査ずれ量が検出される。ところで、立下りタイミングは、受光素子へ入射する光量の積分量（積分光量）と相関があり、積分光量が一定となるように制御することにより、上記ずれを解消することができる。

積分光量は光走査装置を製造（組立）する過程で設定した初期値（工場出荷時）を維持するように補正制御することが最適であるが、検出精度への影響を実用上問題とならない範囲として、初期値の±１０％内に制御できれば良い。すなわち、予め設定されている範囲内に制御すれば良い。

具体的には、受光素子の出力信号を微分回路に入力し、該微分回路出力のレベルが一定となるように制御する。例えば、ブラック画像の書込みが終了し、光検知センサ２０５ａで光検知が行われているとき（図６におけるＬｋ１）に前記微分回路からの出力をモニタし、該モニタ結果を用いて、次回の光検知センサ２０５ａでの光検知（図６におけるＬｋ２）の直前までに、単位時間当りの受光量が一定となるように発光部の駆動信号を制御する。この制御は、主制御装置２１０に微分回路を付加し、主制御装置２１０で行っても良い。

また、上記実施形態において、一例として図２３に示されるように、各光検知センサがそれぞれ、受光面内において、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部２０５_１１と第２受光部２０５_２１とを有する第１の受光素子、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部２０５_１２と第２受光部２０５_２２とを有する第２の受光素子、第１の受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅する第１のアンプ（ＡＭＰ１）２０５_３１、第２の受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅する第２のアンプ（ＡＭＰ２）２０５_３２、第１のアンプ２０５_３１の出力信号レベルと第２のアンプ２０５_３２の出力信号レベルとを比較し、その比較結果を出力する比較器２０５_４を有していても良い。基準レベルＶｓは不要である。

この場合には、第１受光部２０５_１２は第１受光部２０５_１１の、検出用光の移動方向側に配置され、第２受光部２０５_２２は第２受光部２０５_２１の、検出用光の移動方向側に配置されている。そして、Ｓ方向に沿って１列に並んでいる４個の発光部からの光が検出用光として用いられたときの、各アンプの出力信号及び比較器２０５_４の出力信号が一例として図２４に示されている。この場合においても、主制御装置２１０は、同様にして副走査ずれ量を求めることができる。

また、上記実施形態では、各レーザアレイが３２個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数の発光部を有していれば良い。そして、複数の発光部が１次元的に配列されていても良い。

また、上記実施形態において、色毎に光源ユニットを設けても良い。すなわち、光源ユニットが４個設けられても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてタンデム方式のカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、プリンタ以外の画像形成装置（複写機、ファクシミリ、これらが集約された複合機）であっても、光走査装置１００を備えた画像形成装置であれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置として多色のプリンタの場合について説明したが、これに限らず、単色の画像形成装置であっても、上記光検知センサを有する光走査装置を備えることにより、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、被走査面上に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを精度良く検出するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るプリンタの概略構成を示す図である。 図１における光走査装置を示す斜視図である。 図２における各光源ユニットのレーザアレイを説明するための図である。 図２における各光束分割プリズムを説明するための図である。 図２における各液晶偏向素子の作用を説明するための図である。 光源ユニット２００ａにおける書込み光量の時間変化を説明するための図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ遮光板を説明するための図である。 図１における光走査装置１００を示す側面図である。 光検知センサを説明するための図である。 光検知センサの受光素子を説明するための図である。 図１１（Ａ）は検出用発光部を説明するための図であり、図１１（Ｂ）は受光面における検出用光の光スポットを説明するための図である。 光検知センサの出力信号を説明するための図（その１）である。 光検知センサの出力信号を説明するための図（その２）である。 光検知センサの出力信号における立下り時間間隔のヒストグラム化を説明するための図である。 図１５（Ａ）は検出用発光部の変形例１を説明するための図であり、図１５（Ｂ）はそのときの受光面における検出用光の光スポットを説明するための図である。 図１６（Ａ）は検出用発光部の変形例２を説明するための図であり、図１６（Ｂ）はそのときの受光面における検出用光の光スポットを説明するための図である。 図１６（Ａ）の検出用発光部に対応した第１受光部を説明するための図である。 図１６（Ａ）の検出用発光部に対応した第２受光部を説明するための図である。 図１７における光検知センサの出力信号を説明するための図である。 図２０（Ａ）は検出用発光部の変形例３を説明するための図であり、図２０（Ｂ）はそのときの受光面における検出用光の光スポットを説明するための図である。 図２１（Ａ）は検出用発光部の変形例４を説明するための図であり、図２１（Ｂ）はそのときの受光面における検出用光の光スポットを説明するための図である。 アンプの出力信号における波形の変化を説明するための図である。 光検知センサの変形例を説明するための図である。 図２３の光検知センサの出力信号を説明するための図である。

符号の説明

１０…プリンタ（画像形成装置）、３０ａ〜３０ｄ…感光体ドラム（被走査面）、１００…光走査装置、１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、１０５ａ〜１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、１０６ａ〜１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、１０７ａ〜１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学系の一部）、１０８ａ〜１０８ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２０５ａ〜２０５ｄ…光検知センサ（光検出器）、２０５_１、２０５_１１、２０５_１２…第１受光部、２０５_２、２０５_２１、２０５_２２…第２受光部、２０５_４…比較器、２１０…主制御装置（位置補正装置、光量制御装置）、ＡＲ…仮想的な領域、Ｖｓ…基準レベル。

Claims (8)

1. 光により被走査面を走査する光走査装置であって、
   複数の発光部を有する光源ユニットと；
   前記光源ユニットからの光を偏向する偏向器と；
   前記偏向器で偏向された光を前記被走査面に集光する走査光学系と；
   前記偏向器で偏向され前記走査光学系を介した複数の光が主走査方向に移動しながら入射し、受光面内において、主走査方向に直交する方向の位置によって主走査方向の互いの間隔が異なる第１受光部と第２受光部とを有する少なくとも１つの受光素子を含む光検出器と；を備え、
   前記光検出器は、前記少なくとも１つの受光素子が前記複数の光の全てを受光したときに、前記比較器の出力が変化するレベルを基準レベルとし、前記少なくとも１つの受光素子の出力レベルを前記基準レベルと比較した結果を出力する比較器を含み、
   前記第１及び第２受光部の大きさはいずれも、前記光検出器の受光面における複数の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域の全体を含むことができる大きさであることを特徴とする光走査装置。
2. 前記複数の発光部は、２次元的に配置され、
   前記複数の光は、前記複数の発光部のうち、隣接する２つの発光部の間隔がいずれも等しい少なくとも３個の発光部からの光であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第２受光部は、前記光検出器の受光面内において、前記第１受光部に対して傾斜し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. 前記複数の光の各光量を、予め設定されている範囲内に制御する光量制御装置を、さらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記被走査面に向かう光の光路上に配置され、印加電圧に応じて入射光を副走査方向に偏向する液晶偏向素子と；
   前記光検出器の出力信号に基づいて前記印加電圧を制御し、前記被走査面における光スポットの副走査方向に関する位置ずれを補正する位置補正装置と；をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記光検出器は、第１の受光素子と第２の受光素子とを含み、
   前記第１及び第２の受光素子の各第１受光部は、主走査方向に互いに隣接し、前記第１及び第２の受光素子の各第２受光部は、主走査方向に互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 光走査によって画像を形成する画像形成装置において、
   前記光走査を行う少なくとも１つの請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
8. 前記画像は、多色画像であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。