JP5939822B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置およびそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ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）に適するものである。

従来、複数の発光部（発光点）を有する光源手段（マルチビーム光源）からの複数の光束を被走査面としての感光ドラム（感光体）面上にスポット形成するマルチビーム光走査装置が提案されている（特許文献１）。このようなマルチビーム光走査装置において、マルチビームの中の特定のビームを書き出し位置検知に用いる。そして、書き出し位置検知を行わない他のビームについては、複数の偏向面（反射面）を用いて遅延時間を測定し、その平均値で決められるタイミングで書き出しを行っていた。

特開２００８−２２５０６０号公報

しかしながら、上述した従来技術では、副走査方向に位置が異なるマルチビームを用いる光走査装置として以下の問題があった。即ち、光偏向器の偏向面の面精度が偏向面ごとに異なっていることに関連して、画像不良が発生するという問題である。即ち、各偏向面は、長方形であって本来理想的な平面として形成されるべきところ、実際には長方形の４つの頂点の内、対角線上にある２つの頂点が同じ方向に僅かに変位される等、いわゆる捩れを有する面として形成される場合がある。

このような捩れをもった偏向面であると、副走査方向に位置が異なるマルチビームが照射される場合に、偏向面の捩れにより副走査方向の位置によって偏向面の反射角度が異なる。これにより、マルチビームの被走査面上での各スポット照射位置が、本来の位置から主走査方向にずれてしまう。従来技術においては、上記平均値を求めるために用いられる複数の偏向面が、個々には捩れの問題が内在していても、複数の反射面で捩れの特性が互いに逆となる場合にはあたかも捩れがないものとして取り扱われてしまっていた。

このような問題を解消するために、高精度な偏向面を有する光偏向器を用いようとすると、従来の安価な光偏向器を用いることができないこととなる。

本発明は、複数光源を備え、安価な偏向器を用いても被走査面上における主走査方向の走査開始位置ずれを低減でき、高精細な画像が形成できる簡易な構成の光走査装置および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、本発明に係る光走査装置は、第１及び第２の発光部を有する光源手段と、前記第１及び第２の発光部から出射した第１及び第２の光束を隣接する第１及び第２の偏向面により偏向し、被走査面を主走査方向に走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を前記被走査面に導く結像光学系と、を備える光走査装置であって、前記第１の偏向面により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの差と、前記第２の偏向面により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの差と、が異なるように前記光源手段を制御することで、前記被走査面における前記第１及び第２の光束の書き出し位置のずれを低減する制御手段を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る別の光走査装置は、第１及び第２の発光部を有する光源手段と、前記第１及び第２の発光部から出射した第１及び第２の光束を隣接する第１及び第２の偏向面により偏向し、被走査面を主走査方向に走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を前記被走査面に導く結像光学系と、を備える光走査装置であって、前記第１及び第２の偏向面の夫々により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの夫々が異なるように前記光源手段を制御することで、前記被走査面における前記第１及び第２の光束の書き出し位置のずれを低減する制御手段を備えることを特徴とする。

また、画像形成装置も本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、複数光源を備え、安価な偏向器を用いても被走査面上における主走査方向の走査開始位置ずれを低減でき、高精細な画像が形成できる簡易な構成の光走査装置および画像形成装置を提供することができる。

（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の主走査断面図、（ｂ）は偏向反射面上におけるマルチビームの副走査間隔を示す模式図、（ｃ）は偏向面毎の書き出しタイミングを示す図である。 第１の実施形態における偏向面近傍の主走査断面拡大図である。 第１の実施形態における書き出しタイミング（走査開始タイミング）を出荷前に測定する構成を示す模式図である。 （ａ）は第１の実施形態における偏向反射面とマルチビームの模式図、（ｂ）は副走査方向の両端部のビーム位置に対応した偏向面の高さ(面精度)を示す図である。 （ａ）は被走査面におけるビーム書き出し位置を示す従来技術の図、（ｂ）は図第１の実施形態の図である。 本発明の第３の実施形態に係る光走査装置の偏向反射面上におけるマルチビームの副走査間隔を示す模式図である。 第３の実施形態における偏向面ごとの書き出しタイミングを示す図である。 本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載したカラー画像形成装置の要部概略図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図８は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置の副走査方向の要部断面図である。図８において、６０はカラー画像形成装置、１１は光走査装置、２１、２２、２３、２４は各々像担持体としての感光ドラム（感光体）である。３１、３２、３３、３４は各々現像器（静電潜像をトナー像として現像）、５１は搬送ベルトである。なお、本画像形成装置は、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着する定着器を備える。

図８において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号（コードデータ）が入力される。

これらの色信号（コードデータ）は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１、４２、４３、４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１、２２、２３、２４の感光面が主走査方向に走査される。

本カラー画像形成装置は、１つの光走査装置１１から、各Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応した光線を射出する。そして、感光ドラム２１、２２、２３、２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。

本実施態様におけるカラー画像形成装置は、上述の如く１つの光走査装置１１により、各々の画像データに基づいた光ビームを用いて、各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１、２２、２３、２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。

外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサーを備えたカラー画像読取装置が用いられる。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

（光走査装置）
１）全体構成
以下、図１（ａ）を参照して、本発明の第１の実施形態に係る光走査装置について説明する。図１（ａ）は第１の実施形態の主走査方向要部断面図（主走査断面図）である。尚、本明細書においては走査レンズの光軸と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走査断面、走査レンズの光軸を含み主走査断面と直交する面を副走査断面と定義する。

図２は、図１（ａ）に偏向反射面近傍を拡大した断面図であり、ＢＤ光学系へ向かう光束と偏向反射面の関係を示す主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図２に示す光束は、実線及び２点鎖線が発光点１からの光束を、１点鎖線がコリメータレンズ及び走査レンズ（ｆθレンズ）の光軸を、破線は発光点２からの光束を示している。

図中、１は光源手段であり、１６個の発光点を有する半導体レーザーより成っている。２は矩形形状の開口絞りであり、光源手段１から射出した光束を副走査方向のみ光束幅を規制している。３はコリメータレンズであり、開口絞り２を通過した光束を主走査方向、副走査方向共に略平行光束に変換している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向のみに所定の屈折力を有している。５は主走査方向に光束幅を規制する矩形形状の開口絞りであり、副走査方向はビーム幅より広い開口幅になっている。

尚、開口絞り２及び５、コリメータレンズ３、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を構成しており、この入射光学系が光源手段の複数の発光点（発光部）からの光束を回転可能な光偏向器６に入射させている。尚、この入射光学系によって、副走査断面内において、光偏向器の反射面（偏向面）又はその近傍と、発光点とが、略共役な関係となっている。

６は偏向素子としての光偏向器であり、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡、互いに非平行な複数の反射面を備えたユニット）を備えている。この複数の反射面（偏向面）をモーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に、即ち被走査面上においてビームを主走査方向に走査するように、一定速度で回転している。

１１ａ、１１ｂは、ｆθ特性を有する走査レンズ（ｆθレンズ）であり、偏向面で偏向走査された光束を、副走査断面内において、被走査面に各発光点の像を結像する結像光学系を構成する。このように、副走査断面内において、光偏向器６の偏向面５ａ又はその近傍と、被走査面としての感光ドラム面１２又はその近傍との間を略共役関係にすることにより、光偏向器の面倒れ補正機能を有している。７は反射ミラー（以下、「ＢＤミラー」と記す。）であり、同期検知を行うための光束（ＢＤ光束）を反射する。

８は結像レンズ（以下、「ＢＤレンズ」と記す。）で、感光ドラム面１２上の走査開始位置のタイミングを決定するための同期信号検知用の光束（ＢＤ光束）を主走査断面内及び副走査断面内において共に同期検出素子９のセンサー面上に結像させている。即ち、ＢＤレンズ８は、主走査断面内においては略平行光束を同期検出素子９のセンサー面上に結像させ、副走査断面内においては光偏向器５の偏向面５ａと同期検出素子９のセンサー面とを光学的に略共役にし、倒れ補正機能（面倒れ補正系）を有している。

これにより、光偏向器６の反射面が副走査方向に傾いても同期検出素子９のセンサー面から光束が外れ難くしている。

９は同期検出素子としての光センサー（以下、「ＢＤセンサー」と記す。）である。本実施形態では、ＢＤセンサー９からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて、感光ドラム面１２上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。尚、ＢＤミラー７、ＢＤレンズ８、そしてＢＤセンサー９等の各要素は、同期位置検出手段（ＢＤ光学系）の一要素を構成している。

２）画像記録
本実施形態においては、画像情報に応じて光源手段１より光変調され射出した光束は開口絞り２及び５によってその光束断面の大きさが制限され、コリメータレンズ３により略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した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収束して光偏向器６の偏向面６ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。

そして、光偏向器６の偏向面６ａで反射偏向された光束は、走査レンズ１１ａ、１１ｂにより感光ドラム面１２上にスポット状に結像される。光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面１２上を主走査方向に等速度で光走査される。これにより、記録媒体である感光ドラム面１２上に画像記録を行っている。

ここで、後に詳述するように、光走査の開始タイミング決定手段である書き出しタイミング決定手段１００により、感光ドラム面１２上を光走査する前に、感光ドラム面１２上の書き出しタイミング（走査開始タイミング）を決定しておく。その為に、光偏向器６で反射偏向された光束を、ＢＤミラー７を介して、ＢＤレンズ８によりＢＤセンサー９に導光している。そしてＢＤセンサー９からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて、光源手段１の発光部１及至１６の感光ドラム面１２上への画像記録の走査開始位置タイミングを決定している。

図２に示すように、主走査方向の光束幅を規制する絞り５は、光源手段１の１６個の発光部から光束の幅を規制している。図２で、２０１はコリメータレンズ３の光軸を示す。また、２０２は発光部１からの光束の主光線（絞り５の中心を通る光線）を示し、２０３は発光点１６からの光束を示している。２０４は、コリメータレンズ３の光軸２０１と、走査レンズ１１ａ，１１ｂの光軸２０５との交点であり、以下軸上偏向点と記す。走査レンズ１１ａ、１１ｂの光軸２０５は、画像中心へ向かう光束と平行な直線となる。

２１０は、画像中心へ向かう光束を偏向する際の偏向面の状態を、２１１はＢＤスリットの中心に向かう光束を偏向する場合の偏向面の状態を示す。また、本実施形態では、発光部１及び１６と、コリメータレンズ３の光軸２０１とのなす角度が、１ｄｅｇ．になっている。これは、発光点の主走査方向の幅Ｗｍと、コリメータレンズ３の焦点距離ｆｃｏｌにより、以下の数式で計算できる。

図１（ｂ）に、偏向面６ａ上の発光部１及至１６の各ビームの位置を示す。同図において、横軸が反射面の主走査方向、縦軸が副走査方向を示す。また、光源手段１の発光部１及至１６は、主走査方向に長い潜像として偏向反射面近傍に結像している。図１（ｂ）では、各光束の主光線の到達位置を丸で示しており、主走査方向副走査方向ともに等間隔で配置されている。本実施形態では、偏向反射面６ａにおいて、発光部１６からの光束の主光線は、発光部１からの光束に対して、副走査方向０．２６９ｍｍ上方で反射されている。

また、発光部１６からの光束と、発光部１からの光束では、入射角（コリメータの光軸２０１とｆθレンズの光軸２０５のなす角）が異なる。従って、被走査面１２上では、発光部１からの光束が走査下流側（走査先方）、発光部１６からの光束が走査上流側（走査後方）となる。本実施形態では、後に詳述するが最も走査後方の発光部１６からの光束で書き出しタイミングが決定されている。ＢＤミラー７に向かう光束２００は、光偏向器６の偏向面が矢印Ａの方向に回転して２１１の状態の時に、走査角（走査レンズの光軸２０５となす角）が５４ｄｅｇ．でＢＤスリットの中心に光束が向かうように構成されている。

尚、本実施形態の絞り５は、軸上偏向点２０４（コリメータレンズの光軸２０１とｆθレンズの光軸２０５の交点）から２２．５ｍｍの位置に配置されている。

３）光学系の具体化
（コリメータレンズ）
本実施形態のコリメータレンズ３の出射面は、以下の数式で表される回転対称非球面形状で構成されている。出射面を非球面形状とすることにより、マルチビーム間の被走査面における焦点位置差を低減させ、スポット径差の発生を抑制している。

（シリンドリカルレンズ）
本実施形態では、シリンドリカルレンズ４の入射面に回折面を設け、環境変動によるスポット径変動を抑制している。位相関数は、以下の数式で表される。

但し、ｍは回折次数、Ｅ１からＥ１０、Ｆ０からＦ１０は位相係数である。ここで、Ｆ０からＦ１０が副走査方向のパワーを表す項となっている。

（走査光学系）
第１、第２の走査レンズ１１ａ、１１ｂの形状は、以下の数式により表される。即ち、それぞれの走査レンズと光軸２０５との交点を原点とし、図１（ａ）に示すように光軸２０５に対して走査開始側と走査終了側で、光軸方向をＸ軸、主走査面内において光軸２０５と直交する方向をＹ軸とする。そして、副走査面内で光軸２０５と直交する方向をＺ軸とすると、以下の関数で表される。

但し、Ｒは曲率半径、Ｋ、Ｂ４、Ｂ６、Ｂ８、Ｂ１０は非球面係数である。

本実施形態では、主走査方向の形状を光軸に対し対称に構成している、つまり走査開始側と走査終了側の非球面係数を一致させている。また、副走査方向の形状は、光軸に対して走査開始側と走査終了側で第２の走査レンズ１１ｂの１面の副走査面（光軸を含み主走査面と直交する面）内の曲率をレンズの有効部内において主走査方向に連続的に変化させている。その結果、主走査方向、副走査方向の形状を光軸に対して対称に構成している。

副走査方向の形状に関し、第１の走査レンズ１１ａの第1面（光偏向器６側の面）Ｒ１、第２面（被走査面１２側の面）Ｒ２、第２の走査レンズ１１ｂの第２面（被走査面１２側の面）Ｒ４の副走査方向関数は、以下の数式で表される。

（ｒ’は副走査方向曲率半径、Ｄ２、Ｄ４、Ｄ６、Ｄ８、Ｄ１０は係数）
係数のサフィックスｓは走査開始側、ｅは走査終了側を表している。なお、副走査方向の曲率半径とは主走査方向の形状（母線）に直交する断面内における曲率半径である。

本実施形態の走査レンズ１１ａ、１１ｂは、光透過性のパワーを有するプラスティックレンズで構成され、軽量化を達成するとともに、非球面を用いることにより設計上の自由度を向上させることも可能としている。

尚、走査レンズ１１ａ、１１ｂは、ガラス製であっても良く、更に回折のパワーを有する光学素子であってもよい。ガラス材料や回折面で構成した場合は、環境特性に優れた光走査装置を提供することが可能となる。

また本実施形態では、走査光学系を２枚の走査レンズで構成しているが、これに限らず、１枚もしくは３枚以上で構成しても上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。

表１に本実施形態における光走査装置の各数値を示す。ここで「Ｅ−ｘ」は「１０−ｘ」を示している。

４）光源手段の各発光部の書き出しタイミング（光走査の開始タイミング）
ここで、光源手段の各発光部の書き出しタイミングに関して、図１（ｃ）にＢＤ信号と走査開始タイミングの関係を示す。本実施形態では、光源手段１の発光部１乃至１６の内、偏向面の蹴られによる光量低下の無い発光部１６からの光束で、ＢＤ検知を行い、各発光部の書き出しタイミング（書き出し位置）を決定している。これは、図２に示すように、発光部１６からの光束（書き出しタイミングが最も遅い光束）は偏向面２１１で蹴られない一方、発光部１からの光束は偏向面２１１で蹴られることがあるためである。図中「ＢＤ信号」は、ＢＤセンサーに発光部１６からの光束が入射したときに発生する信号（ＢＤ信号）を示す。

同図において、偏向面２１１で偏向された発光部１６からの光束がＢＤスリットを主走査方向に横切り、ＢＤ信号がＬｏ状態に変化したときを基準とする。この基準からｔ１−１秒後に発光部１からの光束に関して画像信号がＯＮになり、画像を書き始める。同様に発光部２に関する画像信号はｔ２−１秒後にＯＮになり、画像を書き出す。また、発光部１５に関してはｔ１５−１秒後に画像を書き出す。以下、同様に偏向面１（ポリゴン面１）における全発光部からの光束１６個の書き出しタイミングが決定されている。

偏向面２（ポリゴン面２）においては、光源手段１の発光部１６からの光束がＢＤスリットを主走査方向に横切り、ＢＤ信号がＬｏ状態に変化したときを基準とする。この基準からｔ１−２秒後に発光部１からの光束に関して画像信号がＯＮになり、画像を書き始める。同様に発光部２に関する画像信号はｔ２−２秒後にＯＮになり、画像を書き出す。また、発光部１５に関してはｔ１５−２秒後に画像を書きだす。以下、同様に偏向面２（ポリゴン面２）における全発光部からの光束１６個の書き出しタイミングが決定されている。

以下ポリゴン面３、４、５においても、光源手段１の発光部１６からの光束がＢＤスリットを横切ってから、所定時間後に各発光部からの光束が画像を書き出すようにし、結果として偏向面ごとに異なる書き出しタイミングとしている（図１（ｃ））。

（各ビームの書き出しタイミング決定方法）
本実施形態では、出荷前に偏向面毎に少なくとも１個の発光点からの光束を検知して、偏向面毎に光源手段の全ての発光点からの光束の書き出しタイミングを測定しメモリ等の格納手段（記憶手段）に格納しておく（これについては後に詳述する）。そして、出荷後は、偏向面毎に少なくとも１個の発光点からの光束を検知して、格納手段に格納された測定データを基に、全ての発光点からの光束の書き出しタイミングを決定する。

（出荷前の書き出しタイミングの測定）
図３に測定系の主走査方向の模式図を示す。被走査面相当位置の走査光学系光軸近傍に、ナイフエッジからなるスリットとフォトディテクター（ＰＤ）で構成される検出系を配置する。そして、偏向面ごとに光源手段１の発光部１６によるＢＤ検出信号を基に、各発光部１乃至１６が上記スリットを通過する時間差ｓ１−１〜ｓ１６−５を測定し、測定データを不図示のメモリーに書き込む。画像の書き出し位置までの時間ｔは、画像中心までの時間ｓから、主走査方向の画像領域サイズを走査速度で除算した値（定数）を減算した値として決定される。

出荷前に、上記のように画像中心までの時間ｓ１−１〜ｓ１６−１を測定することで、走査光学系の倍率色収差の影響を画像書き出し側と書き終わり側で振り分けにすることができ、ビームの波長差による印字位置ズレを低減できる。これにより、発光点の位置誤差や、光源の波長差及び偏向面の面精度等の部品製造誤差と、光学装置に部品を取り付ける際の組み立て誤差がキャンセルされ、より高精度な印字位置精度を確保することができる。

（偏向面ごとの書き出しタイミングの変更）
次に、偏向面ごとに各ビームの書き出しタイミングｔ１−１〜ｔ１６−５を変える理由について、図４および図５を用いて説明する。図４（ａ）は偏向反射面とマルチビームの模式図である。同図において、発光部１からの光束（ビーム１）の主光線は、副走査方向の高さがＡ−Ａを結ぶ直線上にあり、発光部１６からの光束（ビーム１６）はＢ−Ｂを結ぶ直線上にあることを示している。ここで、図１（ｂ）に示すように、ビーム１とビーム１６の副走査方向の距離は０．２６９ｍｍである。図４（ｂ）は、副走査方向に垂直な断面であるＡ−Ａ断面、およびＢ−Ｂ断面における偏向面の高さ（面精度）を示す。

同図において、ビーム１の主光線が反射される点６０１と、ビーム１６が反射される点６０２では、主走査方向の傾き（副走査方向に垂直な断面内における傾き）が異なっている。高精度に加工されたポリゴンミラーでは副走査方向に０．１ｍｍ離れた位置における傾き差は０．０５分以下のため無視できる。しかし、本実施形態のポリゴンミラーでは、副走査方向に０．１ｍｍ以上離間すると傾き差が０．０５分以上(具体的には０．０８分)あるので、傾き誤差の影響が無視できなくなる。

尚、ここでは、副走査方向において、ポリゴンミラー上の光束が照射される幅が０．１ｍｍ以上である場合に、本発明の課題が顕著になる旨を述べたが、本発明の課題が顕著になる場合は次のように述べることもできる。

例えば、図４（ａ）に記載したように、ポリゴンミラーの副走査方向の高さをＴａ、副走査方向において両端に相当する２つの光源からの光束の、ポリゴンミラー上での副走査方向の距離をＴｓとするとき、
０．０３＜Ｔｓ／Ｔａ＜０．７０
を満足する時には、課題が顕著になる。更に言えば、
０．０４＜Ｔｓ／Ｔａ＜０．１５
を満足する時には課題がより顕著になる。本実施例においては、Ｔａ、Ｔｓの組合せとして、Ｔａ＝２ｍｍ、Ｔｓ＝０．１ｍｍの場合、Ｔａ＝１ｍｍ、Ｔｓ＝０．５ｍｍの場合、Ｔａ＝２ｍｍ、Ｔｓ＝０．３ｍｍの場合、Ｔａ＝１．５ｍｍ、Ｔｓ＝０．２ｍｍの場合等を想定している。

また、結像光学系による、ポリゴンミラーから被走査面への副走査方向（副走査断面）での結像横倍率をβ、被走査面上において副走査方向に隣接する２つの走査線（隣接する２つの発光部によって描かれる線）の間隔をＤｓとするとき、
１０・Ｄｓ/｜β｜＜Ｔｓ
を満足する時に課題が顕著になる。尚、ここで言うＤｓは、副走査方向に隣接する２つの発光部からの光束によって被走査面上に形成される２つのスポットの、副走査方向の距離と言い換えても同意である。更に、
１２・Ｄｓ/｜β｜＜Ｔｓ＜２００・Ｄｓ/｜β｜
を満足すると課題がより顕著になる。

この傾き誤差は、偏向反射面の加工時やモーターへの取り付け時に発生することが多い。本実施形態に係るポリゴンミラーは、バイトの先端を用いて、反射面の短手方向（副走査方向）に複数回に分けて加工している。その加工ピッチは１０〜４０μｍとしている。誤差を低減させようとすると、加工時間が長くなったり、高精度な加工機が必要になったりするため、安価なポリゴンミラーを提供できなくなる。この偏光面の面精度は、部品ごとに異なっているだけでなく、偏向反射面ごとにも異なっている。

したがって、従来のように複数の偏光面の平均値で、各ビームの書き出しタイミングを決めると以下の問題を生ずる。即ち、ｔ１−１＝ｔ１−２＝ｔ１−３＝ｔ１−４＝ｔ１−５、ｔ２−１＝ｔ２−２・・・ｔ２−５、ｔ３−１＝・・＝ｔ３−５、・・・ｔ１６−１＝・・＝ｔ１６−５であると、偏向面ごとに傾きが変化した場合、偏向面ごとに各ビームの偏向角が異なる。これにより、被走査面上での書き出し位置ずれ、画像が劣化するという問題が発生する。

図５（ａ）に従来の方法を用いて書き出し位置を決定した場合の画像書き出し位置における印字位置ずれを示す。即ち、ビーム１６でＢＤ検知を行い、各ビームの書き出し位置を偏向面ごとに変化させない場合は、副走査位置に応じて傾きが面ごとに異なることで偏向反射された光束は、被走査面上で図５（ａ）のようになる。

一方、図５（ｂ）に示す本実施形態のように、偏向面ごとに各ビーム書き出しタイミングを異ならせる場合は、前述した偏向面ごとに傾きが異なる誤差の影響を軽減できる。即ち、ｔ１−１、ｔ１−２、ｔ１−３、ｔ１−４、ｔ１−５が異なり、ｔ２−１、ｔ２−２・・・ｔ２−５が異なり、・・・ｔ１６−１、・・・ｔ１６−５が異なるようにした場合は、誤差の影響を軽減できる。

通常、被走査面において副走査方向に０．５ｍｍ以上の周期的な書き出し位置誤差が発生すると、画像劣化が顕在化する。このため、本実施形態では、全ビームの書き出しタイミングを５面すべての面で変化させ、被走査面の書き出し位置誤差による画像劣化を目立ち難くしている。尚、従来のように偏向面ごとに書き出し位置を異ならせない方（図５（ａ））では、主走査方向の書き出し位置誤差の最大値（偏向面における上端と下端ビームの副走査間隔×単位長さあたりの偏向面の主走査方向傾き面間差×ｆθ係数）は、以下のようになる。

０．２６９（ｍｍ）×０．０８／０．１（分／ｍｍ）×２００（ｍｍ／ｒａｄ）×２＝０．０２５ｍｍとなる。

（各偏向面の特定）
最後に各偏向面（ポリゴン面）を特定する方法について、説明する。本実施形態では、各偏向面の特定をＢＤ周期を測定することにより行っている。不図示の電気回路を用い、モーターの立ち上がり時にＢＤ周期を測定し、ＢＤ周期が、面１−面２、面２−面３、面３−面４、面４−面５、面５−面１の５通りがすべて異なることを利用している。即ち、出荷時に前記５通りの値を記憶手段に記憶し、その時間を利用して印字する偏向面を特定している。ここで言うＢＤ周期とは、前の面（例えば面１）で光を走査する際の書き出しタイミングから、次の面（前述の面１の次に光を走査する面２）で光を走査する際の書き出しタイミングまでの時間のことである。

設計上は前記５通りの値は一致するが、偏向面の分割誤差や面精度のばらつきにより、実際の製品においては、前記５通りの値は一部が一致している場合もあるが、少なくとも全てが一致している場合は極めて少ない。これは組み立て時（或いはポリゴンミラー作成時）に個体差（組み立て誤差、或いはポリゴンミラーの製造誤差）が生じるためである。そこで、この走査装置固有の値（全てのＢＤ周期、又は基準となるＢＤ周期とその基準ＢＤ周期との差）を測定し、これを記憶する。

ここでメモリなどの記憶装置に記憶されたＢＤ周期を用いて、各偏向面での書き出しタイミング、すなわち各偏向面で光束を走査する際に、画像データを基にして変調された光源からの光束で被走査面を走査し始めるタイミング、を制御する。

この（各偏向面間の）ＢＤ周期は、事前に測定してメモリ等の格納手段（記憶手段）に記憶させておくか、或いは本装置の起動時にＢＤ周期を測定し、その測定結果を記憶させておくか、のいずれかの方法でメモリに記憶させておくことが望ましい。また、再調整時に改めてＢＤ周期を測定してメモリに記憶させたり、また操作者がメモリの記憶内容を直接変更可能なように構成したりしても構わない。

そして、上述の複数のＢＤ周期と、ＢＤセンサー９からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて、感光ドラム面１２上への画像記録のための走査開始のタイミング（書き出しタイミング、書き出し位置）を調整している。

具体的に述べると、まず、本装置は、ＢＤセンサーからの出力信号によってある偏向面（ポリゴン面）での書き出しタイミング（或いは偏向面が切り替わるタイミング）を検知している（或いは検出結果を用いた演算により求めている）。

次に、その検知した書き出しタイミングと前述のメモリに記憶されたＢＤ周期とに基づいて（足し合わせる、或いは足し合わせた値に調整値を加える）、他の偏向面での書き出しタイミングを決める。その上で、光源の変調開始タイミング（画像データに基づいて光源から発する光を変調し始めるタイミング）と、偏向器（ポリゴンミラー）とを制御することにより、被走査面に所望の光を走査できるようにしている。

更に言い換えると、本装置は、偏向器の複数の偏向面のうち隣接する２つの偏向面における、複数の光束による光走査の開始タイミングの差と、隣接する別の２つの偏向面における光走査の開始タイミングの差とが互いに異なるようにしている。つまり、その２つの差が互いに異なるように、画像データに基づいて光源手段からの光の変調を開始するタイミングを、偏向面ごとに調整する制御手段を備えている。この制御手段は、主に光源手段、又は光源から発した光を変調する手段を制御することとなる。

本実施形態のようにＢＤレンズは個別に設けてもよいが、走査レンズの一部を用いてもよい。以上のように本実施形態の走査光学系は、光源手段としてＮ＝１６個の発光部を有するモノリシックマルチビームレーザーを用い高速化を達成している。また、高精細化を達成するためにＭ＝１個の発光部からのビームで書き出し位置を検知し、各ビームの書き出しタイミングを偏向面ごとに測定してＰ＝１６×５＝８０個の書き出しタイミングを格納手段に格納している。

以上のように構成すれば、各偏向面間での書き出しタイミングが不適切なことによる画質の劣化（特に主走査方向における画像端部での画質の劣化）を低減することができる、という効果が得られる。言い換えると、本装置は、偏向面ごと、或いは偏向面が切り替わるごと（切り替わる前の偏向面と後の偏向面との組み合わせごと）に、書き出しタイミングを異ならせている（異ならせることが可能である）。
これにより、偏向反射面の面精度誤差による画質劣化を低減でき、モアレやジッターが抑制され高精細で安価な光走査装置を提供できる。また、カラー画像形成装置に用いる場合は、色ずれのない、高精細で安価なカラー画像装置を提供できる。

《第２の実施形態》
本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、書き出しタイミングＴ１−１〜Ｔ１６−５の決定方法である。その他の構成は第１の実施形態と同様である。本実施形態では、書き出しタイミングの測定数Ｐ＝２ビーム（副走査方向で両端部）×５面＝１０だけ出荷時に測定し、測定値を格納手段に格納しておく。即ち、Ｔ１−１とＴ１６−１、Ｔ１−２とＴ１６−２・・・Ｔ１−５とＴ１５−５のみ測定し、Ｔ２−１〜Ｔ１５−１は、Ｔ１−１とＴ１６−１のずれから線形補間で算出して算出値を格納手段に格納している。

同様にＴ２−２〜Ｔ１５−２は、Ｔ１−２とＴ１６−２のずれから線形補間する。つまりＰの値を格納する際に２ビーム×５面＝１０ビーム分測定して格納し、測定しない１４ビーム×５面＝７０ビーム分は補間(例えば線形補間）により算出することで、全ビームの書き出しタイミングを偏向面ごとに異ならせている。これにより、格納手段としてのメモリーの容量が低減できるとともに、書き出しタイミングを測定する時間が第１の実施形態の８分の１にできるので、より安価な光走査装置を提供できる。

また、本実施形態では、偏向面上の副走査方向両端の２ビームのみ５面分の書き出しタイミングを測定したが、両端と中央付近の３ビームで測定を行う、つまりＰ＝３×５＝１５にしても良い。この場合、偏向面の面精度誤差の影響をより軽減でき、主走査方向の印字位置精度向上をさせる。

以上のように、偏向面の副走査両端のビームのみ各偏向面での書き出しタイミングを測定し、測定しないビームのタイミングを補間により求めることで、偏向反射面の面精度誤差による画質劣化と低価格が両立した高精細な光走査装置を提供できる。また、カラー画像形成装置に用いる場合は、色ずれのない、安価な高精細なカラー画像装置を提供できる。

《第３の実施形態》
本実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、光源を２次元配列のモノリシック３６ビームレーザー（ＶＣＳＥＬ）を用いた点である。その他の構成は第１の実施形態と同様である。尚、本実施形態のポリゴンミラーの面精度は副走査方向に０．１ｍｍ離間した位置の主走査方向の傾き差が０．０５分である。

以下、図６を参照して、本実施形態における偏向反射面上のビームについて説明する。同図において、横軸が反射面の主走査方向、縦軸が副走査方向を示す。また、光源手段１の発光部１乃至３６は、主走査方向に長い潜像として偏向反射面近傍に結像している。図６では、各光束の主光線の到達位置を丸で示しており、副走査方向に等間隔で２次元に配置されている。本実施形態では、第１の実施形態と同様、光偏向器６の反射面において、発光部１からの光束の主光線は、発光部３６からの光束に対して、副走査方向０．６２８ｍｍ上方で反射されている。

また、ビーム１乃至３６については、偏向面で蹴られないビーム３６とビーム２０を同時に発光させたときの同期位置検出信号に基づいて、書きだしタイミングが決定されている。これは、主走査方向に略一致した２本のビームを用いてＢＤ検知を行った方が同期検知手段での光量を確保しやすく、検知精度が向上するからである。図７に本実施形態のビーム１（ＬＤ１）、ビーム２（ＬＤ２）、ビーム１５（ＬＤ１５）、ビーム２０（ＬＤ２０）及びビーム３６（ＬＤ３６）のＢＤ信号と走査開始タイミングの関係を示す。

図７において、「ＢＤ信号」は、ＢＤセンサーにビームが入射したときに発生する信号（ＢＤ信号）を示す。発光部２０と発光部３６の光束がＢＤスリットをほぼ同時に主走査方向に横切り、ＢＤ信号がＬｏ状態に変化したときを基準とする。そしてポリゴン面１で偏向されたビーム１に関し、ｔ１−１秒後に画像信号がＯＮになり、画像を書き始める。

同様に、ビーム２の画像信号はｔ２−１秒後にＯＮになり、画像を書き出す。また、ビーム２０とビーム３６はそれぞれｔ２０−１秒後、ｔ３６−１秒後に画像を書きだす。不図示のビームもＬＤ１等と同様に書き出している。本実施形態では光源手段１の発光部の数が３６個あるため、画像領域中の１ビームあたりの発光量が小さい低出力レーザーが用いられている。従って、ＢＤセンサーに入射する１ビームの光量が低くなり検知精度が低下することを防止するために、主走査方向において略同一位置にある発光点を同時に点灯させ、ＢＤセンサー上の光量を確保し、ＢＤ検知を行っている。

このように本実施形態の走査光学系は、光源手段としてＮ＝３６個の発光点を有する２次元配列のモノリシックマルチビームレーザー（ＶＣＳＥＬ）を用い、より高速化を達成している。本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、各発光部からの光束の書き出しタイミングを偏向面ごとに異ならせている。

尚、従来のように面ごとに書き出し位置を変更しない方法では、主走査方向の書き出し位置誤差の最大値（偏向面の副走査両端ビームの間隔×単位長さあたりの偏向面の主走査方向傾き差×ｆθ係数）は、以下のようになる。即ち、０．６２８（ｍｍ）×０．０５／０．１（分／ｍｍ）×２００（ｍｍ／ｒａｄ）×２＝０．０３６ｍｍで、本実施形態の解像度２４００ＤＰＩの３画素以上のずれが生じることになる。通常の位置ずれは、１画素以下に抑える必要があり、許容できない位置ずれが生ずる。

以上のように、２次元の発光点を３６個有するＶＣＳＥＬ光源を用いても、各レーザーの書き出し位置を偏向面毎に異ならせることにより、偏向面の面精度誤差による画質劣化を低減でき、低価格で高精細な光走査装置を提供できる。また、カラー画像形成装置に用いる場合は、色ずれのない、高精細なカラー画像装置を提供できる。

（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。上述した実施形態では、出荷前に副走査方向で光源手段の全部の発光点の書き出しタイミングが測定される、あるいは副走査方向で両端部の発光点のみ書き出しタイミングが測定されるものが示された。しかし、測定される一部の発光部として、副走査方向で1個おきの発光部を用い、測定されない発光部については補間（例えば線形補間）により書き出しタイミングを決定するようにしても良い。

また偏向面の副走査方向に０．１ｍｍ離間した位置における主走査方向の傾き差が０．０５分以上ある場合に、傾き差に応じた格納手段に格納するデータ数（出荷前の測定データ数）を設定可能としておくと好ましい。即ち、傾き差が大きい場合には、出荷前の測定データ数を多くするとより好ましい。

１・・光源手段、６・・偏向手段、９・・同期検出素子、１１ａ、１１ｂ・・結像レンズ、１２・・被走査面（感光ドラム面）

Claims (16)

1. 第１及び第２の発光部を有する光源手段と、前記第１及び第２の発光部から出射した第１及び第２の光束を隣接する第１及び第２の偏向面により偏向し、被走査面を主走査方向に走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を前記被走査面に導く結像光学系と、を備える光走査装置であって、
   前記第１の偏向面により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの差と、前記第２の偏向面により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの差と、が異なるように前記光源手段を制御することで、前記被走査面における前記第１及び第２の光束の書き出し位置のずれを低減する制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記制御手段は、前記第１及び第２の偏向面の夫々により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの夫々が異なるように前記光源手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記制御手段は、前記第１及び第２の偏向面の夫々における前記第１及び第２の光束の入射位置での、副走査方向に垂直な断面内における傾きに応じて前記光源手段を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
4. 前記第１及び第２の偏向面により偏向される前記第１及び第２の光束の少なくとも一方を検知して、前記第１及び第２の偏向面の夫々に対する同期信号を生成する検知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置。
5. 前記制御手段は、前記第１及び第２の偏向面の夫々に対する前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングと、前記第１及び第２の偏向面の夫々に対する前記同期信号と、に基づいて前記光源手段を制御することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記第１及び第２の偏向面の夫々における前記第１及び第２の光束の入射位置同士の副走査方向の間隔をＴｓ、前記第１及び第２の偏向面の夫々の副走査方向の幅をＴａ、とするとき、
   ０．０３＜Ｔｓ／Ｔａ＜０．７０
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置。
7. 前記光源手段は、前記第１及び第２の発光部を含む複数の発光部を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置。
8. 前記制御手段は、前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングに基づいて他の発光部からの光束の書き出しタイミングを決定することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記第１及び第２の発光部は、前記複数の発光部の中で副走査方向に最も離れていることを特徴とする請求項７または８に記載の光走査装置。
10. 副走査方向において、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間に他の１つの発光部が配置されていることを特徴とする請求項７または８に記載の光走査装置。
11. 前記第２の光束は、前記複数の発光部から出射する複数の光束のうち書き出しタイミングが最も遅い光束であり、前記第１及び第２の偏向面により偏向される前記第２の光束を検知して、前記第１及び第２の偏向面の夫々に対する同期信号を生成する検知手段を備えることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置。
12. 副走査方向に垂直な断面内において、前記第１及び第２の偏向面の夫々の、副走査方向に０．１ｍｍ離間した位置同士における傾きの差が０．０５分以上であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置。
13. 前記第１及び第２の偏向面の夫々に対して予め取得される書き出しタイミングのデータ数は、前記傾きの差に応じて設定されることを特徴とする請求項１２に記載の光走査装置。
14. 第１及び第２の発光部を有する光源手段と、前記第１及び第２の発光部から出射した第１及び第２の光束を隣接する第１及び第２の偏向面により偏向し、被走査面を主走査方向に走査する偏向手段と、該偏向手段により偏向された前記第１及び第２の光束を前記被走査面に導く結像光学系と、を備える光走査装置であって、
    前記第１及び第２の偏向面の夫々により偏向される前記第１及び第２の光束の書き出しタイミングの夫々が異なるように前記光源手段を制御することで、前記被走査面における前記第１及び第２の光束の書き出し位置のずれを低減する制御手段を備えることを特徴とする光走査装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記被走査面に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記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画像形成装置。
16. 請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光走査装置と、外部機器から出力されたコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラと、を有することを特徴とする画像形成装置。