JP2015227986A - 光走査装置および光走査装置の調整方法、並びに画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バンディング（副走査方向の濃度むら）を副走査方向のレーザビーム位置を調整することにより抑制可能にし、高画質であり画像品質が安定し、且つ低コストの光走査装置を提供すること。
【解決手段】画像形成信号に応じて変調駆動されるレーザビームＬを出射する光源１と、該光源１からのレーザビームＬを感光体１１面上に走査するポリゴンミラー７を有する走査光学系と、前記ポリゴンミラー７による副走査位置を当該ポリゴンミラー７の各面毎に対応させる面特定手段と、前記ポリゴンミラー７の面毎に、前記副走査位置に応じて前記光源の光量を調整する光量調整手段と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、光走査装置に関する。

カラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置では、駆動機構により回転駆動される複数の感光体に対して独立して複数の走査結像光学系による光走査手段（光走査装置）により複数の異なった色の情報をそれぞれレーザビームの走査ビームで書込む。そして、この走査ビームの書込みにより静電潜像を形成し、これらの静電潜像を複数の顕像化手段により異なった色の顕像にそれぞれ顕像化して転写材上に重ね合わせて転写しカラー画像を得るタンデム型のカラー画像形成装置がある。

上記光走査手段の各々は、読み出される各色の画像情報信号に応じて駆動制御される半導体からなるレーザからレーザビームを出射する。レーザビームは、ポリゴンミラー、レンズ等の光学部品を介して一様に帯電された感光体面に集光されるとともに主走査方向に走査される。そして回転する感光体面には、所定間隔からなる走査ビームとして複数の走査ビームに対応した画像信号が書き込まれ、静電潜像が形成される。

このような画像形成装置においては、ポリゴンミラーの面倒れや、ポリゴンミラーの回転に伴う光走査装置の振動により感光体表面上への副走査位置ずれにより、ポリゴンミラー１回転成分の周期による１ｍｍ前後から数ｍｍピッチからなる小ピッチなバンディング（副走査方向の濃度むら、横筋）が発生する。
そして、画像品質において着目されるものの一つである上記バンディングについて、これを抑制させる技術が従来から種々の検討がなされている。
特にポリゴンミラー面倒れについてはミラーの高精度加工も限界に達してきており、ポリゴン加工以外の対応策が求められていた。

各感光体ドラムの表面近傍には、Ｘ軸方向に関する変位量を検出するための非接触変位計と、Ｚ軸方向に関する変位量を検出するための非接触変位計が設けられている。
光走査装置内の各シリンドリカルレンズには、Ｚ軸方向に変位させるための圧電素子が取り付けられている。各光検知センサは、対応する感光体ドラムについての、同期検知信号、光量モニタ信号、及び副走査位置ずれ信号を出力する。
ここで走査制御装置は、各感光体ドラムについて、非接触変位計の出力と光検知センサからの副走査位置ずれ信号とを合成した結果に基づいて、圧電素子を制御する。
上記構成とすることにより、バンディングに応じてシリンドリカルレンズをＺ軸方向に微小移動させることにより、副走査位置を可変調整し、バンディングを低減することができる。

しかしながら、上記方式では光学素子のシリンドリカルレンズを圧電素子でメカ振動を発生させ副走査位置を可変とする構成が必須となる。従って、圧電駆動ための高電圧電源回路や光学ハウジングについて、大きさやコストの点で改善の余地があった。

本発明は、以上の従来技術に鑑みてなされたものであり、バンディング（副走査方向の濃度むら）を副走査方向のレーザビーム位置を調整することにより抑制可能にし、高画質であり画像品質が安定し、且つ低コストの光走査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係る光走査装置は、画像形成信号に応じて変調駆動されるレーザビームを出射する光源と、該光源からのレーザビームを感光体面上に走査するポリゴンミラーを有する走査光学系と、前記ポリゴンミラーによる副走査位置を当該ポリゴンミラーの各面毎に対応させる面特定手段と、前記ポリゴンミラー面毎に、前記副走査位置に応じて前記光源の光量を調整する光量調整手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、バンディングを抑制可能にし、高画質であり画像品質が安定し、且つ低コストの光走査装置を提供することができる。

本発明に係る光走査装置の第１の実施形態における構成を示す概略斜視図である。 本発明に係る光走査装置の第１の実施形態においてレーザビームＬがハーフミラープリズム４およびシリンドリカルレンズ５ａ，５ｂを透過する状況を説明するための説明図である。 本発明に係る光走査装置の第１の実施形態における光走査の状況を説明する説明図である。 共通の光源によりブラック画像とシアン画像の書込みを行う場合におけるタイムチャートの一例を示す図である。 レーザビーム検出器１０１の構成の一例を示すブロック図およびタイミングチャートの一例を示す図である。 ポリゴンミラー面における副走査位置と走査ラインとの関係を示す説明図である。 ポリゴンミラー面における副走査位置の他の例を示す説明図である。 本発明に係る光走査装置の第２の実施形態における構成を示す概略斜視図である。 被走査面上でのレーザビームの静止時の二次元配列を示す説明図である。 図１の光走査装置の第１の実施形態におけるポリゴンミラー偏向器７を中心とした構成を示す概略上面図である。 本発明に係る画像形成装置の一実施の形態における構成を示す概略図である。

本発明に係る光走査装置は、画像形成信号に応じて変調駆動されるレーザビームを出射する光源と、該光源からのレーザビームを感光体面上に走査するポリゴンミラーを有する走査光学系と、前記ポリゴンミラーによる副走査位置を当該ポリゴンミラーの各面毎に対応させる面特定手段と、前記ポリゴンミラー面毎に、前記副走査位置に応じて前記光源の光量を調整する光量調整手段と、を備えることを特徴とする。
次に、本発明に係る光走査装置および光走査装置の調整方法、並びに画像形成装置についてさらに詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるから技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は以下の説明において本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

（光走査装置の第１の実施形態）
図１は本発明に係る光走査装置の第１の実施形態における構成を示す概略斜視図である。また、図２は第１の実施形態においてレーザビームＬがハーフミラープリズム４およびシリンドリカルレンズ５ａ，５ｂを透過する状況を説明するための説明図である。

複数の発光領域が二次元に配置された面発光レーザ１からは、駆動回路が実装された発光基板２からの駆動信号によりレーザビームが放射される。面発光レーザ１から放射されたレーザビーム（実際は複数本のレーザビームであるが、簡単のためレーザビームを１本で描画している）はカップリングレンズ３により平行光束化され、アパーチャ１２を通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４に入射する。
そして、ハーフミラープリズム４より副走査方向に光量を略等しく２つに分割されたレーザビームのうち、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを直進的に透過したレーザビーム（図２に示すレーザビームＬ１１）がシリンドリカルレンズ５ａに入射する。一方、ハーフミラープリズム４より副走査方向に光量を略等しく２つに分割されたレーザビームのうち、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａにより反射され、更に反射面４ｂで反射されたレーザビーム（図２のレーザビームＬ１２）がシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。

面発光レーザ１からは複数のレーザビームが射出し（図１および図２では代表する１本のレーザビームを図示している）、ハーフミラープリズム４、シリンドリカルレンズ５ａ，５ｂを経て、防音ガラス６を介してポリゴンミラー偏向器７に入射する。すなわち、偏向されたレーザビームは防音ガラス６を介して走査結像光学系側へ射出する。
なお、防音ガラス６はポリゴンミラーからなるポリゴンミラー偏向器７の図示しない防音ハウジングの窓に設けられたガラスである。

ポリゴンミラー偏向器７は、図示のように上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂを副走査方向（当該ポリゴンミラー偏向器７の回転軸方向）に上下２段に形成され、図示されない駆動モータにより回転軸の周りに回転させられるようになっている。
上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂは、本実施形態においては共に４面の偏向反射面をもつ同一形状のものであるが、上ポリゴンミラー７ａの偏向反射面に対し、下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面が、回転方向へ所定角：θｐ（＝４５度）ずれている。

上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂのそれぞれに対応した位置に、第１走査レンズ８ａ、第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ａ、第２走査レンズ１０ｂ、光路折り曲げミラー９が配置されている。また、レーザビームＬはこれらの走査結像光学系を経て、走査対象となる感光体１１ａ、感光体１１ｂを光走査する。

第１走査レンズ８ａ、第２走査レンズ１０ａと、光路折り曲げミラー９とは、上ポリゴンミラー７ａにより偏向される複数のレーザビームを、対応する光走査位置である感光体１１ａ上に導光して、副走査方向に分離した複数の光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。
同様に第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ｂと、光路折り曲げミラー９とは、下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される複数のレーザビームを、対応する光走査位置である感光体１１ｂ上に導光して、副走査方向に分離した複数の光スポットを形成する１組の走査結像光学系を構成する。
このようにして、ポリゴンミラー偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される複数のレーザビームにより、感光体１１ａ面上に複数のレーザビームによりマルチビーム走査される。また同様に、ポリゴンミラー偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される複数のレーザビームにより、感光体１１ｂ面上に複数のレーザビームによりマルチビーム走査される。

ポリゴンミラー偏向器７の上ポリゴンミラー７ａと下ポリゴンミラー７ｂとでは、偏向反射面は互いに回転方向に４５度ずれている。このため、上ポリゴンミラー７ａによる偏向レーザビームが感光体１１ａの光走査を行うとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向レーザビームは、感光体１１ｂには導光されない。また、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向レーザビームが感光体１１ｂの光走査を行うとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向レーザビームは、感光体１１ａには導光されない。
即ち、感光体１１ａ，１１ｂの光走査は、時間的にずれて交互に行われることになる。

図３は、第１の実施形態における光走査の状況を説明する説明図である。図３は説明図であるので、煩雑を避け、ポリゴンミラー偏向器７へ入射するレーザビーム（実際には複数本である）を入射光、偏向されるレーザビームを偏向光ａ，偏向光ｂとして図示している。
図３（ａ）は、入射光がポリゴンミラー偏向器７に入射し、上ポリゴンミラー７ａで反射されて偏向された偏向光ａが光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ｂは光走査位置へは向かわず遮光手段ＳＤへ向かう。
図３（ｂ）は、下ポリゴンミラー７ｂで反射されて偏向された偏向光ｂが光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ａは光走査位置へは向かわず遮光手段ＳＤへ向かう。
なお、一方のポリゴンミラーによる偏向光が光走査位置へ導光されている間に、他方のポリゴンミラーによる偏向光が「ゴースト光」として作用しないように、図３に示す如き適宜の遮光手段ＳＤを用いて、光走査位置へ導光されない偏向光を遮光するのがよい。

上記の如く、図１の実施形態において、感光体１１ａ，１１ｂの光走査は交互に行われるの。このため、例えば感光体１１ａの光走査が行われるときは光源の光強度をブラック画像の画像信号で変調し、感光体１１ｂの光走査が行われるときは光源の光強度をシアン画像の画像信号で変調すれば、感光体１１ａには黒画像の静電潜像を、感光体１１ｂにはシアン画像の静電潜像を書込むことができる。

図４は共通の光源（図１の面発光レーザ１）によりブラック画像とシアン画像の書込みを行う場合において、有効走査領域において全点灯する場合のタイムチャートを示している。図４における実線はブラック画像の書込みに相当する部分、破線はシアン画像の書込みに相当する部分を示す。
ブラック画像、シアン画像の書き出しの主走査タイミングは、有効走査領域外に配備される同期検知手段で光走査開始位置へ向かうレーザビームを検知することにより決定される。
ブラック画像を書込む時間領域とシアン画像を書込む時間領域での光源の発光強度を同じに設定すると光源から感光体１１ａ，１１ｂに至る各光路において、光学素子の透過率や反射率に相対的な差異が存在する場合がある。この場合においては、各感光体に到達するレーザビームの光量が異なるので、図４に示すように、異なる感光体面を光走査するときに光源における発光強度を異ならせることにより、異なる感光体面上に到達する光量を等しくしている。

図１に示したレーザビーム検出器１０１ａ（１０１ｂ），１０２ａはレーザビームを検出する検出器であり、走査されるレーザビームの走査タイミングを検出する受光部（以下ＰＤ：受光素子）と、ＰＤからの出力信号を増幅するＡＭＰ回路等で受光手段を構成している。
レーザビーム検出器は光走査内の両端に配置され（レーザビーム検出器１０１ａ，１０１ｂ、レーザビーム検出器１０２ａも同様であるが一方のレーザビーム検出器１０１ａに相当する検出器のみ図示）、２つの出力信号の時間間隔を計測することにより、ポリゴンミラー各面の走査時間を検出する。

図５にレーザビーム検出器１０１の受光手段（ＩＣパッケージのことであり、以下フォトＩＣと称する）としての受光部とＩＣ回路部の詳細を示す（このパッケージはレーザ透過部材からなる）。レーザビーム検出器１０１はフォトＩＣとそれが実装される回路基板からなる。
ここでは、図５のうち図１の実施形態に関わる機能についてのみ詳述する。主走査方向の同期タイミング検出はＰＤ１を受光部としている。ＰＤ１で受光された走査ビームは、増幅回路ＡＭＰ１後の電圧とスレッシュ電圧Ｖｓ１を比較器ＣＭＰで比較され、受光信号を２値化して、同期位置検出信号を発生させる（図５（ｂ２））。

両端に配置されたレーザビーム検出器１０１ａ，１０１ｂにポリゴンミラーの回転に伴うレーザビームが走査されると、２つの同期位置検出信号が発生する（図５（ｂ３）。その信号の時間間隔（ＴＭまたはＴＩ）を計測し、実施形態では４面ポリゴンミラーなので、厳密には４種類の時間間隔が計測される（ＴＭ１〜４、またはＴＩ１〜４）。理由はポリゴンミラーの加工精度に依存し、ＴＭ１〜４については、各面の分割角度精度が完全に９０度ではなく秒単位でばらつくので、そのばらつき角度を時間間隔の差（数ｎｓレベル）として抽出し、各面を対応付けして特定することができる。上記時間間隔の差である数ｎｓレベルを安定して計測するには高速基準クロックが必要となりコスト高い場合、分割角度を予め８９度、９１度、９０度、９０度のように大きく異ならせることにより時間間隔の差を数μｓレベルまで拡大し、安定した計測、かつ汎用の基準クロックで安価にすることも可能である。

また、ＴＩ１〜４については、各面の面精度が完全に平面でなく、数１０ｎｍレベルでばらつくので、その面精度ばらつき時間間隔の差（数ｎｓレベル）として抽出し、各面を対応付けして特定することができる。なお、いずれの場合もポリゴンミラー偏向器のモータ部に起因する回転むら成分が重畳するため、計測するときは複数回の走査ビームで平均化することが好適である。

上記した面特定方法（面特定手段）はポリゴンミラーによる走査ビームを活用する方法であるが、それ以外に、ポリゴンミラーの一部にマーキングを施し（図示しない）、そのマーキングを光学的に検知する方法も実施可能である。
特定されたポリゴンミラー面に対応する副走査位置は、ポリゴンミラー偏向器の製造検査時に面倒れ量、または光走査装置の製造検査時に副走査位置を、上記時間間隔（ＴＭまたはＴＩ）とともに予め計測しておき、そのポリゴンミラー情報を記憶手段１１６に書き込んでおく。

次に、光量補正（光量調整手段）について詳述する。図６は、ポリゴンミラー面における副走査位置と走査ラインとの関係を示す説明図である。
図６（ａ）は副走査位置が理想状態で走査ライン間隔が均等になっており、所謂バンディングがない状態をイメージで示している。それに対して、ポリゴンミラー面倒れを主要因とした副走査位置の変動とともに走査ライン間隔に粗密ができ、バンディングとなる状態を図６（ｂ１）および図６（ｂ２）、並びに図６（ｃ１）および図６（ｃ２）に示した。図６（ｂ１）はポリゴン４面のうち第１面と第３面に対して、第２面と第４面が最大、最小となる実施形態である。

一方、ポリゴンミラー部の鏡面加工は、加工バイトが固定され、鏡面加工されるポリゴンミラー部（ワーク）側が角度分割盤に搭載され、第１面から順に第４面まで９０度ずつ回転していき、各面で鏡面加工を行い、１回転することで４面が完成されることになる。加工バイトに対して、ワークが僅かに傾いて角度分割盤に搭載されたり、角度分割盤の回転による平面度に起因したりして、鏡面加工されるポリゴンミラー面が、図６（ｂ１）の点線で示したような正弦波状に傾斜していく傾向になる。正弦波状の軌跡と、ポリゴンミラー各面の相対位置関係でポリゴンミラー面の面倒れ傾向が決まる。

その中で特徴的な例を図６（ｂ１）、図６（ｃ１）にて示し、走査ラインとして図６（ｂ２）、図６（ｃ２）を示している。
図６（ｂ２）の点線は図６（ａ）の理想位置を示し、図６（ｂ１）の副走査位置となるので、理想位置から矢印６１方向にずれを生じつつ走査されることを示している。また、上流、下流とは、感光体１１ａ（１１ｂ）の回転方向である図１中の矢印方向の矢側を下流とし、矢元側を上流としている。走査ビームを光量調整する量を「増」、「減」、「調整なし」と記載し、走査ラインの太さでイメージしている。

光量調整は、隣接走査間隔が広い場合は光量を増加、逆に隣接走査間隔が狭い場合は光量を低下させるように調整している。具体的には表１に示したパターンにしたがい、当該ポリゴン面に対して前後面の走査位置が相対的に上流（＋）か下流（−）かにより判断される。

具体的には、前から後ろの順で、（＋）から（−）のパターン１は光量増加、（−）から（＋）のパターン２は光量減少、（＋）から（＋）または（−）から（−）は光量調整なしのパターン３等に分類される。なおパターン分類において、図６（ｂ１）、図６（ｂ２）中、矢印６２で示すような一点鎖線間の範囲内のもの（図６（ｂ１）における３つの領域および図６（ｂ２）における２つの領域）は「（±）：変化なし」と扱うこととする。

上記に従い、実施形態（図６（ｂ１）、図６（ｂ２））では、ポリゴン第１面（第５面）は前後の走査位置が（−）から（＋）であり、通常より光量を減少させる。第２面は前後が（−）から（−）であり光量調整なし。第３面は前後が（＋）から（−）であり光量増加。第４面は前後が（＋）から（＋）であり光量調整なし。以上の光量調整に従い、各々光量調整を行う。

実施形態（図６（ｃ１）、図６（ｃ２））の場合は、ポリゴン第１面（第５面）は前後の走査位置が（±）から（＋）であり、通常より光量を減少させる。第２面は前後が（−）から（±）であり光量減少。第３面は前後が（±）から（−）であり光量増加。第４面は前後が（＋）から（±）であり光量増加。以上の光量調整に従い、各々光量調整を行う。

また、増加、減少させる光量は隣接走査間隔に応じて決められ、バンディングを視覚認知しないためには隣接走査間隔に比例した光量調整が好適である。
例えば、副走査密度１２００ｄｐｉの条件では、副走査位置（図６（ｂ１）の縦軸）の相対値０のときは２１．２μｍ（＝２５．４ｍｍ／１２００＝α）である。これに対して＋１．０のときは、α×ｋｓ×（＋１．０）、（Ｋｓ：走査光学系の副走査倍率に関係する係数で１未満の正数）、また、−０．５のときは、α×ｋｓ×（−０．５）の副走査位置ずれが発生していることを示している。
調整光量は前後面の副走査位置ずれ相対値を各々β、γとすると、以下の式から調整光量Ｐが求まる（Ｐ０は基準光量）。なお、光量の増加または減少は表１のパターンにより決定される。

Ｐ＝Ｐ０×（α＋｜β｜＋｜γ｜）／α

ここで、図６（ｂ１）の第３面を例に調整光量を求める。パターン１であるので、光量増加となる。調整光量は（ｋｓ＝０．１のとき）、
（２１．２＋｜２１．２×０．１×（＋１．０）｜＋｜２１．２×０．１×（−１．０）｜）／２１．２ ＝ １．２
となり、基準光量の１．２倍となる。なお第５面は、「光量減少」で０．８３倍（＝１／１．２）となる。

また、図６（ｂ１）、図６（ｃ１）における矢印６２で示した範囲幅内の領域は光量変化させなくてもバンディングが視覚認知しない範囲幅をグルーピングして予め設定し、当該グループの副走査位置は実質的に同じ位置とみなす。なお、当該副走査位置は、グループ内の平均値（中央）とする。
グルーピングするグループ数は光走査装置毎に異なり、図６（ｂ１）では３個、図６（ｃ１）では２個、図７では１個の例をそれぞれ示しており、カウンタによりこのグループの数をカウントしている。なお、図７はポリゴンミラー面における副走査位置の他の例を示す説明図であり、この図７のようにグループが１個の場合は、バンディングが発生しないレベルと判断し、光量調整自体を行わない。
グループ数については図８のステップ１１４で副走査位置情報として記憶するとともに、グループ数をカウントする。（副走査位置グループ記憶手段）
なお、グループ数が複数のときにのみ光量を調整することが好適である。

一方、画像形成のプリントＪＯＢが終了するなどして、ポリゴンミラーの回転が停止すると同期検出信号が消滅するため、ポリゴンミラー面特定情報がキャンセルされ、光量調整のトリガタイミングも発生できなくなる。そこで、副走査位置の検出はポリゴンミラーが一定速回転で回転制御した状態を示す同期信号が出力される都度、レーザビーム検出器で検出できるように光源を発光させて走査ビームを検出して、上記の副走査位置のグルーピングしている。

（光走査装置の第２の実施形態）
次に、その他の実施形態（第２の実施形態）として、図８を示した。図１と異なる点について詳述する。
図８に示したレーザビーム検出器１０１ａ（１０１ｂ）は、図１に示したレーザビーム検出器と同様であるが、同期位置検出の他、副走査位置ずれ量（相対位置ずれ：以下ＬＢＳ）を検出する受光部（以下ＰＤ）とＰＤからの出力信号を増幅するＡＭＰ回路等で受光手段を構成している。

レーザビーム検出器１０１ａ（１０１ｂ，１０２ａも同じ）は図１と同様に感光体１１の面上を走査するレーザビームと光学的（特にｆθ特性、以下同じ）に等価となる位置に配置されている。
レーザビーム検出器１０１ａは同期検出以外に、バンディング画像の周期性成分である副走査方向の相対ずれ量を検出することができる。

副走査位置のずれ量検出について詳述する。副走査位置のずれ量検出は受光部ＰＤ３とＰＤ３の出力を増幅する増幅器（ＡＭＰ３）と波形整形するコンパレータ回路（ＣＭＰ）からなる。
受光部ＰＤ３は２つの受光領域である受光部ＰＤ３ａとＰＤ３ｂの２つからなり、各々が回路パターンまたはボンディングにて電気的に接続され（図５（ａ）中の符号１１０部）、あたかも１つの受光部であるかのように扱うことができる。
受光部ＰＤ３ａの辺縁（走査上流側の端面）が走査ビームに対して直交（副走査方向に平行）するように配置され、他方、受光部ＰＤ３ｂは受光部の辺縁（走査上流側の端面端面）が副走査方向に対して角度θをもって配置されている。したがって、２つの受光部が隣接する辺縁が副走査方向に対して角度θをもって配置されることになる。

なお、２つの受光領域（受光部ＰＤ３ａと受光部ＰＤ３ｂと）の間の角度は角度θ（０＜θ＜９０°）をもたせて配置する。角度θは３０°〜６０°が好適である。実施形態では４５°の例を開示しており、最も好適な例である。３０°よりも小さいと走査されるレーザビームに対してＴｓの変動が少なくなり検出感度が悪くなるからである。一方６０°を超えると主走査方向の受光面の全幅Ｄに対する副走査方向の有効検出高さＨが小さくなり、必要な有効検出高さＨを確保するためには受光面の全幅Ｄが大きくなり、受光面が画像領域内に入りこむ問題やあるいは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ある。
副走査方向の高さＨと受光面の全幅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好適である。なお、４５°は上記の問題をバランスよく配分し許容でき最も好適である。

受光部ＰＤ３ａ，ＰＤ３ｂを走査ビームが通過することにより、図５（ｂ）に示すタイミングチャートの出力信号を発生させる。走査ビームの通過によりコンパレータ信号が出力され、２つのパルスの立下りから立下りまでの時間間隔Ｔｓはレーザビームが走査される副走査の位置に依存する。例えば図５（ａ）中のレーザビーム（１）がレーザービーム（２）の位置に変化したとき時間間隔差がΔＴｓのときレーザビームの副走査位置のずれ量変化Δｈは以下の式（１）から求められる。

Δｈ＝（ｖ×ΔＴｓ）／ｔａｎθ …式（１）
（ここで、ｖは走査されるレーザビームの速度を表す。）

図１と同様に各色毎のレーザビームが複数本同時に走査されるような面発光レーザ１であり、レーザビーム検出器１０１ａ（１０１ｂ）内に配置されているすべての受光部ＰＤへのレーザビームの入射は以下のように適正化している。
図９を参照しながら詳述する。図９（ａ）及び図９（ｂ）のいずれも被走査面上でのレーザビームの静止時の二次元配列を示している。

ωｍは主走査方向のビームピッチ、ωｓは副走査方向のビームピッチであり、各々のビーム間隔は等しくなっている。８ビーム毎を斜列として４列で合計３２ビームのアレイをそれぞれ示している。３２ビームは発光領域（発光可能なように電気的な接続もされている）を示しており、うちレーザビーム２０１、レーザビーム２０２、レーザビーム２０３およびレーザビーム２０４は実際に通電して点灯している箇所で、他は点灯していないことを示している。ここで、主走査方向の発光領域幅はＸ、副走査方向の発光領域幅はＹである。

面発光レーザを被走査面上に結像し光スポットとして走査するレーザビーム２０１（図９（ａ））で受光部ＰＤ１ａ内に走査しても、光量が足りない場合（図５（ｂ）のスレッシュ電圧に未達）は、図９（ｂ）のように複数のレーザビームを点灯させ光量をかせぐことが好適である。
図９（ｂ）は主走査方向に一列となる４つのレーザビーム２０１〜２０４を受光部内を走査するときに点灯し、レーザビーム群とすることにより従来よりも光量を増大（４ビーム分で単純に４倍）させスレッシュ電圧に達する光量を確保する。重心３０１は４つの走査レーザビームの重心位置を示したものであり、副走査の検出位置は当該位置となる。副走査位置のずれ量がレーザビーム２０１単体での位置とは異なるが、副走査位置のずれ量の変化量を検出すれば良く、重心位置３０１の変化量はレーザビーム２０１の変化量と等しいので変化量の検出が可能となる。

なお、図５（ｃ）に示した受光部の出力波形（実線）において、時間間隔Ｔに影響を与える場合がある。例えば光学素子の反射率や透過率の低下（経時劣化）のほか画像形成時の画素密度変化対応によるポリゴンミラー偏向器の回転数低減（１２００ｄｐｉから６００ｄｐｉの変化によりポリゴンミラー偏向器は５０％減の回転数で回転する）の際に、点線で示す出力波形となってしまう。コンパレータ出力を決定するスレッシュ電圧への立下時間が長くなる（傾きが緩くなる）ため、時間間隔Ｔｓ’となり、副走査位置のずれ量が変化したものとして誤った検出を行ってしまう。
前記立下時間は受光部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、上記不具合を解消することができる。

図１０は図１に示した光走査装置をポリゴンミラー偏向器７を挟んで対向する位置に配置したものであり、４つの被走査面をレーザビームが走査する４色対応のタンデム型の光走査装置である。図は光走査装置の光学系部分を、副走査方向、即ち、ポリゴンミラー偏向器７の回転軸方向から見た状態を示している。図示の簡単のため、ポリゴンミラー偏向器７から光走査位置に至る光路上の光路屈曲用のミラーの図示を省略し、光路が直線となるように描いた。

また、被走査面には、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが配置され、これら４個の感光体に形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成する。

面発光レーザ１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれ半導体レーザを示す。これら半導体レーザである面発光レーザ１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれが１本のレーザビームを放射する。半面発光レーザ１ＹＭはイエロー画像に対応する画像信号と、マゼンタ画像に対応する画像信号で交互に強度変調される。面発光レーザ１ＣＫはシアン画像に対応する画像信号と、黒画像に対応する画像信号で交互に強度変調される。

面発光レーザ１ＹＭから放射されたレーザビーム（実際は複数本のレーザビームであるが、簡単のためレーザビームを１本で描画している）はカップリングレンズ３ＹＭにより平行光束化され、アパーチャ１２ＹＭを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＹＭに入射して、副走査方向に２つに分離したレーザビームに分割される。ハーフミラープリズム４ＹＭは、図２に即して説明したハーフミラープリズム４と同様のものである。分割されたレーザビームの１本はイエロー画像を書込むのに使用され、他の１本はマゼンタ画像を書込むのに使用される。

副走査方向に２つに分割されたレーザビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）により、それぞれ副走査方向へ集光され、ポリゴンミラー偏向器７に入射する。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍには圧電アクチュエータが配置されレーザビームの副走査位置ずれと感光体自身の副走査位置変動の検出結果に応じてバンディングを補正するように制御される。

ポリゴンミラー偏向器７は、図１、図３に即して説明したものと同様のものであり、４面の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向へ２段に積設し、ポリゴンミラー相互の偏向反射面を回転方向へずらして一体化したものである。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍによる主走査方向に長い線像は、各ポリゴンの偏向反射面位置近傍に結像する。

ポリゴンミラー偏向器７により偏向されるレーザビームは、それぞれ第１走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、第２走査レンズ１０Ｙ、１０Ｍを透過し、これらレンズの作用により光走査位置である感光体１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

同様に、面発光レーザ１ＣＫから放射されたレーザビームはカップリングレンズ３ＣＫにより平行光束化され、アパーチャ１２ＣＫを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＣＫにより、副走査方向に２つに分離したレーザビームに分割される。ハーフミラープリズム４ＣＫは、ハーフミラープリズム４ＹＭと同様のものである。分割されたレーザビームはシアン画像を書込むのに使用され、他は黒画像を書込むのに使用される。

副走査方向に２つに分割されたレーザビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）によりそれぞれ、副走査方向へ集光され、ポリゴンミラー偏向器７に入射して偏向される。次いで、分割されたレーザビームはそれぞれ第１走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、第２走査レンズ１０Ｃ、１０Ｋを透過し、これらレンズの作用により光走査位置である感光体１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

（画像形成装置）
図１１に上述した本発明に係る光走査装置２０を備え、カラー機用として４色分（イエロ、マゼンダ、シアン、ブラック）の走査結像光学系をもち、各色に相当するレーザビームが感光体に集光する画像形成装置の概略構成図を示す。
ポリゴンミラー偏向器７の上段のポリゴンミラーにより偏向されるレーザビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｍに導光される。他方のレーザビームは、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｃに導光される。
また、ポリゴンミラー偏向器７の下段のポリゴンミラーにより偏向されるレーザビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｙに導光される。他方のレーザビームは、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｋに導光される。

従って、２個の面発光レーザ１ＹＭ、１ＣＫからのレーザビームがそれぞれハーフミラープリズム４ＹＭ、４ＣＫで２つのレーザビームに分割されて４色分のレーザビームとなり、これらレーザビームにより、４個の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが光走査される。感光体１１Ｙと１１Ｍとは面発光レーザ１ＹＭからのレーザビームを副走査方向に２つに分割したレーザビームにより、ポリゴンミラー偏向器７の回転に伴い交互に光走査され、感光体１１Ｃと１１Ｋとは面発光レーザ１ＣＫからのレーザビームを副走査方向に２つに分割した各レーザビームにより、ポリゴンミラー偏向器７の回転に伴い交互に光走査される。

感光体１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、それぞれ対応するレーザビームの光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）が形成される。バンディングの中で感光体に関係する成分として、感光体自身の副走査位置変動には現像装置やクリーニングブレードから伝搬する振動と感光体駆動軸（モータ）の回転むらがある。

これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。

これら各色トナー画像は、図示されない転写シート上に転写される。即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。

このようにして転写シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。このカラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。

以上のように本発明によれば、高画質であり画像品質が安定し、且つ低コストの光走査装置および光走査装置の調整方法、並びに画像形成装置を提供することができる。
より詳しくは、本発明によれば、ポリゴンミラー１回転成分の周期による１ｍｍ前後から数ｍｍピッチからなる小ピッチなバンディングを副走査位置ばらつきに対応して走査ラインごとに光量補正を行うことで、バンディングの視覚認知を軽減し、高画質化を実現することができる。また本発明によれば、簡単かつ安価にポリゴンミラー面を特定し、副走査位置との対応付けを可能とすることで、上記した効果を容易に実現することができる。
さらに本発明によれば、副走査ライン毎の光量補正を副走査位置の範囲（グループ）によって段階的に行うことで、エレキシステム（Ｄ／Ａコンバータのビット数低減）の簡素化、低コスト化も併せて実現することができる。
またさらに本発明によれば、ポリゴン面倒れが小さく、バンディングが少ない場合においては光量調整を実施しないことで、光走査装置の消費電力を小さくすることができる。
またさらに本発明によれば、画像形成のプリントＪＯＢが終了するなどして、ポリゴンミラーの回転が停止しても、再起動（回転同期信号出力）するたびに副走査位置検出し、光量調整を適正に維持することができるので、上記した効果を安定して実現することができる。

Ｌ レーザビーム
ＳＤ 遮光手段
１ 面発光レーザ
２ 発光基板
３ カップリングレンズ
３ａ 受光部（ＰＤ）
３ｂ 受光部（ＰＤ）
４ ハーフミラープリズム
４ａ 半透鏡
４ｂ 反射面
５ａ シリンドリカルレンズ
５ｂ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ ポリゴンミラー偏向器
７ａ 上ポリゴンミラー
７ｂ 下ポリゴンミラー
８ａ 第１走査レンズ
８ｂ 第１走査レンズ
９ 光路折り曲げミラー
１０ａ 第２走査レンズ
１０ｂ 第２走査レンズ
１１ａ 感光体
１１ｂ 感光体
１２ アパーチャ
１７ 搬送ベルト
１５ 転写器
１９ 定着装置
１０１ レーザビーム検出器
１０１ａ レーザビーム検出器
１０１ｂ レーザビーム検出器
１０２ａ レーザビーム検出器

特開２０１４−１０４１４号公報

Claims (9)

1. 画像形成信号に応じて変調駆動されるレーザビームを出射する光源と、
   該光源からのレーザビームを感光体面上に走査するポリゴンミラーを有する走査光学系と、
   前記ポリゴンミラーによる副走査位置を当該ポリゴンミラーの各面毎に対応させる面特定手段と、
   前記ポリゴンミラー面毎に、前記副走査位置に応じて前記光源の光量を調整する光量調整手段と、を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 予め前記ポリゴンミラーの各面に対応する副走査位置を計測した情報を記憶した記憶手段をさらに備え、
   前記面特定手段は、前記情報から前記ポリゴンミラーの各面毎に光量の調整量を算出し、前記ポリゴンミラーの各面毎に前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記レーザビームの走査位置を検出する受光素子をさらに備え、
   前記面特定手段は、前記受光素子により検出された副走査位置と、前記ポリゴンミラーの各面における主走査時間と、を対応させることにより、当該ポリゴンミラーの各面毎の副走査位置を特定し、
   前記光量調整手段は、当該特定された副走査位置の情報から前記ポリゴンミラーの各面毎に光量の調節量を算出することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記ポリゴンミラーの各面毎の副走査位置を、予め設定された副走査位置の範囲にグルーピングした副走査位置グループとして記憶する副走査位置グループ記憶手段をさらに備え、
   前記光量調整手段は、前記光源の光量を前記副走査位置グループに応じて調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 前記グルーピングされた副走査位置グループの数をカウントするカウンタをさらに備え、
   前記副走査位置グループの数が２以上のときにのみ、前記光量調整手段により前記光源の光量を調整することを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記ポリゴンミラーの各面毎の副走査位置を、予め設定された副走査位置の範囲にグルーピングした副走査位置グループとして記憶する副走査位置グループ記憶手段をさらに備え、
   前記光量調整手段は、前記光源の光量を前記副走査位置グループに応じて調整し、
   前記ポリゴンミラーの回転同期信号が前記受光素子により検出されるたびに、前記面特定手段が当該ポリゴンミラーの各面毎の副走査位置を特定し、且つ、前記副走査位置グループ記憶手段がグルーピングすることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
7. 光走査手段によって感光体に光を走査して静電潜像を形成し、該静電潜像を可視化して画像を形成する画像形成装置において、
   前記光走査手段は、請求項１乃至６のいずれかに記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。
8. 画像形成信号に応じて変調駆動されるレーザビームを出射する光源と、該光源からのレーザビームを感光体面上に走査するポリゴンミラーを有する走査光学系と、を備える光走査装置の光量調整方法であって、
   前記ポリゴンミラーによる副走査位置を当該ポリゴンミラーの各面毎に対応させる面特定工程と、
   前記ポリゴンミラー面毎に、前記副走査位置に応じて前記光源の光量を調整する光量調整工程と、を備えることを特徴とする光走査装置の光量調整方法。
9. 画像形成信号に応じて変調駆動されるレーザビームを出射する光源と、該光源からのレーザビームを感光体面上に走査するポリゴンミラーを有する走査光学系と、を備える光走査装置の光量調整方法であって、
   前記ポリゴンミラーによる副走査位置を検出するステップと、前記副走査位置検出工程で検出された副走査位置をポリゴンミラー面と対応させるステップとを有する面特定工程と、
   前記ポリゴンミラー面の副走査位置を予め設定された範囲内にグルーピングして副走査位置グループとして記憶するステップと、該副走査位置グループに応じて、前記ポリゴンミラー面毎に前記光源の光量を調整する光量調整工程と、を備えることを特徴とする光走査装置の光量調整方法。