JP2009175470A - 光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ビームの走査倍率のずれを１つのビーム検知センサを用いて制御する光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】ポリゴンミラー３１の各反射面３１ａ〜３１ｄで偏向したビームをビーム検知センサ３３で検知して時間カウント部３４で面間走査時間を順次測定し、最新の４つの面間走査時間ｔ１〜ｔ４を記憶部３５に上書きして記憶する。記録された面間走査時間ｔ１〜ｔ４を加算してミラー１回転当たりの走査時間Ｔｉを算出する。比較制御部３６において走査時間Ｔｉを基準時間Ｔ０と比較し、走査時間Ｔｉの基準時間Ｔ０に対するずれ量の比率Ｔｉ／Ｔ０を基準クロック発生部３７から発せられた基準クロックの周波数Ｆ０に乗じてｉ回目の走査に用いる書込みクロックＦｉを生成する。そして、得られた書込みクロックＦｉを用いてｉ回目の走査を実行する。
【選択図】図７

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に用いられる光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

一般に、光学走査装置は、レーザ発光部（以下ＬＤという）を有するビーム光源装置（ＬＤユニット）から射出されたビームを、シリンダレンズ、ポリゴンミラー、ｆθレンズ等から構成される走査光学系により、ビームスポットとして被走査面上に結像させ、ポリゴンミラーを回転させることにより、被走査面上を主走査方向に等速走査させるようにしたものである。特に、複数のＬＤを備えたマルチ光学走査装置は、１つのビームを用いて走査する場合に比べ、ポリゴンミラーの回転数を上げることなく被走査面の走査及び静電潜像の形成を迅速に行うことができるため、複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の画像形成装置に広く用いられている。

従来の光学走査装置の構成を図１０に示す。光学走査装置４は、ＬＤ駆動部（図示せず）からの指示に基づいてＬＤユニット３０よりビームを射出し、射出されたビームはコリメータレンズ（図示せず）やシリンダレンズ（図示せず）を通過してポリゴンミラー３１に入射する。ポリゴンミラー３１は正確な多角形をしており、一定方向に一定速度で回転し、ＬＤユニット３０からのビームを偏向し、被走査面１０１上において主走査方向（図の白矢印方向）に等速走査させる。この例においては、ポリゴンミラー３１は正六角形であり、時計回りに一定速度で回転するものとする。ポリゴンミラー３１により偏向されたビームはｆθレンズ３２に入射する。ｆθレンズ３２はＬＤユニット３０からのビームをビームスポットとして被走査面１０１上に結像させる。

ビーム検知センサ３３は、ポリゴンミラー３１で偏向したビームを検出するものであり、ビームの主走査方向の走査開始タイミングを設定するために被走査面１０１の走査開始側の有効露光領域外に設けられている。ビーム検知センサ３３の検出結果に基づいて、ポリゴンミラー３１で偏向したビームの主走査方向の走査開始タイミングを補正する。

このような光学走査装置においては、ポリゴンミラーを回転させるポリゴンモータの回転ムラ、ＬＤの特性のばらつきによる波長の違い、或いは環境温度等の変動に伴うｆθレンズの特性変化等により、印刷画像の等倍度（走査倍率）不良や縦線揺らぎ等の画像不具合が発生し易い。しかしながら、上記の光学走査装置においては、ビーム検知センサ３３を走査開始側にのみ設けているため、書込み幅全体の情報が得られず、走査倍率の変動に伴う書込み幅のずれを補正することができない。

そこで、ビーム検知センサにより走査開始側と走査終了側のビームを検知して書込み幅のずれを補正する方法が提案されており、特許文献１には、ビーム検知センサを走査開始側と走査終了側の２箇所に配置した光学走査装置が開示されている。また、特許文献２には、走査開始側と走査終了側のビームを光路変更手段で偏向することで、１つのセンサで検知可能としたビーム走査装置が開示されている。

このような構成とすることにより、ビーム検知センサが走査開始側と走査終了側のビームを検知するタイミングの時間差、即ち走査時間を測定し、基準となる時間と比較することによりビームの書込み幅のずれを補正可能となり、ポリゴンミラーの回転ムラやＬＤのばらつきによる波長の違い、或いは環境温度等の変動に伴うｆθレンズの特性変化によるビームの走査倍率の変化や走査開始タイミングを制御することができ、画像の劣化を防止できる。
特開平１−２４００７２号公報 特開２００５−６２７１２号公報

しかしながら、特許文献１の方法ではビーム検知センサを２箇所に配置する必要があり、特許文献２の方法では折り返しミラー等の光路変更手段を配置する必要があるため、ビーム検知センサや光路変更手段の配置スペースを確保しなければならず、且つ、部品点数の増加及び製造工程の煩雑化に繋がりコスト面においても不利となっていた。また、特許文献１には走査開始側若しくは走査終了側のいずれか一方のセンサのみを用いて有効走査時間を測定可能である点も記載されているが、具体的な測定方法や測定タイミング等については何ら記載されていなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、１つのビーム検知センサを用いてビームの走査倍率の変化や走査開始タイミングのずれを補正可能である簡易な構成の光学走査装置及びそれ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は、光源から射出されるビームを偏向する複数の反射面を有する正多面体形の光偏向器と、該光偏向器により主走査方向に走査されるビームを被走査面の有効露光領域外で検知するビーム検知手段と、該ビーム検知手段の検知タイミングに基づいて光源から射出されるビームの書込み周波数を変調する制御手段と、を備えた光学走査装置において、前記制御手段は、前記ビーム検知手段により前記光偏向器の所定の反射面で偏向されたビームが検知されてから次の反射面で偏向されたビームが検知されるまでの面間走査時間を、走査直前から前記反射面の面数の整数倍分遡って加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出し、算出された走査時間を基準時間と比較して当該走査における書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記制御手段は、前記面間走査時間を前記反射面の面数の２倍以上加算して算出された前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を、前記光偏向器が２回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記面間走査時間を少なくとも前記反射面の面数分だけ記憶可能な記憶手段が設けられ、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された面間走査時間を走査直前から新しい順に前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学走査装置において、前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を記憶する記憶手段が設けられ、前記制御手段は、走査直前に前記記憶手段に記憶された前記走査時間を基準時間と比較することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の光学走査装置を備えた画像形成装置である。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、記録媒体上又は像担持体上に印刷された画像を検知する画像検知手段を備え、前記画像検知手段により検知された基準画像の位置情報に基づいて書込み周波数を調整して走査倍率を補正するとともに、補正時の書込み周波数を前記基準周波数に設定し、前記基準画像の印刷中に前記ビーム検知手段により検知された面間走査時間を前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記基準時間に設定することを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、面間走査時間を反射面の面数の整数倍だけ加算して得られた光偏向器の所定回転当たりの走査時間を用いて書込み周波数を補正するため、光偏向器の面精度に関係なくミラーの回転ムラによる走査倍率の変化を高精度に制御可能となる。また、面間走査時間を走査直前から遡って加算するため、常に最新の走査時間を基準時間と比較することができ、書込み周波数の補正精度がより高くなる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の光学走査装置において、面間走査時間を反射面の面数の２倍以上加算して走査時間を算出し、光偏向器が２回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調することにより、書込み周波数の補正頻度が減少するため、光偏向器が高速回転する光学走査装置においても処理速度を走査速度に追従させることができる。また、制御手段の負荷も低減可能となる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の光学走査装置において、面間走査時間を少なくとも反射面の面数分だけ記憶手段に記憶しておき、記憶された面間走査時間を走査直前から新しい順に反射面の面数の整数倍だけ加算して光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出することにより、各走査直前の走査時間を迅速且つ効率的に算出することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１又は第２の構成の光学走査装置において、予め面間走査時間を加算して算出された光偏向器の所定回転当たりの走査時間を記憶手段に記憶しておき、走査直前に記憶された走査時間を基準時間と比較することにより、記憶手段の記憶容量を小さくすることができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の光学走査装置を搭載することにより、光偏向器の回転ムラや光源の波長のばらつき、レンズ等の光学部材の特性変化等に起因する走査倍率の変化を精度良く補正して画像の伸縮を効果的に防止できる画像形成装置となる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成の画像形成装置において、画像検知手段により検知された基準画像の位置情報に基づいて書込み周波数を調整して走査倍率を補正するとともに、補正時の書込み周波数を基準周波数に設定し、基準画像の印刷中に検知された面間走査時間を加算して基準時間に設定することにより、装置の状態や環境条件等に応じた適切な基準時間及び基準周波数を設定可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の光学走査装置が搭載されたタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す概略図である。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのクリーニングブレード１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する光学走査装置４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで光学走査装置４によってビーム照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ（現像剤担持体）を備え、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄの現像ローラにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、光学走査装置４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０に掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、図１のタンデム型カラー画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す側面断面図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図２では帯電器２ａ〜２ｄ、クリーニング部５ａ〜５ｄは記載を省略している。

各感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向において現像ユニット３ａ〜３ｄの下流側且つ転写ローラ６ａ〜６ｄの上流側には濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄが配置されている。濃度検知センサ２１としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー付着量を測定する際、発光素子から感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びドラム表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーの付着量が多い場合には、ドラム表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にドラム表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色の基準画像の濃度を検知し、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値などを調整することにより、各色について濃度補正が行われる。なお、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄは中間転写ベルト８上に転写された基準画像を検知可能な位置に配置しても良い。

色ずれ検知センサ２３は、中間転写ベルト８の進行方向において最下流側に配置された感光体ドラム１ｄよりも下流側、且つ二次転写ローラ９よりも上流側に配置されており、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて形成され、中間転写ベルト８上に転写された色ずれ補正用の基準画像の位置を検知する。色ずれ検知センサ２３としては、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄと同様の反射型光学センサが用いられるが、他のセンサを用いることも可能である。例えば、ＣＣＤ素子と、レンズ、ドライバ回路等により構成され、対象物の映像をレンズによってＣＣＤ素子面に結像させ、光の量をビデオパルス信号に変換して出力させるラインセンサやエリアセンサ等が挙げられる。

図３は、色ずれ補正用の基準画像の一例である。中間転写ベルト８上には、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｂ）の各色の斜線と横線Ｍ、Ｃ、Ｙ及びＢからなる基準画像が形成されている。なお、矢印Ｘ１はベルト進行方向を示している。図３に示す基準画像Ｍ〜Ｂのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向（ベルト幅方向）の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向（ベルト周方向）の色ずれを検出する。

また、基準画像Ｍ〜Ｂは主走査方向の両端部に同一パターンで形成されることにより、走査倍率や走査傾きを検出可能となっている。さらに、ベルト周方向の色ずれの検知むらを低減するため、基準画像Ｍ〜Ｂは副走査方向に繰り返し形成されており、同一パターンを複数回測定してずれ量の平均値を取るようになっている。これら各色の斜線及び直線の位置関係を色ずれ検知センサ２３で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は光学走査装置４の露光開始位置及び書込み周波数を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は光学走査装置４の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。

図４は、本発明の光学走査装置の概略構成図及び制御経路を示すブロック図である。従来例の図１０と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、ここでは図１に示した感光体ドラム１ａ〜１ｄのうちいずれか一つを被走査面１０１として走査する場合について説明する。本発明の光学走査装置では、ＬＤユニット３０から射出されポリゴンミラー３１により偏向走査されたビームを１つのビーム検知センサ３３で検知し、検知タイミングに基づいてポリゴンミラー３１の１回転当たりの走査時間を算出する。そして、算出された走査時間を基準時間と比較することにより走査倍率の変化を補正する。

本発明の光学走査装置における走査倍率の補正方法について説明する。図４において、ＬＤユニット３０から射出されたビームはポリゴンミラー３１に入射される。ここではポリゴンミラー３１は４つの反射面３１ａ〜３１ｄを有する正方形であり、時計回りに一定速度で回転するものとするが、ポリゴンミラー３１は正方形に限らず、正多角形であれば他の形状のものも使用できる。また、ポリゴンミラー３１の回転方向や回転速度も光学走査装置４の仕様に合わせて適宜設定することができる。

ポリゴンミラー３１により偏向されたビームはｆθレンズ３２に入射した後、ビームスポットとして被走査面１０１上に結像され、主走査方向（図の白矢印方向）に走査が行われる。このとき、ビーム検知センサ３３を用いて被走査面１０１の有効露光領域外の走査開始側でビームを検出する。

ビーム検知センサ３３はビームを検出したタイミングに応じて時間カウント部３４に信号を出力する。ビーム検知センサ３３としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトＩＣ等の各種の光センサを使用することができる。なお、図４ではビーム検知センサ３３を被走査面１０１の有効露光領域外の走査開始側に配置しているが、ビーム検知センサ３３を走査終了側、或いは被走査面の走査に影響を及ぼさない他の場所に配置することも可能である。また、ミラーやプリズム等を設けることにより、ＬＤユニット３０からビーム検知センサ３３までのビーム光路を変更しても良い。

時間カウント部３４は、ビーム検知センサ３３から出力された検知信号の間隔により、ポリゴンミラー３１の各反射面から次の反射面までの走査時間（面間走査時間）を測定する。ビーム検知センサ３３の出力とポリゴンミラー３１の回転周期との関係を図５に示す。ポリゴンミラー３１の反射面３１ａ〜３１ｄの面精度（隣接面の角度精度）は各面において異なるため、図５に示すように１面目〜４面目までの面間走査時間ｔ１〜ｔ４も相異なっている。時間カウント部３４において計測された面間走査時間は記憶部３５へ転送される。

記憶部３５は、少なくともポリゴンミラー３１の反射面数（ここでは４面）以上の面間走査時間を記憶可能である。面間走査時間とミラー１回転当たりの走査時間との関係を図６に示す。図６に示すように、各反射面３１ａ〜３１ｄ間の面間走査時間ｔ１〜ｔ４は異なるが、面間走査時間ｔ１〜ｔ４を１つずつ含むように加算して得られるミラー１回転当たりの走査時間Ｔ１、Ｔ２、・・・（以下、Ｔｉとする）では、反射面３１ａ〜３１ｄの面精度の影響は排除される。従って、走査時間Ｔｉを予め設定された基準時間と比較することで、ポリゴンミラー３１の回転ムラのみを精度良く検出可能となる。

なお、時間カウント部３４で測定された面間走査時間ｔ１〜ｔ４を予め加算して得られたミラー１回転当たりの走査時間Ｔｉを記憶部３５に記憶するようにしても良い。このようにすれば、記憶部３５に記憶するデータ量が減少するため記憶容量を小さくすることができる。また、走査直前の面間走査時間ｔ１〜ｔ４を加算した走査時間Ｔｉを上書きして記憶するようにすれば、常に最新の走査時間Ｔｉのみが記憶部３５に記憶されるため、記憶容量を最小限にすることができる。

算出された走査時間Ｔｉは比較制御部３６へ転送される。比較制御部３６は基準の走査時間のデータを備えており、転送された走査時間Ｔｉを基準時間Ｔ０と比較し、基準時間Ｔ０からのずれの比率を計算する。このずれの比率に応じて、基準クロック発生部３７から発せられた基準クロックの周波数（基準周波数Ｆ０）を書込クロック生成部３８において補正する。例えば、計測された走査時間Ｔｉの方が基準時間Ｔ０よりも長い場合は、標準のポリゴンミラー３１の振り角に対してビーム位置が手前になっているため、画像信号を遅めに出力して画像を引き延ばす必要がある。そこで走査時間のずれの比率に合わせてビデオクロックを遅く、即ちビデオクロックの周波数を基準周波数Ｆ０よりも低くする。逆に、計測された走査時間Ｔｉの方が基準時間Ｔ０よりも短い場合は、走査時間のずれの比率に合わせてビデオクロックを早く、即ちビデオクロックの周波数を基準周波数Ｆ０よりも高くする。

また、基準時間Ｔ０、基準周波数Ｆ０としては、色ずれ検知センサ２３による基準画像Ｍ〜Ｋ（図３参照）の検知結果に基づく走査倍率の補正時（キャリブレーション時）の値を用いることが好ましい。これにより、装置の状態や環境条件等に応じた適切なＴ０及びＦ０を設定することができる。また、光学走査装置４の交換時や、画像形成装置１００の起動時、或いは所定の印刷枚数毎にキャリブレーションを自動的に実行する場合、Ｔ０及びＦ０をキャリブレーションが実行される毎に更新できるようにしておけば、常に最新のＴ０、Ｆ０を用いてビデオクロックの周波数を補正可能となる。

このようにして、基準となるビデオクロックの周波数を補正して書込みクロックを生成し、ＬＤ駆動部３９へ送信する。ＬＤ駆動部３９では図示しない画像信号発生部よりＬＤ駆動部３９に送信されてくる画像信号の周波数を書込みクロックの周波数に変換することにより、走査倍率を補正して画像の伸縮を防止することができる。なお、ここではＬＤユニット３０の走査開始位置の設定については詳述しないが、色ずれ検知センサ２３（図２参照）の検知結果に基づいてビーム検知センサ３３で検出される走査開始側のビーム検知タイミングを補正することで開始位置の設定も可能である。

図７は、本発明の光学走査装置を備えた画像形成装置における印刷中の走査倍率の補正手順を示すフローチャートである。必要に応じて図４〜図６を参照しながら、図７のステップに従い走査倍率を補正する手順について更に詳細に説明する。先ず、印刷に先立ってポリゴンミラー３１の回転を開始する（ステップＳ１）。

そして、ポリゴンミラー３１の回転が安定した時点でＬＤユニット３０内のＬＤを点灯させ、ポリゴンミラー３１の各反射面３１ａ〜３１ｄで偏向したビームをビーム検知センサ３３で検知して時間カウント部３４で面間走査時間ｔｎ（ここではｔ１〜ｔ４）を順次測定し、記憶部３５に上書きして記録する（ステップＳ２）。これにより、記憶部３５には常に最新の４つの面間走査時間ｔ１〜ｔ４が記憶されることとなる。そして、印刷が開始されると（ステップＳ３）、記憶部３５に記録された面間走査時間ｔ１〜ｔ４を加算して、ｉ回目の走査直前におけるミラー１回転当たりの走査時間Ｔｉを算出する（ステップＳ４）。算出された走査時間Ｔｉは比較制御部３６へ送信される。

次に、比較制御部３６において走査時間Ｔｉを基準時間Ｔ０と比較する（ステップＳ５）。図８に示すように、一般的にポリゴンミラー３１を駆動するモータには長周期の回転ムラがあるため、走査時間Ｔｉも時間経過と共に走査倍率補正時の基準時間Ｔ０から変化する。そこで、走査時間Ｔｉの基準時間Ｔ０に対するずれ量の比率Ｔｉ／Ｔ０を基準クロック発生部３７から発せられた基準クロックの周波数Ｆ０に乗じてｉ回目の走査に用いる書込みクロックＦｉを生成する（ステップＳ６）。

例えばＴｉがＴ０よりも小さい場合は、主走査方向に画像が拡大していることになるので、書込クロック生成部３８においてＴｉの基準時間Ｔ０に対するずれ量の比率分だけ基準クロックＦ０の周波数を上げた書込みクロックＦｉを生成する。逆に、ＴｉがＴ０よりも大きい場合は、主走査方向に画像が縮小していることになるので、書込クロック生成部３８においてＴ１の基準時間Ｔ０に対するずれ量の比率分だけ基準クロックの周波数Ｆ０を下げた書込みクロックＦｉを生成する。

そして、得られた書込みクロックＦｉを用いて、図６に示すようにｉ回目（１回目、２回目・・・）の走査を実行する（ステップＳ７）。そして、走査が終了したか否かが判断され（ステップＳ８）、走査が終了している場合は処理を終了する。一方、走査が継続している場合はｉに１を加算し（ステップＳ９）、ステップＳ４に戻って以下同様の処理を繰り返す（ステップＳ４〜Ｓ８）。

上記の制御を行うことにより、モータの回転ムラやＬＤの波長ばらつき、光学部材の特性変化等を加味して補正された周波数で書込みを行うことができ、走査倍率を高精度に補正することができる。例えば、ｉ回目の走査で有効印字幅に５ドットを均等に書き込む場合について考えると、ポリゴンミラーの走査時間が基準時間Ｔ０のとき、基準周波数Ｆ０で書込みを行った基準画像を図９（ａ）とする。図８に示したように、ｉ回目の走査時における走査時間ＴｉはＴ０よりも小さいため、書込み周波数Ｆ０を変調しない場合は図９（ｂ）のように基準画像よりも主走査方向に画像が拡大されて書き込まれる。そこで、Ｆ０にＴｉ／Ｔ０を乗じて変調された周波数Ｆｉで書込みを行うことで、図９（ｃ）のように基準画像と同様に有効印字幅に収めることができる。

なお、図７のステップＳ５において、Ｔ１／Ｔ０が許容できる倍率誤差範囲であれば正常と判断するようにして、それ以上の時間差となった場合に書込み周波数を補正することにより、実用上必要な場合にのみ補正を行うようにしても良い。このようにすれば、全ての走査において補正処理が入ることによる比較制御部３６或いはＬＤ駆動部３９の負荷を低減して処理の迅速化を図ることができる。

また、ここではポリゴンミラー３１の反射面数（４面）分の面間走査時間ｔ１〜ｔ４を加算したポリゴンミラー３１の１回転当たりの走査時間Ｔｉを基準時間Ｔ０と比較し、全ての走査において書込み周波数を補正する制御としたが、例えば反射面数の２倍以上（８個、１２個・・・）の面間走査時間を加算してポリゴンミラー３１の複数回転当たりの走査時間を求め、ポリゴンミラー３１が所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を補正する制御としても良い。このような制御とすれば、書込み周波数の補正頻度が減少するため、印刷速度が速くポリゴンミラー３１を高速回転させる必要のある画像形成装置においても補正処理速度を書込み速度に追従させることができる。また、比較制御部３６の負荷も低減可能となる。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では一つのＬＤを備えたシングルビーム走査装置について説明したが、複数のＬＤを備えたマルチビーム走査装置についても全く同様に説明できる。マルチビーム走査装置の場合、ビーム検知センサ３３に時刻をずらして複数のＬＤよりビームを入射させることにより、各ビームの検出信号を個別に発生させ、それに基づいて各ＬＤについて書込みクロックの周波数を変調すれば良い。

また、本発明の光学走査装置は、図１に示したようなタンデム型のカラープリンタに限らず、モノクロ及びカラー複写機、デジタル複合機、モノクロプリンタ、ファクシミリ等の他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。

本発明は、光源から射出されるビームを偏向する複数の反射面を有する正多面体形の光偏向器と、該光偏向器により主走査方向に走査されるビームを被走査面の有効露光領域外で検知するビーム検知手段と、該ビーム検知手段の検知タイミングに基づいて光源から射出されるビームの書込み周波数を変調する制御手段と、を備えた光学走査装置において、制御手段は、ビーム検知手段により光偏向器の所定の反射面で偏向されたビームが検知されてから次の反射面で偏向されたビームが検知されるまでの面間走査時間を、走査直前から反射面の面数の整数倍分遡って加算して光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出し、算出された走査時間を基準時間と比較して当該走査における書込み周波数を基準周波数から変調する。

これにより、反射面の面精度に関係なく光偏向器の回転ムラによる走査倍率の変化を高精度に制御可能な光学走査装置を提供することができる。また、面間走査時間を走査直前から新しい順に加算した最新の走査時間を基準時間と比較するので、書込み周波数の補正精度がより高くなる。

また、高速で走査を行う光学走査装置においては、全ての走査について書込み周波数の補正処理を行うと走査速度に追従させることが困難になるが、面間走査時間を反射面の面数の２倍以上加算して走査時間を算出し、光偏向器が２回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調するようにすれば、補正頻度が減少するため、光偏向器が高速回転する光学走査装置においても処理速度を走査速度に追従させることができる。また、制御手段の負荷も低減可能となる。

また、上記構成の光学走査装置を画像形成装置に搭載することにより、光偏向器の回転ムラや、ＬＤの波長のばらつき及び光学部材の特性変化等に起因する画像の伸縮を防止し、良好な画像形成を実現することができる。さらに、画像検知手段を用いて基準画像の位置情報から走査倍率を補正するキャリブレーション時の走査時間及び書込み周波数を基準時間及び基準周波数に設定すれば、装置の状態や環境条件等に応じた正確な基準時間及び基準周波数を設定可能となる。

は、本発明の光学走査装置が搭載された画像形成装置の概略断面図である。 は、図１に示した画像形成装置の中間転写ベルト周辺の構成を示す側面断面図である。 は、色ずれ補正用基準画像の一例を示す概略図である。 は、本発明の光学走査装置の概略構成図及び制御経路を示すブロック図である。 は、ビーム検知センサの出力とポリゴンミラーの回転周期との関係を示す図である。 は、面間走査時間とミラー１回転当たりの走査時間との関係を示す図である。 は、本発明の光学走査装置における走査倍率の補正手順を示すフローチャートである。 は、時間経過に伴う走査時間Ｔｉの変化を示すグラフである。 は、走査倍率の補正例を示す模式図である。 は、従来の光学走査装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
４ 光学走査装置
８ 中間転写ベルト
２３ 色ずれ検知センサ（画像検知手段）
３０ ＬＤユニット（光源）
３１ ポリゴンミラー（光偏向器）
３１ａ〜３１ｄ 反射面
３２ ｆθレンズ
３３ ビーム検知センサ（ビーム検知手段）
３４ 時間カウント部
３５ 記憶部（記憶手段）
３６ 比較制御部（制御手段）
３７ 基準クロック発生部
３８ 書込クロック生成部
３９ ＬＤ駆動部
１００ 画像形成装置
１０１ 被走査面

Claims (6)

1. 光源から射出されるビームを偏向する複数の反射面を有する正多面体形の光偏向器と、
   該光偏向器により主走査方向に走査されるビームを被走査面の有効露光領域外で検知するビーム検知手段と、
   該ビーム検知手段の検知タイミングに基づいて光源から射出されるビームの書込み周波数を変調する制御手段と、を備えた光学走査装置において、
   前記制御手段は、前記ビーム検知手段により前記光偏向器の所定の反射面で偏向されたビームが検知されてから次の反射面で偏向されたビームが検知されるまでの面間走査時間を、走査直前から前記反射面の面数の整数倍分遡って加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出し、算出された走査時間を基準時間と比較して当該走査における書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴とする光学走査装置。
2. 前記制御手段は、前記面間走査時間を前記反射面の面数の２倍以上加算して算出された前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を、前記光偏向器が２回以上の所定回数回転する毎に基準時間と比較して書込み周波数を基準周波数から変調することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記面間走査時間を少なくとも前記反射面の面数分だけ記憶可能な記憶手段が設けられ、前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された面間走査時間を走査直前から新しい順に前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学走査装置。
4. 前記光偏向器の所定回転当たりの走査時間を記憶する記憶手段が設けられ、前記制御手段は、走査直前に前記記憶手段に記憶された前記走査時間を基準時間と比較することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光学走査装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の光学走査装置を備えた画像形成装置。
6. 記録媒体上又は像担持体上に印刷された画像を検知する画像検知手段を備え、
   前記画像検知手段により検知された基準画像の位置情報に基づいて書込み周波数を調整して走査倍率を補正するとともに、補正時の書込み周波数を前記基準周波数に設定し、前記基準画像の印刷中に前記ビーム検知手段により検知された面間走査時間を前記反射面の面数の整数倍だけ加算して前記基準時間に設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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