JP2009031671A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】周期的ではない主走査方向のジッタが発生する画像形成装置では、ジッタの影響により画像形成位置ずれが発生する。
【解決手段】走査を行うラインよりも前のラインを走査した際の水平同期信号のタイミング情報を用いて、走査を行うラインにおけるジッタ量を予測し、走査に使用しない区間である各ラインの帰線区間内に、画像クロックを供給するＰＬＬの周波数を制御する。この制御により、利用走査域の主走査倍率を制御し、ライン毎に発生する主走査方向の低周波成分のジッタを低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真技術を用いた画像形成装置の小型化および低コスト化が要求されている。装置の小型化および低コスト化を実現するため、従来のポリゴンミラーの代わりに、半導体製造技術で製造したガルバノミラーを用いた構成が提案されている（例えば特許文献１等参照）。この構成では、ガルバノミラーの機械寸法に基づく固有の共振周波数でミラーを共振振動させることにより、光ビームを主走査方向に走査して画像を形成する。このガルバノミラーは半導体製造技術を用いることで小型化でき、一度に多数のミラーを作ることができるためコストの低下が期待できる。

また、画像形成のためには、等線速度で光ビームによる走査を行うことが望ましい。そのため、少なくとも感光体上の走査範囲内（以下、利用走査域と呼ぶ。）でガルバノミラーが等角速度で揺動すれば、等線速度による走査のための補正光学系を簡素化できる。そこで、ガルバノミラーを入れ子型とし、複数の振動成分を合成することで、利用走査域でのミラーの揺動を略等角速度とし、さらに走査角を大きくとることを可能とした提案がなされている（たとえば特許文献２等参照）。これによれば補正光学系も小型で簡素な構成とすることができ、小型で低コストな光走査装置として好適である。
特開平７−１７５００５号公報 特開２００５−２０８５７８号公報 特開２００４−２３７６２３号公報 特開２００４−３５１９０８号公報

しかしながら、上記のような技術を用いてミラーを共振周波数で振動させて偏向を行う場合、主に共振振動動作時の空気抵抗による乱流に起因して共振振動にぶれが生じ、周期的ではない主走査方向のジッタが発生するという問題がある。図１は振動ミラーを用いてレーザの偏向を行うプリンタの光学系の部分とその走査角の変位を図示したもの、図２は振動ミラーを用いる構成において、ジッタが走査に与える影響について説明した図である。図１に示すように、振動ミラーを用いて走査を行う際に、空気抵抗などの影響により走査角の線速度にぶれが生じる。このため１ライン分の走査を行う度にＢＤ信号を検出するタイミングにぶれが生じてしまう。ぶれが生じるということは、走査を行う際に、ある時間Ｔの時点で走査を行う主走査方向の画像形成位置や倍率にぶれが生じ、ラインごとに一定ではないということである。この影響により、図２に示すように、副走査方向に縦線を引いた場合、ジッタの影響により縦線は複数ラインにわたってゆっくりとずれてゆき、結果として、紙の中央や書き終わり位置における、主走査方向（横）への画像の歪みとして表れるという問題がある。

このような画像形成の位置ずれや倍率を補正する技術としては、走査中に画素クロックを変化させることにより主走査倍率をあわせこむ方法（特許文献３を参照）が提案されている。また、主走査区間をいくつかの区間に分割し、主走査倍率のずれにあわせて走査時に微小な画素片を挿入もしくは削除することにより主走査倍率の補正を行うという方法（特許文献４を参照）も提案されている。

ただしこれらの技術では、補正量を予め決定しておき、その補正量を、補正量決定後の画像形成動作に適用することで、画像の劣化を防止している。そのため、ライン毎に非周期的なジッタが生じる偏向手段を有する装置においては補正量を予め決めておくことが出来ず、ライン毎の画素の位置ずれに合わせて補正ができないといった問題があった。

本発明は上記従来例に鑑みてなされたもので、非周期的に生じるジッタに起因し、ライン毎に一定ではない画像歪みを補正することができる光走査装置及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は以下の構成を備える。

画像クロックを生成する画像クロック生成手段と、
前記画像クロックに同期した画像信号で光ビームを変調する変調手段と、
前記変調手段により変調した光ビームを偏向させて走査面を繰り返し走査する光走査手段と、
前記光走査手段により偏向される光ビームの走査線上における一定区間の走査の所要時間を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した所要時間の変化に合わせて、前記画像クロックの周波数を補正する補正手段とを備える。

本発明によれば、非周期的に生じるジッタに起因し、ライン毎に一定ではない画像歪みを補正することができる。このため。主走査方向のジッタの影響を低減し、紙の書き終わり位置などで視認される副走査方向の直線の揺れを低減した良好な画像を得ることができる。

＜本発明の概略＞
半導体製造工程で作成されるガルバノミラーに代表されるミラーを共振周波数で振動させ、振動ミラーによる反射でレーザの偏向を行う光走査装置においては、振動ミラーに固有の共振周波数にあわせて主走査方向のスキャン周期を決定し、描画を行う。図１に走査を行う際のレーザの線速度が変化してジッタが発生する仕組みを、図２に発生したジッタが印字に与える影響の図を示す。

図１において、理想の走査（すなわちジッタが生じず、振動ミラーがその固有振動数で回転軸を中心とした揺動をした場合に実現される走査）を行った際の、時間経過に伴う光ビームの走査位置を実線１０１で示す。振動ミラーで反射された光は、走査の先頭側にある光センサ２１７（始点側検出部と呼ぶ。）および走査の末尾側にある光センサ２１８（終点側検出部と呼ぶ。）で検知される。なお、画像形成装置における光ビームによる走査は片道走査であり、感光体ドラムを走査する光を走査光、走査後に走査線の始点まで戻る際の光を帰線光と呼ぶ。帰線光は、光センサで検出でき、かつ、感光ドラム上の電荷に影響を及ぼさない強度に調整される。このような光ビームによる走査が振動ミラーによって繰り返し行われる。

図１において、走査光が始点側検出部２１７で検出されるタイミングをｔａ、帰線光が始点側検出部２１７で検出されるタイミングをｔｂで示す。また、帰線光が終点側検出部２１８で検出されるタイミングをｔｃ、走査光が終点側検出部２１８で検出されるタイミングをｔｄで示す。それぞれの検出部による検出信号を水平同期信号と呼ぶ。そして、タイミングｔａからｔｂまでの時間をｔ１、タイミングｔａからｔｃまでの時間をｔ２、タイミングｔａからｔｄまでの時間をｔ３とする。このとき、振動ミラーのジッタの影響により走査を行う線速度（走査速度と呼ぶ。）が変化すると、ｔ１，ｔ２，ｔ３の値がそれぞれ変化し、たとえば図１に示すｔ１’， ｔ２’， ｔ３’となる。このため画像形成に利用される利用走査域が変化してしまう。

利用走査域とは、画像形成される主走査線の最大の長さに応じた振動ミラーの振動角の範囲であり、感光体ドラム上を走査面として、主走査線の最大の長さを利用走査線長、利用走査線長にわたる一走査の時間を利用走査時間と呼ぶことにする。利用走査線長は、画像形成に利用される一定区間である。利用走査域で偏向される光ビームは、画像信号で変調され、その結果感光体ドラムに静電潜像が形成される。その際、画像信号は、振動ミラーが理想的に振動することを前提としたレートで、光ビームに載せられる。図１にその開始点ｔｕｂと終了点ｔｕｅとを示した。振動ミラーの利用走査域が、画像信号の開始点ｔｕｂと終了点ｔｕｅとに同期しており、走査速度が一定である限り、想定された利用走査線長いっぱいに画像の１ラインが形成されることになる。

ところが、振動ミラーにジッタが生じると、振動ミラーの利用走査域の始点と終点それぞれと、画像信号の開始点ｔｕｂと終了点ｔｕｅそれぞれとの同期が失われる。図１の例では、ジッタが生じた場合の点線１０２は、画像信号の開始点ｔｕｂ、終了点ｔｕｅそれぞろえにおいて、理想的な振動に比べて位相が進んでおり、しかも位相ずれの量は、時間の進行と共に小さくなる。すなわち走査速度が理想のそれよりも遅い。このため、感光体ドラム上には、想定された画像のラインよりも走査方向にずれ、しかも短くなったラインが形成される。

このように利用走査域が変化すると印字領域も変化し、図２に示すような紙の中央や書き終わり位置における副走査方向（縦）直線の揺れが発生する。ジッタはラインごとの変化量は小さいが、複数のラインに渡り少しずつずれてゆき、そのため縦直線のぶれとなって現れる。なお、図１において、走査時間の理想値を ｔ とした場合、走査域のジッタは、 ｔ−（ｔ２−ｔ１） により求めることができる。

そこで本実施形態では、主にこのような複数ラインにわたってゆっくりと変化していく低周波成分のジッタを低減するために、まさに走査しようとするラインよりも前のラインを走査した際の水平同期信号のタイミング情報を用いる。それを用いて、走査するラインにおけるジッタ量を予測する。このジッタ予測値は１ライン前の走査のジッタ量をそのまま用いる。もしくは複数ライン分のジッタ量の値に移動平均フィルタのようなローパスフィルタを適用するして得る。または、複数ライン分のジッタ量に高次の最小二乗法等を適用して線形式に近似し、ローパスフィルタを用いて高周波成分をカットする等の方法を用いて得る。水平同期信号のタイミング情報やその履歴から求めたジッタ予測値に基づき、各ラインの帰線区間内に、画像クロックを供給するＰＬＬの周波数の制御を行う。画像クロックは、画像信号の同期信号であり、画像信号の信号レートを決定する信号である。またＰＬＬ（位相ロックループ）回路は、たとえばＶＣＯ（電圧制御発振器）に基準電圧を印加し、その基準電圧に応じて出力される周波数の交流信号を安定して供給できる回路である。そのため、ＶＣＯに印加する基準電圧を変えることで発信周波数を変えることができる。ただし、基準電圧を変えた際に、発信周波数が変更後の定常状態に至るまでには遅延がある。そのため、本実施形態では帰線区間において周波数変更の制御を行い、走査対象ラインの走査開始までに、発信周波数を安定させる。

制御方法はジッタ込みの走査幅が、目標の走査幅に対して大きい場合は画像クロックを小さく、走査幅が目標の走査幅に対して小さい場合は画像クロックが大きくなるように補正する。

この制御により、走査速度がジッタの影響によりライン毎に異なる場合も、利用走査域内の画像クロックのレートを変更することで、利用走査域における光ビームに載せられる画素数（すなわちクロックパルスの数）を一定の数にすることができる。その結果、利用走査域の主走査倍率を制御し、ライン毎に発生する主走査方向の低周波成分のジッタを低減し、より良好な画像を得ることができる。

［第１実施形態］
（基本構成＋直前の１ライン分のジッタ分だけ補正を行う例）
以下、添付図面に従って本発明にかかる実施形態を詳細に説明する。図３は、本発明の実施形態における画像形成装置のコントローラとプリンタエンジンの構成を示すブロック図である。

＜画像形成装置の構成＞
コントローラ２１は、不図示のＣＰＵにより装置全体の制御を行うと共に、外部から受信する印刷データからプリンタエンジン２２で出力可能な印刷データの生成を行う。コントローラ２１内の画像生成部２１１は、コントローラ２１が外部から受信したデータを解析して画像処理を行い、印刷データ、たとえば２値ビットマップデータを生成する。生成された印刷データは、プリンタエンジン２２から出力される垂直同期信号とＰＷＭ（パルス幅変調器）２１２の要求タイミングに従い、画像処理部２１１からＰＷＭ２１２に出力される。主走査周期目標値記憶部２２３は、主走査周期の目標値を記憶し、ジッタ算出部に出力する。主走査周期目標値記憶部２２３に記憶される目標値は、例えば図１に示した時間ｔ１，ｔ２，ｔ３等である。なお、本実施形態では主走査周期を目標値として記憶しているが、ミラーの共振周波数・主走査線の間隔や１ラインごとの補正量など、主走査の周期に関する情報（これを走査情報と呼ぶ。）であれば周期以外の情報を記憶する構成であってもよい。

ジッタ算出部２１４はエンジン２２より出力される水平同期信号と主走査周期の目標値とを比較し、ジッタ値を補正量予測部２１５に出力する。補正量予測部２１５はジッタ算出部２１４より出力されるジッタ値より次の走査時のジッタ値を予測し、画像クロックの補正量を決定し、補正量を画像クロック生成部に出力する。本実施形態では、ジッタ算出部２１４より出力されるある走査のジッタ値が、その次の走査のジッタ値の予測値となる。画像クロック生成部２１３は、補正量予測部２１５より出力される補正量に基づいて画像クロックの周波数が決定されて、プリンタエンジン２２から出力される水平同期信号に位相同期する画像クロックを生成し、ＰＷＭ２１２に画像クロックを出力する。ＰＷＭ２１２は、画像クロック生成部２１３から出力される画像クロックに同期して画像生成部２１１から印刷データを受け取り、プリンタエンジン２２にビデオ信号を出力する。

プリンタエンジン２２の垂直同期信号生成部２２１は、副走査方向の書き出し位置を同期させるための垂直同期信号を画像生成部２１１に出力する。水平同期信号生成部２２２は、感光体ドラム２２６に設置されているＢＤセンサ２１７，２１８からの出力信号に基づき、主走査方向の書き出し位置を同期させるための水平同期信号を画像クロック生成部２１３、および振動ミラー駆動部２２５に出力する。振動ミラー駆動部２２５は、振動ミラー２２４を駆動する。振動ミラー２２４はたとえば半導体製造方法で製造されるガルバノミーらであり、駆動信号に応じて軸回りに繰り返し揺動する。振動ミラー２２４は、レーザユニット２２５から照射されるレーザ光を反射して主走査方向に偏向する。なお、振動ミラー２２４の駆動方法として、静電力・電磁力・バイメタル・圧電素子やそれらの組合せによるものが考えられるが、その他の駆動方法であっても構わない。レーザユニット２２５は、ＰＷＭ２１２から受け取ったビデオ信号を用いてレーザ光を点滅させる。点滅するレーザ光は、振動ミラー２２４によって反射して感光体２２７上を走査し、感光体２２６を露光する。プリンタエンジン２２は、感光体ドラム２２６表面の露光により形成された静電潜像をトナー等の色材で現像し、カットシート等の印刷媒体に転写し、定着処理を行って画像を出力する。なおＢＤセンサを単に検出部とも呼ぶ。

＜補正量の予測及び画像クロックの補正＞
図４および図５は、図３におけるジッタ算出部２１４で検出したジッタ値に基づき、画像クロックを補正を行う手段について説明する図である。図４において、開始側検出部２１７から終了側検出部２１８までに要する光ビームによる走査時間（センサ間走査時間）の理想値をＴとし、１走査区間の理想値に対するジッタの割合（ジッタ値あるいは歪率と呼ぶことにする。）をａとする。そうするとジッタ値ａは、ａ＝（Ｔ−（ｔ２’−ｔ１’））／Ｔにより求めることができる。ｔ１’，ｔ２’はそれぞれｔ１，ｔ２に対応する実測値を意味する。すなわちｔ２’−ｔ１’は実測されたセンサ間走査時間である。ジッタ値は、ある走査線についての走査の所要時間（ｔ２’−ｔ１’）と、あらかじめ記憶された所要時間の目標値Ｔとの差分の、目標値Ｔに対する比率である。

図５（ａ）は、理想の利用走査時間と１ライン分の画像クロックＶＣＬＫとの関係を示す。図５（ｂ）は、ジッタの影響で利用走査時間が大きくなった場合、つまり図4における走査速度が遅くなった場合の利用走査時間と１ライン分の画像クロックＶＣＬＫとの関係を示す。図５（ｃ）は、利用走査時間が小さくなった場合、つまり図4における走査速度が速くなってしまった場合の利用走査時間と１ライン分の画像クロックＶＣＬＫとの関係を示す。それぞれ、求めた補正量に基づき画像クロックのクロックレートを増減させて走査を行う。

例えば、図５（ａ）では、画像クロックは、振動ミラーの共振周波数から予め決められた利用走査時間に、１ラインに相当する数のクロックパルスが含まれるような周波数を持つ。すなわち、理想的な利用走査時間をＴｕ、理想的なセンサ間走査時間をＴ、それに対応する画像クロックの周波数をＦｖ、１ラインの画素数（すなわちクロックパルス数）をＭとする。また、画素クロックの周期×画素数Ｍで与えられる時間を、画素描画時間Ｔｐと呼ぶことにする。このとき、図５（ａ）においてはＴｕ＝Ｔｐ＝Ｍ／Ｆｖとなる。これらの理想的な値が、主走査周期目標値記憶部に記憶されている。

図５（ｂ）では、利用走査時間をｔｕ１、測定されたセンサ間走査時間をｔ１、それに対応する画像クロックの周波数をｆｖ１、１ラインの画素数（すなわちクロックパルス数）をＭとする。また画素クロックの周期１／ｆｖ１×画素数Ｍで与えられる時間を、画素描画時間ｔｐ１とする。このとき、ｔｕ１＝ｔｐ１＝Ｍ／ｆｖ１となるよう、画素クロックの周波数がｆｖ１に変更されている。このときの歪率ａ１は上述したようにａ１=（Ｔ−ｔ１）/Ｔで与えられる。この歪率ａ１は、センサ間において走査速度が一定であるとすれば、理想的な利用走査時間と、実際の利用走査時間とからも、センサ間走査時間と同様に得られる。すなわち、ａ１=（Ｔｕ−ｔｕ１）／Ｔｕが同時に成立し、（Ｔｕ−ｔｕ１）／Ｔｕ＝（Ｔ−ｔ１）／Ｔ＝ａ１となる。この関係からｔｕ１＝ｔ１・Ｔｕ／Ｔとなる。ここでｔｕ１＝ｔｐ１＝Ｍ／ｆｖ１であるから、ｆｖ１＝Ｍ／ｔｕ１＝Ｍ／（ｔ１・Ｔｕ／Ｔ）＝Ｍ・Ｔ／（ｔ１・Ｔｕ）となる。Ｍは画像形成装置の仕様により、Ｔ、Ｔｕは画像形成装置の仕様と振動ミラーの共振周波数に基づいて予め決定されている目標値である。したがって、画素数Ｍ、センサ間走査時間Ｔ、利用走査時間Ｔｕを記憶しておき、それら値を参照すれば、実測されたセンサ間走査時間ｔ１を元に、ｔｕ１＝ｔｐ１とするための画像クロックの周波数ｆｖ１を決定できる。画素数Ｍ、センサ間走査時間Ｔ、利用走査時間Ｔｕは、主走査周期目標値記憶部２１３に記憶される。

このように測定されたセンサ間走査時間と定数とから周波数ｆｖ１は求められるが、本実施形態ではジッタ算出部２１４によりａ１=（Ｔ−ｔ１）／Ｔをまず計算し、その値から、補正量予測部が周波数ｆｖ１を算出する。すなわち、（Ｔｕ−ｔｕ１）／Ｔｕ＝ａ１かつｔｕ１＝Ｍ／ｆｖ１であるから、ｆｖ１＝Ｍ／（Ｔｕ−ａ１・Ｔｕ）となる。こうして算出された周波数ｆｖ１は、測定対象となった走査線において用いられることで、高品位の画像が得られる値である。本実施形態ではこの値をそのまま測定された走査線の直後の走査線に載せる画像データの画素クロックとする。

そこで水平同期信号生成部２２１からの信号に基づいて、たとえば補正量予測部２１５は、上述した容量で次の走査線に載せる画像信号の画素クロック周波数を算出して記憶しておく。その新たな周波数が記憶され、かつ、終点側検出部２１８で走査光が検出されたなら、画素クロック周波数の変更準備ができたことを、補正量予測部２１５から画像クロック生成部２１６に通知する。その通知を受けた画像クロック生成部２１６は、画像クロックを発生するＰＬＬ回路に含まれるＶＣＯの基準電位を、新たな周波数ｆｖ１に対応する基準電位に変更する。

なお、センサ間走査時間は走査光について測定され、また画像クロックの周波数の変更は帰線区間に行われる。そのため、各ＢＤセンサの出力信号に基づいて、検出された光ビームが走査光か帰線光かを判定する必要がある。たとえば、始点側検出部２１７から検出信号が出力された際に、その直前の検出が始点側検出部２１７によりされていれば、それは走査線光であると判定できる。逆に、始点側検出部２１７から検出信号が出力された際に、その直前の検出が終点側検出部２１８によりされていれば、それは帰線光であると判定できる。また、終点側検出部２１８から検出信号が出力された際に、その直前の検出が始点側検出部２１７によりされていれば、それは帰線光であると判定できる。逆に、終点側検出部２１８から検出信号が出力された際に、その直前の検出が終点側検出部２１８によりされていれば、それは走査線光であると判定できる。そのため、ジッタ算出部２１４及び補正量算出部２１５は、帰線光であるか走査線光であるかの判定を、上述した容量で行っている。

なお上述のｆｖ１を求める式は、このほかの変形が可能である。もちろん式は変形されるだけであって、本質は変わることはない。たとえば、Ｔｕ＝Ｍ／Ｆｖの関係をｆｖ１＝Ｍ／（Ｔｕ−ａ１・Ｔｕ）に適用すれば、ｆｖ１＝（１−ａ１）Ｆｖとなる。すなわち、走査が理想的に（すなわちジッタなしに）行われている場合の画像クロックの周波数Ｆｖを目標値として記憶しておき、それを参照して補正量であるｆｖ１を決定することもできる。

図５（ｃ）では、図５（ｂ）が理想的な状態に対して走査速度が低下している例を示しているのに対して、走査速度が高くなっている例を示している。利用走査時間をｔｕ２、測定されたセンサ間走査時間をｔ２、それに対応する画像クロックの周波数をｆｖ２、１ラインの画素数（すなわちクロックパルス数）をＭとする。また画素クロックの周期１／ｆｖ２×画素数Ｍで与えられる時間を、画素描画時間ｔｐ２とする。このとき、ｔｕ２＝ｔｐ２＝Ｍ／ｆｖ２となるよう、画素クロックの周波数がｆｖ２に変更されている。このときの歪率ａ２は上述したようにａ２=（Ｔ−ｔ２）/Ｔで与えられる。この歪率ａ２は、センサ間において走査速度が一定であるとすれば、理想的な利用走査時間と、実際の利用走査時間とからも、センサ間走査時間と同様に得られる。すなわち、図５（ｂ）と同じ要領で、ｆｖ２＝Ｍ・Ｔ／（ｔ２・Ｔｕ）＝Ｍ／（Ｔｕ−ａ２・Ｔｕ）＝（１−ａ１）Ｆｖで求められる。

この結果、センサ間走査時間がジッタの影響で１ライン毎に異なる場合でも、その利用走査域内のクロックパルスの数、つまり画素数を一定に保つことが出来る。このような方法でジッタ補正を行うと、一つ前のラインを走査した際のジッタ値の分だけ補正を行うため、次に走査した際に発生するジッタ量を無視する形となるが、１ラインごとの変化量は小さいため、結果としてジッタの影響は目立たないものとなる。

換言すると、本実施形態では、光ビームにより走査される感光体ドラム上の走査速度（すなわちセンサ間の所要時間）を、ＢＤセンサによる出力信号のタイミングに基づいて検出する。その速度に基づいてジッタ値を求め、一定の長さの区間（すなわち利用走査線長）のパルス数が一定数となるよう（すなわち前記所要時間内のパルス数が一定となるよう）補正値を決定しているということもできる。

以上示したように、走査を行った際のセンサ情報より、振動ミラーの帰線区間内に次の走査におけるジッタ値を予測し、ジッタ値を補正するように画像クロックを調整し、走査を行う。こうすることにより、各ライン毎に変化するジッタの低周波成分を補正し、ぶれの目立たない画像を得ることができる。

［第２実施形態］
（最小二乗法を用いて予測して補正）
第１実施形態において、ジッタ予測部において求めたジッタ値は、直前の走査において検出された走査情報に基づいて求めたジッタ値をそのまま予測値として採用し、補正値として用いる例を示した。この走査情報の値を複数の走査線について蓄積し、その値より次の走査におけるジッタ値を予測しても良い。以下に、図６を用いてその方法を説明する。

第１実施形態の場合と基本構成は同様であり、走査時間の理想値を ｔ とした場合、１走査区間のジッタの理想値に対する割合（歪率）ａは、ａ＝（ｔ−（ｔ２−ｔ１））／ｔにより求めることができる。この値ａを２つ以上の走査線について記憶しておき、その値を用いて最小二乗法により近似曲線を求める。測定対象となる走査線は、補正対象の走査線の直前までの連続した複数の走査線であることが望ましい。

求められた近似曲線は、記憶しておいたジッタ値ａの数をｎとした場合、近似式は最大でｎ−１次式の関数として求めることができ、以下のような各次数ごとの和によって表現される。

Ｐ（ｘ）＝ａ０ｘ^0＋ａ１ｘ^1＋ａ２ｘ^2＋…＋ａn-1ｘ^(n-1)
ここでａn-1の「ｎ−１」は添え字であり、ａｉは第ｉ走査における歪率（ジッタ値）を表し、ｘ^yはｘのｙ乗を表す。

この近似式より、第ｎ走査のジッタ値をａｎ求め、そのジッタ値を用いて第１実施形態と同様に画像クロックの周波数を決定する。これによってジッタの補正を行う。この実施形態では、過去のジッタの履歴に基づいて、偏りのない補正値を得ることができる。

［第３実施形態］
（最小二乗法＋ローパスフィルタ）
第２実施形態において、複数点の走査情報より求めたジッタ値を蓄積し、最小二乗法を用いてジッタ予測の近似式を求めた。この近似式により求められるジッタ値は、ジッタの高周波成分と低周波成分の両方を含めた値である。また、最小二乗法を用いて求めたｎ−１次の近似式は、第２実施形態で示したように各次数ごとの和によって表現される。ここで、ジッタ予測の近似式において、低次の部分はジッタの低周波成分、高次の部分はジッタの高周波成分をそれぞれ表している。そこで、この近似式にローパスフィルタをかけて高周波成分を取り除き、低周波成分のみを補正する構成であってもよく、取り除く高周波成分の次数は任意である。

たとえば、最も簡単には、一次方程式で近似することができる。これは、第２実施形態の方法における二次以上の高次の項をカットしたものである。この方法によれば、走査線ごとにジッタ値は線形に変化するものと見なして、走査線ｉのジッタ値ａｉに関する近似関数ａｉ＝α×ｉ＋βが得られる。係数α，βは、走査線ｉ（ｉ＝０〜ｎ−１）とジッタ値ａｉとの対（ａｉ，ａｉ）から公知の方法で決定することができる。こうして決定した一次方程式により、ｉ＝ｎとした場合のジッタ値ａｎを求めることができ、この値を用いて、走査線ｎに載せる画像信号の画像クロックｆｖｎが決定できる。後は、第１実施形態と同様にして、画像クロックの周波数を変更する。

このように、近似式における高次の部分のみを取り除き、低次の関数のみを用いてジッタ予測値を求めることで、ジッタの低周波成分を補正することが可能となる。この様にすることで、高周波成分すなわち急峻な変動を取り除き、緩やかに変化するジッタ値を予測することができる。

［第４実施形態］
（移動平均フィルタ）
本実施形態においては、過去得られたジッタ値に移動平均フィルタをかけることによりジッタ履歴の移動平均曲線を求め、その曲線の方程式より走査対象のラインにおけるジッタ予測値を求める。移動平均フィルタはローパスフィルタの一種であるため、求めた近似曲線はジッタ値の低周波成分の近似曲線となる。この近似曲線より求められるジッタ予測値を用いて補正を行うことにより、副走査方向に引いた縦線のゆれの原因となるジッタの低周波成分を補正し、良好な画像を得ることができる。

移動平均フィルタは、例えば直近の所定ライン数の走査についてジッタ値（歪率）を保存しておき、その平均を、補正値の算出のために用いる。

［第５実施形態］
（画像クロックをライン内で変化させて部分倍率補正を行う例）
本実施形態では、画像クロックを、１ラインを走査している間に、画像信号の周波数を変更することにより、ひとつの走査線を区分した区間ごと（あるいは区分毎）における線速度のぶれにより発生する主走査倍率のずれの補正を行う。要領は第１実施形態〜第４実施形態と同様である。ただし、補正が走査毎ではなく走査線を分割した区間毎に行われる。本実施形態では区間毎の走査速度の変化は、走査する光ビーム自体をＢＤセンサで検出して決定することができない。なぜなら、そのためには感光体ドラム上にＢＤセンサを配置しなければならず、そのような構成をとれば画像形成の障害になるためである。そのため、たとえば走査光とは別に、振動ミラーの角速度（すなわち走査光の線速度）を測定するためのモニタ用光ビームを走査用の光ビームとは別に振動ミラーに照射する。モニタ用光ビームは、その反射光が感光体ドラムに当たらない角度から振動ミラーに照査され、その反射光の走査径路上にＢＤセンサを設けておく。設ける位置は、走査線上の両端付近であり、始点側検出部２１７、終点側検出部２１８に対応する位置である。さらに、走査線の途中に、走査線の区間の区切り目に対応する位置にもＢＤセンサは設けられる。そしてこれらの、走査線上に設けられた少なくとも３つのＢＤセンサで検出した光ビーム信号に基づいて、区間毎の歪率ａが計算される。そして、上述したいずれかの実施形態の要領で、その値ａに基づいて補正値が決定される。

あるいは、走査速度が変化する区間や変化の率等は予め実験的に得ておいたり、あるいは理論的に予測しておいてもよい。

また、ＰＬＬに対して発信周波数の変更するための信号を入力してから所望周波数で定常状態にいたるまでには遅延がある。そのため、その遅延時間を折り込んでおくことが望ましい。たとえば、画像クロックの周波数を変更した場合に、過渡的には一定の率で変化するとすれば安定するまでの時間は、周波数の差異から求められる。そこで、補正対象の区間内に納まるべき画像クロックのパルス数が、安定状態と過渡状態とのそれぞれにおけるパルス数の合計値となるように、補正後の周波数をさらに補正する。

本実施形態によれば、区間毎に補正されるので、より画質の劣化が抑えられるという効果がある。

振動ミラーを用いた際のジッタの発生を説明する図である。 ジッタが印刷時に与える影響について説明した図である。 本発案の構成のブロック図である。 振動ミラーを使用した際のジッタと走査の関係を説明する図である。 ジッタを補正する方法に関するイメージ図である。 前のラインのジッタ情報を用いて補正を行う方法の説明である。 複数ラインのジッタ情報を用いてジッタ予測を行う方法の説明である。

Claims (7)

1. 画像クロックを生成する画像クロック生成手段と、
   前記画像クロックに同期した画像信号で光ビームを変調する変調手段と、
   前記変調手段により変調した光ビームを偏向させて走査面を繰り返し走査する光走査手段と、
   前記光走査手段により偏向される光ビームの走査線の上における一定区間の走査の所要時間を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出した所要時間の変化に合わせて、前記画像クロックの周波数を補正する補正手段と
   を備えることを特徴とする光走査装置。
2. 前記補正手段は、前記所要時間内のパルス数が一定数となるよう前記画像クロックの周波数を補正することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光走査手段は、軸の回りに繰り返し揺動するガルバノミラーを備え、画像信号で変調された光ビームを前記ガルバノミラーにより反射することで、走査面を繰り返し走査す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. 前記補正手段は、走査線ごとに、その直前の走査線について検出した所要時間に基づいて、前記画像信号を補正す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. 前記補正手段は、補正対象の走査線より前の、前記検出手段により検出した複数の走査線についての前記所要時間と、あらかじめ記憶された所要時間の目標値との差分の比率に基づいて、前記画像クロックの周波数を補正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置。
6. 前記補正手段は、１走査を複数の区分に分けた区分毎に、前記画像クロックの周波数を補正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. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置と、
   前記光走査装置に画像信号を入力する画像生成手段と、
   表面が、前記光走査装置により走査される走査面であり、走査のつど回転する感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムの表面に形成された像を現像し、印刷媒体の上に当該像を形成する画像形成手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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