JP4860968B2 - 画像形成方法、画像形成装置、マルチビーム画像形成装置、多色画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成方法、画像形成装置、マルチビーム画像形成装置、多色画像形成装置に関する。

レーザプリンタ等に関連して広く知られた光走査装置は一般に、光源側からの光ビームを光偏向器により偏向させ、ｆθレンズ等の走査結像光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査(主走査)するように構成されている。被走査面の実体をなすものは光導電性の感光体等である感光媒体の感光面である。

光偏向器としては、等角速度で偏向面が回転するポリゴンスキャナ、偏向面が振動するガルバノミラー等が一般的に用いられている。半導体レーザ等の光源をある一定の周波数で変調し、上記の光偏向器を用いて光走査装置を構成し、感光体等の被走査面を光走査した場合には、ビームスポット位置は等間隔で配置されず、走査速度は一定でない。

このため、ビームスポット位置を等間隔で配置し、走査速度を一定にして光走査を行うために、fθレンズ等の走査結像光学系を用いて走査速度の補正を行うことで、被走査面での等速度光走査が可能になる。しかし、fθレンズ等を用いた走査速度の補正には限界があり、被走査面上でビームスポット位置間隔を完全に等間隔にすることはできず、ビームスポット位置間隔に疎密が残存する。

ビームスポット位置間隔に疎密が残存すると画像に歪みが生じ、画像品質の劣化となる。また、カラー画像形成装置の場合においては、複数のfθレンズを使用するため、fθレンズの製造誤差や設置誤差等の影響により、色により異なった走査速度ムラが発生し、その結果色ずれが生じる。

ビームスポット位置間隔の疎密を小さくすることが可能な補正方法として、基本的に画素クロックの周波数を変化させて、走査線に沿ったビームスポット位置を補正する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

また、画素クロックの位相を変化させることにより主走査ビームスポット位置ずれを補正するビームスポット位置補正方法（例えば、特許文献３、４参照）が知られており、これらのビームスポット位置補正方法を用いて画像を形成することで、ビームスポット位置間隔の疎密が少ない（つまり画像に歪みが少ない）高品質な画像を形成することができる。多色画像形成装置に展開したときには、色ずれの少ない高品位な画像を得ることができる。

しかし、上記のようなビームスポット位置補正方法を用いたとしても、ビームスポット位置間隔の疎密に必ず補正残差が残存してしまう。上記のようなビームスポット位置補正方法を用いて画像を形成すると、走査ライン毎で同一のビームスポット位置補正が行われるため、当然、主走査方向（光走査する方向）の同じ位置で同量の補正残差が残存してしまう。同じ位置で同量の補正残差が残存すると、補正残差の絶対量が少なくても人の目には濃度ムラ等の画像のムラとして認識されてしまう。

上述の画素クロックの位相を変化させることによりビームスポット位置間隔の疎密を補正するビームスポット位置補正方法を用いたときには、位相を変化させる主走査方向位置が走査ライン毎で同一となってしまうため、人の目に認識される濃度ムラが更に顕著になり、画像のムラが増大する。

特開平１１―１６７０８１号公報 特開２００１―２２８４１５号公報 特開２００３―９８４６５号公報 特開２００４―９８５９０号公報

本発明は、ビームスポット位置間隔の疎密を補正することにより、画像に歪みが少ないもしくは色ずれが少ない高品位な画像を得るとともに、それに付随して発生する濃度ムラ等の画像のムラを効果的に補正することができる画像形成方法、及びそれを用いた画像形成装置、多色画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を達成するため請求項１にかかる発明は、光源と、光源からの光ビームを走査する光偏向器と、光ビームを集光する走査結像光学系と、被走査面上での走査領域を複数の区間に分割し、各区間ごとにビームスポット位置の補正を行うことにより、被走査面上におけるビームスポット位置間隔の疎密を補正するビームスポット位置補正手段と、を有した光走査手段を少なくとも具備する画像形成装置において、
前記ビームスポット位置補正手段は、画素クロックの信号の位相をシフトすることにより前記光ビームの発光タイミングを調整し、ビームスポット位置間隔の疎密の補正を行う手段であり、
前記ビームスポット位置補正手段により位相シフトさせる画素の前記各区間ごとの数を走査ライン間で等しくし、かつ、ビームスポット位置の補正対象となる区間についてそれぞれ定めた異なる画素数の間隔で、前記位相シフトさせる画素を挿入する補正を行うことにより、前記補正対象となる区間に含まれる画素数を各ライン毎で異ならせることとした。
請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の画像形成方法において、少なくとも１ｍｍに相当する走査線数においては、前記補正状態の変化に周期は発生させず、且つ、１ｍｍを越える走査ライン数では、少なくとも一部に周期を発生させることとした。
請求項３にかかる発明は、請求項１又は２に記載の画像形成方法において、前記補正状態の変化は、前記複数の区間のうち、一部のあらかじめ決められた区間でのみ行うこととした。
請求項４にかかる発明は、請求項３に記載の画像形成方法において、前記補正状態を変化させる区間は、有効走査領域の両端の区間とした。
請求項５にかかる発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、前記ビームスポット位置補正手段は、画素クロックの信号の位相をシフトすることにより前記光ビームの発光タイミングを調整し、ビームスポット位置間隔の疎密の補正を行うこととした。
請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法において、複数の走査ライン毎に補正状態を変化させることとした。
請求項７にかかる発明は、光走査手段により像担持体上に形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像をシート状媒体に転写する転写手段とを少なくとも有する画像形成装置において、請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法で画像形成を行なうこととした。
請求項８にかかる発明は、複数の光源と、請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成方法を有したマルチビーム画像形成装置において、一走査毎に、マルチビーム間で前記補正状態を変化させることとした。
請求項９にかかる発明は、光走査手段により像担持体上に形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像をシート状媒体に重ね合わせて転写してカラー画像を形成する転写手段とを少なくとも有する多色画像形成装置において、請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法で画像形成を行なうこととした。
請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載の多色画像形成装置において、前記補正状態の変化を、各色間で同一にすることとした。

この発明では、ビームスポット位置間隔の疎密を良好に補正することができ、且つ濃度ムラ等の画像ムラの発生を効果的に抑制できる。

以下に、この発明の実施の形態を説明する。
［１］例１
図１にフルカラー画像を形成できる多色画像形成装置における光走査手段の要部の概略構成を示す。本実施の形態例では４つの画像ステーション（以下、単にステーションという。）を一方向に走査する。また、図１では、説明の簡略化のため、１ステーション分の走査態様のみを図示している。図１に示した光走査手段の断面を図２に示す。

これらの図において、４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を転写ベルト１０５の移動方向ａに沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置であり、各感光体ドラムの走査を行う各光走査手段を一体的に構成し光偏向器である単一のポリゴンミラー２１３で全ての光ビームを走査する。

各感光体ドラムに対して光ビームの光源である半導体レーザを対で配備し、感光体ドラムの被走査面上で軸線方向と平行な主走査方向と直交する副走査方向に記録密度に応じて1ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査するようにしている。

上記半導体レーザを含む各光源ユニット２５０からの光ビーム２０１は、複数の光源ユニット毎（ここでは、１つの光源ユニットのみ図示している）に射出位置が副走査方向に異なる位置となるよう、また、主走査方向には射出方向がポリゴンミラーの偏向点に向かって放射状となるように配置され、発光点からポリゴンミラーの偏向点に至る光路長は各々同一となるよう設定している。

光源ユニット２０とポリゴンミラー２１３との間に設けられたシリンダレンズ２０９は、一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率を有し、各光ビームは偏向面にて副走査方向に線状となるように収束され、偏向点と感光体面上とが副走査方向に共役となるようにして後述するトロイダルレンズとの組み合わせで面倒れ補正光学系をなす。また、少なくとも走査結像光学系を構成する。

各光ビームは各々副走査方向に平行となるよう均等間隔、実施例ではＬ＝５ｍｍで各半導体レーザより射出され、ポリゴンミラー反射面でもこの間隔Ｌを保って反射面に対し垂直に入射される。従って、半導体レーザ、カップリングレンズを保持する光源手段は物理的に上下(副走査方向)に重ねるのは難しく、主走査方向にずらして配置される。

ポリゴンミラー２１３は回転軸方向に厚みのある厚肉に形成され、実施例では、６面ミラーとし、偏向に用いない光ビーム間の部分にポリゴンミラーの内接円より若干小径となるように溝を設けて風損をより低減した形状とし、１層の厚さは約２ｍｍとしている。

ポリゴンミラー２１３で偏向された光ビームはｆθレンズ２１８に入射される。ｆθレンズ２１８は各感光体を走査するそれぞれの光ビームに共通で、ポリゴンミラー２１３と同様に厚肉に形成され、副走査方向には収束力を持たない。主走査方向にはポリゴンミラー２１３の回転に伴って各感光体面上で光ビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、各光ビーム毎に配備され、ポリゴンミラーの面倒れ補正機能を有するトロイダルレンズ２２０とにより各光ビームを感光体面上にスポット状に結像し、４つの潜像を同時に記録する光走査手段の一部を各々構成する。

各光走査手段では、ポリゴンミラー２１３から感光体面に至る各光路長が一致するように、また、等間隔で配列された各感光体ドラムに対する入射位置、入射角が等しくなるように複数枚の折り返しミラーが配置される。

各光走査手段毎に光路を説明すると、光源ユニット２５０からの光ビーム２０１は、ポリゴンミラー２１３で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２４で反射され、トロイダルレンズ２２０に入射し、さらに折返しミラー２２７で反射され、感光体ドラム１０２に導かれ、かかる走査に関与する部材にかかる構成を第１の光走査手段と称すれば、この第１の走査手段により、例えばイエロー画像の潜像を形成する。
同様に第２の走査手段では、図示しない光源ユニットからの図示しない光ビームは、ポリゴンミラー２１３で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２３で反射され、トロイダルレンズ２１９に入射し、さらに折返しミラー２８０で反射され、感光体ドラム１０１に導かれ例えばマゼンタ画像の潜像を形成する。
同様に第２の走査手段では、図示しない光源ユニットからの図示しない光ビーム２０１は、ポリゴンミラー２１３で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２５で反射され、トロイダルレンズ２２１に入射し、さらに折返しミラー２２８で反射され、感光体ドラム１０３に導かれ例えばシアン画像の潜像を形成する。
同様に第２の走査手段では、図示しない光源ユニットからの図示しない光ビーム２０１は、ポリゴンミラー２１３で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２６で反射され、トロイダルレンズ２２２に入射し、さらに折返しミラー２２９で反射され、感光体ドラム１０４に導かれ例えばブラック画像の潜像を形成する。

本実施例の光走査手段は、被走査面上でのビームスポット位置間隔の疎密を補正可能なビームスポット位置補正手段を有している。このビームスポット位置補正手段の一例として、被走査面上での走査領域を複数の区間に分割し、各区間毎にビームスポット位置の補正を行うことにより、ビームスポット位置間隔の疎密を補正する方法について、図３〜図５を用いて説明する。
各図の関係を概説すると、図５における区間１、２、３、４のうち、任意の1つの区間についてクローズアップしたものが図３における「区間」である。図５に示す各区間ごとに、図３（ｂ）のような補正を行うか図３（ｃ）のような補正を行うか（図４（ａ）のような補正を行うか図４（ｂ）のような補正を行うか）をそれぞれ選択して、図５の一点鎖線のような補正を行う。

まず、１つの区間で考える。図３（ａ）に示した円は補正前のビームスポット及びその位置を示している。点線は等間隔で記されており、ビームスポット位置はこの点線上にくるのが望ましいが、補正残差の残存など上記のような原因により、通常、ビームスポット位置は点線上にこない。

図３（ａ）ではビームスポット位置が点線上に乗るように描いてあるが、これは説明の簡単化のためであり、本来は、補正前のビームスポット位置は点線上にはなく、この点線からのずれを補正する必要がある。

図３（ｂ）は、ビームスポット位置間隔を等間隔で縮小したときを表す図である。区間の両端のビームスポット位置間隔で定義される区間の幅が縮小されているのがわかる（全体的に密になっている）。図３（ｃ）はビームスポット位置間隔を等間隔で拡大したときを表す図である。区間の幅が等間隔で拡大されているのがわかる（全体的に疎になっている）。

紙面上で点線の右側にずれる位置ずれを正、左側にずれる位置ずれを負としている。図３（ｂ）のような補正を行うときの補正量を図４（ａ）に、図３（ｃ）のような補正を行うときの補正量を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）において、補正後（図３（ｂ））に対して補正前（図３（ａ））は紙面右側にいく程、ずれ量が大きくなるため、補正量は図４（ａ）のように右肩上がりとなる。図４（ｂ）は逆に右肩下がりとなる。直線の傾きは、ビームスポット位置間隔を縮小（拡大）する量で決定され、ビームスポット位置間隔を大きく縮小（拡大）すると、直線の傾きは急峻になる。

次に複数の区間を組み合わせたものを考える。図５に実線で示したのが、補正前のビームスポット位置ずれである。光走査は区間１側から行うとする。区間１、３の両端において、走査開始側に対して走査終了側は正の位置ずれ生じているのがわかる。従って、区間１、３ではビームスポット位置間隔が全体的に疎の領域である。よって、ビームスポット位置間隔が全体的に縮まるような補正をする必要がある。逆に、区間２，４では、ビームスポット位置間隔が全体的に密の領域であるため、ビームスポット位置間隔が全体的に拡大するような補正を行う必要がある。

従って、区間１、３では図３(ｂ)のような補正、つまり、図４（ａ）のような補正を行い、区間２，４では図３（ｃ）のような補正、つまり、図４（ｂ）のような補正を行うことで良好に補正できる（ただし、各区間のずれ量に応じて、各区間の補正量（ビームスポット位置間隔を縮小（拡大）する量）を調整する必要がある）。図５に、一点鎖線にて補正量を、点線にて補正後のビームスポット位置ずれを示す。図５の実線のように発生していたビームスポット位置ずれに対して、以上のような補正を行うことで（一点鎖線で示した補正量を差し引くことで）、点線のようなビームスポット位置ずれまで良好に補正できる。つまり、本発明を用いることで、ビームスポット位置間隔の疎密を高精度に補正できる。この補正方法は、各区間ごとに独立して補正を行うため、補正データが作りやすく、また補正のアルゴリズムが簡単になるというメリットがある。

上記のようなビームスポット位置間隔の疎密の補正を行うことで、ビームスポット位置間隔に疎密の少ない、つまり画像に歪みがほとんどない良好な画像を提供することができるが、前述のように、濃度ムラ等の画像ムラが発生してしまう。

濃度ムラ等の画像ムラを抑制するためには、走査ライン毎にビームスポット位置間隔の疎密の補正状態を変化させればよい。補正状態を変化させることで、ビームスポット位置間隔の疎密の補正残差の発生量及び発生する主走査方向位置を変化させることにより、濃度ムラ等の画像ムラの発生を抑止できる。ここでいう「補正状態の変化」とは、「ビームスポット位置を変化」させることをいう。

［２］例２
前述の「補正状態の変化」は、書き出し位置もしくは書き終わり位置のどちらか一方、もしくはその両方を走査ライン毎に変化させることで実現できる。この方法を用いることで、走査ライン毎の補正状態を変化させ、濃度ムラ等の画像のムラを抑制することができる。この方法は、簡単なアルゴリズムで、且つ簡単な電気回路で実現できる。そのため、本発明に最も好適である。また、簡単な電気回路で実現できることから、省エネを図ることもできる。

［３］例３
書き出し位置もしくは書き終わり位置のどちらか一方、もしくはその両方を走査ライン毎に変化させる方法を用いて、走査ライン毎の補正状態を変化させるとき、以下の式を満足するのがよい。
３≦ａ≦２０

ただし、上式でａは１０ｍｍに相当する走査ライン数における書き出し位置もしくは書き終わり位置の変化量［μｍ］である。ａ＜３では、補正状態の変化量が少なくすぎて、濃度ムラ等の画像ムラが良好に低減できない。ａ＞２０では、濃度ムラ等の画像ムラが良好に低減できるが、書き出し位置もしくは書き終わり位置の変化量が大きくなりすぎて、書き出し位置もしくは書き終わり位置が揺らぎが人の目に認識されてしまう(所謂「縦線ゆらぎ」が発生する)。従って、上記の式を満足することで、書き出し位置もしくは書き終わり位置が人の目に揺らいで見えることなく、濃度ムラ等の画像ムラを効果的に低減できる。本例では、書き出し位置もしくは書き終わり位置が人の目に揺らいで見えることなく、濃度ムラ等の画像ムラを効果的に低減できる。

［４］例４
前述の「補正状態を変化」は、区間における補正量を固定にしたまま、区間の幅を走査ライン毎で変化させることによっても実現できる。
以上のことを、ビームスポット位置間隔の疎密の補正方法として、画素クロックの位相をシフトさせる方法を用いたときを例に説明する。

位相シフトさせる量を２．６５μｍ（６００ｄｐｉ時の１／１６画素に相当）とし、ビームスポット位置補正前の区間の幅を２１．１６７ｍｍ（６００ｄｐｉ時の５００画素に相当）とする。ここで、１０画素につき１画素だけ、位相シフトさせる画素を挿入するものすれば、合計５０個の位相シフト画素が区間内に挿入されることになり、区間の走査終了側では２．６５×５０＝１３２．５μｍだけビームスポット位置が補正できる。この様子をグラフで表したのが図６である。図６において、ビームスポット位置補正量が階段状に変化しているところが、位相シフトを行った画素に対応する。

ある走査ラインでは１０画素につき１画素の位相シフト画素を挿入することで補正を行ったが、次の走査ラインでは１１画素につき１画素の位相シフト画素を挿入することにより補正を行ったとする（位相シフト画素の個数は５０個のままとする）と、区間に含まれる画素の個数は５０×（１１−１０）＝５０画素だけ増大し、区間の幅を変えたことに相当する。このように、区間の幅を変化させると、位相シフト画素の位置を走査ライン毎に変化させることができるため、濃度ムラ等の画像ムラを良好に低減することが可能となる。

その様子を図７に示す。実線が１０画素につき１画素の位相シフト画素を挿入したとき、点線が、１１画素につき１画素の位相シフト画素を挿入したときである。実線と点線において、位相シフトを行う位置（段差がある位置）がずれているのがわかる。

［５］例５
前述の「補正状態を変化」は、区間の幅を固定にしたまま、区間におけるビームスポット位置の補正量を変化させることによっても実現できる。上記と同様に、ビームスポット位置間隔の疎密の補正方法として、画素クロックの位相をシフトさせる方法を用いたときを例に説明する。

上記において、ある走査ラインでは１０画素につき１画素の位相シフト画素を挿入することで補正を行ったが、次の走査ラインでは、２０画素につき１個の位相シフト画素を挿入することにより補正を行ったとする（区間の幅は２１．１６７ｍｍ（６００ｄｐｉ時の５００画素に相当）のままとする）と、５００／２０＝２５画素の位相シフト画素が合計で挿入されることになり、５０−２５＝２５画素（２５×２．６５＝６６．２５μｍ）だけ補正量が変化することになる。このように、区間における補正量を変化させると、位相シフト画素の位置を走査ライン毎に変化させることができるため、濃度ムラ等の画像ムラを良好に低減することが可能となる。

その様子を図８に示す。実線が１０画素につき１画素の位相シフト画素を挿入したとき、点線が２０画素につき１画素の位相シフト画素を挿入したときである。実線と点線において、位相シフトを行う位置（段差がある位置）がずれているのがわかる。

以上では、区間の幅と、区間における補正量のどちらか一方を固定し、どちらか一方を走査ライン毎に変化させることを例に説明したが、区間の幅と補正量の両方を走査ライン毎に変化させることにより補正状態を変化させてもよい。

［６］例６
前述の「補正状態を変化」は、補正を行わない区間を設け、その区間の幅を変化させることによっても実現できる。

［７］例７
補正状態の変化のさせ方はランダムにするのが最も望ましいが、１枚の画像の全走査ラインにおいて全くのランダムにするのは難しく、それを実現するためには大容量のメモリが必要になるし、また電気回路が複雑化する等の不具合がある。

従って、ランダムに変化させる走査ライン数はなるべく少なく抑え、残りはそれを周期的に繰り返すのが望ましい。その際、人の目に知覚されにくい周波数で繰り返すのがよい。

濃度ムラ等の画像ムラが人の目に知覚されやすい周期は、１ｍｍ以内の周期であり、１ｍｍより長い周期では知覚されにくい。従って、これを模式的に表した図９に示すように、少なくとも１ｍｍに対応する走査ライン数以下ではランダムに（もしくはランダムと見なせるように）補正状態を変化させるのがよく、繰り返し用いるときには、１ｍｍ以上の周期で繰り返すのがよい。本例では、大容量のメモリが必要になることや電気回路が複雑化する等の不具合を防止しつつ、且つ濃度ムラ等の画像ムラを効果的に低減できる。

［８］例８
ポリゴンミラーのような光偏向器を用いた光走査手段により感光体ドラムなど被走査面上を光走査するとき、あるビームスポット位置の補正を行うと、そのビームスポット位置より走査終了側に位置するビームスポット位置は全て同様に補正される。

従って、ある区間において、「補正状態の変化」を行うと、その区間より後ろの区間はすべて「補正状態が変化」する。従って、複数の区間の全てで補正状態を変化させる必要はなく、少なくとも１つの区間における補正状態を１ライン毎に変化させればよい。

しかし、１つの区間だけで補正状態を変化させると、走査終了の位置が大きく揺らぐ可能性がある。そのため、走査終了側に、前述の区間における補正とは逆の補正量の「補正状態の変化」を行う区間を別途設けるのがよい。

例えば、複数の区間のうち、一部のあらかじめ決められた区間でのみ行う。そうすることで、走査終了の位置が大きく揺らぐのを防ぐことができる。また、アルゴリズムの簡略化、補正回路の簡略化が図れる。

［９］例９
前述のように、走査開始側と走査終了側の２つの区間で、それぞれ逆の補正量の「補正状態の変化」を行うのがよい。その２つの区間を、有効走査領域の両端の区間とすることで、１ライン全てのビームスポット位置の補正状態を変化させることができる。その２つの区間においてのみ、１ライン毎に補正状態を変化させることで、簡単なアルゴリズム、且つ簡単な補正回路で、効果的に濃度ムラ等の画像ムラを抑止できる。

［１０］例１０
画素クロックの位相をシフトさせることによりビームスポット位置間隔の粗密を補正する補正方法は、他のビームスポット位置間隔の粗密を補正する方法（例えば、画素クロックの周波数を部分的に変化させる方法）に比べ、簡単な電気回路で実現できるというメリットがあるが、前述のように、濃度ムラ等の画像ムラが発生しやすいというデメリットを有する。

しかし、本発明の画像形成方法を適用することで、従来にはなかった、「濃度ムラ等の画像ムラが少ないこと」と、「簡単な補正回路でビームスポット位置間隔の粗密が補正できること」とを両立することができ、非常に良好な画像を得ることができる。

以下に、ビームスポット位置間隔の疎密の補正方法の例として、画素クロックの信号の位相をシフトすることにより前記光ビームの発光タイミングを調整して補正する方法を示す。
画素クロックの遷移タイミングを指示する位相データに基づいて画素クロックの周期を変化させる原理を示す図を図１０、図１１、図１２に示す。

図１０において、画素クロック生成回路１０は高周波クロック生成回路１１、カウンタ１２、比較回路１３及び画素クロック制御回路１４からなる。高周波クロック生成回路１１は画素クロックＰＣＬＫの基準となる高周波クロックＶＣＬＫを生成する。カウンタ１２は高周波クロックＶＣＬＫの立上がりで動作して該ＶＣＬＫをカウントするカウンタである。

比較回路１３はカウンタ１２の値とあらかじめ設定された値及び外部から与えられる画素クロックの遷移タイミングとして位相シフト量を指示する位相データと比較し、その比較結果にもとづき制御信号ａ、制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は制御信号ａ、制御信号ｂにもとづき画素クロックＰＣＬＫの遷移タイミングを制御する。

ここで、位相データは走査レンズの特性により生ずる走査ムラを補正したり、ポリゴンミラーの回転ムラによってドット位置ずれを補正したり、レーザ光の色収差によって生ずるドット位置ずれを補正するために画素クロックの位相のシフト量を指示するためのデータで、一般に数ビットのデジタル値で与えられる。

図１０の画素クロック生成回路１０の動作について図１１のタイミング図を用いて説明する。ここでは、画素クロックＰＣＬＫは高周波クロックＶＣＬＫの８分周とし、標準ではデュティ比５０％とする。図１１（ａ）はＶＣＬＫの８分周に相当するデュティ比５０％の標準の画素クロックＰＣＬＫを生成する様子を、図１１（ｂ）はＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を進めたＰＣＬＫを生成する様子を、図１１（ｃ）はＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を遅らせたＰＣＬＫクロックを生成する様子を示したものである。

まず、図1１(a)について説明する。ここでは位相データとして「７」の値が与えられている。比較回路１３には、あらかじめ「３」が設定されている。カウンタ１２は高周波クロックＶＣＬＫの立上がりで動作しカウントを行う。比較回路１３では、まずカウンタ１２の値が「３」になったところで制御信号ａを出力する。

画素クロック制御回路１３は、制御信号ａが”Ｈ”になっていることから（１）のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｈ”から”Ｌ”に遷移させる。次に比較回路１３では、与えられた位相データとカウンタ値を比較し、一致したら制御信号ｂを出力する。

図１１（ａ）では、カウンタ１２の値が「７」になったところで、比較回路１３は制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ｂが”Ｈ”になっていることから（２）のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｌ”から”Ｈ”に遷移させる。

この時、比較回路１３では同時にカウンタ１２をリセットさせ、再び０からカウントを行わせて行く。これにより、図１１（ａ）に示すように、高周波クロックＶＣＬＫの８分周に相当するデュティ比５０％の画素クロックＰＣＬＫを生成することができる。なお、比較回路１３の設定値を変えれば、デュティ比が変化する。

次に、図１１（ｂ）について説明する。ここでは位相データとして「８」を与えるとする。カウンタ１２は高周波クロックＶＣＬＫのカウントを行う。比較回路１３では、まずカウンタ１２の値が「３」になったところで制御信号ａを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ａが”Ｈ”になっていることから（１）のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｈ”から”Ｌ”に遷移させる。

次に比較回路１３では、カウンタ１２の値が与えられた位相データ（ここでは８）と一致したら制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ｂが”Ｈ”になっていることから（２）のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｌ”から”Ｈ”に遷移させる。

この時、比較回路１３では同時にカウンタ１２をリセットさせ、再び０からカウントを行わせて行く。これにより、図１１（ｂ）に示すように、高周波クロックＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を進ませた画素クロックＰＣＬＫを生成することができる。

次に、図１１（ｃ）について説明する。ここでは位相データとして「６」を与えるとする。カウンタ１２は画素クロックＶＣＬＫのカウントを行う。比較回路１３では、まずカウンタ１２の値が「３」になったところで制御信号ａを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ａが”Ｈ”になっていることから（１）のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｈ ”から”Ｌ ”に遷移させる。

次に比較回路１３では、カウンタ１２の値が与えられた位相データ（ここでは６）と一致したら制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ｂが”Ｈ”になっていることから（２）のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｌ”から”Ｈ”に遷移させる。

この時、同時にカウンタ１２をリセットさせ再び０からカウントを行わせて行く。これにより、図１１（ｃ）に示すように、高周波クロックＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を遅らせた画素クロックＰＣＬＫを生成することができる。

なお、位相データを、例えば画素クロックＰＣＬＫ の立上がりに同期させて与えることにより、画素クロックＰＣＬＫの位相を１クロックごとに変化させることが可能となる。図１２は、これを示したタイミング図である。

上記のように、簡単な構成で、画素クロックＰＣＬＫの位相を高周波クロックＶＣＬＫのクロック幅単位に進め或いは遅らせる制御をすることが可能となる、つまりビームスポット位置の補正が可能となる。

上記のように、画素クロックＰＣＬＫの位相は１クロックごとに変化させることが可能であるため、高精細な補正が可能である。
１クロックごとに位相を変化させるとなると、１クロックごとに位相データをメモリに持つ必要があるため、相当量のメモリが必要になり、コストアップを招く。コストダウンを図りたいときには、有効走査領域を複数の区間に分割し、一つの区間内では一定間隔おきに画素クロックの位相シフトをさせ、且つ区間毎に位相シフトさせる画素数を変化させるような構成にしてもよい。そうすることで前記メモリを大幅に低減させることができる。

また、前記区間内では、必ずしも一定間隔おきに位相シフトさせる必要はなく、補正するビームスポット位置ずれの状態に合わせて、位相シフトさせる画素の間隔に疎密を持たせるように配置してもよい。そうすることで、高精度な光走査が可能となる。

なお、本例における「位相データ」には、前述のように位相シフト量を指示するデータだけでなく、上記の何画素おきに位相シフトを行うかの情報も含まれているものとする。本例では、濃度ムラ等の画像ムラが発生しやすいが、簡単な電気回路で実現できるビームスポット位置補正方法を用いたとしても、濃度ムラ等の画像ムラを効果的に低減できる。

［１１］例１１
以上では、１ライン毎に補正状態を変化させる例を示したが、必ずしも１ライン毎に補正状態を変化させる必要はない。１ライン毎に補正状態を変化させると、電気回路に負担をかけるばかりでなく、補正状態の変化のランダムパターンを多数用意しなければならなくなり、メモリの増大や電気回路の複雑化といった悪影響を招く。

ある有限の数のランダムパターンを繰り返し用いるときには、繰り返し周期が短くなり、人の目に認識されやすくなってしまい、濃度ムラ等の画像ムラを効果的に低減できない。よって、補正状態を変化させるのは、複数ライン毎に行うのがよく、そうすることで、メモリの増大や電気回路の複雑化を招くことなく、効果的に濃度ムラ等の画像ムラを抑制することができる。

［１２］例１２、例１４
本例は、光走査手段により感光体ドラムなど像担持体上に形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像を紙などのシート状媒体に転写する転写手段とを少なくとも有する画像形成装置、光走査装置により像担持体上に形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を紙などのシート状媒体に重ね合わせて転写してカラー画像を形成する転写手段とを少なくとも有する多色画像形成装置に関する。

このような画像形成装置の例を図１３に示す。
この画像形成装置は「レーザプリンタ」である。レーザプリンタ１００は、被走査面の実体をなす潜像担持体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有し、その周囲に、帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配設されている。

帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。更に、レーザ光の光ビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。

符号１１６は定着装置、符号１１８はシート状媒体としての転写紙Ｐを収めるカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２０は給紙コロ、符号１２１は転写紙Ｐの搬送路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３は画像形成された転写紙を受けるトレイを示している。

画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７の光ビームＬＢの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。

この静電潜像は現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に捕らえられる。

レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。トナー画像が転写された後の像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

かかる画像形成装置について、上記各例で説明した走査ライン毎で前記ビームスポット位置の補正状態を変化させる画像形成方法を用いることで、画像に歪みがなく、濃度ムラ等の画像ムラもほとんどない高品質な画像を得ることができる。
上記では、モノクロレーザプリンタを例にとり説明したが、多色画像形成装置、例えば、フルカラーレーザプリンタ等にも展開可能である。

フルカラー画像を形成できる多色画像形成装置については、光走査手段の構成を既に説明したが、例えば、転写ベルト１０５を中間転写媒体として構成した多色画像形成装置では、各感光体ドラム周囲には、帯電手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段などが配置されていて、光ビームの走査により形成された潜像が各感光体ドラムでそれぞれの色で現像手段で顕像化され、これらの各色のトナー画像が該転写ベルト１０５上に順次転写されてフルカラーの色重ね画像が形成される。このフルカラーの色重ね画像は転写ベルト１０５の周囲に設けた２次転写部で転写紙に一括転写される。画像転写後の転写紙は定着装置を経て排紙トレイに排出する。転写ベルト１０５はクリーニングして次の転写に備える。

このように、光走査手段により像担持体上に形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像をシート状媒体に重ね合わせて転写してカラー画像を形成する転写手段とを少なくとも有する多色画像形成装置において、上記各例で説明した走査ライン毎で前記ビームスポット位置の補正状態を変化させる画像形成方法を用いることで、画像に歪みがなく、濃度ムラ等の画像ムラもほとんどない高品質な画像を得ることができる。

［１３］例１３
近年では、高速・高密度光走査の実現のため、光走査手段の光源にマルチビーム光源を用いたマルチビーム画像形成装置が用いられている。図１、図２に示した光走査手段も光源ユニット２５０から複数の光ビームを射出する構成であり、マルチビーム画像形成装置を構成する。図１４に、図１における構成の一部、マルチビーム（３本の光ビーム）を射出する光源ユニット２５０の部分を拡大して示す。

マルチビーム画像形成装置においては、一度の光走査で複数のラインが一斉に書き込まれる。上記のような画像形成方法を用いて画像形成を行って濃度ムラ等の画像ムラを抑止しようとしても、マルチビーム間では規則性が出てしまうため、濃度ムラ等の画像ムラを効果的に抑止できない。
このことは、２ビーム程度のマルチビーム画像形成装置ではそれ程問題にはならないが、それ以上にマルチビームの数が増えれば顕著になってくる。従って、一走査毎にマルチビーム間で前記補正状態を変化させるのがよく、そうすることで濃度ムラ等の画像ムラを効果的に抑止することができる。また必ずしも一走査毎に補正状態を変化させる必要もなく、複数走査毎に補正状態を変化させてもよい。本例では、高速・高密度な画像形成を実現しつつ、且つ濃度ムラ等の画像ムラがほとんどない高品位な画像を得ることができる。

［１４］例１５
上記のように、１ライン毎もしくは複数ライン毎に補正状態を変化させる画像形成方法を多色画像形成装置に展開する際には、補正状態の変化を各色間で同一に設定するのが良い。

各色間で異なった補正状態の変化を行うと、各色それぞれにおいては濃度ムラが低減できるが、各色間でのドットの重なり方が変化してしまうため、色味のムラによる画像ムラや、色ずれが発生してしまう。従って、補正状態の変化は各色間で同一に設定するのがよく、そうすることで、濃度ムラや色味のムラ等の画像ムラがない高品質な画像を得ることができる。

光走査手段の要部の概略構成を示した斜視図である。 図１に示した光走査手段の断面図である。 図３（ａ）〜（ｃ）は被走査面上での走査領域を複数の区間に分割し各区間毎にビームスポット位置を示した図である。 図４（ａ）は図３（ｂ）における点線からの位置ずれを模式的に表した図、図４（ｂ）は図３（ｃ）における点線からの位置ずれを模式的に表した図である。 補正前後のビームスポットの位置ずれなどを区間毎に示した図である。 ビームスポット位置が補正量を示した図である。 ビームスポット位置が補正量を示した図である。 ビームスポット位置が補正量を示した図である。 人の目に知覚されやすい画像ムラの周期を模式的に示した図である。 画素クロック生成回路のブロック図である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は画素クロックＰＣＬＫを生成する様子を示した図である。 画素クロックＰＣＬＫの位相を変化させることを示したタイミング図である。 画像形成装置の概略構成図である。 光源部の拡大斜視図である。

符号の説明

１０ 画素クロック生成回路

Claims (10)

1. 光源と、光源からの光ビームを走査する光偏向器と、光ビームを集光する走査結像光学系と、被走査面上での走査領域を複数の区間に分割し、区間ごとにビームスポット位置の補正を行うことにより、被走査面上におけるビームスポット位置間隔の疎密を補正するビームスポット位置補正手段と、を有した光走査手段を少なくとも具備する画像形成装置において、
   前記ビームスポット位置補正手段は、画素クロックの信号の位相をシフトすることにより前記光ビームの発光タイミングを調整し、ビームスポット位置間隔の疎密の補正を行う手段であり、
   前記ビームスポット位置補正手段により位相シフトさせる画素の前記各区間ごとの数を走査ライン間で等しくし、かつ、ビームスポット位置の補正対象となる区間についてそれぞれ定めた異なる画素数の間隔で、前記位相シフトさせる画素を挿入する補正を行うことにより、前記補正対象となる区間に含まれる画素数を各ライン毎で異ならせることを特徴とする画像形成方法。
2. 請求項１に記載の画像形成方法において、少なくとも1mmに相当する走査線数においては、前記補正状態の変化に周期は発生させず、且つ、１ｍｍを越える走査ライン数では、少なくとも一部に周期を発生させることを特徴とする画像形成方法。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成方法において、前記補正状態の変化は、前記複数の区間のうち、一部のあらかじめ決められた区間でのみ行うことを特徴とする画像形成方法。
4. 請求項３に記載の画像形成方法において、前記補正状態を変化させる区間は、有効走査領域の両端の区間であることを特徴とする画像形成方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成方法において、前記ビームスポット位置補正手段は、画素クロックの信号の位相をシフトすることにより前記光ビームの発光タイミングを調整し、ビームスポット位置間隔の疎密の補正を行うことを特徴とする画像形成方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の画像形成方法において、複数の走査ライン毎に補正状態を変化させることを特徴とする画像形成方法。
7. 光走査手段により像担持体上に形成された静電像をトナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された画像をシート状媒体に転写する転写手段とを少なくとも有する画像形成装置において、請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成方法で画像形成を行なうことを特徴とする画像形成装置。
8. 複数の光源と、請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成方法を有したマルチビーム画像形成装置において、一走査毎に、マルチビーム間で前記補正状態を変化させることを特徴とするマルチビーム画像形成装置。
9. 光走査手段により像担持体上に形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像をシート状媒体に重ね合わせて転写してカラー画像を形成する転写手段とを少なくとも有する多色画像形成装置において、請求項１乃至８のいずれかに記載の画像形成方法で画像形成を行なうことを特徴とする多色画像形成装置。
10. 請求項９に記載の多色画像形成装置において、前記補正状態の変化を、各色間で同一にすることを特徴とする多色画像形成装置。

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