JP5041583B2 - 走査光学装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、走査光学装置、画像形成装置及び走査光学装置に適用される画像クロックの補正方法に関する。

画像形成装置などで利用される走査光学装置は、主走査方向に沿ってビームを走査する。特に電子写真方式の画像形成装置では、走査光学装置から画像信号により変調されたビームを回転多面鏡により回転偏向し、感光体上の被走査面を走査する。

このような画像形成装置において、主走査方向の倍率は、常に理想的な倍率となることが望ましい。しかし、画像形成装置に対する走査光学装置の取り付け誤差や、ｆθレンズにおける屈折率変動などによって、いわゆる倍率ずれが発生する。倍率ずれは、画像の歪みの原因となるため好ましくない。特に、カラー画像形成装置では、各色ごとに倍率ずれの量が異なれば、色ずれの原因ともなるため好ましくない。

特許文献１によれば、主走査方向を複数の領域に分け、領域毎に画像クロックの位相を変更することで、片倍率成分やｆθ成分といった部分倍率成分を補正する画像形成装置が提案されている。
特開２００５−１１１９７２号公報

ところが、特許文献１によれば、複数の画素からなる領域を単位として画像クロックを補正するための、補正の精度を上げることが難しい。そこで、本発明は、これらの課題又は他の課題のうち少なくとも１つを解決することを目的とする。なお、他の課題については、明細書の及び図面の全体から把握できよう。

本発明は、例えば、
光源から射出されたビームが感光体を走査するように前記ビームを偏向する偏向部と、
前記偏向部によって偏向されたビームを検出する検出部と、
前記検出部が前記ビームを検出したことに応じて前記ビームが前記感光体を走査する主走査方向の画素数をカウントするカウンタと、
基準周期を決定する決定部と、
前記基準周期の基準クロック信号と、前記基準クロック信号に基づいて前記基準クロック信号よりも大きい周期の画像クロック信号と、を生成するクロック信号生成部と、
前記クロック信号生成部によって生成された前記画像クロック信号と画像データとに基づいて画像信号を生成する画像信号生成部と、
前記画像信号生成部によって生成された前記画像信号に基づいて前記光源から前記ビームを出射させる駆動部と、
前記主走査方向の画素位置に対応する補正量の変化率を示す変化率データを前記主走査方向の１ラインを複数に分割した主走査領域それぞれに対応させて記憶する第１の記憶部と、を有し、
前記クロック信号生成部は、前記カウンタのカウント値に基づいて前記変化率データを読み出し、読み出された変化率データと前記主走査方向の画素位置とに基づいて求められる前記補正量を前記基準周期に加算することで前記主走査方向の画素位置に応じた周期の前記画像クロック信号を生成することを特徴とする走査光学装置を提供する。

本実施形態によれば、画素ごとに画像クロックを補正するため、領域単位で補正する場合よりも、補正の精度を向上させることができる。

以下に本発明の一実施形態を示す。もちろん以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。本発明の画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリとして実現できる。ここでは、画像形成装置を複写機として説明する。画像リーダー部１００、レーザ露光部１０１、作像部１０３、定着部１０４、給紙／搬送部１０５、及び、これらを制御する不図示のプリンタ制御部を備えている。作像部１０３は、感光ドラム１０２、帯電器１２１、及び現像部１２２を備えている。感光ドラム１０２は、レーザ露光部１０１などの走査光学装置によってビームを走査される像担持体の一例である。帯電器１２１は、感光ドラム１０２の表面を一様に帯電させるユニットの一例である。一様に帯電された感光ドラム１０２の表面（被走査面）を、画像データにしたがって変調されたビームにより露光及び走査することで、潜像が形成される。現像部１２２は、像担持体に形成された潜像を現像剤像へと現像するユニットである。また、作像部１０３は、現像剤像を記録媒体に転写するための転写部を備えている。転写部は、転写体としての転写ベルト１２３を備えている。作像部１０３は、感光ドラム１０２上に形成された現像剤像を、転写ベルト１２３により搬送されてきた記録媒体上に転写する。なお、記録媒体は、記録材、用紙、シート、転写材、転写紙と呼ばれることもある。

良く知られているように、画像リーダー部１００は、原稿台に置かれた原稿から原稿画像を光学的に読み取り、原稿画像を電気信号に変換して画像データを作成するユニットである。レーザ露光部１０１には、本発明に係る走査光学装置を採用できる。レーザ露光部１０１は、レーザなどの光源から射出されたレーザ光などのビームを等角速度で回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）１０６により回転偏向することで感光ドラム１０２上の被走査面を走査する。もちろん、ビームは、画像データにしたがって変調されている。

カラー（多色）画像を形成するための作像部１０３は、複数の現像ステーションを備えている。各現像ステーションは、それぞれ現像剤の色（例：シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））が異なる。

定着部１０４は、記録媒体上に形成された現像剤像を加熱して定着させるユニットである。給紙／搬送部１０５は、記録媒体を給紙して搬送するユニットである。シートカセット１０７やペーパーデッキ１０８及び手差し給紙部１０９に代表されるシート収納庫は、複数の記録媒体を収納している。給紙／搬送部１０５は、一枚づつ記録媒体を分離し、作像部１０３へ給紙する。さらに、給紙／搬送部１０５は、作像部１０３から記録媒体を定着部１０４へ搬送し、最終的に機外へと排出する。

図２は、実施形態に係るレーザ露光部１０１の一例を示す図である。半導体レーザ２００は、光源の一例である。レーザ駆動装置２０１は、半導体レーザ２００を駆動するための装置である。半導体レーザ２００から射出されたビーム（レーザ光）はコリメータレンズ２０２及び絞り２０３を通過することで、ほぼ平行光となり、回転多面鏡２０４に入射する。回転多面鏡２０４は、いわゆるポリゴンミラーなどであり、光源から射出されたビームを回転偏向するユニットである。ｆθレンズ２０５は、集光作用を有するとともに、走査の時間的な直線性を保証するためのユニットである。これにより、ビームは、感光ドラム１０２上の被走査面上を等速度で移動することになる。

ＢＤセンサ２０６は、回転多面鏡２０４からのビームを受光することで主走査の開始タイミングを検出する検出部の一例である。ＢＤセンサ２０６から出力される検出信号２０７は、回転多面鏡２０４の回転とデータの書き込みとを同期させるための同期信号として用いられる。

画像クロック発生部２０８は、ＢＤセンサ２０６から出力される同期信号に同期した一定の周波数の画像クロックを発生するユニットである。画像信号生成部２０９は、画像クロック発生部２０８から出力される画像クロックにしたがって、光源を駆動するために利用される画像信号２１０を生成する生成部の一例である。レーザ駆動制御部２１１は、画像信号２１０にしたがって半導体レーザ２００を駆動制御する駆動制御部の一例である。

直線２２０は、感光ドラム１０２の被走査面の中心位置をビームが露光するときの光路を示している。なお、被走査面は、実際のところ、ビームの幅と等しい幅を有する１本のラインとなる。直線２２１及び２２２は、最大となる画像形成領域の両端（ＢＤセンサ側の端部と、その反対側の端部）を露光するときのビームの光路を示している。ちなみに、像高とは、被走査面の中心位置を原点としたときの露光位置（画像形成位置）の座標をいう。図から明らかなように、中心位置よりもＢＤセンサ２０６側に近い被走査面上の位置の像高は、負の値となる。反対に、中心位置よりもＢＤセンサ２０６の反対側に近い被走査面上の位置の像高は、正の値となる。

［画像クロックを補正する理由］
上述したように、画像形成装置に対する走査光学装置の取り付け誤差や、ｆθレンズにおける屈折率変動などによって、いわゆる倍率ずれが発生する。この倍率ずれを補正するには、画像クロックを補正すればよい。

図３Ａは、倍率ずれに含まれる成分のうち全体倍率ずれを説明するための図である。全体倍率ずれとは、走査光学装置が被走査面（感光ドラム１０２の表面）に対して垂直又は水平方向に平行移動することで光路長が変化し、それによって発生する全体倍率のずれのことである。このときのずれ量を全体倍率成分と呼ぶ。なお、全体倍率とは、主走査方向の１ラインの倍率（１ラインの実長／１ラインの理想長）のことである。

図において、１０２は、レーザ露光部１０１が正規の取り付け位置に取り付けられたときの感光ドラムを示している。１０２’は、レーザ露光部１０１の実際の取り付け位置に対する感光ドラムを示している。図３Ａに示す事例では、実際の取り付け位置に対応する光路長が、正規の取り付け位置に対応する光路長よりも長くなっている。

図３Ｂは、全体倍率成分を説明するための図である。この図は、図１に示されたレーザ露光部１０１と感光ドラム１０２を手差し給紙部１０９側から見たときの様子を示している。図３Ｂの左側には、正規の場合のレーザ露光部１０１と感光ドラム１０２との関係が示されている。図３Ｂの右側には、実際のレーザ露光部１０１’と感光ドラム１０２’との関係が示されている。図からわかるように、実際の光路長は、正規の光路長よりも長くなっている。そのため、被走査面に形成される１ラインの実際の長さも、正規の長さよりも長くなる。すなわち、実際の倍率は、正規の倍率よりも大きくなってしまう。

図３Ｃは、全体倍率成分を説明するための図である。図中、正規のドットとは、正規の位置にレーザ露光部１０１が配置されたときに形成される一定間隔のドットのことである。一方、実際のドットは、正規の位置とは異なる位置にレーザ露光部１０１が配置されたときに記載されるドットである。いずれの場合もドットを形成するための画像信号は同一である。図からわかるように、実際のドット間隔は、いずれのドットに関しても同一の倍率で広がっていることがわかる。

図３Ｄは、理想的な像高と、全体倍率ずれによる像高ずれとの関係を表すグラフである。横軸は、主走査方向の理想像高（像高の理想値）を示している。横軸の原点は、感光ドラム１０２における中心位置に相当する。また、横軸で負の方向は、中心位置よりもＢＤセンサに近い位置であることを示している。また、横軸で正の方向は、中心位置よりもＢＤセンサの反対側に近い位置であることを示している。縦軸は、主走査方向の理想像高からのずれ量を示している。縦軸の正方向は、ＢＤセンサの反対側に露光位置がずれていることを示している。また、縦軸の負方向は、ＢＤセンサ側に露光位置がずれていることを示している。

このグラフにおける傾きが倍率を表している。例えば、同図においてＡが像高−１５０ｍｍ、像高ずれ量が−０．１ｍｍを示しているとする。また、Ｂが、像高＋１５０ｍｍ、像高ずれ量が＋０．１ｍｍを示しているとする。この場合、走査長は３００ｍｍであり、像高ずれ量は＋０．２ｍｍである。つまり、理想の走査長３００ｍｍに対して実際の走査長が３００．２ｍｍになっているので、倍率は３００．２／３００＝１００．０７％となる。このような全体倍率成分を補正するには、画像クロックの周期を一律に１／１．０００７倍（画像クロックの周波数で言えば、一律に１．０００７倍）すればよい。

図４Ａは、倍率ずれの１つである片倍率ずれを説明するための図である。図３Ｂと比較するとわかるように、レーザ露光部１０１’は、水平から傾いて取り付けられている。そのため、レーザ露光部１０１’と感光ドラム１０２’との光路長は、像高に依存して異なっている。つまり、感光ドラム１０２上の被走査面の左端における光路長と右端における光路長がそれぞれ異なっている。このように、片倍率ずれとは、走査光学装置と被走査面とが平行でなくなることで光路長が像高に依存して変化し、それによって発生する理想倍率からのずれをいう。このときのずれ量を片倍成分と呼ぶ。

図４Ｂは、片倍成分を説明するための図である。片倍成分を含む場合、実際のドット間隔は、一定にならず、像高にしたがって単調増加又は単調減少する。図４Ｂでは、左（ＢＤセンサ側）から右（ＢＤセンサの反対側）へと進むにつれて、徐々に、ドット間隔が広がっていることを理解できよう。

図４Ｃは、理想的な像高と、片倍率ずれによる像高ずれとの関係を表すグラフである。ここでは一歩進めて、図中のＣとＤとにおいて、全体倍率が合うように画像クロックを調整したときの、像高と像高ずれとの関係が示されている。図からわかるように、Ｃ点からＤ点までの走査長は、理想的なケースと片倍成分を含むケースとで同一である。しかし、Ｃ点からＤ点までの間では、像高ずれが発生している。この片倍成分は、一般に、２次関数で表される。

図４Ｄは、ｆθ倍率ずれが発生しているときの理想像高と像高ずれとの関係を表すグラフである。ｆθ倍率ずれとは、実際のレーザの波長が、理想波長（設計中心値）からずれることによって発生する倍率ずれをいう。レーザの波長が設計中心値に合致していれば、ｆθレンズはポリゴンミラーの等角速度運動を感光ドラム上での等速度運動に変換できる。しかし、実際は、レーザごとに波長が異なる（通常、±１０ｎｍ程度のばらつきがある）。特に、この波長が設計中心値から外れると、ビームの走査が等速度運動とはならなくなるため、倍率ずれが発生する。このときの倍率ずれを、特に、ｆθ成分と呼ぶ。図４Ｄが示すように、ｆθ成分は、例えば、５次関数により近似される。

このように、倍率ずれを構成する成分には、全体倍率成分（１次間数）、片倍成分（２次関数）及びｆθ成分（５次関数）がある。よって、トータルでの倍率ずれも５次関数となる。

［倍率ずれの補正方法］
図５は、実施形態に係る画像クロック発生部の一例を示す図である。各部は、ＡＳＩＣなど専用の回路により実現されてもよいし、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びコンピュータプログラムによリ実現されてもよい。補正量決定部５０１は、半導体レーザ２００からのビームの射出タイミングを制御するための画像クロックの補正量を、ビームの主走査方向の１ラインを構成する画素ごとに、決定する。補正部５０２は、決定された補正量にしたがって画素ごとに画像クロックを補正する。画素ごとに画像クロックを補正するため、複数の画素からなる領域ごとに補正する従来方法よりも、補正の残渣を削減しやすい。

補正量決定部５０１は、例えば、記憶部５０３、補正量算出部５０４、及びカウンタ５０５を含む。記憶部５０３は、主走査方向の１ラインを複数に分割することで形成される主走査領域ごとに、その主走査領域に含まれる画素に対して適用される補正量の変化率データを記憶する。変化率データは、画素ごとに適用される補正量の変化率を表すデータである。補正量算出部５０４は、各主走査領域ごとに、対応する変化率データを記憶部５０３から読み出し、読み出した変化率データにしたがって画素ごとの補正量を算出する。特許文献１記載の方法では、領域ごとにレジスタが必要となるため、補正の残渣を減らすために領域の数を増やせばより多数のレジスタが必要になってしまう。また、特許文献１記載の方法では、レジスタを減らせば補正残渣が増加してしまう。本実施形態であれば、主走査領域ごとに用意された変化率データから、その主走査領域に属する各画素用の補正量を算出することで、レジスタの数を削減しつつ、補正残渣も削減できる利点がある。

例えば、補正量算出部５０４は、主走査方向の１ラインを形成する各主走査領域において、それぞれ対応する変化率データにしたがって画像クロックの周波数を単調増加又は単調減少させるよう補正量を算出する。これは、比較的に簡単な演算回路によって補正を実現できる利点がある。

上述したＢＤ（ビーム検出）センサ２０６は、ビームを受光することで主走査の開始タイミングを検出する検出部として機能する。カウンタ５０５は、主走査の開始タイミング（上述の検出信号２０７）が検出されるとカウントを開始する。補正量算出部５０４は、カウンタ５０５によるカウント値が、ある主走査領域から次の主走査領域に切り替わったことを示す値となると、次の主走査領域に対応する変化率データを記憶部５０３から読み出す。これにより、主走査領域が切り替わるごとに、対応する変化率データを読み出すことができる。

設定部５０６は、各主走査領域において先頭画素に適用される画像クロックの初期周波数を設定する。設定部５０６は、例えば、初期周波数決定部５０７及び引継部５０８を備える。初期周波数決定部５０７は、複数の主走査領域のうち、１番目の主走査領域の先頭画素に適用される画像クロックの初期周波数を、主走査方向の１ラインの全体倍率から決定する。引継部５０８は、複数の主走査領域のうち、２番目から最終番目の主走査領域におけるそれぞれの先頭画素に適用される初期周波数として、１つ前の主走査領域の最終画素に適用された周波数を引き継がせる。

図６は、実施形態に係る画像クロック発生部の主要部の一例を示す回路図である。ＣＬＫは、不図示の原発振器から入力される原発振（原発）クロックである。カウンタ６０１は、入力された原発クロックの数をカウントし、カウント値をカウントデータＳ６０１として、コンパレータ６０２へ出力する。コンパレータ６０２は、カウントデータＳ６０１を定数（＝１）と比較し、両者が等しいときのみ原発クロックＣＬＫの１クロック幅だけＨｉの信号Ｓ６０２を出力する。ＪＫフリップフロップ６０３は、信号Ｓ６０２がＨｉになると原発クロックＣＬＫに同期してＨｉの画像クロックＶＣＬＫを出力する。

カウントデータＳ６０１は、コンパレータ６０８にも入力される。コンパレータ６０８は、Ｈｉとなった画像クロックＶＣＬＫをＬｏｗに切り替えるために、カウントデータＳ６０１を、後述する信号Ｓ６０５の１／２のデータＳ６１５と比較する。演算子６０７は、信号Ｓ６０５に１／２を乗算する乗算回路である。そして、カウントデータＳ６０１＞データＳ６１５になると、コンパレータ６０８は、Ｈｉの信号Ｓ６１６を１ショット回路６０９へ出力する。１ショット回路６０９は、入力された信号Ｓ６１６のＬｏｗからＨｉの立ち上がりを検出すると、原発クロックＣＬＫの１クロック幅だけＨｉの信号Ｓ６０６をＪＫフリップフロップ６０３へ出力する。ＪＫフリップフロップ６０３は、信号Ｓ６０６が入力されたタイミングで、Ｈｉになった画像クロックＶＣＬＫをＬｏｗに変更する。このようにして、画像クロックの立ち上がりと立下りを実現できる。

カウンタ６０１は、コンパレータ６０６にも接続されている。コンパレータ６０６は、データＳ６０５とカウントデータＳ６０１とを比較し、両者が等しいときのみ原発クロックＣＬＫの１クロック幅だけＨｉの信号Ｓ６０７をＯＲ演算子３１８へ出力する。

ＯＲ演算子３１８は、信号Ｓ６０７とＢＤ信号（検出信号２０７）との論理和を信号Ｓ６０８としてカウンタ６０１に出力する。カウンタ６０１は、信号Ｓ６０８がＨｉになると、カウントデータをクリアする。この一連の動作により、画像クロック生成部は、画像クロックＶＣＬＫを１クロック生成する。

カウンタ６１６は、コンパレータ６０６から出力された信号Ｓ６０７が入力される。カウンタ６１６は、画像クロックＶＣＬＫが１クロック生成される度にカウントアップし、カウントデータＳ６１４を出力する。カウントデータＳ６１４は、１つの主走査領域における画素の番号を意味している。

乗算器６１７は、画素ごとに画素クロックの補正量を算出する回路として機能する。すなわち、乗算器６１７は、信号Ｓ６１４と後述する変化率データＳ６１３との積を表す信号Ｓ６０４を出力する。信号Ｓ６１４は、単調増加するため、変化率データＳ６１３が負であれば積の値は単調減少し、変化率データＳ６１３が正であれば積の値は単調増加する。

レジスタ６０４は、主走査の開始タイミング（検出信号２０７が出力されたとき）における初期周波数を保存するレジスタである。すなわち、主走査の１ラインを構成する複数の領域のうち、１番目の領域の先頭画素に適用される周波数の情報がレジスタ６０４には記憶されている。具体的には、初期クロック／原発クロック−１を１6進数で表した値、つまり初期クロックが原発クロックＣＬＫの何クロック分かを表すデータＳ６０３が保存されている。データＳ６０３は、次段のセレクト回路６１６に入力される。

セレクト回路６１６は、検出信号２０７（ＢＤ信号）が入力されると、信号Ｓ６０３を信号Ｓ６１７として出力する。また、セレクト回路６１６は、後述する領域終了信号Ｓ６１１が入力されると、後述する信号Ｓ６０５を出力する。セレクト回路６１６は、主走査の開始タイミングで信号Ｓ６１７を出力し、主走査領域終了タイミングで信号Ｓ６０５を出力する。

加算器６０５は、初期周波数（目標周波数）に対して補正量を加算することで、画素クロックを補正する回路である。加算器６０５は、初期周波数に相当する信号Ｓ６１７と乗算器６１７の出力Ｓ６０４とを加算し、和の信号Ｓ６０５を出力する。ここで信号Ｓ６０４の最上位ビットは、符号の意味を持つものとする。よって、加算器６０５は、信号Ｓ６０４の最上位ビットが１であれば下位ビットについて減算をし、信号Ｓ６０４の最上位ビットが０であれば加算をするものとする。

したがって、このような画像クロック発生部を用いれば、画素ごとに画像クロックを補正することができる。すなわち、画像クロックＶＣＬＫは、主走査の開始タイミングで、レジスタ６０４により設定された初期周波数から始まる。画像クロックＶＣＬＫが１クロック進むたびに、変化率データＳ６１３に応じて原発クロックＣＬＫの数が増減することで、画像クロックＶＣＬＫの周期が伸縮する。

次に、各領域ごとに変化率データＳ６１３を読み出す動作について説明する。生成された画像クロックＶＣＬＫは、カウンタ６１１にも入力される。カウンタ６１１は、画像クロックＶＣＬＫをカウントし、カウントデータＳ６０９を出力する。なお、カウンタ６１１は、ＢＤ信号と信号Ｓ６１１との論理和演算子６１２からの出力にしたがってカウントデータをクリアする。

レジスタ６１０は、各主走査領域のサイズを画素数で表した領域サイズデータＳ６１０を保存している。コンパレータ６１３は、カウントデータＳ６０９と領域サイズデータＳ６１０とを比較し、両者が等しいときのみ画像クロックＶＣＬＫの１クロック幅だけＨｉの信号Ｓ６１１を出力する。

カウンタ６１４は、信号Ｓ６１１をカウントするアドレスカウンタであり、カウントデータＳ６１２を出力する。カウンタ６１４は、ＢＤ信号が入力されるとリセットされる。記憶装置６１５は、主走査領域ごとの変化率データを保存するＥＥＰＲＯＭなどである。記憶装置６１５は、入力されたカウントデータＳ６１２に対応する変化率データＳ６１３を読み出し、乗算器６１７に出力する。

次に、図７Ａ及び７Ｂのタイムチャートを参照しながら、上述した動作の詳細を説明する。図７Ａは、ＢＤ信号が入力されて、画像クロックＶＣＬＫが２クロック生成されるまでの拡大図である。ここでは、具体例として初期クロックが原発クロックの１００クロック分、つまりレジスタ６０４の設定値が１００−１＝９９、１番目の主走査領域の変化率データＳ６１３が”１”である場合について説明する。

まずカウンタ６０１は、ＢＤ信号の入力にしたがってカウントデータＳ６０１を０にクリアし、原発クロックＣＬＫのカウントを開始する。カウントデータＳ６０１が１になると、コンパレータ６０２が原発クロックＣＬＫの１クロック幅だけＨｉの信号Ｓ６０２を出力する。するとＪＫフリップフロップ６０３が、画像クロックＶＣＬＫをＨｉにする。

カウンタ６０１はカウントを進め、カウントデータＳ６０１が、データＳ６０５（この時点では９９）の１／２＝４９．５（＝Ｓ６１５）より大きくなると、コンパレータ６０８は、Ｈｉの信号Ｓ６１６を出力する。１ショット回路６０９は、信号Ｓ６１６の立ち上がりを検出し、信号Ｓ６０６を出力する。信号Ｓ６０６により、前述した画像クロックＶＣＬＫはＬｏｗになる。

カウンタ６０１はさらにカウントを進め、カウントデータが信号Ｓ６０５（この時点では９９）に等しくなると、コンパレータ６０６は、画像クロックＶＣＬＫが１クロック分終了したことを示す信号Ｓ６０７を出力する。この信号Ｓ６０７により、カウンタ６０１のカウントデータＳ６０１が０にクリアされ、次の画像クロックＶＣＬＫ生成のためのカウント動作が開始される。信号Ｓ６０７は、カウンタ６１６のクロックとしても用いられる。信号Ｓ６０７が入力される度に（画像クロックＶＣＬＫが生成される度に）、カウンタ６１６は、カウントアップする。カウンタ６１６が出力するカウントデータＳ６１４は、乗算器６１７にて、ＥＥＰＲＯＭ３１５から読み出された変化率データＳ６１３（ここでは、最初の領域の変化率データは１）と乗算され、１×１＝１がＳ６０４に出力される。この値と初期クロックの設定値Ｓ６１７（＝Ｓ６０３＝９９）が加算され、２個目の画像クロックＶＣＬＫの周期（＝９９＋１＝１００ＣＬＫ）が得られる。すなわち、直前の画素に適用された初期周波数が、次の画素の初期周波数として引き継がれる。

２個目の画像クロックＶＣＬＫの周期の半分の値（＝５０）が、信号Ｓ６１５として出力される。そのため、この画像クロックＶＣＬＫのデューティは５０％になる。同様にして、３個目の画像クロックＶＣＬＫに対しては、カウンタ６１６からの信号Ｓ６１４が２になるため、画像クロックＶＣＬＫの周期は１０１ＣＬＫ（＝９９＋２×１）になる。上述した動作が１つの主走査領域が終了するまで繰り返される。

図７Ｂは、複数の主走査領域に関するタイムチャートである。ここでは、各主走査領域のサイズは２０画素（レジスタ６１０の設定値は２０−１＝１９）とする。１走査（１ライン）に含まれる領域数は８個とする。初期クロックは、原発クロックＣＬＫの１００クロック分に相当するものとする。変化率データＳ６１３は、１番目の領域は１、２番目の領域が２、３番目の領域がＦＦ、そして最後の８番目の領域は１と仮定する。

１番目の主走査領域について、生成された画像クロックＶＣＬＫは、カウンタ６１１に入力され、画素数がカウントされる。この画素数が領域サイズデータＳ６１０（＝１９）と一致すると、コンパレータ６１３は画像クロックＶＣＬＫの１クロック幅だけＨｉの領域終了信号Ｓ６１１を出力する。このように、画素数のカウント値が領域サイズデータＳ６１０（＝１９）と一致したという事実は、ある主走査領域から次の主走査領域に切り替わったことを示している。

Ｈｉの領域終了信号Ｓ６１１が論理素子６１２に入力されることで、カウンタ６１１がクリアされる。カウンタ６１１は、次の領域サイズを判定するため、再びカウント動作を開始する。また、領域終了信号Ｓ６１１は上述したセレクト回路６１６にも接続される。セレクト回路６１６は、この領域終了信号が出力されたときの信号Ｓ６０５（画像クロックＶＣＬＫ生成に必要な原発クロックＣＬＫ数）を信号Ｓ６１７として出力する。

したがって、各主走査領域の先頭の画素に適用される初期クロックは、１つ前の主走査領域の最終画素に適用された画像クロックを引き継ぐことになる。この画像クロックの値に、各画素の変化率データを加算することで、画素ごとに画像クロックの周期（周波数）を変化させルことが可能となる。

図８は、主走査領域と画像クロックＶＣＬＫの周期との関係の一例を示す図である。この図から、画素ごとに画像クロックＶＣＬＫの周期が補正されていることを理解できよう。また、各主走査領域内では、画像クロックの周期が単調増加又は単調減少していることも理解できよう。

［変化率データの生成方法］
図９は、走査光学装置の部分倍率を測定するための冶工具の一例を示す図である。各部は、ＡＳＩＣなど専用の回路により実現されてもよいし、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びコンピュータプログラムによリ実現されてもよい。複数のセンサが、ビームを受光するために被走査面に沿って配置されている。ここで、部分倍率とは、主走査方向の１ラインを複数の領域に分割したときに、各領域における倍率（領域の実幅／領域の理想幅）を意味する。走査開始位置には、走査基準位置を検出するためのＢＤセンサ２０６が配置されている。さらに、主走査方向に沿って複数の走査位置検出センサ９０１ないし９０６が、等間隔ｄでもって配置されている。ここでは、走査位置検出センサの数を７個とするが、一例に過ぎない。

レーザ露光部１０１と冶工具との距離Ｌは、レーザ露光部１０１が画像形成装置に取り付けられる際の感光ドラム１０２までの距離に等しいものとする。

冶工具は、半導体レーザ２００をフル点灯で発光させ、ビームを被走査面に沿って走査させる。換算部９１０は、センサから出力される出力信号の出力時間差を像高に換算する。例えば、換算部９１０は、ＢＤセンサ２０６から出力される検出信号と、各走査位置検出センサから出力される検出信号との時間差を測定し、測定された時間差を距離に換算する。この距離は、上述の像高に相当する。

近似関数決定部９１１は、換算部により得られた像高と、理想像高に対するずれ量との対応関係を表す近似関数を決定する。微分部９１２は、近似関数を微分して得られる微分関数を決定する。微分関数は、周波数の変化率を表す。変化率関数決定部９１３は、微分関数に定数（例：１）を加算することで変化率データを求めるための変化率関数を決定する。変化率関数は、周波数比を表す。変化率データ算出部９１４は、変化率関数から主走査領域ごとの変化率データを算出する。書き込み部９１６は、主走査領域ごとの変化率データを記憶部５０３（レジスタ６１５）に書き込む。

図１０Ａは、近似関数の一例を示すグラフである。横軸は、理想像高を示す。縦軸は、理想像高とのずれ量を示す。この関数は、５次の近似関数である。よって、微分して得られる微分関数は、４次関数となる。この微分関数は、周波数の変化率を表している。よって、微分関数に１を加えて得られる関数が、周波数比を表す関数となる。

図１０Ｂは、周波数比の一例を表すグラフである。横軸は、理想像高を示す。縦軸は、周波数比を示す。図１０Ｃは、周波数分布の一例示すグラフである。横軸は、理想像高を示す。縦軸は、周波数を示す。ここでは、補正後の目標周波数を６０ＭＨｚとして求めた１走査中の周波数分布が示されている。各周波数は、目標周波数に、像高に応じた周波数比を乗算することで算出されたものである。

例えば、１ラインを０から１３までの１４の主走査領域に分割したと仮定する。この場合、図１０Ｃから、領域０の初期周波数は、５９．９６ＭＨｚ（○点）となる。また、領域１の初期周波数は、６０．２３ＭＨｚとなる。領域２の初期周波数は、６０．２９ＭＨｚとなる。最終的に、領域１３の初期周波数は、６０．０２ＭＨｚとなる（各●点）。破線の丸は、領域１３の終了周波数を算出するためのクロックで５９．６６ＭＨｚとなる。

図１１は、主走査領域ごとに算出された変化率データの一例を示す図である。各主走査領域に関して、初期周波数から画素毎変化時間（微分係数）が算出され、算出された画素毎変化時間から、変化率データが算出される。変化率データを算出する際には、１領域の画素数と原発クロックの周波数とが考慮されることはいうまでもない。

図１２は、補正後の倍率ずれの一例を示す図である。画像クロックを補正する前には、最大ずれ量が２００μｍ程あったが、本実施形態に係る発明を適用することで、最大ずれ量を７μｍくらいまで低減できたことがわかる。

本実施形態によれば、画素ごとに画像クロックを補正するため、領域単位で補正する場合よりも、補正の精度を向上させることができる。特に、主走査領域ごとに用意された変化率データから、その主走査領域に含まれる各画素についての補正量を算出することで、補正の精度を維持しつつ、レジスタの数を削減できる。例えば、変化率データにしたがって画像クロックの周波数を単調増加又は単調減少させるよう補正量を算出すれば、算出のための回路を簡潔にすることができる。

また、次工具を用いて変化率データを取得すれば、補正の精度を向上させることができよう。さらに、カウンタによるカウント値が、ある主走査領域から次の主走査領域に切り替わったことを示す値となると、次の主走査領域に対応する変化率データを読み出せば、変化率データの切り替えを比較的に簡単な回路により実現できる。また、各主走査領域の先頭画素に適用される画像クロックの初期周波数を、主走査方向の１ラインの全体倍率から決定し、それ以降の領域に関しては、１つ前の主走査領域の最終画素に適用された周波数を引き継がせれば、初期周波数の保持部を簡易に構成できる。さらに、本実施形態に係る走査光学装置をレーザ露光部１０１として画像形成装置に採用すれば、倍率ずれの少なく、また色ずれの少ない画像を形成できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、冶工具を用いて、変化率データを取得して走査光学装置のＥＥＰＲＯＭ等のメモリに書き込むものであった。しかし、冶工具を用いずに、走査光学装置が搭載された画像形成装置が変化率データを取得してもよい。

図１３は、実施形態に係る作像部の一部を示す図である。ここでは、簡略化のために感光ドラム１０２は１つしか示していない。感光ドラム１０２上の主走査方向に等間隔なパターン１３０１、１３０２及び１３０３を形成される。これらのパターンは、転写ベルト１２３上に転写される。転写された各パターンは、転写ベルト１２３の駆動によって、図１３の右から左へと移動する。そして、各パターンは、対応する反射型の読取センサ１３１１、１３１２、１３１３により読み取られる。ここでは、３つの読取センサが、主走査方向における両端部と中央部とに対応して配置されている。その読取センサ間の間隔は、等間隔である。なお、読取センサの数を３つとしたのは、部分倍率成分のうち片倍成分については、少なくとも３つの読取センサがあれば検出できるからである。もちろん、より多数の読取センサが配置されてもよいことはいうまでもない。

図１４は、実施形態に係る画像形成装置の制御部１４００の一例を示す図である。各部は、ＡＳＩＣなど専用の回路により実現されてもよいし、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びコンピュータプログラムによリ実現されてもよい。ここでは、変化率データの取得に関連するユニットだけが示されている。パターン形成制御部１４０１は、像担持体又は転写部に含まれる転写体上において主走査方向に沿ってパターンを形成するための画像データを画像信号生成部２０９に送出するなど、パターンの形成処理を制御するためのユニットである。読取制御部１４０２は、形成された複数のパターンを読み取るために、読取センサ１３１１〜１３１３を制御して、読み取ったパターンに応じた検出信号を出力するユニットである。特定部１４０３は、検出信号から、各パターンの形成位置を特定するユニットである。ずれ量決定部１４０４は、各パターンについて、特定部１４０３により特定された形成位置の、理想的な形成位置に対するずれ量を決定するユニットである。変化率データ作成部１４０５は、決定されたずれ量から主走査領域ごとの変化率データを作成して、記憶部５０３に書き込むユニットである。

図１５は、パターン形成位置の特定処理の概念を説明するための図である。パターン１３０１の一部分である点１５０１が読取センサ１３１１を通過すると最初のパルスが出力される。次に、パターン１３０１の一部分である点１５１１が読取センサ１３１１を通過すると２番目のパルスが出力される。これらのパルスが検出信号Ｓ１３０１に含まれることになる。他のパターン１３０２、１３０３に関しても同様の原理で検出信号Ｓ１３０２、Ｓ１３０３が出力される。パターン１３０１〜１３０３が転写ベルト１２３上で等間隔である場合（倍率ずれが無い場合）、各読取センサから出力される検出信号Ｓ１３０２、Ｓ１３０２、Ｓ１３０３のパルス間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３は等しくなる。特定部１４０３は、検出信号からパルス間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３を取得する。パルス間隔ｔ１、ｔ２、ｔ３が、各パターンの形成位置に対応していることはいうまでもない。

図１６は、パターン形成位置の特定処理の概念を説明するための図である。ここでは、倍率ずれが発生しているときのパターン形成位置と検出信号の一例が示されている。図１５によれば、中央部に形成されたパターン１６０２は、片倍率ずれによって、本来の位置からずれた位置に形成されている。そのため、パターン１６０２に対応する検出信号Ｓ１６０２におけるパルス間隔ｔ２’は、ｔ１やｔ３よりも短くなっている。

図１７は、理想像高とずれ量との関係を示すグラフである。このグラフは、図１６に示した片倍率ずれが発生したときのものである。横軸は理想像高を示し、縦軸は理想像高に対するずれ量を示している。ドット１７０１は、パターン１３０１について得られたｔ１に対応している。ドット１７０２は、パターン１６０２について得られたｔ２’に対応している。ドット１７０３は、パターン１３０３について得られたｔ３に対応している。ずれ量決定部１４０４は、パルス間隔を像高に変換し、得られた実際の像高について理想像高に対するずれ量を算出する。

前述したように片倍成分は２次関数となる。よって、変化率データ作成部１４０５は、３つのドットの座標から２次関数を近似により決定する。第１の実施形態で説明したように、この２次関数を微分して得られる１次関数が周波数の変化率を表す関数となる。変化率データ作成部１４０５は、２次関数を微分して１次関数を決定し、さらに、定数として１を加算して、周波数比を表す関数を作成する。この関数が、片倍成分を補正するための関数となる。

変化率データ作成部１４０５は、この周波数比に目標周波数を乗算することで、領域ごとの変化率データを算出する。そして、変化率データ作成部１４０５は、領域ごとの変化率データを記憶部５０３へ書き込む。

本実施形態によれば、冶工具を用いなくても、変化率データを作成できる利点がある。また、工場出荷時以降に生じた経年変化などもこの変化率データには反映されるため、より補正の精度が高まるものと期待される。

（第３の実施形態）
第１の実施形態は、冶工具を用いて変化率データを決定する方法に関するものであり、第２の実施形態は、画像形成装置において変化率データを決定する方法に関するものであった。第３の実施形態は、冶工具を用いて決定された変化率データと、画像形成装置において測定された部分倍率成分とから新たな変化率データを決定して画像クロックを補正する方法に関する。すなわち、第３の実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせたものである。

図１８は、実施形態に係る画像クロックの補正方法を示す例示的なフローチャートである。ステップＳ１８０１で、補正量算出部５０４は、記憶部５０３から走査光学装置固有の変化率データを読み出す。ステップＳ１８０２で、補正量算出部５０４は、読み出したデータを元に補正量を決定し、補正量にしたがって補正部５０２が画像クロックを補正する。

ステップＳ１８０３で、パターン形成制御部１４０１は、パターンを形成する。ステップＳ１８０４で、読取制御部１４０２は、パターンを読み取って、各パパターンの形成位置を特定する。ステップＳ１８０５で、ずれ量決定部１４０４は、像高ずれ量を算出する。ステップＳ１８０６で、変化率データ作成部１４０５は、微分係数を算出する。上述したように、変化率データ作成部１４０５は、像高ずれ量から２次関数を決定し、それを微分して１次関数を算出する。

図１９は、部分倍率成分から算出された微分係数の算出例を示す図である。算出された１次関数に、各領域に対応する像高の値を代入することで、これらの微分係数が算出される。なお、微分係数は、図１１で説明した画素毎変化時間に相当することはいうまでもない。

ステップＳ１８０７で、変化率データ作成部１４０５は、記憶部５０３から読み出したデフォルトの変化率データからも微分係数を逆算する。なお、ステップＳ１８０７の位置は、ステップＳ１８０１以降であればどこであってもよい。

図２０は、デフォルトとの変化率データから算出された微分係数の算出例を示す図である。ここで、レーザ露光部１０１固有の像高ずれ量を表す近似関数をｆ（ｘ）とする。また、デフォルトの変化率データを用いて補正された画像クロックにしたがって形成されたパターンから検出された像高ずれ量を表す近似関数をｇ（ｘ）とする。画像形成装置全体での像高ずれ量（部分倍率成分）を表す近似関数ｈ（ｘ）は、
ｈ（ｘ）＝ｆ（ｘ）＋ｇ（ｘ）
となる。上述したように、近似関数を微分して得られる微分関数は、周波数の変化率を表す関数となる。さらに、この微分関数に定数として１を加算して得られる関数が、画像クロックを補正するための補正関数（＝１＋ｈ‘（ｘ））となる。なお、１＋ｈ‘（ｘ）＝１＋ｆ‘（ｘ）＋ｇ’（ｘ）である。

ステップＳ１８０８で、変化率データ作成部は、補正関数に基づいて周波数比を決定し、周波数比と目標周波数とを乗算する。変化率データ作成部は、さらに、初期クロックや各領域の先頭画素の画像クロックを算出する。最終的に、変化率データ作成部は、変化率データを算出する。ステップＳ１８０９で、変化率データ作成部は、新しい変化率データを記憶部５０３に書き込むことで、変化率データを更新する。このように、変化率データ作成部は、記憶部に記憶されている変化率データを更新する更新部としても機能する。

なお、デフォルトの変化率データがＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性のメモリに格納されているときは、新しい変化率データをＲＡＭに記憶する。そして、ＲＡＭに記憶されている新しい変化率データが画像クロックの補正に使用される。もちろん、新しい変化率データを以降のデフォルトの変化率データとして使用してもよい。ステップＳ１８１０で、補正量算出部５０４及び補正部５０２は、新しい変化率データを用いて画素ごとの補正量を決定し、画像クロックを補正する。

本実施形態によれば、冶工具を用いて設定された変化率データを画像形成装置において更新することができるため、個々の画像形成装置の設置環境や使用状態に応じて変化率データを好適にできる。

実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 実施形態に係るレーザ露光部１０１の一例を示す図である。 全体倍率ずれを説明するための図である。 全体倍率ずれを説明するための図である。 全体倍率ずれを説明するための図である。 理想的な像高と、全体倍率ずれによる像高ずれとの関係を表すグラフである。 片倍率ずれを説明するための図である。 片倍成分を説明するための図である。 理想的な像高と、片倍率ずれによる像高ずれとの関係を表すグラフである。 ｆθ倍率ずれが発生しているときの理想像高と像高ずれとの関係を表すグラフである。 実施形態に係る画像クロック発生部の一例を示す図である。 実施形態に係る画像クロック発生部の主要部の一例を示す回路図である。 ＢＤ信号が入力されて、画像クロックＶＣＬＫが２クロック生成されるまでの拡大図である。 複数の主走査領域に関するタイムチャートである。 主走査領域と画像クロックＶＣＬＫの周期との関係の一例を示す図である。 走査光学装置の部分倍率を測定するための冶工具の一例を示す図である。 近似関数の一例を示すグラフである。 周波数比の一例を表すグラフである。 周波数分布の一例示すグラフである。 主走査領域ごとに算出された変化率データの一例を示す図である。 補正後の倍率ずれの一例を示す図である。 実施形態に係る作像部の一部を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置の制御部の一例を示す図である。 パターン形成位置の特定処理の概念を説明するための図である。 パターン形成位置の特定処理の概念を説明するための図である。 理想像高とずれ量との関係を示すグラフである。 実施形態に係る画像クロックの補正方法を示す例示的なフローチャートである。 部分倍率成分から算出された微分係数の算出例を示す図である。 デフォルトとの変化率データから算出された微分係数の算出例を示す図である。

Claims (9)

1. 光源から射出されたビームが感光体を走査するように前記ビームを偏向する偏向部と、
   前記偏向部によって偏向されたビームを検出する検出部と、
   前記検出部が前記ビームを検出したことに応じて前記ビームが前記感光体を走査する主走査方向の画素数をカウントするカウンタと、
   基準周期を決定する決定部と、
   基準クロック信号と、前記基準クロック信号に基づいて前記基準クロック信号よりも大きい周期の画像クロック信号と、を生成するクロック信号生成部と、
   前記クロック信号生成部によって生成された前記画像クロック信号と画像データとに基づいて画像信号を生成する画像信号生成部と、
   前記画像信号生成部によって生成された前記画像信号に基づいて前記光源から前記ビームを出射させる駆動部と、
   前記主走査方向の画素位置に対応する補正量の変化率を示す変化率データを前記主走査方向の１ラインを複数に分割した主走査領域それぞれに対応させて記憶する第１の記憶部と、を有し、
   前記クロック信号生成部は、前記カウンタのカウント値に基づいて前記変化率データを読み出し、読み出された変化率データと前記主走査方向の画素位置とに基づいて求められる前記補正量を前記基準周期に加算することで前記主走査方向の画素位置に応じた周期の前記画像クロック信号を生成することを特徴とする走査光学装置。
2. 前記クロック信号生成部は、前記主走査方向の１ラインを形成する各主走査領域において、それぞれ対応する前記変化率データにしたがって前記画像クロックの周期を単調増加又は単調減少させるよう前記補正量を求めることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記第１の記憶部に記憶されている主走査領域ごとの前記変化率データは、
   前記ビームを受光するために被走査面に沿って配置された複数のセンサと、前記センサから出力される出力信号の出力時間差を像高に換算する換算部と、該換算部により得られた像高と、該像高の理想値に対するずれ量との対応関係を表す近似関数を決定する近似関数決定部と、決定された近似関数を微分して得られる微分関数を決定する微分部と、該微分関数に定数を加算することで前記変化率データを求めるための変化率関数を決定する変化率関数決定部と、前記変化率関数から前記変化率データを算出する変化率データ算出部と、主走査領域ごとの前記変化率データを前記第１の記憶部に書き込む書き込み部とを含む冶工具によって求められたものであることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
4. 前記複数の主走査領域それぞれに含まれる画素数を記憶する第２の記憶部をさらに有し、
   前記クロック信号生成部は、前記カウンタのカウント値が前記第２の記憶部に記憶された第１の主走査領域に対応する画素数と一致したことに応じて前記第１の記憶部から前記第１の主走査領域に隣接する第２の主走査領域の変化率データを読み出すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
5. 前記決定部は、
   前記複数の主走査領域のそれぞれにおいて先頭画素に適用される画像クロック信号の基準周期を決定し、
   前記複数の主走査領域のうち、前記主走査方向において１番目に位置する主走査領域の先頭画素に適用される画像クロック信号の基準周期を、前記主走査方向の１ラインの全体倍率から決定し、
   前記複数の主走査領域のうち、前記主走査方向において２番目から最終番目の主走査領域におけるそれぞれの先頭画素に適用される基準周期として、１つ前の主走査領域の最終画素に適用された周期を適用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の走査光学装置。
6. 画像形成装置であって、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の走査光学装置と、
   前記走査光学装置によって走査される像担持体と、
   前記像担持体に形成された潜像を現像剤像へと現像する現像部と、
   前記現像剤像を記録媒体に転写する転写部と
   を有することを特徴とする画像形成装置。
7. 前記像担持体又は前記転写部に含まれる転写体上において主走査方向に沿って形成された複数のパターンを読み取ることで各パターンの形成位置を特定する特定部と、
   各パターンについて、前記特定部により特定された形成位置の、理想的な形成位置に対するずれ量を決定するずれ量決定部と、
   決定された前記ずれ量から主走査領域ごとの変化率データを作成する作成部と、をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記複数のパターンをそれぞれ読み取るために、主走査方向における両端部と中央部とに対応して配置された少なくとも３つの読取センサを含むことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 画像形成装置であって、
   請求項１に記載の走査光学装置と、
   前記走査光学装置によって走査される像担持体と、
   前記像担持体に形成された潜像を現像剤像へと現像する現像部と、
   前記現像剤像を記録媒体に転写する転写部と、
   前記像担持体又は前記転写部に含まれる転写体上において主走査方向に沿って形成された複数のパターンを読み取ることで各パターンの形成位置を特定する特定部と、
   各パターンについて、前記特定部により特定された形成位置の、理想的な形成位置に対するずれ量を決定するずれ量決定部と、
   決定された前記ずれ量から前記主走査領域ごとの変化率データを作成する作成部と、
   前記走査光学装置が備える前記第１の記憶部に記憶されている変化率データを適用して前記パターンが形成されたときに前記作成部により作成された変化率データを前記第１の記憶部に書き込むことで、前記第１の記憶部に記憶されている変化率データを更新する更新部と
   を有することを特徴とする画像形成装置。

Images