JP2003322810A - 画素クロック生成装置、光走査装置、画像形成装置、及び主走査ドット位置ずれ補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波クロック生成手段からのクロック信号
のタイミングにより、画像形成を行う画素クロックの各
信号の位相を、位相データに基づきシフトする際に、制
御値を設定し、その制御値に基づいて主走査ドット位置
ずれを補正する。 【解決手段】 画素クロック生成回路は、高周波クロッ
ク生成回路１、クロック生成回路４，７を有する。画素
クロック生成回路は、高周波クロック信号ＶＣＬＫのタ
イミングにより、画像形成を行う画素クロックの各信号
の位相を、位相データに基づいてシフトする際に、位相
シフトを行うデータに対して、光走査装置を構成する光
学素子の加工誤差や組み付け誤差等による主走査ドット
位置ずれを補正するように制御値を設定し、その制御値
に基づいてクロック１又はクロック２のいずれかを選択
することにより、位相シフトさせた画素クロックＰＣＬ
Ｋを出力し、出力した画素クロックＰＣＬＫに基づいて
主走査ドット位置ずれが補正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画素クロック生成
装置、光走査装置、画像形成装置、及び主走査ドット位
置ずれ補正方法、より詳細には、レーザプリンタ、デジ
タル複写機等に使用される画素クロック生成装置、光走
査装置及び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、光走査装置に関する従来技術
について説明するための図で、図中、２１は半導体レー
ザユニット、２２はポリゴンミラー、２３は走査レン
ズ、２４は感光体、２５はフォトディテクタ、２６は画
像処理ユニット、２７はレーザ駆動回路、２８はクロッ
ク生成回路、２９は位相同期回路である。図１５におい
て、半導体レーザユニット２１から発光されたレーザ光
は、ポリゴンミラー２２が回転することによりポリゴン
ミラー２２により一方向に走査され、走査レンズ２３を
介して被走査媒体（感光体）２４上に光スポットを形成
し、静電潜像画像を形成する。このとき半導体レーザユ
ニット２１は画像処理ユニット２６より生成された画像
データと位相同期回路２９により位相が設定された画像
クロックに従い、半導体レーザの発光時間をコントロー
ルすることにより、被走査媒体２４上の静電潜像を制御
するものである。

【０００３】また、例えば、特開２０００−２３８３１
９号公報には、カラーレーザプリンタ等における各色の
画像形成位置の書き出し位置を１クロック誤差以内で補
正する手段が開示されている。また、特開２０００−２
８９２５１号公報に記載の発明は、画像形成装置におい
て主走査方向の画像形成位置のずれを主走査方向の書き
出し位置と書き終わり位置を調整することにより補正す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとくの光学
系において、光学素子の加工誤差、偏向器の反射面の回
転軸からの距離のばらつきや反射面の形状誤差は、被走
査面上を走査する光スポット（走査ビーム）の走査速度
ムラを発生させ、主走査ドット位置ずれの原因になる。
この走査速度ムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化
となるため、高品位の画質を要求する場合は走査速度ム
ラの補正を行う必要がある。

【０００５】また、マルチビーム光学系の場合、各発光
源の発振波長に差がある場合に、走査レンズの色収差が
補正されていない光学系の場合には露光ずれが発生し、
各発光源に対応する光スポットが被走査媒体上を走査す
るときの走査幅は、光源毎に差が生じてしまい、画像品
質の劣化の要因になってしまうため、走査幅の補正を行
う必要がある。しかしながら、上記公報記載の発明で
は、両者ともに光学系や偏向器により生じる主走査ドッ
ト位置ずれの影響を補正することができない。

【０００６】本発明は、上述したごとくの実情に鑑みて
なされたものであり、高周波クロック生成手段からのク
ロック信号のタイミングにより、画像形成を行う画素ク
ロックの各信号の位相を、位相データに基づいてシフト
させる際に、制御値を設定し、その制御値により光走査
装置の光学系や偏向器により生じる主走査ドット位置ず
れの補正を行うこと、を目的としてなされたものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、高周
波クロック生成手段からのクロック信号のタイミングに
より、画像形成を行う画素クロックの各信号の位相を、
位相データに基づいてシフトする機能を有する画素クロ
ック生成装置において、光源から出力される光束を、偏
向器により走査方向に沿って被走査媒体上を走査させる
光走査装置を構成する光学素子の加工誤差や組み付け誤
差等によって発生する主走査ドット位置ずれを補正する
ように制御値を設定することを特徴としたものである。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、位相シフトを行うデータに対して、複数の連続した
クロック信号から構成するデータ領域単位で制御値を設
定することを特徴としたものである。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、前記偏向器の反射面の形状誤差および／ま
たは反射面と回転軸との距離の誤差によって発生する主
走査ドット位置ずれを補正するように制御値を設定する
ことを特徴としたものである。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１乃至３のいず
れか１の発明において、前記画素クロックの信号を、一
定数の連続したデータ領域として定義し、該定義したデ
ータ領域毎に位相データを与えることを特徴としたもの
である。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１乃至４のいず
れか１の発明において、前記光走査装置を構成する光学
素子の加工誤差や組み付け誤差によって発生する主走査
ドット位置ずれを補正する制御値を予めルックアップテ
ーブルに記憶することを特徴としたものである。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１乃至５のいず
れか１の発明において、前記偏向器の反射面の形状誤差
および／または反射面と回転軸との距離の誤差によって
発生する主走査ドット位置ずれを補正する制御値が当該
偏向器の反射面毎に異なることを特徴としたものであ
る。

【００１３】請求項７の発明は、複数の光源から出力さ
れる光束を、偏向器により走査方向に沿って被走査媒体
上を走査させる光走査装置において、請求項１乃至６の
いずれか１に記載の画素クロック生成装置を有すること
を特徴としたものである。

【００１４】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、前記偏向器の各反射面を特定する面特定手段を有す
ることを特徴としたものである。

【００１５】請求項９の発明は、請求項７または８の発
明において、有効書込領域外の書込開始側と終端側の少
なくとも２カ所に光検知部を有し、該光検知部を横切る
走査時間を計測することにより、前記偏向器の反射面の
各面を特定することを特徴としたものである。

【００１６】請求項１０の発明は、請求項７乃至９のい
ずれか１の発明において、前記光検知部を横切る反射面
毎の走査時間の相対的な長短によって、前記偏向器の反
射面の各面を特定することを特徴としたものである。

【００１７】請求項１１の発明は、請求項７乃至１０の
いずれか１の発明において、光学素子の加工誤差や組み
付け誤差によって発生する主走査ドット位置ずれを補正
する制御値を予めルックアップテーブルに記憶し、該ル
ックアップテーブルに記憶した制御値を、前記光検知部
を横切る反射面毎の走査時間の変動に応じて書き換える
ことを特徴としたものである。

【００１８】請求項１２の発明は、高周波クロック生成
手段からのクロック信号のタイミングにより、画像形成
を行う画素クロックの各信号の位相を、位相データに基
づいてシフトすることで主走査方向のドット位置ずれを
補正する主走査ドット位置ずれ補正方法であって、光源
から出力される光束を、偏向器により走査方向に沿って
被走査媒体上を走査させる光走査装置を構成する光学素
子の加工誤差や組み付け誤差等によって発生する主走査
ドット位置ずれを補正するように制御値を設定すること
を特徴としたものである。

【００１９】請求項１３の発明は、請求項１乃至６のい
ずれか１に記載の画素クロック生成装置及び／又は請求
項７乃至１１のいずれか１に記載の光走査装置を有する
画像形成装置である。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用した画素ク
ロック生成回路の第１の構成例を説明するためのブロッ
ク図で、図中、１は高周波クロック生成回路、２，５は
カウンタ、３，６は比較回路、４，７はクロック生成回
路、８はマルチプレクサ（ＭＵＸ）、９は比較値生成回
路、１０はステータス信号生成回路、１１はセレクト信
号生成回路である。まず、高周波クロック生成回路１は
画素クロックＰＣＬＫの基準となる高周波クロックＶＣ
ＬＫを生成する。

【００２１】カウンタ２は、生成したＶＣＬＫのクロッ
クの立ち上がりで動作するカウンタである。比較回路３
はカウンタの値と、予め設定された値及び比較値生成回
路９が出力する比較値１とを比較した結果に基づき制御
信号１を出力する。クロック生成回路４は制御信号１に
基づきクロック１を生成する。カウンタ５はＶＣＬＫの
クロックの立ち下がりで動作するカウンタである。比較
回路６はカウンタの値と、予め設定された値及び比較値
生成回路９が出力する比較値２とを比較した結果に基づ
き制御信号２を出力する。クロック生成回路７は制御信
号２に基づきクロック２を生成する。マルチプレクサ８
はセレクト信号に基づきクロック１、クロック２を選択
し、ＰＣＬＫとして出力する。

【００２２】比較値生成回路９は、外部から入力された
位相データとステータス信号生成回路１０が出力するス
テータス信号に基づき比較値１、比較値２を出力する。
ステータス信号生成回路１０は、位相データのｂｉｔ０
が「１」のときにＰＣＬＫの立ち上がりのタイミングで
信号をトグルさせてステータス信号として出力する。セ
レクト信号生成回路１１は、位相データのｂｉｔ０が
「１」のときにＰＣＬＫの立ち下がりのタイミングで信
号をトグルさせてセレクト信号として出力する。

【００２３】図２は、図１に示した画素クロック生成回
路における動作の一例を説明するための図である。図３
は、位相シフト量と外部から与える位相データの対応関
係の一例を示す図である。ここではＶＣＬＫの４分周に
相当する画素クロックＰＣＬＫを生成し、位相シフトと
して＋１／８ＰＣＬＫ、−１／８ＰＣＬＫシフトさせる
場合について説明する。

【００２４】図２は、位相シフト量とクロック１とクロ
ック２の切替の様子について示しており、始めにマルチ
プレクサ８でクロック１が選択された状態からスタート
する。まず、ＰＣＬＫに同期して位相データ００を与え
る（１）。位相データｂｉｔ０が「０」なので、セレク
ト信号は０のままでクロック１を選択したままＰＣＬＫ
として出力する（２）。これによりＰＣＬＫは位相シフ
ト量０のクロックとなる。次ぎに位相データ０１を与え
る（３）。この場合は位相データｂｉｔ０が「１」なの
で、ＰＣＬＫの立ち下りでセレクト信号をトグルさせて
１とし、クロック２を選択するようにし、ＰＣＬＫとし
て出力させる（４）。この時のクロック２は図２に示す
ように１ＶＣＬＫ分周期が長くなったクロックとなって
いる。

【００２５】これにより＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフ
トしたＰＣＬＫが得られる。次ぎに再び位相データ０１
を与えると（５）、位相データｂｉｔ０が「１」なの
で、ＰＣＬＫの立ち下りでセレクト信号をトグルさせて
０とし、クロック１を選択するようにし、ＰＣＬＫとし
て出力させる（６）。この時のクロック１は図２に示す
ように１ＶＣＬＫ分周期が長くなったクロックとなって
いる。これにより＋１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトした
ＰＣＬＫが得られる。次ぎに位相データ１１を与える
（７）。位相データｂｉｔ０が「１」なので、ＰＣＬＫ
の立ち下りでセレクト信号をトグルさせて１とし、クロ
ック２を選択するようにし、ＰＣＬＫとして出力させる
（８）。この時のクロック１は図２に示すように１ＶＣ
ＬＫ分周期が短くなったクロックとなっている。これに
より−１／８ＰＣＬＫだけ位相シフトしたＰＣＬＫが得
られる。

【００２６】以上のようにして、位相データに応じてク
ロック１、クロック２の周期を変えてやり、クロック
１、クロック２を切り替えてＰＣＬＫとして出力させて
行くことにより、１／８ＰＣＬＫステップで位相シフト
された画素クロックＰＣＬＫを得ることができる。

【００２７】図４は、本発明を適用した画素クロック生
成回路の第２の構成例を説明するためのブロック図で、
図中、１２は位相データ記憶回路である。図４に示す画
素クロック生成回路の構成例は、前述の図１に記載した
画素クロック生成回路において、位相データ入力部に複
数の位相データを記憶するための位相データ記憶回路１
２を付加したものである。位相データ記憶回路１２には
外部からのデータ設定を行い、画素クロックＰＣＬＫに
同期して順次位相データを出力していく構成により、例
えば走査レンズ等光学素子の加工誤差や組み付け誤差に
より生じる走査ムラを補正するための位相データのよう
な毎ライン同じ位相データが必要となるデータの場合に
おいて、予め位相データ記憶回路１２に位相データを記
憶しておき、ラインを走査するたびに位相データ記憶回
路１２の最初の位相データから順次出力していけば、外
部からライン毎に同じデータを出力する必要がない。

【００２８】また、位相データ記憶回路１２に加えて、
外部から与えられる外部位相データと、位相データ記憶
回路１２から出力される内部記憶データとを合成して合
成位相データを出力することにより、走査レンズ等光学
素子の加工誤差や組み付け誤差による位相データに加え
て、ポリゴンミラーの回転ムラや、光学系の温度特性、
経時変化などの動特性による位相データの補正にも対応
することできる。

【００２９】図５は、本発明のおける画素クロック生成
装置による位相シフト補正方法を説明するための図であ
る。図１に示した画素クロック生成回路において、画素
クロックＰＣＬＫに同期して位相データを与えることに
より、画素クロックＰＣＬＫの位相を＋１／８ＰＣＬ
Ｋ、−１／８ＰＣＬＫシフトさせることが可能である。
このとき、前述の図１５に示した光走査装置において、
半導体レーザユニット２１は画像処理ユニット２６より
生成された画像データと位相同期回路２９により位相が
設定された画像クロックに従い、半導体レーザの発光時
間をコントロールすることにより被走査媒体２４上の静
電潜像を制御するものであり、画像データの基準クロッ
クとなる画像クロックの位相をシフトすることにより、
ポリゴンスキャナ等の偏向器により発生する走査速度ム
ラや、マルチビーム光学系における発光源同士の発信波
長差により生じる露光ずれなどによる主走査方向のドッ
ト位置ずれを、位相シフト（例えば１／８ＰＣＬＫ）の
精度で補正することが可能となる。

【００３０】図５に示す理想状態は、上記のような走査
速度ムラや露光ずれが全く発生しない理想状態でのドッ
ト位置を示しており、１２００ｄｐｉ（ドット径約２
１.２μｍ）のとき連続した６ドットを走査した結果で
ある。図５に示す補正前は、最初の１ドット目のドット
位置精度は一致しているが、上記走査速度ムラや露光ず
れによるドット位置ずれが生じた状態であり、６ドット
目には理想状態に対して１２００ｄｐｉの１／２ドット
相当である約１０.６μｍのドット位置ずれが生じてい
る。本位置ずれ状態において１ドット書込みに要する時
間は１画素クロック相当（１ＰＣＬＫ）であるので、位
相シフトの分解能が１／８ＰＣＬＫの場合は、すなわち
ドット位置を１／８ドット精度で補正できるのと同義で
ある。図５に示す補正後は、位相シフトの分解能が１／
８ドットすなわち１／８ＰＣＬＫのとき、理想状態から
１／２ドット位置ずれを生じた補正前の状態から−１／
８ＰＣＬＫの位相シフトをデータ領域内で４回行うこと
により、理論上は６ドット目のドット位置を−１／８Ｐ
ＣＬＫ×４＝−１／２ＰＣＬＫシフトすることができ、
理想状態に対して１／８ＰＣＬＫの精度でドット位置を
補正することができる。

【００３１】本発明における画素クロック生成装置は、
画素クロックの各信号の位相を、高周波クロック生成手
段からのクロック信号のタイミングにより位相データに
基づいて位相をシフトする機能を有し、位相シフトを行
うデータに対して、複数の連続したクロック信号から構
成するデータ領域単位で制御値を設定するので、メモリ
に予め位相データを保存して順次出力する場合におい
て、画素クロック毎に位相データを与える場合に比べて
データ量の大幅な低減や、位相データ記憶回路のサイズ
減少、チップサイズ低減によるコストダウン、ＡＳＩＣ
の小型化などの効果が得られる。また、画素クロックが
１００ＭＨｚ程度の高速動作時において、データ領域毎
に画素クロックの位相データを与えることにより、温度
変化、経時変化など各種条件変化による位相シフト量の
変動分を補正する場合などにおいて、画素クロック毎に
位相データを与える場合に比べてデータ転送速度の遅延
などの影響が少ない制御が可能となる。

【００３２】図６及び図７は、主走査ドット位置ずれの
状態を説明するための図である。書込み開始のタイミン
グを設定する位相同期信号の立ち下りから、一定期間後
に画素クロックを生成する機能を有する画素クロック生
成装置において、実画像領域となる有効走査期間内にお
いて画素クロック信号に基づき半導体レーザを変調さ
せ、半導体レーザの出射光が光学系を経て感光体上に静
電潜像を形成するとき、感光体上での画素クロックは光
学素子の加工誤差や組み付け誤差などによって主走査方
向のドット位置ずれが生じる。このとき主走査方向を示
す有効走査期間は光学系により長さが異なるが、本実施
例では像高中央を０とした場合、像高の最大、最小値を
それぞれ像高比１，−１と定義している。

【００３３】図６に示す（Ａ）〜（Ｄ）、図７に示す
（Ａ）〜（Ｄ）に示す主走査位置ずれ量を表すグラフ
は、縦軸に主走査ドット位置ずれ量（単位：μｍ）、横
軸に像高比を示している。図６（Ａ）及び図７（Ａ）に
おける光学系特性は、像高の高い場所で変化量が大き
く、像高が０近傍では変化量が小さい特性の場合を示し
たものである。また、画素クロックの位相をクロック毎
にクロックの数分の１ドット刻みでシフト可能な位相シ
フト機能を有する画素クロック生成回路により、各画素
の主走査位置を±数分の１ドット単位でシフトできるた
め、原理的には±１／８ドットシフトの場合には、リニ
アリティの補正量は０％から１２.５％まで調整可能と
なる。また、１２００ｄｐｉ書込の場合、有効書込幅内
の主走査位置ずれ量は、約２.６μｍ（２１.２μｍ／
８）にまで低減できる。

【００３４】このとき位相シフトを行う位相シフトデー
タを与えるために、連続した複数の画素クロックをデー
タ領域として、有効走査期間内のデータを複数の領域に
分割し、領域毎に位相シフトデータを設定することによ
り、画素毎に位相シフトデータを与えて主走査位置ずれ
を補正する場合に比べ、データ量を減らすことが可能と
なる。図６（Ｂ）及び図７（Ｂ）は、有効走査期間を１
５のデータ領域に分割した場合の、位相シフト後の主走
査ドット位置ずれ量を示す。図６及び図７に示す各グラ
フでは、各データ領域の中央の像高における主走査ドッ
ト位置ずれ量が０になるように、各データ領域に位相デ
ータを与えた実施例を示している。図６及び図７におい
て、位相シフト後の主走査ドット位置ずれの振幅値を主
走査位置ずれ量Ｘ、データ領域間のずれ量をデータ領域
間ずれ量Ｙとしたとき、Ｘは走査ライン上での位相補正
後のドット位置ずれの絶対値を示しており、値が小さい
ほど良好な補正がかけられたといえる。また、Ｙはデー
タ領域間のドット位置ずれ量を示しており、この値が大
きい場合、データ領域間でのドット位置が疎または密の
いずれかの状態となるため、できうる限りＹは小さい値
を取るほうが良好な補正であるといえる。

【００３５】図８は、データ領域へのデータ設定方法の
一例を説明するための図である。本実施例は、画素クロ
ック３０ＰＣＬＫ分を１つのデータ領域として定義し、
本データ領域内で−３／８ＰＣＬＫの位相シフトを行う
場合について示している。画素クロックの位相シフト分
解能が±１／８ＰＣＬＫの場合、データ領域内の３つの
画素クロックについて−１／８ＰＣＬＫの位相シフトを
行うことにより、データを与えない初期状態のデータ領
域に対して、−３／８ＰＣＬＫの主走査ドット位置補正
が可能となる。図８に示す補正１の実施例ではデータ領
域の最初のドットから１０ＰＣＬＫ毎に−１／８ＰＣＬ
Ｋの位相シフトを行うタイミングを計る位相シフトデー
タにより、−１／８ＰＣＬＫのドット位置補正を行って
いる。

【００３６】また、図８に示す補正２の実施例では、デ
ータ領域の最初のドットから数えて５ドット目から上記
補正後１と同じく１０ＰＣＬＫ毎に−１／８ＰＣＬＫの
位相シフトを行うタイミングを計る位相シフトデータに
より、−１／８ＰＣＬＫのドット位置補正を行ってい
る。この位相シフトデータの生成方法としては、外部信
号からシリアルデータとして直接入力する方法や、カウ
ンタを設けて一定間隔で位相シフトを行う方法がある。
前者はデータ領域の所望の位置に位相シフトを発生させ
ることが可能であり、位相シフトのパターンが画像に影
響を及ぼさないように設定変更することが容易である。
後者の場合、図８に示す補正１、補正２に示すようにカ
ウンタの初期値をずらすことで、連続したラインを書き
込む場合に位相シフトした部分が縦筋画像となって現れ
ることを防ぐことが可能となる。

【００３７】また、本発明はデータ領域毎に位相データ
を設定する構成とすることにより、例えば画素クロック
毎に位相データの位相シフトを行う場合に比べてデータ
量を低減することができる。これについて、図７に基づ
き、図６における光学系とは異なる光学系による主走査
ドット位置ずれデータについて説明する。図７（Ｂ）
は、有効走査期間を１０のデータ領域に分割し、分割し
たデータ領域の中央値におけるリニアリティが０になる
ように位相データを設定している。位相シフト量が±１
／８ＰＣＬＫでシフト可能であり、画素クロック毎に位
相シフトデータを与える場合、位相シフト量の３パター
ン（−１／８クロック、０、＋１／８クロック）設定す
るためには２ビットのデータが必要となる。今１２００
ｄｐｉ書込み時に有効走査期間を３００ｍｍとした場
合、１ドットは約２１.２μｍ相当となり有効走査期間
内のドット数は３００／０.０２１２＝１４１５０ドッ
トとなり、各データ領域におけるドット数は１４１５０
／１０＝１４１５ドットとなる。

【００３８】例えば、走査レンズの特性による走査ムラ
のような静特性の補正を行う場合、画素クロック毎に位
相データを設定すると２ビット×１４１５０ドット＝２
８３５０ビットのデータを与える必要がある。一方。１
４１５ドットからなるデータ領域毎に位相データを設定
した場合、１４１５ドットのうち何ドットを位相シフト
すればよいか分かればよく、この場合、１２ビットあれ
ば位相シフトを行うドット数を定義できる。このとき位
相シフト量の３パターン設定するのに２ビット必要なの
で、１２ビット×２ビット＝２４ビットあればデータ領
域の位相データを設定できる。またデータ領域は１０あ
るので、２４ビット×１０＝２４０ビットあれば１ライ
ン分の位相シフトデータを設定できるため、画素クロッ
ク毎に位相データを設定する場合に比べて約８％のメモ
リ量でドット位置ずれの補正が可能となる。よって本発
明における画素クロック生成装置をＩＣ化、ＩＰ化する
際には、位相データ用メモリの大幅な削減につながり、
チップサイズの小型化、しいてはコストダウンにつなが
る。

【００３９】また、例えばタンデムカラー機において、
ステーション間の色ズレが数１０μｍ程度発生している
場合、主走査位置ずれ量が１／８ドットを越えた画素ク
ロックにおいて位相シフトをかけ主走査位置ずれの補正
を行うことで、１２００ｄｐｉであれば１／８ドット相
当である約２.６μｍ（２１.２μｍ／８）までドット位
置ずれ量を低減できる。

【００４０】本発明は、ドット毎にずらし量を画素デー
タに与えると、画素データのビット数が増え、データ転
送上重くなるため、位相シフトによりドットをずらすた
めの位相データをデータ領域毎に与えることによって、
複雑なデータの与え方をせずとも高精度なドット位置補
正が可能となる。

【００４１】また、偏向器の反射面の形状誤差や、反射
面と回転軸との距離の誤差によって発生する走査速度ム
ラを補正するように制御値を設定することができるの
で、主走査ドット位置ずれが補正され、画像品質の劣化
を抑えることが出来る。

【００４２】さらに、本発明における画素クロック生成
装置において、位相データを与える画素クロックを一定
数の連続したデータ領域として定義し、定義したデータ
領域毎に位相データを与える形態も可能である。データ
領域を構成する画素クロックを一定数とすることによ
り、各データ領域における位相シフト量の最大、最小値
が等しくなる。

【００４３】上記形態について、図６及び図７に基づい
て説明する。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す主走査ド
ット位置ずれ特性を有する光学系において、データ領域
を有効走査期間で１５等分割したものである。像高を±
１５０ｍｍ、１２００ｄｐｉ書込みと仮定したとき、デ
ータ領域は３００ｍｍ／１５＝２０ｍｍとなり、１ドッ
トあたり約２１.２μｍであるから、各データ領域は２
０／０.０２１２＝９４３ドット程度となり、位相シフ
トの分解能を±１／８ＰＣＬＫとしたとき、各データ領
域では全画素クロックに位相シフトを行った場合±２.
５ｍｍ程度の位相シフトが可能となる。

【００４４】また、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す主
走査ドット位置ずれ特性を有する光学系において、デー
タ領域を有効走査期間で１０等分割したものである。図
７における光学系は、図６における光学系に比べて主走
査ドット位置ずれ特性の像高に対する変動が少ないた
め、より少ない分割数でもデータ領域間のドット位置ず
れ誤差量を補正でき、また位相データは各データ領域の
画素クロック数を等しく定義するため、各データ領域と
もに設定データの大きさが等しくなるため、容易な構成
で位相データを生成することができる。

【００４５】本発明における画素クロック生成装置は、
高周波クロック生成手段からのクロック信号のタイミン
グにより、画像形成を行う画素クロックの各信号の位相
を、位相データに基づいてシフトする機能を有し、光走
査装置を構成する光学素子の加工誤差や組み付け誤差に
よって発生する主走査ドット位置ずれを補正するように
制御値を設定するので、画像品質の劣化を抑えることが
出来る。ここで、上記光走査装置を組み付ける時に、予
め光学素子の加工誤差や組み付け誤差によって発生する
走査速度ムラを測定し、測定結果に基づいて、主走査ド
ット位置ずれを補正するように制御値をルックアップテ
ーブルに記憶しておく。これにより、走査レンズ等の設
計上発生する主走査ドット位置ずれに加えて、加工誤差
や組み付け誤差等で発生する主走査ドット位置ずれも補
正することが出来る。走査速度ムラの測定方法として
は、例えば、前述の図６（Ｂ）に示したように有効走査
期間を１５のデータ領域に分割して補正量を設定する場
合は、光走査装置を組み付ける時に、被走査面と等価な
位置に１６個のＰＤを有効走査期間を１５分割するよう
に配置してそれぞれとなり合ったＰＤを走査する走査時
間を計測することで走査速度ムラを測定することが出来
る。

【００４６】また、本発明の画素クロック生成装置は、
光走査装置が有する偏向器の反射面の形状誤差や、反射
面と回転軸との距離の誤差によって発生する主走査ドッ
ト位置ずれを補正する制御値を、当該偏向器の反射面毎
に異なるように制御値を設定することができ、画像品質
の劣化を抑えることが出来る。これは、上述したごとく
の光走査装置を組み付ける時に、予め光学素子の加工誤
差や組み付け誤差によって発生する走査速度ムラを測定
し、測定結果に基づいて、主走査ドット位置ずれを補正
するように制御値をルックアップテーブルに記憶してお
くことで、走査レンズ等の設計上発生する主走査ドット
位置ずれに加えて、加工誤差や組み付け誤差等で発生す
る主走査ドット位置ずれも補正することが出来る。しか
しながら、偏向器が複数の反射面からなっている場合、
反射面毎の形状誤差や反射面毎の回転軸との距離の誤差
によって、主走査ドット位置ずれが反射面毎に異なる場
合がある。そこで、偏向器の反射面毎に主走査ドット位
置ずれを補正するように制御値を設定することによっ
て、反射面毎の形状誤差や反射面毎の回転軸との距離の
誤差によって発生する主走査ドット位置ずれを補正し、
画像品質の劣化を抑えることが出来る。

【００４７】図９は、本発明に係わるマルチビーム走査
装置の概略構成例を示す図で、図中、３０１，３０２は
半導体レーザ、３０３，３０４はコリメートレンズ、３
０７はポリゴンミラー、３０８はシリンダレンズ、３１
０はｆθレンズ、３１１はトロイダルレンズ、３１２は
感光体、３１３はシリンダミラーである。

【００４８】本実施例においては、半導体レーザ３０１
を２個用い、コリメートレンズ３０３の光軸Ｃを対称と
して副走査方向に配置される。半導体レーザ３０１，３
０２は、コリメートレンズ３０３，３０４との光軸を一
致させ主走査方向に対称に射出角度を持たせ、ポリゴン
ミラー３０７の反射点で射出軸が交差するようレイアウ
トされている。各半導体レーザより射出した複数のビー
ムはシリンダレンズ３０８を介してポリゴンミラー３０
７で一括して走査され、ｆθレンズ３１０、トロイダル
レンズ３１１により感光体３１２上に結像される。

【００４９】バッファメモリには発光源毎に１ライン分
の印字データが蓄えられ、ポリゴンミラー１面毎に読み
出されて、２ラインずつ同時に記録がおこなわれる。図
１０は、光源ユニットの概略構成例を示す図である。半
導体レーザ４０３，４０４は各々主走査方向に所定角
度、本実施例では約１．５°微小に傾斜したベース部材
４０５の裏側に形成した嵌合穴に対し個別に円筒状ヒー
トシンク部４０３ａ、４０４ａを嵌合し、押え部材４０
６，４０７の突起部４０６ａ、４０７ａをヒートシンク
部４０３ａ，４０４ａの切り欠き部に合わせて発光源の
配列方向を合わせ、背面側からネジ４１２で固定され
る。

【００５０】また、コリメートレンズ４０８，４０９は
各々その外周をベース部材４０５の半円状の取付ガイド
面４０５ｂ，４０５ｃに沿わせて光軸方向の調整を行
い、発光点から射出した発散ビームが平行光束となるよ
う位置決めされ、接着される。尚、本実施例では上述し
たように各々の半導体レーザからの光線が主走査面内で
交差するように設定するため、光線に沿ってベース部材
４０５の裏側に形成した嵌合穴および半円状の取付ガイ
ド面４０５ｂ、４０５ｃを傾けて形成している。べース
部材４０５はホルダ部材４１０に円筒状係合部４０５ａ
を係合し、ネジ４１３を貫通穴４１０ｂ，４１０ｃを介
してネジ穴４０５ｄ、４０５ｅに螺合して固定され、光
源ユニットを構成する。

【００５１】上記光源ユニットは、光学ハウジングの取
付壁４１１に設けた基準穴４１１ａにホルダ部材４１０
の円筒部４１０ａをかん合し、表側よりスプリング６１
１を挿入してストッパ部材６１２を円筒部突起４１０ｄ
に係合することでホルダ部材４１０は取付壁４１１の裏
側に密着して保持される。この時、スプリングの一端を
突起４１１ｂに引っかけることで円筒部中心を回転軸と
した回転力を発生し、回転力を係止するように設けた調
節ネジ６１３により、光軸の周りθにユニット全体を回
転し、ピッチを調節する。アパーチャ４１５は、半導体
レーザ毎にスリットが設けられ、光学ハウジングに取り
付けられて光ビームの射出径を規定する。

【００５２】図１１は、他の光源ユニットの概略構成例
を示す図である。本実施例は、４個の発光源を持つ半導
体レーザアレイからの光ビームをビーム合成手段８０１
を用いて合成したものである。基本的な構成要素は前述
の図１０に示した光源ユニットと同様であり、ここでは
説明を省略する。

【００５３】本発明における光走査装置は、高周波クロ
ック生成手段からのクロック信号のタイミングにより、
画像形成を行う画素クロックの各信号の位相を、位相デ
ータに基づいてシフトする機能を有する画素クロック生
成装置を有し、偏向器の反射面の形状誤差や反射面と回
転軸との距離の誤差によって発生する主走査ドット位置
ずれを補正する制御値を偏向器の反射面毎に異なるよう
に制御値を設定するので、画像品質の劣化を抑えること
が出来る。これは、光走査装置を組み付ける時に、予め
光学素子の加工誤差や組み付け誤差によって発生する走
査速度ムラを測定し、測定結果に基づいて、主走査ドッ
ト位置ずれを補正するように制御値をルックアップテー
ブルに記憶しておくことで、走査レンズ等の設計上発生
する主走査ドット位置ずれに加えて、加工誤差や組み付
け誤差等で発生する主走査ドット位置ずれも補正するこ
とが出来る。しかしながら、偏向器が複数の反射面から
なっている場合、反射面毎の形状誤差や反射面毎の回転
軸との距離の誤差によって、主走査ドット位置ずれが反
射面毎に異なる場合がある。

【００５４】そこで、光走査装置を組み付ける時に、予
め光学素子の加工誤差や組み付け誤差によって発生する
走査速度ムラを反射面毎に測定し、偏向器の反射面毎に
主走査ドット位置ずれを補正するように制御値をルック
アップテーブルに記憶しておく。また、本発明の光走査
装置は、偏向器の各反射面の面特定が出来るので、上述
した各反射面に対応した制御値を用いて、主走査ドット
位置ずれを補正することが出来、画像品質の劣化を抑え
ることが出来る。

【００５５】図１２は、本発明に係わる光走査装置にお
ける面特定手段の一例を示す図で、図中、３０，３１は
光検知部、３２は時間カウンタ、３３はルックアップテ
ーブルである。ここで、上記面特定方法の具体例とし
て、図１２に示すように有効書込領域外の書込開始側と
終端側の２カ所に光検知部３０，３１を有し、例えば、
検知部３０，３１を横切る走査時間を計測することで、
偏向器の反射面の各面を特定している。また、光検知部
を２カ所以上用いて検知部間を横切る走査時間を積算し
て、積算した時間の差によって反射面の各面を特定する
こともできる。また、上記面特定の別の実施形態とし
て、検知部を横切る走査時間の実時間の差で偏向器の反
射面の各面を特定するのではなく、走査時間の相対的な
長短で反射面の各面を特定するので、回路構成が容易に
なる。

【００５６】また、本光走査装置は、温度変動等によっ
て、検知部を横切る反射面毎に走査時間の変動が生じる
ため、予めルックアップテーブルに記憶した制御値を、
その反射面毎の走査時間の変動に応じて書き換えること
ができるため、本光走査装置を構成する光学素子の加工
誤差や組み付け誤差によって発生する主走査ドット位置
ずれや、偏向器の反射面毎の形状誤差や各反射面と回転
軸との距離の誤差によって発生する主走査ドット位置ず
れを補正するのに加えて、温度変動等によって生じる主
走査ドット位置ずれを補正することが出来る。

【００５７】図１３は、レーザ走査光学系のドット位置
ずれについて説明するための図である。ここで、横軸は
理想像高（即ち画像データに基づく理想ドット位置）、
縦軸は実像高（即ち、レーザ走査光学系を介した実際の
ドット位置）を表す。ここで理想的には傾きが１のリニ
ア（光学的にはｆθ特性が良好に補正されている）な特
性が望ましいが、以下に示す理由から一般的にはリニア
（等速度的な走査）ではなく、湾曲している（走査速度
ムラが発生している）。言い換えると、理想的な主走査
ドット位置に対し、実際の主走査ドット位置はずれてし
まう。１．走査レンズのｆθ特性が十分補正されていな
い場合。２．レーザ走査光学系の光学部品精度、ハウジ
ング上への取付精度。３．機内の温度・湿度などの環境
変動による光学部品の変形、屈折率変動により焦点距離
が変化し、ｆθ特性が劣化。

【００５８】特に、上記３．の環境変動による主走査ド
ット位置ずれは、出荷時に光学調整または電気的補正を
実施したとしても避けることはできず、例えば、ファー
ストプリント時の特性が図中（ａ）の状態であったとし
ても，連続してプリント出力した場合に機内の温度が上
昇し、図中（ｂ）の状態の特性値に変化してしまうこと
が起こりうる。これにより、１枚目のプリントの色合い
と、複数枚プリントした後の色合いが変わってしまう場
合がある。

【００５９】そこで、使用するレーザ走査光学系の理想
像高に対する実像高の関係の特性値を、予備実験または
シミュレーションなどで予め把握しておき、その特性値
からルックアップテーブルを作成する。即ち、図１３に
示すデータから各走査時間ｔに対するドット位置補正量
を理想位置との差分として求め、この関係をルックアッ
プテーブルとしてメモリに予め記録しておく。図１４
は、図１３に示すデータから各走査時間ｔに対するドッ
ト位置補正量と走査位置との関係の一例を示す図であ
る。実際にプリント駆動させたときの光走査時間を逐次
計測し、その計測走査時間に基づき、上記ルックアップ
テーブルからドット位置補正量を求め、ドット位置が理
想位置になるよう位相シフト量を決定する。これによ
り、機内の環境変動によって生ずる主走査方向のドット
位置ずれを効果的に補正することが可能となる。

【００６０】ここで上記補正を行うタイミングは、プリ
ントスタート直後、或いはプリント出力時の紙間時な
ど、画像データが転送されていない間に設定することが
望ましい。また、本実施例では書込み開始側と終端側の
２ヶ所に光検知部を設けているが、更に多くの光検知部
を設けることにより主走査ドット位置ずれ精度を向上す
ることが可能となる。

【００６１】以上、本発明の画素クロック生成装置、光
走査装置における各実施形態における各機能を中心に説
明してきたが、本発明の画素クロック生成装置、光走査
装置と同様に、主走査ドット位置ずれを良好に補正する
ための主走査ドット位置ずれ補正方法としての形態をと
ることもできる。さらには、これらの画素クロック生成
装置や、光走査装置を適用した画像形成装置としての形
態をとることもでき、この画像形成装置によると、主走
査ドット位置ずれが良好に補正された高画質画像を得る
ことができるとともに、特に、カラー画像においては色
ずれが少なく、色再現性の良い画像を提供することがで
きる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によると、高周波クロック生成手
段からのクロック信号のタイミングにより、画像形成を
行う画素クロックの各信号の位相を、位相データに基づ
いてシフトさせる際に、制御値を設定し、その制御値に
より光走査装置の光学系や偏向器により生じる主走査ド
ット位置ずれの補正を行うことができるため、画像品質
の劣化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用した画素クロック生成回路の第
１の構成例を説明するためのブロック図である。

【図２】 図１に示した画素クロック生成回路における
動作の一例を説明するための図である。

【図３】 位相シフト量と外部から与える位相データの
対応関係の一例を示す図である。

【図４】 本発明を適用した画素クロック生成回路の第
２の構成例を説明するためのブロック図である。

【図５】 本発明における画素クロック生成装置による
位相シフト補正方法を説明するための図である。

【図６】 主走査ドット位置ずれの状態を説明するため
の図である。

【図７】 主走査ドット位置ずれの状態を説明するため
の図である。

【図８】 データ領域へのデータ設定方法の一例を説明
するための図である。

【図９】 本発明に係わるマルチビーム走査装置の概略
構成例を示す図である。

【図１０】 光源ユニットの概略構成例を示す図であ
る。

【図１１】 他の光源ユニットの概略構成例を示す図で
ある。

【図１２】 本発明に係わる光走査装置における面特定
手段の一例を示す図である。

【図１３】 レーザ走査光学系のドット位置ずれについ
て説明するための図である。

【図１４】 図１３に示すデータから各走査時間ｔに対
するドット位置補正量と走査位置との関係の一例を示す
図である。

【図１５】 光走査装置に関する従来技術について説明
するための図である。

【符号の説明】

１…高周波クロック生成回路、２，５…カウンタ、３，
６…比較回路、４，７…クロック生成回路、８…ＭＵ
Ｘ、９…比較値生成回路、１０…ステータス信号生成回
路、１１…セレクト信号生成回路、１２…位相データ記
憶回路、２１…半導体レーザユニット、２２…ポリゴン
ミラー、２３…走査レンズ、２４…被走査媒体（感光
体）、２５…フォトディテクタ、２６…画像処理ユニッ
ト、２７…レーザ駆動回路、２８…クロック生成回路、
２９…位相同期回路、３０，３１…光検知部、３２…時
間カウンタ、３３…ルックアップテーブル、３０１，３
０２…半導体レーザ、３０３，３０４…コリメートレン
ズ、３０７…ポリゴンミラー、３０８…シリンダレン
ズ、３１０…ｆθレンズ、３１１…トロイダルレンズ、
３１２…感光体、３１３…シリンダミラー、４０３，４
０４，７０３…半導体レーザ、４０５，７０５…ベース
部材、４０６，４０７，７０６…押え部材、４０８，４
０９，７０８…コリメートレンズ、４１０，７１０…ホ
ルダ部材、４１１，７１１…取付壁、４１２，４１３，
７１２，７１３…ネジ、４１５…アパーチャ、６１１…
スプリング、６１２…ストッパ部材、６１３…調節ネ
ジ、８０１…ビーム合成手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大森 淳史 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 鈴木 清三 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2C362 BB05 BB29 BB31 BB37 2H045 BA02 BA22 CA97 CA99 5C072 AA03 BA17 CA06 HA02 HA13 HB11 XA01

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波クロック生成手段からのクロック
   信号のタイミングにより、画像形成を行う画素クロック
   の各信号の位相を、位相データに基づいてシフトする機
   能を有する画素クロック生成装置において、光源から出
   力される光束を、偏向器により走査方向に沿って被走査
   媒体上を走査させる光走査装置を構成する光学素子の加
   工誤差や組み付け誤差等によって発生する主走査ドット
   位置ずれを補正するように制御値を設定することを特徴
   とする画素クロック生成装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の画素クロック生成装置
   において、位相シフトを行うデータに対して、複数の連
   続したクロック信号から構成するデータ領域単位で制御
   値を設定することを特徴とする画素クロック生成装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の画素クロック
   生成装置において、前記偏向器の反射面の形状誤差およ
   び／または反射面と回転軸との距離の誤差によって発生
   する主走査ドット位置ずれを補正するように制御値を設
   定することを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１に記載の画
   素クロック生成装置において、前記画素クロックの信号
   を、一定数の連続したデータ領域として定義し、該定義
   したデータ領域毎に位相データを与えることを特徴とす
   る画素クロック生成装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１に記載の画
   素クロック生成装置において、前記光走査装置を構成す
   る光学素子の加工誤差や組み付け誤差によって発生する
   主走査ドット位置ずれを補正する制御値を予めルックア
   ップテーブルに記憶することを特徴とする画素クロック
   生成装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１に記載の画
   素クロック生成装置において、前記偏向器の反射面の形
   状誤差および／または反射面と回転軸との距離の誤差に
   よって発生する主走査ドット位置ずれを補正する制御値
   が当該偏向器の反射面毎に異なることを特徴とする画素
   クロック生成装置。
7. 【請求項７】 複数の光源から出力される光束を、偏向
   器により走査方向に沿って被走査媒体上を走査させる光
   走査装置において、請求項１乃至６のいずれか１に記載
   の画素クロック生成装置を有することを特徴とする光走
   査装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光走査装置において、
   前記偏向器の各反射面を特定する面特定手段を有するこ
   とを特徴とする光走査装置。
9. 【請求項９】 請求項７または８に記載の光走査装置に
   おいて、有効書込領域外の書込開始側と終端側の少なく
   とも２カ所に光検知部を有し、該光検知部を横切る走査
   時間を計測することにより、前記偏向器の反射面の各面
   を特定することを特徴とする光走査装置。
10. 【請求項１０】 請求項７乃至９のいずれか１に記載の
    光走査装置において、前記光検知部を横切る反射面毎の
    走査時間の相対的な長短によって、前記偏向器の反射面
    の各面を特定することを特徴とする光走査装置。
11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０のいずれか１に記載
    の光走査装置において、光学素子の加工誤差や組み付け
    誤差によって発生する主走査ドット位置ずれを補正する
    制御値を予めルックアップテーブルに記憶し、該ルック
    アップテーブルに記憶した制御値を、前記光検知部を横
    切る反射面毎の走査時間の変動に応じて書き換えること
    を特徴とする光走査装置。
12. 【請求項１２】 高周波クロック生成手段からのクロッ
    ク信号のタイミングにより、画像形成を行う画素クロッ
    クの各信号の位相を、位相データに基づいてシフトする
    ことで主走査方向のドット位置ずれを補正する主走査ド
    ット位置ずれ補正方法であって、光源から出力される光
    束を、偏向器により走査方向に沿って被走査媒体上を走
    査させる光走査装置を構成する光学素子の加工誤差や組
    み付け誤差等によって発生する主走査ドット位置ずれを
    補正するように制御値を設定することを特徴とする主走
    査ドット位置ずれ補正方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至６のいずれか１に記載の
    画素クロック生成装置及び／又は請求項７乃至１１のい
    ずれか１に記載の光走査装置を有する画像形成装置。