JP2005055591A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の小型化、コストダウンを達成する。
【解決手段】 複数の感光体をそれぞれ複数のレーザ光で同一のポリゴンミラーで走査露光を行う機種において、回転多面鏡の各面を認識し、各々の面に相当する補正値を書き出し開始時間に補正を行うことにより、ＢＤセンサが設置されていない面における走査光の書き出し開始位置を正確に決定し、１つのＢＤセンサの出力のみでも、複数の感光体間の印字位置精度の向上を図る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数色の画像を重ねてカラー画像を形成するカラーレーザビームプリンタなどの走査光学装置に関する。

従来、図９に示されるような画像形成手段を有し、感光ドラム等の潜像担持体をレーザビームで走査露光することにより画像を形成する電子写真複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置が普及している。まず図９において、画像形成手段の基本動作を説明する。図９（ａ）は上視図、図９（ｂ）は側面図である。同図において、感光ドラム１０、帯電器１１、現像器１２、転写帯電器１３、回転多面鏡１５、回転多面鏡１５を回転駆動するポリゴンモータ１６、記録用光源であるレーザダイオード１７、反射鏡１８、ＢＤセンサ１９を示す。レーザダイオード１７は、不図示の駆動回路により画像信号に応じて点灯または消灯し、レーザダイオード１７から光変調されて発せられたレーザ光は回転多面鏡１５（ここでは４面のものを例にあげる）に向けて照射される。回転多面鏡１５は矢印方向に回転し、レーザ光はこの回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変える偏向ビームとして反射される。この反射光は図示しないレンズ群により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡１８を経て感光ドラム１０の主走査方向に走査する。回転多面鏡１５の１つの面での走査は、１ラインの走査に対応し、回転多面鏡１５の回転によりレーザダイオード１７から発したレーザ光は１ラインづつ感光ドラム１０を主走査方向に走査する。また、感光ドラム１０は予め帯電器１１により帯電されており、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。また、感光ドラム１０は矢印方向に回転していて、形成された静電潜像は現像器１２により現像され、現像された可視像は転写帯電器１３により不図示の転写紙に転写される。可視像が転写された転写紙は、定着器１４に搬送され、定着を行った後に機外に排出される。

ここで、感光ドラム１０の側部における主走査方向の走査開始位置近傍には、ＢＤセンサ１９が配置されている。回転多面鏡１５の各反射面で反射されたレーザ光は各々１ラインの走査に先立ってＢＤセンサ１９により検出される。ＢＤセンサにより検出され、出力されるＢＤ信号は主走査方向の走査開始基準信号として用いられ、この信号を基準として各ラインの主走査方向の書出し開始位置の同期が取られる。

このような光走査装置に用いられる回転多面鏡は、回転ムラが極めて小さく、０．０１％以下ので回転ムラ（回転ジッタ）を実現している。しかし、残留する回転ムラはレーザ走査ユニット内部の微妙な風の流れ等の外乱でも影響を受け、完全に抑えることは著しく困難である。ところがこのような走査手段においては、回転多面鏡の回転ムラが微小であっても生じると、ＢＤ出力に従って、走査ライン毎に常に一定のタイミングで画像の書き込みを行っていては、ＢＤ位置から画像書き込み位置までの時間が変動し、画像位置や、画像の長さにズレが生じることになる。

また、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の４つの色を重ね合わせてカラー画像を形成するために、図９の画像形成手段を４組用いて図１０に示されるようなカラー画像形成装置が考案されている。同図において図１０と同じ数字は同一機能の部材を示し、またＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの記号はそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像を形成する部材を示している。同図において、感光ドラム１０は時計方向に回転して、帯電器１１により帯電された感光面は、レーザ光の走査により順次露光され、静電潜像が形成される。静電潜像は現像器１２により現像され、可視像化され、転写帯電器１３により不図示の転写紙に転写される。転写紙は同図上右から左方向へ移動する。このとき転写帯電器１３Ｙ，１３Ｍ、１３Ｃ，１３Ｋの順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像が、中間転写体や記録紙などの記録媒体上に転写され、カラー画像が形成される。転写紙上のカラー画像は定着器１４により定着される（例えば、特許文献１参照）。

このような装置では、ＢＤセンサ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋの４つを有しているが、近年の装置の小型化、コストダウンの要求によりＢＤセンサの数量を削減する方法も提案されている。これは感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの側部における主走査方向の走査開始位置近傍それぞれに、ＢＤセンサ１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋを配置するのではなく、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのうち一つにＢＤセンサを設置し、そのＢＤセンサで検出されたＢＤ信号を元にＢＤセンサを有さない感光ドラムに用いるＢＤ信号を生成し、それを主走査方向の走査開始基準信号として用いる事により各ラインの主走査方向の書出し開始位置の同期を取る方式が考案されている。

また、ＢＤセンサ数を削減し、一つＢＤセンサの構成を採用すると、以下のようなメリットもあった。
・レーザ発光部を近接させた配置が可能となり、共通のレーザダイオード発光手段が採用できることで、さらに小型化やコストダウンができる。
・レーザ走査光学系の走査効率が大きくできる可能性があり、画像クロック等を低く抑えられる可能性がある。
特開平０３−１４２４１２

しかしながら、単純に、このＢＤセンサの数量を削減するには、感光ドラム１０Ｙ、１０Ｍと感光ドラム１０Ｃ、１０Ｋを走査する回転多面鏡１５の面が異なる為、たとえばＢＤセンサ１９Ｋの出力により感光ドラム１０Ｙの書出し開始位置を単純に決定した場合、回転多面鏡１５の機械的な分割精度が感光ドラム１０Ｙの書出し開始位置に影響し、従来用いられていた精度の回転多面鏡ではこの影響により、各色の印字位置精度が悪化し、画質に悪影響を与えると言う弊害を生じてしまう。またこの弊害を抑える高精度の回転多面鏡を使用するとコストアップを招く為、目的であるコストダウンを達成する事は不可能であった。

そこで、このポリゴンミラーの機械的な精度不足をキャンセルする狙いで、ＢＤセンサを配置しなかった側の書き出し位置の決定について、そのラインを走査するポリゴンの反射面がＢＤセンサ１９で信号出力したタイミングまでさかのぼり基準として、書き出し開始位置までのポリゴンミラーの回転時間分ディレイさせることで行う提案がされている。

しかしながら、このようなレーザ走査手段においても、前述同様に、ポリゴンミラーの回転ムラが微小でもあると、画像位置にズレが生じることになる。特に、この構成ではＢＤの出力から画像位置までのポリゴンミラーの回転角度が大きい為、ポリゴンミラーの回転速度変動量に対する画像位置ズレが極めて大きくなってしまう問題があった。

また、１つの面の走査効率を限界まで上げ、ミラー面のほとんどの領域を画像領域として使用するようになると、ＢＤ検知をポリゴンミラー１５の角付近の領域で行うことになる。すると図１５（ａ）のようにレーザビームがすべてポリゴンミラー面におさまるタイミングでＢＤ検知を行うのが理想なのだが、面の分割精度によっては図１５（ｂ）のようにＢＤ信号を検知するタイミングでレーザビームスポット５０がポリゴンミラー１５の角にけられ、ミラー面におさまらなくなる場合があり、そのけられ量によりＢＤセンサに入射するレーザのスポット形状や光量が変わる。すると、図１６に示すように理想的な形状のポリゴンミラーの場合と比べてＢＤ信号検知のタイミングがずれ、それによりレーザの書き出し開始の位置がずれてしまうという問題がある。

本発明の目的は、回転多面鏡の各面を認識しつつ、ＢＤ信号の周期を計測することにより、回転多面鏡の分割制度の影響による各面のＢＤ信号の周期のばらつきを認識し、その各面に合わせ、あらかじめ決められた補正値を割り振る、または計測した値より各色の補正値を演算し、その補正値により走査開始基準信号の補正を行うことにより簡単かつ安価な構成で印字精度の劣化を防ぐことにある。

本発明は、単一の回転多面鏡と第一と第ニのレーザ発光器と発光タイミングを検出する単一のＢＤ素子を備え、前記回転多面鏡の異なる反射面で同時に前記第一と第ニのレーザビームの偏向走査を行う走査光学装置において、前記ＢＤ素子を前記第一のレーザビームを検出し、前記第二のレーザビームは検出しない構成とするとともに、前記ＢＤ素子のＢＤ信号に基づいて、前記反射面に応じて第ニのレーザビームの書出タイミングを制御する。

また、前記制御手段は、前記ＢＤ信号の出力される周期をカウントする第一のカウンタ手段と、前記カウンタ手段により出力されるカウント値を前記回転多面鏡の各反射面に対応付けて記憶する第一の記憶手段とを有し、前記第一の記憶手段に記憶されるカウント値により第一の書き出しタイミング補正値を算出し、前記第一の書き出しタイミング補正値により前記第二のレーザビームの書き出しタイミングを制御する。

また、制御手段は、前記ＢＤ信号のパルス幅をカウントする第二のカウンタ手段と、前記第二のカウンタ手段から出力されるカウント値を記憶する第二の記憶手段とを有し、前記第二の記憶手段に記憶されるカウント値により第二の書き出しタイミング補正値を算出し、前記第二の書き出しタイミング補正値により書き出しタイミングを制御する。

また、画像クロックを逓倍する事により画像クロックより十分に高い周波数を生成するＰＬＬ発振器を有し、前記第一、第二のカウンタ手段は前記ＰＬＬ発振器により決定される分解能を有する。

また、前記第一のレーザ発振器を駆動するための第一のビデオ信号を第一の画像データから生成する第一のビデオ信号生成手段と、前記第二のレーザ発振器を駆動するための第二のビデオ信号を第二の画像データから生成する第二のビデオ信号生成手段とを有し、前記第一の画像データおよび前記第二の画像データは多値データであり、前記第一のビデオ信号生成手段および第二のビデオ信号生成手段は多値データをパルス幅に変換するＰＷＭ回路を含み、前記ＰＷＭ回路は画像クロックを逓倍する事により画像クロックより十分に高い周波数を生成するＰＬＬ発振器により駆動され、前記第一、第二のカウンタ手段は前記ＰＬＬ発振器により決定される分解能を有する。

また、前記第一、第二のカウンタ手段は前記画像クロックの周波数で駆動する第一、第二のカウンタと、前記ＰＬＬ発振器より生成される周波数で駆動する第三、第四のカウンタとを有し、前記第一、第二のカウンタ手段のカウント値は前記第一、二のカウンタのカウント値と前記第三、四のカウンタのカウント値により構成される。

また、前記第一、第二のカウンタ手段は複数段遅延させる多段遅延手段を有し、前記多段遅延手段の１段の遅延時間は画像クロックの周期より十分に短く、前記第一、第二のカウンタ手段のカウント値は前記多段遅延手段の遅延段数より構成される。

また、前記第一、第二のカウンタ手段の多段遅延手段はリング発振器を構成し、前記リング発振器の出力の周波数で駆動する第三、第四のカウンタとを有し、多段遅延手段の１段の遅延時間は画像クロックの周期より十分に短く、前記第一、第二のカウンタ手段のカウント値は前記第一、二のカウンタのカウント値と前記リング発振器の前記多段遅延手段の遅延段数より構成される。

また、前記第一の記憶手段は前記回転多面鏡がｍ回転したときの１〜ｎ面の前記第一のカウンタ手段のカウント値の保持を行い、前記回転多面鏡の１〜ｎ面のカウント値の比較を行うときは、１〜ｎ面のそれぞれのｍ個の値を加算した値、又は平均した値により比較、又は演算を行う。

請求項１記載の発明によれば、複数の感光体をそれぞれ複数のレーザ光で同一のポリゴンミラーで走査露光を行う機種において、回転多面鏡の各面を認識し、各々の面に相当する補正値を書き出し開始時間に補正を行うことにより、ＢＤセンサが設置されていない面における走査光の書き出し開始位置を正確に決定することが可能となり、１つのＢＤセンサの出力のみでも、複数の感光体間の印字位置精度の向上を図ることが可能となり、装置の小型化、コストダウンを達成することが可能となる。

さらに回転多面鏡の各面を認識するために、ＢＤ周期を測定する場合に、ビデオ信号のＰＷＭ回路に用いる画像クロックよりも高い周波数で測定することにより高精度な測定が可能となる。また遅延素子によるカウンタを用いることにより、さらに高精度な測定が可能となる。

以下に、図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、各図において同一の参照番号を付した部材は同一部材を表すものとし、重複説明は省略する。

図１は本発明の実施形態の構成を示す上視図と断面図である。同図は従来例を示す図１０に比べ、ＢＤセンサは１９Ｋ、ＫステーションのＢＤセンサのみであり、他のステーションのＢＤセンサは削除されている。

図２は、図１の装置におけるタイミングチャートを示す図である。同図において信号ＢＤ＿ＩｎはＢＤセンサ１９Ｋの出力信号を示す。信号ＢＤ＿Ｇａｔｅは信号ＢＤ＿Ｉｎのマスクを行っており、Ｌｏ期間のみ信号ＢＤ＿Ｉｎを受け付ける。また信号ＢＤ＿Ｉｎの入力によりＨｉとなり、ＢＤ＿ＭＡＲＧＩＮの期間遅延した後にＬｏとなる。信号ＡＰＣ＿ＫはＫステーションのＡＰＣタイミングを示す信号であり、Ｈｉの期間、Ｋステーション用のレーザ１７ＫのＡＰＣのサンプル動作を行う。またＬｏの期間はレーザのホールド動作を行う。前回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｓｔａｒｔの期間遅延した後Ｈｉとなり、今回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｅｎｄの期間遅延した後Ｌｏとなる。

信号ＭＡＳＫ＿Ｋは、Ｋステーションのレーザ１７Ｋによる画像露光のタイミングを示す信号であり、Ｌｏの期間、ビデオ信号を受けてレーザ１７Ｋが画像露光を行う。信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＭＡＲＧＩＮ＿Ｋの期間遅延した後Ｌｏとなり、ドラム後端の期間遅延した後Ｈｉとなる。

レーザ動作モード＿Ｋは、以上のレーザ１７Ｋの動作モードを示している。ＡＰＣ発光はＡＰＣのサンプル動作期間、強制ＯＦＦは消灯期間、ビデオデータ発光はビデオデータによる画像露光期間を示す。

信号ＡＰＣ＿ＹはＹステーションのＡＰＣタイミングを示す信号であり、Ｈｉの期間、Ｙステーション用のレーザ１７ＹのＡＰＣのサンプル動作を行う。またＬｏの期間はレーザのホールド動作を行う。前回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｓｔａｒｔの期間遅延した後Ｈｉとなり、今回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｅｎｄの期間遅延した後Ｌｏとなる。

信号ＭＡＳＫ＿ＹはＹステーションのレーザ１７Ｙによる画像露光のタイミングを示す信号であり、Ｌｏの期間、ビデオ信号を受けてレーザ１７Ｙが画像露光を行う。信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＭＡＲＧＩＮ＿Ｙの期間遅延した後Ｌｏとなり、ドラム後端の期間遅延した後Ｈｉとなる。

レーザ動作モード＿Ｙは以上の１７Ｙ、レーザの動作モードを示している。ＡＰＣ発光はＡＰＣのサンプル動作期間、強制ＯＦＦは消灯期間、ビデオデータ発光はビデオデータによる画像露光期間を示す。

信号ＡＰＣ＿ＭはＭステーションのＡＰＣタイミングを示す信号であり、Ｈｉの期間、Ｍステーション用のレーザ１７ＭのＡＰＣのサンプル動作を行う。またＬｏの期間はレーザのホールド動作を行う。前回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｓｔａｒｔの期間遅延した後Ｈｉとなり、今回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｅｎｄの期間遅延した後Ｌｏとなる。

信号ＭＡＳＫ＿ＭはＭステーションのレーザ１７Ｍによる画像露光のタイミングを示す信号であり、Ｌｏの期間、ビデオ信号を受けてレーザ１７Ｍが画像露光を行う。信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＭＡＲＧＩＮ＿Ｍの期間遅延した後Ｌｏとなり、ドラム後端の期間遅延した後Ｈｉとなる。レーザ動作モード＿Ｍは以上の１７Ｍ、レーザの動作モードを示している。ＡＰＣ発光はＡＰＣのサンプル動作期間、強制ＯＦＦは消灯期間、ビデオデータ発光はビデオデータによる画像露光期間を示す。

信号ＡＰＣ＿ＣはＣステーションのＡＰＣタイミングを示す信号であり、Ｈｉの期間、Ｃステーションのレーザ１７ＣのＡＰＣのサンプル動作を行う。またＬｏの期間はレーザのホールド動作を行う。前回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｓｔａｒｔの期間遅延した後Ｈｉとなり、今回の信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＡＰＣ＿ｅｎｄの期間遅延した後Ｌｏとなる。

信号ＭＡＳＫ＿ＣはＣステーションのレーザ１７Ｃによる画像露光のタイミングを示す信号であり、Ｌｏの期間、ビデオ信号を受けてレーザ１７Ｃが画像露光を行う。信号ＢＤ＿Ｉｎの立ち下がりよりＭＡＲＧＩＮ＿Ｃの期間遅延した後Ｌｏとなり、ドラム後端の期間遅延した後Ｈｉとなる。レーザ動作モード＿Ｃは以上の１７Ｃ、レーザの動作モードを示している。ＡＰＣ発光はＡＰＣのサンプル動作期間、強制ＯＦＦは消灯期間、ビデオデータ発光はビデオデータによる画像露光期間を示す。

以上の構成において、信号ＢＤ＿ＩｎよりそれぞれＭＡＲＧＩＮ＿Ｋ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｃの期間遅延させる事により、それぞれのステーションにおける書出し開始位置を調整し、各色の画像の位置を高精度に合わせる事が可能となる。このとき、回転多面鏡１５の分割面精度が理想的な正多角形ならばＢＤ周期は一定となる。つまり、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｋ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｃはあらかじめ決められた一定の値を用いる事が可能である。しかし、実際に用いる回転多面鏡１５の分割面精度は理想的な値とならない為、Ｋステーションと異なる鏡面で露光を行うＹステーションおよびＭステーションの画像の位置精度を保つ為には、鏡面の面毎にＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍの値の補正を行う必要がある。この動作の説明を示したのが図３（ａ）、図３（ｂ）である。

図３（ａ）において信号ＢＤ＿Ｉｎおよび信号ＢＤ＿Ｇａｔｅは図２の信号と同一である。回転多面鏡１５が４面であるため、信号ＢＤ＿Ｉｎを４面分カウントし鏡面の基準信号Ｍｉｒｒｏｒ＿Ｒｉｆを生成する。この信号によりミラーの第一面、第二面、第三面、第四面を認識する。信号ＢＤ＿Ｇａｔｅの立ち下がりによりレジスタのアドレスがカウントアップする。このレジスタのアドレスでロードされる値がＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍの値となる。

このときのレジスタマップを図３（ｂ）に示す。ミラー面に相当するアドレスにＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍの値をあらかじめ格納しておくことにより、ミラー面毎、順次補正したＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍの値を遅延させる事が可能となり、各色の画像の位置を高精度に合わせる事が可能となる。以上の構成において、あらかじめミラー面に相当するアドレスにＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ，ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍの値を格納しておく必要がある。つまり回転多面鏡１５のミラー面を認識し、それに相当する補正値をレジスタに格納する必要がある。

この回転多面鏡１５のミラー面の認識を行う工程を図４のフロー図で説明する。まずミラー面の認識は、ＢＤ信号が入力されない場合は認識不可能である為、ポリゴンモータの起動時毎に行う必要があり、かつポリゴンモータの回転数が一定になった後に行わなければならない為、ポリゴンモータの速度ロック信号が入力された後に同工程が開始される。

まず第一の工程としてＢＤ周期の測定を行う。ポリゴンモータの速度がロックされている場合でもわずかにジッタを有している為、測定値の精度を高める為に平均化を行う目的で、連続６４面（４面×１６回転）のＢＤ周期を測定しメモリＡに格納する。次に第二の工程としてメモリＡより４面毎の値を読みだして順次加算し、１６で割る事により各面のＢＤ周期の平均値を演算し、その結果をメモリＢに格納する。次に第三の工程としてメモリＢの値を比較しＢＤ周期の面毎の順位つけを行う。これにより面のプロファイルが認識される。この順位結果をメモリＣに格納する。次に第四の工程として、あらかじめ決められた補正値を格納したメモリＤＡＴＡ＿Ｙ、ＤＡＴＡ＿Ｍの値をメモリＣで決められた順番でレジスタＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍに格納する。以上によりプリント動作が可能となる。

以上の構成においてＢＤ周期の測定の工程を詳細に説明する。図５はＢＤ周期をカウントするカウンタの回路図を示す。同図において発振器１００は画像クロックを生成する発振器で不図示のＰＷＭ回路、ビデオデータ生成回路などにも供給される。ＰＬＬ回路１０１は発振器１００の画像クロックを１６逓倍し、不図示のＰＷＭ回路にも供給される。Ｄフリップフロップ１０２は不図示のＢＤセンサの出力であるＢＤ信号を同期信号として動作を安定化すべく接続される。１ショットパルス生成回路１０３はＢＤ信号を受けて画像クロックの１周期の１パルスの信号を生成する。発振器１００の出力は１４ｂｉｔカウンタ１０４のクロック入力に接続され、１４ｂｉｔカウンタ１０４はエンドレスでカウント動作を行い、カウント出力は１４ｂｉｔラッチ１０５に入力される。１４ｂｉｔラッチ１０５のゲート入力はＤフリップフロップ１０２の出力に接続され、同期ＢＤ信号がＬｏの場合、ラッチされ値が保持されるため、ＢＤ信号の立ち下がり時のカウント値が保持される事となる。

１４ｂｉｔラッチ１０５の出力はさらに１４ｂｉｔラッチ１０６に入力される。１４ｂｉｔラッチ１０６のゲート入力は１ショットパルス生成回路１０３の出力に接続され、同期ＢＤの画像クロックの整数カウント値を１周期保持する事となる。さらに発振器１００の出力はＤフリップフロップ１０００の入力に接続される。Ｄフリップフロップ１０００の出力はＤフリップフロップ１００１の入力に接続され、順次Ｄフリップフロップ１００２〜１０１５に接続される。また、Ｄフリップフロップ１０００〜１０１５のクロック入力はＰＬＬ回路１０１の出力が接続され、１６逓倍クロックの立ち下がりで順次画像クロックが次段のＤフリップフロップに入力される。Ｄフリップフロップ１０００〜１０１５の出力はまた、それぞれラッチ１１００〜１１１５に入力される。ラッチ１１００〜１１１５のゲート入力はＤフリップフロップ１０２の出力に接続され、同期ＢＤ信号がＬｏの場合、ラッチされ値が保持されるため、ＢＤ信号の立ち下がり時のＤフリップフロップの状態が保持される事となる。ラッチ１１００〜１１１５の出力はさらにラッチ１２００〜１２１５の入力に接続される。ラッチ１２００〜１２１５のゲート入力は１ショットパルス生成回路１０３の出力に接続され、画像クロックより１６逓倍のクロックで遅延された画像クロックの状態が同期ＢＤ１周期保持する事となる。次にラッチ１２００〜１２１５の出力はゲート１３００〜１３１５を介し演算回路１０７に入力される。演算回路１０７はラッチ１２００〜１２１５の出力の状態より１６分の１画素クロックによる１画素分の４ビットのカウント値に変換する。

この１６分の１画素のカウント動作を図７で説明する。同図においてＱ０〜Ｑ１５はＤフリップフロップ１０００〜１０１５の出力である。フリップフロップ１０００〜１０１５Ｄの出力はそれぞれ画像クロックを１６逓倍のクロックの１クロック分づつ遅延させたクロックが順次出力されている。

この出力を演算回路１０７により変換をおこなう動作を示したのが図８である。同図においてＱ０〜Ｑ１５はＤフリップフロップ１０００〜１０１５の出力、ｉｎ０〜ｉｎ１５はゲート１３００〜１３１５の出力を示しており、Ａ０〜Ａ３は４ビットのカウント値の出力である。演算回路１０７はｉｎ０〜ｉｎ１５の入力のうち、Ｈｉのｂｉｔにより出力値を図のように決定する。

以上の動作により図６で示すように１４ｂｉｔラッチ１０６の出力をカウント値の上位、演算回路１０７の出力をカウント値の下位とする事により画像クロックの１６倍の分解能でのＢＤ周期の測定を可能とする。また、カウンタはエンドレスで動作を行っている為、メモリに格納するＢＤ周期の値は、前回のカウント値との差を格納する。たとえば、今回のカウント値が２Ｂ７２９（Ｈ）で前回のカウント値が０（Ｈ）の場合、ＢＤ周期は
２Ｂ７２９（Ｈ）−０（Ｈ）＝２Ｂ７２９（Ｈ）
２Ｂ７２９（Ｈ）となる。または今回のカウント値が１６ＦＣ８（Ｈ）で前回のカウント値が２Ｂ７２９（Ｈ）の場合、０以下であるため、４００００（Ｈ）を加えることにより
４００００（Ｈ）＋１６Ｅ４８（Ｈ）−２Ｂ７２９（Ｈ）＝２Ｂ７１Ｆ（Ｈ）
２Ｂ７１Ｆ（Ｈ）となる。

以上の動作を繰り返す事により、画像クロックよりも高い分解能でＢＤ周期を測定する事が可能であり、測定値を順次メモリに格納する事が可能となる。

また本回路は画像クロックでカウント動作を行うブロックと、画像クロックの１６倍という、より高い周波数でカウント動作を行うブロックに分割されている。画像クロックの１６逓倍のクロックで単純にカウンタでＢＤ周期をカウントした場合でも同様な効果は得られる。しかし、画像クロックで動作するブロックと、画像クロックの１６逓倍のクロックで動作するブロックを分け、高周波で駆動するブロックをなるべく小さくすることによりカウント動作の誤作動を防止し、信頼性を高め高精度な周期の検出が可能となる。

次に第二の実施の形態を図１１を用いて説明する。同図は第二の実施の形態を示したフロー図である。同図においてポリゴンモータの速度ロック信号が入力された後に同工程が開始される。まず第一の工程としてＢＤ周期の測定を行う。ポリゴンモータの速度がロックされている場合でもわずかにジッタを有している為、測定値の精度を高める為に平均化を行う目的で、連続６４面（４面×１６回転）のＢＤ周期を測定しメモリＡに格納する。次に第二の工程としてメモリＡより４面毎の値を読みだし順次加算し、１６面で割る事により各面のＢＤ周期の平均値を演算し、各面の結果をメモリＢに格納する。次に第三の工程としてメモリＢの値を演算する事により、各面の補正値を算出しメモリＤに格納する。次に第四の工程として、一義的に決定されるＹステーションの基準値およびＭステーションの基準値と各面の補正値を演算し順にレジスタＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍに格納する。以上によりプリント動作が可能となる。

次に図１４を用いて補正動作の原理を説明する。図中、Ｃ、Ｋ側ＢＤは実際に機器に装着されており、Ｃ、Ｋ側の画像の書き出し位置の基準となるＢＤセンサの出力信号である。Ｙ、Ｍ側ＢＤは実際に機器に装着されていないが、Ｙ、Ｍ側画像の書き出し位置の基準となる仮想ＢＤ信号である。また、平均ＢＤ間隔はポリゴンモータの１周期をポリゴン面数で割った、ポリゴン面の平均周期を示している。この図を用いて、Ｃ、Ｋ側のＢＤセンサの出力信号より演算し、算出することにより、Ｙ、Ｍ側画像の書き出し位置の基準となる仮想ＢＤ信号を、生成することにより書き出し位置制御を行うことを次に説明する。

同図において、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄはポリゴン面、Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面のＢＤ周期を示している。図１で示しているようにＣ、Ｋ側のポリゴン面がＡ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面の順で回転している場合、Ｙ、Ｍ側のポリゴン面は１面前の面となるため、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面、Ａ面の順で回転する。次にγはＢＤ周期の平均値であり、Ａ面、Ｂ面、Ｃ面、Ｄ面のＢＤ信号と相対的な時間差をそれぞれ△Ａ、△Ｂ、△Ｃ、△Ｄで示す。この△Ａ、△Ｂ、△Ｃ、△ＤはＣ、Ｋ側ＢＤにおいてもＹ、Ｍ側仮想ＢＤにおいても同様である。以上よりＣ、Ｋ側のＢＤセンサの出力信号とＹ、Ｍ側画像の仮想ＢＤ信号の面毎の時間差であるσＡ、σＢ、σＣ、σＤを算出することにより仮想ＢＤ信号を生成することが可能であり、このσＡ、σＢ、σＣ、σＤを補正値としてメモリＤに格納し、この値を元にＹステーションおよびＭステーションの各面の補正値を演算し順にレジスタＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ、ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍに格納し、プリント時に各面ごとに順に補正を行うことにより適正な書き出し位置制御が可能となる。

次に、このσＡ、σＢ、σＣ、σＤの算出を以下に説明する。
まずＴａとγの関係を式であらわすと以下のようになる。
γ＝Ｔａ−△Ａ＋△Ｂ 式１

同様に、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄは以下のようになる。
γ＝Ｔｂ−△Ｂ＋△Ｃ 式２
γ＝Ｔｃ−△Ｃ＋△Ｄ 式３
γ＝Ｔｄ−△Ｄ＋△Ａ 式４

また、γは各面の平均値であるため以下のようになる。
γ＝（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｄ）／４ 式５

次にＣ，Ｋ側がＡ面時のＹ、Ｍ側のＢ面書き出しσＡは以下のようになる。
σＡ＝△Ａ−△Ｂ
式１、式５より
＝Ｔａ−（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｄ）／４

以上より、各面のＢＤ周期であるＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを測定することによりσＡを算出することが可能となる。

同様にσＢ、σＣ、σＤは以下のようになる。
σＢ＝△Ｂ−△Ｃ
式２、式５より
＝Ｔｂ−（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｄ）／４
σＣ＝△Ｃ−△Ｄ
式３、式５より
＝Ｔｃ−（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｄ）／４
σＤ＝△Ｄ−△Ａ
式４、式５より
＝Ｔｄ−（Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃ＋Ｔｄ）／４
以上のようにσＡと同様にＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄを測定することによりσＢ、σＣ、σＤを算出することが可能である。

以上よりメモリＢに格納された各面のＢＤ周期の平均値をＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ、ＴｄとしてσＡ、σＢ、σＣ、σＤを算出し、メモリＤに格納することにより演算による書き出し位置補正が可能となる。

以上の方法によれば、あらかじめ決められた補正値であるメモリＤＡＴＡ＿Ｙ、ＤＡＴＡ＿Ｍが必要でない為、より実施が容易になる。

次に本発明の第三の実施の形態を図１２を用いて説明する。同図は第一および第二の実施の形態におけるＢＤ周期を計測する回路の他の実施の形態を示した回路図である。同図において図５と同一の参照番号を付した部材は同一動作を行うものとする。同図において発振器１００は画像クロックを生成する発振器で不図示のＰＷＭ回路、ビデオデータ生成回路などにも供給される。１ショットパルス生成回路１０３はＢＤ信号を受けて画像クロックの１周期の１パルスの信号を生成する。マルチプレクサ２０２はＢＤ信号と基準ＢＤ信号２０１を選択する。基準ＢＤ信号２０１はあらかじめ決められた周期の擬似ＢＤ信号を生成する。マルチプレクサ２０２の出力はゲート２０３に入力される。ゲート２０３の出力は遅延素子であるゲート２０００の入力に接続される。ゲート２０００の出力はゲート２００１の入力に接続され、順次、ゲート２００２〜２０１５に接続される。ゲート２０１５の出力は再びゲート２０３の入力に接続される。同構成においてゲート２０３、およびゲート２０００〜２０１５によりリング発振回路を構成しており、マルチプレクサ２０２の出力がＨｉの場合、発振動作を行う。ゲート２０３の出力はまたカウンタ１０４のクロック入力に接続される。またゲート２０００〜２０１５の出力はそれぞれラッチ１１００〜１１１５に入力される。他は図５と同様である。同図においてマルチプレクサ２０２がＢＤ入力を選択している場合、ＢＤ入力がＨｉの期間は上記構成のリング発振回路が発振動作を行い、発振出力によりカウンタ１０４がカウント動作を行う。またゲート２０００〜２０１５の出力はゲートの固有の遅延時間だけ順次遅延した発振波形が出力される。

つぎに、次の周期のＢＤ信号が入力されると、ラッチ１０５、ラッチ１１００〜１１１５がラッチしカウント値を保持する。つぎに保持したカウント値は１ショットパルス生成回路１０３の出力により次段のラッチ１０６、ラッチ１２００〜１２１５にラッチされＢＤ信号の１周期分保持される。

以上の動作のタイミングチャートを図１３に示す。同実施形態において、ゲート２０００〜２０１５の遅延時間は図５における画像クロックの１６逓倍のクロックより早い為、更なる高分解能のＢＤ時間計測が可能となる。またこの時、ゲート２０００〜２０１５の遅延時間は環境変化や製品ばらつきなどにより一定値に定まらないが、本発明の第一の実施形態に於いてはＢＤ時間の相対値が計測可能であれば実施が可能で、絶対時間の計測は必要としないため問題無い。また本発明の第二の実施形態に於いては、絶対時間の計測は必要とする。この場合はＢＤ周期の測定の前、または後で、基準ＢＤ２０１の計測を行う。基準ＢＤは時間があらかじめ設定されている為、このカウント値で補正を行う事により本回路においても絶対時間の測定が可能となる。

次に本発明の第四の実施の形態について説明する。ＢＤ信号検知のタイミングでレーザビームスポットがポリゴンミラー面にすべておさまらない場合だと、ＢＤ信号のパルスの先端と後端の両方の側のパルス幅が狭まり、その狭まり方は光学系によって決まるので、光学系により先端と後端の補正量の割合を調節、設定しなければならないが、本実施例では便宜的に先端側のみを考慮した補正値算出フローを述べる。図１７は第四の実施の形態を示したフロー図である。同図において、ポリゴンモータが回転をはじめてから速度が安定した後に出力されるポリゴンモータ速度ロック信号を受け、同工程が開始される。まず第一の工程として６４面分のＢＤ信号のパルス幅Ｅ（ｍ）の測定（ｍ＝１〜４）をし、その測定データをメモリＥに格納する。本実施例では４面のポリゴンミラーを想定しているので６４面分とは１６回転分のデータである。ここで１６回転分のデータを測定するのはポリゴンミラーの回転ジッタの影響を少なくするためである。次に第二の工程として、各面ごとにＢＤ信号パルス幅の平均値Ｆ（ｍ）を算出し、メモリＦに格納する。次に第三の工程として、以下に示すようにＢＤ信号のパルス幅から書き出し開始位置の補正値を求めるために１面〜４面に対応するＢＤ信号パルス幅データを比較し、一番大きい値を基準としてその差を求め、その補正値データＧ（ｍ）をメモリＧに格納する。本実施例ではＧ（３）が一番値が大きかった場合を示す。

Ｇ（１）＝Ｆ（３）−Ｆ（１）
Ｇ（２）＝Ｆ（３）−Ｆ（２）
Ｇ（３）＝Ｆ（３）−Ｆ（３）
Ｇ（４）＝Ｆ（３）−Ｆ（４）
最後に第四の工程として次のようにＫの書き出し位置の計算を行いレジスタＭＡＲＧＩＮ＿Ｋ（ｍ）に格納する。
ＭＡＲＧＩＮ＿Ｋ（ｍ）＝Ｋ（ｒｅｆ）−Ｇ（ｍ）ｍ＝１〜４
この値に基づき、書き出し開始位置を決定することによりポリゴン面精度による書き出し開始位置のばらつきをキャンセルすることができる。

次に本発明の第五の実施の形態について説明する。図１８は第五の実施の形態を示したフロー図である。同図において、ポリゴンモータが回転をはじめてから速度が安定した後に出力されるポリゴンモータ速度ロック信号を受け、同工程が開始される。まず第一の工程として６４面分のＢＤ信号の周期Ａ（ｍ）とＢＤ信号のパルス幅Ｅ（ｍ）の測定をし、その測定データをメモリＡ，Ｅに格納する。本実施例では４面のポリゴンミラーを想定しているので６４面分とは１６回転分のデータである。ここで１６回転分のデータを測定するのはポリゴンミラーの回転ジッタの影響を少なくするためである。次に第二の工程として、ＢＤ信号周期とＢＤ信号パルス幅それぞれにおいて各面ごとに平均値Ｂ（ｍ），Ｆ（ｍ）を算出し、それぞれメモリＢ，Ｆに格納する。次に第三の工程として、以下に示すようにＢＤ信号のパルス幅から書き出し開始位置の補正値を求めるために１面〜４面に対応するＢＤ信号パルス幅データを比較し、一番大きい値を基準としてその差を求め、その補正値データＧ（ｍ）をメモリＧに格納する。本実施例ではＧ（３）が一番値が大きかった場合を示す。

Ｇ（１）＝Ｆ（３）−Ｆ（１）
Ｇ（２）＝Ｆ（３）−Ｆ（２）
Ｇ（３）＝Ｆ（３）−Ｆ（３）
Ｇ（４）＝Ｆ（３）−Ｆ（４）

次に第四の工程として、補正ＢＤ周期Ｈ（１）〜Ｈ（４）を求めるために次の演算を行い、その出力結果をメモリＨに格納する。
Ｈ（１）＝Ｂ（１）−Ｇ（２）＋Ｇ（１）
Ｈ（２）＝Ｂ（２）−Ｇ（３）＋Ｇ（２）
Ｈ（３）＝Ｂ（３）−Ｇ（４）＋Ｇ（３）
Ｈ（４）＝Ｂ（４）−Ｇ（１）＋Ｇ（４）

次に第五の工程として、メモリＨに格納されたＢＤ信号周期から補正値Ｄ（１〜４）を作成し、メモリＤに格納する。最後に第六の工程として次のようなＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの書き出し位置ＤＡＴＡ＿Ｙ（４），ＤＡＴＡ＿Ｍ（４），ＤＡＴＡ＿Ｃ（４），ＤＡＴＡ＿Ｋ（４）の計算を行いそれぞれレジスタＭＡＲＧＩＮ＿Ｋ（ｍ），ＭＡＲＧＩＮ＿Ｃ（ｍ），ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍ（ｍ），ＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ（ｍ）に格納する。
ＭＡＲＧＩＮ＿Ｋ（ｍ）＝Ｋ（ｒｅｆ）−Ｇ（ｍ）
ＭＡＲＧＩＮ＿Ｃ（ｍ）＝Ｃ（ｒｅｆ）−Ｇ（ｍ）
ＭＡＲＧＩＮ＿Ｍ（ｍ）＝Ｍ（ｒｅｆ）−Ｇ（ｍ）＋Ｄ（ｍ）
ＭＡＲＧＩＮ＿Ｙ（ｍ）＝Ｙ（ｒｅｆ）−Ｇ（ｍ）＋Ｄ（ｍ）
この値に基づき、書き出し開始位置を決定することによりポリゴン面精度による書き出し開始位置のばらつきをキャンセルすることができる。

第一の実施形態の構成を示す上視図と断面図である。 第一の実施形態の１ＢＤ周期のタイミングチャートである。 第一の実施形態の回転多面鏡の１回転周期のタイミングチャートである。 第一の実施形態のＢＤ周期を計測するフローチャートである。 第一の実施形態のＢＤ周期を計測するカウンタの回路図である。 第一の実施形態のＢＤ周期を計測するカウンタのタイミングチャートである。 第一の実施形態のＢＤ周期を計測するカウンタの動作を示す図である。 第一の実施形態のＢＤ周期を計測するカウンタの動作を示す図である。 従来の構成を示す上視図と断面図である。 従来の構成を示す上視図と断面図である。 第二の実施形態のＢＤ周期を計測するフローチャートである。 第三の実施形態のＢＤ周期を計測するカウンタの回路図である。 第三の実施形態の周期を計測するカウンタの動作を示す図である。 第二の実施形態の補正動作の原理を示す図である。 ＢＤ信号検知の様子を模式的にあらわした図である。 ＢＤ信号検知のタイミングチャートを示す図である。 第四の実施形態のＢＤパルス幅を計測するフローチャートを示す図である 第五の実施形態のＢＤパルス幅、周期を計測するフローチャートを示す図である。

Claims (9)

1. 単一の回転多面鏡と第一と第ニのレーザ発光器と発光タイミングを検出する単一のＢＤ素子を備え、前記回転多面鏡の異なる反射面で同時に前記第一と第ニのレーザビームの偏向走査を行う走査光学装置において、
   前記ＢＤ素子を前記第一のレーザビームを検出し、前記第二のレーザビームは検出しない構成とするとともに、
   前記ＢＤ素子のＢＤ信号に基づいて、前記反射面に応じて第ニのレーザビームの書出タイミングを制御することを特徴とする制御手段を有する走査光学装置。
2. 請求項１記載の制御手段において、前記ＢＤ信号の出力される周期をカウントする第一のカウンタ手段と、前記カウンタ手段により出力されるカウント値を前記回転多面鏡の各反射面に対応付けて記憶する第一の記憶手段とを有し、前記第一の記憶手段に記憶されるカウント値により第一の書き出しタイミング補正値を算出し、前記第一の書き出しタイミング補正値により前記第二のレーザビームの書き出しタイミングを制御することを特徴とする走査光学装置。
3. 請求項１に記載の制御手段において、前記ＢＤ信号のパルス幅をカウントする第二のカウンタ手段と、前記第二のカウンタ手段から出力されるカウント値を記憶する第二の記憶手段とを有し、前記第二の記憶手段に記憶されるカウント値により第二の書き出しタイミング補正値を算出し、前記第二の書き出しタイミング補正値により書き出しタイミングを制御することを特徴とする走査光学装置。
4. 請求項２、３に於いて、画像クロックを逓倍する事により画像クロックより十分に高い周波数を生成するＰＬＬ発振器を有し、前記第一、第二のカウンタ手段は前記ＰＬＬ発振器により決定される分解能を有することを特徴とする走査光学装置。
5. 請求項２、３に於いて、前記第一のレーザ発振器を駆動するための第一のビデオ信号を第一の画像データから生成する第一のビデオ信号生成手段と、前記第二のレーザ発振器を駆動するための第二のビデオ信号を第二の画像データから生成する第二のビデオ信号生成手段とを有し、前記第一の画像データおよび前記第二の画像データは多値データであり、前記第一のビデオ信号生成手段および第二のビデオ信号生成手段は多値データをパルス幅に変換するＰＷＭ回路を含み、前記ＰＷＭ回路は画像クロックを逓倍する事により画像クロックより十分に高い周波数を生成するＰＬＬ発振器により駆動され、前記第一、第二のカウンタ手段は前記ＰＬＬ発振器により決定される分解能を有することを特徴とする走査光学装置。
6. 請求項２乃至５に於いて、前記第一、第二のカウンタ手段は前記画像クロックの周波数で駆動する第一、第二のカウンタと、前記ＰＬＬ発振器より生成される周波数で駆動する第三、第四のカウンタとを有し、前記第一、第二のカウンタ手段のカウント値は前記第一、二のカウンタのカウント値と前記第三、四のカウンタのカウント値により構成されることを特徴とする走査光学装置。
7. 請求項２乃至３に於いて、前記第一、第二のカウンタ手段は複数段遅延させる多段遅延手段を有し、前記多段遅延手段の１段の遅延時間は画像クロックの周期より十分に短く、前記第一、第二のカウンタ手段のカウント値は前記多段遅延手段の遅延段数より構成されることを特徴とする走査光学装置。
8. 請求項７に於いて、前記第一、第二のカウンタ手段の多段遅延手段はリング発振器を構成し、前記リング発振器の出力の周波数で駆動する第三、第四のカウンタとを有し、多段遅延手段の１段の遅延時間は画像クロックの周期より十分に短く、前記第一、第二のカウンタ手段のカウント値は前記第一、二のカウンタのカウント値と前記リング発振器の前記多段遅延手段の遅延段数より構成されることを特徴とする走査光学装置。
9. 請求項２、３に於いて、前記第一の記憶手段は前記回転多面鏡がｍ回転したときの１〜ｎ面の前記第一のカウンタ手段のカウント値の保持を行い、前記回転多面鏡の１〜ｎ面のカウント値の比較を行うときは、１〜ｎ面のそれぞれのｍ個の値を加算した値、又は平均した値により比較、又は演算を行う事を特徴とする走査光学装置。

Images