JP2006231751A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水平同期検知センサの数を減らし、低コストで、かつ、ディザパターン周期とポリゴンミラー周期の干渉によるモアレが生じにくい高品位な画像を得ることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数の感光ドラムを走査するための光ビームを発生する複数の発光素子と、発生された光ビームを感光ドラム上に偏向させる単一の多面鏡と、光ビームのうちの少なくとも１つに対応して設けられ、多面鏡により走査される光ビームを受光し、画像を記録するための第１同期信号を生成する検知手段とを含む光学系とを備え、検知手段から出力される第１同期信号を、各面の誤差に関する情報に基づいて遅延させることによって、検知手段が設けられない光ビームによって画像を形成するための第２同期信号を生成する。この際に、ディザパターンとの干渉によるモアレが低減するように第２同期信号の遅延量を決定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関し、特に複数のレーザビームを用いて異なる色画像を形成するカラー画像形成装置に関するものである。

従来電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像信号によって変調されたレーザビームが回転する多面鏡（以後ポリゴンミラー、またはポリゴン）を有するスキャナによって反射され、感光体上を走査することによって画像形成を行っている。感光体はドラム状のものが多用され、感光ドラムと呼ばれている、この方式をカラーレーザプリンタに応用する場合は、色の異なる例えばイエロー（以下Ｙ）、マゼンタ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）、ブラック（以下Ｂｋ）の４色の画像を重ね合わせてカラー画像像をシート状媒体上に形成している。この重ね合わせ技術を達成するための構成には次のようなものがある。

１つの構成として第１の色画像信号を感光ドラム上に走査して潜像を作り、可視化するために着色剤を付着させ、これを記録紙に転写し、その後に感光ドラムをクリーニングし、再び第２の色画像信号を同一の感光ドラムに走査し潜像を作り、第１と同様の工程を行う。但し、着色剤は第２の色のものを使用する。これを第３の色画像信号、第４の色画像信号に対しても同じ工程を繰り返す。このようにして同一の記録紙に複数回現像した画像を重ねあわせることによって１つの画像記録を行うものである。

また、別の構成においては、複数の画像信号に対して同数の感光ドラムを備え、それぞれの色画像信号に対して１対１に対応する感光ドラムに潜像をつくり、それぞれ異なる色の着色剤を用いて可視化現像を行い、記録紙に順次転写する。この場合、１つの画像信号に対して１つのレーザ、１つのスキャナ、レーザの画像書き出しタイミングを検知するための１つのＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）センサ、１つの感光ドラムを用意するのが一般的であり、従って重ねあわせるべき画像信号が複数ある場合は画像信号と同数のレーザ、スキャナ、感光ドラム及びＢＤセンサが必要である。

前記第１の構成は帯電−露光−現像−転写−クリーニングの一連の電子写真プロセスを第１の色画像信号に対して行い、次に第２の色画像信号に対して再び同じプロセスを行い、第３の色画像信号に対しても、第４の色画像信号に対してもそれぞれ時系列的に行わなければならない。従って１枚のプリント時間が非常に長いという問題を持っている。

前記第２の構成は第１の構成に対し、短時間でプリントできるというメリットがある。しかし前記のように、レーザ、スキャナ、感光ドラム、ＢＤセンサをそれぞれの色画像信号の数と同数を用意しなければならないため、装置が大型化し、高価になるという問題を持っている。

どちらの構成においても各色の画像を重ねあわせていくため、各色の画像位置が合わないという、いわゆる色ずれを起こしやすい。特に後者の構成においては、異なったスキャナ、感光ドラムを用いてそれぞれの色画像を形成するため、色毎のレジストレーションが合いにくいという問題点を有している。この問題点を解決するため、色毎のレジストレーション合わせを行っている。例えば、中間転写ベルト（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｂｅｌｔ：ＩＴＢと略する）や静電搬送ベルト（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｔａｔｉｏｎ Ｂｅｌｔ：ＥＴＢと略する）上に色ずれ検知用パターン画像を形成し、これを色ずれ検知センサで読み取って、画像の書き出し位置等にフィードバックすることによって補正を行う手段が用いられている。

色ずれ検知センサは、ＩＴＢまたはＥＴＢ上に形成された色ずれ検知用画像パターンを、光源で照射し、反射光を受光センサで読み取り、色ずれ検知用パターンが通過したときの受光センサの信号の時間的な強度変化を位置ずれ情報として、電気的に処理を行っている。

通常レーザプリンタのプリント時間を短縮するためには、スキャナの回転速度を上げるということが行われる。レーザプリンタの従来のスキャナ回転速度は２００００ｒｐｍ以上の高速回転が多い。さらにスキャナに使用されるミラーは多面鏡である、ポリゴンミラーであり、偏向角度の誤差がレーザビームの光路長によって感光ドラム上での位置変動を生ずるため、スキャナは各面の倒れ誤差が非常に少ないことが必要であり、又高速回転による振動が少ないことも必要である。従ってポリゴンミラーの安定した高速回転を得るためにモータが大型になり、またミラー各面に倒れ誤差の制限が必要なことから高度な精密加工技術がスキャナ製造工程に要求される。このため、高価なものになっている。

以上の様なスキャナを複数個用意した装置は大型で高価なものとなってしまう。

そこでコストダウンを図るために、複数色に対して共通のスキャナを用いるようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、さらには、スキャナを共通にし、複数の光源のうち、１つの光源に対してのみＢＤセンサを設けるようにしたもの（例えば、特許文献２参照）が考案されている。

特許文献２について簡単に説明すると、複数の光源は、ポリゴンの異なる面によって同時に感光体の走査される構成にしてあり、ＢＤセンサを設けた光源以外の他の光源は、ポリゴンの回転位相差（角度差）が予め分かっていることから、ＢＤセンサを設けた光源のＢＤ信号から、推測できるというものである。

上記提案のうち、特許文献１においては、ポリゴンミラー、スキャナモータについては１つに共通化している。しかしながら、ＢＤセンサについてはそれぞれの色ごとに用意しなければならないので、その分のコストアップは避けられない。

また、特許文献２においては、ＢＤセンサを１つにしているためコストダウンは実現できる。しかしながら、ＢＤセンサのない光源のＢＤに関しては、ポリゴンの回転位相差すなわち面分割精度が正確であることを前提にしている。すなわち、回転位相差はあらかじめ分かっているため、ＢＤセンサのあるレーザのＢＤ信号で、ＢＤセンサのない方のレーザの走査位置は分かるという考え方である。実際にはポリゴンミラーの面ごとの誤差が存在するために、走査方向の書き出し位置にずれが生じる恐れがある。あるいは、ポリゴンミラーを非常に精密に加工する必要があり、歩留まりが悪くなり、高価なミラーとなる恐れがある。

この問題を解決したのが特許文献３に示されている構成である。特許文献３では、ＢＤセンサがないステーションにおいて、面ごとのずれを求め、そのずれを元に擬似ＢＤを面ごとに生成している。
特公平４−５１８２９号公報 特開平４−３１３７７６号公報 特開２００４−１０２２７６号公報

しかしながら、特許文献３に述べたような方法であると、次のような問題点があった。

ＢＤ信号を生成するＢＤセンサのある位置と、画像領域の位置は異なる。そのため、それぞれの位置を走査するときのビームのポリゴン面への入射角度や、ポリゴン面内での入射位置がことなる。ポリゴン面は必ずしも均一ではないため、ＢＤセンサ位置でのＢＤ周期と、画像領域でのＢＤ周期はわずかに異なり、このわずかな差が擬似ＢＤによる書き出し位置の誤差につながる。さらにこの書き出し位置の誤差は、ポリゴン面によって起きるため、ポリゴン面の面数で決まる周期を持っている。この周期とハーフトーンのディザパターンが干渉することにより、モアレが発生する、という問題がある。

ただし、一般に、必ずしもモアレの発生が問題となるような重大な画像劣化が発生するとは限らない。なぜなら、画質劣化を引き起こすモアレは、その画像周波数が人間の目で目立つ周波数より低い周波数成分を持つ場合であり、人間の目で目立つ周波数よりも高い周波数成分しか持たないモアレが発生したのであれば、画質は大きくは劣化しない。また、画像周波数が０もしくは限りなく０に近い画像周波数成分（以下、画像周波数０とする）のモアレであれば、画像の直流成分であるので目立つことはない。よって、画質劣化を引き起こすモアレは、画像周波数０を除く、人間の目で目立つ画像周波数より低い画像周波数成分を持つ。この人間の目で目立つ周波数とは、いくつかの文献に引用されている人間の視覚の感度に対する応答値を表した図１２などの視覚特性の観点から考えると、例えば、２．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］となる。

また、擬似ＢＤを高周波のクロックで生成している場合、必ず量子化誤差が生じる。最適な擬似ＢＤの補正値（ＢＤ信号からのずれ量）に対して、±０．５クロックに相当する時間に対応する位置ずれが発生する。このずれはポリゴン面ごとに異なる値を持つため、ポリゴン面の面数で決まる周期を持っている。この周期とハーフトーンのディザパターンが干渉することにより、モアレが発生する。

本発明の目的は、モアレが発生しづらいように擬似ＢＤ信号を生成することで高品質な画像形成を可能とする画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本出願にかかる第１の発明は、ビームを発生する複数のビーム発生手段と、複数の像担持体と、前記ビーム発生手段より発生したビームを同時に前記像担持体表面に偏向走査させる回転多面鏡と、複数の像担持体のうちいずれか１つの像担持体上を走査する第一のビーム発生手段に対して設けられ、かつ前記ビームの走査路上にあって、ビームの入射により像担持体の画像書き出しタイミングの基準となる第一の水平同期信号を発生するビーム検出手段と、前記第一の水平同期信号と、回転多面鏡の面ごとの補正値から、対応するビーム検出手段を有さない第二のビーム発生手段に対する第二の水平同期信号を生成する水平同期信号生成手段を有する画像形成装置において、画像のディザパターン周期と、走査方向の位置ずれの搬送方向の周期との干渉から生じるモアレが低減するように、前記遅延量の回転多面鏡面ごとの前記補正値を決めることを特徴とする。モアレが低減するように第二の水平同期信号の遅延補正量が設定されるため、モアレの少ない画像を得ることができる。

本出願にかかる第２の発明は、第１の発明において、前記第一の水平同期信号から前記回転多面鏡の面ごとの水平同期信号遅延量を算出する遅延量算出手段と、前記水平同期信号遅延量から、ディザパターンに干渉してモアレが発生しやすい周期成分が小さくなるように前記補正値を求める手段を有することを特徴とする。ＦＦＴなどを用いてモアレが発生しにくい設定を算出するため、モアレの少ない画像を得ることができる。

本出願にかかる第３の発明は、ビームを発生する複数のビーム発生手段と、複数の像担持体と、前記ビーム発生手段より発生したビームを同時に前記像担持体表面に偏向走査させる回転多面鏡と、複数の像担持体のうちいずれか１つの像担持体上を走査する第一のビーム発生手段に対して設けられ、かつ前記ビームの走査路上にあって、ビームの入射により像担持体の画像書き出しタイミングの基準となる第一の水平同期信号を発生するビーム検出手段と、前記第一の水平同期信号と、回転多面鏡の面ごとの補正値から、対応するビーム検出手段を有さない第二のビーム発生手段に対する第二の水平同期信号を生成する水平同期信号生成手段を有する画像形成装置において、前記補正値が異なる複数のチャートを印刷する手段と、前記複数のチャートから選択されたチャートを装置外部から選択・入力する入力手段と、前記入力手段から入力されたチャートに対応する前記補正値を記録する記録手段と、前記記録手段に記録された前記補正値を元に前記第二の水平同期信号を生成することを特徴とする。

本出願にかかる第４の発明は、前記チャートに、印刷に使うディザパターンが含まれていることを特徴とする。

第３・第４の発明によると、モアレが低減するような設定値をユーザが使用しているときに入力することができる。

本出願にかかる第５の発明は、ビームを発生する複数のビーム発生手段と、複数の像担持体と、前記ビーム発生手段より発生したビームを同時に前記像担持体表面に偏向走査させる回転多面鏡と、複数の像担持体のうちいずれか１つの像担持体上を走査する第一のビーム発生手段に対して設けられ、かつ前記ビームの走査路上にあって、ビームの入射により像担持体の画像書き出しタイミングの基準となる第一の水平同期信号を発生するビーム検出手段と、前記第一の水平同期信号と、回転多面鏡の面ごとの補正値から、対応するビーム検出手段を有さない第二のビーム発生手段に対する第二の水平同期信号を生成する水平同期信号生成手段を有する画像形成装置において、画像のディザパターン周期と、走査方向の位置ずれの搬送方向の周期が干渉から生じるモアレが低減するように決められた前記補正値を装置外部から入力する入力手段と、前記入力手段から入力された補正値に基づいて前記第二の水平同期信号を生成することを特徴とする。

第５の発明によると、モアレが低減するような設定値を工場での組み立て時に入力することができる。

本出願にかかる第６の発明は、前記回転多面鏡が複数あることを特徴とする。

本発明によれば、実際の画像で判断するために擬似ＢＤのディレイの誤差以外の要因も含めてモアレ低減に最適な擬似ＢＤのディレイを設定できるため、モアレの少ない高品質な画像を形成できる。また、出荷工程において面誤差を測定し、不揮発メモリに記録する必要がなくなり、工数やメモリコストの削減を行える。また、製品で測定できるため、市場でスキャナユニットなどを交換したときであっても、自動的に正しい補正を行うことができる。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

実施例１では、４面ポリゴンの構成で説明する。

図１は、本実施例に関わる画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下レーザプリンタと記す）の構成を示す断面図である。２０１はレーザプリンタ、２０２はホストコンピュータである。本実施例は４ドラム方式のカラーレーザプリンタの例である。本カラーレーザプリンタはイエロー（以下Ｙ）、マゼンダ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）、ブラック（以下Ｂｋ）の４色の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために４色分の画像形成部（以下、ステーションとも表記する）を備えている。

画像形成部は、像担持体としての感光ドラム３０１〜３０４を有するトナーカートリッジ２０７〜２１０と、画像露光用光源としてのレーザビームを発生させるレーザダイオードを有するスキャナユニット２０５、２０６とからなる。このうち、トナーカートリッジを４色それぞれ１つずつ有する。

また、スキャナユニット２０６はＹステーションとＭステーション用のスキャナユニットである。スキャナユニット２０５はＣステーションとＢｋステーション用のスキャナユニットである。

ホストコンピュータ２０２からの画像データを受け取ると、レーザプリンタ２０１内のビデオコントローラ２０３で前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用のビデオ信号を生成する。ビデオコントローラ２０３とエンジンコントローラ２０４はシリアル通信を行い、情報の送受信を行っている。ビデオ信号はエンジンコントローラ２０４に送信され、エンジンコントローラ２０４は前記ビデオ信号に応じてスキャナユニット２０５と２０６内のレーザダイオード（不図示）を駆動し、トナーカートリッジ２０７〜２１０内の感光ドラム３０１〜３０４上にそれぞれ画像を形成する。感光ドラム３０１〜３０４は、それぞれ３０１はＢｋ、３０２はＣ、３０３はＭ、３０４はＹの画像の形成に利用される。

前記感光ドラムは、中間転写ベルト２１１に接しており、各色の感光ドラム上に形成された画像が中間転写ベルト２１１上に転写され順次重ね合わされていくことにより、カラー画像が形成される。

各色画像は、まずＹの画像が中間転写ベルト２１１に転写され、その上に、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に転写され、カラー画像が形成される。

一方、感光ドラム３０１は図示しないドラムモータによって一定速度で回転する。感光ドラム３０１は帯電ローラ３０５によって表面を一様に帯電され、この表面をビデオコントローラで作成されたビデオ信号で変調されたレーザビームが走査することで、目には見えない静電潜像が形成される。静電潜像は現像器３０９によってトナー像として可視化される。

また、カセット３１４内の記録紙は給紙ローラ３１６によって、レジストローラ３１９まで給紙され、該レジストローラ３１９の駆動タイミングによって、中間転写ベルト２１１上の画像に同期して記録紙が搬送される。そして、カラー画像は転写ローラ３１８によって中間転写ベルトＩＴＢ２１１から記録紙に転写される。（２次転写）画像が転写された記録紙は定着器３１３で、熱と圧力によって、画像が定着された後、プリンタの上部、排紙トレイ３１７に排出される。

また、中間転写ベルト２１１上の画像のレジスト位置をモニタするレジスト検知センサ２１２がある。このセンサは、中間転写ベルト２１１上に形成された各色の画像の位置を読み取り、ビデオコントローラ２０３あるいはエンジンコントローラ２０４にそのデータをフィードバックすることにより各色の画像レジスト位置を調整し、色ずれを防止するためのものである。

図２は、図１におけるスキャナユニット２０５、２０６の詳細を示した図である。

スキャナユニット２０５と２０６は同一構成であるため、一方のスキャナユニット２０５の構成について説明する。

図２において、１０１および１０２はレーザダイオードであり、エンジンコントローラ２０４で生成されたビデオ信号によって、感光ドラム３０１、３０２上を走査していく。便宜上、１０１を第１のレーザダイオード（ＬＤ１）、１０２を第２のレーザダイオード（ＬＤ２）と称する。１０３はポリゴンミラー（請求項の偏向走査手段に相当）であり、図示しないモータで図中の矢印の方向に一定速度で回転し、レーザダイオードＬＤ１及びＬＤ２からのビームを反射しながら走査する。前記のモータはエンジンコントローラ２０４から速度制御信号の加速信号と減速信号で一定速度になるように制御され回転する。

１０６は、レーザダイオードＬＤ１の走査路上にあって、水平同期信号を生成するための、レーザビームが入射されると信号を発生する光センサであり、ＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）センサと呼ぶ。なお、ＢＤセンサはレーザダイオードＬＤ１の走査路上にのみあり、他方のレーザダイオードＬＤ２の走査路上には存在しない。

レーザダイオードＬＤ１から発せられたレーザビームはポリゴンミラー１０３により反射されながら走査され、折り返しミラー１０４でさらに反射され、感光ドラム３０１上を右から左方向に走査する。

なお、実際にはレーザビームは感光ドラム上に焦点をあわせるため、あるいはレーザビームを拡散光から平行光に変換するため、不図示の各種レンズ群を経由する。

通常、ビデオコントローラはＢＤセンサ１０６の出力信号を検知してから所定時間後に、ビデオ信号をエンジンコントローラに対して送信する。このことにより、感光ドラム上のレーザビームによる画像の主走査の書き出し位置が常に一致する。

一方、レーザダイオードＬＤ２についても、レーザダイオードＬＤ１と同様に感光ドラム３０２上に静電潜像を形成する。

なお、ＢＤの検知に関して、レーザダイオード１０２の走査路上にＢＤセンサは存在しないので、レーザダイオードＬＤ２用のＢＤ信号はエンジンコントローラ２０４が生成する。以下の説明では、このＢＤセンサを有していないレーザ側の水平同期信号を擬似ＢＤ信号と呼ぶことにする。生成方法の詳細については後で説明する。

このようにして、ＢＤセンサ１０６を有している側のレーザダイオードＬＤ１によるＢｋの色画像が感光ドラム３０１上に、また、ＢＤセンサ１０６を有していない側のレーザダイオードＬＤ２によるＣの色画像が感光ドラム３０２上に形成される。Ｂｋ側はＢＤセンサを有していて、Ｃ側はＢＤセンサを有していない。逆に、Ｃ側のみにＢＤセンサを有していてもよい。

スキャナユニット２０６の構成は２０５と同様である。

次に、擬似ＢＤ生成方法の構成について、図３のブロック図を用いて説明する。

エンジンコントローラ２０４内部には、ＡＳＩＣ４０２とＣＰＵ４０３が備えられている。ＡＳＩＣ４０２とＣＰＵ４０３はアドレスデータバス接続されている。このＡＳＩＣ４０２は、擬似ＢＤ信号を生成する回路を備え、主走査書き出し位置タイミングを検知するためにレーザ発光を制御するためのレーザ制御信号Ａ（２０６）、レーザ制御信号Ｂ（２０７）を生成している。レーザ制御信号Ａ（２０６）はＬＤ1（１０１）を駆動するための制御信号であり、レーザ制御信号Ｂ（２０７）はＬＤ２（１０２）を駆動するための制御信号である。

まず、ＢＤセンサからの水平同期信号であるＢＤ信号４０１は、エンジンコントローラ２０４に備えられているＡＳＩＣ４０２とビデオコントローラ２０３に接続されている。ＡＳＩＣ４０２は／ＢＤ４０１を受け取り、ＢＤ周期を算出し、そのＢＤ周期からＣＰＵ４０３は擬似ＢＤ信号の補正値を計算し、アドレスデータバスを通して、ＡＳＩＣにその補正値を入力する。そして、ＡＳＩＣ４０２は擬似ＢＤ４０４を生成する。ビデオコントローラ２０３は、ＢＤセンサ１０６からの出力の／ＢＤ４０１とＡＳＩＣ４０２で生成された擬似ＢＤ信号４０４を受け取る。

また、ＢＤセンサ１０６が検知してからある所定タイミングでビデオコントローラ２０３から画像データＶＤＯ１・ＶＤＯ２が、スキャナ２０５のＬＤ１（１０１）とＬＤ２（１０２）へ出力される。その画像データＶＤＯ１・ＶＤＯ２によって、中間転写ベルト２１１に画像が形成され、記録紙に印字される。

次に、４面毎の補正値の計算方法と擬似ＢＤ生成方法を図４のタイミングチャートと図５のポリゴンとレーザとＢＤセンサの関係図を用いて説明する。

ＡＳＩＣ４０２が測定したポリゴン１０３の面ごとの／ＢＤ信号４０１のＡ面の周期はｘａ、Ｂ面の周期はｘｂ、Ｃ面の周期はｘｃ、Ｄ面の周期はｘｄとなる。その面ごとのＢＤ周期から、この４つの周期の中で一番小さい周期を引き、その値を補正値とする。なぜなら、／ＢＤ信号側がＡ面を使用している時は、擬似ＢＤ信号側はＢ面を使用し、／ＢＤ信号側がＢ面を使用している時は、擬似ＢＤ信号側はＣ面を使用し、／ＢＤ信号側がＣ面を使用している時は、擬似ＢＤ信号側はＤ面を使用し、／ＢＤ信号側がＤ面を使用している時は、擬似ＢＤ信号側はＡ面を使用し、この／ＢＤ信号側と擬似ＢＤ信号側の対応から、補正値が決定されるからである。また、補正値はポリゴンに依存し経時変化はほとんどないので、／ＢＤ信号からの書き出しは一定である。また、ＢＤ周期が最小値であるポリゴン面を補正値０と決めることで、基準面が決定される。

よって、一番短いＢＤ周期をｘｂとすると、補正値はｘａ−ｘｂ。

／ＢＤ信号側のＡ面に対応する擬似ＢＤ信号のＢ面の補正値は、
（ＢＤ信号のＡ面の周期）−（一番短いＢＤ周期）
＝ｘａ−ｘｂ

／ＢＤ信号側のＢ面に対応する擬似ＢＤ信号のＣ面の補正値は、０。
（ＢＤ信号のＢ面の周期）−（一番短いＢＤ周期）
＝ｘｂ−ｘｂ＝０

／ＢＤ信号側のＣ面に対応する擬似ＢＤ信号のＤ面の補正値は、ｘｃ−ｘｂ。
（ＢＤ信号のＣ面の周期）−（一番短いＢＤ周期）
＝ｘｃ−ｘｂ

／ＢＤ信号側のＤ面に対応する擬似ＢＤ信号のＡ面の補正値は、ｘｄ−ｘｂ。
（ＢＤ信号のＤ面の周期）−（一番短いＢＤ周期）
＝ｘｄ−ｘｂ

上記のＢＤ周期測定時には、複数回のＢＤ周期の測定を行う。例えば、１００ＭＨｚのクロックで動作するカウンタでＢＤ周期を測定した場合、１０ｎｓ単位でＢＤ周期を測定できる。複数回のＢＤ周期の測定結果を平均化することにより、１０ｎｓ以下の精度でＢＤ周期を求めることができる。

クロックで動作するカウンタでＢＤ周期を測定する場合、クロックに対して非同期であるＢＤ信号をトリガにしてカウントを行うため、１０ｎｓ以下の時間に関しては、確率的にカウント値が決まる。例えば、５００．００３μｓが実際のＢＤ周期である場合、１００ＭＨｚのクロックで動作するカウンタでＢＤ周期を測定すると、確率的には、（５００００カウントの回数）：（５０００１カウントの回数）＝７：３となる。この場合、１００回ＢＤ周期を測定したときには、５００００カウントの回数が約７０回、５０００１カウントの回数が約３０回になり、カウントの平均値が約５００００．３になる。擬似ＢＤ出力も同じ１００ＭＨｚを使うと、５００００クロックのＢＤ周期のＢＤ信号を出力することになり、理想値（５００００．３）からのずれは−０．３クロック＝−３ｎｓとなる。

４面ポリゴンの場合、この擬似ＢＤの誤差に起因するライン周期は、４／１＝４ライン、４／２＝２ライン、４／３＝１．３３ライン、４／４＝１ライン、・・・・の周期が生じうる。画像解像度を６００ｄｐｉ、ディザパターンが線数１３８線（角度１４３．１°）とすると、４ライン周期（５．９１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）との干渉のモアレ周期は１．５５ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなり、２ライン周期（１１．８１ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）との干渉のモアレ周期は２．８１ｃｙｃｌｅ／ｍｍとなる。前述のように人の目には２．５ｃｙｃｌｅ／ｍｍよりも周期の短いモアレは見えにくいので、２ライン周期との干渉によるモアレは見えづらく、４面周期との干渉によるモアレは見えやすい。また、２ラインよりも周期の短いずれはさらにモアレの周期が短くなり、２ライン周期に起因するモアレよりも人の目に見えづらい。よって、４面周期のみ考慮すればよい。

予め、使用するディザパターンにおいて、ディザパターンを空間でフーリエ変換した関数と、擬似ＢＤの誤差等で生じるライン周期で起こるずれを空間でフーリエ変換した関数を求め、両関数を畳み込み積分してモアレの周波数を求め、人の目に見えやすいライン周期を求めておく。

人の目で見えやすい画像周波数の最大値を例えば従来例で述べた２．５［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］とし、それよりもモアレの周波数が高くなるようなライン周期を求めておく。

本実施例では、上述のように４ライン周期のみ考慮すればよい。すなわち、４ライン周期の成分を小さくすると人の目に見えやすいモアレが発生しにくくなる。

図６は、実施例１の擬似ＢＤの誤差による面ごとのディレイ時間のずれを示した図である。グラフの縦軸はポリゴンの面を示し、上から第１面、第２面、第３面、第４面である。横軸は理想的なディレイ量からのずれ量であり、０を理想的なディレイ量としている。ディレイ時間からのずれ量（時間）を図７の（ａ）に示す。それぞれの面において、理想値からのずれが最小になるようにディレイ時間を設定しているため、ずれの絶対値の最大は、１００ＭＨｚの周期１ｎｓの半分にあたる０．５ｎｓになる。図６からは、４面周期の成分が大きいことが予想できる。

図８は、理想値からのずれの絶対値が１を超えないように、図７の（ａ）の設定値を変更したものである。それぞれのグラフの軸は図６と同じである。（ａ）を含め１６種類ある。それぞれのグラフは図７の（ａ）〜（ｐ）のディレイ値に対応する。

ＣＰＵは、（ａ）〜（ｐ）のそれぞれの高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。具体的には、理想的なディレイ量からのずれ量の４面分のデータを用いてＦＦＴ解析をおこない、４面周期の成分の強度を算出する。図７の（ａ）〜（ｐ）についてＦＦＴ解析を行った結果は、（ｂ）および（ｅ）において、４面周期の成分の強度がもっとも低い。よって、（ｂ）または（ｅ）を画像形成時のディレイ時間の補正値として用いる。

次に動作を説明する。ホストコンピュータ２０２からプリント開始の命令がビデオコントローラ２０３を介してエンジンコントローラ２０４にくると、エンジンコントローラ２０４はスキャナ２０５・２０６を立ち上げる。そしてＣＰＵ４０３はＡＳＩＣ４０２を介して前述のように擬似ＢＤステーションのポリゴンミラーの面ごとのＢＤ周期を測定する。ＣＰＵ４０３は前述のようにＦＦＴ解析を行い、使用するディザパターンとの干渉によるモアレが一番低減できる補正値を算出する。この補正値をＣＰＵはＡＳＩＣ４０２に設定し、ＡＳＩＣはこの補正値に基づき擬似ＢＤを発生する。以上の準備が終わってから、ＣＰＵ４０３はビデオコントローラ２０３に画像形成開始の信号を送信し、画像形成を始める。

本実施例では、予めディザと干渉してモアレが見えやすくなるライン周期を求めておき、モアレが見えやすいライン周期の強度が低くなるようにする方法について述べた。他に、ディザパターンを空間でフーリエ変換した関数と、擬似ＢＤの誤差によるライン周期で起こるずれを空間でフーリエ変換した関数を求め、両関数を畳み込み積分してモアレの周波数を求め、一番周波数が高い擬似ＢＤの設定値を選ぶか、干渉が問題になりそうな特定の周波数の強度が一番小さい擬似ＢＤの設定値を選ぶようにすることで、モアレを低減するような擬似ＢＤパターンを選択しても良い。

本実施例では、４面ポリゴンで１ビームの系の構成について説明した。もちろん６面ポリゴンなど面数や、２ビームなどビーム数が変わっても考え方は同じである。たとえば６面ポリゴン１ビームであれば、６、３、２、１．５、１．２、１面周期などの成分が出る可能性がある。これらの成分のうち、ディザパターンと干渉してモアレが出やすい周期を予め調べておき、モアレが出やすい周期の成分の強度が小さくなるように補正値を変更すればよい。

以上の構成により、擬似Ｄを用いる系において、モアレが発生しにくい画像形成を行うことができる。

実施例２では、画像領域での理想値からのずれに基づいて擬似ＢＤの補正値を設定する構成を説明する。

全体の構成は実施例１と同様である。

実施例１では、面ごとのＢＤ周期の複数回測定結果の平均値を各面の理想のＢＤ周期として扱った。ところが、ＢＤセンサにビームが入射するタイミングと、実際の画像を書き始めるタイミングは異なる。両タイミングでビームのポリゴンミラーへの入射角や入射位置が異なるために、ＢＤ周期の複数回測定結果から算出したＢＤ周期の理想値と実際の理想値が異なることがある。より理想値に近づけるには、画像領域においてＢＤ周期を測定するのがよい。

本実施例では、工場の組み立て時などに、画像領域に光学センサを配置することで行う。

まず、図１の擬似ＢＤステーションであるＭとＫのドラム３０３と３０１の位置に光学センサを置く。スキャナを回転させ、画像領域でレーザを発光させ、光学センサで各面のＢＤ周期を測定する。測定結果を図９に示す。表中、面の１はある面１から次に走査する面２のＢＤ周期を示し、面の２は面２から次に走査する面３のＢＤ周期を示し、面の３は面３から次に走査する面４のＢＤ周期を示し、面の４は面４から次に走査する面１のＢＤ周期を示している。ただし、面の特定をするための信号がないため、面の順序は分かるものの、面の特定はできない。

図９の補正値１は、１００ＭＨｚのクロック（１０ｎｓ周期）でディレイを作るときに、単純に１ｎｓの桁を四捨五入した数値である。この補正値を用いた場合、課題の項目に示したようにモアレが見えやすくなることがある。そこで、実施例１のようにフーリエ解析を行い、４ライン周期の成分が小さくなるような補正値を計算で求める。図９の補正値１は図７の（ａ）と同じ補正値になっている。フーリエ解析の結果、４ライン周期の成分が一番小さいのは、図７の（ｅ）である。この補正値が図９の補正値２である。この補正値２を光学センサを制御する装置から、ビデオインターフェース２０３を介してエンジンコントローラ２０４上の不揮発メモリに書き込む。

ホストコンピュータ２０２からプリント開始の命令がビデオコントローラ２０３を介してエンジンコントローラ２０４にくると、エンジンコントローラ２０４はスキャナ２０５・２０６を立ち上げる。ＣＰＵ４０３は、エンジンコントローラ２０４上の不揮発メモリに記録された補正値をＡＳＩＣ４０２に設定し、ＡＳＩＣはこの補正値に基づき擬似ＢＤを発生する。以上の準備が終わってから、ＣＰＵ４０３はビデオコントローラ２０３に画像形成開始の信号を送信し、画像形成を始める。

エンジンコントローラ２０４は、プリントを開始するときに不揮発メモリから面ごとの補正値を読み取り、後述の方法でポリゴン面を特定し、面ごとに補正値を設定してから画像を形成する。

次に、記録された補正値のポリゴン面を特定する構成を説明する。

スキャナユニットのポリゴンミラーにはどの面を走査しているか特定するための信号がない。

そこで、測定したＢＤ周期と、記録されているＢＤ周期を比較することで走査面を特定する。

図１０に走査面の検出方法を説明する図を示す。表の行Ｔ１はメモリに記録されているＢＤ周期である。面が４つあるため、４個の設定値がある。設定値は面の走査順に左から右に並んでいる。表の行Ｔ２は、スキャナ起動時に測定したＢＤ周期である。Ｔ１との面の対応が分からない。Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５はそれぞれＴ２を１面ずつずらしていった設定値である。エンジンコントローラ２０４は、Ｔ２〜Ｔ５のＴ１からの差の絶対値を面ごとに計算し、その絶対値の４面の和を求める（Ｔ７〜Ｔ１０）。この絶対値の和が一番小さいような面の並びがメモリに記録されているＢＤ周期の面の並びと一致したものと判定する。この例でいえば、Ｔ１０が絶対値の和が２で一番小さいため、ずらし量３のＴ５の面の並びがメモリに記録したときの面の並びと一致すると判断する。以上の演算はエンジンコントローラ２０４にある、ＣＰＵで行う。

本実施例では、プリンタ本体の状態で光学センサを用いてポリゴンの面ごとのＢＤ周期を測定する構成について説明した。他の構成としては、スキャナユニット単体で同様の測定をする方法もある。この構成では、スキャナユニットには面ごとの補正値を記録する不揮発メモリが搭載され、プリンタの起動時にプリンタのコントローラはスキャナユニットから面ごとの補正値を読み取る。そして印刷時に補正値としてスキャナユニットの不揮発メモリから読み取った補正値を用いる。

本実施例では、補正値がどの面に対応するか調べるために、測定したＢＤ周期と、記録されているＢＤ周期を比較する構成について記した。他の構成としては、ポリゴンを回転させるモータのＦＧ信号をプリンタのコントローラに入力できるようにしておき、ＦＧ信号の周期が一部の面に対応する位置で他と違うようにしておくことも考えられる。この場合、ＦＧ信号で走査面が判別でき、面を特定して補正値を記録することが可能である。

以上の構成により、１ポリゴン２ステーションのマルチビームの走査光学系において、ポリゴンの面ごとのＢＤ周期を測定し、そのＢＤ周期からＢＤセンサがない側のＢＤ信号（擬似ＢＤ信号）を生成することによって、ポリゴンの面ごとの誤差を補正するプリンタにおいて、モアレの小さくなるようなＢＤ補正値で画像形成が可能となり、モアレの目立たない高品質な画像を形成できる。また、プリンタ本体ではない、工場などで使う治工具でフーリエ解析を実行するので、エンジンコントローラに負荷のかかる計算を行う必要がなく、安価にエンジンコントローラを構成できる。

実施例３では、擬似ＢＤの補正値を振った複数のモアレ目視チャートを印刷し、一番モアレの小さい補正値を擬似ＢＤの設定値として使用する構成について説明する。

実施例１と同様に、図６の補正値になったとする。

ユーザがモアレテストチャートの出力をホストコンピュータなどから指示すると、図８に示した擬似ＢＤの設定値でチャートを印刷する。印刷したチャートを図１１に示す。擬似ＢＤのステーションは用紙４００に、擬似ＢＤステーションであるマゼンタの１６種類のチャート４０１、４０２、４０３、４０４、４１５、４１６が印刷されている（図では一部のチャートを省略）。同様に擬似ＢＤステーションであるブラックの１６種類のチャート（４４１、４４２、４４３、４４４、・・・、４５５、４５６、一部チャート省略）も印刷される。

チャートには、印刷に使うディザパターンが印刷されたものである。モアレの見えやすい一定濃度の画像であれば、ユーザがモアレを発見しやすい。また、チャート内で複数の濃度を持つような画像であれば、濃度によっては見やすくなるようなモアレを発見しやすくなる。

４０１や４４１では、図８の（ａ）の設定で画像を形成する。４０２や４４２では図８の（ｂ）の設定で画像を形成する。４０３と４４３、４０４と４４４、・・・、４１５と４５５、４１６と４５６はそれぞれ同様に（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、・・・、（ｏ）、（ｐ）の設定で画像を形成する。また、それぞれのチャートには４２１、４２２、４２３、４２４、・・・、４３５、４３６に示したように、マゼンタの番号や、４６１、４６２、４６３、４６４、・・・、４７５、４７６に示したようにブラックの番号が印刷されている。チャートを見たユーザは、モアレが一番小さい画像の番号をホストコンピュータなどから入力する。プリンタの制御部は、ユーザが選択した設定値を不揮発メモリに記録しておく。

印刷を行うときには、制御部は不揮発メモリから設定値を読み込み、擬似ＢＤのディレイの設定値として使う。

本発明の実施例１における画像形成装置の構成を示す断面図 スキャナユニットの詳細を示した図 実施例１の擬似ＢＤの生成方法を説明する図 実施例１の動作を説明するためのタイミングチャート 実施例１のポリゴン・レーザ・ＢＤセンサの関係図 実施例１の擬似ＢＤの誤差による面ごとのディレイ時間のずれを示した図 面ごとの理想からのずれを示す表 実施例１の擬似ＢＤ発生部を説明する図 実施例２の補正値を説明する図 実施例２の走査面検出方法を説明する図 実施例３のチャートを説明する図 人間の視覚感度に対する応答値を示す図

符号の説明

１０１、１０２ レーザダイオード
１０３ ポリゴンミラー
１０６ ＢＤセンサ
２０３ ビデオコントローラ
２０４ エンジンコントローラ
４０１ ＢＤ信号
４０４ 擬似ＢＤ信号

Claims (6)

1. ビームを発生する複数のビーム発生手段と、
   複数の像担持体と、
   前記ビーム発生手段より発生したビームを同時に前記像担持体表面に偏向走査させる回転多面鏡と、
   複数の像担持体のうちいずれか１つの像担持体上を走査する第一のビーム発生手段に対して設けられ、かつ前記ビームの走査路上にあって、ビームの入射により像担持体の画像書き出しタイミングの基準となる第一の水平同期信号を発生するビーム検出手段と、
   前記第一の水平同期信号と、回転多面鏡の面ごとの補正値から、対応するビーム検出手段を有さない第二のビーム発生手段に対する第二の水平同期信号を生成する水平同期信号生成手段を有する画像形成装置において、
   画像のディザパターン周期と、走査方向の位置ずれの搬送方向の周期との干渉から生じるモアレが低減するように、前記遅延量の回転多面鏡面ごとの前記補正値を決めることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第一の水平同期信号から前記回転多面鏡の面ごとの水平同期信号遅延量を算出する遅延量算出手段と、
   前記水平同期信号遅延量から、ディザパターンに干渉してモアレが発生しやすい周期成分が小さくなるように前記補正値を求める手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. ビームを発生する複数のビーム発生手段と、
   複数の像担持体と、
   前記ビーム発生手段より発生したビームを同時に前記像担持体表面に偏向走査させる回転多面鏡と、
   複数の像担持体のうちいずれか１つの像担持体上を走査する第一のビーム発生手段に対して設けられ、かつ前記ビームの走査路上にあって、ビームの入射により像担持体の画像書き出しタイミングの基準となる第一の水平同期信号を発生するビーム検出手段と、
   前記第一の水平同期信号と、回転多面鏡の面ごとの補正値から、対応するビーム検出手段を有さない第二のビーム発生手段に対する第二の水平同期信号を生成する水平同期信号生成手段を有する画像形成装置において、
   前記補正値が異なる複数のチャートを印刷する手段と、
   前記複数のチャートから選択されたチャートを装置外部から選択・入力する入力手段と、
   前記入力手段から入力されたチャートに対応する前記補正値を記録する記録手段と、
   前記記録手段に記録された前記補正値を元に前記第二の水平同期信号を生成することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記チャートに、印刷に使うディザパターンが含まれていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. ビームを発生する複数のビーム発生手段と、
   複数の像担持体と、
   前記ビーム発生手段より発生したビームを同時に前記像担持体表面に偏向走査させる回転多面鏡と、
   複数の像担持体のうちいずれか１つの像担持体上を走査する第一のビーム発生手段に対して設けられ、かつ前記ビームの走査路上にあって、ビームの入射により像担持体の画像書き出しタイミングの基準となる第一の水平同期信号を発生するビーム検出手段と、
   前記第一の水平同期信号と、回転多面鏡の面ごとの補正値から、対応するビーム検出手段を有さない第二のビーム発生手段に対する第二の水平同期信号を生成する水平同期信号生成手段を有する画像形成装置において、
   画像のディザパターン周期と、走査方向の位置ずれの搬送方向の周期が干渉から生じるモアレが低減するように決められた前記補正値を装置外部から入力する入力手段と、
   前記入力手段から入力された補正値に基づいて前記第二の水平同期信号を生成することを特徴とする画像形成装置。
6. 前記回転多面鏡が複数あることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。

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