JP2006305969A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動する偏向ミラー面により光ビームを主走査方向に走査させて潜像担持体上に潜像を形成する画像形成装置において、振幅ジッタによる潜像への悪影響を抑制して高品質な画像を形成する。
【解決手段】 光ビームの各走査周期毎に、第１および第２検出信号の時間差、つまり第１検出信号の出力から第２検出信号の出力までの要する水平同期期間に基づき水平同期待ち時間ｔwが調整される。この水平同期待ち時間ｔwは第２検出信号の出力から光ビームの変調を開始するまでの待ち時間であり、水平同期待ち時間ｔwの調整により最大振幅時刻Ｔmaxから一定時間ｔh後に光ビームの変調を開始して書込動作が開始される。このため、走査中心位置を中心して書込領域ＷＲが理想書込領域ＷＲ0と重なり書込開始側のずれ量と書込終了側のずれ量とがほぼ一致し、その結果、振幅ジッタ値ＪＶは抑制される。
【選択図】 図６

Description

この発明は、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを潜像担持体の有効画像領域上に走査させて前記有効画像領域に潜像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。

光源から射出される光ビームを共振型スキャナーの偏向ミラー面によって偏向して感光体ドラムなどの潜像担持体上に走査させてライン潜像を形成する装置が従来より知られている。例えば特許文献１に記載の画像形成装置では、光源として半導体レーザーが用いられ、半導体レーザーからは画像信号に応じた光強度の光ビームが射出される。そして、このように光変調された光ビームは共振型スキャナーの偏向ミラー面により偏向された後、感光体ドラムに導かれて該感光体ドラム上を主走査方向に走査する。これによって画像信号に対応した潜像が潜像担持体上に形成される。

また、受光ダイオードからなるビームディテクタが感光体ドラムに隣接して配置されて走査光ビームの終端近傍を検出する。そして、そのビームディテクタの出力に基づいて水平同期信号発生回路が水平同期信号を発生するとともに、水平同期信号に同期して光ビームの変調が制御される。これによりライン潜像の書込開始位置が調整される。

特開２００３−２５６２９号公報（［００６１］〜［００６３］、図１１）

しかしながら、共振型スキャナーなどの振動ミラーを偏向器として用いた画像形成装置では、振幅ジッタが生じることがある。この振幅ジッタは偏向ミラー面の振幅が変動する現象であり、振幅ジッタの発生によって走査幅が変化し、走査終端での走査位置が走査毎に変わってしまうことがある。そのため、従来のように走査光ビームの終端近傍に配置されたセンサ（ビームディテクタ）から出力される信号の出力タイミングが走査毎に相違することとなり、光ビームの変調開始タイミングが走査毎にずれてしまうことがあった。このように振幅ジッタによる変調タイミングのずれは、主走査方向における画像書込開始位置の変動を招いてしまう。その結果、主走査方向とほぼ直交する副走査方向に伸びる直線の輪郭が乱れたり、画像スクリーンが乱れてバンディングが発生することがあった。このように、振動する偏向ミラー面を用いて潜像を形成する画像形成装置では、振幅ジッタによる画質低下が大きな課題となっていた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、振動する偏向ミラー面により光ビームを主走査方向に走査させて潜像担持体上に潜像を形成する画像形成装置において、振幅ジッタによる潜像への悪影響を抑制して高品質な画像を形成することを目的とする。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、主走査方向において所定幅の有効画像領域を有する潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光ビームを有効画像領域に対応する第１走査領域よりも広い第２走査領域で主走査方向に走査可能に構成されるとともに、光ビームの各走査周期毎に、第１走査領域の範囲内で画像信号に応じて光ビームを変調しながら該変調光ビームを有効画像領域に導いて画像信号に対応するライン潜像を形成する潜像形成手段と、第２走査領域内で、かつ第１走査領域を外れた位置を移動する走査光ビームを検出して信号を出力する検出手段と、有効画像領域から遠ざかる方向に走査移動している第１光ビームが検出手段を通過した際に検出手段から出力される第１検出信号と、第１検出信号に続いて有効画像領域に向かう方向に走査移動している第２光ビームが検出手段を通過した際に検出手段から出力される第２検出信号との時間差に基づき光ビームの変調開始タイミングを制御して主走査方向における潜像の書込開始位置を調整する書込タイミング調整手段とを備えたことを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成方法は、主走査方向において所定幅の有効画像領域を有する潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光ビームを有効画像領域に対応する第１走査領域よりも広い第２走査領域で主走査方向に走査可能に構成されるとともに、光ビームの各走査周期毎に、第１走査領域の範囲内で画像信号に応じて光ビームを変調しながら該変調光ビームを有効画像領域に導いて画像信号に対応するライン潜像を形成する潜像形成手段を備えた画像形成装置を用いて画像を形成する画像形成方法であって、上記目的を達成するため、有効画像領域から遠ざかる方向に走査移動している第１光ビームを検出手段により検出する工程と、偏向ミラー面の反転動作により第１光ビームに続いて第２光ビームを有効画像領域に向かう方向に走査移動させる工程と、第２光ビームを検出手段により検出する工程と、第１光ビームの検出から第２光ビームの検出までの経過時間を求め、該経過時間に基づき第２光ビームの変調開始タイミングを制御して主走査方向における潜像の書込開始位置を調整する工程とを備えたことを特徴としている。

このように構成された発明（画像形成装置および方法）では、振動する偏向ミラー面によって光ビームは主走査方向に往復移動する。すなわち、走査光ビームは有効画像領域から遠ざかる方向に移動した後、偏向ミラー面の反転動作により走査光ビームの走査方向が逆転し、該走査光ビームは有効画像領域に向かって移動する。そして、有効画像領域から遠ざかる方向に走査移動している走査光ビーム、つまり第１光ビームが検出手段を通過すると、検出手段から第１検出信号が出力される。また、第１検出信号の出力後に偏向ミラー面の反転動作により走査光ビームの走査方向が逆転するが、その走査光ビーム、つまり第２光ビームが有効画像領域に向かう方向に走査移動し、検出手段を通過すると、検出手段から第２検出信号が出力される。このように走査方向の逆転前後で検出手段から検出信号がそれぞれ出力されるが、それら第１および第２検出信号の時間差は振幅ジッタに応じて変化する。つまり、第１検出信号の出力から第２検出信号の出力までの要する期間（時間差）は振幅ジッタを反映した値となる。そこで、この発明では、第１および第２検出信号の時間差に基づき光ビームの変調開始タイミングを制御して主走査方向における潜像の書込開始位置を調整している。これによって、振幅ジッタによる潜像への悪影響が抑制されて高品質な画像が形成される。

例えば、各走査周期毎にライン潜像が書き込まれる書込領域が光ビームの走査中心位置を中心として相互に重なり合うように、光ビームの変調開始タイミングを制御すると、振幅ジッタにより書込領域が主走査方向に伸縮したとしても、振幅ジッタに起因するずれ量（振幅ジッタ値）は主走査方向の両側に分散されて低く抑えられる。特に、各書込領域の中心が光ビームの走査中心位置とほぼ一致するように、光ビームの変調開始タイミングを制御することで、振幅ジッタに起因するずれ量は主走査方向の両側でほぼ等しくなり、ずれ量をほぼ半分程度にまで抑制することができる。

本発明は、振動する偏向ミラー面によって光源からの光ビームを潜像担持体の有効画像領域上に走査させて有効画像領域に潜像を形成する画像形成装置および該装置による画像形成方法に関するものである。そこで、以下においては、本発明を適用可能な装置の概略構成を説明し、その後で、発明の基本概念および具体的な実施形態について詳述する。

＜装置の基本構成＞
図１はこの発明にかかる画像形成装置の構成を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆるタンデム方式のカラープリンタであり、潜像担持体としてイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋを装置本体５内に並設している。そして、各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上のトナー像を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナー像のみを用いてモノクロ画像を形成する装置である。すなわち、この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から印字指令がメインコントローラ１１に与えられると、この印字指令に対応する画像信号や制御信号などがメインコントローラ１１からエンジンコントローラ１０に与えられる。そして、エンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートＳに印字指令に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、４つの感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋのそれぞれに対応して帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部が設けられている。このように、各トナー色ごとに、感光体、帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部を備えて該トナー色のトナー像を形成する画像形成手段が設けられている。なお、これらの画像形成手段（感光体、帯電ユニット、現像ユニット、露光ユニットおよびクリーニング部）の構成はいずれの色成分についても同一であるため、ここではイエローに関する構成について説明し、その他の色成分については相当符号を付して説明を省略する。

感光体２Ｙは図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、感光体２Ｙの周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３Ｙ、現像ユニット４Ｙおよびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３Ｙは例えばスコロトロン帯電器で構成されており、帯電バイアス印加によって感光体２Ｙの外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。そして、この帯電ユニット３Ｙによって帯電された感光体２Ｙの外周面に向けて露光ユニット６Ｙから走査光ビームＬyが照射される。これによって印字指令に含まれるイエロー画像データに対応する静電潜像が感光体２Ｙ上に形成される。このように露光ユニット６Ｙは本発明の「潜像形成部」に相当するものである。なお、露光ユニット６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）の構成および動作については後で詳述する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４Ｙによってトナー現像される。この現像ユニット４Ｙはイエロートナーを内蔵している。そして、現像バイアスが現像ローラ４１Ｙに印加されると、現像ローラ４１Ｙ上に担持されたトナーが感光体２Ｙの表面各部にその表面電位に応じて部分的に付着する。その結果、感光体２Ｙ上の静電潜像がイエローのトナー像として顕像化される。

現像ユニット４Ｙで現像されたイエロートナー像は、一次転写領域ＴＲy1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。また、イエロー以外の色成分についても、イエローと全く同様に構成されており、感光体２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ上にマゼンタトナー像、シアントナー像、ブラックトナー像がそれぞれ形成されるとともに、一次転写領域ＴＲm1、ＴＲc1、ＴＲk1でそれぞれ中間転写ベルト７１上に一次転写される。

この転写ユニット７は、２つのローラ７２、７３に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７２を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｒ2に回転させるベルト駆動部（図示省略）とを備えている。また、中間転写ベルト７１を挟んでローラ７３と対向する位置には、該ベルト７１表面に対して不図示の電磁クラッチにより当接・離間移動可能に構成された二次転写ローラ７４が設けられている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、一次転写タイミングを制御することで各トナー像を重ね合わせてカラー画像を中間転写ベルト７１上に形成するとともに、カセット８から取り出されて中間転写ベルト７１と二次転写ローラ７４との間の二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。一方、モノクロ画像をシートＳに転写する場合には、ブラックトナー像のみを感光体２Ｋに形成するとともに、二次転写領域ＴＲ2に搬送されてくるシートＳ上にモノクロ画像を二次転写する。また、こうして画像の２次転写を受けたシートＳは定着ユニット９を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部に向けて搬送される。

なお、中間転写ベルト７１へトナー像を一次転写した後の各感光体２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋは、不図示の除電手段によりその表面電位がリセットされ、さらに、その表面に残留したトナーがクリーニング部により除去された後、帯電ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにより次の帯電を受ける。

また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ７５および濃度センサ（図９中の符号７６）が配置されている。これらのうち、クリーナ７５は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７２に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７２側に移動した状態でクリーナ７５のブレードがローラ７２に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。また、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成される階調パッチ画像の光学濃度を測定する。

図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。この露光ユニット６は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザー光源６２が固着されており、レーザー光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザー光源６２は画像信号に基づきＯＮ／ＯＦＦ制御されて該画像信号に対応して変調された光ビームがレーザー光源６２から前方に射出される。また、後述するように変調開始タイミングを制御するために走査領域の端部でレーザー光源６２はＯＮ／ＯＦＦ制御され、この際にもレーザー光源６２から光ビームが前方に射出される。

また、この露光筐体６１の内部には、レーザー光源６２からの光ビームを感光体２の表面（図示省略）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、ミラー６４、偏向器６５、走査レンズ６６およびミラー６８が設けられている。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、シリンドリカルレンズ６３２を調整することでコリメート光は副走査方向Ｙにおいて偏向器６５の偏向ミラー面６５１付近で結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザー光源６２からの光ビームを整形するビーム整形系６３として機能している。なお、この実施形態では、ビーム整形系６３と偏向器６５の偏向ミラー面６５１との間にミラー６４を設け、いわゆる斜め入射構造を構成している。すなわち、レーザー光源６２からの光ビームは、ビーム整形系６３によりビーム整形された後、ミラー６４により折り返されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１の揺動軸（同図紙面に対して垂直な軸）と直交する基準面（紙面と平行な面）に対して鋭角をなすように偏向ミラー面６５１に入射される。

この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、共振振動する振動ミラーで構成されている。すなわち、偏向器６５では、共振振動する偏向ミラー面６５１により光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向ミラー面６５１は主走査方向Ｘとほぼ直交する揺動軸（ねじりバネ）周りに揺動自在に軸支されるとともに、作動部（図示省略）から与えられる外力に応じて揺動軸周りに揺動する。この作動部はエンジンコントローラ１０からのミラー駆動信号に基づき偏向ミラー面６５１に対して静電気的、電磁気的あるいは機械的な外力を作用させて偏向ミラー面６５１をミラー駆動信号の周波数で揺動させる。なお、作動部による駆動方式は静電吸着、電磁気力あるいは機械力などのいずれの方式を採用してもよく、それらの駆動方式は周知であるため、ここでは説明を省略する。

偏向器６５の偏向ミラー面６５１で偏向された光ビームは走査レンズ６６に向けて偏向される。そして、走査レンズ６６に向けて偏向された光ビームは、走査レンズ６６およびミラー６８を介して感光体２の表面の有効画像領域（後で説明する図７の符号ＩＲ）に結像される。これにより、光ビームが主走査方向Ｘと平行に走査して主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２の有効画像領域上に形成される。なお、この実施形態では、偏向器６５により走査可能な走査領域（本発明の「第２走査領域」）は、有効画像領域上で光ビームを走査させるための走査領域（本発明の「第１走査領域」）よりも広く設定されている。また、第１走査領域が第２走査領域の略中央部に位置しており、光軸Ｌ0に対してほぼ対称となっている。

また、この実施形態では、図３に示すように、走査光ビームの走査経路の片側を折り返しミラー６９により光センサ６０に導いている。この折り返しミラー６９は第２走査領域の一方端部に配置され、第２走査領域内で、かつ第１走査領域を外れた位置を移動する走査光ビームを光センサ６０に導光する。そして、光センサ６０により該走査光ビームが受光されてセンサ位置を通過するタイミングで信号が光センサ６０から出力される。

＜発明の基本概念＞
上記のように構成された偏向器６５の振幅ジッタを検証したところ、図４に示すような振幅ジッタ特性を有するものが存在することがわかった。この偏向器６５では、振幅が変化したとしても、振幅が最大値となる最大振幅時刻Ｔmax、および振幅がゼロとなる振幅ゼロ時刻Ｔ0はともに変化しない。

このように図４に示す振幅ジッタ特性を有する偏向器６５を用いて光ビームを走査する装置において、従来の水平同期制御を行うと、振幅ジッタにより主走査方向における潜像の書込開始位置が変動してしまう。すなわち、従来技術では、走査光ビームが光センサ６０を通過した際に光センサ６０から出力される信号をそのまま水平同期信号として利用して光ビームの変調開始タイミングを制御して画像の書込開始位置を決定している。例えば図５の実線で示す波形が理想的な走査特性（理想振幅状態）であるという前提で設計された装置では、タイミングＴ1で走査光ビームが光センサ６０を通過して信号が出力される。そして、この信号出力から所定時間（標準水平同期待ち時間）ｔw0を待って光ビームの変調を開始する（タイミングＴ2）。これにより、主走査方向における潜像の書込開始位置が決定される。そして、予め設定された書込み時間ｔvの間にメインコントローラ１１からの画像信号に基づきレーザー光源６２がＯＮ／ＯＦＦ制御されて感光体２の有効画像領域に潜像が形成されるが、この潜像形成領域は有効画像領域中の理想書込領域ＷＲ0となる。

しかしながら、偏向器６５の振幅が変動し、走査特性が例えば同図の破線で示す波形となった場合には、走査光ビームが光センサ６０を通過するタイミングがタイミングＴ1からタイミングＴ3に変動する。そして、従来装置では、このタイミングＴ3から標準水平同期待ち時間ｔw0を待って光ビームの変調を開始するため、主走査方向における潜像の書込開始位置が理想状態での書込開始位置から振幅の変動方向に対応した方向（同図では、振幅が増大するのに対応してマイナス方向）に若干変位する。また、タイミングＴ3から書込み時間ｔvが経過するまでの間にメインコントローラ１１からの画像信号に基づきレーザー光源６２がＯＮ／ＯＦＦ制御されて感光体２の有効画像領域に潜像が形成されるが、この潜像形成領域は振幅の変動方向に対応した方向の伸縮して有効画像領域中の書込領域ＷＲとなってしまう（同図では、振幅が増大するのに対応して書込領域ＷＲが伸張している）。その結果、書込開始側（同図のプラス側）では書込開始位置のずれ量は比較的小さいものの、書込終了側（同図のマイナス側）で大きくなる。これが振幅ジッタに起因する位置ずれであり、ずれ量の最大値が振幅ジッタ値ＪＶとなる。このように、光センサ６０からの出力信号をそのまま水平同期信号として用いて光ビームの変調開始タイミングを制御したのでは、振幅ジッタにより画像品質が大きく劣化してしまう。

そこで、本願発明者らは振幅ジッタによる悪影響を抑制するために種々の検討を行い、最大振幅時刻Ｔmaxを基準に光ビームの変調開始タイミングを制御することが有効な抑制方法のひとつであるとの知見を得た。すなわち、図４に示す振幅ジッタ特性を有する偏向器６５では、上記したように振幅が変動したとしても最大振幅時刻Ｔmaxはほとんど変動しない。したがって、最大振幅時刻Ｔmaxを基準として光ビームの変調開始タイミングを制御することが振幅ジッタの影響を抑制する有効な手段のひとつである。より具体的には、図６に示すように、第2光ビームが光センサ６０を通過して第2検出信号が出力されてから光ビームの変調を開始するまでの時間、つまり、水平同期待ち時間ｔwを調整して最大振幅時刻Ｔmaxから一定時間ｔh後に光ビームの変調を開始して書込動作を開始している。このため、同図に示すように、走査中心位置（光軸Ｌ0と感光体２とが交差する位置）を中心して書込領域ＷＲが理想書込領域ＷＲ0と重なり書込開始側のずれ量と書込終了側のずれ量とがほぼ一致する。その結果、振幅ジッタ値ＪＶは従来装置の半分程度にまで抑制される。

そこで、本願にかかる実施形態では、最大振幅時刻Ｔmaxから一定時間ｔh後に光ビームの変調を開始するために、光ビームの往復走査に伴い光センサ６０から連続して出力される２つの検出信号に基づき光ビームの変調開始タイミングを制御している。つまり、有効画像領域から遠ざかる方向に走査移動している第１光ビームが光センサ６０を通過した際に該光センサ６０から出力される第１検出信号と、該第１検出信号に続いて有効画像領域に向かう方向に走査移動している第２光ビームが光センサ６０を通過した際に光センサ６０から出力される第２検出信号とに基づき光ビームの変調開始タイミングを制御している。以下、具体的な実施形態を例示して詳述する。

＜実施形態＞
図７は本発明にかかる画像形成装置の第１実施形態における露光ユニットを示す図である。また、図８は図７の露光ユニットを構成する光学系の諸元を示すテーブルである。さらに図９は第１実施形態での画像書込に関連する電気的構成を示すブロック図である。これらの図に示すように、第１実施形態にかかる画像形成装置では、ホストコンピュータ１００などの外部装置から印字指令が入力されると、メインコントローラ１１が印字指令に対応する画像データに対し所定の信号処理を施す。メインコントローラ１１は、色変換部１１４、画像処理部１１５、ラインバッファ１１６、パルス変調部１１７、階調補正テーブル１１８および補正テーブル演算部１１９などの機能ブロックを備えている。

また、エンジンコントローラ１０は濃度センサ７６の検出結果に基づきエンジン部ＥＧのガンマ特性を示す階調特性を検出する階調特性検出部１０１を備えている。なお、メインコントローラ１１およびエンジンコントローラ１０においては、これらの各機能ブロックはハードウェアにより構成されてもよく、また図示を省略するＣＰＵにより実行されるソフトウェアによって実現されてもよい。

ホストコンピュータ１００から印字指令が与えられたメインコントローラ１１では、色変換部１１４がその印字指令に対応する画像内の各画素のＲＧＢ成分の階調レベルを示したＲＧＢ階調データを、対応するＣＭＹＫ成分の階調レベルを示したＣＭＹＫ階調データへ変換する。この色変換部１１４では、入力ＲＧＢ階調データは例えば１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）であり、出力ＣＭＹＫ階調データも同様に１画素１色成分当たり８ビット（つまり２５６階調を表す）である。色変換部１１４から出力されるＣＭＹＫ階調データは画像処理部１１５に入力される。

この画像処理部１１５は、各色成分ごとに以下の処理を実行する。すなわち、色変換部１１４から入力された各画素の階調データに対し階調補正およびハーフトーニング処理を行う。また、画像処理部１１５は、不揮発性メモリに予め登録されている階調補正テーブル１１８を参照し、その階調補正テーブル１１８にしたがい、色変換部１１４からの各画素の入力階調データを、補正された階調レベルを示す補正階調データに変換する。この階調補正の目的は、上記のように構成されたエンジン部ＥＧのガンマ特性変化を補償して、この画像形成装置の全体的ガンマ特性を常に理想的なものに維持することにある。すなわち、この種の画像形成装置では、装置のガンマ特性が装置個体ごとに、また同一の装置においてもその使用状況によって変化する。そこで、このようなガンマ特性のばらつきが画像品質に及ぼす影響を除くため、所定のタイミングで、した階調補正テーブル１１８の内容を画像濃度の実測結果に基づいて更新する階調制御処理を実行する。

この階調制御処理では、各トナー色毎に、ガンマ特性を測定するために予め用意された階調補正用の階調パッチ画像がエンジン部ＥＧによって中間転写ベルト７１上に形成され、各階調パッチ画像の画像濃度を濃度センサ７６が読み取り、その濃度センサ７６からの信号に基づき階調特性検出部１０１が各階調パッチ画像の階調レベルと、検出した画像濃度とを対応させた階調特性（エンジン部ＥＧのガンマ特性）を作成し、メインコントローラ１１の補正テーブル演算部１１９に出力する。そして、補正テーブル演算部１１９が、階調特性検出部１２３から与えられた階調特性に基づき、実測されたエンジン部ＥＧの階調特性を補償して理想的な階調特性を得るための階調補正テーブルデータを計算し、階調補正テーブル１１８の内容をその計算結果に更新する。こうして階調補正テーブル１１８を変更設定する。こうすることで、この画像形成装置では、装置のガンマ特性のばらつきや経時変化によらず、安定した品質で画像を形成することができる。

こうして補正された補正階調データに対して、画像処理部１５は誤差拡散法、ディザ法、スクリーン法などのハーフトーニング処理を行い、１画素１色当たり８ビットのハーフトーンＣＭＹＫ階調データをラインバッファ１１６に入力する。そして、各色成分ごとに設けられたラインバッファ１１６に保管された階調データは適当なタイミングでパルス変調部１１７に入力される。なお、ハーフトーニング処理の内容は、形成すべき画像の種類により異なる。すなわち、その画像がモノクロ画像かカラー画像か、あるいは線画かグラフィック画像かなどの判定基準に基づき、その画像に最適な処理内容が選択され実行される。

このパルス変調部１１７に入力されたハーフトーニング後の階調データは、各画素に付着させるべき各色のトナードットのサイズおよびその配列を示す多値信号であり、かかるデータを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーン階調データを用いて、エンジン部ＥＧの各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するための画像信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。この画像信号を受けたレーザードライバー１０２は露光ユニット６のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御して光ビームの変調を行う。

レーザー光源６２から射出された光ビームは、図７に示すように、ビーム整形系６３（コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２）およびミラー６４を介して偏向器６５の偏向ミラー面６５１に入射される。この実施形態では、偏向ミラー面６５１は主走査方向Ｘとほぼ直交する揺動軸（ねじりバネ）周りに揺動自在に軸支されるとともに、エンジンコントローラ１０のミラー駆動部（図示省略）からのミラー駆動信号に基づき共振振動する。この実施形態では、こうして振動する偏向ミラー面６５１の最大振れ角θmおよび振動周波数ｆsはそれぞれθm＝１８゜、ｆs＝４ｋＨｚに設定されている。

こうして共振振動している偏向器６５の偏向ミラー面６５１で偏向された光ビームは走査レンズ６６に向けて偏向される。この実施形態では、走査レンズ６６は、感光体２の有効画像領域ＩＲの全域においてＦ値が略同一となるように構成されている。したがって、走査レンズ６６に向けて偏向された光ビームは、走査レンズ６６およびミラー６８を介して感光体２の表面の有効画像領域ＩＲに略同一のスポット径で結像される。これにより、光ビームが主走査方向Ｘと平行に走査して主走査方向Ｘに伸びるライン状の潜像が感光体２の有効画像領域ＩＲ（この実施形態では、主走査方向Ｘにおける領域ＩＲの幅Ｌは３００ｍｍに設定している）上に形成される。なお、この実施形態では、偏向器６５により走査可能な走査領域（本発明の「第２走査領域」）ＳＲ2は、図７に示すように、有効画像領域ＩＲ上で光ビームを走査させるための走査領域（本発明の「第１走査領域」）ＳＲ1よりも広く設定されている。また、第１走査領域ＳＲ1が第２走査領域ＳＲ2の略中央部に位置しており、光軸Ｌ0に対してほぼ対称となっている。さらに、同図中の符号θsは有効画像領域ＩＲの端部に対応する走査角、つまり有効走査角を示し、符号θhは光センサ６０に対応する走査角、つまり水平同期の走査角を示しており、この実施形態では、有効走査角θsおよび水平同期の走査角θhはそれぞれθs＝２５゜、θh＝２８゜に設定されている。

また、この実施形態では、走査方向の上流側（＋Ｘ）において走査光ビームの走査経路の端部を折り返しミラー６９により光センサ６０に導いている。この折り返しミラー６９は走査方向の上流側（＋Ｘ）における第２走査領域ＳＲ2の端部に配置され、走査方向の上流側において第２走査領域ＳＲ2内で、かつ第１走査領域ＳＲ1を外れた位置を移動する走査光ビームを光センサ６０に導光する。そして、光センサ６０により該走査光ビームが受光されてセンサ位置（水平同期の走査角θh）Phを通過するタイミングで信号が光センサ６０から出力される。つまり、有効画像領域ＩＲから遠ざかる方向（＋Ｘ）に移動している走査光ビーム（第１光ビーム）がセンサ位置Ｐhを通過することで光センサ６０から出力される信号を第１検出信号として得ている。そして、偏向ミラー面６５１の反転動作により走査光ビームの走査方向が逆転し、該走査光ビーム（第２光ビーム）がセンサ位置Ｐhを通過する際にも、光センサ６０から信号が出力され、これが第２検出信号に相当している。このように、光ビームが最大振幅値を示すタイミングＴmaxの前後に光センサ６０から検出信号がそれぞれ出力され、これら連続する２つの検出信号の時間差が水平同期期間ｔaに相当している。

このように光センサ６０からの出力信号は図９に示すようにエンジンコントローラ１０の書込タイミング調整部１０３に入力される。この書込タイミング調整部１０３は次に説明するようにメモリ１０４に予め記憶されている一定時間ｔhと、光センサ６０からの出力信号より求まる水平同期期間ｔaとに基づき光ビームの変調開始タイミングを決定し、そのタイミングに関連する信号をメインコントローラ１１のパルス変調部１１７に与える。これによって感光体２での書込開始位置が調整される。

図１０は第１実施形態における光ビームの変調開始タイミングの決定方法を示す図である。この実施形態では、１ライン分の潜像形成動作を実行する前に、光ビームが有効画像領域ＩＲから（＋Ｘ）方向に遠ざかりながら走査移動し、光センサ６０に対応する走査位置Ｐh（走査角θh）を通過すると、光センサ６０から第１検出信号が出力され、書込タイミング調整部１０３に入力される。すると、書込タイミング調整部１０３は第１検出信号の検出タイミングＴ11からの経過時間をカウントしていく。光センサ６０を通過した光ビーム（第１光ビーム）は偏向ミラー面６５１によりさらに（＋Ｘ）方向に走査されて最大振幅時刻Ｔmaxで反転動作した偏向ミラー面６５１により走査方向が反転される。そして、走査光ビーム（第２光ビーム）が有効画像領域ＩＲに向かって（−Ｘ）方向に移動し、走査位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングＴ12で第２検出信号が光センサ６０から書込タイミング調整部１０３に出力される。これを受けた書込タイミング調整部１０３は経過時間のカウントを停止して光ビームが光センサ６０を往復するのに要する時間、つまり水平同期期間ｔa（＝Ｔ12−Ｔ11）を求める。さらに、メモリ１０４から時間ｔhを読み出し、次式
ｔw＝ｔh−ｔa／２ … 式(1)
に基づき水平同期待ち時間ｔwを算出する。

そして、第２光ビームが光センサ６０を通過してから水平同期待ち時間ｔwが経過したタイミングで書込タイミング調整部１０３からパルス変調部１１７に水平同期信号が出力される。この水平同期信号に基づきパルス変調部１１７は露光レーザパルスをパルス幅変調するための画像信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。この画像信号を受けたレーザードライバー１０２は露光ユニット６のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御して光ビームの変調を行う。

以上のように、第１実施形態では、光変調された光ビームが（＋Ｘ）方向から（−Ｘ）方向に走査されてライン潜像が形成される（片方向走査モード）。しかも、光ビームの各走査周期毎に、第１および第２検出信号の時間差、つまり第１検出信号の出力から第２検出信号の出力までの要する水平同期期間ｔaに基づき光ビームの変調開始タイミングを制御して主走査方向Ｘにおける潜像の書込開始位置を調整している。このように振幅ジッタを反映した水平同期期間ｔaに基づき潜像の書込開始位置を調整しているため、振幅ジッタによる主走査方向Ｘにおける潜像の位置ずれが抑制されて高品質な画像が形成される。

特に、この第１実施形態では、各走査毎に第１および第２検出信号の時間差（水平同期期間ｔa）を測定している。そして、その測定結果に基づきライン潜像が書き込まれる書込領域が光ビームの走査中心位置を中心として相互に重なり合うように、光ビームの変調開始タイミングを制御することができ、次の作用効果が得られる。すなわち、振幅ジッタにより書込領域ＷＲが主走査方向Ｘに伸縮したとしても、振幅ジッタに起因するずれ量（振幅ジッタ値ＪＶ）は主走査方向Ｘの両側に分散されて低く抑えられる。

また、この実施形態では、図５に示すように、各ライン潜像の書込領域が光ビームの走査中心位置を中心として相互に重なり合うように、光ビームの変調開始タイミングを制御している。このため、振幅ジッタにより書込領域ＷＲが主走査方向Ｘに伸縮したとしても、振幅ジッタに起因するずれ量（振幅ジッタ値ＪＶ）は主走査方向Ｘの両側（＋Ｘ側および−Ｘ側）に分散されて低く抑えられる。特に、各書込領域ＷＲの中心が光ビームの走査中心位置とほぼ一致するように、光ビームの変調開始タイミングを制御することで、振幅ジッタに起因するずれ量は主走査方向の両側でほぼ等しくなり、ずれ量をほぼ半分程度にまで抑制することができる。

ここでは、各走査毎に水平同期期間ｔaを実測し、水平同期待ち時間ｔwを変更設定しているが、その実行頻度はこれに限定されるものではなく、振幅ジッタの発生状況に応じて適宜変更してもよい。ただし、高精度な画像を形成するために上記実施形態のように各走査毎に行うのが望ましい。これらの点に関しては、以下に説明する実施形態においても同様である。また、光ビームの変調開始タイミングの決定方法については、上記第１実施形態に限定されるものではなく、光センサ６０から出力される第１および第２検出信号の時間差（水平同期期間）ｔaを実測し、以下のように方法により決定してもよい。

図１１は第２実施形態における光ビームの変調開始タイミングの決定方法を示す図である。この実施形態では、同図の実線で示す理想的な走査特性（理想振幅状態）で光ビームが走査された際の第１および第２検出信号の時間差を標準水平同期期間ｔa0としてメモリ１０４に記憶しておく。また、標準水平同期期間ｔa0に対応する水平同期待ち時間を標準水平同期待ち時間ｔw0としてメモリ１０４に記憶しておく。これら標準水平同期期間ｔa0および標準水平同期待ち時間ｔw0としては、図８に示すように例えばｔa0＝５４．０８７（μｓ）、ｔw0＝４．９１３（μｓ）を設定することができる。そして、実際の走査特性が図１１の破線となった際には次のようにして光ビームの変調開始タイミングが決定される。なお、標準水平同期期間ｔa0および標準水平同期待ち時間ｔw0を設定するにあたっては、式（ｔa0／２＋ｔw0＝ｔh）を満足させるのが望ましい。

１ライン分の潜像形成動作を実行する前に、光ビームが有効画像領域ＩＲから（＋Ｘ）方向に遠ざかりながら走査移動し、光センサ６０に対応する走査位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングＴ21で、光センサ６０から第１検出信号が出力され、書込タイミング調整部１０３に入力される。すると、書込タイミング調整部１０３は検出タイミングＴ21からの経過時間をカウントしていく。光センサ６０を通過した光ビーム（第１光ビーム）は偏向ミラー面６５１によりさらに（＋Ｘ）方向に走査されて最大振幅時刻Ｔmaxで反転動作した偏向ミラー面６５１により走査方向が反転される。そして、走査光ビーム（第２光ビーム）が有効画像領域ＩＲに向かって（−Ｘ）方向に移動し、走査位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングＴ22で、第２検出信号が光センサ６０から書込タイミング調整部１０３に出力される。これを受けた書込タイミング調整部１０３は経過時間のカウントを停止して光ビームが光センサ６０を往復するのに要する時間、つまり水平同期期間ｔa（＝Ｔ22−Ｔ21）を求める。そして、メモリ１０４から時間ｔa0を読み出し、理想的な走査特性からの誤差Δｔa（＝ｔa−ｔa0）を求める。さらに、メモリ１０４から標準水平同期待ち時間ｔw0を読み出し、次式
ｔw＝ｔw0−Δｔa／２ … 式(2)
に基づき水平同期待ち時間ｔwを算出する。

そして、第１実施形態と同様に、第２光ビームが光センサ６０を通過してから水平同期待ち時間ｔwが経過したタイミングで書込タイミング調整部１０３からパルス変調部１１７に水平同期信号が出力されるとともに、この水平同期信号に基づき光ビームの変調開始タイミングが制御されて書込開始位置が調整される。

上記第２実施形態では、水平同期期間の誤差Δｔaと標準水平同期待ち時間ｔw0とを上記式(2)に代入して水平同期待ち時間ｔwを算出しているが、例えば図１２に示すようなデータテーブルを用いて水平同期待ち時間ｔwを調整してもよい。この第３実施形態では、水平同期期間の誤差Δｔaとオフセット値ΔＬとの組み合わせにより決まる水平同期待ち時間ｔwがデータテーブル形式でメモリ１０４に記憶している。このデータテーブル中のオフセット値ΔＬは、色ずれ調整などのために主走査方向における書込開始位置を微調整するための値であり、印字開始前に設定され、印字動作中には変更されない。

そして、光ビームの各走査周期毎に、第２実施形態と同様にして水平同期期間の誤差Δｔaが求められると、メモリ１０４中のデータテーブルを参照して水平同期待ち時間ｔwが読み出される。例えば色ずれ調整を行うためにオフセット値ΔＬが「−１００」と設定された場合には、水平同期待ち時間ｔwは、
−３０（ｎｓ）のとき、ｔw＝４．８７８
−２０（ｎｓ）のとき、ｔw＝４．８８３
…
となる。また、上記実施形態と同様に、第２光ビームが光センサ６０を通過してから水平同期待ち時間ｔwが経過したタイミングで書込タイミング調整部１０３からパルス変調部１１７に水平同期信号が出力されるとともに、この水平同期信号に基づき光ビームの変調開始タイミングが制御されて書込開始位置が調整される。

この第３実施形態では、水平同期期間の誤差Δｔaとオフセット値ΔＬとの組み合わせに対応して水平同期待ち時間ｔwが設定されたデータテーブルを用いている（図１２）が、水平同期期間ｔaとオフセット値ΔＬとの組み合わせに対応して水平同期待ち時間ｔwが設定されたデータテーブルを用いてもよい。すなわち、第４実施形態では、例えば図１３に示すように、水平同期期間ｔaとオフセット値ΔＬとの組み合わせにより決まる水平同期待ち時間ｔwがデータテーブル形式でメモリ１０４に記憶している。そして、第１実施形態と同様にして水平同期期間ｔaが求められると、メモリ１０４中のデータテーブルを参照して水平同期待ち時間ｔwが読み出される。また、上記実施形態と同様に、第２光ビームが光センサ６０を通過してから水平同期待ち時間ｔwが経過したタイミングで書込タイミング調整部１０３からパルス変調部１１７に水平同期信号が出力されるとともに、この水平同期信号に基づき光ビームの変調開始タイミングが制御されて書込開始位置が調整される。

これら第３および第４実施形態では、データテーブルを用いて水平同期待ち時間ｔwを変更設定して書込開始位置を調整するように構成しているため、第１および第２実施形態に比べて演算回数が少なくなり、書込タイミング調整部１０３に対する制御負荷が減少する。また、走査速度をより一層高めることも可能となる。また、上記第３および第４実施形態では、オフセット値ΔＬと関連付けているため、色ずれ調整とともに、振幅ジッタによる抑制することができるため、カラー画像を高品質で形成することができる。

図１４は本発明にかかる画像形成装置の第５実施形態を示す図である。また、図１５は第５実施形態での光ビームの変調開始タイミングの決定方法を示すフローチャートである。さらに、図１６は第５実施形態での光ビームの変調開始タイミングの決定方法を説明するための図である。この第５実施形態は第１実施形態と大きく相違する点は、エンジンコントローラ１０に変調開始タイミング決定用のクロック発生部（図示省略）が設けられており、クロック発生部からクロック信号ＣＬＫに基づき光ビームの変調開始タイミングの決定される点である。ここで、クロック信号ＣＬＫとしては、例えばクロック周波数５００ＭＨｚのクロック信号を用いることができる。

このクロック信号ＣＬＫを受ける書込タイミング調整部１０３は図１５に示す動作フローにしたがってカウント動作を実行し、カウント値が所定値（この第５実施形態では、２９５００カウント）に達すると、水平同期信号をパルス変調部１１７に出力して書込開始位置を調整している。すなわち、１ライン分の潜像形成動作を実行する前に、カウンターをリセットする（ステップＳ１）。そして、光ビームが有効画像領域ＩＲから（＋Ｘ）方向に遠ざかりながら走査移動し、図１６に示すように、光センサ６０に対応する走査位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングＴ51で、光センサ６０から第１検出信号が出力され、書込タイミング調整部１０３に入力される。すると、書込タイミング調整部１０３はクロック信号ＣＬＫに基づくカウントを開始する。ただし、この段階ではクロック信号ＣＬＫの２クロック毎に１カウントだけインクリメントする（ステップＳ３）。

このようにしてカウントを繰り返している間に、光センサ６０を通過した光ビーム（第１光ビーム）は偏向ミラー面６５１によりさらに（＋Ｘ）方向に走査されて最大振幅時刻Ｔmaxで反転動作した偏向ミラー面６５１により走査方向が反転される。そして、走査光ビーム（第２光ビーム）が有効画像領域ＩＲに向かって（−Ｘ）方向に移動し、走査位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングＴ52で、第２検出信号が光センサ６０から書込タイミング調整部１０３に出力される（ステップＳ４）。これを受けた書込タイミング調整部１０３はカウント規則を変更する。より具体的には、クロック信号ＣＬＫの１クロック毎に１カウントだけインクリメントする（ステップＳ５）。このカウント規則にしたがったカウント動作は、カウント値が所定カウント値（２９５００カウント）に達するまで実行される。なお、所定カウント値としては、時間ｔhに対応する値を設定することができる。

一方、ステップＳ６でカウント値が所定カウント値に達したことが確認されると、書込タイミング調整部１０３から水平同期信号がパルス変調部１１７に出力される。そして、水平同期信号に基づき書込動作が開始される（ステップＳ７）。このようにカウント値に基づいて光ビームの変調開始タイミングが制御されて書込開始位置が調整される。

以上のように、この第５実施形態では、クロック信号ＣＬＫを用いて光ビームの変調開始タイミングを決定しているが、その基本的な技術思想は上記実施形態と同様であり、基本的な作用効果も同一である。ただし、カウント値に基づいて光ビームの変調開始タイミングを決定しているため、複雑な演算処理が不要となり、処理速度を高めることができるという効果や、データテーブルをメモリ１０４に記憶させる必要がなく、メモリ１０４のメモリ容量を節約することができる等の特有の作用効果を有している。

なお、カウント規則については、上記第５実施形態に限定されるものではなく、後半のカウント規則が前半の半分になっていればよい。すなわち、ステップＳ２で第１検出信号が出力されると、クロック信号ＣＬＫの２Ｎクロック（ただし、Ｎは自然数）毎に１カウントするというカウント規則にしたがってカウントを開始する一方、ステップＳ４で第２検出信号が出力されると、クロック信号ＣＬＫのＮクロック毎に１カウントするというカウント規則に変更してもよい。

ところで、上記第１ないし第５実施形態では、光変調された光ビームが（＋Ｘ）方向から（−Ｘ）方向に走査されてライン潜像が形成される、いわゆる片方向走査モードで印字を行っているが、いわゆる往復走査モードで印字を行う画像形成装置に対しても本発明を適用することができる。以下、図１７ないし図２０を参照しつつ本発明の第６実施形態について詳述する。

図１７は本発明にかかる画像形成装置の第６実施形態における露光ユニットを示す図である。また、図１８は第６実施形態での画像書込に関連する電気的構成を示すブロック図である。この第６実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、往路走査および復路走査に対応すべく、２種類のラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂを設けるとともに、主走査方向Ｘの両側に光センサ６０Ａ，６０Ｂを設けた点である。以下、相違点を中心に装置構成について説明する。

この装置では、図１７に示すように、走査光ビームの走査経路の両端側を折り返しミラー６９Ａ，６９Ｂにより光センサ６０Ａ，６０Ｂに導いている。これらの折り返しミラー６９Ａ，６９Ｂは第２走査領域ＳＲ2の両端部の各々に配置され、第２走査領域ＳＲ2内で、かつ第１走査領域ＳＲ1を外れた位置を移動する走査光ビームを光センサ６０Ａ，６０Ｂに導光する。そして、光センサ６０Ａ，６０Ｂにより該走査光ビームが受光されてセンサ位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングで信号が光センサ６０Ａ，６０Ｂからパルス変調部１１７に出力される。また、折り返しミラー６９Ａ，６９Ｂは、光ビームが有効画像領域ＩＲの略中心を走査する際の光軸Ｌ0に対して略対称に配設されている。したがって、光センサ６０Ａ，６０Ｂは光軸Ｌ0に対して略対称に配設されているのと同等に考えることができる。

また、第６実施形態の特徴のひとつとして、図１８に示すように、２種類のラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂが設けられている。これらのラインバッファ１１６Ａ，１６Ｂは画像処理部１５から出力される１ライン画像データを構成するハーフトーン階調データ（画像情報）を記憶するものである点で共通するが、階調データの読出し順序が相違する。すなわち、順方向ラインバッファ１１６Ａは１ライン画像データを構成するハーフトーン階調データを先頭から順方向に出力するものであるのに対し、逆方向ラインバッファ１１６Ｂは最後から逆方向に出力するものである。

そして、こうして出力されるハーフトーン階調データは方向切換部１１６Ｃに入力され、方向切換信号に基づき一方のラインバッファから出力されるハーフトーン階調データのみが適当なタイミングで方向切換部１１６Ｃからパルス変調部１１７に出力される。すなわち、方向切換部１１６Ｃによって各色成分に対応したタイミングおよび順序で階調データがパルス変調部１１７に入力される。なお、この階調データを受け取ったパルス変調部１１７は、そのハーフトーン階調データを用いて、エンジン部ＥＧの各色画像の露光レーザパルスをパルス幅変調するための画像信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。この画像信号を受けたレーザードライバー１０２は露光ユニット６のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御して光ビームの変調を行う。

また、上記のように構成された装置では、光ビームを主走査方向Ｘに往復走査することができる、つまり光ビームを（＋Ｘ）方向にも、（−Ｘ）方向にも走査可能となっている。そして、上記したように１ライン画像データを構成する階調データを記憶部（ラインバッファ１１６Ａ，１１６Ｂ）に一時的に記憶しておき、方向切換部１１６Ｃが適当なタイミングおよび順序で階調データをパルス変調部１１７に与える。例えば（＋Ｘ）方向に切り換えられた場合には、図１９（ａ）に示すように、ラインバッファ１１６Ａから階調データＤＴ1，ＤＴ2，…ＤＴnの順序で読み出され、各階調データに基づきビームスポットが第１方向（＋Ｘ）に感光体２上に照射されてライン潜像ＬＩ(+X)が形成される。一方、（−Ｘ）方向に切り換えられた場合には、図１９（ｂ）に示すように、ラインバッファ１１６Ｂから階調データＤＴn，ＤＴ(n-1)，…ＤＴ1の順序で読み出され、各階調データに基づきビームスポットが第２方向（−Ｘ）に感光体２上に照射されてライン潜像ＬＩ(-X)が形成される。

このように第６実施形態においては、往路側書込と復路側書込とを交互に実行することができるが、往路側書込および復路側書込の各々において、上記第１ないし第５実施形態と同様にして、光ビームの変調開始タイミングを制御して書込開始位置を調整することができる。例えば第１実施形態と同様に変調開始タイミングを決定することができる。すなわち、図２０に示すように、１ライン分の往路側書込動作を実行する前に、光ビームが有効画像領域ＩＲから（＋Ｘ）方向に遠ざかりながら走査移動し、光センサ６０Ａに対応する走査位置Ｐh（走査角θh）を通過する（タイミングＴ61）と、光センサ６０Ａから第１検出信号が出力され、書込タイミング調整部１０３に入力される。すると、書込タイミング調整部１０３は第１検出信号の検出タイミングＴ61からの経過時間をカウントしていく。光センサ６０Ａを通過した光ビーム（第１光ビーム）は偏向ミラー面６５１によりさらに（＋Ｘ）方向に走査されて最大振幅時刻Ｔmax1で反転動作した偏向ミラー面６５１により走査方向が反転される。そして、走査光ビーム（第２光ビーム）が有効画像領域ＩＲに向かって（−Ｘ）方向に移動し、走査位置Ｐh（走査角θh）を通過するタイミングＴ62で第２検出信号が光センサ６０Ａから書込タイミング調整部１０３に出力される。これを受けた書込タイミング調整部１０３は経過時間のカウントを停止して光ビームが光センサ６０Ａを往復するのに要する時間、つまり水平同期期間ｔa1（＝Ｔ62−Ｔ61）を求める。さらに、メモリ１０４から時間ｔhを読み出し、次式
ｔw1＝ｔh−ｔa1／２ … 式(3)
に基づき水平同期待ち時間ｔw1を算出する。

そして、第２光ビームが光センサ６０Ａを通過してから水平同期待ち時間ｔw1が経過したタイミングで書込タイミング調整部１０３からパルス変調部１１７に水平同期信号が出力される。この水平同期信号に基づきパルス変調部１１７は露光レーザパルスをパルス幅変調するための画像信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。この画像信号を受けたレーザードライバー１０２は露光ユニット６のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御して光ビームの変調を行う（往路側書込）。

往路側書込が完了すると、復路側書込動作を実行する前に、光ビームが有効画像領域ＩＲから（−Ｘ）方向に遠ざかりながら走査移動し、光センサ６０Ｂに対応する走査位置−Ｐh（走査角−θh）を通過する（タイミングＴ63）と、光センサ６０Ｂから第１検出信号が出力され、書込タイミング調整部１０３に入力される。すると、書込タイミング調整部１０３は第１検出信号の検出タイミングＴ63からの経過時間をカウントしていく。光センサ６０Ｂを通過した光ビーム（第１光ビーム）は偏向ミラー面６５１によりさらに（−Ｘ）方向に走査されて最大振幅時刻Ｔmax2で反転動作した偏向ミラー面６５１により走査方向が反転される。そして、走査光ビーム（第２光ビーム）が有効画像領域ＩＲに向かって（＋Ｘ）方向に移動し、走査位置−Ｐh（走査角−θh）を通過するタイミングＴ64で第２検出信号が光センサ６０Ｂから書込タイミング調整部１０３に出力される。これを受けた書込タイミング調整部１０３は経過時間のカウントを停止して光ビームが光センサ６０Ｂを往復するのに要する時間、つまり水平同期期間ｔa2（＝Ｔ64−Ｔ63）を求める。さらに、メモリ１０４から時間ｔhを読み出し、次式 ｔw2＝ｔh−ｔa2／２ … 式(4)
に基づき水平同期待ち時間ｔw2を算出する。

そして、第２光ビームが光センサ６０Ｂを通過してから水平同期待ち時間ｔw2が経過したタイミングで書込タイミング調整部１０３からパルス変調部１１７に水平同期信号が出力される。この水平同期信号に基づきパルス変調部１１７は露光レーザパルスをパルス幅変調するための画像信号を作成し、図示を省略するビデオインターフェースを介してエンジンコントローラ１０に出力する。この画像信号を受けたレーザードライバー１０２は露光ユニット６のレーザー光源６２をＯＮ／ＯＦＦ制御して光ビームの変調を行う（復路側書込）。

以上のように、往復走査モードにおいても、各走査周期（往路走査および復路走査の各々）で第１実施形態と同様に、第１および第２検出信号の時間差、つまり第１検出信号の出力から第２検出信号の出力までの要する水平同期期間ｔa1、ｔa2に基づき光ビームの変調開始タイミングを制御して主走査方向Ｘにおける潜像の書込開始位置を調整している。したがって、往路側走査および復路側走査のいずれにおいても、高品質な画像を形成することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、中間転写ベルトなどの中間転写媒体に一時的にカラー画像を形成した後に該カラー画像をシートＳに転写する画像形成装置に対して本発明を適用しているが、各トナー像を直接シート上で重ね合わせてカラー画像を形成する装置に対しても適用可能である。

また、上記実施形態では、振動する偏向ミラー面６５１をマイクロマシニング技術を用いて形成しているが、偏向ミラー面の製造方法はこれに限定されるものではなく、図４に示す振幅ジッタ特性を有する偏向ミラー面を用いて光ビームを偏向して潜像担持体上に光ビームを走査させる、いわゆる画像形成装置全般に本発明を適用することができる。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 図１の画像形成装置における露光ユニットの構成を示す主走査断面図。 本発明で用いる偏向ミラー面の振幅ジッタ特性を示す図。 従来の水平同期制御を用いた際に発生する問題を示す説明図。 本発明の基本概念を示す説明図。 本発明の第１実施形態における露光ユニットを示す図。 図７の露光ユニットを構成する光学系の諸元を示す図。 第１実施形態での画像書込に関連する電気的構成を示すブロック図。 第１実施形態における変調開始タイミングの決定方法を示す図。 第２実施形態における変調開始タイミングの決定方法を示す図。 第３実施形態において用いられるデータテーブルを示す図。 第４実施形態において用いられるデータテーブルを示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第５実施形態を示す図。 第５実施形態での変調開始タイミングの決定方法を示すフローチャート。 第５実施形態での変調開始タイミングの決定方法を説明するための図。 本発明の第６実施形態における露光ユニットを示す図。 第６実施形態での画像書込に関連する電気的構成を示すブロック図。 図１７の画像形成装置により形成されるライン潜像を示す図。 第６実施形態での変調開始タイミングの決定方法を説明するための図。

符号の説明

２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…感光体（潜像担持体）、 ６，６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ…露光ユニット（潜像形成部）、 ６０，６０Ａ，６０Ｂ…光センサ（検出手段）、 ６５…偏向器、 １０３…書込タイミング調整部、 １０４…メモリ、 ６５１…偏向ミラー面、 ＣＬＫ…クロック信号、 ＩＲ…有効画像領域、 Ｔ0…振幅ゼロ時刻、 Ｔmax，Ｔmax1，Ｔmax2…最大振幅時刻、 ＷＲ0…理想書込領域、 ＷＲ…書込領域、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向

Claims (13)

1. 主走査方向において所定幅の有効画像領域を有する潜像担持体と、
   振動する偏向ミラー面によって光ビームを前記有効画像領域に対応する第１走査領域よりも広い第２走査領域で前記主走査方向に走査可能に構成されるとともに、光ビームの各走査周期毎に、前記第１走査領域の範囲内で画像信号に応じて光ビームを変調しながら該変調光ビームを前記有効画像領域に導いて前記画像信号に対応するライン潜像を形成する潜像形成手段と、
   前記第２走査領域内で、かつ前記第１走査領域を外れた位置を移動する走査光ビームを検出して信号を出力する検出手段と、
   前記有効画像領域から遠ざかる方向に走査移動している第１光ビームが前記検出手段を通過した際に前記検出手段から出力される第１検出信号と、前記第１検出信号に続いて前記有効画像領域に向かう方向に走査移動している第２光ビームが前記検出手段を通過した際に前記検出手段から出力される第２検出信号との時間差に基づき前記光ビームの変調開始タイミングを制御して前記主走査方向における潜像の書込開始位置を調整する書込タイミング調整手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記書込タイミング調整手段は、各走査周期毎にライン潜像が書き込まれる書込領域が光ビームの走査中心位置を中心として相互に重なり合うように、前記光ビームの変調開始タイミングを制御する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記書込タイミング調整手段は、各書込領域の中心が光ビームの走査中心位置とほぼ一致するように、前記光ビームの変調開始タイミングを制御する請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記書込タイミング調整手段は、光ビームの振幅が最大となる最大振幅時刻Ｔmaxから所定時間ｔhだけ経過した時点を光ビームの変調開始タイミングとする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記第２検出信号が出力されてから待ち時間ｔwが経過した時点を前記光ビームの変調開始タイミングとする請求項４記載の画像形成装置であって、
   前記書込タイミング調整手段は、光ビームの各走査周期毎に、第１および第２検出信号の時間差ｔaを求めるとともに、
   ｔw＝ｔh−ｔa／２
   に基づき前記待ち時間ｔwを変更設定する画像形成装置。
6. 前記第２検出信号が出力されてから待ち時間ｔwが経過した時点を前記光ビームの変調開始タイミングとする請求項４記載の画像形成装置であって、
   前記第１および第２検出信号の時間差ｔa0と、式（ｔa0／２＋ｔw0＝ｔh）を満足する待ち時間ｔw0とを標準値として予め記憶するメモリをさらに備え、
   前記書込タイミング調整手段は、光ビームの各走査周期毎に、第１および第２検出信号の時間差ｔaと前記時間差ｔa0との誤差Δｔaを求めるとともに、
   ｔw＝ｔw0−Δｔa／２
   に基づき前記待ち時間ｔwを変更設定する画像形成装置。
7. 前記第２検出信号が出力されてから待ち時間ｔwが経過した時点を前記光ビームの変調開始タイミングとする請求項４記載の画像形成装置であって、
   前記第１および第２検出信号の時間差ｔa0を標準値として予め記憶するとともに、該標準値ｔa0に対する第１および第２検出信号の時間差ｔaの誤差Δｔaと待ち時間ｔwとの関係を示すデータテーブルを予め記憶するメモリをさらに備え、
   前記書込タイミング調整手段は、光ビームの各走査周期毎に、第１および第２検出信号の時間差ｔaと前記時間差ｔa0との誤差Δｔaを求めるとともに、誤差Δｔaに対応する待ち時間ｔwを前記データテーブルから読み出し、待ち時間ｔwを変更設定する画像形成装置。
8. 前記第２検出信号が出力されてから待ち時間ｔwが経過した時点を前記光ビームの変調開始タイミングとする請求項４記載の画像形成装置であって、
   前記第１および第２検出信号の時間差ｔaと待ち時間ｔwとの関係を示すデータテーブルを予め記憶するメモリをさらに備え、
   前記書込タイミング調整手段は、光ビームの各走査周期毎に、第１および第２検出信号の時間差ｔaを求めるとともに、該時間差ｔaに対応する待ち時間ｔwを前記データテーブルから読み出し、待ち時間ｔwを変更設定する画像形成装置。
9. 前記書込タイミング調整手段はクロック信号の供給を受け、前記第１検出信号が出力されると、前記クロック信号の２Ｎクロック（ただし、Ｎは自然数）毎に１カウントするというカウント規則にしたがってカウントを開始する一方、前記第２検出信号が出力されると、前記クロック信号のＮクロック毎に１カウントするというカウント規則に変更し、トータルのカウント値が前記所定時間ｔhに対応する値に達した時点を光ビームの変調開始タイミングとする請求項４記載の画像形成装置。
10. 前記潜像形成手段は、偏向ミラー面の最大振幅値の変動にかかわらず最大振幅値を示す最大振幅時刻および振幅がゼロとなる振幅ゼロ時刻はほぼ一定であるという、振幅ジッタ特性を有する偏向ミラー面を用いて光ビームを走査させる請求項１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記第１走査領域が前記第２走査領域の略中央部に位置しており、前記第２走査領域の両端部の少なくとも一方に前記検出手段が配置されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記偏向ミラー面は共振振動する請求項１ないし１１のいずれかに記載の画像形成装置。
13. 主走査方向において所定幅の有効画像領域を有する潜像担持体と、振動する偏向ミラー面によって光ビームを前記有効画像領域に対応する第１走査領域よりも広い第２走査領域で前記主走査方向に走査可能に構成されるとともに、光ビームの各走査周期毎に、前記第１走査領域の範囲内で画像信号に応じて光ビームを変調しながら該変調光ビームを前記有効画像領域に導いて前記画像信号に対応するライン潜像を形成する潜像形成手段を備えた画像形成装置において、
    前記有効画像領域から遠ざかる方向に走査移動している第１光ビームを検出手段により検出する工程と、
    前記偏向ミラー面の反転動作により前記第１光ビームに続いて第２光ビームを前記有効画像領域に向かう方向に走査移動させる工程と、
    前記第２光ビームを前記検出手段により検出する工程と、
    前記第１光ビームの検出から前記第２光ビームの検出までの経過時間を求め、該経過時間に基づき前記第２光ビームの変調開始タイミングを制御して前記主走査方向における潜像の書込開始位置を調整する工程と
    を備えたことを特徴とする画像形成方法。

Images