JP2009034961A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成位置のずれを補正する精度を向上することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】振動ミラーの振動が基準振動となるように振動ミラーを駆動制御する駆動制御手段と、駆動制御手段により駆動される振動ミラーの平衡収束状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、１走査区間中の画像の倍率を補正する補正手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関する。

近年、電子写真技術を用いた画像形成装置の分野において、さらなる小型化、低コスト化が要求されている。

例えば、特許文献１には、この小型化及び低コスト化を実現するための技術として、従来から用いられているポリゴンミラーの代わりに半導体製造技術で製造したガルバノミラーを用いる方法が提案されている。この方法では、ガルバノミラーの共振周波数でミラーを振動させることにより、レーザ光を主走査方向にスキャンして画像を形成する。ガルバノミラーは半導体製造技術を用いることによって、ミラーの小型化が実現でき、一度に多数のミラーを作ることができるので、コストの低下が期待できる。

また、特許文献２においては、利用する走査域を等角速度とみなすことができるという性質、また、走査角を大きくとることができる性質を有する入れ子型ミラーが記載されている。そのような入れ子型ミラーによって、補正光学系を小型で簡素な構成とすることができるので、小型で低コストの画像形成装置における走査装置として好適である。

しかしながら、上記のような技術を用いてミラーを共振周波数で振動させて偏向を行う場合に、主に共振振動動作時の空気抵抗による乱流に起因して共振振動にぶれが生じ、周期的ではない主走査方向のジッタが発生してしまう問題がある。

振動ミラーを用いて走査を行う際に、空気抵抗などの影響により走査角の線速度にぶれが生じると、1ライン分の走査を行う度に、ＢＤ信号を検出するタイミングにおいてぶれ（ジッタ）が生じてしまう。その結果、走査を行う際に、ある時点で走査を行う主走査方向の画像形成位置や倍率にぶれが生じ、ライン毎に一定とならない。その影響により、図８に示すように、副走査方向に縦線を引いた場合に、ジッタの影響により縦線は複数ラインにわたってゆっくりとずれを生じ、その結果、紙の中央や書き終わり位置における副走査方向(縦)の直線の揺れとして視認されてしまう。

そのようなジッタによる画像形成位置ずれを補正する技術として、受光素子からのＢＤ信号を観測して得られる検出時間から走査光の駆動状態を測定し、測定された駆動状態と目標とする駆動状態の差分を求める。次に、その差分から、駆動回路にフィードバックのゲインを加えて、目標とする駆動波形に補正する技術がある。しかしながら、共振振動時に発生するジッタの影響を補正するためにフィードバックによる駆動補正を行う場合に、駆動回路を構成する素子の遅れ、インダクタンスによる電流の遅れ等が発生する。また、振動部において印加ゲインが与えられてから過渡状態を経て定常状態に落ち着くまでの応答遅れもあるので、駆動補正だけではジッタに対する補正は不十分なものとなり、高精度な補正を行うことが困難である。
特開平０７−１７５００５号公報（段落［００４０］） 特開２００５−２０８５７８号公報（段落［００５４］）

そこで、上記の点に鑑み、本発明は、画像形成位置のずれを補正する精度を向上することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、画素クロック信号に同期した画像信号により変調した光ビームを振動ミラーに照射し、反射した走査光によって感光体を走査して画像を形成する画像形成装置であって、振動ミラーの振動が基準振動となるように振動ミラーを駆動制御する駆動制御手段と、駆動制御手段により駆動される振動ミラーの平衡収束状態を判定する判定手段と、判定手段の判定結果に基づいて、１走査区間中の画像の倍率を補正する補正手段とを備える。

本発明によれば、画像形成位置のずれを補正する精度を向上することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。プリンタコントローラ１２２は、不図示のＣＰＵにより装置全体の制御を行うと共に、装置外部のホストＰＣ１２３から受信する印刷データから、プリンタエンジン１２１で出力可能な光ビーム駆動信号の生成を行う。プリンタコントローラ１２２内の画像生成部１２０は、プリンタコントローラ１２２が外部から受信した印刷データを解析し画像処理等を行い、画像データ（画像信号ともいう）を生成する。画像生成部１２０から生成された画像データは、プリンタエンジン１２１から出力される垂直同期信号の要求タイミングに従い、レーザドライバ１１８に出力される。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１２４は、画像処理部１１９における光ビーム変調による画像補正と、駆動制御部１１４による駆動制御を並行して行う事ができる構成となっている。駆動制御部１１４と、画像処理部１１９については、後述する。本実施形態において、プリンタエンジン１２１が、プリンタコントローラ１２２に検出信号を送信し、プリンタコントローラ１２２から光ビーム駆動信号を受信する構成とされている。しかしながら、例えば、プリンタエンジン１２１において光ビーム変調の補正量を演算して、レーザー駆動を行う構成とされても良い。また、図１に示すように、画像形成装置１２４は、振動部１０２と感光体ドラム、第１及び第２の受光素子１０４と１０５を含んでいる。画素クロック信号に同期した画像データにより変調された光ビームが、振動部１０２に含まれる振動ミラーに照射され、反射した走査光によって感光体ドラムを走査することで、画像形成が行われる。

図２は、図１に示す画像形成装置における光偏向装置の構成を示すブロック図である。図２は、１以上の揺動体を含み反射ミラーに光ビームを照射し、反射した光を走査する、例えば、光スキャナの構成の一部である。図２に示すように、本実施形態の光偏向装置の振動部１０２は、２つの揺動体と、揺動体を直列に連結する複数のねじりバネを含んでいる。また、振動部１０２は、分離された、基本共振周波数で運動する第１の振動運動と、その整数倍の共振周波数で運動する第２の振動運動とを発生することができる。そして、本光偏向装置は、振動部を動作させる制御部１１３と、揺動体の少なくとも１つに形成された反射ミラーと、光ビ−ム２１１を照射する光源１０１とを更に有して、反射ミラーに光ビ−ムを照射して光を走査する。振動部１０２は揺動体２０２及び２０３を含み、揺動体２０２と２０３を直列に連結するねじりバネ２０４と、揺動体２０３と支持部２０６を連結するねじりバネ２０５とが構成されている。支持部２０６は、ねじりバネの一部を支持する。制御部１１３は、揺動体２０３に、電磁、静電、圧電等によって振動部１０２の複数の固有振動モ−ドを同時に励振する駆動力を伝える駆動部としての役割を果たす。本実施形態において、制御部１１３は、コイル２０８に流れる電流を制御する信号を送る。コイル２０８に流れる電流により、揺動体２０３に取り付けられた永久磁石２０９にトルクが作用し、振動部１０２を駆動する。揺動体２０２は、表面に反射ミラーを有していて、光源１０１からの光ビ−ム２１１を走査する。走査光１０３は、各周期の往復走査において、第１及び第２の受光素子１０４と１０５を各々２回通過する。制御部１１３は、走査光１０３が第１及び第２の受光素子１０４と１０５を各々２回通過する時間に基づいて、コイル２０８に適切な電流を流すための制御信号を生成する。

図３は、本実施形態における光偏向装置の偏向角（走査角）について示す図である。振動ミラー３０１は、揺動体の表面に反射ミラーを有し、光源１０１からの光ビ−ム２１１を走査する。光偏向装置は、２つの受光素子を有し、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５は、各々、光偏向装置の最大偏向角θＭＡＸより小さい偏向角の位置（θＢＤ１とθＢＤ２の位置）に配置されている。図３に示すように、光偏向装置の直接の走査光路に、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５が配置されている。しかしながら、本実施形態において、別の反射ミラー（反射部材）等によって更に偏向された走査光の光路に第１及び第２の受光素子１０４及び１０５が配置されるようにしても良い。本実施形態の光偏向装置の偏向角θは、図３に示すように走査中心３０７の位置を基準として測定される。本実施形態において、偏向角θは、第１の振動運動の振幅、角周波数、位相をそれぞれＡ１、ω１、φ１とし、第２の振動運動の振幅、角周波数、位相をそれぞれＡ２、ω２、φ２とすると式１のような振動波形として表される。

θ（ｔ）＝Ａ１ｓｉｎ（ω１ｔ＋φ１）＋Ａ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋φ２）・・・（１）ここで、「ｔ」とは、適当な時間を原点または基準時間とした場合の時間を表す変数である。図４は、振動ミラーによる光ビームの走査位置の時間変化を示す図である。図４に示すように、振動ミラーは、点線で示された２つの正弦波波形の合成により、略等角速度走査から等線速度走査に変換されている。

また、光偏向装置の偏向角θは、２つの周波数の相対位相をφとすると、式２、又は、式３の様に表される。

θ（ｔ）＝Ａ１ｓｉｎ（ω１ｔ）＋Ａ２ｓｉｎ（ω２ｔ＋φ）・・・（２）
θ（ｔ）＝Ａ１ｓｉｎ（ω１ｔ＋φ）＋Ａ２ｓｉｎ（ω２ｔ）・・・（３）
例えば、式３は、第１の振動運動側の位相を制御する可能性がある場合に、対応するものである。式１、式２、式３は、基準または原点の時間の取り方において表現が異なるが、４つの未知の値（Ａ１、Ａ２、φ１、φ２）を含む式である点において本質的に同じものである。例えば、式２並びに式３中のφはφ１−φ２、又は、φ２−φ１と表すことができる。

走査光が照射される所望の位置に第１及び第２の受光素子１０４及び１０５が配置される。上記の４つの未知の値は、第１の振動運動の１周期内において、所望の互いに異なる４つの時間ｔに走査光が第１及び第２の受光素子１０４及び１０５上を通過する様に、第１及び第２の振動運動の振幅、位相を調整することで求められる。本実施形態において、このように、所望する任意の光偏向装置の偏向角θを得ることができる。その際、４つの時間ｔは、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５の位置に相当する偏向角をそれぞれθＢＤ１、θＢＤ２とすると、所定の時間ｔ１及びｔ２において、式４が成り立つ。

θ（ｔ１）＝θ（ｔ２）＝θＢＤ１・・・（４）
また、所定の時間ｔ３及びｔ４において、式５が成り立つ。

θ（ｔ３）＝θ（ｔ４）＝θＢＤ２・・・（５）
４つの時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４が、各々所望する時間ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０となるように制御部１１３により制御されることで、第１及び第２の振動運動の振幅と位相を一意に決定することができる。具体的に、制御部１１３は、４つの時間をそれぞれ任意の時間にするようにコイル２０８に適切な電流が流れるように制御することによって、第１及び第２の振動運動のそれぞれの振幅、位相または相対位相を制御する。ここで、光偏向装置の偏向角θが式１の何れか１項のみで表現される場合には、所望する少なくとも２つの時間に走査光が第１又は第２の受光素子１０４及び１０５上を通過する様に第１または第２の振動運動の振幅、位相を調整するようにしても良い。

本実施形態において、第１及び第２の振動運動の振幅と、第１の振動運動と第２の振動運動との相対位相を制御する場合に、４つの時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の相対時間を求める。具体的には、例えば、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５を走査光１０３が通過する目標時間ｔ１０、ｔ２０、ｔ３０、ｔ４０の内、ｔ１０を基準の時間とする。第１及び第２の受光素子１０４及び１０５を走査光１０３が通過する３つの検出相対時間「ｔ２−ｔ１」、「ｔ３−ｔ１」、「ｔ４−ｔ１」が目標相対時間「ｔ２０−ｔ１０」、「ｔ３０−ｔ１０」、「ｔ４０−ｔ１０」になる様に制御部で駆動信号を制御する。その結果、該第１及び第２の振動運動の振幅と、第１の振動運動と第２の振動運動との相対位相を制御することができる。以下、目標時間ｔ２０からｔ３０まで、又は、目標時間ｔ４０からｔ１０までを基準走査時間ともいう。

ここで、検出相対時間と目標相対時間との時間差をΔｔ２、Δｔ３、Δｔ４とすると、時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４は、式６のように表される。

Δｔｉ＝ｔｉ−ｔｉ０＝（ｔｉ−ｔ１）−（ｔｉ０−ｔ１０） ・・・（６）
（但し、ｉ＝２，３，４）
次に、制御部１１３における制御方法について詳述する。振幅Ａ１、Ａ２、位相φの何れかを含む制御パラメ−タＸが目標値から微小に変化した場合、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５を走査光１０３が通過する検出相対時間「ｔ２−ｔ１」「ｔ３−ｔ１」「ｔ４−ｔ１」の変化を表す係数と行列Ｍを予め求める。本実施形態において、これらは、式７、式８の様に表される。例えば、所望の時間ｔ１からｔ２までの振幅Ａ１の変化を予め測定することによって、これらの係数と行列Ｍを求めても良い。

・・・（７）

・・・（８）

従って、振動ミラーの振幅と位相の操作量ΔＡ１、ΔＡ２、Δφは、検出相対時間ｔ２−ｔ１、ｔ３−ｔ１、ｔ４−ｔ１と、目標相対時間ｔ２０−ｔ１０、ｔ３０−ｔ１０、ｔ４０−ｔ１０との時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４によって、式９により求められる。

・・・（９）

上記関係式に示すように、時間差Δｔ２、 Δｔ３、Δｔ４から、操作量ΔＡ１、ΔＡ２、Δφが算出される。その値に基づき、制御部１１３の出力を変更する。以上の制御を繰り返すことによって、検出相対時間「ｔ２−ｔ１」、「ｔ３−ｔ１」、「ｔ４−ｔ１」が、目標相対時間「ｔ２０−ｔ１０」、「ｔ３０−ｔ１０」、「ｔ４０−ｔ１０」に収束し、その結果、所望の偏向角θを得ることができる。本実施形態において、所望の偏向角θによる振動を、所定の平衡条件に従った基準振動とする。

図５は、図１に示す駆動制御部の構成を示すブロック図である。光源１０１からの光を振動部１０２により偏向することで、走査光１０３は、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５を通過する。時間計測カウンタ１０６では、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５で検出された検出信号から検出時間を取得し、検出時間信号を制御部１１３に出力する（振動検出手段）。制御部１１３では、検出時間信号が示す検出時間と目標値記憶部１１５から入力される目標時間信号が示す目標時間とを差分して時間差信号を算出し、検出結果として、制御ゲイン調整器１１０と、演算器１０７に出力する。更に、式９に示すように、時間差信号に基づいて、演算器１０７により行列演算することで操作量を示す操作量信号を算出し、制御器１０８及び１０９と加算器１１１と増幅器１１２によって振動部１０２のコイルに適切な電流を流すための制御信号を生成する。従って、図１に示す駆動制御部（駆動制御手段）において、振動ミラーを制御して、振動ミラーの振動を所定の平衡条件に従う基準振動とすることができる。

ここで、ｔ１０を基準時間としている場合には、制御器１０８への操作量（駆動制御パラメータ）は、２つではなく１つであるか、若しくは、制御器１０９への操作量が、２つではなく１つであっても良い。つまり、２つの周波数のそれぞれの位相差φは、制御器１０８と制御器１０９のどちらによってでも調整されることができる。制御ゲイン調整器１１０は、入力された時間差信号が示す時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４に基づいて、制御器１０８及び１０９の制御ゲインを調整する信号を出力する。制御ゲイン調整器１１０は、駆動制御部１１４において偏向角θを安定化する際に応答遅れが発生した場合にその応答遅れを検知し、制御器１０８及び１０９のゲインを調整する。一般的に、制御ゲイン調整器１１０には、様々な応答遅れの補償方法が用いられている。例えば、駆動制御部１１４における応答遅れに一定の法則がある場合等には、例えば、現在の制御器のゲインに対して応答遅れを補償するように一定の重み付けが行われる。また、応答遅れが時系列的に変化するような場合には、例えば、時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４を変数に持つ応答遅れの評価関数を用いることによって、その評価関数が最適な値となるように制御ゲインを変更する信号を制御器に送信する。しかしながら、応答遅れを補償するために制御ゲインを変更すると、ミラーの振動状態が不安定となってしまい、そのことにより、画像形成位置のずれが生じてしまう。

本実施形態においては、図５に示すような構成に加えて、振動系のミラー部に照射される光ビームの変調による補正を行う。その結果、図５に示す駆動制御部１１４において、例えば、制御ゲインを変更し振動状態が不安定な状態となっても、その間、光ビームの変調により、上記の制御ゲインの変更による振動状態の不安定さを補償することができる。以下、光ビームの変調による補正を行う画像処理部について説明する。

図６は、図１に示す画像処理部の構成を示すブロック図である。光源１０１からの光を振動部１０２により偏向することで、走査光１０３は、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５を通過する。時間計測カウンタ１０６では、第１及び第２の受光素子１０４及び１０５で検出された検出信号から検出時間を取得する。画像処理部１１９では、検出時間信号が示す検出時間と目標時間信号が示す目標時間とを差分し、時間差信号が示す時間差を算出する。

補正量予測部５０１は、検出された検出相対時間と、予め定められた目標相対時間との時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４を用いて、次走査における光ビーム変調補正量を予測する。検出された検出相対時間とは、「ｔ２−ｔ１」、「ｔ３−ｔ１」、「ｔ４−ｔ１」である。また、予め定められた目標相対時間とは、「ｔ２０−ｔ１０」、「ｔ３０−ｔ１０」、「ｔ４０−ｔ１０」を示す。ここで、予測の際に、時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４の他に、式９により算出された操作量ΔＡ１、ΔＡ２、Δφに基づいて予測しても良い。その場合に、図６において、図５に示すような演算器１０７が補正量予測部５０１の前段に配置され、操作量信号が補正量予測部５０１に入力される。また、補正量予測部５０１が、１走査前の時間差情報履歴を用いて光ビーム変調補正量を予測しても良いし、更に、１走査以上前の複数の時間差情報履歴の平均値を用いる等の方法によって予測しても良い。

図６に示すように、補正量予測部５０１は、収束状態判定部５０２を含んでいる。収束状態判定部５０２は、入力された時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４に基づいて、振動部１０２の振動状態が平衡収束状態であるか否かを判定する。ここで、検出時間信号が目標時間信号となっているとすると、振動部１０２の振動状態が理想とされる偏向角θで振動していると判定できる。本実施形態では、その振動状態を基準振動という。従って、例えば、入力された時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４が、「０」である場合に、振動部１０２の振動状態が平衡収束状態であると判定する（平衡収束状態判定手段ともいう）。ここで、平衡収束状態ではない非平衡収束状態とは、駆動開始時や制御器１０８及び１０９での制御ゲインの更新などによって、振動状態が不安定な状態、即ち、過渡状態となっている状態をいう。

また、振動状態が理想とされる振動からどれだけの差分が生じているかを、合わせて検出するために、図５に示す駆動制御部１１４における制御ゲイン調整器１１０で用いられる評価関数によって、振動系の振動状態の収束状態判定を行っても良い。例えば、収束状態判定部５０２は、評価関数によって、収束させる目標値である目標相対時間「ｔ２０−ｔ１０」、「ｔ３０−ｔ１０」、「ｔ４０−ｔ１０」と、入力された時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４とを比較する。その場合に、収束状態判定部５０２は、比較の結果が、評価関数により設定される値より小さくなった場合に、平衡収束状態に達したと判定しても良い。

本実施形態において、補正量予測部５０１は、振動部１０２の振動状態の判定結果に応じて光ビーム変調補正量のゲインを調整する。収束状態判定部５０２によって、振動部１０２の振動状態が非平衡収束状態であると判定された場合には、補正量予測部５０１は、光ビーム変調補正量を算出し、光ビーム変調による補正を行う。また、収束状態判定部５０２によって、振動部１０２の振動状態が平衡収束状態であると判定された場合に、光ビーム変調補正量を「０」にして、光ビーム変調による画像補正を停止する。その場合に、制御を停止させるタイミングは、あるラインの走査の途中であっても良いし、次のライン走査の開始時であっても良い。ここで、振動部１０２が非平衡収束状態から平衡収束状態に収束した時点で光ビーム変調を停止しているが、平衡収束状態に収束した後も、光ビーム変調補正量のゲインを変えて補正を続けるようにしても良い。光ビーム変調補正量の算出については後述する。

補正量予測部５０１により算出された光ビーム変調補正量に基づいて、光ビーム変調部１１７は、画像データの全体倍率または部分倍率の補正を行うような光ビーム駆動信号を生成し、レーザドライバ１１８を制御する。ここで、光ビームのパルス幅を間欠的に引き伸ばしたり縮めたりすることにより、全体倍率及び部分倍率を補正するようにしても良い。また、光ビームのパルス幅を、一様な分布で引き伸ばしたり縮めたりすることにより、全体倍率及び部分倍率を補正するようにしても良い。また、画像クロックを供給する不図示のＰＬＬ回路の周波数を調整することによって全体倍率及び部分倍率を補正するようにしても良い。

本実施形態においては、平衡収束状態の判定結果に基づいて、１走査区間中の画像の倍率を補正する。即ち、本画像形成装置において、駆動制御部による駆動補正に加えて、振動部の振動状態の平衡収束状態を判定し、その結果に基づいて、画像の倍率補正を補足的に行う。その結果、画像形成位置ずれの補正の精度を向上させている。一般的に画像補正技術としては、画素クロック信号の周波数を変更したり、画素片を挿入することにより位相を変更したり等、様々な方法が知られている。以下の説明において、本実施形態において用いられる方法の一例を説明する。

図７は、本実施形態における光ビーム変調補正量の算出を説明する図である。本実施形態においては、走査光１０３を第１及び第２の受光素子１０４及び１０５によって検出した結果に基づいて、画像補正技術により描画時間を制御する。即ち、図５に示す駆動制御部による補正処理に、図６に示す画像処理部による画像補正を補足的に用いて、画像形成位置ずれの補正の精度を向上する。本画像処理部による画像補正処理は、ＢＤ信号の間隔に、図７に示すような誤差が生じた場合にでも、ＢＤ信号間の画素数を一定に保つことを目的とする。以下、その方法について説明する。

図７は、理想的な走査域と、ジッタの影響でＢＤ信号の間隔が大きくなり、即ち、走査速度が遅くなった場合と、ジッタの影響でＢＤ信号の間隔が小さくなり、即ち、走査速度が速くなった場合の信号波形を示している。ここで、走査時間の理想値を「ｔ」とし、１走査区間の理想値ｔに対するジッタの割合を「ａ」とすると、ａは式１０により求められる。

ａ＝｛ｔ−（ｔ２−ｔ１）｝／ｔ ・・・（１０）
ここで、ｔ１及びｔ２は、利用走査域として検出された時間である。また、本実施形態においては、利用走査域は、ＢＤ信号の立上がりエッジから画素クロック信号ＶＣＬＫの２クロック分後から、ＢＤ信号の立ち下がりエッジから画素クロック信号ＶＣＬＫの２クロック分前までとされている。なお、本実施形態の画像形成装置において、利用走査域が描画時間として用いられても良いし、利用走査域の間隔に基づいた新たな時間間隔が描画時間として用いられても良い。

図７に示すように、ＢＤ信号の間隔に生じる誤差に伴い、ＢＤ信号の間隔に含まれる画素クロック信号のエッジ数も変化するので、利用走査域における画素数に誤差が生じてしまう。従って、本実施形態においては、ＢＤ信号の間隔に生じた誤差に応じて、ＢＤ信号の間隔に含まれる画素クロック信号の周期を調節し、利用走査域における画素数を一定に保つように補正を行う。

画素クロック信号のエッジ数の調節は、例えば、以下にように行われる。例えば、図７に示すｔ１及びｔ２が検出されたとする。実測された利用走査域「ｔ２−ｔ１」と理想の利用走査域ｔとの差分は、既に説明した検出相対時間と目標相対時間との時間差に相当する。従って、実測された利用走査域が理想の利用走査域に対してどれ程大きいか又は小さいかは、例えば、収束状態判定部５０２における評価関数によって認識されることができる。

また、理想の利用走査域に含まれる画素クロック信号のエッジ数「ＣＮ」（即ち、画素数）は、画素クロック信号の周期と図７に示す「ｔ」とから予め求められている。従って、実測された利用走査域「ｔ２−ｔ１」が理想の利用走査域ｔに対して誤差を生じていると認識された場合には、「ｔ２−ｔ１」において、画素クロック信号のエッジ数（パルス数）が画素数「ＣＮ」となるように、画素クロック信号の周期を求める。求められた画素クロック信号の周期は、図６に示す光ビーム変調補正量として光ビーム変調部１１７に出力される。光ビーム変調部１１７は、画素クロック信号の周期の情報を受信すると、画素クロック信号を、例えば、不図示のＰＬＬ回路を用いて変調する。その結果、ＢＤ信号の間隔に、図７に示すような誤差が生じた場合にでも、ＢＤ信号間の画素数を一定に保つことができる。

本実施形態において、以上のような画素クロック信号を変調する方法に特定されることなく、他の方法が用いられても良い。例えば、画素片を特定の箇所に挿入することによって位相の変更を行うようにしても良い。

以上説明したように、本実施形態においては、振動系のフィードバックによる駆動補正によって、振動部１０２の振動状態が平衡収束状態となるまで、光ビーム変調による補正が行われる。光ビーム変調による補正によって、利用走査域内での画素クロック信号のクロックエッジの数、即ち、画素数が、ＢＤ信号のジッタに関わらず一定となるように制御される。その結果、振動系のフィードバックゲインの変更等に起因する振動の過度状態に伴う応答遅れを補償することができ、画像形成位置のずれの補正の精度を向上することができる。その結果、より高精度なジッタ補正を行い、転写媒体上の中央や端部での副走査方向の画像形成位置を良好に保つことができる。

本実施形態における光偏向装置は、２つの受光素子１０４及び１０５を有しており、２つの受光素子は、走査光１０３が異なる２つの走査角を検出している。本実施形態においては、特に、２つの受光素子でなくとも良い。例えば、図２において、第２の受光素子１０５の位置に反射板を構成し、反射板により走査光１０３が偏向され、偏向された偏向光が直接、又は、少なくとも１つの反射部材を経て第１の受光素子１０４を通過する構成としても良い。その場合に、１つの受光素子を用いることにより、振動運動の１周期に、互いに異なる４つの時間を検出することができる。更に、その場合には、検出された４つの時間を、それぞれｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４とすることで、受光素子を１つのみ有する光偏向装置として、本発明を適用することができる。

また、本実施形態における収束状態判定部５０２が、既に説明した時間差Δｔ２、Δｔ３、Δｔ４や、操作量ΔＡ１、ΔＡ２、Δφを用いることなく、振動系の振動状態の収束状態判定を行っても良い。例えば、駆動制御部１１４において、フィードバック駆動補正のゲインが印加されてから、駆動制御が平衡収束状態に到達するまでに要する収束時間を予め測定しておき、画像形成装置の特徴を示すプロファイル情報としてメモリ等の記憶領域に格納しても良い。その場合には、収束状態判定部５０２は、フィードバック駆動補正のゲイン印加からプロファイルとして記憶された収束時間が経過すると、平衡収束状態に達したと判定し、画像処理部による画像補正を終了する。

本実施形態に係る画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す画像形成装置における光偏向装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態における光偏向装置の偏向角（走査角）について示す図である。 振動ミラーによる光ビームの走査位置の時間変化を示す図である。 図１に示す駆動制御部の構成を示すブロック図である。 図１に示す画像処理部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る光ビーム変調補正量の算出を説明する図である。 従来、紙の中央や書き終わり位置における副走査方向の直線の揺れを示す図である。

符号の説明

１０１ 光源
１０２ 振動部
１０３ 走査光
１０４ 第１の受光素子
１０５ 第２の受光素子
１０６ 時間計測カウンタ
１０７ 演算器
１０８、１０９ 制御器
１１０ 制御ゲイン調整器
１１１ 加算器
１１２ 増幅器
１１３ 制御部
１１４ 駆動制御部
１１５ 目標値記憶部
１１７ 光ビーム変調器
１１８ レーザドライバ
１１９ 画像処理部
１２０ 画像生成部
１２１ プリンタエンジン
１２２ プリンタコントローラ
１２３ ホストＰＣ
１２４ 画像形成装置
２０２、２０３ 揺動体
２０４、２０５ ねじりバネ
２０６ 支持部
２０８ コイル
２０９ 永久磁石
２１１ 光ビーム
３０１ 振動ミラー
５０１ 補正量予測部
５０２ 収束状態判定部

Claims (6)

1. 画素クロック信号に同期した画像信号により変調した光ビームを振動ミラーに照射し、反射した走査光によって感光体を走査して画像を形成する画像形成装置であって、
   前記振動ミラーの振動が基準振動となるように前記振動ミラーを駆動制御する駆動制御手段と、
   前記駆動制御手段により駆動される前記振動ミラーの平衡収束状態を判定する判定手段と、
   前記判定手段の判定結果に基づいて、１走査区間中の画像の倍率を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準振動が、前記１走査の時間において一定の前記走査光の線速度を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記補正手段が、
   １走査区間における画素数を、前記基準振動の基準走査時間における画素数に補正する、
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段が、
   前記１走査の時間と前記基準走査時間との差を用いることによって、前記補正手段による補正を終了する、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段が、
   予め測定され、画像形成装置の特徴を示す情報として記憶領域に格納された収束時間が経過すると、前記補正手段による補正を終了する、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. １以上の揺動体と前記揺動体を連結する１以上のねじりバネと、前記ねじりバネの一部を支持する支持部を有する振動系と、前記振動系に駆動力を伝える駆動部と、前記揺動体の内、少なくとも１つに形成された反射ミラーと、光ビームを発生する光源とから構成され、
   前記反射ミラーに前記光ビームを照射し反射した光を走査する光スキャナにおいて、
   前記振動系の振動状態を検出する振動検出手段と、
   前記振動検出手段の検出結果に応じて、少なくとも１つの予め定められた平衡条件に対応した少なくとも１つの駆動制御パラメータにより前記駆動力を調整して前記振動系の振動を予め定められた平衡条件に制御する駆動制御手段と、
   前記振動系の平衡収束状態を判定する平衡収束状態判定手段と、
   前記平衡収束状態判定手段の判定結果に応じて動作し、次走査における振動運動の振動波形の振幅と位相のジッタの内、少なくとも１つを補正するために、次走査における光ビーム変調補正量を予測する補正量予測手段と、
   前記補正量予測手段によって予測された補正量に応じて、光ビームを変調し描画時間を制御する光ビーム変調手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。

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