JP2009139499A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術と比較して、センサの数やレジストレーションパターンの数、信号処理量及びダウンタイムを削減しつつ、画質を良好に維持する。
【解決手段】画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、画像データに応じて前記像担持体を露光することで像担持体上に走査線を描く露光手段と、露光手段による露光位置のずれ量を検知するための少なくとも２つの検知手段とを含む。また、画像形成装置は、例えば、駆動手段、測定手段、推定手段及び変調手段を含む。駆動手段は、検知手段により検知されたずれ量を低減するために、露光手段から像担持体までの光路上に位置する光学部品を駆動する。測定手段は、駆動手段の駆動量を測定する。推定手段は、ずれ量の残渣を推定する。変調手段は、推定された残渣を低減するよう、測定された駆動量から露光手段における書き込み周波数を変調する。
【選択図】図１１

Description

本発明は、一般に、画像形成装置及びその制御方法に係り、とりわけ、電子写真方式における画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、露光装置から出力される光束によって感光体を露光することで、感光体上に潜像を形成する。とりわけ、感光体上における光束の軌跡である走査線は傾きのない直線となることが望ましい。もし露光位置が理想位置からずれてしまうことで走査線に傾きや湾曲が生じたりすれば、画質が劣化してしまう。また、それぞれ色の異なる複数のトナーを用いて多色画像を形成する画像形成装置では、複数ある像担持体ごとに走査線のずれ量が異なれば、いわゆる色ずれが視認できるようになってしまう。

この問題を解決すべく、主走査方向に配列された多数のレジストレーション検出センサを使用することで、各像高（主走査位置）での走査線の傾きや湾曲等を測定し、走査線の書き込みタイミングや露光量を調整する方法が提案されている（特許文献１）。
特開２００４−１７０７５５号公報

上述した従来技術は、色ずれを改善できる点で極めて有効である。しかし、色ずれの原因の１つである走査線の傾きを補正すると、走査線の部分倍率が変化してしまうため、再度、レジストレーションパターンを形成して部分倍率を補正する必要がある。このような補正処理は、画像形成処理を中断して実行されるため、複数回にわたり補正処理が実行されれば、画像を形成できない時間（ダウンタイム）が増加してしまう。

さらに、従来技術において精度良く補正を行なうためには、主走査方向において少なくとも３箇所以上にセンサを設ける必要がある。これでは、部品点数が増えるだけでなく、形成すべきパターンの数や信号処理量も増加してしまう。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題のうち、少なくとも１つを解決することを目的とする。例えば、本発明は、従来技術と比較して、センサの数やレジストレーションパターンの数、信号処理量及びダウンタイムを削減しつつ、画質を良好に維持することを目的とする。

本発明は、例えば、画像形成装置やその制御方法として実現できる。画像形成装置は、画像を担持する像担持体と、画像データに応じて前記像担持体を露光することで像担持体上に走査線を描く露光手段と、露光手段による露光位置のずれ量を検知するための少なくとも２つの検知手段とを含む。また、画像形成装置は、例えば、駆動手段、測定手段、推定手段及び変調手段を含む。駆動手段は、検知手段により検知されたずれ量を低減するために、露光手段から像担持体までの光路上に位置する光学部品を駆動する。測定手段は、駆動手段の駆動量を測定する。推定手段は、測定された駆動量からずれ量の残渣を推定する。変調手段は、推定された残渣を低減するよう露光手段における画像クロックの周波数を変調する。

本発明によれば、従来技術と比較して、センサの数やレジストレーションパターンの数、信号処理量及びダウンタイムを削減しつつ、画質を良好に維持することができる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

図１は、実施形態に係る走査式光学装置を説明するための概略図である。走査式光学装置は、光学スキャナ装置、光走査装置及び露光装置などと呼ばれることもある。

ポリゴンミラー１は、半導体レーザなどの光源から出力された光束（レーザ光、光ビーム）を感光ドラムへ偏向走査する回転多面鏡である。ポリゴンミラー１や半導体レーザは、画像データに応じて像担持体を露光することで像担持体上に走査線を描く露光手段の一例である。感光ドラムは、画像を担持する像担持体の一例である。ポリゴンミラー１は、往復運動する反射鏡であってもよい。

第１結像レンズ２及び第２結像レンズ３は、偏向走査された光束を像担持体の表面上に結像させるとともに、等速走査光に変換する光学部品である。第１折り返しミラー４は、光束を反射させる光学部品である。第１結像レンズ２、第２結像レンズ３及び第１折り返しミラー４は、露光手段から像担持体までの光路上に位置する光学部品の一例である。

駆動部５は、走査線の傾き補正するために、複数ある光学部品のうち第２結像レンズ３を駆動させるモータ及びモータの駆動量を測定する測定部などを含む機構である。よって、駆動部５は、検知手段により検知されたずれ量を低減するために、露光手段から像担持体までの光路上に位置する光学部品を駆動する駆動手段の一例である。また、駆動部５は、光学部品を駆動することで、ずれ量を構成する複数の成分の１つである走査線の傾きを補正する傾き補正手段の一例でもある。

上述したように、複数の感光ドラムを有する多色画像形成装置では、装置の稼動によって発生する熱により光学部品などが熱膨張する。熱膨張によって、各色の相対的な露光位置がずれてしまうため、いわゆる色ずれが生じる。そこで色ずれを補正するために、装置の温度が所定量だけ上昇するたびに、一旦ジョブを停止させ、色ずれ補正を実行することが望ましい。色ずれを補正する方法としては、発生したずれ量に応じて光学部品の位置を変更する方法がある。図１において、駆動部５が第２結像レンズ３を駆動すると、第２結像レンズ３は右側端部を回動中心として図中矢印方向（＋、−）に回転移動する。図中の右側端部には、回動の中心が破線にて示されている。

図２は、実施形態に係る制御部の一例を示す図である。モータ２０１は、複数ある光学部品のうち第２結像レンズ３を駆動するために、演算部２０３からの指示に応じて回転するモータである。測定部２０２は、モータ２０１の駆動量を測定する回路である。なお、数値を測定することには、数値を算出することや、テーブルや記憶装置から数値を読み出すことも含まれる。モータ２０１がステッピングモータであれば、モータ２０１のステップ数（パルス数）をカウントするカウンタなどにより、測定部２０２を実現できる。なお、測定部２０２は、演算部２０３に設けられてもよい。このように測定部２０２は、駆動手段の駆動量を測定する測定手段の一例である。なお、駆動手段の駆動量は、駆動手段によって駆動される光学部品の移動量（位置の変化量）と考えてもよい。

演算部２０３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成される。とりわけ、演算部２０３には、第２結像レンズ３を駆動することで、露光位置のずれ（走査線の傾きなど）を補正したときのずれ量の残渣（残差）を推定する推定部２０４などを備えている。推定部２０４は、駆動量からずれ量の残渣を推定する推定手段の一例である。例えば、推定部２０４は、駆動量に対して所定の係数を乗算することで残差を算出する。所定の係数は、第２結像レンズ３の移動量が残差に与える影響度、すなわち、光学的な敏感度である。敏感度が高い光学系では、第２結像レンズ３の移動量（モータの駆動量）が少なくても残差が大きくなりやすい。一方で、敏感度が低い光学系では、第２結像レンズ３の移動量（モータの駆動量）が多くても残差は小さくなりやすい。なお、敏感度は、像高の関数とすることもできる。例えば、第２結像レンズ３を所定角度（例：１′）だけ回転させたときの各像高での主走査位置の変化量や副走査位置の変化量を測定し、この測定値から、像高に対する敏感度を近似して関数を作成する。また、複数の回転角度について関数を作成する。よって、傾きを補正する際の駆動量から回転角度を特定すれば、特定された回転各度に対応する関数を選択できる。さらに、推定部２０４は、選択された関数に所望の像高を代入すれば、その像高での感度を算出できるため、算出された感度を駆動量に乗算すれば、傾き補正後のずれ量（残差）を算出できる。

パターン形成制御部２０７は、露光位置のずれ量を測定するために、トナーによりパターンを形成するよう変調部２０５やレーザ駆動回路２０６を制御する制御回路である。パターン形成制御部２０７やレーザ駆動回路２０６などは、露光手段による露光位置のずれ量を検知するためのパターンを形成する形成手段の一例である。パターン形成制御部２０７は、形成したパターンを読取センサ２０８、２０９により読み取り、読取センサから出力される信号を分析することで露光位置のずれ量を算出する。そして、パターン形成制御部２０７は、ずれ量を低減するよう駆動部５のモータ２０１を回転させる。これにより、ずれ量を構成する複数の成分の１つである走査線の傾きが補正される。パターン形成制御部２０７及び読取センサ２０８、２０９は、露光手段による露光位置のずれ量を検知するための少なくとも２つの検知手段の一例であり、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどである。また、読取センサ２０８、２０９は、パターンを読み取る読み取り手段の一例である。

走査線の傾きが補正された後で残っているずれ量が、上述した残渣（湾曲や部分倍率に相当する成分）である。推定部２０４は、推定した残渣が低減するよう、変調部２０５に画像クロックを変調させる。変調部２０５は、推定された残渣を低減するよう、露光手段における画像クロックの周波数を変調する変調手段の一例である。また、変調部２０５は、傾き補正手段により補正されずに残ったずれ量の残渣である湾曲成分を補正する湾曲成分補正手段の一例である。湾曲成分は、主走査方向における像高ごとに画像の部分倍率が異なることで生じた成分である。

レーザ駆動回路２０６は、変調部２０５から出力された画像クロックに応じて光源を駆動する回路である。温度センサ２１０は、画像形成装置内の温度を計測する計測手段の一例である。補正処理の実行条件である、予め定められた温度の変化量を検出するために温度センサ２１０が使用される。温度センサ２１０は、画像形成装置内の温度を計測する計測手段の一例である。

図３は、電子写真プロセスを用いて多色画像を形成する画像形成装置に搭載された走査式光学装置の概略断面図である。図１において説明した箇所には、同一の参照符号が付与されている。第２折り返しミラー６により反射された走査光は、防塵ガラス３４を経て、感光ドラム７の表面を露光し、静電潜像を形成する。走査式光学装置３００は、各光学部品を格納する光学箱３５と、防塵ガラス３４を固定し、走査式光学装置３００を遮蔽するための蓋３６を備えている。

上述したように、画像形成装置の稼動時に発生する熱によって走査式光学装置３００やその他の部材が熱膨張したり変形したりする。その結果、走査光の露光位置に変化（ずれ）が生じてしまう。より具体的には、次のような原因がある。

（１）光学箱の熱膨張や走査式光学装置内に配置されたレンズの屈折率変化が発生し、その結果、各色ごとのビームの照射位置や傾きがそれぞれ変動する。

（２）感光ドラム７を支持する部材が膨張することにより、感光ドラム７とビームの相対位置が変動する。

（３）感光ドラムなどを駆動するギア等が膨張することで感光ドラムや転写部の送り速度が変動し、色ごとの露光タイミングがずれる。

図４は、温度の上昇に伴う色ずれが発生した状態を示す模式図である。なお、図４では、説明をわかりやすくするために、変動量を誇張して示している。図においてＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）は、各色に対応した走査線を示している。図の左側に示されているように、画像形成装置の稼働開始時では、各色の走査線が揃っている。しかし、温度が上昇するに連れて、走査線には、主走査方向の倍率や書き込み位置の変動が発生し、副走査方向の露光位置、傾き及び曲がりも発生する。さらに主走査方向では、光学上の中心位置も変動するため、各像高（主走査位置）での画像の伸縮も発生する。これを、部分倍率の変動と呼ぶことにする。部分倍率の変動は、一般に、６次程度の関数で近似できる。

図５は、画像形成装置の概略断面図である。各感光ドラム７に形成された静電潜像は現像され、トナー像が転写体５０１へと転写される。上述したずれ量を検知するためのパターンもトナー像として転写体５０１上に形成される。

図６は、転写体上に形成されたパターンの一例と形成位置のずれを示す図である。読取センサ２０８，２０９は、感光ドラム７より下流で、かつ、画像幅の両端部近傍に配置される。両端部は、画像の書き込み開始位置と、書き込み終了位置である。画像幅は、画像の書き込み開始位置から書き込み終了位置までの長さ（距離）である。

図６において、２種類のパターンが例示されている。まっすぐな横線は、走査線の傾きを検知するためのパターンである。読取センサ２０８、２０９が横線を検知した時間差から、演算部２０３が走査線の傾き量を算出する。なお、特定色の横線を検知した時刻と他の色の横線を検知した時刻との時間差を検知することで、演算部２０３は、走査線の書き込みタイミングのずれ量ｔ（Ｃ）を算出できる。ｔ（Ｃ）は、シアンに関してずれ量である。

主走査方向のずれ量は、図のように、“くの字”形状のパターンを両端に作像し、くの字形状の通過時間や両側の時間差を計測することで検知される。例えば、くの字形状の上辺と搬送方向とがなす角をθとすると、通過時間にｔａｎθを乗ずることで主走査方向のずれ量に換算することができる。例えば、イエローに関する左右での通過時間をｔ（Ｙ１）、ｔ（Ｙ２）とする。よって、それぞれの主走査方向の時間差は、ｔ（Ｙ１）ｔａｎθ、ｔ（Ｙ２）ｔａｎθとなる。

イエローの通過時間と比較すると、マゼンタの書き込み側の通過時間ｔ（Ｍ１）は小さく、書き終わり側の通過時間ｔ（Ｍ２）も小さい。これは、マゼンタのパターン（くの字形状）が右方向にシフトしていることを表している。逆にシアンに関しては、ｔ（Ｃ１）＞ｔ（Ｙ１）、ｔ（Ｃ２）＞ｔ（Ｙ２）なので、左方向にシアンのパターンがシフトしていることがわかる。ブラックに関しては、（Ｂｋ１）＞ｔ（Ｙ１）、ｔ（Ｂｋ１）＜ｔ（Ｙ２）であるため、ブラックの倍率がイエローの倍率よりも大きくなっていることがわかる。

図７は、色ずれ補正処理の一例を示す図である。図に示すＡ〜Ｃは画像幅（倍率）の補正過程を示している。図中最上部に示したデータは各像高での部分倍率を示すデータである。図７における走査線や位置ずれのスケールは説明のために誇張している。

機械の稼動に伴い感光ドラム上で画像形成される画像の倍率は基準となる倍率よりも大きくなり、画像は、Ａに示すように主走査方向に間延びしてしまう。色ずれ補正処理が開始されると、まずＢのように書き込み開始位置が補正される。走査式光学装置内には書き込み開始位置同期センサ（ビームディテクトセンサ）が設けられている。このセンサから信号が出力されたタイミングから実際の画像の書き込みを開始するタイミングまでの遅延時間の設定値をずれ量に応じて変更することで、走査線の書き込み開始位置は、Ｂが示す位置へと補正される。なお、この段階までは、画像クロックは補正されていない。

次に画像クロックを変更することで、画像の倍率を補正する。ポリゴンミラー１を回転させるスキャナモータは所定の回転数で回転する。そのため、書き込み画像信号が所定の周波数より高いと、所定の時間よりも早く画像信号の伝送が終了するため画像は縮むことになる。逆に、周波数を低くすると画像信号の伝送が遅く終了するために、画像は拡大することになる。

この原理を用いて、Ｂに示した拡大した画像幅を所定の画像幅に補正するために、変調部２０５は、補正量βだけ画像クロックを高くする。これにより、倍率が補正される。この手法を主走査方向においてより細かい領域で適応したものが周波数変調である。例えば、最上部に示したような部分倍率を有する画像を補正しようとした場合、走査する方向を＋とした際に、ずれが＋方向に大きい像高ほど画像クロックを高く書き込めばよい。逆にずれが−方向の場合は画像クロックを低くすればよい。なお、画像クロックをアナログ的に増減させる必要はない。例えば、主走査方向を複数の領域に分割し、領域ごとにそのずれ量に応じて画像クロックを変調すれば、十分な補正効果が得られる。例えば、像高がゼロとなる領域では、画像クロックをα＋γ１とし、像高がプラスとなる所定の領域では、画像クロックをα＋γ２とする（γ１＞γ２）。

ところで、図７に示したように、部分倍率が変動すれば走査線が湾曲してしまう。よって、主走査方向の各区間での部分倍率が一様とするためには（すなわち、走査線を直線に補正するためには）、湾曲の度合いを測定する必要がある。しかし、湾曲の度合いを精度良く測定するためには、特許文献１のように、多数の読取センサを配置する必要がある。すなわち、図２に示したように２つの読取センサを設けただけでは、走査線の傾きや全体倍率（走査線の幅）の情報が得られるにすぎない。一方で、傾きの補正量（モータ２０１の駆動量）と湾曲の度合いとには一定の関係があることが経験的にわかっている。よって、モータ２０１の駆動量を測定できれば、部分倍率についてのずれ量又は補正量を推定できることになる。

図８は、走査線の傾きが補正された後に各像高でのずれ量を示す図である。Ｌ１〜Ｌ３は、それぞれ、モータ２０１の駆動量の違いに応じた部分倍率の一例を示している。Ｌ１と、Ｌ２は、第２結像レンズ３をプラス（＋）方向に回動させるよう、モータ２０１を駆動したときの部分倍率を示している。Ｌ１の駆動量は、Ｌ２の駆動量よりも大きい。部分倍率の変化量は駆動量に比例するためである。Ｌ３は、マイナス（−）方向に第２結像レンズを回動させた際に発生する部分倍率の一例を示している。

このような部分倍率のプロファイルは、６次関数で定義される。

Ｙ＝ａ・ｘ^６ ＋ ｂ・ｘ^５ ＋ ｃ・ｘ^４ ＋ ｄ・ｘ^３ ＋ ｅ・ｘ^２ ＋ ｆ・ｘ ＋ ｇ
なお、式中のａ〜ｇは係数であり、画像形成装置の構造や光学部品の特性に加え、モータの駆動量によって決定される。すなわち、推定部２０４は、モータの駆動量から、傾き補正後のずれ量の残渣である部分倍率のプロファイルを推定する。とりわけ、部分倍率のプロファイルを推定することで、パターンを形成する回数を従来よりも削減できる。演算部２０３は、算出したずれ量のプロファイルから補正プロファイルを作成する。

図９は、部分倍率の補正量である補正プロファイルの一例を示す図である。Ｌ１’〜Ｌ３’は、それぞれ図８に示したずれ量のプロファイルであるＬ１〜Ｌ３に対応している。図８と図９とを比較するとわかるように、補正プロファイルは、ずれ量のプロファイルにおける符号（正負）を反転したものである。そして、変調部２０５は、作成された補正プロファイルを用いて画像クロックの変調データを作成し、変調された画像データ信号をレーザ駆動回路２０６へ伝送する。

図１０は、実施形態に係る周波数変調により補正された部分倍率の一例を示す図である。本実施形態では、傾き補正時の駆動量からずれ量の残渣を推定し、残渣を補正するために必要となる画像クロックの変調量を決定し、決定された変調量にしたがって画像クロックを変調することで、画像上での部分倍率が均一となる。

図１１は、実施形態に係る補正処理の例示的なフローチャートである。画像形成装置に電源が投入されると、ステップＳ１１０１において、演算部２０３は、初期状態での色ずれを補正するために第１回目の色ずれ補正動作を実行する。この補正動作は、後述のステップＳ１１０６〜Ｓ１１１２に相当する動作である。ステップＳ１１０２において、演算部２０３は、温度センサ２１０により補正処理の終了時の温度ｈ１を測定し、内部のメモリに温度ｈ１を記憶する。

ステップＳ１１０３において、演算部２０３は、温度センサ２１０により温度ｈ２を測定する。温度ｈ２の測定タイミングは、定期的であってもよいし、他の条件が合致したときであってもよい。ステップＳ１１０４で、演算部２０３は、温度ｈ１と温度ｈ２との差分を算出することで温度の変化量（昇温量）を取得する。よって、演算部２０３は、温度の変化量を算出する算出手段の一例である。

ステップＳ１１０５で、演算部２０３は、算出した変化量が色ずれ補正を実行すべき条件を満たしているか否かを判定する。例えば、演算部２０３は、変化量が所定の閾値を超えたか否かを判定する。よって、演算部２０３は、温度の変化量が所定の閾値を超えたか否かを判定する判定手段の一例である。変化量が所定の閾値を超えていれば、色ずれ補正を実行すべく、ステップＳ１１０６に進む。変化量が所定の閾値を超えていなければ、ステップＳ１１０３に戻る。

ステップＳ１１０６で、パターン形成制御部２０７は、パターンの画像データをレーザ駆動回路２０６に出力する。これにより、感光ドラム７にパターンの潜像が作像され、さらにトナー像が形成され、最終的に、転写体５０１上にパターンのトナー像が転写される。このように、パターン形成制御部２０７は、温度の変化量が所定の閾値を超えるとずれ量を補正すべく、パターンを形成する。

ステップＳ１１０７で、演算部２０３は、読取センサ２０８、２０９を用いてパターンを検知し、パターンを検知することで得られた傾きの補正量を算出する。例えば、演算部２０３は、読取センサ２０８によりパターンが検出された時刻と、読取センサ２０９によりパターンが検出された時刻との時間差から傾きを算出する。なお、演算部２０３は、時間差を測定するためのタイマー又はカウンタを備えている。上述したように、くの字形状のパターンを検知することで、主走査方向の全体倍率や、書き込み開始位置のずれ量も演算部２０３は取得し、画像クロックや、書き込み開始タイミングの遅延時間を算出する。

ステップＳ１１０８で、測定部２０２は、傾きを補正するためのモータ２０１の駆動量（駆動パルス数）を測定する。なお、演算部２０３が、傾きの補正量から駆動パルス数を算出してもよい。ステップＳ１１０９で、推定部２０４は、測定又は算出した駆動量からずれ量の残渣を推定する。例えば、推定部２０４は、予めメモリに記憶されている部分倍率のプロファイルに駆動パルス数を乗算することで、傾き補正後の部分倍率プロファイルを生成する。ここで、駆動パルス数は向きも考慮する必要があるため正負の値で示される。

ステップＳ１１１０で、演算部２０３は、部分倍率プロファイルから補正プロファイルを作成する。例えば、演算部２０３は、部分倍率プロファイルの符号を反転させることで補正プロファイルを作成する。ステップＳ１１１１で、変調部２０５は、補正プロファイルから周波数変調データを作成する。上述したように、補正量（部分倍率）が大きければ、周波数が高くなり、補正量（部分倍率）が小さくければ、周波数を低くするよう、周波数変調データが作成される。ステップＳ１１１２で、変調部２０５は、周波数変調データを用いて変調した画像クロックをレーザ駆動回路２０６に出力する。

図１２は、実施形態に係る補正処理の例示的なフローチャートである。図１１と比較するとわかるように、色ずれ補正の実行条件に関するステップＳ１１０２乃至Ｓ１１０５が、ステップＳ１２０２及びＳ１２０３に置換されている。

ステップＳ１２０２で、演算部２０３は、印刷が行われるたびに印刷枚数をカウントする。よって、演算部２０３は、画像形成装置における印刷枚数を計数する計数手段の一例である。

ステップＳ１２０３で、演算部２０３は、カウントされた印刷枚数が所定枚数を超えたか否かを判定することで、色ずれ補正を実行すべきか否かを判断する。このように、演算部２０３は、印刷枚数が所定枚数を超えたか否かを判定する判定手段の一例である。なお、印刷枚数が所定枚数を超えるたびに、ステップＳ１１０６に進み、演算部２０３は、ずれ量を補正すべくパターンを形成して補正処理を実行する。この際に、印刷枚数をカウントするカウンタはゼロにリセットされてもよいし、所定枚数が一定枚数だけ増加されてもよい。一方、印刷枚数が所定枚数を超えていなければ、ステップＳ１２０２に戻る。

なお、一般的には、画像形成装置の印刷枚数が多くなるにつれて色ずれ補正を行なう間隔が広がるように演算部２０３が所定枚数を変更してもよい。もちろん、所定枚数を一定としてもよいが、所定枚数が動的に変更されてもよいのである。これは、温度上昇特性は一次遅れ系であるため、時間が経過するほど枚数当たりの温度上昇量が少なくなるためである。

図１３は、傾き補正による部分倍率変動のみを補正するための補正プロファイルの一例を示す図である。図１３によれば、主走査方向は、図中の縦線を境として複数の領域に分割されている。メモリには、各縦線に相当する像高ごとのずれ量が記憶されている。ある縦線と隣の縦線間のずれ量については、例えば、直線近似を用いて算出できる。なお、部分倍率プロファイルを直線で近似するということは、その領域（区間）での走査速度が一定ということと等しい。そのため、傾きに相当する周波数の画像クロックを設定すると、その区間は図中破線に沿って補正を行なうこととになる。また、破線と実線とのずれが残渣となることを示している。図からも明らかなように、形状の変化が緩やかな成分については、この分割区間を多少広く設定しても補正効果はそれほど減少しない。

図１４は、傾き補正による部分倍率変動を補正する際に走査式光学装置のｆθ特性も加味して補正するための補正プロファイルの一例を示す図である。図１３と同様に、分割された各区間を直線近似して周波数を変調する場合を示している。走査式光学装置のｆθ特性も加味すると補正プロファイルの変化が急峻なものとなる。このような場合に、直線近似を用いてしまうと、理想的な補正プロファイル（実線）と実際の補正プロファイル（破線）との差が大きい部分が発生する。これは、その区間での補正後の残渣が大きくなってしまうため好ましくない。よって、このような場合には、区間をより細かく設定するか、ドットごとに画像クロックの周波数を変調すればよいだろう。

以上説明したように本実施形態では、走査線の傾きを補正するための駆動量
からずれ量の残渣（部分倍率の変化量）を推定し、残渣を低減するよう画像クロックを変調する。よって、従来技術と比較して、読取センサの数、パターンの形成回数、信号処理量及びダウンタイムを削減しつつ、画質を良好に維持することができる。

すなわち、ずれ量を構成する複数の成分の１つである傾きを補正する際にはパターンを形成するものの、部分倍率を補正する際にはパターンの形成を省略できる。また、傾きを検出するには、少なくとも２つの読取センサを備えればよい。よって、読取センサの数やパターンの形成回数を削減できる。同様に、読取センサの数やパターンの形成回数が減れば、それに応じて信号処理量及びダウンタイムも削減される。

なお、本実施形態に係る補正処理は、温度変化量が閾値を超えたときや、印刷枚数が所定枚数を超えたときに実行されることが望ましい。これらのパラメータは、ずれ量の大きさと密接に関係しているからである。

図１５は、走査線の湾曲を補正するために湾曲した折り返しミラーを備えた走査式光学装置の一例を示す図である。ここでは、主に、第２結像レンズ３と第２折り返しミラー６の周囲に存在する部品構成が示されている。

図に示すように第２折り返しミラー６は、主走査方向に沿って湾曲した形状を有している。すなわち、第２折り返しミラー６は、複数ある光学部品の１つとして、長手方向から力を加えられて湾曲している折り返しミラーの一例である。第２折り返しミラー６は、ミラーの長手方向の１箇所もしくは２箇所に配置された湾曲を調整する機構部品によって応力を与えられ、その応力に応じた大きさの湾曲量を有している。第２折り返しミラー６の湾曲量は、工場等において走査式光学装置を光学的に調整する際に付与される。湾曲量は一定ではなく、ある分布の中でバラツキを有している。この図によれば、レーザ光は、第２結像レンズ３を透過した後に第２折り返しミラー６に入射し、その反射光は感光ドラム７の方向へ進行する。

図１６は、折り返しミラーの反射面に関する湾曲プロファイルの一例を示す図である。図１７は、折り返しミラーの湾曲に伴う部分倍率（位置ズレ）の一例を示す図である。

湾曲プロファイルは、材料力学的に３次関数（Ｙ＝ａ・ｘ^３ ＋ ｂ・ｘ^２ ＋ ｃ・ｘ ＋ ｄ）で表現することができる。短手方向は直線で表現することができる。ちなみに、長手方向の中央部もしくは両端部に対称的な応力を加えた場合、３次の項が消え、湾曲プロファイルは、二次関数となる。

図１６によれば、湾曲量の異なる二つの湾曲プロファイルが示されている。これらのプロファイルは、左端部の近傍と右端部の近傍とにそれぞれ対称なものの、異なる大きさの応力を付与したときのプロファイルであり、２次関数となっている。

このような湾曲した折り返しミラーを有する走査式光学装置で上述した傾き補正を行なうと、折り返しミラーの反射面での光線の反射位置が傾き補正の前後で変化してしまう。よって、傾きの補正量と折り返しミラーの湾曲量とに依存して、部分倍率が変化してしまう。

図１７によれば、湾曲した折り返しミラーを採用した走査式光学装置において傾き補正を行ったときの部分倍率の変化が示されている。位置ズレを表す部分倍率プロファイルは、傾き補正による部分倍率の変化とは異なる関数となる。そのため、湾曲した第２折り返しミラー６を採用した走査式光学装置では、駆動部５を用いて走査線の傾きを補正した際の部分倍率の変動だけではなく、折り返しミラーの湾曲量と傾きの補正量も加味して部分倍率の変動量（残渣）を推定する必要がある。

例えば、演算部２０３の不揮発性のメモリに、湾曲プロファイル（湾曲量）を表す３次関数の記憶させる。よって、演算部２０３の不揮発性のメモリは、折り返しミラーの湾曲量を記憶する記憶手段の一例である。製造工場で湾曲調整を行った際の調整量も当該メモリに記憶させる。なお、この調整量は、３次関数における係数を決定するために演算部２０３によって使用される。演算部２０３は、メモリから調整量を読み出し、係数を算出し、湾曲プロファイルを表す３次関数を生成する。傾きの補正量（駆動量）に対する係数は、設計上、既値として演算部２０３に与えることができる。よって、演算部２０３の推定部２０４は、湾曲した第２折り返しミラー６に起因した部分倍率の変動量を傾きの補正量から算出することができる。そして、湾曲プロファイルと傾き補正により発生する部分倍率の変動量を表す部分倍率プロファイルとを加算したものが、最終的な部分倍率プロファイルとなる。最終的な部分倍率プロファイルの符号を反転させたものが、上述した補正プロファイルとなる。このように、演算部２０３又は推定部２０４は、記憶手段に記憶されている湾曲量と、駆動手段の駆動量とからずれ量の残渣を推定する手段の一例である。

図１８は、傾き補正に起因した部分倍率の変動が大きい光学系の一例を示す図である。図１９は、図１８に示した光学系の概略断面図である。この光学系は、図に示すように、第一の結像レンズと第二の結像レンズを一体化した光学系である。この光学系はポリゴンミラー１によって偏向走査されたレーザ光を折り返しミラー１１により狭い反射角で反射するためである。２つの結像レンズを一体化したレンズ１０を用いて、感光ドラム７上に走査光を結像させるとともに等速走査光に変換している。

傾きを補正するためには、傾き補正用のモータ２０１を用いて矢印方向（＋，−）にレンズ１０の片側を回動させる。図中の破線は、回動の中心を示している。このような光学系では特に、ある特定のレンズ面のみを移動させることができないため、部分倍率の変動が生じやすい。そのためこのような光学系では本発明が非常に有用な効果を有する。

また、色ずれの補正処理のフローについても、温度の変化量のみ、もしくは印刷枚数の積算値のみで補正処理の実行の要否を判断してもよいし、温度の変化量と印刷枚数の双方から補正処理の実行の要否を判断してもよい。例えば、温度の変化量が所定閾値を超え、かつ、印刷枚数が所定枚数を超えたことを、補正処理の実行条件としてもよいのである。

上述の実施形態では、傾き補正を行なうためのモータの駆動量から残渣を推定するものとして説明した。しかし、画像形成装置の本体内で色ずれを補正する際に生成するパターンの読み取り値から直接的に演算部２０３が残渣を算出してもよい。

読取センサについても、２つである必要は無く、それ以上の数であってもよい。また、通常動作時には上述した手法を用いて補正を行い、時々、実際に読取センサを用いて位置ズレ量を検知することで推定誤差を計測し、プロファイルに反映させれば、さらに制御の安定性を向上させることができるだろう。

本発明は、上述した実施形態で例示した走査式光学装置や画像形成装置にのみ限定されることはない。例えば、走査式光学装置における光学部品の光学的な配置やその台数が異なっても本発明を適用できることはいうまでもない。

実施形態に係る走査式光学装置を説明するための概略図である。 実施形態に係る制御部の一例を示す図である。 電子写真プロセスを用いて多色画像を形成る画像形成装置に搭載される走査式光学装置の概略断面図である。 温度の上昇に伴う色ずれが発生した状態を示す模式図である。 画像形成装置の概略断面図である。 転写体上に形成されたパターンの一例と形成位置のずれを示す図である。 色ずれ補正処理の一例を示す図である。 走査線の傾きが補正された後に各像高でのずれ量を示す図である。 部分倍率の補正量である補正プロファイルの一例を示す図である。 実施形態に係る周波数変調により補正された部分倍率の一例を示す図である。 実施形態に係る補正処理の例示的なフローチャートである。 実施形態に係る補正処理の例示的なフローチャートである。 傾き補正による部分倍率変動のみを補正するための補正プロファイルの一例を示す図である。 傾き補正による部分倍率変動を補正する際に走査式光学装置のｆθ特性も加味して補正するための補正プロファイルの一例を示す図である。 走査線の湾曲を補正するために湾曲した折り返しミラーを備えた走査式光学装置の一例を示す図である。 折り返しミラーの反射面に関する湾曲プロファイルの一例を示す図である。 折り返しミラーの湾曲に伴う部分倍率（位置ズレ）の一例を示す図である。 傾き補正に起因した部分倍率の変動が大きい光学系の一例を示す図である。 図１８に示した光学系の概略断面図である。

符号の説明

１・・・ポリゴンミラー
２・・・第一結像レンズ
３・・・第二結像レンズ
４・・・第１折り返しミラー
５・・・駆動部
６・・・第２折り返しミラー
７・・・感光ドラム

Claims (10)

1. 画像形成装置であって、
   画像を担持する像担持体と、
   画像データに応じて前記像担持体を露光することで該像担持体上に走査線を描く露光手段と、
   前記露光手段による露光位置のずれ量を検知するための少なくとも２つの検知手段と、
   前記検知手段により検知されたずれ量を低減するために、前記露光手段から前記像担持体までの光路上に位置する光学部品を駆動する駆動手段と、
   前記駆動手段の駆動量を測定する測定手段と、
   前記駆動量から前記ずれ量の残渣を推定する推定手段と、
   推定された前記残渣を低減するよう、前記露光手段における画像クロックの周波数を変調する変調手段と
   を含むことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記駆動手段は、前記光学部品を駆動することで、前記ずれ量を構成する複数の成分の１つである前記走査線の傾きを補正する傾き補正手段であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記変調手段は、前記傾き補正手段により補正されずに残ったずれ量の残渣である湾曲成分を補正する湾曲成分補正手段であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記湾曲成分は、主走査方向における像高ごとに画像の部分倍率が異なることで生じた成分であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記駆動手段は、複数ある光学部品のうち結像レンズを駆動するモータであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 複数ある光学部品の１つとして、長手方向から力を加えられて湾曲している折り返しミラーが含まれ、
   前記画像形成装置は、
   前記折り返しミラーの湾曲量を記憶する記憶手段
   をさらに含み、
   前記推定手段は、前記記憶手段に記憶されている前記湾曲量と、前記駆動手段の駆動量とから前記ずれ量の残渣を推定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記検知手段は、
   前記露光手段による露光位置のずれ量を検知するためのパターンを形成する形成手段と、
   前記パターンを読み取る読み取り手段と
   を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成装置内の温度を計測する計測手段と、
   前記温度の変化量を算出する算出手段と、
   前記温度の変化量が所定の閾値を超えたか否かを判定する判定手段と
   をさらに含み、
   前記形成手段は、前記温度の変化量が所定の閾値を超えると、前記ずれ量を補正すべく前記パターンを形成することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像形成装置における印刷枚数を計数する計数手段と、
   前記印刷枚数が所定枚数を超えたか否かを判定する判定手段と
   をさらに含み、
   前記形成手段は、前記印刷枚数が所定枚数を超えるたびに、前記ずれ量を補正すべく前記パターンを形成することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
10. 画像を担持する像担持体と、画像データに応じて前記像担持体を露光することで該像担持体上に走査線を描く露光手段とを含む画像形成装置の制御方法であって、
    前記露光手段による露光位置のずれ量を少なくとも２つの検知手段を用いて検知する検知工程と、
    検知された前記ずれ量を低減するために、前記露光手段から前記像担持体までの光路上に位置する光学部品を駆動する駆動工程と、
    前記駆動工程における駆動量を測定する測定工程と、
    測定された前記駆動量から前記ずれ量の残渣を推定する推定工程と、
    推定された前記残渣を低減するよう前記露光手段における画像クロックの周波数を変調する変調工程と
    を含むことを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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