JP2012037633A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光走査装置において、画像形成中に発生するモータの加速・減速に伴う主走査倍率の変動を軽減する。
【解決手段】 光走査装置１００は、レーザ光を射出する光源１と、画素クロックに同期し、画像データに従って光源を明滅させる光源駆動手段３１と、光源から射出されたレーザ光を偏向走査する回転多面鏡３と、回転多面鏡を回転駆動するモータ９と、モータを駆動制御する制御手段３０と、を備え、光源駆動手段は、制御手段で生成される前記モータの回転速度の加速制御あるいは減速制御あるいは速度保持制御を示すモータ制御情報を用いて画素クロックの周波数を補正し、光源駆動手段は、モータ制御情報が加速制御を示すときに画素クロックの周波数を高くする補正をし、モータ制御情報が減速制御を示すときに画素クロックの周波数を低くする補正をし、モータ制御情報が速度保持制御を示すときに画素クロックの周波数をそのまま保持する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光を偏向走査する光走査装置、および当該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。

近年、デジタル方式の複写機、プリンタの普及が急速に進み、様々な方式の画像形成装置が実用化されている。

その内の一つである電子写真方式を採用した所謂レーザビームプリンタは、半導体レーザから出力されるレーザ光を画像信号によって変調し、そのレーザ光を回転多面鏡によって偏向することで感光ドラム等の感光体を走査する。感光体上にはレーザ光の走査によって静電潜像が形成され、その潜像は現像器によりトナー像として現像される。感光ドラム上のトナー像は中間転写ベルトなどの中間転写体を介して用紙に転写され、さらに転写された用紙上のトナー像は熱処理等によって定着されて画像形成が行われる。

ここでレーザビームプリンタのレーザ光走査系について説明する。図１４は、レーザビームプリンタのレーザ光走査系の概略構成を示している。

レーザビームプリンタのレーザ光走査系は、半導体レーザ１や回転多面鏡３、ｆθレンズ４等を含み、感光ドラム５上に画像データに応じた静電潜像を形成する。半導体レーザ１から射出したレーザ光ＬＢはシリンドリカルレンズ２を通って回転多面鏡３に到達する。回転多面鏡３は、駆動モータ（不図示）によって回転駆動されている。レーザ光ＬＢは、回転多面鏡３の回転速度に同期して、画像信号によってパルス幅変調されている。回転多面鏡３に到達したレーザ光ＬＢは回転多面鏡３によって偏向され、ｆθレンズ４によって平面に投影された光の線速度が等速度となるように変換される。このためレーザ光ＬＢは、感光ドラム５の表面を図１４中矢印Ａ方向に等速で走査する。また、ｆθレンズ４を通ったレーザ光は、感光ドラム５の画像が形成される領域（以下、画像領域という）を照射しない位置に設けられたＢＤ反射ミラー６で反射されてＢＤセンサ７により受光される。画像領域では、レーザ光ＬＢはｆθレンズ４を通った後に折返しミラー８により反射され、感光ドラム５上を照射する。感光ドラム５は帯電器（不図示）によって予備的に帯電されており、レーザ光ＬＢの照射によって静電潜像が形成される。

続いて、レーザ光走査系における駆動モータの速度制御方法について図１５を参照して説明する。図１５は、制御回路のブロック図であり、駆動モータ９等を模式的に書き加えている。また、ＢＤ信号検出用のＢＤ反射ミラー６等は省略している。

図１５に示したように、主走査同期信号であるＢＤ信号は、分周回路１０に入力される。分周回路１０では、ＢＤ信号を回転多面鏡３の鏡面数に等しい値で分周する。図１５では鏡面数は“８”となっている。

ここで、ＢＤ信号を回転多面鏡の鏡面数３で分周する理由について図１６を参照して簡単に説明する。回転多面鏡３の各鏡面は面形状にばらつきがあるため、駆動モータ９の回転が安定している場合でも図１６のＴ１〜Ｔ８に示したようにＢＤ信号の周期はばらついている。したがって、このＢＤ信号に基づいて駆動モータ９を制御した場合には適正に制御できなくなってしまう。

一方、ＢＤ信号を８分周してＢＤ／８信号を生成すると、図１６のＢＤ／８信号波形のように、駆動モータ９の１回転で１パルスの信号に整形される。この場合、駆動モータ９の回転速度が目標速度で安定していれば、ＢＤ／８信号は、回転多面鏡３の面形状ばらつきの影響を受けずにその周期は常に一定（Ｔｒｏｕｎｄ）になる。このように回転多面鏡３の面形状ばらつきの影響を受けずに駆動モータ９の回転周期を正確に測定することが可能になるため、ＢＤ信号を回転多面鏡３の鏡面数で分周している。

図１５の説明に戻る。分周回路１０で分周されたＢＤ信号（ＢＤ／８信号）は、カウンタ１１に入力される。カウンタ１１では、ＢＤ／８信号の周期、すなわち駆動モータ９の回転周期が計測される。

制御信号生成部１３には、カウンタ１１のカウント値Ｔｒｏｕｎｄと目標値記憶部１２に記憶されている目標周期Ｔｔａｒｇｅｔとが入力される。制御信号生成部１３は、カウント値Ｔｒｏｕｎｄ及び目標周期Ｔｔａｒｇｅｔに基づいて駆動モータ９の加速制御量及び減速制御量を演算し、ＡＣＣ信号（加速信号）及びＤＥＣ信号（減速信号）を生成する。なお、目標周期Ｔｔａｒｇｅｔとしては、ＢＤ／８信号に対応する目標周期が設定されている。

モータ駆動部２０では、制御信号生成部１３から入力されたＡＣＣ信号、ＤＥＣ信号に応じてモータ駆動信号を生成し、駆動モータ９を回転駆動する。

レーザビームプリンタにおいては、以上説明してきたようにレーザ光を走査して感光ドラム上に静電潜像を形成する。
しかしながら、実際には感光ドラム上のレーザ光走査速度は走査ごとに少しずつ変動し、形成される静電潜像にレーザ光走査方向の倍率変動が生じて画像品位が劣化してしまう。

レーザ光の走査速度が変動する要因は、一つは回転多面鏡の回転速度変動である。

回転多面鏡は前述したように１回転ごとにその周期を計測して速度制御が行われており、画像形成中にも加速・減速が行われる。そのため、制御範囲内で回転速度変動が存在し、レーザ光の走査速度変動になる。こうした変動は、仮に回転多面鏡が理想的な正多角形だとしても存在する。

このような変動について、特許文献１では、回転多面鏡の回転速度を検出し、その検出結果に基づいてレーザ光の書込みタイミングを補正することで回転多面鏡の回転速度変動起因の画像位置ずれを低減する方法が提案されている。

また、レーザ光の走査速度が変動するもう一つの要因として、回転多面鏡の面形状精度が存在する。回転多面鏡は、理想的な正多角形であることが望ましいが、現実には製造上の誤差が存在する。鏡面が凸傾向にある場合には、理想的な平面の場合に比べてレーザ光の走査速度は遅くなり、走査倍率が小さくなる。鏡面が凹傾向にある場合にはレーザ光の走査速度は速くなり、走査倍率が大きくなる。こうした変動は、仮に回転多面鏡が理想的に等速回転したとしても存在する変動であり、回転多面鏡の回転に伴って周期的に発生する。

このような変動を解消する手段が特許文献２で提案されている。
特許文献２では、各鏡面の走査倍率をあらかじめ測定しておき、それぞれの鏡面での走査時に測定結果を利用してレーザ光の書込みタイミングを補正することで面形状起因の画像位置ずれを低減する方法が提案されている。

特開平１０−１４８７７３号公報 特開平０３−１１０５１２号公報

しかしながら、上記背景技術では、以下に述べるような問題点があった。
前述したようにレーザビームプリンタのレーザ光走査系では、画像形成中にも回転多面鏡を加速・減速することで、回転速度をある範囲内に抑えるように制御されている。つまり、詳細に見ると、加速・減速に伴って回転多面鏡の回転速度が変動し、その結果として静電潜像の倍率変動が発生する。

特許文献１で提案された方法は、回転多面鏡の長周期な回転速度変動を解消することはできるが、上述した回転多面鏡の加速・減速に伴って発生する変動は短周期な変動であるため、解消することができない。前述したように、回転多面鏡の速度制御は、回転多面鏡の１回転ごとに回転周期を検出して行われる。しかし、回転多面鏡の加速・減速に伴って発生する走査速度の変動は、回転多面鏡による一走査ごとに変化する短周期な変動である。

例えば、特許文献１では、回転多面鏡の１回転ごとに回転速度を検出して書込みタイミングを補正するとしているが、それでは上述した短周期な変動を解消することはできず、制御誤差が残ってしまう。

また、特許文献２では、回転多面鏡の面形状精度に起因する倍率変動を解消するため、あらかじめ鏡面ごとの倍率を測定しておいて書込みタイミングを補正している。しかしながら、特許文献２では上述した加速・減速に伴う回転多面鏡の回転速度変動が考慮されていない。現実には、回転多面鏡を加速した場合と減速した場合とでは鏡面ごとの倍率変動の様子は異なってしまうため、やはり制御誤差が残ってしまうことになる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、レーザ光の走査倍率変動を軽減することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光走査装置は、レーザ光を射出する光源と、画素クロックに同期し、画像データに従って前記光源を明滅させる光源駆動手段と、前記光源から射出されたレーザ光を偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡を回転駆動するモータと、前記モータを駆動制御する制御手段と、を備え、前記光源駆動手段は、前記制御手段で生成される前記モータの回転速度の加速制御あるいは減速制御あるいは速度保持制御を示すモータ制御情報を用いて前記画素クロックの周波数を補正し、前記モータ制御情報が前記加速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの周波数を高くする補正をし、前記モータ制御情報が前記減速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの周波数を低くする補正をし、前記モータ制御情報が前記速度保持制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの周波数をそのまま保持するように構成した。
また、上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、上記光走査装置を備える。

本発明によれば、レーザ光の走査倍率変動を軽減し、画像の位置ずれが低減された高品質な画像の形成が可能となる。

第１の実施形態におけるレーザ光走査装置に備えられる駆動モータおよび半導体レーザ制御回路のブロック図である。 第１の実施形態におけるレーザ光走査装置の構成概要図である。 制御信号生成部１３の動作を説明するためのフローチャートである。 モータドライバ２７の基本的な動作を説明するための図である。 モータドライバ２７の基本的な動作を説明するための図である。 第１の実施形態におけるＬＤ駆動制御部３１のブロック図である。 ＬＤ駆動信号を説明するタイミングチャートである。 第２の実施形態におけるレーザ光走査装置に備えられる駆動モータおよび半導体レーザ制御回路のブロック図である。 基準マーク検出部７２を説明する平面図である。 基準マーク検出部７２を説明する側面図である。 鏡面識別部７１の動作を説明するためのタイミングチャートである。 第２の実施形態におけるＬＤ駆動制御部７０のブロック図である。 レーザ光の走査倍率変動の一例を表したグラフである。 レーザビームプリンタのレーザ光走査系の概略構成を示した図である。 制御回路のブロック図である。 ＢＤ信号の周期のばらつきを説明するための図である。

以下に本発明の一実施形態を示す。なお、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。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態における光走査装置１００を示す図である。光走査装置１００は、電子写真方式により記録媒体に画像を形成する画像形成部を有する画像形成装置に設けられる。
図２は、第１の実施形態における光走査系の概略構成を示している。
なお、図２では、図１４に示した背景技術と機能的に同様な部分には同じ符号を付してあり、ここでは説明を省略する。

図２で示されるように、第１ＢＤ反射ミラー１５および第１ＢＤセンサ１６が走査開始側の画像領域外に設置されている。また第２ＢＤ反射ミラー１７および第２ＢＤセンサ１８が走査終了側の画像領域外に設置されている。このように、第１ＢＤセンサでの検出と第２ＢＤセンサでの検出との時間間隔を測定することで、レーザ光の走査倍率を測定することができる構成となっている。

続いて図１を参照して、駆動モータ９の駆動制御および半導体レーザ（光源）１の駆動制御について説明する。図１は、第１の実施形態における制御ブロック図であり、駆動モータ９等を模式的に書き加えている。駆動モータ９は、回転多面鏡３を回転駆動する。ＬＤ駆動制御部（光源駆動手段）３１は、画素クロックに同期し、画像データに従って半導体レーザ１を明滅させる。半導体レーザ１は、回転する回転多面鏡３へレーザ光を射出する。回転多面鏡３は、半導体レーザ１から射出されたレーザ光を偏向走査する。回転多面鏡３で反射されたレーザ光は、第１ＢＤセンサ１６及び第２ＢＤセンサ１８に入射する。

図１に示したように、第１ＢＤセンサ１６で検出された第１の主走査同期信号であるＢＤ＿Ｔ信号は、半導体レーザ１を明滅させるＬＤ駆動制御部３１および分周回路１０へ入力される。分周回路１０でＢＤ＿Ｔ信号は回転多面鏡３の鏡面数（図１では‘８’）で分周され、ＢＤ／８信号が生成される。ＢＤ／８信号はカウンタ１１に入力され、回転多面鏡３の回転周期であるＴｒｏｕｎｄが計測される。

制御信号生成部１３には、計測周期Ｔｒｏｕｎｄ（カウンタ１１のカウント値）と目標値記憶部１２に記憶されている目標周期Ｔｔａｒｇｅｔとが入力される。制御信号生成部１３は、計測周期Ｔｒｏｕｎｄ及び目標周期Ｔｔａｒｇｅｔに基づいて駆動モータ９の加速制御量及び減速制御量を演算し、ＡＣＣ信号（加速信号）及びＤＥＣ信号（減速信号）を生成する。なお、目標周期Ｔｔａｒｇｅｔとしては、ＢＤ／８信号に対応する目標周期が設定されている。

図３は、制御信号生成部１３の動作を説明するためのフローチャートである。制御信号生成部１３は、ＣＰＵ（不図示）およびゲートアレイ（不図示）により構成される。制御信号生成部１３は、計測周期Ｔｒｏｕｎｄが更新されると動作を開始する。まずステップＳ１で、制御信号生成部１３は、計測周期Ｔｒｏｕｎｄと目標周期Ｔｔａｒｇｅｔの差分△Ｔ（＝Ｔｔａｒｇｅｔ−Ｔｒｏｕｎｄ）を算出する。目標周期Ｔｔａｒｇｅｔは、目標値記憶部１２に記憶されている目標値である。

ステップＳ２で、制御信号生成部１３は、差分△Ｔの値を評価する。たとえば、制御信号生成部１３は、差分△Ｔの値が“０”か否かを判定する。△Ｔが“０”の場合は、回転多面鏡３が目標周期Ｔｔａｒｇｅｔでもって回転していることを意味する。よって、差分△Ｔが“０”の場合は、速度保持制御を示すモータ制御情報をＬＤ駆動制御部３１へ出力して、動作を終了する。次回の計測周期Ｔｒｏｕｎｄの更新時に再度本動作が開始される。一方、差分△Ｔが“０”でなければステップＳ３へ進む。

ステップＳ３で、制御信号生成部１３は、再び差分△Ｔの値を評価する。たとえば、制御信号生成部１３は、差分△Ｔが負の値か否かを判定する。差分△Ｔが負の場合には、目標周期Ｔｔａｒｇｅｔよりも計測周期Ｔｒｏｕｎｄが大きい、即ち、駆動モータ９が目標速度より遅い速度で回転していることになる。よって、この場合は、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４で、制御信号生成部１３はＡＣＣ信号をアクティブにする時間であるパルス幅を算出する。ＡＣＣ信号のパルス幅の算出はたとえば式（１）にしたがって行われる。
ＡＣＣ＿ＰＷ‘ ＝ α_ＡＣＣ・△Ｔ ＋β_ＡＣＣ ・・・（１）

ここで、α_ＡＣＣ、β_ＡＣＣは、駆動モータ９の特性、モータ駆動部２０の特性等と関連する定数である。さらに、式（１）で算出されたＡＣＣ＿ＰＷ‘を制御分解能で丸め込んでＡＣＣ信号のパルス幅が算出される。ここでは制御分解能を５０ｎｓｅｃとし、ＡＣＣ信号のパルス幅は５０ｎｓｅｃの整数倍に決定される。なお、ステップＳ４では、ＤＥＣ信号のパルス幅は“０”に決定される。

一方、ステップＳ３で、差分△Ｔが正の値であると判定された場合には、ステップＳ５に進む。差分△Ｔが正の値であれば、目標周期Ｔｔａｒｇｅｔよりも計測周期Ｔｒｏｕｎｄが小さい、即ち駆動モータ９が目標速度より速い速度で回転していることになる。よって、ステップＳ５で、制御信号生成部１３はＤＥＣ信号をアクティブにする時間であるパルス幅を算出する。ＤＥＣ信号のパルス幅の算出はたとえば式（２）にしたがって行われる。
ＤＥＣ＿ＰＷ‘ ＝ α_ＤＥＣ・△Ｔ ＋β_ＤＥＣ ・・・（２）

ここで、α_ＤＥＣ、β_ＤＥＣは、駆動モータの特性（制御応答特性）、モータ駆動部２０の特性等と関連する定数である。さらにステップＳ４でのＡＣＣ信号と同様に制御分解能で丸め込んでＤＥＣ信号のパルス幅が算出される。なお、ステップＳ５では、ＡＣＣ信号のパルス幅は“０”に決定される。

ステップＳ６で、制御信号生成部１３は、ステップＳ４またはステップＳ５で算出されたパルス幅だけＡＣＣ信号又はＤＥＣ信号をアクティブにする。このようにして、制御信号生成部１３では、目標値記憶部１２に記憶されている目標周期Ｔｔａｒｇｅｔと、計測周期Ｔｒｏｕｎｄとから、ＡＣＣ信号およびＤＥＣ信号のパルス幅を算出し、出力する。制御信号生成部１３は、算出したＡＣＣ信号のパルス幅（加速制御量）及びＤＥＣ信号のパルス幅“０”を出力するときに、加速制御を示すモータ制御情報をＬＤ駆動制御部３１へ出力する。また、制御信号生成部１３は、算出したＤＥＣ信号のパルス幅（減速制御量）及びＡＣＣ信号のパルス幅“０”を出力するときに、減速制御を示すモータ制御情報をＬＤ駆動制御部３１へ出力する。モータ制御情報は、加速制御あるいは減速制御が行われてからの経過時間情報も含んでいる。

なお、制御信号生成部１３によるＡＣＣ信号及びＤＥＣ信号のパルス幅の算出は、上記式（１）、式（２）以外の計算式を用いてもよい。あるいは、差分△Ｔを減算器で算出し、差分△Ｔを入力としてルックアップテーブルを参照してＡＣＣ信号及びＤＥＣ信号のパルス幅を決定するように構成することも可能である。

以上のようにして制御信号生成部１３で生成されたＡＣＣ信号及びＤＥＣ信号は、モータ駆動部２０に入力される。モータ駆動部２０は、定電流源２１、２２、スイッチング素子２３、２４、チャージポンプコンデンサ２５、増幅器２６、モータドライバ２７により構成されている。

定電流源２１、２２とスイッチング素子２３、２４は、チャージポンプコンデンサ２５の充放電回路を形成している。ローアクティブであるＡＣＣ信号が「Ｌｏｗ」になるとスイッチング素子２３がオンし、定電流源２１を介してチャージポンプコンデンサ２５に電荷が充電される。また、ローアクティブであるＤＥＣ信号が「Ｌｏｗ」になると、スイッチング素子２４がオンし、定電流源２２を介してチャージポンプコンデンサ２５から電荷が放電される。したがって、チャージポンプコンデンサ２５の電圧は、ＡＣＣ信号、ＤＥＣ信号の「Ｌｏｗ」レベルの幅により増減する。この電圧を次段の増幅器２６を介してモータドライバ２７に伝送する。

図４および図５は、モータドライバ２７の基本的な動作を説明するための図である。図４の上側の波形のうち実線はモータドライバ２７内部で生成される三角波信号である。破線は増幅器２６から伝送された電圧値を示している。この電圧値は閾値電圧として使用される。モータドライバ２７は、三角波信号と破線で示された閾値電圧とを比較し、三角波信号が閾値電圧よりも小さい間だけ、駆動モータ９へ電力を供給する。したがって駆動モータ９への電力供給は図４の下側に示した波形のようになる。

図５の閾値電圧は、図４の閾値電圧よりも低い。よって、図５の下側の波形が示すように、駆動モータ９へ電力供給している時間が図４の場合よりも短くなっている。したがって、図４に示した場合の方が、図５に示した場合よりも、駆動モータ９への電力供給量が多くなり、駆動モータ９は速く回転する。

このようにモータドライバ２７は、パルス幅変調制御により、駆動モータへの電力供給を行っている。すなわち、増幅器２６から伝送された電圧値にしたがって駆動モータ９の回転速度が変化する。

以上説明したように駆動モータ制御部３０では、一定範囲内で駆動モータが等速回転するように制御が行われている。

図１のＬＤ駆動制御部３１には第１の主走査同期信号であるＢＤ＿Ｔ信号、第２の主走査同期信号であるＢＤ＿Ｅ信号、モータ制御情報および画像信号が入力され、半導体レーザ１の駆動信号であるＬＤ駆動信号が生成される。

図６は、ＬＤ駆動制御部３１のブロック図である。ＬＤ駆動制御部３１は、モータ駆動制御部３０で生成されるモータ制御情報を用いて画素クロックの周波数を補正する。モータ制御情報は、駆動モータ９の回転速度の加速制御あるいは減速制御あるいは速度保持制御の制御状態を示す。ＬＤ駆動制御部３１は、加速制御のときに、画素クロックの周波数を高くして、感光ドラム（感光体）に形成される画像（静電潜像）の位置を補正する。また、ＬＤ駆動制御部３１は、減速制御のときに、画素クロックの周波数を低くして、感光ドラムに形成される画像の位置を補正する。ＬＤ駆動制御部３１は、速度保持制御のときに、画素クロックの周波数をそのまま保持する。
ＢＤ＿Ｔ信号およびＢＤ＿Ｅ信号は、インターバル計測部５１へ入力される。インターバル計測部５１にはカウンタ回路が含まれ、ＢＤ＿Ｔ信号とＢＤ＿Ｅ信号との時間間隔を計測して計測値であるＢＤ＿ＩＮＴ信号を出力する。
ＢＤ＿ＩＮＴ信号は補正周波数算出部５４へと入力される。

一方、モータ駆動制御部（制御手段）３０から出力されたモータ制御情報は、補正値算出部５３へと入力される。ここで、モータ制御情報は、駆動モータ９の回転速度制御についての情報である。モータ制御情報は、加速制御あるいは減速制御あるいは速度保持制御の制御状態と、加速制御量あるいは減速制御量と、加速制御あるいは減速制御が行われてからの経過時間情報とを含む。具体的には、モータ制御情報は、何スキャン前にＡＣＣ信号又はＤＥＣ信号が何制御単位（ここでは制御分解能が５０ｎｓｅｃなので５０ｎｓｅｃが１制御単位）分出力されたかを示す情報である。例えば、１スキャン（一走査）前にＡＣＣ信号が１制御単位分（５０ｎｓｅｃ）出力されたことを示す情報である。

補正値算出部５３では、入力されたモータ制御情報から画素ＣＬＫ（画素クロック）の周波数の補正量を算出し、ＣＲＣＴ＿ＶＡＬ信号として補正周波数算出部５４へ出力する。モータ制御情報は、制御信号生成部１３により算出されたＡＣＣ信号のパルス幅（加速制御量）又はＤＥＣ信号のパルス幅（減速制御量）を含んでいる。加速制御量が大きいほど画素ＣＬＫの周波数の補正量を大きくする。すなわち、加速制御量が大きいほど画素ＣＬＫの周波数を高くする。また、減速制御量が大きいほど画素ＣＬＫの周波数の補正量を大きくする。すなわち、減速制御量が大きいほど画素ＣＬＫの周波数を低くする。

補正周波数算出部５４へは、基準記憶部５２に記憶されているＢＤ＿Ｔ信号とＢＤ＿Ｅ信号の時間間隔の基準値であるＩＮＴ＿ＲＥＦ信号も入力されている。

補正周波数算出部５４では、入力された上記３つの信号から、画素ＣＬＫの周波数を決定し、ＣＲＣＴ＿Ｆ信号として画素ＣＬＫ生成部５５へ出力する。ＩＮＴ＿ＲＥＦ信号に比べてＢＤ＿ＩＮＴ信号が大きい場合はレーザ光走査速度が基準速度よりも遅くなっているので、算出される画素ＣＬＫの周波数は基準周波数よりも低くなる。また、モータ制御情報が、例えば一スキャン前にＡＣＣ信号が１制御単位分出力されたことを示している場合、次スキャンではレーザ光走査速度が速くなることが予測される。このため、算出される画素ＣＬＫの周波数は、ＡＣＣ信号が出力されていない場合に比べて高くする。
つまり、ＬＤ駆動制御部３１は、モータ制御情報が示す加速制御又は減速制御が行われてからの経過時間情報（例えば、何スキャン前）と、駆動モータ９の制御応答特性とを用いて、画素クロックの周波数を決定する。

画素ＣＬＫ生成部５５は、入力されたＣＲＣＴ＿Ｆ信号に対応した周波数の画素ＣＬＫ信号であるＰＣＬＫ信号を生成して出力する。画素ＣＬＫ生成部５５へはＢＤ＿Ｅ信号も入力されており、ＢＤ＿Ｅ信号を検出した後に画素ＣＬＫの周波数を切り替えることで、一スキャンごとに画素ＣＬＫの周波数を補正することが可能になる。

ＬＤ駆動信号生成部５６では、入力されたＰＣＬＫ信号と画像信号とからＬＤ駆動信号を生成する。

図７は、ＬＤ駆動信号の生成を示すタイミングチャートであり、形成される画像を模式的に書き加えている。
図７では、画素ごとに５階調（０を含む）の画像形成が可能な例を示している。
画素ＣＬＫは、画素に同期したクロック信号である。

画像データは階調データと位置データとからなり、画素ごとに画像データが存在する。階調データは０〜４の５段階のデータであり、階調データがｎのときに画素のｎ／４の領域で半導体レーザからレーザ光を射出させる。位置データは０〜２の３段階のデータであり、０のときに画素の中央に、１のときに画素の左側に、２のときに画素の右側に画像を形成する。

ＬＤ駆動信号はＨｉｇｈの時に半導体レーザからレーザ光を射出させる信号である。
図７に書き加えられている形成される画像は、実線の四角い領域が１つの画素を表しており、その境界は画素ＣＬＫの立ち上りエッジに同期して決定される。画素中の破線は階調表現のための１／４分割領域を表している。画素中の斜線で塗られた領域が半導体レーザを発光させて潜像を形成する領域を表している。なお、画素の下に付した番号を仮に画素の番号として説明に使用する。

図７で第１画素は階調データが‘０’なので半導体レーザは発光させない。したがって、ＬＤ駆動信号はＬｏｗのままである。第２画素は階調データが‘４’なので画素の４／４すなわち全ての領域で半導体レーザを発光させる。したがって、第２画素領域中はＬＤ駆動信号をＨｉｇｈにする。第３画素は階調データが‘２’、位置データが‘１’なので、画素の左側２／４の領域で半導体レーザを発光させるようにＬＤ駆動信号が生成される。第４画素も同様にして画素の右側２／４の領域で半導体レーザを発光させるようにＬＤ駆動信号が生成される。

このように、画素ＣＬＫに同期して半導体レーザを発光させて画像が形成される。レーザの走査速度が変動した場合には、画素ＣＬＫが一定であれば画像の位置が変動してしまうが、走査速度の変動を補正するように画素ＣＬＫを補正すれば画像の位置がずれないようにできる。

以上、説明してきたように本実施形態によれば、駆動モータ制御情報を用いて画像ＣＬＫの周波数が補正される。これにより、画像形成中の駆動モータ９の加速及び減速に伴って発生する走査倍率の変動を軽減し、高品位な画像形成が可能となる。

［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態における制御ブロック図であり、駆動モータ９等を模式的に書き加えている。なお、レーザ光走査系の構成については、図１４に示した背景技術と同様なのでここでは説明を省略する。また、モータ駆動制御部３０等、第１の実施形態と同様な部分についてもここでは繰り返し説明しない。

基準マーク検出部７２は、鏡面識別を行うために回転多面鏡３の基準マーク８０（図９）を検出する。
図９は、回転多面鏡３を上面から見た図である。図１０は、回転多面鏡３を側面から見た図である。

図９に示したように回転多面鏡３の上面には、１周分の一部のみ反射率の異なる基準マーク８０が形成されている。回転多面鏡３を回転させながら、図１０に示したように発光部と受光部を備えた光学センサ８１を用いて基準マーク８０を検出することで、１回転に１度、基準位置を示すパルス信号が生成される。基準マーク検出部７２は、光学センサ８１を有する。なお、基準マーク８０と光学センサ８１の位置関係は、第８面で偏向されたレーザ光をＢＤセンサ７で検出した後、第１面で偏向されたレーザ光をＢＤセンサ７で検出する前に、パルス信号を出力するように調整して配置される。

基準マーク検出部７２で生成された基準マーク検出信号は鏡面識別部７１へ入力される。鏡面識別部７１ではその時点でレーザ光を偏向している鏡面の識別が行われる。

図１１は鏡面識別部７１の動作を示したタイミングチャートである。
基準マーク検出信号はハイアクティブの信号であり、前述したように第８面で偏向されたレーザ光をＢＤセンサ７で検出した後、第１面で偏向されたレーザ光をＢＤセンサ７で検出する前にパルスが発生する。

ＢＤ信号はローアクティブの信号であり、回転多面鏡３で偏向されたレーザ光がＢＤセンサ７で検出される毎にパルスが発生する。図１１で、ＢＤ信号の各パルスの下に記された数字は説明のために付されており、レーザ光を偏向している鏡面の番号を示している。即ち、‘１’と記されたパルスは、第１面で偏向されたレーザ光をＢＤセンサ７で検出したパルスである。

鏡面識別部７１はカウンタを含んでおり、図１１のＢＤ＿ｃｎｔ信号はそのカウント値である。鏡面識別部７１を構成するカウンタは、基準マーク検出信号の立ち上がりエッジに同期して‘１’がセットされ、ＢＤ信号の立下りエッジに同期してインクリメントされる。このように動作するカウンタのカウント値であるＢＤ＿ｃｎｔ信号を参照することで、ＢＤ信号のパルス発生時に、レーザ光がどの鏡面で偏向されているかを識別することが可能になる。

鏡面識別部７１はこのようにしてレーザ光を偏向している鏡面を識別し、カウンタのカウント値であるＢＤ＿ｃｎｔ信号を、鏡面情報として出力する。

鏡面識別部７１で生成された鏡面情報は、ＬＤ駆動制御部７０へ入力される。ＬＤ駆動制御部７０へは、モータ駆動制御部（制御手段）３０から出力されるモータ制御情報、および画像信号も入力され、半導体レーザ１の駆動信号であるＬＤ駆動信号が生成される。

図１２は、ＬＤ駆動制御部７０のブロック図である。
補正周波数選択部７５へは、モータ駆動制御部３０から出力されるモータ制御情報と、鏡面識別部７１から出力される鏡面情報が入力されている。補正周波数選択部７５では、入力された２つの情報に基づいて、補正周波数記憶部７６に記憶されている補正周波数情報を読出し、ＣＲＣＴ＿Ｆ信号として次段へ出力する。

図１３は、鏡面と駆動モータ９の制御状態（最新の制御状態）による走査倍率の変動を示す図である。図１３の縦軸は走査倍率を、横軸は鏡面番号を表している。
前述したように、駆動モータ９の速度制御（回転速度制御）は、回転多面鏡３の１回転ごとに速度を検出して加速（加速制御）、減速（減速制御）あるいは速度保持（速度保持制御）という制御を行っている。

図１３のプロット（ａ）〜（ｅ）は、鏡面１での走査終了後、鏡面２での走査前に加速、減速あるいは速度保持を行ったときの回転多面鏡３の１回転分の各鏡面での走査倍率を示している。プロット（ａ）は速度保持、プロット（ｂ）は１制御単位分だけ加速（ＡＣＣ出力５０ｎｓｅｃ）、プロット（ｃ）は２制御単位分だけ加速（ＡＣＣ出力１００ｎｓｅｃ）の場合である。また、プロット（ｄ）は１制御単位分だけ減速（ＤＥＣ出力５０ｎｓｅｃ）、プロット（ｅ）は２制御単位分だけ減速（ＤＥＣ出力１００ｎｓｅｃ）の場合である。なお、それぞれ同じ制御状態での走査倍率を平均化したデータである。

図１３に示したように、面形状精度に起因して鏡面ごとに走査倍率が変動する。さらに、プロット（ａ）〜（ｅ）でわかるように、駆動モータの制御状態ごとに走査倍率が変動する。

このように、鏡面と駆動モータ制御状態によって走査倍率が変動する。図１２の補正周波数記憶部７６には、鏡面と駆動モータ制御状態ごとに測定された走査倍率を補正するための補正周波数情報が記憶されている。補正周波数選択部７５が、入力された鏡面情報とモータ制御情報とに基づいて、補正周波数記憶部７６から補正周波数情報を読み出すことで、上述した走査倍率変動をキャンセルすることができる。

画素ＣＬＫ生成部７７では、入力されたＣＲＣＴ＿Ｆ信号に対応した周波数の画素ＣＬＫ信号であるＰＣＬＫ信号を生成して出力する。画素ＣＬＫ生成部７７へはＢＤ信号も入力されており、ＢＤ信号を検出してから所定時間後に画素ＣＬＫの周波数を切り替えることで、スキャンごとに画素ＣＬＫの周波数を補正することが可能になる。

ＬＤ駆動信号生成部５６は第１の実施形態と同様にしてＬＤ駆動信号を生成する。ここでは説明は省略する。

以上、説明してきたように、本実施形態によれば、駆動モータの制御情報とレーザ光を走査している鏡面の情報に従って画像ＣＬＫの周波数が補正される。これにより、鏡面ごとの走査倍率変動に加えて、画像形成中の駆動モータの加速・減速に伴って発生する走査倍率の変動をも軽減し、高品位な画像形成が可能となる。

上述した実施形態では、画素ＣＬＫの補正は、周波数を変更することで実施していたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、画素ＣＬＫは、１画素あたり複数のパルス数を含み、画素ＣＬＫの１画素あたりのパルス数を増減することで走査倍率の補正を実施することも可能である。この場合、パルスの周波数を一定に保持して、パルス数を増減するとよい。モータ制御情報が加速制御を示すときに、ＬＤ駆動制御部３１は、画素ＣＬＫの１画素あたりのパルス数を減少させる補正をする。また、モータ制御情報が減速制御を示すときに、ＬＤ駆動制御部３１は、画素ＣＬＫの１画素あたりのパルス数を増大させる補正をする。また、モータ制御情報が速度保持制御を示すときに、ＬＤ駆動制御部３１は、画素ＣＬＫの１画素あたりのパルス数をそのまま保持する。
なお、一走査に対応する画素ＣＬＫのパルス数を増減することで走査倍率を補正してもよい。この場合も、モータ制御情報が加速制御を示すときに、ＬＤ駆動制御部３１は、一走査に対応する画素ＣＬＫのパルス数を減少させる補正をする。また、モータ制御情報が減速制御を示すときに、ＬＤ駆動制御部３１は、一走査に対応する画素ＣＬＫのパルス数を増大させる補正をする。また、モータ制御情報が速度保持制御を示すときに、ＬＤ駆動制御部３１は、一走査に対応する画素ＣＬＫのパルス数をそのまま保持する。

また、第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせた形で実施することも可能であるし、その他にもこれまで説明してきた個別の実施形態から理解される、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は様々な形態で実施可能である。

１・・・半導体レーザ（光源）
３・・・回転多面鏡
９・・・駆動モータ
３０・・・モータ駆動制御部（制御手段）
３１・・・ＬＤ駆動制御部（光源駆動手段）

Claims (11)

1. レーザ光を射出する光源と、
   画素クロックに同期し、画像データに従って前記光源を明滅させる光源駆動手段と、
   前記光源から射出されたレーザ光を偏向走査する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡を回転駆動するモータと、
   前記モータを駆動制御する制御手段と、を備えた光走査装置であって、
   前記光源駆動手段は、前記制御手段で生成される前記モータの回転速度の加速制御あるいは減速制御あるいは速度保持制御を示すモータ制御情報を用いて前記画素クロックの周波数を補正し、
   前記モータ制御情報が前記加速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの周波数を高くする補正をし、
   前記モータ制御情報が前記減速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの周波数を低くする補正をし、
   前記モータ制御情報が前記速度保持制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの周波数をそのまま保持する光走査装置。
2. 前記モータ制御情報は、
   前記加速制御あるいは前記減速制御あるいは前記速度保持制御の制御状態と、
   加速制御量あるいは減速制御量と、
   前記加速制御あるいは前記減速制御が行われてからの経過時間情報と、を含む請求項1に記載の光走査装置。
3. 前記モータ制御情報の前記制御状態が前記加速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記加速制御量が大きいほど前記画素クロックの周波数を高くし、
   前記モータ制御情報の前記制御状態が前記減速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記減速制御量が大きいほど前記画素クロックの周波数を低くする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光源駆動手段は、前記モータ制御情報が示す前記加速制御又は前記減速制御が行われてからの前記経過時間情報と、前記モータの制御応答特性とを用いて、前記画素クロックの周波数を決定する請求項２又は３に記載の光走査装置。
5. 前記光源駆動手段は、一走査ごとに前記画素クロックの周波数を補正する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. レーザ光を射出する光源と、
   画素クロックに同期し、画像データに従って前記光源を明滅させる光源駆動手段と、前記画素クロックは、１画素あたり複数のパルス数を含み、
   前記光源から射出されたレーザ光を偏向走査する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡を回転駆動するモータと、
   前記モータを駆動制御する制御手段と、を備えた光走査装置であって、
   前記光源駆動手段は、前記制御手段で生成される前記モータの回転速度の加速制御あるいは減速制御あるいは速度保持制御を示すモータ制御情報を用いて前記画素クロックの１画素あたりのパルス数を補正し、
   前記モータ制御情報が前記加速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数を減少させる補正をし、
   前記モータ制御情報が前記減速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数を増大させる補正をし、
   前記モータ制御情報が前記速度保持制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数をそのまま保持する光走査装置。
7. 前記モータ制御情報は、
   前記加速制御あるいは前記減速制御あるいは前記速度保持制御の制御状態と、
   加速制御量あるいは減速制御量と、
   前記加速制御あるいは前記減速制御が行われてからの経過時間情報と、を含む請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記モータ制御情報の前記制御状態が前記加速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記加速制御量が大きいほど前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数を減少し、
   前記モータ制御情報の前記制御状態が前記減速制御を示すときに、前記光源駆動手段は、前記減速制御量が大きいほど前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数を増大する請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記光源駆動手段は、前記モータ制御情報が示す前記加速制御又は前記減速制御が行われてからの前記経過時間情報と、前記モータの制御応答特性とを用いて、前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数を決定する請求項７又は８に記載の光走査装置。
10. 前記光源駆動手段は、一走査ごとに前記画素クロックの前記１画素あたりのパルス数を補正する請求項６乃至９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
    請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の光走査装置と、を有する画像形成装置。

Images