JP2015221548A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光素子を備える画像形成装置で、複数の発光素子から出射される複数の光ビームが感光体を走査する際の位相のずれをより高い精度で補正するための技術を提供する。
【解決手段】画像形成装置のCPUは、光走査装置と感光体の相対位置のずれに起因した位相ずれの補正(第1の補正)の実行指示をユーザから受け付けると、画像形成装置の温度変化に起因した位相ずれの補正(第2の補正)を実行する(S131)。その後、CPUは、位相調整用の画像を記録媒体に形成するよう画像形成制御を行い(S133)、ユーザから入力される調整値に基づいて、位相調整値を決定する(S134)。更に、CPUは、位相ずれの補正のために、位相調整値を光走査装置に対して設定する(S135)。このように、CPUは、第1の補正を実行する際には、第2の補正を実行してから第1の補正を実行する。
【選択図】図14

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
近年の画像形成装置における画像形成速度の高速化及び画像の高解像度化に伴って、画像形成装置で使用されるレーザ光のマルチビーム化が進んでいる。また、電子写真方式の画像形成装置(プリンタ)の軽印刷市場への参入も進みつつあり、電子写真方式においても印刷市場で使われる様々なスクリーンに対して高画質に画像形成を行えることが望まれている。
しかし、画像形成装置で使用するビーム数が増加した場合、各光ビーム(レーザ光)によって感光体(感光ドラム)上に形成される画素の主走査方向の位置に微小なずれが発生すると、そのようなずれが副走査方向において周期的に発生することになる。その結果、スクリーンとの干渉によってモアレが発生する。印刷市場で使用されるスクリーンでは、経験的に6μm以上の位置ずれがビーム間で発生すると、モアレ(干渉縞)が発生することが明らかとなっている。
図16(A)は、50%点灯のハーフトーンスクリーン画像(以下、「HT画像」と称する。)の一例を示す図である。図16(A)に示すHT画像には、主走査方向における、複数のレーザ光の結像位置のずれ(位相ずれ)に起因して生じる濃度のむらが、干渉縞として表れている。なお、同図に示すHT画像は、10mm角程度の面積を有し、左斜め45度で1mm周期程度の干渉縞が表れている。位相ずれが存在しない場合、HT画像にこのような干渉縞は現れず、HTスクリーンによる一様な中間調濃度を示す。また、図16(B)は、50%点灯の理想的なHT画像を拡大した画像を示しており、当該画像は0.4mm角程度の面積を有する。画素1601は、1200dpiの1画素に相当し、50%点灯によるHT面積相当のスクリーンを示している。
また、図17は、図16(A)に示す50%点灯のHT画像を拡大した画像を示しており、位相ずれに起因して生じた濃度むらが拡大されている。同図に示す細線は、スクリーンの単位をわかりやすくするために加えた補助線である。図16(B)及び図17は、8ビームで感光体を走査した場合を示し、レーザ光1〜4と、レーザ光5〜8の2つのグループで、主走査方向に0.5画素ずれており、レーザ光1とレーザ光8との間の位相ずれは、0.5画素であり、0.5対8の比率(約3.6度相当)で傾いている。この位相ずれの周期性は、図17における補助線の段差によって確認できる。
図17において、位相ずれの影響による干渉縞は、8ビーム周期の段差と、HT画像の微細接続部の干渉によって生じている。HTの微細接続部とは、副走査方向の画素の配列において斜めの配置で対向している部分に相当する。図17における点線1701及び点線1703は、微細接続部の画素の配列がレーザの位相ずれの境界部分の段差によって重なる方向にずれる部分を示している。また、点線1702は、微細接続部の重なりが位相ずれの境界部分の段差によって離間する方向にずれる部分を示している。
点線1701及び点線1703に対して矢印で示した部分は、微細接続部の影響によってトナー現像を行いやすい部分である。点線1702に対して矢印で示した部分は、微細接続部の影響によってトナー現像をおこないにくくなる部分である。これらは干渉縞の発生原因となる。干渉縞は、およそ左斜め45度位相がずれた状態で、点線1701と点線1703との間隔によっておよそ0.83mmの周期で発生する。微細接続部の構造から、位相ずれが1画素、即ち、1対8の比率(約7.1度)までは単調増加する傾向を示すことが類推される。
微細接続部の画素配列が重なる方向にずれる部分でトナー現像を行いやすくなるのは、1つのレーザスポットの露光分布が、正方形ではなく、1.5〜2画素の直径を有する円状のガウシアン分布をなしているためである。レーザスポットは、1画素以下の重なりの増加によって画素数よりも高い濃度を示しやすく、1画素程度以下のスポット間距離の増加によって比較的低い濃度を示すため、規則的な干渉縞が発生する。
従来、上述のような位相ずれに対処するために、各レーザ光による画素の書き出し位置についての、ビーム間の位相差を測定し、その測定結果に基づいて各レーザ光の位相を調整することで、画素の形成位置を制御している(例えば、特許文献1)。更に、主走査方向における異なる複数の位置で、レーザ光ごとに、画素の形成位置と理想位置とのずれ量を測定し、その測定結果に基づいて、主走査方向における異なる複数の領域のそれぞれにおける部分的な倍率(部分倍率)を補正する。このようにして、レーザ光によって走査される主走査方向の領域全体で、画素の形成位置について理想位置からずれが生じることを抑えている。
また、上述のような画像形成装置において、複数のレーザ光を走査する光走査装置と、複数のレーザ光による走査対象となる感光体(感光ドラム)との相対位置が適正でない場合、感光ドラム上をレーザ光が走査する際にピントがずれる。その結果、上述のようなレーザ光の位相ずれが発生しうる。このような位相ずれは、感光ドラムの直径が小さいほど、また光走査装置のビーム数が多いほど大きくなる。例えば、感光ドラムの直径が30mmで、ビーム数が16である場合、直線状に並んだ複数のレーザ光のうちの両端のレーザ光間で、最大で4μm程度の位相ずれが生じる場合がある。このような位相ずれについて、位相ずれを測定するための画像を出力し、出力した画像から位相ずれを求めることによって、位相ずれを補正する方法が知られている。
更に、複数の発光素子を備える画像形成装置では、発光素子及びポリゴンモータから発生する熱によって内部の温度が上昇すると、走査レンズ等の光学特性(屈折率等)が変化し、感光ドラム上における複数のレーザ光の相対的な走査位置が変化する。即ち、各レーザ光によって感光ドラム上に形成される静電潜像に、主走査方向の位置ずれ(位相ずれ)が発生する。したがって、上述のように各レーザ光の位相の調整(補正)及び部分倍率の補正を行ったとしても、画像形成装置の温度変化に起因して位相ずれが発生する。画像形成装置の温度変化に起因した位相ずれ(環境変動による位相ずれ)の補正は、例えば、画像形成装置の温度と複数のレーザ光に生じる位相ずれとの関係(位相ずれ特性)を、測定または理論検討によって予め取得しておくことによって実現できる。
特開2008−89695号公報
しかし、上述のような画像形成装置において、光走査装置と感光ドラムの相対位置のずれに起因した位相ずれ(相対位置ずれによる位相ずれ)の補正を行うタイミングにおける環境条件に依存して、その補正精度が劣化する可能性がある。具体的には、上述の環境変動による位相ずれが発生する温度条件で、相対位置ずれによる位相ずれの補正を行った場合、環境変動による位相ずれの影響を受けた補正データを生成してしまい、補正精度が劣化する可能性がある。更に、その補正後に環境変動による位相ずれの補正を行ったとしても、位相ずれを十分な精度で補正できない可能性がある。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。本発明は、複数の発光素子を備える画像形成装置で、複数の発光素子から出射される複数の光ビームが感光体を走査する際の位相のずれをより高い精度で補正するための技術を提供する。
本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。本発明の一態様の係る画像形成装置は、感光体を露光するための光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を備える光源と、前記複数の発光素子から出射された複数の光ビームが前記感光体を走査するよう、当該複数の光ビームを偏向する偏向手段と、前記複数の光ビームによる露光によって前記感光体に形成された静電潜像を現像することで、画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段に補正用の画像を形成させ、形成された前記補正用の画像に基づいて、前記複数の発光素子のそれぞれの、画像データに基づく光ビームの相対的な出射タイミングを補正する第1の補正と、前記複数の光ビームによる前記感光体上の走査状態に対応するパラメータを測定し、得られたパラメータ値に基づいて、前記複数の発光素子のそれぞれの前記出射タイミングを補正する第2の補正と、を実行する補正手段と、前記補正手段によって補正された前記出射タイミングに従って、前記複数の発光素子のそれぞれが画像データに基づく光ビームを出射するよう、前記光源を制御する制御手段と、を備え、前記補正手段は、前記第1の補正を実行する際には、前記第2の補正を実行してから前記第1の補正を実行することを特徴とする。
本発明によれば、複数の発光素子を備える画像形成装置で、複数の発光素子から出射される複数の光ビームが感光体を走査する際の位相のずれをより高い精度で補正することが可能になる。
画像形成装置の概略的な構成例を示す断面図。 光走査装置の概略的な構成例を示す図。 光源の概略的な構成例と、光源から出射されたレーザ光による感光ドラム及びBDセンサ上の走査位置の一例とを示す図。 画像形成装置の制御構成例を示すブロック図。 光走査装置の動作のタイミングの一例を示すタイミングチャート。 感光ドラム上を走査する複数のレーザ光が各センサSN1〜SN5の位置を通過するタイミングの測定の一例を示す図。 主走査方向の画素の書き出し位置の補正と、主走査方向の各領域における部分倍率の補正の一例を示す図。 位相ずれ特性に基づく位相ずれの補正と、相対位置による位相ずれの補正に生じる補正誤差とを説明するための図。 画像形成装置(光走査装置)の温度またはBD間隔と複数のレーザ光に生じる位相ずれとの関係の一例を示す図。 第1乃至第3の実施形態に係る画像形成処理の手順を示すフローチャート。 第1及び第2の実施形態に係るレーザ出射タイミング制御(S102)の手順を示すフローチャート。 相対位置ずれによる位相ずれの補正における操作画面の一例を示す図。 相対位置ずれによる位相ずれの補正における位相調整用の画像の一例を示す図。 第1乃至第3の実施形態に係る相対位置ずれによる位相ずれの補正の手順を示すフローチャート。 第3の実施形態に係るレーザ出射タイミング制御(S102)の手順を示すフローチャート。 位相ずれに起因した濃度のむらが生じた50%点灯のHT画像の一例と、50%点灯の理想的なHT画像を拡大した画像の一例を示す図。 図16(A)に示す50%点灯のHT画像を拡大した画像を示す図。 中間転写ベルトに転写されたHT画像と画像センサとの関係の一例を示す図。
以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
以下では、第1乃至第3の実施形態として、複数色のトナー(現像剤)を用いてマルチカラー(フルカラー)画像を形成する画像形成装置を例に説明する。ただし、実施形態は、単色(例えばブラック色)のトナーのみを用いてモノカラー画像を形成する画像形成装置に対しても適用可能である。
[第1の実施形態]
<画像形成装置のハードウェア構成>
まず、図1を参照して、本実施形態に係る画像形成装置100の構成について説明する。画像形成装置100は、イエロー(Y)色、マゼンタ(M)色、シアン(C)色、及びブラック(Bk)色のトナーをそれぞれ用いて画像(トナー像)を形成する4つの画像形成部101Y、101M、101C、101Bkを備えている。
画像形成部101Y、101M、101C、101Bkは、感光ドラム(感光体)102Y、102M、102C、102Bkをそれぞれ備えている。感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周りには、帯電部103Y、103M、103C、103Bk、光走査装置104Y、104M、104C、104Bk、及び現像部105Y、105M、105C、105Bkがそれぞれ配置されている。感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの周りには、更に、ドラムクリーニング部106Y、106M、106C、106Bkがそれぞれ配置されている。
感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkの下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト(中間転写体)107が配置されている。中間転写ベルト107は、駆動ローラ108と、従動ローラ109及び110とに掛け渡されている。画像形成中には、図1に示す矢印Aの方向への駆動ローラ108の回転に伴って、中間転写ベルト107の周面は、矢印Bの方向へ移動する。中間転写ベルト107を介して感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkに対向する位置には、一次転写部111Y、111M、111C、111Bkが配置されている。画像形成装置100は、中間転写ベルト107上に形成されたトナー像を記録媒体S上に転写するための二次転写部112と、記録媒体S上に転写されたトナー像を当該記録媒体Sに定着させるための定着部113とを更に備えている。
次に、上述の構成を有する画像形成装置100における、帯電プロセスから現像プロセスまでの画像形成プロセスについて説明する。なお、画像形成部101Y、101M、101C、101Bkのそれぞれで実行される画像形成プロセスは同様である。このため、以下では、画像形成部101Yにおける画像形成プロセスを例にして説明し、画像形成部101M、101C、101Bkにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。
まず、画像形成部101Yの帯電部103Yが、回転駆動される感光ドラム102Yの表面を帯電させる。光走査装置104Yは、複数のレーザ光(光ビーム)を出射して、帯電した感光ドラム102Yの表面を当該複数のレーザ光で走査することで、感光ドラム102Yの表面を露光する。これにより、回転する感光ドラム102Y上に静電潜像が形成される。感光ドラム102Y上に形成された静電潜像は、現像部105Yによって、Y色のトナーで現像される。その結果、感光ドラム102Y上にY色のトナー像が形成される。また、画像形成部101M、101C、101Bkでは、画像形成部101Yと同様のプロセスで、感光ドラム102M、102C、102Bk上にM色、C色、Bk色のトナー像がそれぞれ形成される。
以下、転写プロセス以降の画像形成プロセスについて説明する。転写プロセスでは、まず、一次転写部111Y、111M、111C、111Bkが中間転写ベルト107に転写バイアスをそれぞれ印加する。これにより、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bk上に形成された4色(Y色、M色、C色、Bk色)のトナー像が、それぞれ中間転写ベルト107に重ね合わせて転写される。
中間転写ベルト107上に重ね合わせて形成された、4色のトナーから成るトナー像は、中間転写ベルト107の周面の移動に伴って、二次転写部112と中間転写ベルト107との間の二次転写ニップ部へ搬送される。中間転写ベルト107上に形成されたトナー像が二次転写ニップ部に搬送されるタイミングに合わせて、手差し給送カセット114または給紙カセット115から記録媒体Sが二次転写ニップ部へ搬送される。二次転写ニップ部では、中間転写ベルト107上に形成されているトナー像が、二次転写部112によって印加される転写バイアスの作用によって、記録媒体S上に転写される(二次転写)。
その後、記録媒体S上に形成されたトナー像は、定着部113で加熱されることで記録媒体Sに定着する。このようにしてマルチカラー(フルカラー)画像が形成された記録媒体Sは、排紙部116へ排紙される。
なお、中間転写ベルト107へのトナー像の転写が終了した後、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkに残留するトナーが、ドラムクリーニング部106Y、106M、106C、106Bkによってそれぞれ除去される。このようにして一連の画像形成プロセスが終了すると、次の記録媒体Sに対する画像形成プロセスが続けて開始される。
画像形成装置100は、中間転写ベルト107上のトナー像を読み取り可能な位置に配置された画像センサ120を備える。画像センサ120は、後述するように、中間転写ベルト107上に、光走査装置104Y、104M、104C、104Bkから出射される複数のレーザ光の位相調整用の画像が形成された場合に、当該画像を読み取るために用いられる。
<光走査装置のハードウェア構成>
次に、図2及び図3を参照して、光走査装置104Y、104M、104C、104Bkの構成を説明する。なお、画像形成部101Y、101M、101C、101Bkの構成は同一であるため、以下では、添え字Y、M、C、Bkを省略した表記を行う場合がある。例えば、感光ドラム102と表記した場合、感光ドラム102Y、102M、102C、102Bkのそれぞれを表し、光走査装置104と表記した場合、光走査装置104Y、104M、104C、104Bkのそれぞれを表すものとする。
図2は、光走査装置104の構成を示す図である。光走査装置104は、レーザ光源201と、各種の光学部材202〜206(コリメータレンズ202、シリンドリカルレンズ203、ポリゴンミラー(回転多面鏡)204、fθレンズ205及び206)とを備える。レーザ光源(以下、単に「光源」と称する。)201は、駆動電流に応じた光量のレーザ光(光ビーム)を発生させて出力(出射)する。コリメータレンズ202は、光源201から出射されたレーザ光を、平行光に整形する。シリンドリカルレンズ203は、コリメータレンズ202を通過したレーザ光を、副走査方向(感光ドラム102の回転方向に対応する方向)へ集光する。
シリンドリカルレンズ203を通過したレーザ光は、ポリゴンミラー204が備える複数の反射面のうちのいずれかの反射面に入射する。ポリゴンミラー204は、入射したレーザ光が連続的な角度で偏向されるように、回転しながら各反射面でレーザ光を反射させる。ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光は、fθレンズ205、206に順に入射する。fθレンズ(走査レンズ)205、206を通過することで、レーザ光は、感光ドラム102の表面を等速で走査する走査光となる。
光走査装置104は、ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光の走査路上に、レーザ光を検出するための光学センサとして、ビーム検出(BD)センサ207を更に備える。即ち、BDセンサ207は、複数のレーザ光(光ビーム)が感光ドラム102の表面を走査する際の走査路上に設けられている。なお、図2に示す光走査装置104では、ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光の一部が反射ミラー208で反射して、BDレンズ209によってBDセンサ207の受光面207a(受光素子)に結像する。BDセンサ207は、ポリゴンミラー204によって偏向されたレーザ光が入射すると、レーザ光を検出したことを示す検出信号(BD信号)を、(水平)同期信号として出力する。後述するように、BDセンサ207から出力される同期信号を基準として、画像データに基づく各発光素子(LD1〜LDN)の点灯タイミングが制御される。
次に、図3(A)〜(C)を参照して、光源201の構成と、光源201から出射されたレーザ光による感光ドラム102及びBDセンサ207上の走査位置とについて説明する。まず、図3(A)は、光源201の拡大図であり、図3(B)は、光源201から出射されたレーザ光による感光ドラム102上(感光体上)の走査位置を示す図である。光源201は、それぞれがレーザ光を出射(出力)するN個の発光素子(LD1〜LDN)を備える。光源201のn番目(nは1〜Nの整数)の発光素子n(LDn)は、レーザ光Lnを出射する。図3(A)のX軸方向は、ポリゴンミラー204によって偏向された各レーザ光が感光ドラム102上を走査する方向(主走査方向)に対応する方向である。また、Y軸方向は、主走査方向に直交する方向であり、感光ドラム102の回転方向(副走査方向)に対応する方向である。
図3(B)に示すように、発光素子1〜Nからそれぞれ出射されたレーザ光L1〜LNは、感光ドラム102上で、副走査方向においてそれぞれ異なる位置S1〜SNに、スポット状に結像する。これにより、レーザ光L1〜LNは、感光ドラム102上で、副走査方向において隣接する複数の主走査ラインを並列に走査する。また、発光素子1〜Nが、光源201内で図3(A)に示すようにアレイ状に配置されていることに起因して、レーザ光L1〜LNは、図3(B)に示すように、感光ドラム102上で、主走査方向においてもそれぞれ異なる位置に結像する。なお、図3(A)では、N個の発光素子(LD1〜LDN)は、光源201において直線状に(1次元に)一列に配置されているが、2次元に配置されていてもよい。
図3(A)に示すD1は、X軸方向における、発光素子1(LD1)と発光素子N(LDN)との間隔(距離)を表す。本実施形態では、発光素子1及びNは、光源201において直線状に一列に配置された複数の発光素子のうち、両端に配置された発光素子である。発光素子Nは、X軸方向において発光素子1から最も離れている。このため、図3(B)に示すように、感光ドラム102上で、複数のレーザ光のうち、レーザ光LNの結像位置SNは、レーザ光L1の結像位置S1から、主走査方向において最も離れた位置となる。
図3(A)に示すD2は、Y軸方向における、発光素子1(LD1)と発光素子N(LDN)との間隔(距離)を表す。複数の発光素子のうち、発光素子Nは、Y軸方向において発光素子1から最も離れている。このため、図3(B)に示すように、感光ドラム102上で、複数のレーザ光のうち、レーザ光LNの結像位置SNは、レーザ光L1の結像位置S1から、副走査方向において最も離れた位置となる。
Y軸方向(副走査方向)の発光素子間隔Ps=D2/N−1は、画像形成装置100が形成する画像の解像度に対応する間隔である。Psは、感光ドラム102上で副走査方向に隣接する結像位置Snの間隔が、所定の解像度に対応する間隔となるよう、画像形成装置100の組立工程において光源201を回転調整することによって設定される値である。光源201は、図3(A)に示すように、X軸及びY軸を含む平面(XY平面)内で矢印方向に回転調整される。光源201を回転させると、Y軸方向における発光素子の間隔が変化するとともに、X軸方向における発光素子の間隔も変化する。X軸方向(主走査方向)の発光素子間隔Pm=D1/N−1は、Y軸方向の発光素子間隔Psに依存して一意に定まる値である。
BDセンサ207によって同期信号(BD信号)が生成及び出力されたタイミングを基準とした、各発光素子(LDn)からレーザ光を出射させるタイミングは、発光素子ごとに、組立工程において所定の治具を用いて設定される。設定された発光素子ごとのタイミングは、画像形成装置100の工場出荷時に、初期値としてメモリ406(図4)に格納される。このようにして設定される、各発光素子(LDn)からレーザ光を出射させるタイミングの初期値には、Pmに対応した値が設定される。
次に、図3(C)は、BDセンサ207の概略的な構成と、光源201から出射されたレーザ光によるBDセンサ207上の走査位置とを示す図である。BDセンサ207は、光電変換素子が平面状に配置された受光面207aを備える。受光面207aにレーザ光が入射すると、BDセンサ207は、レーザ光を検出したことを示すBD信号(同期信号)を生成して出力する。本実施形態の光走査装置104は、発光素子1及びN(LD1及びLDN)から出射されたレーザ光L1及びLNをBDセンサ207に順に入射させることによって、それぞれのレーザ光に対応する(2つの)BD信号を、BDセンサ207から順に出力させる。なお、本実施形態では、発光素子1及びN(LD1及びLDN)は、それぞれ第1の発光素子及び第2の発光素子の一例であり、レーザ光L1及びLNは、それぞれ第1の光ビーム及び第2の光ビームの一例である。
図3(C)では、受光面207aの主走査方向の幅、及び副走査方向に対応する方向の幅を、それぞれD3及びD4として表している。本実施形態では、発光素子1及びN(LD1及びLDN)からそれぞれ出射されたレーザ光L1及びLNは、図3(C)に示すようにBDセンサ207の受光面207aを走査する。このため、レーザ光L1及びLNがいずれも受光面207aに入射可能となるよう、幅D4は、D4>D2×αを満たす値に定められている。ただし、αは、各種レンズを通過したレーザ光L1及びLNの間隔についての副走査方向の変動率である。また、発光素子1及びN(LD1及びLDN)を同時に点灯させた場合であっても、レーザ光L1及びLNが同時に受光面207aに入射しないよう、幅D3は、D3<D1×βを満たす値に定められている。ただし、βは、各種レンズを通過したレーザ光L1及びLNの間隔についての主走査方向の変動率である。
<画像形成装置の制御構成>
図4は、本実施形態に係る画像形成装置100の制御構成を示すブロック図である。画像形成装置100は、制御構成として、CPU401、レーザドライバ403、クロック(CLK)信号生成部404、画像処理部405、メモリ406、及びモータ407を備える。なお、本実施形態では、図4に示すレーザドライバ403、光源201及びBDセンサ207は、光走査装置104に備わっているものとする。
CPU401は、内部にカウンタ402を備え、メモリ406に格納された制御プログラムを実行することで、画像形成装置100全体を制御する。CLK信号生成部404は、所定周波数のクロック信号(CLK信号)を生成し、生成したCLK信号をCPU401及びレーザドライバ403に出力する。CPU401は、カウンタ402によって、CLK信号生成部404から入力されるCLK信号をカウントするとともに、当該CLK信号に同期して、レーザドライバ403及びモータ407に制御信号を送信する。
モータ407は、ポリゴンミラー204を回転駆動させるポリゴンモータである。モータ407は、回転速度に比例した周波数信号を発生させる周波数発電機(FG:Frequency Generator)方式を採用した速度センサ(図示せず)を備える。モータ407は、ポリゴンミラー204の回転速度に応じた周波数のFG信号を速度センサによって発生させ、CPU401に出力する。CPU401は、モータ407から入力されるFG信号の発生周期を、カウンタ402のカウント値に基づいて測定する。測定したFG信号の発生周期が所定の周期に達すると、CPU401は、ポリゴンミラー204の回転速度が所定の速度に達したと判定する。
BDセンサ207は、レーザ光の検出に応じてBD信号を生成し、生成したBD信号をCPU401及びレーザドライバ403に出力する。CPU401は、BDセンサ207から入力されるBD信号に基づいて、発光素子1〜N(LD1〜LDN)からのレーザ光の出射タイミングを制御するための制御信号を生成し、生成した制御信号をレーザドライバ403に送信する。レーザドライバ403は、画像処理部405から入力される画像形成用の画像データに基づく(即ち、画像データに応じて変調した)駆動電流を、CPU401から送信される制御信号に基づくタイミングに、各発光素子に供給する。これにより、レーザドライバ403は、駆動電流に応じた光量のレーザ光を各発光素子から出射させる。
また、CPU401は、レーザドライバ403に対して、発光素子1〜N(LD1〜LDN)の光量目標値を指定するとともに、入力されるBD信号に基づくタイミングに、各発光素子についてのAPCの実行を指示する。ここでAPCとは、レーザドライバ403が、発光素子1〜Nからそれぞれ出射されるレーザ光の光量を光量目標値に等しい光量に制御する動作である。レーザドライバ403は、発光素子1〜Nと同一のパッケージに内蔵されたPD(フォトダイオード)によって検出される各発光素子の光量が光量目標値と一致するように、各発光素子に供給する駆動電流の大きさを調整することで、APCを実行する。このように、レーザドライバ403は、複数の発光素子のそれぞれから出射されるレーザ光(光ビーム)の光量を制御する光量制御手段の一例である。
なお、レーザドライバ403は、CPU401によって指定された期間にAPCを実行する。また、本実施形態では、APCで使用する光量目標値は、中間転写ベルト107上に形成されるトナー像の検出に基づく濃度調整動作によって設定される。
<画素の書き出し位置及び部分倍率の補正>
画像形成装置100では、図3(A)に示すような光源201の構成に起因して、図3(B)に示すように、レーザ光L1〜LNの結像位置S1〜SNが主走査方向において異なる。また、レーザ光が透過するレンズの主走査方向における屈折率の違いに起因して、主走査方向の各領域において、レーザ光の結像位置が理想位置から変動することで、各領域における部分的な倍率(部分倍率)に変動が生じる。このような部分倍率の変動は、レーザ光ごとに異なる変動として生じる。したがって、各レーザ光によって形成される画素(静電潜像)の主走査方向の書き出し位置を一定とし、かつ、主走査方向における走査領域全体で各レーザ光の位相を揃えるように、主走査方向の画素の書き出し位置及び部分倍率を補正する必要がある。
このような画素の書き出し位置及び部分倍率の補正は、光走査装置(画像形成装置)の製造工程で行われる、複数のレーザ光L1〜LNを用いた測定の結果に基づいて行われる。具体的には、光走査装置の製造工程において、感光ドラム102上のレーザ光L1〜LNの走査ライン上に測定用のセンサを設け、各発光素子を発光させた状態で、各レーザ光がセンサの位置を通過するタイミングの測定結果に基づいて補正を行う。
以下では、図6及び図7を参照して、レーザ光L1〜LNを用いた主走査方向の画素の書き出し位置の補正と、主走査方向の各領域における部分倍率の補正の方法について説明する。
図6は、光走査装置104の製造工程で行われる、感光ドラム102上を走査するレーザ光L1〜LNが各センサSN1〜SN5の位置を通過するタイミングの測定について説明するための図である。なお、図6及び後述する図7では、説明の簡略化のため、レーザ光L1〜LNのうちの3つのレーザ光L1〜L3のみを示しているが、残りのレーザ光L4〜LNについても同様である。
図6では、レーザ光を検出するためのセンサSN1〜SN5を、感光ドラム102上の結像位置S1〜SNと同じ位置(即ち、主走査ライン上)で、かつ、主走査方向において距離Lで等間隔に離れた位置に配置している。なお、センサSN1は、BDセンサ207によってレーザ光が検出される場合のレーザ光の結像位置(以下、「BD位置」と称する。)に配置される。レーザ光L1〜LNは、感光ドラム102上を主走査方向に走査する際に、センサSN1〜SN5によって検出される。センサSN1〜SN5によるレーザ光L1〜LNの検出タイミングに基づいて、レーザ光がBD位置を通過するタイミングの時間差(位相差)と、センサ間の距離Lの領域を各レーザ光が通過するのに要する時間が求められる。
まず、上述したような光源201の回転調整によって、副走査方向における主走査ライン間の解像度(間隔)を所望の解像度に調整する。図6では、このような調整によって、レーザ光L1〜LNの結像位置S1〜SNの副走査方向の間隔がAとなる。その結果、BD位置で、レーザ光L1〜LNは、主走査方向においてSL1に対応する量だけ相互に位相がずれた状態で結像している。具体的には、BD位置に配置されたセンサSN1によって、レーザ光L2は、レーザ光1に対して時間(位相)TP21だけ遅れて検出される。レーザ光L3は、センサSN1によって、レーザ光1に対して時間(位相)TP31だけ遅れて検出される。
また、図6に示すように、レーザ光L1〜LNは、センサSN2が配置された位置で、主走査方向においてSL2に対応する量だけ相互に位相がずれた状態でセンサSN2によって検出される。なお、SL2は、上述のようにレーザ光が透過するレンズの主走査方向における屈折率の違いに起因して、SL1と異なる大きさの位相ずれに対応している。センサSN1,SN2によるレーザ光L1〜L3の検出結果に基づいて、レーザ光L1〜L3について、センサSN1,SN2間の領域の通過時間TP12,TP22,TP32がそれぞれ測定される。
同様に、センサSN3〜SN5によるレーザ光L1〜L3の検出結果に基づいて、レーザ光L1〜L3について、センサSN2,SN3間の領域の通過時間TP13,23,33と、センサSN3,SN4間の領域の通過時間TP14,24,34と、センサSN4,SN5間の領域の通過時間TP15,25,35とがそれぞれ測定される。このようなセンサSN1〜SN5によるレーザ光L1〜LNの検出結果から測定される時間T12〜35に基づいて、主走査方向の各領域においてレーザ光L1〜LNによって画素が形成される位置を特定できる。
図7は、図6に示す測定結果に基づく、主走査方向の画素の書き出し位置の補正と、主走査方向の各領域における部分倍率の補正とについて説明するための図である。なお、図7では、図6に示すセンサSN1〜SN5の位置701〜705を境界として、主走査方向の走査領域全体を距離Lの領域1〜4に分割している。
図7(A)は、図6に示す、センサSN1〜SN5を用いた時間TP12〜35の測定結果に基づいて、レーザL1〜L3によって画素が形成される位置(結像位置S1〜S3)を示している。なお、図7(A)では、レーザL1が位置701〜705を通過する理想タイミングにおける、各レーザ光による画素の形成位置を示している。即ち、位置701〜705は、レーザL1〜L3によって画素が形成される位置についての理想位置に相当する。
図7(A)に示すように、BD位置(位置701)では、レーザ光L1〜L3には、SL1に対応する位相差が生じている。また、領域1〜4では、SL2〜SL5に対応する位相差がレーザ光L1〜L3に生じた状態で画素の形成が行われることで、位置702〜705(理想位置)に対応する画素の主走査方向における間隔が、レーザ光ごとに異なっている。即ち、領域1〜4のそれぞれにおいて、レーザ光ごとに異なる倍率で画素の形成が行われることがわかる。
(画素の書き出し位置の補正)
図7(B)は、BD位置(位置701)における主走査方向の画素の書き出し位置を補正した場合(即ち、レーザ光L1〜L3の位相を揃えた場合)に、レーザL1〜L3によって画素が形成される位置(結像位置S1〜S3)を示している。このような画素の書き出し位置の補正は、レーザ光L1〜L3に対応する発光素子1〜3の、画像データに基づく相対的なレーザ出射タイミングを制御することによって実現できる。具体的には、画像データに基づく発光素子2の点灯タイミングを、発光素子1の点灯タイミングに対して時間TP21だけ遅延させる。同様に、画像データに基づく発光素子3の点灯タイミングを、発光素子2の点灯タイミングに対して時間TP31だけ遅延させる。その結果、図7(B)に示すように、BD位置において、レーザL1〜L3の位相が揃った状態で各レーザ光によって画素が形成される。なお、L1〜L3以外のL4〜LNについても同様の制御により、BD位置において位相を揃えることが可能である。
このようにしてレーザ光L2〜LNについてそれぞれ設定される遅延時間TP21,TP31,・・・,TPN1は、後述するカウント値C2〜CNに変換される。なお、カウント値C2〜CNは、発光素子2〜Nのビーム出射タイミング制御用のタイミング値に相当し、発光素子1のビーム出射制御用のタイミング値に相当するカウント値C1を基準として定められる。これらのカウント値C1〜CNは、メモリ406に格納される。本実施形態で、カウント値C1〜CNは、複数の発光素子1〜Nのそれぞれの、画像データに基づくレーザ光(光ビーム)の相対的な出射タイミングを制御するためのタイミング制御データの一例である。このカウント値C1〜CNは、複数のレーザ光が感光ドラム102を走査する際の、主走査方向における相対的な走査位置を一致させるためのデータとして用いられる。
(主走査方向の部分倍率の補正)
図7(B)は、更に、BD位置(位置701)における主走査方向の画素の書き出し位置を補正した後の、位置702〜705(理想位置)に対する画素の形成位置(結像位置)のずれを示している。本例では、領域1〜4のそれぞれにおいて、レーザ光ごとに異なる倍率(部分倍率)で画素の形成が行われている。ここでは、各領域における部分倍率をレーザ光ごとに補正するための補正倍率の決定方法について説明する。
例えば、レーザ光L1は、位置702〜705(理想位置)に対してそれぞれa,b,c,dだけずれた位置に結像している。即ち、レーザ光L1は、領域1について、理想距離Lよりaだけ長い距離を走査している。このため、領域1におけるレーザ光L1についての補正倍率をL/(L+a)に決定することによって、レーザ光L1による、領域1に関する走査終了位置を、位置702(理想位置)と等しくすることができる。また、レーザ光L1は、領域2について、理想距離Lより(b−a)だけ長い距離を走査している。このため、領域2におけるレーザ光L1についての補正倍率をL/(L+b−a)に決定することによって、レーザ光L1による、領域2に関する走査終了位置を、位置703(理想位置)と等しくすることができる。同様に、領域3,4については、補正倍率をL/(L+c−b),L/(L+d−c)を決定する。
上述のようにして決定した補正倍率で各領域における部分倍率を補正することによって、レーザ光L1による画素の形成を、走査領域全体にわたって理想位置に対して行うことが可能になる。また、レーザ光L1以外のL2〜LNについても同様に、各領域について補正倍率を決定できる。
このようにして算出される、レーザ光L1〜LNについての各領域の補正倍率値は、画像データに基づいて各発光素子を点灯させる際に部分倍率を補正するための補正倍率データに変換されて、メモリ406に記憶される。このような補正倍率データを用いることによって、図7(C)に示すように、レーザ光L1〜LNによる画素の形成を、走査領域全体にわたって理想位置に対して行うことが可能になる。即ち、主走査方向における走査領域全体で各レーザ光の位相を揃えることが可能になる。
なお、部分倍率の補正には、既知の方法を用いることが可能である。例えば、画像クロックを逓倍して得られるクロックを、各領域の補正倍率に応じた数のクロック数だけ挿抜して画素を形成することによって、部分倍率の補正を実現できる。
<位相ずれ特性に基づく位相ずれの補正>
画像形成中に結像位置S1〜SNの相対的な位置関係が一定である場合、上述のC1〜CNを用いることで、レーザ光L1〜LNによる主走査方向の画素(静電潜像)の書き出し位置を一致させることが可能である。また、上述の補正倍率データを用いることで、主走査方向における走査領域全体で各レーザ光の位相を揃えることが可能である。
しかし、各発光素子がレーザ光を出射すると、発光素子自体の温度の上昇に伴って、各発光素子から出力されるレーザ光の波長が変化する。また、ポリゴンミラー204を回転させる際にモータ407から発生する熱によって、光走査装置104全体の温度が上昇し、走査レンズ205、206等の光学特性(屈折率等)が変化する。その結果、各発光素子から出射されたレーザ光の光路が変化することで、感光ドラム102上における、複数のレーザ光L1〜LNの走査状態が変化する。具体的には、結像位置S1〜SNの相対的な位置関係が変化し、即ち、複数のレーザ光L1〜LNが感光ドラム102上を走査する際の、主走査方向における相対的な走査位置にずれが生じる。これは、各レーザ光によって形成される静電潜像に、主走査方向の位置ずれ(位相ずれ)が発生することを意味する。レーザ光L1〜LNによる主走査方向の画素の書き出し位置の補正(レーザ光の位相補正)と主走査方向の部分倍率の補正とを上述のように行ったとしても、光走査装置104の温度変化に起因してこのような位相ずれが発生してしまう。
図8(A)は、光走査装置104の温度変化に起因してレーザ光L1〜LNに生じる位相ずれの一例を示す。このような位相ずれは、主走査方向の位置によらず、走査領域全体でほぼ一律に発生する。図8(A)に示すように、レーザ光L1とレーザ光L3との間の位相ずれがΔZである場合、レーザ光L1とレーザ光L2との間の位相ずれはΔZ/2となる。位相ずれΔZは、基本的には、図9(A)に示すように、温度の上昇とともに大きくなる。この場合、カウント値C1〜CNをそのまま用いると、各レーザ光によって形成される静電潜像の主走査方向の書き出し位置が一致させることができない。
このような位相ずれは、図8(B)に示すようなレーザ光の位相補正によって解消できる。まず、図9(A)に示すように、光走査装置104(画像形成装置100)の温度とレーザ光L1〜LNに生じる位相ずれとの関係を、測定または理論検討によって予め取得しておくことが必要である。図9(A)では、一例として、光走査装置104の内部の温度と、レーザ光L1とレーザ光LNとの間で生じる位相ずれとの関係を示している。図9(A)では、光走査装置104の温度がTrefCからDC1に変化した場合、レーザ光L1とレーザ光LNとの間で主走査方向(+方向)にZDC1の位相ずれが発生することを示している。図8(B)は、このような場合に各レーザ光によって画素(ドット)が形成される位置の変化を示している。
図8(B)では、温度がTrefCである場合、点線の丸で示すように、各レーザ光によって形成されるドットの位置が主走査方向において揃っており、即ち、各レーザ光の位相が揃っている。一方、温度がDC1である場合、実線の丸で示すように、レーザ番号が増えるほど位相が遅延する方向(+方向)にドットが形成され、レーザ光LNによって、レーザ光L1に対して主走査方向にZDC1だけずれた位置にドットが形成される。このような位相ずれは、図8(B)に示すように、第n番目(n=1〜N)のレーザ光Lnによるドットの形成タイミングが、ZDC1×(n−1)/(N‐1)だけ速く(−方向)なるように、レーザ出射タイミングを制御することによって補正できる。
このような補正は、感光ドラム102上の、主走査方向におおける複数のレーザ光L1〜LNの走査状態に対応するパラメータを測定し、得られたパラメータ値に基づいて複数の発光素子の相対的なレーザ出射タイミングを制御することによって実現できる。本実施形態では、複数のレーザ光L1〜LNの走査状態に対応するパラメータとして、発光素子1及びN(第1及び第2の発光素子)から出射されるレーザ光L1,LNに応じてBDセンサ207によって生成される2つのBD信号の時間間隔(BD間隔)を用いる。なお、後述する第3の実施形態では、このようなパラメータとして、BD間隔に代えて、画像形成装置100(光走査装置104)の内部の温度を用いている。
本実施形態では、このようなレーザ出射タイミング制御を、複数の発光素子(LD1〜LDN)のうち、2つの発光素子からそれぞれ出射されるレーザ光に基づいて2つのBD信号を生成し、それらのBD信号を用いて実行する例について説明する。具体的には、画像形成装置100(CPU401)は、発光素子1及びN(LD1,LDN)から出射されたレーザ光をBDセンサ207で検出させることで、2つのBD信号を生成させる。更に、画像形成装置100(CPU401)は、BDセンサ207による2つのBD信号の生成タイミングの差(即ち、レーザ光の検出タイミングの差)に基づいて、以下で説明するように、複数の発光素子の相対的なレーザ出射タイミングを制御する。
図9(B)は、BDセンサ207から出力される、レーザ光L1,LNに対応する2つのBD信号の時間間隔(BD間隔)と、感光ドラム102上の結像位置S1,SNに対応する、主走査方向のレーザ光の位相差(位相ずれ)との関係の一例を示す図である。図9(B)に示すように、BDセンサ207上のBD間隔の変化に対する、感光ドラム102上の位相ずれの変化は、傾きKの直線状の特性を示し、主走査方向の位置によらず、走査領域全体でほぼ同様の特性となる。本実施形態で、図9(B)に示す特性(位相ずれ特性)は、BD間隔と、複数のレーザ光が感光ドラム102を走査する際の、主走査方向における相対的な走査位置のずれに対応する、当該複数のレーザ光の位相ずれとの関係を示す補正特性の一例である。
ここで、係数Kは、BDセンサ207による2つのレーザ光の検出時間間隔に相当する2つのBD信号の時間間隔(BD間隔)の、基準値からの変化量(後述するCDT−Cref)に対して重み付けを行うための係数である。係数Kは、光学系の特性に応じて定まる。具体的には、係数Kは、2つの発光素子から出射された2つのレーザ光で感光ドラム102上を走査する際の、BD間隔の変化に対する、感光ドラム102上における2つのレーザ光の結像位置に対応する主走査方向の位相ずれの変化の割合に相当する。
例えば、2つのレーザ光で感光ドラム102上を走査する際の、BDセンサ207における走査速度と、感光ドラム102上における走査速度とが等しい光学系では、K=1となる。一方、2つのレーザ光で感光ドラム102上を走査する際の、BDセンサ207における走査速度と、感光ドラム102上における走査速度とが異なる光学系では、BD間隔の変化量と感光ドラム102上の位相ずれの変化量との比率として係数Kが定まる。
本実施形態の光走査装置104は、係数Kが1以外(K≠1)に決定される、図2に示す光学系を有する。光走査装置104では、走査レンズ205の透過後のレーザ光を、反射ミラー208で反射させるとともに、BDレンズ209によってBDセンサ207の受光面207aに結像させている。この場合、BDセンサ207上を走査するレーザ光は、BDレンズ209を透過する一方、感光ドラム102上を走査するレーザ光は、走査レンズ206を透過する。このように、レーザ光がそれぞれ独立したレンズを介して走査対象を走査する場合、それぞれのレンズの倍率とレンズからの焦点距離との関係に依存して、BDセンサ207上での走査速度と感光ドラム102上での走査速度が異なる速度になりうる。この場合、係数Kは1にならない(K≠1)。
なお、図2に示す光学系以外の光学系においても、組立工程における光学部品の取り付け誤差等に起因して、BDセンサ207上での走査速度と感光ドラム102上での走査速度が異なる速度になる可能性がある。このような場合、光学系を用いて実験的に係数Kを決定してもよい。また、画像形成装置(光走査装置)ごとに、工場調整時に係数Kを導出し、決定してもよい。なお、係数Kは、例えば、測定環境における温度を変化させ、温度の変化の前後で、BDセンサ207上での走査速度と感光ドラム102上での走査速度とをそれぞれ導出することによって、決定すればよい。
また、図9(B)に示す位相ずれ特性における、X軸との交点に相当するBD間隔であるTrefBは、主走査方向における走査領域全体で各レーザ光の位相を揃えるための基準として用いられるBD間隔である。BDセンサ207を用いて測定されたBD間隔がTrefBである場合、位相ずれは0となり、これは主走査方向の走査領域全体で各レーザの位相が揃っていることを示す。
上述した係数(傾き)Kと、基準として用いられるBD間隔TrefBから変換された基準カウント値CrefBとは、メモリ406に格納される。
<位相ずれ特性に基づく位相ずれの補正>
次に、図5を参照して、上述のような位相ずれ特性(図9(B))を用いた、レーザ光の位相補正(位相ずれの補正)について具体的に説明する。図5は、本実施形態に係る光走査装置104(画像形成装置100)の動作のタイミングを示すタイミングチャートである。図5では、CLK信号511と、BDセンサ207の出力信号512と、発光素子1,2,3,Nによってそれぞれ出射されるレーザ光の光量513〜516とを示している。なお、図5では、BD間隔測定を実行する際の、発光素子1〜Nによるレーザ光の出射タイミングと、BDセンサ207によるBD信号の出力タイミングとを示している。
図5では、測定期間1,2のそれぞれにおいて、発光素子1,Nを用いたBD間隔測定が行われている。CPU401は、各測定期間において、測定に用いる発光素子1,Nから、所定の時間間隔でレーザ光が出射されるように、レーザドライバ403を制御する。なお、本実施形態では、レーザ光の1走査周期内で1回のBD間隔測定を実行する場合を想定している。
具体的には、CPU401は、レーザドライバ403を制御して、複数の発光素子(発光素子1〜N)のうちの発光素子1,N(第1及び第2の発光素子)から所定の時間間隔でレーザ光を順に出射させる。これにより、測定期間1では、発光素子1,Nにそれぞれ対応するBD信号501,502がBDセンサ207によって生成され、CPU401及びレーザドライバ403に出力される。また、測定期間2では、発光素子1,Nにそれぞれ対応するBD信号503,504がBDセンサ207によって生成され、CPU401及びレーザドライバ403に出力される。CPU401は、測定期間1では、BD信号501とBD信号502との時間間隔(生成タイミングの差)DT1、測定期間2では、BD信号503とBD信号504との時間間隔DT2を、カウンタ402に基づくカウント値CDTとしてそれぞれ測定する。
測定期間1において、CPU401は、BDセンサ207からBD信号501が入力されたことに応じて、CLK信号511のカウントを開始する。その後、CPU401は、BDセンサ207からBD信号502が入力されたことに応じて、CLK信号511のカウントを終了して、カウント値CDTを生成する。カウント値CDTは、図5に示す、BD信号501とBD信号502との時間間隔DT1を示す値である。なお、測定期間2においても、同様に、CPU401は、BD信号503とBD信号504との時間間隔DT2を示すカウント値CDTを生成する。
次に、ビーム間隔の測定結果を用いたビーム出射タイミング制御の方法について説明する。本実施形態では、各発光素子のビーム出射タイミング制御の基準として用いる基準値と、基準値に対応して定められた、各発光素子のレーザ出射タイミングを示すタイミング値とが、上述のように、メモリ406に予め格納されている。レーザ出射タイミング制御では、発光素子1〜Nのそれぞれについて、BD間隔の測定結果と、メモリ406に格納された基準値との差分に応じてタイミング値を補正して得られる値を用いて、レーザ出射タイミングが調整される。
本実施形態では、各発光素子のビーム出射タイミング制御用の基準値として、基準カウント値CrefBがメモリ406に格納されている。また、各発光素子のビーム出射タイミング制御用のタイミング値として、基準カウント値CrefBに対応した、発光素子1〜N用のカウント値C1〜CNがメモリ406に格納されている。なお、カウント値C1〜CNは、図5に示す、T1〜TNにそれぞれ対応する。
(CDT=CrefBの場合)
次に、上述の測定によって得られたカウント値CDTに基づく、各発光素子(LDn)のレーザ出射タイミングを制御について説明する。まず、図5に示す測定期間1における測定によって得られたカウント値CDTは、メモリ406に予め格納された基準カウント値CrefBと等しいものとする。これは、カウント値CDTが示す、BD信号501及び502の時間間隔の測定結果DT1が、基準値TrefBと等しい(DT1=TrefB)ことを意味する。この場合、図9(B)に示す位相ずれ特性によれば位相ずれは0であるため、レーザ光の位相補正は必要ない。このため、メモリ406に予め格納されたカウント値C1〜CNをそのまま用いて各発光素子のレーザ出射タイミングを制御することで、各レーザ光による画像の書き出し位置を一致させる(即ち、レーザ光の位相を揃える)ことが可能である。
CPU401は、BD信号501が生成されたタイミングを基準として、カウント値C1〜CNに応じた出射タイミングに、発光素子1〜N(LD1〜LDN)が順に点灯(発光)するよう、レーザドライバ403を制御する。ここで、図5に示す、T1〜TNはそれぞれ、カウント値C1〜CNに対応する時間である。CPU401は、BD信号501が生成されたタイミングからCLK信号のカウントを開始し、カウント値がC1に達した(T1が経過した)ことに応じて、発光素子1を点灯させる。次に、CPU401は、カウント値がC2に達した(T2が経過した)ことに応じて、発光素子2を点灯させる。CPU401は、他の発光素子についても同様の制御を行い、最終的に、カウント値がCNに達した(TNが経過した)ことに応じて、発光素子Nを点灯させる。
このようにして、CPU401は、発光素子1〜Nによって走査される、感光ドラム102上の複数の主走査ライン間で、静電潜像の形成が開始される位置を揃えるように、発光素子1〜Nのそれぞれのレーザ出射タイミングを調整する。これにより、主走査方向において、発光素子1〜Nからそれぞれ出射されたレーザ光によって形成される画像の書き出し位置を一致させることが可能である。
ここで、メモリ406には、発光素子1及びNに対応するカウント値C1及びCNのみを、タイミング値として記憶させておいてもよい。即ち、図3(a)に示すように発光素子1と発光素子Nとの間に位置する、発光素子n(2≦n≦N−1)に対応するカウント値C2〜CN-1については、メモリ406に記憶させておくのではなく、以下の式(1)に基づいて求めてもよい。具体的には、CPU401は、発光素子n(2≦n≦N−1)についての、レーザ出射タイミングの制御用のカウント値Cnを、
n=C1+(CN−C1)×(n−1)/(N−1)
=C1×(N−n)/(N−1)+CN×(n−1)/(N−1) (1)
のように算出すればよい。
例えば、光源201が4個の発光素子1〜4(LD1〜LD4)を備える場合、CPU401は、発光素子2及び3に対応するカウント値C2及びC3については、次式に基づいて算出する。
2=C1+(C4−C1)×1/3=C1×2/3+C4×1/3 (2)
3=C1+(C4−C1)×2/3=C1×1/3+C4×2/3 (3)
このように、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミングが時間的に等間隔となるように、発光素子1及びNに対応するカウント値C1及びCN(T1及びTN)に基づく補間演算を行うことで、各発光素子のレーザ出射タイミングを決定すればよい。
(CDT≠CrefBの場合)
次に、図5に示す測定期間2における測定によって得られたカウント値CDTには、メモリ406に予め格納された基準カウント値CrefBから誤差が生じているものとする。これは、カウント値CDTが示す、BD信号503及び504の時間間隔の測定結果DT2が、基準値TrefBと等しくない(DT2≠TrefB)ことを意味する。この場合、図9(B)に示す位相ずれ特性によれば位相ずれが0ではないため、レーザ光の位相補正が必要となる。このため、CPU401は、カウント値CDTと基準カウント値CrefBとの差分に基づいて、カウント値C1〜CNを補正することで、各発光素子のレーザ出射タイミング制御用のカウント値C'1〜C'Nを導出する。導出したカウント値C'1〜C'Nを用いて各発光素子のレーザ出射タイミングを制御することで、各レーザ光による画像の書き出し位置を一致させることが可能である。
具体的には、まず、CPU401は、発光素子1のレーザ出射タイミング制御用のカウント値C'1に、メモリ406に格納されたカウント値C1を設定する(T'1=T1)。なお、図5に示す、T'1〜T'Nはそれぞれ、カウント値C'1〜C'Nに対応する時間である。次に、CPU401は、カウント値CDTと基準カウント値CrefBとの差分に基づいて、次式によってCNを補正することで、発光素子Nのレーザ出力タイミング制御用のカウント値C'N(T'N)を設定する。
C'N=CN+K(CDT−CrefB) (4)
次に、CPU401は、発光素子1及びN以外の発光素子n(2≦n≦N−1)のための、レーザ出射タイミングの制御用のカウント値C'nについては、式(1)〜(3)に基づく補間演算によって設定すればよい。即ち、CPU401は、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミングが時間的に等間隔となるように、発光素子1及びNについて設定したカウント値C'1及びC'N(T'1及びT'N)に基づく補間演算を行う。これにより、発光素子2〜(N−1)についての補正後のレーザ出射タイミングC'n(T'n)を設定すればよい。
その後、CPU401は、BD信号503が生成されたタイミングを基準として、カウント値C'1〜C'Nに応じた出射タイミングに、発光素子1〜N(LD1〜LDN)が順に点灯(発光)するよう、レーザドライバ403を制御する。ここで、図5に示す、T'1〜T'Nはそれぞれ、カウント値C'1〜C'Nに対応する時間である。CPU401は、BD信号501が生成されたタイミングからCLK信号のカウントを開始し、カウント値がC'1に達した(T'1が経過した)ことに応じて、発光素子1を点灯させる。次に、CPU401は、カウント値がC'2に達した(T'2が経過した)ことに応じて、発光素子2を点灯させる。CPU401は、他の発光素子についても同様の制御を行い、最終的に、カウント値がC'Nに達した(T'Nが経過した)ことに応じて、発光素子Nを点灯させる。
このようにして、CPU401は、発光素子1〜Nによって走査される、感光ドラム102上の複数の主走査ライン間で、静電潜像の形成が開始される位置を揃えるように、発光素子1〜Nのそれぞれのレーザ出射タイミングを調整する。これにより、BD信号の時間間隔の測定値が基準値から変化した場合であっても、主走査方向において、発光素子1〜Nからそれぞれ出射されたレーザ光によって形成される画像の書き出し位置を一致させることが可能である。
<画像形成装置の画像形成処理>
図10は、本実施形態に係る、画像形成装置100で実行される画像形成処理の手順を示すフローチャートである。図10に示す各ステップの処理は、CPU401が、メモリ406に格納された制御プログラムを読み出して実行することによって、画像形成装置100上で実現される。画像形成装置100に画像データが入力されたことに応じて、S101の処理が開始される。
CPU401は、S101で、画像データの入力に応じて、モータ407の駆動を開始して、ポリゴンミラー204の回転制御を開始する。S101で、CPU401は、ポリゴンミラー204の回転速度が所定の回転速度に達するように、ポリゴンミラー204の回転速度を制御する。ポリゴンミラー204の回転速度が所定の回転速度に達すると、CPU401は、処理をS102に進める。S102で、図11に示す手順(S111〜S122)に従って、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミング制御を実行する。
S111で、CPU401は、レーザドライバ403に、発光素子1を点灯させる。その後、S112で、CPU401は、BDセンサ207からの出力に基づいて、発光素子1から出射されたレーザ光によってBD信号が生成されたか否かを判定する。CPU401は、S112では、BD信号が生成されていないと判定する限り、S112の判定処理を繰り返し、BD信号が生成されたと判定すると、処理をS113に進める。CPU401は、S113で、BD信号の生成に応じて、カウンタによるCLK信号のカウントを開始するとともに、S114で、レーザドライバ403に、発光素子1を消灯させる。
次に、S115で、CPU401は、レーザドライバ403に、発光素子Nを点灯させる。その後、S116で、CPU401は、BDセンサ207からの出力に基づいて、発光素子Nから出射されたレーザ光によってBD信号が生成されたか否かを判定する。CPU401は、S116では、BD信号が生成されていないと判定する限り、S116の判定処理を繰り返し、BD信号が生成されたと判定すると、処理をS117に進める。CPU401は、S117で、カウンタ402によるCLK信号のカウント値をサンプルして、カウント値CDTを生成するとともに、S118で、レーザドライバ403に、発光素子Nを消灯させる。
次に、S119で、CPU401は、カウント値CDTと基準カウント値(基準値)CrefBとを比較して、CDT=CrefBであるか否かを判定する。CDT=CrefBであると判定した場合、CPU401は、処理をS120に進める。S120で、CPU401は、上述のように、発光素子1から出射されたレーザ光L1によるBD信号の生成タイミングを基準とした、画像データに基づく各発光素子によるレーザ光の相対的な出射タイミングT1〜TNを、C1〜CNに基づいて設定する。S119及びS120で用いられるCrefB及びC1〜CNは、メモリ406から読み出される。
一方、S119で、CPU401は、CDT≠CrefBであると判定した場合、処理をS121に進める。S121で、CPU401は、Ccor=CDT−CrefBを算出するとともに、Ccorに基づいて、上述のようにC1〜CNを補正して、C'1〜C'Nを生成する。更に、S122で、CPU401は、上述のように、発光素子1から出射されたレーザ光L1によるBD信号の生成タイミングを基準とした、各発光素子によるレーザ光の出射タイミングT1〜TNを、C'1〜C'Nに基づいて設定する。
以上により、CPU401は、S102における、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミング制御を終了し、処理をS103に進める。図10に戻り、S103で、CPU401は、入力された画像データに基づく画像形成処理を開始する。具体的には、CPU401は、S120またはS121で設定されたレーザ出射タイミングに従って、画像データに基づくレーザ光L1〜LNを発光素子1〜Nから出射させることで感光ドラム102を露光する露光プロセスを実行する。更に、CPU401は、現像プロセス、転写プロセス等の他のプロセスを実行することによって、記録媒体Sに画像を形成する。なお、CPU401は、画像データに基づくレーザ光L1〜LNを発光素子1〜Nから出射させる際に、メモリ406に格納された補正倍率データに基づいて、上述の部分倍率の補正を行う。
その後、S104で、CPU401は、画像形成を終了するか否かを判定する。CPU401は、例えば画像形成対象のページが残っている場合には、画像形成を終了しないと判定し、処理をS102に戻す一方、画像形成を終了すると判定した場合、図10に示す一連の処理を終了する。
<相対位置ずれによる位相ずれの補正>
上述したように、光走査装置104と感光ドラム102の相対位置が適正でない場合、位相ずれ特性に基づく位相ずれ(環境変動による位相ずれ)の補正を行っても、レーザ光L1〜LNの位相を揃えることができない可能性がある。これは、光走査装置104と感光ドラム102の相対位置が適正でない場合、感光ドラム102上をレーザ光L1〜LNが走査する際にピントがずれることによって起こり得る。
ここで、図12及び図13を参照して、このような光走査装置104と感光ドラム102の相対位置のずれに起因した位相ずれの補正方法について説明する。図12(A)は、画像形成装置100の操作部(図示せず)に表示される操作画面の一例を示す。操作画面1201は、光走査装置104と感光ドラム102の相対位置に起因した位相ずれを補正するための、レーザ光の位相調整値の入力をユーザから受け付けるために用いられる。画像形成装置100は、レーザ光の位相調整用の画像1301(図13)を出力する際、及び、レーザ光の位相調整値の入力をユーザから受け付ける際に、操作画面1201を用いる。
操作画面1201が操作部に表示された状態で、ユーザがボタン1202を押下すると、画像形成装置100は、レーザ光の位相調整用の画像1301(図13)を出力する。本実施形態では、画像1301を記録媒体Sに出力(印刷)する場合について説明するが、第2の実施形態で説明するように、記録媒体Sに画像1301を出力せずに位相ずれの補正を行うことも可能である。
図13に示すように、レーザ光の位相調整用の画像1301は、A列、B列及びC列から構成される、位相調整用の画像パターンを有する。画像パターンを構成する各画像は、10mm×10mmの正方形のHT画像であり、A列、B列及びC列にそれぞれ9つずつ配置され、識別用の数字(−4〜+4)が付されている。A列、B列及びC列の各列には、1302に示すようにレーザ光の位相がそれぞれ異なる、9つの1200dpiのHT画像が、9行にわたって一列に配置されている。なお、A列、B列及びC列は、主走査方向の異なる領域に配置されており、これにより、主走査方向の異なる領域の位相ずれを検出を可能にしている。
画像1301において、例えば、第0行には、メモリ406に格納されたカウント値C1〜CNをそのまま用いて発光素子1〜Nを発光させることで、理論的にはレーザ光間で位相のずれが存在しない状態で形成されたHT画像が配置される。また、第0行以外の、第+1行、第+2行、第+3行、第+4行、第−1行、第−2行、第−3行、第−4行には、第0行から、副走査方向において2μmステップで段階的に変化した位相ずれが生じるように形成されたHT画像が順に配置される。このようなHT画像の形成は、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミングを調整することによって実現できる。
なお、1つのHT画像は、50%点灯のHT画像であり、主走査方向の位置に依存して、スクリーンが副走査方向に段階的に位相ずれを起こす。このため、レーザ光の位相ずれによって副走査線の境界で発生する周期段差との干渉によって、図16に示すように、高感度で、かつ視認性のよい、1mm前後の干渉縞を発生するように設計されている。
画像1301に含まれる各HT画像を形成するための画像データは全て同一である。一方、画像1301の形成時には、副走査方向においてレーザ出射タイミングを段階的に変化させた状態で、当該画像データに基づいて各HT画像が形成される。ユーザは、このようにして形成される画像1301を視覚的に確認することによって、位相ずれに起因して生じる干渉縞が観測されるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、位相ずれの補正値の設定を入力する。
上述のように、A列、B列及びC列における第0行のHT画像はそれぞれ、理論的にはレーザ光間で位相のずれが存在しない状態で形成されたHT画像である。しかし、出力された画像1301の各列において、第0行のHT画像が最も干渉縞が薄い画像となるとは限らない。これは、感光ドラム102と光走査装置104の相対位置が適正でないと、レーザ光の位相ずれが発生してしまうためである。
次に、出力された画像1301を用いた視覚判定方法について説明する。例えばA列では、位相ずれによる干渉縞が第−4行のHT画像に強く発生し、(HT画像に付された)番号の増加に伴って、各HT画像に発生する干渉縞が低減している。また、A列では、位相ずれによる干渉縞が第+4行のHT画像に強く発生し、番号の減少に伴って、各HT画像に発生する干渉縞が低減している。ユーザは、A列において、発生している干渉縞が最も薄い(見えにくい)第−1行のHT画像を最終的に選択することになる。
ここで、第−2行から第0行のHT画像においては、生じている干渉縞の強度が同程度であるため、ユーザにとって、発生している干渉縞が最も薄いHT画像を判定しにくい。このような場合、第+2行のHT画像と第−4行のHT画像には同程度の強度の干渉縞が観測されていることを利用すると、それらのHT画像の間の中間に位置する第−1行のHT画像を選択できる。ユーザは、このような判定方法によって、A列だけでなく、B列及びC列についても同様に、発生している干渉縞が最も薄い(見えにくい)HT画像を選択する。
図13に示す画像1301は、感光ドラム102と光走査装置104の相対位置が適正でない(相対位置がずれた状態で設置された)場合に出力された画像を示している。画像1301によれば、A列、B列及びC列のそれぞれにおいて、第−1行、第+1行及び第+2行のHT画像の組み合わせが、発生する干渉縞の強度が最も小さい組み合わせとなることがわかる。この組み合わせから、感光ドラム102上の位相ずれが図13の1303に示すように発生していることがわかる。
次に、図12を参照して、光走査装置104と感光ドラム102の相対位置のずれに起因したレーザ光の位相ずれを補正するための、レーザ光の位相調整値の入力方法について説明する。図12(A)に示す操作画面1201は、レーザ光の位相調整用の画像1301(図13)の出力を指示するためのボタン1202と、3列に配置されたボタン群1211〜1213とを含む。ボタン群1211〜1213のそれぞれは、「−3」〜「+3」の位相調整値に対応する9つの選択ボタンを含み、ユーザは各ボタン群において9つの選択ボタンのうちのいずれ1つを選択できる。ボタン群1211〜1213は、それぞれ図13のA列、B列及びC列に対応し、各ボタン群に含まれる9つの選択ボタンは、それぞれ図13の第−4行〜第+4行のHT画像に対応している。なお、図12は、反転表示された選択ボタンが選択された状態にあることを示しており、画像形成装置100の出荷時には、ボタン群1211〜1213のいずれについても「0」に対応する選択ボタンが反転表示されている。
図12(B)は、ユーザによって、ボタン群1211〜1213のそれぞれにおいていずれかの選択ボタンが選択された状態を示している。ここでは、A列、B列及びC列において、発生する干渉縞の強度が最も小さい組み合わせ(図13の1303)である第−1行、第+1行及び第+2行のHT画像に対応する選択ボタンが、ユーザによって選択されている。ユーザは、図12(B)に示すように、ボタン群1211〜1213のそれぞれにおいていずれかの選択ボタンを選択(押下)することによって、対応する位相調整値を画像形成装置100に入力できる。画像形成装置100(CPU401)は、操作画面1201を介して入力された位相調整値を、光走査装置と感光ドラムの相対位置のずれに起因したレーザ光の位相ずれを補正するための、レーザ光の位相調整値として、メモリ406に格納する。
画像形成装置100は、メモリ406に格納された位相調整値に基づいてレーザ光L1〜LNの位相を調整することによって、光走査装置と感光ドラムの相対位置のずれに起因したレーザ光の位相ずれを補正する。このような補正では、スクリーンの干渉縞を利用してレーザ光の位相調整を行うため、当該スクリーンを利用した画像形成では干渉縞が発生しにくくなり、形成される画像の品質が向上する結果となる。
ここで、光走査装置104と感光ドラム102の相対位置のずれに起因した位相ずれの補正を行うタイミングと、図9(B)に示す位相ずれ特性を測定するタイミングとにおいて、画像形成装置100の環境条件が異なる場合を想定する。このような場合、光走査装置104と感光ドラム102の相対位置のずれに起因した位相ずれ(相対位置ずれによる位相ずれ)の補正の実行後に、環境変動による位相ずれ成分が残ることで、位相ずれの補正精度が劣化する可能性がある。
例えば、図9(A)に示す温度TrefCの環境(図9(B)に示すBD間隔TrefBの環境)では、レーザ光L1〜LNに、画像形成装置100の温度変化(環境変動)による位相ずれは生じない。この環境で相対位置ずれによる位相ずれの補正を行った場合、補正用の画像1301には、環境変動による位相ずれの影響は生じず、補正によってレーザ光の位相ずれを精度よく補正できる。
一方、図9(A)に示す温度DC1の環境では、レーザ光L1〜LNに、画像形成装置100の温度変化(環境変動)による位相ずれZDC1が生じる。この環境で相対位置ずれによる位相ずれの補正を行った場合、補正用の画像1301は、相対位置ずれによる位相ずれ成分に、主走査方向の走査領域全体で+方向のZDC1の位相ずれ成分が環境変動による位相ずれ成分が加わった状態で出力される。この状態の画像1301に基づいて相対位置ずれによる位相ずれの補正をおこなうと、図8(C)に示すように、−方向の位相ずれ(例えば、レーザ光L3については、ΔZ=ZDC1×2/(N−1)の位相ずれ)を生じさせる位相調整値が得られる。これにより、画像形成装置100は、このような位相ずれの影響を受けた位相調整値によって相対位置ずれによる位相ずれの補正を行うとともに、更に環境変動による位相ずれの補正を行うことになる。その結果、このような位相ずれの影響により、相対位置ずれによる位相ずれの補正の実行後に補正誤差が残り、レーザ光の位相ずれを精度よく補正することが難しくなる。
そこで、本実施形態で、CPU401は、相対位置ずれによる位相ずれの補正(第1の補正)を実行する際には、その実行の開始前に、画像形成装置100の温度変化(環境変動)による位相ずれの補正(第2の補正)を実行する。即ち、第1の補正を実行する際には、第2の補正を実行してから第1の補正を実行する。これにより、環境変動による位相ずれ成分が相対位置ずれによる位相ずれの補正用データに残ることを防ぐことを可能にする。更に、CPU401は、環境変動による位相ずれの補正が完了した後に、相対位置ずれによる位相ずれの補正を実行する。その結果、相対位置ずれによる位相ずれの補正によってレーザ光の位相ずれを精度よく補正できる。
<相対位置ずれによる位相ずれの補正の手順>
図14は、本実施形態に係る、画像形成装置100で実行される、相対位置ずれによる位相ずれの補正(第1の補正)の手順を示すフローチャートである。図11に示す各ステップの処理は、CPU401が、メモリ406に格納された制御プログラムを読み出して実行することによって、画像形成装置100上で実現される。
まずS131で、CPU401は、相対位置ずれによる位相ずれの補正(第1の補正)の実行をするか否かを判定する。例えば、CPU401は、操作画面1201(図12)のボタン1202がユーザに押下されたこと(即ち、ユーザからの実行指示)に応じて、相対位置ずれによる位相ずれの補正(第1の補正)を実行すると判定し、処理をS132に進める。
S132で、CPU401は、図11に示す手順のレーザ出射タイミング制御を、環境変動による位相ずれの補正(第2の補正)として実行する。即ち、本実施形態では、発光素子1及びNを用いて、BDセンサ207から出力されるレーザ光L1,LNに対応する2つのBD信号の時間間隔を測定する。更に、その測定結果に基づいて、発光素子1〜Nについてのレーザ出射タイミングを設定する(S120またはS122)。このようにして、CPU401は、第1の補正を実行する際には、第2の補正を実行してから第1の補正を実行する。
次にS133で、CPU401は、S120またはS122で設定されたレーザ出射タイミングを用いて、レーザ光L1〜LNについての位相調整用の画像(補正用の画像)を出力する。本実施形態では、S133で出力される画像は、図13に示す画像1301であり、記録媒体S上に形成されて、排紙部116へ排紙される。このようにして出力される位相調整用の画像は、環境変動による位相ずれ成分の影響を受けず、相対位置ずれによる位相ずれ成分のみの影響を受けた画像となる。
次にS134で、CPU401は、S133で出力された画像に基づいて、位相調整値(補正データ)を決定する。本実施形態では、図12及び図13を用いて上述したように、操作画面1201を介した位相調整値の入力をユーザから受け付けることによって、位相調整値を決定する。なお、位相調整値は、図12及び図13に示すように、主走査方向の走査領域を分割して得られる複数の領域のそれぞれについて決定される。
最後にS135で、CPU401は、S134で決定した位相調整値をメモリ406に格納することによって、光走査装置104に対して設定する。これにより、光走査装置104において、メモリ406に格納された位相調整値を用いて、相対位置による位相ずれの補正が行われる。具体的には、部分倍率の補正用の補正倍率データと、レーザ光L1〜LNによる、主走査方向の画像(画素)の書き出し位置の補正用のカウント値C1〜CN(タイミング制御データ)とを、位相調整値によって調整することで、このような補正を実現できる。これにより、図10のフローチャートに従った画像形成処理は、相対位置による位相ずれが精度よく補正された状態で実行されることになり、環境変動による位相ずれの補正(S102)を精度よく実行することが可能である。
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置100は、光走査装置102と感光ドラム104の相対位置のずれに起因した位相ずれの補正(第1の補正)を行う際に、環境変動による位相ずれの補正(第2の補正)を実行してから、第1の補正を実行する。これにより、位相ずれをより高い精度で補正可能になるため、感光体ドラム102を走査する複数のレーザ光の位相を揃えることが可能になる。
[第2の実施形態]
第1の実施形態では、相対位置ずれによる位相ずれの補正(図14)において、位相調整用の画像を記録媒体Sに出力することで、ユーザが位相調整値を操作画面1201を介して入力する例を示している。本実施形態では、位相調整用の画像を記録媒体Sに出力することなく中間転写ベルト107上に出力(形成)した状態で、当該画像を画像センサ120によって読み取ることによって、相対位置ずれによる位相ずれの補正を行う例を示す。これにより、相対位置ずれによる位相ずれの補正を画像形成装置100が自動的に実行できるようになるため、ユーザの負担が軽減される。なお、説明の簡略化のため、第1の実施形態と重複する部分については説明を省略する。
中間転写ベルト107上に形成された、図13に示す位相調整用の画像1301を読み取るために、画像センサ120が用いられる。画像センサ120は、画像1301のA列、B列及びC列のパターン画像をそれぞれ読み取り可能な3箇所の位置に配置されている。
本実施形態では、CPU401は、S133で、中間転写ベルト107上に位相調整用の画像1301が形成されるよう、画像形成制御を行う。中間転写ベルト107の回転によって、中間転写ベルト107上に形成された画像(トナー像)1301が、画像センサ120によって読み取り可能な位置に到達する。中間転写ベルト107上の画像1301は、画像センサ120の位置を通過すると、ベルトクリーナによって回収されることで中間転写ベルト107上から消失し、記録媒体Sに転写されることはない。
図18は、中間転写ベルト107上に形成された画像1301に含まれる1つのHT画像を示す上面図であり、画像センサ120が配置された位置1802を示している。画像センサ120は、1つの発光ダイオード(LED)と、同等の性能を有する2つのフォトダイオード(PD)とを備える、投光反射型のセンサで構成されている。図18には、2つのPDによる検出領域1803,1804も示している。検出領域1803,1804は、副走査方向に対して45度の傾きを有するように配置され、それぞれ直径0.3mm程度の大きさを有する。画像の検出結果を示す、2つのPDから出力されるアナログ信号は、A/D変換された後に、CPU401に送られる。
中間転写ベルト107上に出力(形成)された画像1301は、中間転写ベルト107の回転によって副走査方向に搬送され、画像センサ120による検出領域を通過する。画像センサ120は、画像1301の干渉縞の濃度の変化を読み取ることで、振動波形を検出する。振動波形の形状は、画像センサ120の感度、検出領域のスポット形状、干渉縞の強度等に依存するため、正弦波に近い形状となる。ただし、スポット形状よりも干渉縞の周期が十分に広いため、干渉縞の強度は、画像センサ120が備える2つのPDの両方で、正弦波の振幅として検出されうる。また、干渉縞の角度は、2つのPDの両方から出力される信号の差分の振幅として検出されうる。2つのPDが成す角度と干渉縞の角度とが一致する場合、その差分の振幅は極めて小さくなる。
本実施形態では、S134で、CPU401は、画像センサ120による画像1301の検出結果に基づいて、位相調整値(補正データ)を決定する。具体的には、CPU401は、画像センサ120の2つPDから出力される2つの信号の振幅とその差分を検出することで、画像1301に含まれる各HT画像に生じた干渉縞の強度及び角度を検出できる。更に、CPU401は、その検出結果に基づいて、図12及び図13を用いて説明した判定方法と同様の方法で、操作部を介したユーザの入力に依存することなく、位相調整値(補正データ)を自動的に決定できる。
なお、本実施形態では、投光反射型の画像センサ120を用いる例について説明したが、画像形成装置100に画像読取部を設け、記録媒体Sに形成した画像1301を当該画像読取部で読み取ることによっても、位相調整値(補正データ)を決定できる。
[第3の実施形態]
第3の実施形態では、第1の実施形態の変形例として、複数のレーザ光L1〜LNの走査状態に対応するパラメータとして、BD間隔に代えて、画像形成装置100(光走査装置104)の内部の温度を用いる例について説明する。なお、説明の簡略化のため、第1の実施形態と重複する部分については説明を省略する。
図9(A)は、第1の実施形態で説明したように、画像形成装置100(光走査装置104)の内部の温度と、レーザ光L1とレーザ光LNとの間で生じる、主走査方向の位相ずれとの関係を示している。図9(A)に示す位相ずれ特性は、光走査装置の製造工程において、測定または理論検討によって予め取得される。図9(A)に示すように、画像形成装置100の内部の温度の変化に対する、感光ドラム102上の位相ずれの変化は、傾きK'の直線状の特性を示し、主走査方向の位置によらず、走査領域全体でほぼ同様の特性となる。
図9(A)に示す位相ずれ特性における、X軸との交点に相当する温度(基準温度)であるTrefCは、主走査方向における走査領域全体で各レーザ光の位相を揃えるための基準として用いられる温度である。温度モニタ素子(図示せず)を用いて測定された、画像形成装置100の内部の温度がTrefCである場合、位相ずれは0となり、これは主走査方向の走査領域全体で各レーザの位相が揃っていることを示す。
なお、本実施形態の画像形成装置100には、CPU401に接続された温度モニタ素子(図示せず)を備えている。CPU401は、画像形成装置100の内部の温度を示す温度情報を、所定のタイミングに温度モニタ素子から取得できる。CPU401は、取得した温度情報が示す温度DCに対応するカウント値CDCを生成する。なお、変換後の位相ずれ特性に基づく位相ずれの補正は、第1の実施形態で図5を用いて説明した制御において、CDT及びCrefBを、CDC及びCrefCに置き換えることによって実現できる。
本実施形態では、第1の実施形態と同様、図10のフローチャートに示す手順で、画像形成装置100における画像形成処理が実行される。ただし、S102では、CPU401は、図15に示す手順(S211〜S216)に従って、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミング制御を実行する。
S211で、CPU401は、温度モニタ素子から取得した温度情報に基づいて、画像形成装置100の内部の温度DCを検出する。更に、S212で、CPU401は、温度DCに対応するカウント値CDCを生成する。
次に、S213で、CPU401は、カウント値CDCと基準カウント値(基準値)CrefCとを比較して、CDC=CrefCであるか否かを判定する。CDC=CrefCであると判定した場合、CPU401は、処理をS214に進める。S214で、CPU401は、画像データに基づく各発光素子によるレーザ光の相対的な出射タイミングT1〜TNを、C1〜CNに基づいて設定する。S213及びS214で用いられるCrefC及びC1〜CNは、メモリ406から読み出される。
一方、S213で、CPU401は、CDC≠CrefCであると判定した場合、処理をS215に進める。S215で、CPU401は、Ccor=CDC−CrefCを算出するとともに、Ccorに基づいてC1〜CNを補正して、C'1〜C'Nを生成する。更に、S216で、CPU401は、各発光素子によるレーザ光の出射タイミングT1〜TNを、C'1〜C'Nに基づいて設定する。
以上により、CPU401は、S102における、発光素子1〜Nのレーザ出射タイミング制御を終了し、処理をS103に進める。S103及びS104の処理は、第1の実施形態と同様である。
本実施形態によれば、第1及び第2の実施形態と同様、これにより、位相ずれをより高い精度で補正可能になるため、感光体ドラム102を走査する複数のレーザ光の位相を揃えることが可能になる。
100:画像形成装置、102(Y,M,C,K):感光ドラム、104(Y,M,C,K):光走査装置、201:レーザ光源、LD1〜LDN:発光素子1〜N、204:ポリゴンミラー、207:BDセンサ、401:CPU

Claims (11)

  1. 感光体を露光するための光ビームをそれぞれが出射する複数の発光素子を備える光源と、
    前記複数の発光素子から出射された複数の光ビームが前記感光体を走査するよう、当該複数の光ビームを偏向する偏向手段と、
    前記複数の光ビームによる露光によって前記感光体に形成された静電潜像を現像することで、画像を形成する画像形成手段と、
    前記画像形成手段に補正用の画像を形成させ、形成された前記補正用の画像に基づいて、前記複数の発光素子のそれぞれの、画像データに基づく光ビームの相対的な出射タイミングを補正する第1の補正と、前記複数の光ビームによる前記感光体上の走査状態に対応するパラメータを測定し、得られたパラメータ値に基づいて、前記複数の発光素子のそれぞれの前記出射タイミングを補正する第2の補正と、を実行する補正手段と、
    前記補正手段によって補正された前記出射タイミングに従って、前記複数の発光素子のそれぞれが画像データに基づく光ビームを出射するよう、前記光源を制御する制御手段と、を備え、
    前記補正手段は、前記第1の補正を実行する際には、前記第2の補正を実行してから前記第1の補正を実行する
    ことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記補正手段は、前記第1の補正では、前記画像形成手段に前記補正用の画像を記録媒体に形成させ、当該記録媒体に形成された画像に応じた、前記出射タイミングの補正用の補正値の入力を、ユーザから受け付ける
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記画像形成手段によって形成された画像が転写される転写体を更に備え、
    前記補正手段は、前記第1の補正では、前記転写体に転写された前記補正用の画像を画像センサで読み取ることによって、前記出射タイミングの補正用の補正値を決定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  4. 前記補正手段は、前記画像形成手段によって画像データに基づく画像の形成が行われる際に、前記第2の補正を実行することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  5. 前記補正手段は、ユーザからの実行指示に応じて、前記第1の補正を実行することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記複数の発光素子のそれぞれの、画像データに基づく光ビームの相対的な出射タイミングを制御するためのタイミング制御データが格納された記憶手段を更に備え、
    前記補正手段は、前記記憶手段に格納された前記タイミング制御データを補正する
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  7. 前記偏向手段によって偏向された光ビームが入射する位置に設けられ、前記偏向手段によって偏向された光ビームが入射すると当該光ビームを検出したことを示す検出信号を生成するビーム検出手段を更に備え、
    前記補正手段は、前記第2の補正では、前記複数の発光素子のうちの第1及び第2の発光素子が第1及び第2の光ビームを順に出射するよう前記光源を制御し、前記ビーム検出手段によって生成される、前記第1及び第2の光ビームに対応する2つの検出信号の時間間隔を、前記パラメータとして測定する
    ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  8. 前記補正手段は、前記第2の補正では、前記時間間隔と、前記複数の光ビームが前記感光体を走査する際の、主走査方向における相対的な走査位置のずれに対応する、前記複数の光ビームの位相ずれとの関係を示す補正特性を用いて、前記出射タイミングを補正する
    ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。
  9. 前記補正手段は、前記第2の補正では、前記画像形成装置の内部の温度を、前記パラメータとして測定することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  10. 前記補正手段は、前記複数の光ビームが前記感光体を走査する際の、主走査方向における相対的な走査位置が一致するよう、前記複数の発光素子のそれぞれの前記出射タイミングを補正することを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  11. 前記画像形成手段は、
    前記感光体と、
    前記感光体を帯電させる帯電手段と、
    前記複数の光ビームによる露光によって前記感光体に形成された静電潜像を現像して、記録媒体に転写すべき画像を前記感光体に形成する現像手段と
    を備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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