JP4181922B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光ドラムなどの像担持体上を走査するレーザビームのオン／オフ制御に用いられる画像クロックを生成する周波数変調装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の画像形成装置においては、一般に、半導体レーザから発光するレーザ光をオン、オフしながら、このレーザ光を回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査し、感光体に照射することによって、潜像形成が行われ、トナー像へと現像し、そのトナー像を記録媒体上に転写することにより画像形成が行われる。
【０００３】
このような画像形成装置においては、入力される画像データに応じてレーザ光のＯＮ／ＯＦＦ制御をするレーザ制御部に必要な画像クロックとその画像クロックを生成する上で基準となる基準クロックは常に一定のクロックが用いられてきた。その理由は、この基準クロックが一定でないと、画像クロックが正しい周波数として生成できず、その周波数に揺らぎを生じてしまい、レーザのＯＮ／ＯＦＦタイミングが正規のタイミングからずれ、それにより感光体上に形成される潜画像のドット形成位置が微妙にずれ、その結果、画像ひずみや色ずれ色むらが発生するからである。
【０００４】
また、図４に示すようなポリゴンミラー３８と感光体４２との間にｆ−θレンズ４０が設けられている。これは、ｆ−θレンズがレーザ光の集光作用、走査の時間的な直線性を保証するような歪曲収差の補正作用などの光学特性を有し、これにより、ｆ−θレンズを通過したレーザ光は、感光体上に所定方向に等速で結合走査される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平２−２８２７６３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする問題】
しかしながら、このようなレンズは図１のカーブに示すような光学特性であるｆ−θ特性を有しており、一般的にはレンズ端部ほど感光体４２上では走査速度が速くなり完全な等速走査とならない。図１で説明すると、主走査端部のある画素をＰｓ（Ｎ−１）、その次画素をＰｓＮとすると端部画素間隔Ｄｓは、
Ｄｓ＝ＰｓＮ−Ｐｓ（Ｎ−１）
で表され、同様に主走査中心部のある画素をＰｃ（Ｎ−１）、その次画素をＰｃＮとすると中心画素間隔Ｄｃは、
Ｄｃ＝ＰｃＮ−Ｐｃ（Ｎ−１）
であり、前述したｆ−θレンズ４０の特性から、
Ｄｓ＞Ｄｃ
と主走査位置によって画素の間隔が異なってしまう。結果として、１ライン内で部分的に倍率の異なる画像を印字することとなってしまい忠実な画像再現ができない。
【０００７】
また、カラー装置においてはＹ．Ｍ，Ｃ，Ｋ各色毎に前述したｆ−θレンズ４０を有し、各レンズ毎の特性ばらつきによって同位置の画素であっても感光ドラム４２上に照射する位置がずれて結果として形成画像に色ずれが生じ、著しい画質低下を招いてしまう。
【０００８】
このような課題を解決する手法として、特開平０９−２１８３７０（富士フィルム）のように、画像クロックの周波数をｆ−θ特性による走査速度の変化を打ち消すように１ライン内で部分的に変調して等速走査するように補正する装置が知られている。
【０００９】
しかしながら、同一レンズにおいても、寸法誤差、取り付け誤差等により図９にあるように装置毎にｆ−θ特性は異なり照射位置はずれてしまう。レンズの製造ばらつき誤差を抑えるには高価なレンズが必要となり、取り付け位置を精密に行うにしても煩雑な作業を要することとなる。
【００１０】
このような装置毎の固体ばらつきを補正する手法としては、特開平１１−１９８４３５（富士ゼロックス）にあるように、装置毎に同一の周波数変調を行うのではなく、主走査方向の複数所定位置においてレジマーク検知をすることにより算出されたずれ量から周波数変調を行い補正する手法がある。該装置によれば装置各々の特性にあった補正が可能になる。
【００１１】
しかしながら、図５に示すように、ある画素Ｎの主走査絶対位置は走査開始位置からの累積となるため、画素０〜（Ｎ−１）までの画素位置が確定していないと、すなわち画素クロック周波数ｆｎ−１までが決定していなければならない。よって再調整を行うには全ての周波数設定値を装置毎に算出する必要があり、そのためには複雑なアルゴル・手順を要すると共に、図７に示すように全設定値を記憶しなくてはならずメモリ（ＲＡＭ）の大容量化を招く。
【００１２】
本発明の目的は、以上に述べてきたようなｆ−θレンズ固有のばらつきをも補正可能な画像形成装置を、装置の複雑化、コストアップを招くことなく実現することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、レーザビームで走査される像担持体を有する画像形成装置であって、前記レーザビームで走査される像担持体上の主走査ラインを複数の画素から構成される複数のセグメントに分割するセグメント分割手段と、基準クロック周期と変調係数とに基づいて補助クロック周期を算出する補助クロック算出手段と、予め設定されている初期周期値と前記補助クロック周期とに基づいて、前記複数のセグメントにそれぞれ対応する画像クロックを生成する画像クロック生成手段と、理想のレーザ照射位置と実際のレーザ照射位置とのずれを検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に応じてレーザ照射位置のずれを補正する補正手段とを備え、前記検知手段は、像担持体上の主走査ラインを連続する複数のセグメントから構成される複数のブロックに分割して前記ブロック毎に予め設定された理想のレーザ照射位置と実際のレーザ照射位置とのずれを検知し、 前記補正手段は、前記検知手段の検知結果に応じて、各ブロックを構成する前記複数のセグメントのうち、一部のセグメントの前記変調係数を制御してレーザ照射位置のずれを前記ブロック毎に補正することを特徴とする。
【００１４】
また、更に前記ブロック毎に構成されるセグメント数より少ない数のセグメントを調整セグメントとし、前記補正手段は、前記調整セグメントの画素周期を制御してレーザ照射位置の誤差を補正することを特徴とする。
【００１５】
また、前記調整セグメントは、前記ブロック分割したブロック毎の最終セグメントであることを特徴とすることで、より調整が簡易になり、メモリレスに繋がる。
【００１６】
また、調整セグメントに設定する値は、前記ブロック分割毎に同値であることを特徴とすることでやはり期待される効果が得られる。
【００１７】
また、前記ブロック分割をｆ−θレンズ特性カーブの変極点で分割することで、特性の変化が大きい部分の調整をすることになり簡単な構成で精度の高い補正が可能になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図４は本発明の一実施形態に係る画像形成装置の光学走査ユニットの構成を模式的に示す図である。
【００２０】
光学走査ユニットは、レーザ駆動回路３５、レーザユニット３６を有している。レーザユニット３６は不示図の半導体レーザ及びコリメートレンズから構成する。
【００２１】
非画像領域において、レーザユニット３６から出射したレーザビームＬ１はシリンドリカルレンズ３７を入射しポリゴンミラー３８に到達する。ポリゴンミラー３８は、スキャナモータユニット３９によって等角速度で回転している。ポリゴンミラー３８に到達したレーザビームはポリゴンミラー３８によって偏光され、ｆ−θレンズ４０によって感光ドラム４２の回転方向と直角方向に等速走査となるように変換され、反射ミラー４１にて反射し、ビーム検出センサ４３に受光させる。画像領域ではレーザビームＬ２はレーザビームＬ１同様にｆ−θレンズ４０を出射した後、反射ミラー３８を経由して感光ドラム４２上を照射することにより潜像形成を行う。感光ドラム４２に形成された潜像はトナー現像後、用紙に転写・定着することにより画像印字される。
【００２２】
［画像クロック生成部］
図２は実施形態における画像クロック生成部のブロック図である。画像クロック生成部１７は予め設定された画像クロック信号に対して周波数変調を行う。２０は基準クロック発生部で任意の周波数である基準クロック信号２１を発生する。２２は変倍係数設定レジスタで基準クロック信号２１の周期比率を可変する乗数が設定される。該設定乗数値は記憶手段５０に格納されており、所定の乗数値がＲＡＭなどの揮発性の記憶手段に格納され書き換えが可能となっており、その他の乗数値はＲＯＭなどの不揮発性の記憶手段に格納されており書き換え不能である。詳細は後述する。基準クロック信号２１及び変倍係数２３は補助画素発生回路２４に入力され補助画素２５を発生する。
【００２３】
例えば基準クロック信号２１の周期をτｒｅｆ、変倍係数２３をαとすると補助画素２５の周期をΔτとすると、Δτは次の（１）式で表される。
【００２４】
Δτ＝α・τｒｅｆ …（１）
ここで変倍係数２３は、周期Δτが画像クロック１８の周期より充分に短くなるような値に設定されている。
【００２５】
初期周期設定レジスタ２６においては、画像クロック生成部１７から出力する画像クロック１８の周期の初期値が格納されている。
【００２６】
変調クロック制御回路３０は、主走査方向に走査する１ライン内を、任意数の画素で構成するセグメントに分割し、複数セグメントを形成する。そして、各セグメント内で画像クロック周期が一定となるよう管理する。セグメント内の画素数は、画素数設定レジスタ３１内の画素数設定値３２によって設定される。各セグメント間での画素数は、同一数でも異なる値でも良い。
【００２７】
図３はセグメントとセグメント内の画像クロック１８周期の関係を示すグラフである。
【００２８】
変調クロック制御回路３０は、ビーム検出センサ４３から出力される書き出し基準となる信号であるビーム検出（ＢＤ）信号２９が入力されると、変調クロック発生回路２８から最初のセグメント（セグメント０）で初期周期２７（τｖｄｏ）の画像クロック１８が出力されるよう制御する。
【００２９】
次のセグメント（セグメント１）に対して、変調クロック制御回路３０は、次のセグメント（セグメント１）に対する変調クロック制御信号３３を生成し、変調クロック発生回路２８に出力する。この変調クロック制御信号３３を受けた変調クロック発生回路２８は、補助画素２５と初期周期２７（τｖｄｏ）に基づいて次の（２）式で表される周期を有する変調クロック信号ΔＴ１を画像クロック１８として生成する。
【００３０】
ΔＴ１＝τｖｄｏ＋α・τｒｅｆ …（２）
ここで、αはセグメント１に対する変倍係数である。
【００３１】
同様に、さらに次のセグメント（セグメント２）に対しては、変調クロック制御回路３０は、さらに次のセグメント（セグメント２）に対する変調クロック制御信号３３を変調クロック発生回路２８に出力する。この変調クロック制御信号３３を受けた変調クロック発生回路２８は、補助画素２５と初期周期２７（＝τｖｄｏ）に基づいて次の（３）式で表される周期を有する変調クロック信号ΔＴ２を画像クロック１８として生成する。
【００３２】
ΔＴ２＝τｖｄｏ＋α・τｒｅｆ＋β・τｒｅｆ …（３）
ここで、βはセグメント２に対する変倍係数である。
【００３３】
また、セグメント２以降にさらにセグメントがある場合も、同様の手順で、そのセグメントに対する変調クロック信号が生成され、画像クロック１８として出力される。
【００３４】
以上のように１ライン内で複数の周期を有する画像クロック１８が変調クロック発生回路２８から出力される。
【００３５】
図６はセグメント内の画像クロック１８周期を多段階に可変させた時の関係を示すグラフである。以下に、セグメント内で周波数変調を行った場合についてのセグメント周期の制御方法について説明する。
▲１▼初期セグメント（セグメント０）可変の場合
初期周期をτｖｄｏ、１セグメント当りの画素数をｎ、セグメント０変調係数をα、セグメント１変調係数をβ、及び基準クロック周期をτｒｅｆとすると、セグメントＯでの１画素当りの周期Δτａ、セグメントＯの最終周期ΔＴ０は、次の（４）および（５）式で表される。
【００３６】
Δτａ＝（α・τｒｅｆ）／ｎ …（４）

一方、初期セグメントの次のセグメントすなわちセグメント１に対しては、変調係数（セグメント１）をβ、基準クロック周期をτｒｅｆとすると、セグメント１での１画素当りの周期Δτｂおよびセグメント１の最終周期ΔＴ１は、次の（６）および（７）式で表される。
【００３７】
Δτｂ＝（β・τｒｅｆ）／ｎ …（６）
ΔＴ１＝τｖｄｏ＋α・τｒｅｆ＋｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝・｛（β・τｒｅｆ）／ｎ｝
＝τｖｄｏ＋α・τｒｅｆ＋（ｎ＋１）／２・（β・τｒｅｆ） …（７）
▲２▼初期セグメント（セグメント０）固定の場合
以下の式で表される。
【００３８】
Δτａ＝ ０
ΔＴ０＝τｖｄｏ
Δτｂ＝（β・τｒｅｆ）／ｎ
ΔＴ１＝τｖｄｏ＋｛ｎ・（ｎ＋１）／２｝・｛（β・τｄｏ）／ｎ｝＝τｖｄｏ＋｛（ｎ＋１）／２｝・（β・τｄｏ）
ｆ−θレンズ４０の代表特性から以上の計算を行い、装置間で共通の第１の補正設定値をＲＯＭに格納する。
【００３９】
次にブロック分割について図８を用いて説明する。セグメントを所定の数ごとに、または特性カーブの変極点で区切りブロック分割を行う。該分割は予め決めた固定分割であってもよいし、可変であってもよい。図中の数字はセグメント番号を表しており、この場合はセグメント数を４づつだけブロック分割しており、セグメント１〜４がブロック１、セグメント５〜８がブロック２、セグメント９〜１２がブロック３となる。この分割によって定められた境界線近傍の複数画素を選択して印字パターンとする印字パターン制御信号１９を発生させる。但し、各ラインにおける印字パターンの出力場所は同一位置とする。
【００４０】
［再補正の説明］
図１０のように、出力した印字パターンＬ１、Ｌ２、Ｌ３・・・の位置を検知（印字パターン照射位置にＢＤセンサもどき、装置内に配置された光学センサやＣＩＳで印字パターンを読み込み、または出力紙をスキャナで読み込む）して実際の印字位置と理想位置とのずれ量を検出する。そしてブロック分割毎で所定セグメントに対する前記再補正値のみをＲＡＭに格納し、その他のセグメントに対する設定値は書き換え不能なＲＯＭに格納されて固定となる。
【００４１】
（再補正の実施形態１）
再補正の第１の実施形態を図１０を用いて説明する。実際は１００以上のセグメントから構成されるが、ここでは説明を簡素化するために１２のセグメントで構成されていたとする。１２のセグメントを４セグメント毎にブロック分割し、印字パターンＬ１ｒ、Ｌ２ｒ、Ｌ３ｒを用紙出力してスキャナに読みこませる。読み込んだ画像データから基準位置（主走査開始位置）からの位置を検知して理想値Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とのずれ量ｈ１、ｈ２、ｈ３を検出する。さらに各ブロック毎のずれ量ｈｎ−ｈ（ｎ−１）を算出する。図例では
ブロック１でのずれ量＝ｈ１
ブロック２でのずれ量＝ｈ２−ｈ１
ブロック３でのずれ量＝ｈ３−ｈ２
となる。
【００４２】
上記ブロック毎のずれ量と先に説明した画像クロックの変調方法から、ブロックの最終セグメントである調整セグメント４、８、１２だけ変調係数を算出しなおしてＲＡＭに格納しなおす。該セグメントの走査速度をＶ４、Ｖ８、Ｖ１２、調整前の周波数をｆ４、ｆ８、ｆ１２、再調整後のセグメントの周波数をｆ´４、ｆ´８、ｆ´１２、とすると、
ｆ´４＝ｆ４＋Ｖ４／ｈ１、ｆ´８＝ｆ８＋Ｖ８／（ｈ２−ｈ１）、ｆ´１２＝ｆ１２＋Ｖ１２／（ｈ３−ｈ２）
となる。
【００４３】
以降の周波数変調は調整した値で補正することとなる。従来は１２の全セグメントの設定値を格納するＲＡＭ容量が必要であったが、当実施例１によれば３セグメントの設定値だけの１／４容量に削減できる。また、ブロック毎に独立して調整可能であるので複雑なアルゴルも必要としないですむ。
【００４４】
なお、上記では印字パターンは用紙出力としたが、ドラム上の印字パターンを検出してもよい。さらにセグメントのブロック分割は、ブロック１：１〜６、ブロック２：７〜８、ブロック３：９〜１２というように等分割でなくてもよい。
【００４５】
（再補正実施形態２）
再補正の第２の実施形態を図１１を用いて説明する。ブロックの構成からずれの算出までは前実施形態１と同様とする。
【００４６】
ブロック１でのずれ量＝ｈ１
ブロック２でのずれ量＝ｈ２−ｈ１
ブロック３でのずれ量＝ｈ３−ｈ２
本実施形態２では調整すべきセグメントがブロック毎に複数ある。図では
ブロック１の調整セグメント：３、４
ブロック２の調整セグメント：７、８
ブロック３の調整セグメント：１１、１２
と２つのセグメントがそれぞれ調整される。そして、調整値の算出の仕方で以下の２通りがある。
【００４７】
２−１）調整セグメント別に異なる値を算出
該セグメントの走査速度をＶ３、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ１１、Ｖ１２、調整前の周波数をｆ３、ｆ４、ｆ７、ｆ８、ｆ１１、ｆ１２、再調整後のセグメントの周波数をｆ´３、ｆ´４、ｆ´７、ｆ´８、ｆ´１１、ｆ´１２、とすると、ずれ量を等配分して以下のように算出できる。
【００４８】
ｆ´３＝ｆ３＋Ｖ３／（ｈ１／２）
ｆ´４＝ｆ４＋Ｖ４／（ｈ１／２）
ｆ´７＝ｆ７＋Ｖ７／｛（ｈ２−ｈ１）／２｝
ｆ´８＝ｆ８＋Ｖ８／｛（ｈ２−ｈ１）／２｝
ｆ´１１＝ｆ１１＋Ｖ１１／｛（ｈ３−ｈ２）／２｝
ｆ´１２＝ｆ１２＋Ｖ１２／｛（ｈ３−ｈ２）／２｝
この方法により補正後のずれ分吸収量が分散できる。
【００４９】
２−２）ブロック毎の調整セグメントに同値を算出
または、常に調整セグメントはブロック毎に同値を設定するようにする。すなわちｆ３＝ｆ４、ｆ７＝ｆ８、ｆ１１＝ｆ１２であり、走査速度を平均して以下のように算出できる。
【００５０】
ｆ´３＝ｆ´４＝ｆ３＋｛（Ｖ３＋Ｖ４）／２｝／ｈ１
ｆ´７＝ｆ´８＝ｆ７＋｛（Ｖ７＋Ｖ８）／２｝／｛（ｈ２−ｈ１）／２｝
ｆ´１１＝ｆ´１２＝ｆ１１＋｛（Ｖ１１＋Ｖ１２）／２｝／｛（ｈ３−ｈ２）／２｝
この方法によりずれ量を分散しつつ、ＲＡＭ容量をより少なくできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ｆ−θレンズ固有のばらつきを再補正可能になる。さらに再調整するセグメントの数が少なくすむのでメモリレスで手順・アルゴルの簡素化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ｆ−θ特性カーブおよび感光ドラム４２上の印字位置の説明
【図２】画像クロック生成部１７のブロック図
【図３】セグメントとセグメント内の画像クロック１８周期の関係を示すグラフ
【図４】光学走査ユニットの構成図
【図５】画素Ｎの主走査絶対位置の説明図
【図６】セグメント内の画像クロック１８周期を多段階に可変させた時を示すグラフ
【図７】再設定する場合において設定値を格納する従来説明
【図８】セグメントをブロック分割する説明図
【図９】ｆ−θ特性カーブがずれてしまった図
【図１０】再補正の実施形態１の説明図（調整セグメント１つ／ブロック）
【図１１】再補正の実施形態２の説明図（調整セグメント複数／ブロック）

Claims (2)

1. レーザビームで走査される像担持体を有する画像形成装置であって、前記レーザビームで走査される像担持体上の主走査ラインを複数の画素から構成される複数のセグメントに分割するセグメント分割手段と、
   基準クロック周期と変調係数とに基づいて補助クロック周期を算出する補助クロック算出手段と、
   予め設定されている初期周期値と前記補助クロック周期とに基づいて、前記複数のセグメントにそれぞれ対応する画像クロックを生成する画像クロック生成手段と、
   理想のレーザ照射位置と実際のレーザ照射位置とのずれを検知する検知手段と、
   前記検知手段の検知結果に応じてレーザ照射位置のずれを補正する補正手段とを備え、前記検知手段は、像担持体上の主走査ラインを連続する複数のセグメントから構成される複数のブロックに分割して前記ブロック毎に予め設定された理想のレーザ照射位置と実際のレーザ照射位置とのずれを検知し、
   前記補正手段は、前記検知手段の検知結果に応じて、各ブロックを構成する前記複数のセグメントのうち、一部のセグメントの前記変調係数を制御してレーザ照射位置のずれを前記ブロック毎に補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記一部のセグメントとは、各ブロックを構成する前記複数のセグメントのうち最終のセグメント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。

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