JP5882612B2

JP5882612B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP5882612B2
Application number: JP2011142801A
Authority: JP
Inventors: 茅野　紀幸; 紀幸茅野; 勝彦高野; 直井　雅明; 雅明直井; 真吾堀田; 武志内田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-06-28
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2016-03-09
Anticipated expiration: 2031-06-28
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Description

本発明は、レーザ光源を備える画像形成装置に関する。

画像信号に基づいて変調されたレーザ光を回転多面鏡（ポリゴンミラー）により偏向し、感光ドラム上を走査させる画像形成装置について、その走査位置精度を向上させるための技術が種々考案されている。例えば、走査位置精度を向上させるためのレーザ光の軌跡を予め測定する技術として、感光ドラムの両端の外側にそれぞれ配置されたレーザ光検出用のセンサを用い、リアルタイムに走査位置の補正を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

より具体的には、特許文献１に記載された技術では、レーザ光の主走査方向の画像書き出しタイミングを調整するために、感光ドラムの書き出し側に配置されたレーザ光検出用のセンサを使用して、主走査方向の書き出し位置を揃えている。また、感光ドラムの両端の外側にそれぞれ配置されたセンサ間をレーザ光が通過する時間を測定し、主走査方向の走査密度を補正している。

特開２００３−２１７９９号公報

上記の特許文献１に記載されている技術では、レーザ光が感光ドラムの両端の外側にそれぞれ配置されたセンサを通過する時間差から、センサ間のレーザ光の走査速度を求めることができる。これにより、ポリゴンミラーモータの回転ムラやポリゴンミラー面の加工精度等の変動要因に起因する走査密度の変動を補正することができる。

しかしながら、走査密度の変動要因はこれらに限られるものではなく、例えば、レーザ光の波長変動も走査密度の変動要因として挙げられる。画像形成装置にはシングルモードと呼ばれる単一波長のレーザ光をのみを発振する半導体レーザチップが一般的に用いられているため、以下に半導体レーザチップから出射されるレーザ光の波長変動について説明する。

半導体レーザチップでは、使用環境の温度変化と自己発熱による温度変化によって波長変動が発生する。この現象はモードホップと呼ばれている。図１２は、モードホップ現象によるレーザ光の波長の変化の一例を示す図である。図１２中、符号１０１は昇温時の変化特性を、符号１０２は降温時の変化特性を、符号１０３は温度変化分を、符号１０４は波長変化分をそれぞれ示している。

図１２に示した特性は、長共振器型の半導体レーザチップの例であり、波長は温度が上昇するに従ってほぼ一定の間隔で階段状に変化する。また、昇温時の変化（変化特性１０１）と降温時の変化（変化特性１０２）とが異なることも知られている。

画像形成装置では、レーザ光は感光ドラム面上に到達するまでに複数の光学レンズを通過するため、モードホップによりレーザ光に波長変動が生じると、光学レンズの持つ色収差分だけ照射角度が偏向する。したがって、感光ドラム面上では、モードホップが発生した瞬間に急激な照射位置変動が起こると共にその前後で走査密度が変化し、これにより走査位置精度が悪化する。また、感光ドラムの両端の外側にそれぞれ配置されたレーザ光検出用のセンサがレーザ光を受光している時にモードホップが発生して急激に波長が変動すると、正確な走査速度を測定することができない。なお、モードホップが発生しないようにチップ温度を制御することは、その精度とコストから考えて実用的ではない。

図１３は、モードホップ現象によるレーザ光の波長の変化の別の例を示す図である。図１３中、符号１０５は変化特性を、符号１０６は温度変化分を、符号１０７は波長変化分をそれぞれ示している。なお、図１３には、比較のために、図１２に示した変化特性１０１等を併記している。図１３に示した特性は、短共振器型の半導体レーザチップ、例えば、ＶＣＳＥＬのものである。

短共振器型の半導体レーザチップを用いると、長共振器型の半導体レーザチップを用いた場合と比較すると、温度変化に対するモードホップの発生間隔は粗くなるものの、モードホップ発生時の波長変動量が大きくなる。そのため、短共振器型の半導体レーザチップを用いた場合も、長共振器型の半導体レーザチップを用いた場合と同様の問題が生じる。

本発明は、レーザ光を走査する時間の検知精度を向上させた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体の表面に形成される静電潜像を現像することによって画像を形成する画像形成装置において、前記静電潜像を形成するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記感光体の表面を走査するように偏向する偏向手段、及び、前記偏向手段により偏向されたレーザ光を前記感光体の表面に導いて前記感光体の表面を等速走査させる結像レンズを有する走査手段と、前記走査手段により走査されるレーザ光を、前記レーザ光が前記感光体を走査する主走査方向において前記レーザ光が前記感光体の表面を走査する長さ範囲を含むように検出する２つの光学センサと、前記レーザ光の波長変動が生じたか否かを検出する検出手段と、前記レーザ光が前記静電潜像を形成するために前記感光体の表面を走査する方向における主走査倍率を検出し、前記２つの光学センサの間を前記レーザ光が通過する区間通過時間を測定し、前記区間通過時間に基づいて前記主走査倍率を補正するための補正値を算出する倍率検出手段と、前記倍率検出手段が算出した補正値を記憶する記憶手段と、記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出しない場合には前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出した場合には前記記憶手段に記憶された補正値から選択的に補正値を読み出す補正値選択手段と、前記補正値選択手段が読み出した補正値を用いて次の走査に対する主走査倍率を補正する補正手段と、を備え、前記補正手段は、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出した場合に、前記レーザ光の波長変動が検出された走査周期の次の走査周期における主走査倍率を前記レーザ光の波長変動が検出された走査周期よりも前の走査周期であって前記レーザ光の波長変動が検出されていない走査周期の主走査倍率の補正値によって補正し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出しなかった場合に、前記レーザ光の波長変動が検出されなかった走査周期における主走査倍率の補正値で次の走査周期における主走査倍率を補正することを特徴とする。

本発明によれば、レーザ光を走査する時間の検知精度を向上させることができる。これにより、画像を形成する位置の位置ずれを抑えた高品位の画像を得ることが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の光学系の構成及び制御信号の流れを模式的に示す図である。図１に示されるモードホップ検出ユニットの構成を示す図である。図１の画像形成装置において、レーザ光による感光ドラム上への画像の描画とこれにより形成される画像との関係を模式的に示す図である。図１に示される補正演算部の詳細な構成を示すブロック図である。図４の補正演算部による主走査倍率の補正方法の時間的な流れを示すタイミングチャートである。図４の補正演算部による主走査倍率の補正方法のフローチャートである。用紙に形成された画像の例を示す図である。第２実施形態に係る画像形成装置が備える補正演算部の構成を示すブロック図である。図８の補正演算部による主走査倍率の補正方法の時間的な流れを示すタイミングチャートである。第３実施形態に係る画像形成装置が備える補正演算部による主走査倍率の補正方法の時間的な流れを示すタイミングチャートである。図１０のタイミングチャートに従う主走査倍率の補正方法のフローチャートである。モードホップ現象によるレーザ光の波長の変化の一例を示す図である。モードホップ現象によるレーザ光の波長の変化の別の例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の光学系の構成及び制御信号の流れを模式的に示す図である。画像形成装置は、レーザ光源１、コリメータレンズ２、ハーフミラー３、シリンダレンズ４、ポリゴンミラー５、結像レンズ（ｆθレンズ）６、２つの光学センサ７，８及び感光体としての感光ドラム９を備えている。

本実施形態では、レーザ光源１は、長共振器型又は短共振器型の半導体レーザチップを用いて構成されているものとする。レーザ光源１は、補正演算部１７から出力されるレーザ駆動信号１８によって駆動される。補正演算部１７については、後に詳細に説明する。画像データに応じて内部変調され、レーザ光源１から出射されたレーザ光１０は、コリメータレンズ２によって平行レーザ光とされる（図２参照）。

コリメータレンズ２を透過した平行レーザ光は、ハーフミラー３を透過する。ハーフミラー３を透過したレーザ光１１は、シリンダレンズ４によってポリゴンミラー５上で線状に集光され、ポリゴンミラー５で偏向された後、結像レンズ６を経て、表面を均一に帯電された感光ドラム９上（表面）を主走査方向と平行に等速走査される。感光ドラム９は、レーザ光１１の走査に同期して回転駆動され、レーザ光１１と感光ドラム９とが相対的に副走査方向に移動して、感光ドラム９上に２次元の静電潜像（以下「潜像」と記する）が形成される。

なお、コリメータレンズ２でレーザ光１０を平行レーザ光にせず、少し広げておいて、結像レンズ６においてレーザ光１１を感光ドラム９上に結像させるようにしてもよい。その場合、レーザ光１１が感光ドラム９の両端にそれぞれ配置された光学センサ７，８に結像するように、コリメータレンズ２と結像レンズ６の位置を調整しておく。

感光ドラム９上にレーザ光１１が照射されると共に、レーザ光１０の一部はハーフミラー３で反射し、レーザ光１２としてモードホップ検出ユニット１３に入射する。モードホップ検出ユニット１３は、光の回折を用いて、モードホップ時にレーザ光量が増えることを検出する。モードホップ検出ユニット１３の構成については、後に詳細に説明する。光学センサ７から出力される書き出し位置側のセンサ信号１４、光学センサ８から出力される書き終り側のセンサ信号１５及びモードホップ検出信号１６は、補正演算部１７に入力される。

図２は、モードホップ検出ユニット１３の構成を示す図である。図２では、図１で説明した要素と同じ要素については同一符号を付している。モードホップ検出ユニット１３は、平行平面板２０、ホトダイオード型の光学センサ２１、及び光学センサ７，８の出力を増幅する増幅回路２２で構成されている。

レーザ光１２は、レーザ光１０がハーフミラー３によって反射されたものであり、光学センサ２１に向けて照射される。光学センサ２１が受光するレーザ光には、平行平面板２０を通過して光学センサ２１に到達するレーザ光２４と、平行平面板２０の上下面で少なくとも１回以上反射した後に光学センサに到達するレーザ光２３とが存在する。これらのレーザ光２３，２４は互いに波長位相がずれており、干渉光として光学センサ２１に受光される。

モードホップによって波長変動が生じたときには必ず波長位相がずれるため、シングルモードのレーザ光でモードホップが発生したときには、光学センサ２１に受光される干渉光が変化する。モードホップ検出ユニット１３は、この干渉光の変化量を増幅回路２２で増幅し、２値化処理した信号をモードホップ検出信号１６として出力する。

図３は、レーザ光１１による感光ドラム９上への画像の描画とこれにより形成される画像との関係を模式的に示す図である。図３では、図１で説明した要素と同じ要素については同一符号を付している。レーザ光源１、ポリゴンミラー５、感光ドラム９及び補正演算部１７は、概略、図示の通りに配置されており、記録材である用紙３１は感光ドラム９に接するように図の右側から左側へ搬送される。

ポリゴンミラー５は、ほぼ一定の速度で回転しており、レーザ光１１が光学センサ７を通過した時点を基準にして、レーザ光１１を感光ドラム９上に照射する。これにより、感光ドラム９上に潜像が形成される。ポリゴンミラー５の１つの面をｎ面とし、ｎ−３面で静電潜像３２が形成されたとすると、ｎ−２面で潜像３３が、ｎ−１面で潜像３４がそれぞれ形成され、ｎ面で感光ドラム９の軸方向（主走査方向）の途中まで潜像が形成された状態が図３に示されている。

このように、順次、感光ドラム９上に潜像を形成し、潜像を現像部（不図示）で現像してトナー像を形成し、トナー像を用紙３１に転写することによって、用紙３１に画像３６が形成される。

図４は、補正演算部１７の詳細な構成を示すブロック図である。補正演算部１７は、区間通過時間算出部４１、モードホップ発生検出部［パルス］４２、補正値演算部４３、補正値記憶部４４を有する補正値選択部４５、画像パルス生成部４６及び制御回路４８を備えている。

図４に示される第１センサ出力信号は、図１に示した書き出し位置側の光学センサ７から出力されるセンサ信号１４であり、第２センサ出力信号は、書き終り側の光学センサ８から出力されるセンサ信号１５である。第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号は、区間通過時間算出部４１に入力される。区間通過時間算出部４１は２つの光学センサ７，８間をレーザ光１１が通過するときの通過時間差（以下「区間通過時間」という）を測定し、測定された区間通過時間（以下「通過時間測定値」という）を補正値演算部４３に出力する。

第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号とモードホップ検出信号は、モードホップ発生検出部［パルス］４２に入力される。モードホップ発生検出部［パルス］４２は、レーザ光１１が光学センサ７，８にそれぞれ照射されている期間（以下「センサ検出期間」という）にモードホップが発生したか否かを検出しており、検出結果を補正値選択部４５へ出力する。なお、センサ検出期間は、第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号のそれぞれの出力期間でもある。

補正値演算部４３では、区間通過時間算出部４１から取得した通過時間測定値に基づいて主走査倍率（主走査方向の画像倍率）の補正値（以下「補正値」と記す）を算出する。この補正値は、予め設定されている基準値又はトナー像測定部（不図示）で算出される基準値を用いて、“補正値＝通過時間測定値／基準値”により算出される。算出された補正値は、補正データとして補正値記憶部４４に出力され、書き込まれる。

補正値選択部４５では、モードホップ発生検出部［パルス］４２からの出力信号であるモードホップ発生の有無を示す信号を考慮して、画像パルス生成部４６へ出力する補正値を補正値記憶部４４に記憶された補正値から選択的に読み出す。なお、補正値の選択方法については後に説明する。また、補正値選択部４５は、補正値の平均値を算出する平均値算出手段として、補正値記憶部４４に書き込まれた補正値を用いて移動平均した補正値（以下「移動平均値」という）を算出し、補正値記憶部４４に記憶する。

なお、移動平均値の算出には、通過時間測定値が正確に測定されて算出された補正値のみを用いる。通過時間測定値が正確に測定されたか否かの判断手法については、後に説明する。移動平均値は、本実施形態では用いず、後に説明する第３実施形態で用いる。移動平均値には、例えば、単純移動平均値、荷重移動平均値（線形荷重移動平均値）等を用いることができ、特に制限はない。

画像パルス生成部４６は、主走査倍率を検出しており、検出している主走査倍率を補正値選択部４５から受信した補正値（補正データ）に基づいて補正する。具体的には、画像クロック信号（以下「画像ＣＬＫ」と記す）の変調を行う。画像パルス生成部４６は、変調した画像ＣＬＫと制御回路４８から受信した画像データ４７とからレーザ駆動信号１８（図１参照）を生成し、レーザ光源１へ出力する。制御回路４８は、図４に示される各処理部の動作タイミングを調整すると共に、画像データ４７を画像パルス生成部４６に出力する。

図５は、補正演算部１７による主走査倍率の補正方法の時間的な流れを示すタイミングチャートである。区間通過時間算出部４１は、光学センサ７の出力信号である第１センサ出力信号の立ち上がりエッジ５１が発生すると、区間通過時間の計数（カウント）を開始する。また、区間通過時間算出部４１は、光学センサ８の出力信号である第２センサ出力信号の立ち上がりエッジ５２が発生すると区間通過時間の計測を終了し、測定区間［Ａ］の通過時間測定値を算出する。区間通過時間算出部４１は、順次、交互に発生する第１センサ出力信号の立ち上がりエッジ５１と第２センサ出力信号の立ち上がりエッジ５２に従って、測定区間［Ｂ］，測定区間［Ｃ］，測定区間［Ｄ］，測定区間［Ｅ］の通過時間測定値を算出する。

第２センサ出力信号の立ち上がりエッジ５２の発生後、補正値演算部４３は、測定区間［Ａ］の通過時間測定値を用いて補正値演算処理５３を行い、補正値を算出する。算出された補正値は、補正値記憶部４４（画像ＣＬＫ変調レジスタ）に出力され、補正値５４として書き込まれる。なお、図５では、この補正値の書き込みについての図示を省略している。

補正値選択部４５は、測定区間［Ａ］の通過時間測定値は後述の通りに正確であるため、補正値記憶部４４に記憶された補正値５４を選択して読み出し、画像パルス生成部４６へ出力する。画像パルス生成部４６では、受信した補正値５４を用いて、画像ＣＬＫ７１を画像ＣＬＫ７２に変更し、これにより補正された主走査倍率で感光ドラム９上への画像の描画が行われ、潜像が形成される。

測定区間［Ｂ］〜測定区間［Ｅ］の通過時間測定値についても、同様に補正値演算処理５３が行われ、演算結果である補正値は、補正値記憶部４４に書き込まれる。本実施形態では、後述の通りに測定区間［Ｂ］の通過時間測定値は正確ではないため、測定区間［Ｂ］の通過時間測定値を用いて算出された補正値は補正値選択部４５により選択されない。補正値選択部４５は、１つ前の補正値である補正値５４を選択して、画像パルス生成部４６へ再び出力する。結果的に画像ＣＬＫ７２は変更されることなく、画像ＣＬＫ７２を用いて画像の描画が行われる。なお、「１つ前の補正値」は、正確に測定された通過時間測定値に基づいて算出された補正値である必要があり、「１つ前」は最新の補正値（正確ではない場合を含む）の１つ前を意味する。

なお、補正値選択部４５は、補正値５４を画像パルス生成部４６へ再び出力する代わりに、補正値を画像パルス生成部４６へ再び出力しないようにしてもよい。この場合、画像パルス生成部４６は、受信済みの最新の補正値５４を継続して用いることになり、結果的に、画像ＣＬＫ７２は変更されることがない状態が作り出される。

画像データ６１は、レーザ駆動信号５８としてレーザ光源１に出力される。また、図５に示されるレーザＯＮ信号５９，６０はそれぞれ、第１センサ出力信号と第２センサ出力信号を得るために光学センサ７，８に照射するレーザ光である。このように、画像形成のライン毎、つまり走査周期毎に補正値を変更しながら、感光ドラム９上への画像の描画を行っていき、潜像を形成する。

図５では、測定区間［Ｂ］の終点を検出する光学センサ８でのセンサ検出期間中にモードホップ検出信号６２が発生している。本実施形態では、モードホップ検出信号６２がセンサ検出期間中に検出された場合、このときに測定された通過時間測定値を用いて算出された補正値を用いない。これは、測定区間［Ｂ］の測定結果にモードホップによる位置ずれの影響が重畳するので、測定結果に誤りがあり、正確でないからである。

そのため、補正値選択部４５は、測定区間［Ａ］の通過期間測定値に基づいて算出した補正値５４を継続して使用するために、補正値記憶部４４に記憶された補正値５４を画像パルス生成部４６へ再度出力する。これにより画像パルス生成部４６は画像ＣＬＫ７２を連続して使用することになり、不具合を抑えた補正を行うことができる。

なお、測定区間［Ｃ］の区間通過時間は正確に測定されているので、その通過時間測定値を用いて補正値５５が算出され、補正値記憶部４４に記憶され、画像パルス生成部４６へ出力され、画像ＣＬＫ７２が画像ＣＬＫ７４へ変更される。また、測定区間［Ｄ］の区間通過時間も正確に測定されているので、その通過時間測定値を用いて補正値５６が算出され、補正値記憶部４４に記憶され、画像パルス生成部４６へ出力され、画像ＣＬＫ７４が画像ＣＬＫ７５へ変更される。

本実施形態では、上述の通り、区間通過時間の測定に第１センサ出力信号及び第２センサ出力信号のそれぞれの立ち上がりエッジ５１，５２を用いているが、立下りエッジ又は立ち上がりエッジと立下りエッジの平均値を用いてもよい。

図６は、図５を参照して説明した主走査倍率の補正方法のフローチャートであり、ここには用紙１枚分の補正を示している。印刷が開始されると、制御回路４８は、レーザ光１１を照射する感光ドラム９上の位置が、用紙の先端に対応する潜像形成位置か否かを判定する（ステップＳ１１１）。用紙の先端に対応する潜像形成位置でない場合（ステップＳ１１１で“ＮＯ”）、用紙の先端に対応する潜像形成位置になるまで待機する。用紙の先端に対応する潜像形成位置になると（ステップＳ１１１で“ＹＥＳ”）、区間通過時間算出部４１は、第１センサ出力信号の立ち上がりエッジを検出したか否かを判定する（ステップＳ１１３）。

区間通過時間算出部４１は、第１センサ出力信号の立ち上がりエッジを検出するまで待機する（Ｓ１１２で“ＮＯ”）。区間通過時間算出部４１は、第１センサ出力信号の立ち上がりエッジを検出すると（Ｓ１１２で“ＹＥＳ”）、区間通過時間のカウントを開始し（ステップＳ１１３）。第２センサ出力信号の立ち上がりエッジを検出したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。

第２センサ出力信号の立ち上がりエッジを検出するまで（Ｓ１１４で“ＮＯ”）、区間通過時間算出部４１は、区間通過時間のカウントを継続する（ステップＳ１１４）。第２センサ出力信号の立ち上がりエッジを検出すると（Ｓ１１４で“ＹＥＳ”）、区間通過時間算出部４１は、それまでのカウント値を通過時間測定値として算出する（ステップＳ１１５）。

ステップＳ１１５で算出された通過時間測定値に基づいて、補正値演算部４３が主走査倍率の補正値を算出する（ステップＳ１１６）。続いて、ステップＳ１１５で算出した補正値を実際に画像の描画に反映するか否かを判定するために、補正値選択部４５は、モードホップ発生検出部［パルス］４２がセンサ検出期間中にモードホップを検出したか否かを判定する（ステップＳ１１７）。

モードホップが検出されなかった場合（Ｓ１１７で“ＮＯ”）、補正値選択部４５は、補正値記憶部４４に記憶された（直前のステップＳ１１６で算出した）最新の補正値を読み出して、画像パルス生成部４６へ出力する。そして、画像パルス生成部４６は、最新の補正値を用いて画像ＣＬＫを変調し（ステップＳ１１８）、画像の描画を行う。一方、モードホップが検出された場合（Ｓ１１７で“ＹＥＳ”）は、補正値選択部４５は、補正値記憶部４４に記憶された最新の補正値を画像パルス生成部４６へ出力しない。補正値選択部４５は、補正値記憶部４４に記憶された１つ前の補正値（図６の処理の１サイクル前のステップＳ１１６で算出したの補正値）を読み出して、画像パルス生成部４６へ出力する。画像パルス生成部４６は、こうして受信した１つ前の補正値で画像ＣＬＫを変調し（ステップＳ１１９）、画像の描画を行う。結果的に、画像の描画では、１つ前の画像ＣＬＫがそのまま継続して使用されることになる。

ステップＳ１１８，Ｓ１１９により１ライン分の画像描画が終了するので、制御回路４８は、ステップＳ１１２〜１１９の一連の処理を用紙の後端まで行ったか否か（用紙１枚分の主走査倍率の補正を行ったか否か）を判定する（ステップＳ１２０）。制御回路４８は、一連の処理が終了していない場合（Ｓ１２０で“ＮＯ”）、処理をステップＳ１１２に戻し、一例の処理が終了した場合（Ｓ１２０で“ＹＥＳ”）、本処理を終了させる。

図７は、用紙に形成された画像の例を示す図である。図７（ａ）は、主走査倍率の補正を行わなかった場合の画像であり、図７（ｂ）はモードホップの発生に関係なく常に主走査倍率の補正を行った場合の画像である。また、図７（ｃ）は、図５のタイミングチャート及び図６のフローチャートを参照して説明した本実施形態に係る主走査倍率の補正方法を適用した場合の画像である。なお、図７（ａ）〜（ｃ）に示される状態は、用紙に転写される前の感光ドラム９上の潜像（トナー像）の状態を示すものでもある。

図７（ａ）は、ポリゴンミラー５を駆動するポリゴンモータのジッタやポリゴンミラー５の各ポリゴン面の製造精度の誤差等により、形成される画像の長さに差が発生することを示している。画像７１１〜７１５のそれぞれの左端の書き出し位置は、光学センサ７の検知信号でタイミングを合わせているので揃っている。よって、形成された画像７１１〜７１５の長さが徐々に長くなってしまって、画像の品位が低下していることがわかる。

図７（ｂ）は、２ライン目（測定区間［Ｂ］）の第２センサ出力信号の出力期間にモードホップが発生したが（適宜、図５参照）、測定区間［Ｂ］の通過時間測定値を用いて主走査倍率の補正を行い、３ライン目の画像の描画を行った場合の画像である。この場合、１，２，４，５目の各ラインに対応する画像７２１，７２２，７２４，７２５は正しく補正されているが、３ライン目の画像７２３が他の画像と比べて大きくずれている。なお、ここでは、主走査倍率が縮小した例を示している。

図７（ｃ）は、図５に示したように、２ライン目（測定区間［Ｂ］）の第２センサ出力信号の出力期間にモードホップが発生したために、３ライン目の補正値として１つ前の補正値である２ライン目の補正値を用いた場合の画像である。この場合、３ライン目の画像７３３は、図７（ｂ）の３ライン目の画像７２３に比べて、誤差が軽減されていることがわかる。なお、１，２，４，５目の各ラインに対応する画像７３１，７３２，７３４，７３５は正しく補正されている。

本実施形態の通りに主走査倍率を補正することにより、図７（ａ）の場合における画像のばらつきの標準偏差に比べて、図７（ｃ）の場合における画像のばらつきの標準偏差が１／３に低減されるという効果が得られることが確認されている。モードホップを考慮しない図７（ｂ）の場合は、図７（ａ）よりも画像の品位が大きく低下し、例えば、モードホップ発生時には画像のばらつきの標準偏差が数倍程度大きくなる。

上記の通り、本実施形態では、画像（潜像）形成のライン（走査周期）毎に光学センサ７，８間の区間通過時間を測定して主走査倍率の補正を行う方法において、センサ検出期間中にモードホップの発生が確認された場合、そのラインの通過時間測定値を用いて算出した補正値を用いない。これにより、補正精度を向上させることができ、高品位の画像を形成することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態と比較すると、補正演算部１７の構成に相違点があり、この構成の相違に起因して処理内容に相違点がある。図８は、第２実施形態に係る画像形成装置が備える補正演算部の構成を示すブロック図である。図８において、第１実施形態に係る補正演算部１７と同じ構成要素については同じ符号を付して、説明を省略する。

第１実施形態では、モードホップ発生検出部［パルス］４２がセンサ検出期間中にモードホップが発生したことを検出した場合に、対応する通過時間測定値に基づいて算出された補正値を用いずに、１つ前の補正値を用いることとした。これに対して、第２実施形態では、モードホップ発生検出部［区間］４９が、画像形成期間内にモードホップが発生したことを検出した場合に、対応する通過時間測定値に基づいて算出された補正値を用いずに、１つ前の補正値を用いる。なお、「画像形成期間」とは、図５及び後述する図９に示される画像データ６１で示される区間であり、レーザ駆動信号５８の区間に等しい。

第１実施形態と同様に、第１センサ出力信号と第２センサ出力信号が区間通過時間算出部４１に入力され、光学センサ７，８間の区間通過時間が測定され、補正値の演算、補正値の記憶、画像ＣＬＫの変調が順次行われ、レーザ駆動信号１８が出力される。モードホップ発生検出部［区間］４９は、第１センサ出力信号と第２センサ出力信号とから画像形成期間を特定し、画像形成期間内にモードホップが発生した場合には、対応する通過時間測定値に基づいて算出された補正値を用いない。よって、画像パルス生成部４６は、１つ前の補正値による画像ＣＬＫを継続して用いることになる。

図９は、図８の補正演算部による主走査倍率の補正方法の時間的な流れを示すタイミングチャートであり、図５と同じ要素については図５と同じ符号を付している。図９には、モードホップ検出信号６３が、測定区間［Ｃ］に対応する画像形成期間で発生した場合が示されている。この場合、測定区間［Ｃ］の通過時間測定値に誤りがあると判断し、このデータに基づく補正値を用いず、１つ前の補正値である測定区間［Ｂ］の通過時間測定値に基づく補正値５５を継続して使用する。その結果、画像ＣＬＫ７３が継続して使用され、画像が描画される。これにより、第１実施形態と同様に、補正精度を向上させることができ、高品位の画像を形成することが可能になる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、センサ検出期間中にモードホップが発生し、画像形成期間内でもモードホップが発生した場合の主走査倍率の補正方法に関する。なお、本実施形態での補正演算部の構成は、第１実施形態及び第２実施形態に準じるものとし、図示を省略する。

図１０は、第３実施形態に係る画像形成装置が備える補正演算部による主走査倍率の補正方法の時間的な流れを示すタイミングチャートである。測定区間［Ｂ］の第２センサ出力信号の出力期間中にモードホップ検出信号６２が、測定区間［Ｃ］の第１センサ出力信号の出力期間中にモードホップ検出信号６４が、測定区間［Ｃ］内の画像形成期間内にモードホップ検出信号６３がそれぞれ発生している。このように、本実施形態では、モードホップが近接して複数回発生している。

測定区間［Ａ］については、問題なく区間通過時間が測定されているため、通過時間測定値を反映した補正値の算出が行われ、画像ＣＬＫ７１から画像ＣＬＫ７２への変調が行われる。しかし、測定区間［Ｂ］と測定区間［Ｃ］のいずれも正しく区間通過時間の測定が行われていないため、測定区間［Ｂ］の通過時間測定値を用いて算出した補正値は反映されず、１つ前の補正値５４が継続して使用され、結果的に画像ＣＬＫ７２が継続して使用される。そして、本実施形態では、補正値選択部４５は、測定区間［Ｃ］に対応する補正値として、補正値記憶部４４に記憶されている移動平均値８０を選択し、画像パルス生成部４６に出力する。これにより、画像パルス生成部４６では、画像ＣＬＫ７２から画像ＣＬＫ７６への変調が行われる。

移動平均値８０を用いる理由は、以下の通りである。すなわち、モードホップが比較的高頻度で連続して発生した場合、１つ前の補正値を使用することができないことがある。この場合に、過去に正確に取得した補正値であっても、あまりに以前の（古い）補正値を使用すると、補正の効果が薄れてしまうため、移動平均値を使うことでこの問題を回避することができる。

本実施形態での設定例に限られず、モードホップの連続的な発生により区間通過時間を正確に測定できない測定区間全体の長さに一定の基準を設け、この基準よりも長い測定区間でモードホップが連続的に発生した場合に移動平均値を用いるようにしてもよい。この場合、この基準以下の区間でモードホップが連続的に発生した場合には、１つ前の補正値を用いる。

移動平均値の算出に使用するデータ数（測定区間数）を、時系列的に新しい測定区間から抽出するように少なく設定すれば、１つ前の補正値を用いる場合に得られる効果に近い近い効果が得られることになる。一方、データ数を多くすると、モードホップのみならず、ポリゴンモータの回転ムラ等の周期的な変動の平均値を補正値として用いて、主走査倍率を補正することができる。このような事情を考慮して、移動平均値の算出に使用するデータ数を、最適な画像形成が行われるように、例えば、実験的又は経験的に定めることができる。

図１１は、図１０のタイミングチャートに従う主走査倍率の補正方法のフローチャートである。印刷開始後、光学センサ７，８間の区間通過時間の測定、補正値の算出が行われ、第１センサ出力信号又は第２センサ出力信号の検出区間でモードホップが検出されたかが判定される（ステップＳ１１１〜Ｓ１１７）。ステップＳ１１１〜Ｓ１１７の処理内容は、図６のステップＳ１１１〜Ｓ１１７の処理内容と同じであるので、ここでの詳細な説明を省略する。

ステップＳ１１７でモードホップが検出されなかった“ＮＯ”の場合、画像パルス生成部４６は、補正値記憶部４４に記憶された最新の補正値を用いて画像ＣＬＫを変調し（ステップＳ１１８）、画像の描画を行う。一方、ステップＳ１１７でモードホップが検出された“ＹＥＳ”の場合、補正値選択部４５は、モードホップが連続して検出されたか否かを判定する（ステップＳ１２１）。

モードホップが連続して検出されていない場合（Ｓ１２１で“ＮＯ”）、補正値選択部４５は、補正値記憶部４４に記憶された１つ前の補正値を選択し、画像パルス生成部４６へ出力する。画像パルス生成部４６は、この１つ前の補正値を用いて画像ＣＬＫを変調し（ステップＳ１２２）、画像の描画を行う。モードホップが連続して検出された場合（Ｓ１２１で“ＹＥＳ”）、補正値選択部４５は、補正値記憶部４４に記憶された移動平均値を選択して画像パルス生成部４６へ出力する。画像パルス生成部４６はこの移動平均値を用いて画像ＣＬＫを変調し（ステップＳ１２３）、画像の描画を行う。ステップＳ１１８，Ｓ１２２，Ｓ１２３の後、制御回路４８は処理をステップＳ１２０に進める。このステップＳ１２０は、図６のステップＳ１２０と同じである。

上記の通り、第３実施形態でも、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、補正精度を向上させることができ、高品位の画像を形成することが可能になる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

上記実施形態では、実施形態毎にモードホップの検出タイミングと補正値の選択方法を１つに特定した。しかし、これに限られず、１つ前の補正値を用いて主走査倍率を補正する方法と移動平均値を用いて主走査倍率を補正する方法を置き換えて実施しても、適切な画像形成を行うことができきる。

また、上記実施形態では、光学センサ７，８を感光ドラム９の両端にそれぞれ配置したが、これに限定されず、光学センサ７，８は、レーザ光の主走査方向においてレーザ光が感光ドラム９の表面を走査する長さ範囲を含むように配置されていればよい。

本発明は以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１レーザ光源
７，８光学センサ
９感光ドラム
１３モードホップ検出ユニット
１７補正演算部
４１区間通過時間算出部
４２モードホップ発生検出部［パルス］
４３補正値演算部
４５補正値選択部
４６画像パルス生成部
４９モードホップ発生検出部［区間］

Claims

感光体の表面に形成される静電潜像を現像することによって画像を形成する画像形成装置において、
前記静電潜像を形成するためのレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光が前記感光体の表面を走査するように偏向する偏向手段、及び、前記偏向手段により偏向されたレーザ光を前記感光体の表面に導いて前記感光体の表面を等速走査させる結像レンズを有する走査手段と、
前記走査手段により走査されるレーザ光を、前記レーザ光が前記感光体を走査する主走査方向において前記レーザ光が前記感光体の表面を走査する長さ範囲を含むように検出する２つの光学センサと、
前記レーザ光の波長変動が生じたか否かを検出する検出手段と、
前記レーザ光が前記静電潜像を形成するために前記感光体の表面を走査する方向における主走査倍率を検出し、前記２つの光学センサの間を前記レーザ光が通過する区間通過時間を測定し、前記区間通過時間に基づいて前記主走査倍率を補正するための補正値を算出する倍率検出手段と、
前記倍率検出手段が算出した補正値を記憶する記憶手段と、
前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出しない場合には前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出した場合には前記記憶手段に記憶された補正値から選択的に補正値を読み出す補正値選択手段と、
前記補正値選択手段が読み出した補正値を用いて次の走査に対する主走査倍率を補正する補正手段と、を備え、
前記補正手段は、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出した場合に、前記レーザ光の波長変動が検出された走査周期の次の走査周期における主走査倍率を前記レーザ光の波長変動が検出された走査周期よりも前の走査周期であって前記レーザ光の波長変動が検出されていない走査周期の主走査倍率の補正値によって補正し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出しなかった場合に、前記レーザ光の波長変動が検出されなかった走査周期における主走査倍率の補正値で次の走査周期における主走査倍率を補正することを特徴とする画像形成装置。
前記補正値選択手段は、前記２つの光学センサの間を前記レーザ光が走査している期間に、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときには前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときには前記記憶手段に記憶された１つ前の補正値を読み出すことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記補正値選択手段は、前記２つの光学センサのうち少なくとも１つが前記レーザ光を受光している期間に、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときには前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときには前記記憶手段に記憶された１つ前の補正値を読み出すことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記補正値選択手段は、前記レーザ光を前記感光体の表面に対して主走査方向に走査する画像形成期間に、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときには前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときには前記記憶手段に記憶された１つ前の補正値を読み出すことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときに前記区間通過時間が正確に測定され、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときに前記区間通過時間が正確に測定されていないと判断する判断手段と、
前記記憶手段に記憶された補正値のうちで前記判断手段が正確に測定されたと判断した前記区間通過時間に基づいて前記算出手段が算出した補正値の移動平均値を算出して前記記憶手段に記憶する平均値算出手段とを有し、
前記補正値選択手段が選択的に読み出す補正値には前記移動平均値が含まれることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記補正値選択手段は、前記２つの光学センサの間を前記レーザ光が走査している期間に、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときには前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときには前記記憶手段に記憶された前記移動平均値を読み出すことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記補正値選択手段は、前記２つの光学センサのうち少なくとも１つが前記レーザ光を受光している期間に、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときには前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときには前記記憶手段に記憶された前記移動平均値を読み出すことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記補正値選択手段は、前記レーザ光を前記感光体の表面に対して主走査方向に走査する画像形成期間に、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出していないときには前記記憶手段に記憶された最新の補正値を読み出し、前記検出手段が前記レーザ光の波長変動を検出したときには前記記憶手段に記憶された前記移動平均値を読み出すことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記レーザ光源は半導体レーザチップであり、前記波長変動は前記半導体レーザチップのモードホップに起因するものであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。