JP6070157B2 - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は画像形成装置及び画像形成方法に関する。

光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラー）で走査して像坦持体を露光する画像形成装置において、画像形成動作に必要な同期信号の本数を減らして、ビデオコントローラの処理の負荷を軽減することは既に知られている（特許文献１参照）。
この従来の同期信号の本数を減らした画像形成装置では、先端同期センサによって光ビームを連続して２回検知し、時間間隔を予め定めた時間間隔と比較し、書込クロックを制御している。

即ち、特許文献１に記載された画像形成装置では、主走査書き込みにおける主走査倍率補正をリアルタイムで行えるようにするため、光ビームを先端同期センサによって検知し、先端同期センサによって光ビームを連続して２回検知する時間間隔を予め定めた時間間隔と比較し、その大小関係と差の大きさに応じて、書込クロック生成回路が生成する基準の書込クロックの周波数を変化させて、主走査倍率の変動を補正している。

この主走査倍率の変動の補正は、先端同期センサの時間間隔を予め定めた時間間隔と比較する点では以下で説明する本発明のそれと類似している点がある。しかし、回転多面鏡は回転速度にムラがあるため、光ビームを連続して２回検知した時間間隔を比較するだけでは、回転多面鏡の回転ムラを取り除くことはできない。つまり、この方法では回転多面鏡の回転ムラを取り除くという問題は解消できていない。

本発明は、画像形成装置において、回転多面鏡の回転ムラを取り除き、高品位な画像形成ができるようにすることである。

本発明は、光ビーム発生手段と、前記光ビーム発生手段の光ビームを感光体上に走査する複数の鏡を持つ回転多面鏡と、前記光ビームを受光して前記感光体の書き出し位置を示す同期信号を出力する走査ビーム検出手段と、を備えた画像形成装置であって、前記同期信号に基づき前記光ビームの走査周期を第１の画素クロックで計測する計測手段と、前記計測した計測値が、予め定めた目標値になるように前記第１の画素クロックの周波数を制御して出力するとともに、前記目標値の走査周期になるよう設定した第１の画素クロックの周波数から、前記制御された周波数の変化分を周波数補正値として出力する第１の画素クロック生成部と、前記周波数補正値と予め定めた初期周波数設定値を加算した周波数の第２の画素クロックを前記同期信号に位相同期して出力する第２の画素クロック生成部と、前記第２の画素クロックに同期して画像データを変調データに変換する変調データ生成部と、前記変調データを基に光ビーム発生手段を駆動する光ビーム駆動部と、を有する画像形成装置である。

本発明によれば、画像形成装置において回転多面鏡の回転ムラを取り除くことができ、また、光ビーム発生手段の誤差に対しても、その誤差を抑制することができるため、高品位な画像形成ができる。

本発明の第１の実施形態に係る回転多面鏡の回転ムラを抑制する画像形成装置の全体について説明する図である。 画素クロック生成装置の第１の画素クロック生成部の構成について説明するブロック図である。 移動平均演算器について説明する図である。 図３に示す移動平均演算器の動作について説明する図である。 フィルタの構成を説明する図である。 画素クロックの制御について説明する図である。 制御前後の画素クロックの状態を示した図である。 第２の画素クロック生成部の構成を示す図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置であって、その回転多面鏡９００が６面である場合について説明する図１と同様の図である。 回転多面鏡４面の場合と６面の場合の両方に対応可能な移動平均演算器の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の全体について説明する図である。 本発明のさらに他の実施形態に係る画像形成装置の全体について説明する図である。 図１２に示す画像形成装置の第３の画素クロック生成部の構成例を示した図である。 １ドット幅と走査幅の関係を示した図である。 第３の画素クロック生成部のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態を説明するに当たり、まず、本実施形態に係る画像形成装置を概略説明すれば、それは走査ビーム検出器を書込開始側にのみ配置して回転多面鏡の回転ムラを抑制するものであって、回転多面鏡の１回転の時間を１面分の時間に換算し、理想値と比較して、理想値と等しくなるように書込クロックを生成するものである。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る回転多面鏡の回転ムラを抑制する画像形成装置の全体について説明する図であり、先端側の走査ビーム検出器のみで回転多面鏡の回転ムラを抑制する画像形成装置１１３の全体について説明する図である。
図示の画像形成装置１１３は、回転多面鏡１００、書込ダイオード（光ビーム発生器）１０４、感光体１０２、走査ビーム検出器１０６がそれぞれ１つであるものとして、回転多面鏡１００の回転ムラを抑制する画像形成装置１１３全体について説明する。

画像形成装置１１３は、全体としては光学系部分と制御部で構成されている。
光学系部分は、書き込み光を出力する光ビーム発生器１０４と、光ビーム発生器１０４で出力された入射光を反射する入射ミラー１０３と、入射ミラー１０３で反射した入射光を走査レンズに偏向する４面からなる回転多面鏡１００と、入射光１０５を感光体１０２の幅に合うように角度を広げる走査レンズ１０１と、感光体１０２の近傍に置かれ画像の書き出し位置を示す２値の同期信号を検出する走査ビーム検出器１０６とから構成されている。

また、制御部は、画素クロック生成装置１０７と、画素クロック生成装置１０７で生成された画素クロックと同期した変調データを、画像データを基に生成する変調データ生成部１１１と、変調データをもとに光ビーム発生器１０４のレーザダイオードの点灯、消灯を決めるデータを生成するレーザ駆動部１１２で構成されている。
ここで、本実施形態は、とくに画素クロック生成装置１０７に特徴がある。
なお、レーザ駆動部１１２が複数の場合の実施形態については後述する。

画素クロック生成装置１０７は、走査ビーム検出器１０６で検出された走査ビームの同期信号を基に画素クロックを生成する第１の画素クロック生成部１０８と、第１の画素クロック生成部１０８で生成された周波数補正値を基に、前記同期信号で第２の画素クロックを生成する第２の画素クロック生成部１１０を備えている。

第１の画素クロック生成部１０８は、走査ビーム検出器１０６から前記同期信号が入力されると、カウンタ２０１（図２）が、前記同期信号のアサートされる間隔、つまり回転多面鏡１面分による主走査１ラインが走査される周期又は時間間隔を第１の画素クロックでカウントし、回転多面鏡の面数分のカウント数の平均値が、Ｎｒｅｆ（１ライン（走査）分の目標又は理想的なクロックカウント数）に等しくなるように、１画素当たりの周期を制御した第１の画素クロックを生成する。なお、カウンタ２０１は、前記同期信号のアサートタイミングでリセットされる。

第２の画素クロック生成部１１０は、入力される前記同期信号と、第１の画素クロック生成部１０８から出力される前記１画素当たりの周期を制御したときの周波数補正値に基づき、第２の画素クロックを同期信号に位相同期して出力する。
変調データ生成部１１１は第２の画素クロックが入力されると、第２の画素クロックに同期して画像データを変調データに変換し、レーザ駆動部１１２は、前記変調データを基に光ビーム発生器１０４を駆動する。

次に、カウンタ２０１のクロック周期の制御の手順を、第１の画素クロック生成部１０８を示す図２を参照して説明する。
図２は、画素クロック生成装置１０７の第１の画素クロック生成部１０８の構成について概略的に説明するブロック図である。
第１の画素クロック生成部１０８は、図示のようにＤＰＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２００と、移動平均演算器２０３と、フィルタ２０４と、除算器２０５と、遅延素子２０６と、レジスタ（ＲＥＧ）２０７と、デジタル制御発振器（又はデジタルクロック発振器）（ＤＣＯ）２０８とを備えている。

ＤＰＤ２００は、そのカウンタ２０１により前記同期信号のアサートされる時間間隔を第１の画素クロックでカウントし、カウントした数をＮｒｅｆ（理想カウント数）と比較して差分を移動平均演算器２０３に出力する（Ｎｒｅｆの定め方については後述する）。
移動平均演算器２０３では、回転多面鏡１００の回転速度（又は回転時間）の面間誤差を除くため、直近の回転多面鏡１回転分のカウンタ２０１のカウント数の前記差分（誤差）の移動平均を求める。次に、フィルタ２０４で移動平均演算器２０３の出力のノイズを除去する。

除算器２０５は、平滑化された前記カウント数の誤差の移動平均とＮｒｅｆから１画素周期の誤差を算出する。
遅延素子２０６では、除算器２０５で求めた１画素周期の誤差を解消するための補正値（制御値）Δｆｃ＿ｎｏｗをこれまでの制御値に加え、制御値の総量（Σ補正値＝Δｆｃ）を得る。

次に、制御値の総量である周波数補正値Δｆｃとレジスタ２０７で設定された当該画像形成装置の初期周波数（ｆｃｌｋ＿ｉ）との差分（減算値）を求めて、デジタル制御発振器２０８で第１の画素クロックを生成する。
以上で生成された第１の画素クロックで、回転多面鏡１面分の走査時間間隔をカウントすると、当然のことながらそのカウント値はＮｒｅｆに等しくなるが、そのときの前記周波数補正値Δｆｃを第２の画素クロック生成部１１０に与える。これにより、主走査倍率における回転多面鏡１００の回転誤差の影響を除去することができる。
なお、１走査毎の理想的な周期は画像形成装置の機種毎に定められているため、Ｎｒｅｆの値やレジスタ２０７の初期周波数は、画像形成装置の機種によって決め、レジスタ２０７の設定値は、この理想的なクロックカウント数になる周波数を初期値（初期周波数ｆｃｌｋ＿ｉ）として設定しておくものとする。

図１４は１ドット幅と走査幅の関係を示した図である。ＳＰ１及びＳＰ２は第１同期信号の検出位置を示し、ＬａはＳＰ１とＳＰ２の間隔を示している。画像の１ドット幅をＬｐ（第１画素クロック周期）とした時、Ｌａ／Ｌｐ＝Ｎｒｅｆが第１同期信号の間隔となり、これを基準値Ｎｒｅｆとして設定し、第１の画素クロック生成部１０８に与える。

次に、第１の画素クロック生成部１０８の各構成要素について具体的に説明する。
図３は、移動平均演算器２０３について説明する図である。
ＤＰＤ２００は、前記同期信号（非同期）を同期化して取り込み、同期信号間隔を計測し、かつ計測結果とＮｒｅｆとの差分値を求める。このＤＰＤ２００から出力される差分即ち誤差ｅｒｒ（ｉ）を、前記同期信号同期のフリップ・フロップ３００で遅延させる。本実施形態では回転多面鏡１００は４面なので移動平均演算器２０３は３つのフリップ・フロップ３００〜３０２と、３つの加算器３０４〜３０６を有している。

図４は、図３に示す移動平均演算器２０３の動作について説明する図である。
なお、図４の前記同期信号は前記同期信号の１画素当たりの周期を示している。
前記誤差（又は差分）；ｅｒｒ（ｉ）は、移動平均演算器２０３に入力されるｉ番目の誤差を表す。ここでは、ｅｒｒ（ｉ）＝ｅ（ｉ＋３）の時点でのｓｕｍ＿ｅｒｒ（ｉ）（合計誤差）について説明する。なお、ここで、ｅはｅｒｒをまたｓｅはｓｕｍ＿ｅｒｒを示す。
図中、誤差３０８（Ａ）は、第１同期信号同期でｅｒｒ（ｉ−１）であるからｅｒｒ（ｉ）＝ｅ（ｉ＋３）の時点での誤差はｅ（ｉ＋２）、同様に、同時点における誤差３０９（Ｂ）は、第１同期信号同期でｅｒｒ（ｉ−２）なのでｅ（ｉ＋１）、誤差３１０（Ｃ）は第１同期信号同期でｅｒｒ（ｉ−３）なのでｅ（ｉ）、誤差３１１（Ｄ）はｅｒｒ（ｉ）＋Ａなので、Ｄ（ｉ＋３）＝ｅ（ｉ＋３）＋ｅ（ｉ＋２）、誤差３１２（Ｅ）はＤ＋Ｂなので、Ｅ（ｉ＋３）＝ｅ（ｉ＋３）＋ｅ（ｉ＋２）＋ｅ（ｉ＋１）。
合計誤差ｓｕｍ＿ｅｒｒ（ｉ）はＥ＋Ｃなのでｓｅ（ｉ＋３）＝ｅ（ｉ＋３）＋ｅ（ｉ＋２）＋ｅ（ｉ＋１）＋ｅ（ｉ）となり、４面分の合計誤差（誤差の和）を求めることができる。
誤差ｅｒｒ（ｉ）＝ｅ（ｉ＋４）となると、合計誤差ｓｕｍ＿ｅｒｒ（ｉ）；ｓｅ（ｉ＋４）＝ｅ（ｉ＋４）＋ｅ（ｉ＋３）＋ｅ（ｉ＋２）＋ｅ（ｉ＋１）となるので、直近の４面分の誤差の和（合計誤差）を求めることができる。

図５は、フィルタ２０４の構成を説明する図である。
フィルタ２０４は、移動平均演算器２０３の出力値、即ち、回転多面鏡１面分による主走査１ラインが走査される間隔についてのカウンタ２０１のカウント値の、回転多面鏡１回転分の移動平均とＮｒｅｆとの差分値の平滑化を行うフィルタ回路である。フィルタ２０４は、移動平均演算器２０３で求めた前記差分値の和に、比例定数Ｋｐを掛けて比例値を出力する比例回路となる乗算器５００と、前記差分値の和の積分値に積分定数Ｋｉを掛けて積分値を出力する乗算器５０４と、前記比例値と前記積分値の和を取る加算器５０１でフィルタ値を出力する。
具体的には、移動平均演算器２０３で計算された誤差の和（合計誤差）ｓｕｍ＿ｅｒｒ（ｉ）に以下の計算を施す。
即ち、合計誤差ｓｕｍ＿ｅｒｒ（ｉ）に比例定数Ｋｐを掛ける。遅延素子（逆Ｚ変換器）５０３及び加算器５０２で合計誤差ｓｕｍ＿ｅｒｒ（ｉ）の和をとり乗算器５０４で積分定数Ｋｉを掛ける。加算器５０１で乗算器５００及び乗算器５０４の結果の和をとり、フィルタ値：ｌｆ＿ｅｒｒ（ｉ）＝Ｋｐ×ｅｒｒ＿ｓｕｍ（ｉ）＋Ｋｉ×Σｅｒｒ＿ｓｕｍ（ｉ）を得る。これにより、平滑化処理された誤差が得られる。

次に、画素クロックの制御について改めて説明する。
図６は、画素クロックの制御について説明する図である。
画像形成装置において主走査１ライン毎の周波数や１ライン周期は、既に述べたように、図１４に示すように個別に定められる。つまり、機種毎に定められる値を元に、画素クロックの初期周波数ｆｃｌｋ＿ｉと理想カウント数Ｎｒｅｆを定める。
しかしながら、１ラインの走査速度は回転多面鏡１００の回転速度の変動で理想値とは異なる。

即ち、図示の初期値クロック（制御前の第１の画素クロック）では本来同期信号間のカウント数はＮｒｅｆになるべきところ、図示の例では、回転多面鏡の回転速度の誤差などの影響で同期信号間のカウント数がＮｒｅｆより増加している。即ち、回転速度の誤差による１面当たりの時間誤差（ΔＴの遅延）が生じていることを示している。これに対し、制御後の第１の画素クロックによる同期信号間のカウント数は、図示のようにＮｒｅｆ（理想カウント数）に制御されている。

これを式で表すと以下のようになる。
目標とする同期信号時間間隔；Ｔｓｐｓｐ＿ｔａｒｇｅｔは、図１４に示すように定められる。つまり、Ｔｓｐｓｐ＿ｔａｒｇｅｔは決まっているので、Ｎｒｅｆ及び初期周波数ｆｃｌｋ＿ｉも機種毎に一意に決まる。
つまり、Ｔｓｐｓｐ＿ｔａｒｇｅｔ＝Ｎｒｅｆ／ｆｃｌｋ＿ｉ・・・式１
実際の同期信号時間間隔をＴｓｐｓｐとすると、走査速度の誤差による回転多面鏡１００の１面当たりの時間誤差をΔＴ、同走査速度の誤差による周波数誤差（周波数補正値）をΔｆｃとすると、
ΣＴｓｐｓｐ＝ｎｕｍ＿ｆ×Ｔｓｐｓｐ＿ｔａｒｇｅｔ＋ΣΔＴ…式２
ΣＴｓｐｓｐ＝ｎｕｍ＿ｆ×Ｎｒｅｆ／ｆｃｌｋ＿ｉ＋ΣＮｒｅｆ／Δｆｃ…式３
となる。
なお、「ｎｕｍ＿ｆ」は回転多面鏡の面数である。したがって、「Σ」はｎｕｍ＿ｆ（面数）以上に加算すると平均ではなくなるので、面数分の和をとると云う意味である。
ここで、式２、３より
ΣΔＴ＝ΣＮｒｅｆ／Δｆｃが回転多面鏡ジッタになる。
よって、回転多面鏡１００の１面当たりの平均的な時間誤差（ΔＴ＿ａｖｅ）は、
ΔＴ＿ａｖｅ＝Ｎｒｅｆ／Δｆｃ＿ａｖｅ、
回転多面鏡１００の１面当たりの平均的な周波数誤差（Δｆｃ＿ａｖｅ）は、
Δｆｃ＿ａｖｅ＝１／ｎｕｍ＿ｆ×Σ１／Δｆｃ
となる。

図７は、制御前後の画素クロックの状態を示した図である。
制御前の画素クロックの初期値周波数ｆｃｌｋ＿ｉｎｉｔのときのカウント値１／ｆｃｌｋ＿ｉｎｉｔ、即ち、ここではＮｒｅｆ＋３が、制御後は、回転多面鏡１００の回転誤差の影響を取り除き、カウンタ２０１の周波数ｆｃｌｋ＿ｗのカウント値１／ｆｃｌｋ＿ｗ（＝１／ｆｃｌｋ＿ｉ＋１／Δｆｃ＿ａｖｅ）がＮｒｅｆになることを表している。

図８は、第２の画素クロック生成部１１０の構成を示す図である。
第２の画素クロック生成部１１０は、初期周波数設定器８００と、周波数補正値と初期周波数設定器８００の出力を加算する加算器８０１と、加算器８０１の演算結果をもとに同期信号に位相同期して第２の画素クロックを生成する発信器であるデジタル制御発振器（ＤＣＯ）８０２を有している。
つまり、第２の画素クロック生成部１１０では、初期周波数設定器８００で設定した第１の画素クロック生成部１０８（のレジスタ２０７）の設定値とは別の初期値と第１の画素クロック生成部１０８で生成した周波数補正値（Σ補正値、即ちΔｆｃ＿ａｖｅ）を加算してデジタル制御発振器８０２に入力して同期信号に位相同期して第２の画素クロックが生成される。

次に、第２の画素クロック生成部１１０の作用について説明する。
画像形成装置１１３においては、書込み終了位置をずらす要因として光ビーム発生器１０４や走査レンズの曲率の製造誤差や各光学系の取り付け位置の差で生じる走査光学系毎の誤差がある。第２の画素クロック生成部１１０は、初期周波数設定器８００で前記初期値（初期周波数設定値）を設定することで、各光ビーム発生器１０４のレーザダイオード毎の誤差に対してその誤差を抑制することができる。
レーザダイオードが複数になった場合でも、第２の画素クロック生成部１１０を複数持つことで、各レーザダイオード毎に誤差を抑制することができる。第２画素クロックの初期周波数設定値の設定方法に関しては後述する。

図９は、第２の実施形態に係る画像形成装置であって、その回転多面鏡９００が６面である場合について説明する図である。
即ち、第１の実施形態の回転多面鏡１００が４面であるのに対して、本実施形態では回転多面鏡９００は６面になっている。
回転多面鏡９００以外の走査レンズ１０１、感光体１０２、入射ミラー１０３、光ビーム発生器１０４、走査ビーム検出器１０６は実施形態１と同様の構成で、第２の画素クロック生成部１１０及び変調データ生成部１１１、レーザ駆動部１１２も実施形態１と同様の構成である。第１の画素クロック生成部１０８の移動平均演算器２０３のみが実施形態１と異なっている。

図１０は、回転多面鏡４面の場合と６面の場合の両方に対応可能な移動平均演算器２０３の構成を示す図である。
第１同期信号同期の５つのフリップ・フロップ３００〜３０３、１０００と５つの加算器３０４〜３０６、１００１、１００２から構成され、切替器１００７によりノードＦ３１３、ノードＫ１００６のいずれかを回転多面鏡９００に合わせて選択する。即ち回転多面鏡４面の場合はノードＦ３１３、６面の場合はノードＫ１００６を選択信号ｓｅｌにより選択する。なお、Ｇ；１００３，Ｈ；１００４、Ｊ；１００６は誤差を示す。

図１１は、本発明の他の実施形態に係る画像形成装置の全体について説明する図であり、感光体を４つ、走査レンズを４つ、入射ミラーを４つ、光ビーム発生器を４つ持つ光学系を備えた実施形態を示す図である。
即ち、本実施形態に係る画像形成装置１１３は、１つの回転多面鏡１００、４つの感光体１０２（１）〜１０２（４）、４つの走査レンズ１０１（１）〜１０１（４）、４つの入射ミラー１０３（１）〜１０３（４）、４つの光ビーム発生器１０４（１）〜１０４（４）と４つの走査ビーム検出器１０６（１）〜１０６（４）で構成される光学系と、１つの第１の画素クロック生成部１０８、と４つの第２の画素クロック生成部１１０（１）〜１１０（４）と、４つの変調データ生成部１１１（１）〜１１１（４）と、４つのレーザ駆動部１１２（１）〜１１２（４）、とからなる制御部で構成されている。

第１の画素クロック生成部１０８は回転多面鏡１００の回転ムラを制御することが目的であるので、１つの回転多面鏡１００に対して１つ必要である。第１の画素クロック生成部１０８の構成は、実施形態１または実施形態２と同様であるので説明を省略する。
第２の画素クロック生成部１１０は光ビーム発生器１つに対して１つ必要である。本実施形態では光ビーム発生器が４つであるため、第２の画素クロック生成部は４つの第２の画素クロック生成部１１０（１）〜１１０（４）で構成される。変調データ生成部、レーザ駆動部は、光ビーム発生器１つに対してそれぞれ１つずつ必要であり、本実施形態では光ビーム発生器が４つなので変調データ生成部、レーザ駆動部はそれぞれ４つの変調データ生成部１１１（１）〜１１１（４）、レーザ駆動部１１２（１）〜１１２（４）で構成されている。第２の画素クロック生成部１１０（１）〜１１０（４）、変調データ生成部１１１（１）〜１１１（４）、レーザ駆動部１１２（１）〜１１２（４）自体の構成は、それぞれ実施形態１及び実施形態２と同様の構成である。

以下、複数の第２の画素クロック生成部１１０（１）、１１０（２）の初期周波数設定値の設定方法について説明する。
走査光学系が複数の場合、走査光学系毎に書込み終了位置がずれる問題がある。書き込み終了位置を検出する方法として、特許文献２に記載されているような、感光体１０２（１）〜１０２（４）の画像を合成する際に基準となる所定の位置合わせマークを、位置合わせセンサに基づいて検知し、位置ズレ量を算出する方法が知られている。位置ズレ量の算出結果に基づいて、周波数の初期設定値を設定する。なお、書き込み終了位置は経時変化するので、適宜、周波数の初期設定値を設定することで、走査光学系毎の誤差による書込み終了位置のズレの問題を解消できる。

本実施形態によれば、第１の実施形態の利点に加え、制御系をコンパクトにまとめたことにより、部品コストを抑え、省電力、電流低減できる利点がある。

図１２は、本発明のさらに他の実施形態に係る画像形成装置の全体について説明する図であり、１つの回転多面鏡、２つの光ビーム発生器、４つの感光体、４つの入射ミラー、４つの走査レンズ、４つの走査ビーム検出器で構成される光学系を備えた画像形成装置の構成図である。
即ち、本画像形成装置は、１つの回転多面鏡１００、４つの感光体１０２（１）〜１０２（４）、４つの走査レンズ１０１（１）〜１０１（４）、４つの入射ミラー１０３（１）〜１０３（４）、２つの光ビーム発生器１０４（１）、１０４（２）と４つの走査ビーム検出器１０６（１）〜１０６（４）と、前記光ビーム発生器からの前記レーザを偏光、ここでは２方向に分割し、対応する複数の感光体を走査するための光束分割レーザを発生させる光ビーム発生器と同数の光束分割素子１２００、１２０１で構成される光学系と、１つの第１の画素クロック生成部１０８と、２つの第３の画素クロック生成部１２０２（１）、１２０２（２）と、２つの変調データ生成部１１１（１）、１１１（２）と２つのレーザ駆動部１１２（１）、１１２（２）からなる制御部で構成される。

第１の画素クロック生成部１０８は１つの回転多面鏡１００に対して１つ必要であるため本実施形態でも１つである。但し、第１の画素クロック生成部１０８は、前記複数の走査ビーム検出器１０６（１）〜１０６（４）のうちいずれか一つの同期信号で時間間隔を計測する。
第３の画素クロック生成部１２０２（１）、１２０２（２）及び変調データ生成部１１１（１）、１１１（２）、レーザ駆動部１１２（１）、１１２（２）は、光ビーム発生器１つに対して１つ必要である。本実施形態では、光ビーム発生器１０４（１）、１０４（２）が２つの感光体に対して１つずつ、つまり２つ設けられているため、それぞれ２つである。
第３の画素クロック生成部１２０２（１）、１２０２（２）は、光ビーム発生器１つに対して対応する走査ビーム検出器１０６（１）、１０６（２）が２つであるためそれぞれの走査ビーム検出器１０６（１）、１０６（２）に対応する初期値をもつ必要がある。

図１３は、図１２に示す画像形成装置の第３の画素クロック生成部１２０２（１）、１２０２（２）の構成例を示した図である。
図１３において、第３の画素クロック生成部１２０２（１）は、感光体１０２（１）の走査時の第３の画素クロックの初期周波数を設定する初期周波数設定器１３００、感光体１０２（３）の走査時の第３の画素クロックの初期周波数を設定する初期周波数設定器１３０１、加算器８０１、論理和８０３およびデジタル制御発信器（ＤＣＯ）８０２及びセレクタ８０４、ｓｉｄｅ信号生成部８０５を備える。
ここで、ｓｉｄｅ信号は、第ｘ同期信号及び第ｙ同期信号に応じてＨかＬに切り替わる。初期周波数設定器１３００は、第１初期周波数設定値を保持し、初期周波数設定器１３０１は、第３初期周波数設定値を保持する。加算器８０１は、セレクタ８０４で選択された初期周波数設定値のいずれかと第１の画素クロック生成部１０８にて生成した周波数補正値を加算する。デジタル制御発信器（ＤＣＯ）８０２は、同期信号に位相同期して第３の画素クロックを生成する。
その詳細を以下で説明する。

図１５に第３の画素クロック生成部のタイミングチャートを示す。
第ｘ同期信号は、ＰＤ（フォトダイオード）１０６（１）に入射光が検出されるとアサートされる。第ｙ同期信号は、ＰＤ１０６（３）に入射光が検出されるとアサートされる。ｓｉｄｅ信号は第ｙ同期信号がアサートされるとＨレベルとなり、第ｘ同期信号がアサートされるとＬレベルとなる。同期信号は第ｘ同期信号と第ｙ同期信号の論理和である。第１初期周波数設定値および第２初期周波数設定値はレジスタで保持された値である。Ｍａは第１初期周波数設定値の値ｍａか第２初期周波数設定値の値ｍｂを、ｓｉｄｅ信号により選択した値である。ｓｉｄｅがＬの場合、第１初期周波数設定値の値ｍａが選択され、Ｈの場合、第２初期周波数設定値の値ｍｂが選択される。Ｍｉは画素クロックの周波数設定値であり、Ｍａ＋周波数補正値で定められる。よって、ｓｉｄｅ信号によってＭｉ＝ｍａ＋ΔｆｃまたはＭｉ＝ｍｂ＋Δｆｃとなる。画素クロックは同期信号でＭｉ＝ｍａ＋Δｆｃか、ｍｂ＋Δｆｃに更新されて、デジタル制御発信器８０２で同期信号に位相同期して第３の画素クロックを出力する。

このように、第３の画素クロック生成部１２０２（１）、１２０２（２）は、前記複数の走査ビーム検出器１０６（１）、１０６（２）から出力される同期信号の２つが入力されると、初期周波数設定器１３００、１３０１で設定されたクロックの初期周波数値に周波数補正値を加算又は減算して第３の画素クロックを出力する。第３の画素クロック生成部１２０２（１）、１２０２（２）から出力された第３の画素クロックにより変調データ生成部１１１（１）、１１１（２）は画像データを変調し、レーザ駆動部１１２（１）、１１２（２）は変調された画像データに基づきレーザダイオードの点灯、消灯を決める。

１００・・・回転多面鏡、１０１、１０１（１）〜１０１（４）・・・走査レンズ、１０２、１０２（１）〜１０２（４）・・・感光体、１０３、１０３（１）〜１０３（４）・・・入射ミラー、１０４、１０４（１）〜１０４（４）・・・光ビーム発生器、１０５・・・入射光、１０６、１０６（１）〜１０６（４）・・・走査ビーム検出器、１０７・・・画素クロック生成装置、１０８・・・第１の画素クロック生成部、１１０、１１０（１）〜１１０（４）・・・第２の画素クロック生成部、１２０２（１）、１２０２（２）・・・第３の画素クロック生成部、１１１、１１１（１）〜１１１（４）・・・変調データ生成部、１１２、１１２（１）〜１１２（４）・・・レーザ駆動部、２００・・・ＤＰＤ、２０１・・・第１カウンタ、２０３・・・移動平均演算器、２０４・・・フィルタ、２０５・・・除算器、２０６・・・遅延素子、２０７・・・レジスタ、２０８、８０２・・・ＤＣＯ、８００・・・初期周波数設定器。

特開２０１１−１９７２５３号公報 特許第３７７３８８４号公報

Claims (8)

1. 光ビーム発生手段と、前記光ビーム発生手段の光ビームを感光体上に走査する複数の鏡を持つ回転多面鏡と、前記光ビームを受光して前記感光体の書き出し位置を示す同期信号を出力する走査ビーム検出手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記同期信号に基づき前記光ビームの走査周期を第１の画素クロックで計測する計測手段と、
   前記計測した計測値が、予め定めた目標値になるように前記第１の画素クロックの周波数を制御して出力するとともに、前記目標値の走査周期になるよう設定した第１の画素クロックの周波数から、前記制御された周波数の変化分を周波数補正値として出力する第１の画素クロック生成部と、
   前記周波数補正値と予め定めた初期周波数設定値を加算した周波数の第２の画素クロックを前記同期信号に位相同期して出力する第２の画素クロック生成部と、
   前記第２の画素クロックに同期して画像データを変調データに変換する変調データ生成部と、
   前記変調データを基に光ビーム発生手段を駆動する光ビーム駆動部と、
   を有する画像形成装置。
2. 請求項１に記載された画像形成装置において、
   前記第１の画素クロック生成部は、前記回転多面鏡の面数分の前記走査周期の差分の移動平均値を演算する移動平均演算手段と、前記移動平均値を平滑化する手段と、平滑化された前記移動平均値と目標値から１画素周期の誤差を算出する手段と、算出された１画素周期の誤差に基づき前記周波数の変化分を生成する手段と、前記目標値の周期になるよう設定した第１の画素クロックの周波数値を前記周波数補正値で補正した第１の画素クロックを生成する手段と、を有する画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載された画像形成装置において、
   前記第２の画素クロック生成部は初期周波数設定手段と、初期周波数設定手段に設定された初期周波数設定値と前記周波数補正値を加算する手段と、加算した周波数に基づき前記同期信号に位相同期して第２の画素クロックを生成する発振手段を有する画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された画像形成装置において、
   一つの前記第１の画素クロック生成部と、複数の前記第２の画素クロック生成部と、前記複数の第２の画素クロック生成部に対応して設けられた、それぞれ複数の変調データ生成部、光ビーム発生手段、感光体と、各感光体に対応して設けられた複数の前記走査ビーム検出手段と、一つの回転多面鏡と、を備え、
   前記第１の画素クロック生成部は、前記複数の走査ビーム検出手段のうちいずれか一つの同期信号が入力され、
   前記第２の画素クロック生成部は、それぞれ前記複数の走査ビーム検出手段から出力される複数の同期信号のうち、いずれか一つの同期信号が入力されたとき、第２の画素クロックを出力する画像形成装置。
5. 請求項２ないし４のいずれかに記載された画像形成装置において、
   前記回転多面鏡はそれぞれ異なる面数を有する複数の回転多面鏡から成り、
   前記移動平均演算手段は、前記複数の回転多面鏡を切り替えてそれぞれの前記移動平均値を演算する画像形成装置。
6. 光ビーム発生手段と、前記光ビーム発生手段の光ビームを感光体上に走査する複数の鏡を持つ回転多面鏡と、前記光ビームを受光して前記感光体の書き出し位置を示す同期信号を出力する走査ビーム検出手段と、を備えた画像形成装置であって、
   前記同期信号に基づき前記光ビームの走査周期を第１の画素クロックで計測する計測手段と、
   前記計測した計測値が、予め定めた目標値になるように前記第１の画素クロックの周波数を制御して出力するとともに、前記目標値の走査周期になるよう設定した第１の画素クロックの周波数から、前記制御された周波数の変化分を周波数補正値として出力する一つの第１の画素クロック生成部と、
   それぞれ前記第１の画素クロック生成部から出力された周波数補正値を用いて第３の画素クロックを生成して出力する複数の第３の画素クロック生成部と、
   前記複数の第３の画素クロック生成部に対応して設けられた、それぞれ複数の変調データ生成部、光ビーム発生手段、光束分割素子と、一つの回転多面鏡と、前記光束分割素子で分割した光ビームで走査する複数の感光体と、各感光体に対応して設けられた複数の前記走査ビーム検出手段と、を備え、
   前記第１の画素クロック生成部は、前記複数の走査ビーム検出手段のうちいずれか一つの同期信号が入力され、
   前記第３の画素クロック生成部は、前記複数の走査ビーム検出手段から出力される複数の同期信号のうち、いずれか２つの同期信号が入力されたとき、前記第３の画素クロックを生成して出力する画像形成装置。
7. 請求項６に記載された画像形成装置において、
   前記第１の画素クロック生成部は、前記回転多面鏡の面数分の前記走査周期の差分の移動平均値を演算する移動平均演算手段と、前記移動平均値を平滑化する手段と、平滑化された前記移動平均値と目標値から１画素周期の誤差を算出する手段と、算出された１画素周期の誤差に基づき前記周波数の変化分を生成する手段と、前記目標値の周期になるよう設定した第１の画素クロックの周波数値を前記周波数補正値で補正した第１の画素クロックを生成する手段と、を有する画像形成装置。
8. 光ビーム発生手段と、前記光ビーム発生手段の光ビームを感光体上に走査する複数の鏡を持つ回転多面鏡と、前記光ビームを受光して前記感光体の書き出し位置を示す同期信号を出力する走査ビーム検出手段と、を備えた画像形成装置における画像形成方法であって、
   前記同期信号に基づき前記光ビームの走査周期を第１の画素クロックで計測する計測工程と、
   前記計測した計測値が、予め定めた目標値になるように前記第１の画素クロックの周波数を制御して出力するとともに、前記目標値の走査周期になるよう設定した第１の画素クロックの周波数から、前記制御された周波数の変化分を周波数補正値として出力する第１の画素クロック生成工程と、
   前記同期信号の入力に応じて、前記周波数補正値と予め定めた初期周波数設定値を加算した周波数の第２の画素クロックを出力する第２の画素クロック生成工程と、
   前記第２の画素クロックに同期して画像データを変調データに変換する変調データ生成工程と、
   前記変調データを基に光ビーム発生手段を駆動する光ビーム駆動工程と、
   を有する画像形成方法。

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