JP6335640B2

JP6335640B2 - 光走査装置および画像形成装置

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Description

本発明は、複数のレーザ光を出射可能な光走査装置およびこの光走査装置を搭載した画像形成装置に関する。

近年の画像形成装置の高速化・高解像度化に伴い、光走査装置のマルチビーム化が進んでいる。また、電子写真方式プリンタにおいても、印刷市場で使われる多彩なスクリーンを高画質に画像形成できることが望まれている。しかし、ビーム数が増えたときに各ビームで形成した感光ドラム上の画素の主走査方向の位置に「ずれ」が生じると、それが副走査方向に周期的に発生する。そのため、スクリーンとの干渉によるモアレが発生したり、画像が歪んだりする。このような問題を解決するため、特許文献１に開示された画像形成装置では、主走査方向の書き出し位置を定めるビーム状のレーザ光間の位相差を測定し、測定結果をもとに各レーザ光の発光タイミングを調整することが行われている。

また、光走査装置の動作中に発生する熱などによって装置内が昇温し、これによりレンズの屈折率などが変動する場合がある。この場合は、レーザ光間の位相差が変動する。特許文献１に開示された画像形成装置では、このような昇温による位相差の変動を補正するために、レーザ光間の位相差の変動量をＢＤ（Beam Detect）センサで検出して補正している。すなわち、ＢＤセンサの受光面で受光した複数のレーザ光のうち先頭のレーザ光と後端のレーザ光との位相差を測定し、測定データと工場出荷測定時に記憶されているデータとを比較することで位相差の変動量を検出する。そして検出した変動量に応じて各レーザ光の書き出し位置を補正している。

このような画像形成装置の動作例を簡単に説明する。図１２はＢＤセンサで検知されるレーザ光の状況を模式的に示した図である。図中（１）〜（５）は、以下の内容となる。
（１）３つのレーザ光Ｌ１〜Ｌ３が消灯したままＢＤセンサ２０９に近づく。
（２）Ｌ１点灯信号（＝Ｈｉ）によりレーザ光Ｌ１だけが点灯する。
（３）レーザ光Ｌ１がＢＤセンサ２０９に入射し、ＢＤ信号がＨｉになる。これを検知してレーザ光Ｌ１が消灯する（Ｌ１点灯信号＝Ｌｏｗ）。ＢＤ信号もＬｏｗとなる。同時にレーザ光Ｌ３が点灯（Ｌ３点灯信号＝Ｈｉ）する。
（４）点灯したレーザ光Ｌ３がＢＤセンサ２０９に入射し、ＢＤ信号がＨｉになる。
（５）レーザ光Ｌ３がＢＤセンサ２０９から抜け、ＢＤ信号がＬｏｗになる。

ＢＤ信号（工場出荷測定時）の最初の立ち上がりエッジ（レーザ光Ｌ１入射）から２度目の立ち上がりエッジ（レーザ光Ｌ３入射）までの時間がレーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ３との位相差Ｔａとなる。位相差Ｔａは、基準のクロック信号でレーザ光Ｌ１入射からレーザ光Ｌ３入射までの時間をカウントしたカウント値である。つまり、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌ３との間の間隔となる。ところが、工場出荷測定時の位相差がＴａであっても、昇温によりＢＤ信号（昇温測定時）のようにＴｂに変動する。そこで、予めＴａを記憶しておき、昇温のときのＴｂとの差分を検出する。上記の例では、変動量Δ＝（Ｔｂ−Ｔａ）／２より、３つのレーザ光の変動量の平均値を算出し、平均値の分だけ位相差が補正されるように発光タイミングを調整する。これにより、各レーザ光の書き出し位置を揃えることができる。

特開２０１３−２２６６６５号公報

電子写真式の画像形成装置を使用するアプリケーション（ＡＰ）には、様々な紙種（普通紙、ファイン紙）に対応できるようにするため、画像形成のプロセススピードが数種類用意されている場合が多い。このようなＡＰによりプロセススピードが変更されると、それに応じて画像形成装置側の光走査装置の走査速度が変わる。昇温によるレーザ光の位相差（レーザ光間の間隔）の変動は、走査速度が変更されても、同様に生じる。しかし、従来のこの種の画像形成装置では、走査速度が変更されることは考慮されていない。つまり、走査速度の変更に対して柔軟に対応することができないという課題が残る。

本発明は、走査速度が変更されても、レーザ光間の間隔を正しく測定し、変動が生じたときはそれを正しく補正することができる光走査装置を提供することを主たる課題とする。

本発明の光走査装置は、それぞれレーザ光を出射する複数の発光素子が配列された光源と、各発光素子から出射されたレーザ光を所定の方向へ走査する走査機構と、走査中のレーザ光を受光することにより前記発光素子の配列に応じた検知タイミングで検知信号を出力するセンサと、前記複数のレーザ光の走査速度を表す速度情報と前記センサから出力された前記検知信号とを取得し、取得した検知信号と前記速度情報とに基づいて走査方向における特定のレーザ光間の間隔を測定する測定手段と、測定された前記間隔と予め記憶された基準状態における前記間隔とを比較し、比較結果に応じて前記複数の発光素子の発光タイミングを制御する制御手段と、を備えて構成される。
前記速度情報は、前記基準状態において定めた基準走査速度に対する変更の度合いを表す情報であり、前記測定手段は、クロック信号を時系列に取得する取得手段と、取得した前記クロック信号を動作クロックとし、前記検知信号が表す前記検知タイミングに基づいて前記間隔に対応する長さのイネーブルゲートを生成するイネーブル手段と、前記イネーブルゲートの長さ分の前記クロック信号の数を計数する計数手段とを有し、前記速度情報を前記計数手段の計数値に乗算することにより、当該計測値を前記基準走査速度に対応する計数値に近づける。

本発明の光走査装置によれば、走査速度が変更されても、速度情報に基づいてレーザ間の間隔を測定し、それを最適な間隔に調整することができる。そのため、安定したモアレのない良好な画像を形成することができる。

第１実施形態に係る画像形成装置の概略断面図。光走査装置の構成図。光源とＢＤセンサおよびマルチレーザの配置関係の説明図。光走査装置の制御系統の構成図。ＢＤセンサの検知状態を模式的に表した図。コントローラにより制御される発光モードのタイミングチャート。第１実施形態における測定部の詳細機能構成図。第１実施形態におけるシーケンス説明図。第１実施形態におけるレーザ光間の間隔測定タイミングチャート。第２実施形態における測定部の詳細機能構成図。第２実施形態におけるレーザ光間の間隔測定のタイミングチャート。ＢＤセンサで検知されるレーザ光の状況を模式的に示した図。

［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概略断面図である。この画像形成装置は、それぞれ異なる色の像を形成する像形成手段を備えている。像形成手段は、複数の構成部品により構成される。例えば、画像形成装置は、矢印Ａ方向に回転する感光ドラム１０２(１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ、１０２Ｄ)を備えている。これらの感光ドラム１０２は、矢印Ａ方向に回転する。一次帯電器１０５（１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ｃ、１０５Ｄ）は、これらの感光ドラム１０２の表面を一様に帯電させる。

感光ドラム１０２の近傍には、光走査装置１０１（１０１Ａ、１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄ）が設けられている。光走査装置１０１は、例えばレーザスキャナであり、外部装置から送出される画像データに基づいて変調されたレーザ光をビーム状に成形して感光ドラム１０２の表面に照射する。これにより、感光ドラム１０２に静電潜像が形成される。現像装置１０６（１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃ、１０６Ｄ）は、各色のトナーによって静電潜像を顕像化する。顕像化された画像は、図中矢印Ｂ方向に回転する中間転写ユニット１０３に一次転写される。一方、給紙ユニット１０４内の転写材Ｐが、ピックアップローラ１０７によって一枚ずつ送り出され、さらに、二次転写器１０８まで搬送される。二次転写器１０８は、中間転写ユニット１０３に転写された画像を転写材Ｐに二次転写する。二次転写された転写材Ｐは、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ１０９ａを有する定着装置１０９で定着され、排紙部１１０から排紙される。

［光走査装置］
図２は、光走査装置１０１の全体構成図である。光走査装置１０１は、光源２００の発光制御を行うレーザ制御部２１０と、このレーザ制御部２１０を含む光走査装置１０１全体の動作を制御するコントローラ２１１とを有する。光源２００は、それぞれ主走査方向で異なる位置に配列され、かつ、連続する順序でレーザ光を出射する複数の発光素子を有する。レーザ制御部２１０は、これらの発光素子の発光量や発光タイミングを制御する。

レーザ制御部２１０の発光制御により光源２００から出射したレーザ光は、走査機構で所定方向に走査される。すなわち、レーザ光は、それぞれコリメータレンズ２０１を通過して平行光線となる。この平行光線は、シリンドリカルレンズ２０２で副走査方向に集光される。副走査方向は、ポリゴンミラー２０４でレーザ光を走査する方向と直交する方向である。集光されたレーザ光は、開口絞り２０３により主走査方向に絞られる。主走査方向とは、ポリゴンミラー２０４でレーザ光を走査する方向である。開口絞り２０３を経たレーザ光はビーム状となり、ハーフミラー２１２によってその一部がＰＤ（フォトダイオード）センサ２１３へ入射し、他の一部がポリゴンミラー２０４に照射される。ＰＤセンサ２１３は、入射光量に応じた電流を出力し、ＰＤユニット２１４でその電流を電圧に変換する。変換された電圧は、レーザ制御部２１０に入力される。レーザ制御部２１０は、この電圧をモニタし、光源２００から出射されるレーザ光の光量が一定値になるように制御する。

ポリゴンミラー２０４は回転多面鏡と呼ばれ、ポリゴンモータ２０５によって一定速度で回転する。回転速度はコントローラ２１１によって制御される。このポリゴンミラー２０４に照射されたビーム状のレーザ光は、ポリゴンミラー２０４の回転速度に応じて偏向、走査され、ｆθレンズ２０６および折り返しミラー２０７を経て、感光ドラム１０２の表面に到達する。ｆθレンズ２０６は、偏向、走査されたレーザ光を感光ドラム１０２上で一定の走査速度にするとともに、ビームスポットを主走査方向に集光させるものである。

ポリゴンミラー２０４で偏向、走査されたレーザ光は、また、反射ミラー２０８で反射され、ＢＤセンサ２０９に入射する。ＢＤセンサ２０９は、走査中のレーザ光を受光することにより発光素子の配列に応じた検知タイミングで検知信号を出力する。ＢＤセンサ２０９は、同期センサの機能も果たす。すなわち、同期検出用と画像書込用とを兼ねるレーザ光を受光（検知）した検知タイミングで、検出信号であるＢＤ信号をコントローラ２１１へ出力する。コントローラ２１１は、ＢＤ信号に基づき、ポリゴンミラー２０４の一回転の周期が常に一定になるように、ポリゴンモータ２０５の回転速度を制御する。つまり、ＢＤ信号は、ポリゴンミラー２０４の回転速度と画像書き出し開始タイミングとを同期させる目的で使用することができる。コントローラ２１１は、ＢＤ信号によって回転速度を調整するほか、各レーザ光の発光タイミングを調整する機能を持つ。これにより、各レーザ光の主走査方向の書き出し開始位置を調整する。

次に、光源２００とＢＤセンサ２０９との関係について説明する。図３（ａ）は、光源２００の拡大図である。光源２００は、それぞれレーザ光を出射するＮ個の発光素子（発光素子１〜Ｎ）を備える。発光素子１からはレーザ光Ｌ１が出射される。発光素子２からはレーザ光Ｌ２が出射される。発光素子Ｎからはレーザ光Ｌｎが出射される。図３（ａ）のＸ軸方向は、ポリゴンミラー２０４で偏向、走査された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。また、Ｙ軸方向は、感光ドラム１０２の回転方向（副走査方向）に対応する。

発光素子１〜Ｎは、所定の角度をもってアレイ状に配列されている。そのため、各発光素子１〜Ｎから出射されたレーザ光Ｌ１〜Ｌｎは、レーザ光の照射により像の形成が繰り返される像形成の主走査方向において感光ドラム１０２上の異なる位置に結像する。同様に、副走査方向においても異なる位置に結像する。本実施形態では、レーザ光Ｌ１がレーザ光Ｌｎよりも先行して感光ドラム１０２上に結像するように発光素子１〜Ｎが配置されている。発光素子１〜Ｎは、連続する順序で発光制御される。そのため、ＢＤセンサ２０９にはレーザ光Ｌ１がレーザ光Ｌｎよりも先に入射する。なお、発光素子１〜Ｎの配列は、必ずしも図３（ａ）の例に限らない。例えば２次元配列であっても良い。

図３（ｂ）は、ＢＤセンサ２０９の概略図である。ＢＤセンサ２０９は、光電変換素子が配列された受光面２０９ａを備える。この受光面２０９ａにレーザ光Ｌ１〜Ｌｎが入射することで、上述したＢＤ信号が生成される。なお、受光面２０９ａの主走査方向の幅は、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌｎとが同時に入射しないサイズに設定されている。

次に、光走査装置１０１の制御系統について説明する。図４は、制御系統のブロック構成図である。コントローラ２１１は、測定部２１６、タイミング調整部２１７および主制御部２２０を有する。測定部２１６は、レーザ光Ｌ１〜Ｌｎの走査速度を表す速度情報とＢＤセンサ２０９から出力された検知信号とを取得し、取得した検知信号と速度情報とに基づいて主走査方向における特定のレーザ光間の間隔を測定する。
レーザ光間の間隔は、従来技術と同様に、例えば検出された波形の位相差により測定することができる。特定のレーザ光間は、レーザ光Ｌ１およびレーザ光Ｌｎであっても良く、あるいは、レーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離をレーザ光数で除算した隣り合うレーザ光間であっても良い。本実施形態では、後者の例を説明する。速度情報は、画像形成ジョブや基準走査速度に対する走査速度の変更度合いを表す情報であり、外部装置のアプリケ−ション（ＡＰ）より入力される。基準走査速度とは、例えば工場出荷測定時に設定された走査速度である。

タイミング調整部２１７は光走査装置１０で使用する各種信号のタイミングを調整する。発光素子のタイミングもその一つである。タイミング調整部２１７からは、画像データ生成部４０１宛のタイミング信号２１６Ｓと、レーザ制御部２１０宛の画像ゲイン信号、ＡＰＣ−ｎ信号およびＡＣＣ−ｎ信号とが出力される。ＡＰＣ−ｎ信号は、レーザ光ＬｎのＡＰＣ（Auto Power Control）を行うタイミングで出力される。ＡＣＣ−ｎ信号は、レーザ光ＬｎをＡＰＣ（Auto Current Control)で決定した電流値で画像データとは無関係に強制的に発光させるタイミングで出力される。画像ゲイン信号は、走査速度に応じて、画像を形成する光量のゲインを切り替えるための信号である。

主制御部２２０は、上記の測定部２１６およびタイミング調整部２１７を含むコントローラ２１１の動作を制御する。また、測定部２１６およびタイミング調整部２１７と協働して、レーザ光間の間隔の補正処理を行うとともに、発光素子の発光タイミングを制御する。

コントローラ２１１には、記憶部２１５、画像データ生成部４０１およびＢＤセンサユニット４１６が接続される。また、外部装置から上記の表す速度情報が入力される。記憶部２１５には、基準状態におけるレーザ光間の間隔を表す位相差データが記憶されている。基準状態は、例えば光走査装置１０１の工場出荷測定時の動作環境の状態である。位相差データは、先頭のレーザ光Ｌ１と後端のレーザ光Ｌｎとの距離を「発光素子数−１」で除算したデータである。

ＢＤセンサユニット４１６は、上述したＢＤセンサ２０９を含み、ＢＤセンサ２０９にレーザ光が入射したタイミング、すなわち検知タイミングで同期信号をコントローラ２１１および画像データ生成部４０１に出力する。コントローラ２１１は、記憶部２１５から上記の位相差データ２１５Ｓを読み出す。そしてこの位相差データ２１５Ｓに基づき、ＢＤ信号に同期して、レーザ光Ｌ１からレーザ光Ｌｎへ順次画像データを遅延させるタイミング信号２１６Ｓを画像データ生成部４０１に出力する。画像データ生成部４０１は、画像形成ジョブに応じた画像データ（差動信号）ｐ，ｎを、タイミング調整部２１７で調整されたタイミングで、レーザ制御部２１０に送信する。

レーザ制御部２１０は、ゲイン設定部４０２、基準電圧生成部４０３、比較器４０４、ＡＰＣ用サンプルホールドコンデンサ４０５、Ｖ−Ｉ（電圧−電流）変換回路４０６、バイアス電流生成回路４０７、ＳＷ４０８、ＳＷ４０９、ＳＷ４１０、ＳＷ４１１を備える。ゲイン設定部４０２には、光源２００からのレーザ光Ｌ１〜Ｌｎの光量が所定の値になるように予め調整されたゲイン値が設定されている。ゲイン設定部４０２は、ＰＤアンプ回路４１２の出力電圧Ｖｐｄが入力されると、設定されたゲイン値を出力電圧Ｖｐｄに乗算し、増幅電圧Ｖｐｄｇとして出力する。なお、ゲイン値は工場出荷測定時で調整される値であり、その詳細は本件では省略する。

比較器４０４は、増幅電圧Ｖｐｄｇと基準電圧生成部４０３で生成された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較する。そして、増幅電圧Ｖｐｄｇが基準電圧Ｖｒｅｆ未満であれば、電流を出力する。増幅電圧Ｖｐｄｇが基準電圧Ｖｒｅｆを超える場合は電流を引き込む。増幅電圧Ｖｐｄｇが基準電圧Ｖｒｅｆと同値であれば、電流の出力および引き込みを共に行わない。

ＳＷ４０８はコントローラ２１１からＡＰＣ−ｎ信号が入力されるとＯＮになり、ＡＰＣ−ｎ信号が入力されていない状態ではＯＦＦとなる。ＡＰＣ用サンプルホールドコンデンサ４０５はＳＷ４０８がＯＮのときに比較器４０４から電流が出力されると電荷を充電し、比較器４０４に電流が引き込まれる場合は電荷を放電する。これにより、コンデンサに所定の電荷を充電し、所定の電圧を発生させる。また、ＳＷ４０８がＯＦＦのときは充電している電荷をホールドする。

Ｖ−Ｉ変換回路４０６は、ＡＰＣ用ホールドコンデンサ４０５で発生した電圧に応じた電流Ｉｏｐを出力する。ＳＷ４１０はコントローラ２１１からＡＰＣ−ｎ信号が入力されるとＯＮになり、ＡＰＣを行うタイミングで光源２００に電流Ｉｏｐを供給して発光させる。この状態では、光源２００の発光量を所定の光量にする制御が働く。以下、このような制御で光源２００が発光する態様を「ＡＰＣ発光モード」という。

ＡＰより走査速度の変更が指示された場合、コントローラ２１１は、走査速度の変更度合いに応じて画像を形成する光量のゲインを切り替える画像ゲイン信号をレーザ制御部２１０へ送信する。ＳＷ４０９は、上述したＡＰＣ制御と画像ゲイン信号で決定した光量と、画像データ生成部４０１からの画像データとに基づいてＯＮ／ＯＦＦすることで、レーザ光源２００の個々の発光素子Ｌ１〜Ｌｎの点灯／消灯を駆動する。

ＳＷ４１１は、コントローラ２１１からＡＣＣ−ｎ信号が入力されるとＯＮになる。このとき、ＳＷ４０８はＯＦＦであり、ＡＰＣ用サンプルホールドコンデンサ４０５には前回のＡＰＣで決められた電圧がホールドされている。ＳＷ４１１がＯＮになると、ＡＰＣ用サンプルホールドコンデンサ４０５で充電した電圧に基づいた駆動電流Ｉｏｐを画像データとは無関係に強制的に供給してレーザ光源２００を発光させる。以下、このような制御で光源２００が発光する態様を「ＡＣＣ発光モード」という。

バイアス電流生成回路４０７は、外部に接続されたバイアス電流決定抵抗４１３の抵抗値に基づいた電流を生成し、これをバイアス電流としてレーザ光源２００に供給する。ＰＤアンプ回路４１２は、ＰＤ４１４、電流―電圧変換回路４１５から構成される。ＰＤ４１２はレーザ光源２００からのレーザ光Ｌｎが入射されると、その光量に応じた電流を出力する。電流−電圧（Ｉ−Ｖ）変換回路４１５は、その電流を検出電圧Ｖｐｄに変換してレーザ制御部２１０へ出力する。

図５は、ＢＤセンサ２０９の検知状態を模式的に示した図である。ここでは、コントローラ２１１（測定部２１６）において、順序が非連続となる一対の発光素子Ｌ１，Ｌｎが出射したレーザ光間の検知タイミング差を測定する。また、これらの発光素子Ｌ１，Ｌｎ間に存在する発光素子数とに基づいてレーザ光間の間隔を測定する。
図５（ａ）は、先頭のレーザ光Ｌ１がＢＤセンサ受光面２０９ａに入射したタイミングを示す。このタイミングでＢＤセンサ２０９がＢＤ信号を出力する。このとき、レーザ光Ｌ１は、ＢＤセンサ２０９に入射する少し前からＡＰＣ発光モードで発光を開始させており、ＢＤセンサ２０９に入射するタイミングでは、既に光量は安定している。他のレーザ光は全て消灯している状態である。その後、次のレーザ光を点灯させるために、レーザ光Ｌ１を速やかに消灯させる制御を行うが、電気信号および制御のディレイがあるため、消灯させるタイミングでは、図５（ｂ）に示す位置まで走査されている。その後、図５（ｃ）に示す位置でレーザ光Ｌｎを点灯させてＢＤセンサ受光面２０９ａにレーザ光を入射させる。

図６は、コントローラ２１１から出力されるＡＰＣ−ｎ信号、ＡＣＣ−ｎ信号およびそのときの発光モードを表したタイミングチャートである。各レーザ光Ｌ１〜ＬｎのＡＰＣは非画像領域において行われる。すなわち、コントローラ２１１から時分割でＡＰＣ−１〜ＡＰＣ−ｎ信号を出力することで１レーザ光ずつ順次ＡＰＣが行われる。そして、各レーザ光がＢＤセンサ２０９に入射するよりも少し早いタイミングでＡＰＣ−１信号を出力し、レーザ光Ｌ１をＡＰＣ発光させる。その後、レーザ光Ｌ１がＢＤセンサ２０９に入射し（図５（ａ）のタイミング）、ＢＤセンサ２０９からＢＤ信号が出力されると、ＡＰＣ−１信号を「Ｌｏｗ」にし、レーザ光Ｌ１を消灯させる（図５（ｂ）のタイミング）。その直後にＡＣＣ−ｎ信号を送信して、レーザ光ＬｎをＡＣＣ発光モードで発光させる。これにより、ＢＤセンサ２０９でレーザ光Ｌｎを検知した検知タイミング（図５（ｃ）のタイミング）で、ＢＤセンサ２０９からＢＤ信号が出力される。レーザ光ＬｎがＢＤセンサ２０９の受光面２０９ａを抜けると、ＢＤセンサ２０９からのＢＤ信号が出力されなくなる。こうして、ＢＤセンサ２０９からは、図６に示すＢＤ信号が出力されることになる。

［レーザ光間の間隔測定］
次に、走査速度が変更されるときのレーザ光間の間隔の測定方法について説明する。ここでは、説明を簡略化するために、走査速度の変更の度合いを整数倍とする。すなわち、走査速度を、基準走査速度ＰＳ１と、この基準速度ＳＰ１の半分の走査速度ＰＳ２と、基準走査速度ＰＳ１の３分の１の走査速度ＰＳ３を３つにする。
図７は、コントローラ２１１の測定部２１６の詳細機能構成図である。測定部２１６は、ＢＤ_ＩＮ（検知信号ないし同期信号として入力されるＢＤ信号、以下同じ）のほか、ＣＮＴＣＬＫ（クロック信号、以下同じ）を時系列に取得する取得手段を有する。エッジ検出部７００は、ＣＮＴＣＬＫを動作クロックとし、ＢＤ_ＩＮの立ち上がりエッジを検出する。イネーブル生成部７０１は、ＣＮＴＣＬＫを動作クロックとし、エッジ検出部７００が出力したエッジ信号７００Ｓの２つのパルスの間、イネーブルゲート（Ｈｉ状態が継続されるゲート信号）を生成する（イネーブル手段）。カウンタ７０２は、イネーブルゲート中、ＣＮＴＣＬＫの数を計数するカウンタ（計測手段）である。

セレクタ７０３は、予め変更の度合いに応じた速度比を表す複数（本例では３つ）の速度比パラメータを所定の指示、例えば後述する主制御部２２０から動作モードの入力指示に従って選択的に出力する。速度比パラメータは図示しないメモリないしレジスタに格納されている。乗算器７０４は、イネーブルゲート中に計数されたＣＮＴＣＬＫの計数値７０２Ｓとセレクタ７０３から出力された速度比パラメータとを乗算する。乗算器７０４で乗算した結果は、不図示のレジスタに格納され、主制御部２２０がそれを読み取る。これにより、計測値７０２Ｓを基準走査速度に対応する計数値に近づけることができる。なお、セレクタ７０３が出力する速度比パラメータは、上記の画像ゲイン信号として使用することもできる。

ＢＤセンサ２０９では、パルスのエッジを検出するために一定の光量である必要がある。従って、走査速度が変更されても、ＢＤセンサ２０９ではＡＰＣ光量のまま変更しない。画像域の光量に関しては、速度比パラメータが２分の１のときは、単位時間に画像域に照射される光量が変更前の速度比パラメータ（「１」）のときの２倍になるため、２分の１の光量にする。速度比パラメータが３分の１のときは、単位時間に画像域に照射される光量が変更前の速度比パラメータ（「１」）の３倍になるため、３分の１の光量にするよう制御する。

次に、図８のシーケンス図を用いて走査速度が変更されるときのシーケンスを説明する。このシーケンスは、主制御部２２０の制御のもとで実行される。画像形成装置の電源が投入され（Ｓ１０１）、光走査装置１０１（コントローラ２１１）が動作可能になると、主制御部２２０は、ＡＰからの画像形成ジョブに基づき、紙種等に応じたプロセススピードを判断し、最適な動作モードを定める（Ｓ１０２）。例えば上記の基準走査速度ＰＳ１のときの最適な動作モードを動作モードＡとする（Ｓ１０３ａ）。走査速度ＰＳ２のときは動作モードＢとする。同様に、走査速度ＰＳ３のときは動作モードＣとする。主制御部２２０は、これらの動作モードＡ，Ｂ，Ｃのいずれかを測定部２１６のセレクタ７０３へ指示する。

画像形成ジョブ（ＪＯＢ）が開始すると（Ｓ１０４：Ｙ）、ＢＤ_ＩＮを測定部２１６のエッジ検出部７００へ入力される。これにより、上述した方法で、レーザ光Ｌ１〜Ｌｎの距離を表す計数値が計数される。また、計数値とセレクタ７０３が出力する速度比パラメータとが乗算されて、レジスタに格納される。この手順を画像形成ジョブの終了まで継続する（Ｓ１０５：Ｎ）。画像形成ジョブが終了すると（Ｓ１０５：Ｙ）、主制御部２２０は、レジスタに格納されたレジスト値を読み取る（Ｓ１０６）。読み取ったレジスタ値を、ＢＤ_ＩＮの入力回数で平均し、レーザ光間の間隔を算出する（Ｓ１０７）。その後、算出した間隔をタイミング調整部２１７に設定し（Ｓ１０８）、次の画像形成ジョブの開始を待つ（Ｓ１０４）。これにより、次の画像形成ジョブでは、設定されたレーザ光間の間隔で画像が形成される。

図９（ａ）は、動作モードＡのときのＣＮＴＣＬＫ、信号ＢＤ_ＩＮ、エッジ検出信号７００Ｓ、イネーブルゲート７０１Ｓ、計数値７０２Ｓ、乗算結果７０４Ｓの関係を示す。図９（ｂ）は、動作モードＢのときのＣＮＴＣＬＫと、ＢＤ_ＩＮ、エッジ検出信号７００Ｓ、イネーブルゲート７０１Ｓ、計数値７０２Ｓ、乗算結果７０４Ｓの関係を示す。レーザ光Ｌ１〜Ｌｎの距離は動作モードＡのときと同じであるが、走査速度ＰＳ２が基準走査速度ＰＳ１の半分なので、ＢＤ_ＩＮは、Ｈｉ区間もＬｏｗ区間も動作モードＡのときの２倍の時間を要している。また、ＣＮＴＣＬＫは、動作モードＡのときと同じなので、計数値７０２Ｓは、動作モードＡのときの２倍の数値になる。しかし、主制御部２２０によって、速度比パラメータとして２分の１が選択されているため、乗算結果は、動作モードＡのときと一致する。図９（ｃ）は、動作モードＣのときのＣＮＴＣＬＫ、ＢＤ_ＩＮ、エッジ検出信号７００Ｓ、イネーブルゲート７０１Ｓ、計数値７０２Ｓ、乗算結果７０４Ｓの関係を示す。レーザ光Ｌ１〜Ｌｎの距離は、動作モードＡのときと同じであるが、走査速度ＰＳ３が基準走査速度ＰＳ１の３分の１なので、ＢＤ_ＩＮは、Ｈｉ区間もＬｏｗ区間も、動作モードＡのときに比べて３倍の時間を要している。また、ＣＮＴＣＬＫは、動作モードＡのときと同じなので、計数値７０２Ｓは、動作モードＡのときの３倍になる。しかし、主制御部２２０によって速度比パラメータとして３分の１が選択されているため、乗算結果は、動作モードＡのときと一致する。

このように、本実施形態では、走査速度の変更度合いに応じた複数の速度比パラメータを用意しておき、いずれかの速度比パラメータをセレクタ７０３で選択して、計数値と乗算する。これにより、ＣＮＴＣＬＫが１種類であっても、ＢＤセンサ２０９を横切るレーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離が同じ場合は、どの速度比パラメータを選択した場合も乗算結果が一致する。従って、例えば画像形成装置の工場出荷測定時に、基準走査速度ＰＳ１のときの乗算結果（速度比パラメータ＝１）をレジスタに格納しておくことにより、プロセススピードの変更により走査速度が変わる場合であっても、迅速かつ簡易にそれに対応することができる。

次に、昇温によってレンズの屈折率が変わった場合のレーザ光間の間隔の補正処理について説明する。基準走査速度ＰＳ１のときに、昇温によってレーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離が、製造時の乗算結果に比べてΔだけ伸びたとする。このとき検出されるイネーブルゲート７０１ＳのＨｉ区間の増加時間をΔｔ、ＣＮＴＣＬＫの計数値の増分をΔｃｎｔとする。
レーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離の増分は、走査速度ＰＳ２の場合であってもΔで変わらない。しかし、走査速度ＰＳ２が基準走査速度ＰＳ１の半分であるため、検出されるイネーブルゲート７０１Ｓの増加時間は２Δｔになる。従って、このときの計数値の増分も２倍の２Δｃｎｔになる。しかし、速度比パラメータが乗算されることにより、乗算結果はΔｃｎｔになる。この関係は、走行速度ＰＳ３のときも同様となる。

このように、乗算結果「１」あたりの距離は、走査速度によらず同じなので、走査速度が変わっても乗算結果の増分の距離だけレーザ光間の間隔を補正すれば良い。乗算結果「１」あたりの距離を「ａ」とすると、各レーザ光間の補正量Δｐは、下記式で算出することができる。
Δｐ＝Δｃｎｔ×ａ／（ｎ−１）
ｎ−１で除算するのは、レーザ光Ｌ１とレーザ光Ｌｎとの間のレーザ光の数がｎ−１個となるためである。この補正量Δｐを工場出荷測定時に測定した基準間隔（基準となるレーザ光間の幅）に加算することにより、昇温時の位相ずれ分を補正することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態と異なるのは、クロック信号のクロック周期を速度情報に応じて変更することにより、クロック信号（ＣＮＴＣＬＫ）の計数値を基準走査速度に対応する計数値に近づけるようにした点である。そのため、光走査装置のコントローラの取得手段が、走査速度の変更の度合いに応じたクロック周期の複数のクロック信号を取得可能に構成されているものとする。

ここでは、便宜上、第１実施形態で説明した基準走査速度ＰＳ１に対応したクロック周期のＣＮＴＣＬＫ１、走行速度ＰＳ２に対応したクロック周期のＣＮＴＣＬＫ２、および、走行速度ＰＳ３に対応したクロック周期のＣＮＴＣＬＫ３のＣＮＴＣＬＫが取得されているものとする。クロック周期は、ＣＮＴＣＬＫ１を「１」とした場合、ＣＮＴＣＬＫ２が「２」、ＣＮＴＣＬＫ３が「３」であるものとする。その他、第１実施形態と同じ機能の構成要素および同じ内容の処理については、同一符号を付し、重複する部分については、説明を省略する。

図１０は、第２実施形態に係る測定部３１６の詳細機能構成図である。第１実施形態で説明した測定部２１６と異なるのは、乗算器７０４がなく、エッジ検出部９００、イネーブル生成部９０１、カウンタ９０２に、それぞれセレクタ９０３で選択されたＣＮＴＣＬＫが入力される点である。セレクタ９０３は、ＣＮＴＣＬＫ１、ＣＮＴＣＬＫ２、ＣＮＴＣＬＫ３のいずれかを、第１実施形態で説明した動作モードＡ，Ｂ，Ｃに応じて選択的に出力する。レジスタへは、カウンタ９０２の計測値が格納される。

図１１（ａ）は、動作モードＡのときのＣＮＴＣＬＫ１、ＢＤ_ＩＮ、エッジ検出信号９００Ｓ、イネーブルゲート９０１Ｓ、計測値９０２Ｓの関係を示す。図１１（ｂ）は、動作モードＢのときのＣＮＴＣＬＫ２、ＢＤ_ＩＮ、エッジ検出信号９００Ｓ、イネーブルゲート９０１Ｓ、計測値９０２Ｓを示す。レーザ光Ｌ１〜Ｌｎの距離は、動作モードＡのときと同じであるが、走査速度ＰＳ２が基準走査速度ＰＳ１の半分なので、ＢＤ_ＩＮは、Ｈｉ区間もＬｏｗ区間も２倍の時間を要している。しかし、ＣＮＴＣＬＫ２のクロック周期が動作モードＡのときのＣＮＴＣＬＫ１の２倍なので、計数値９０２Ｓは動作モードＡのときと同じ値になる。図１１（ｃ）は、動作モードＣのときのＣＮＴＣＬＫ３、ＢＤ_ＩＮ、エッジ検出信号９００Ｓ、イネーブルゲート９０１Ｓ、計数値９０２Ｓの関係を示す。レーザ光Ｌ１からＬｎの距離は動作モードＡのときと同じであるが、走査速度ＰＳ３が基準走査速度ＰＳ１の３分の１なので、ＢＤ_ＩＮは、Ｈｉ区間もＬｏｗ区間も３倍の時間を要している。しかし、ＣＮＴＣＬＫ３のクロック周期はＣＮＴＣＬＫ１の３倍なので、計数値９０２Ｓは動作モードＡのときと同じ値になる。

上述したように、第２実施形態では、走査速度の変更度合いに応じたクロック周期のクロック信号を選択的に使用する。そのため、ＢＤセンサ２０９を横切るレーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離が同じ場合は計数値がどの動作モードでも同じになる。従って、例えば画像形成装置の工場出荷測定時に、基準走査速度ＰＳ１のときの計数値をレジスタに格納しておくことにより、プロセススピードの変更により走査速度が変わる場合であっても、迅速かつ簡易にそれに対応することができる。

次に、第２実施形態におけるレーザ光間の間隔の補正処理について説明する。基準走査速度ＰＳ１のときに昇温などによってレーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離が工場出荷測定時のカウント値に比べてΔだけ伸びたとする。このとき検出されるイネーブルゲート７０１ＳのＨｉ区間の増加時間をΔｔ、ＣＮＴＣＬＫ１でのカウント値の増分をΔｃｎｔとする。ＰＳ２の場合であってもレーザ光Ｌ１〜Ｌｎ間の距離の増分はΔで変わらず、走査速度がＰＳ１の半分であることから、ＰＳ２のときに検出されるイネーブルゲート７０１ＳのＨｉ区間の増加時間は２Δｔになる。しかし、ＣＮＴＣＬＫ２の周期はＣＮＴＣＬＫ１の２倍なので、ＰＳ２のときのカウント値の増分もＰＳ１と同じΔｃｎｔになる。これはＰＳ３の時も同様である。

カウント値「１」あたりの距離は第１実施形態のときと同様、走査速度によらず同じなので、走査速度が変わってもカウント値の増分の距離だけビーム間位相を補正すればよい。カウント値１つあたりの距離をａとすると、各ビーム間の補正量Δｐは、以下の式になる。
Δｐ＝Δｃｎｔ×ａ／（ｎ−１）
尚、ｎ−１で割るのは第１の実施形態同様、ｎ個のレーザに対するビーム間はｎ−１個あるためである。
この補正量Δｐを製造時の各ビーム間位相差データに加算することで、昇温時の位相ずれ分を補正することが可能になる。

Claims

それぞれレーザ光を出射する複数の発光素子が配列された光源と、
各発光素子から出射されたレーザ光を所定の方向へ走査する走査機構と、
走査中のレーザ光を受光することにより前記発光素子の配列に応じた検知タイミングで検知信号を出力するセンサと、
前記複数のレーザ光の走査速度を表す速度情報と前記センサから出力された前記検知信号とを取得し、取得した検知信号と前記速度情報とに基づいて走査方向における特定のレーザ光間の間隔を測定する測定手段と、
測定された前記間隔と予め記憶された基準状態における前記間隔とを比較し、比較結果に応じて前記複数の発光素子の発光タイミングを制御する制御手段と、を備えており、
前記速度情報は、前記基準状態において定めた基準走査速度に対する変更の度合いを表す情報であり、
前記測定手段は、クロック信号を時系列に取得する取得手段と、取得した前記クロック信号を動作クロックとし、前記検知信号が表す前記検知タイミングに基づいて前記間隔に対応する長さのイネーブルゲートを生成するイネーブル手段と、前記イネーブルゲートの長さ分の前記クロック信号の数を計数する計数手段とを有し、前記速度情報を前記計数手段の計数値に乗算することにより、当該計測値を前記基準走査速度に対応する計数値に近づける、光走査装置。
前記複数の発光素子は、それぞれ前記走査方向で異なる位置に配列され、かつ、連続する順序でレーザ光を出射するものであり、
前記測定手段は、前記順序が非連続となる一対の発光素子が出射したレーザ光間の検知タイミング差と、該一対の発光素子間に存在する発光素子数とに基づいて隣り合うレーザ光間の前記間隔を測定する、請求項１記載の光走査装置。
前記走査方向は、前記レーザ光の照射により像の形成が繰り返される像形成の主走査方向である、請求項１または２記載の光走査装置。
前記測定手段は、予め前記変更の度合いに応じた速度比を表す複数の速度比パラメータを保持するとともにいずれかの速度比パラメータを所定の指示に従って選択的に出力する第１セレクタを備えており、この第１セレクタから出力された速度比パラメータを前記計数手段の計数値に乗算する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光走査装置。
それぞれレーザ光を出射する複数の発光素子が配列された光源と、
各発光素子から出射されたレーザ光を所定の方向へ走査する走査機構と、
走査中のレーザ光を受光することにより前記発光素子の配列に応じた検知タイミングで検知信号を出力するセンサと、
前記複数のレーザ光の走査速度を表す速度情報と前記センサから出力された前記検知信号とを取得し、取得した検知信号と前記速度情報とに基づいて走査方向における特定のレーザ光間の間隔を測定する測定手段と、
測定された前記間隔と予め記憶された基準状態における前記間隔とを比較し、比較結果に応じて前記複数の発光素子の発光タイミングを制御する制御手段と、を備えており、
前記速度情報は、前記基準状態において定めた基準走査速度に対する変更の度合いを表す情報であり、
前記測定手段は、クロック信号を時系列に取得する取得手段と、取得した前記クロック信号を動作クロックとし、前記検知信号が表す前記検知タイミングに基づいて前記間隔に対応する長さのイネーブルゲートを生成するイネーブル手段と、前記イネーブルゲートの長さ分の前記クロック信号の数を計数する計数手段とを有し、前記クロック信号のクロック周期を前記速度情報に応じて変更することにより、前記計数手段の計数値を前記基準走査速度に対応する計数値に近づける、光走査装置。
前記取得手段は、前記変更の度合いに応じたクロック周期の複数のクロック信号を取得可能に構成され、前記測定手段は、これらの複数のうちいずれかのクロック周期のクロック信号を外部からの指示に従って選択的に出力する第２セレクタを備えており、この第２セレクタから出力されたクロック信号を前記イネーブル手段および前記計数手段に供給する、請求項５記載の光走査装置。
前記複数の発光素子は、それぞれ前記走査方向で異なる位置に配列され、かつ、連続する順序でレーザ光を出射するものであり、
前記測定手段は、前記順序が非連続となる一対の発光素子が出射したレーザ光間の検知タイミング差と、該一対の発光素子間に存在する発光素子数とに基づいて隣り合うレーザ光間の前記間隔を測定する、請求項５又は６に記載の光走査装置。
前記走査方向は、前記レーザ光の照射により像の形成が繰り返される像形成の主走査方向である、請求項５ないし６のいずれか１項に記載の光走査装置。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載された光走査装置と、
この光走査装置からの前記レーザ光が照射された部位に像を形成する像形成手段とを有する、画像形成装置。