JP6602117B2

JP6602117B2 - 画像形成装置、画像形成装置の制御方法及びプログラム。

Info

Publication number: JP6602117B2
Application number: JP2015173667A
Authority: JP
Inventors: 晋太郎岡村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2015-09-03
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2035-09-03
Also published as: JP2017047630A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特にマルチビーム方式におけるドット制御に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、感光体を露光するための光学走査ユニットを有している。光学走査ユニットは、画像データに基づいてレーザ光を出射し、出射されたレーザ光を回転多面鏡で反射させ、走査レンズを透過させることで感光体へ照射し露光する。そして、感光体の表面に形成したレーザ光のスポットを、回転多面鏡を回転させて移動させる走査を行うことで、感光体に潜像が形成される。

通常、走査レンズには所謂ｆθ特性を有するレンズが用いられている。ここで、ｆθ特性とは、回転多面鏡が等角速度で回転している時に感光体の表面のレーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動するようにレーザ光を感光体の表面に結像させる光学的特性である。このようなｆθ特性を有する走査レンズを用いることにより、適切な露光を行うことができる。ただし、ｆθ特性を有する走査レンズは、比較的大きくコストも高い。そのため、画像形成装置の小型化やコストダウンを目的として、走査レンズ自体を使用しない、もしくはｆθ特性を有さない走査レンズを使用することが検討されている。

ｆθ特性を有していない走査レンズを使用した場合、レーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動しないことになる。このため、感光体表面上に形成されるドットが一定の幅にならないという問題がある。この点、特許文献１では、レーザ光のスポットが感光体の表面上を等速で移動しない場合でも、感光体表面上に形成されるドットが一定の幅となるように一走査する間に画像クロックの周波数を変更するように電気的な補正を行う技術が開示されている。この特許文献１の技術では、複数の発振器のうち、用紙の走査位置に応じて適宜、最適な周波数を有する発振器を選択して、各走査位置に最適な画像クロックの周波数を用いるようにして、ｆθ特性を有さない走査レンズでも良好に印刷することを可能にしている。

特開昭５８−１２５０６４号公報

電子写真方式において高速印刷を実現する手法としてマルチビーム方式がある。マルチビーム方式は、複数の光源からレーザ光を出射することで主走査方向の複数ラインを同時に走査する方式である。このマルチビーム方式による高速化と共に、昨今は画像形成装置の小型化が進み、解像度も大幅に上がっている。そのような状況下において、上記特許文献１の手法によっては、高解像度化への対応や高画質印刷の実現が難しくなっている。

また、上記特許文献１の手法では、マルチビーム方式については考慮されていない。マルチビーム方式の場合、各光源からのレーザ光は、その出射タイミングを所定の画像クロック数分ずらして出射される。上記特許文献１の手法をそのまま適用し、レーザ光が主走査方向１ラインを走査中に画像クロックを変更すると、最初に出射したレーザ光と次に出射するレーザ光の間で画像端における画像クロック周波数が異なることになる。そうなると、形成されるドットの幅が等しくならず、ライン間で画像がずれる可能性がある。

本発明に係る画像形成装置は、回転する感光ドラムを有し、前記感光ドラムの表面におけるレーザ光の走査速度が前記感光ドラムの回転軸線方向における前記感光ドラムの中央部よりも端部の方が速い、マルチビーム方式の画像形成装置であって、第１の画像信号に基づいて前記感光ドラムを露光する第１のレーザ光を出射する第１の光源と、第２の画像信号に基づいて前記感光ドラムを露光する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、前記第１の光源から出射された第１のレーザ光と前記第２の光源から出射された第２のレーザ光とが前記感光ドラム上を走査するように前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを偏向する偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記第１のレーザ光を受光することによって前記第１の画像信号に基づく前記第１の光源からの前記第１のレーザ光の出射タイミングの基準となる第１の同期信号と、前記偏向器によって偏向された前記第２のレーザ光を受光することによって前記第２の画像信号に基づく前記第２の光源からの前記第２のレーザ光の出射タイミングの基準となる第２の同期信号と、を生成する受光素子を備えるセンサと、前記第１のレーザ光によって形成されるドットの幅が一定になるように、前記第１の画像信号の出力に用いる第１の画像クロックの周波数を変調し、且つ、前記第２のレーザ光によって形成されるドットの幅が一定になるように、前記第２の画像信号の出力に用いる第２の画像クロックの周波数を変調する周波数変調手段と、を備え、前記第２の光源は、前記第１の光ビームが前記第１の光源から出射されてから所定時間の経過時に、前記第２の光ビームを出射し、前記周波数変調手段は、前記第１のレーザ光が画像形成を開始する位置におけるドットの幅と前記第２のレーザ光が画像形成を開始する位置におけるドットの幅とが同じになるように、前記第１の同期信号の生成に基づく前記第１の画像クロックの周波数変調を開始させてから前記所定時間の経過時に前記第２の同期信号の生成に基づく前記第２の画像クロックの周波数変調を開始させる、ことを特徴とする。

本発明によれば、感光体表面でレーザ光の走査速度が一定ではないマルチビーム方式の画像形成装置において、ライン間でドット幅が相違することに起因する画像ずれを抑制することができる。

画像形成装置の構成概略図である。光走査装置の断面図である。像高と部分倍率との関係を示す図である。露光制御を担う部分の詳細を示すブロック図である。２種類の同期信号とＶＤＯ信号のタイミングチャートである。ＢＤ信号とＶＤＯ信号のタイミング、及び被走査面上の潜像により形成したドットイメージを示した図である。部分倍率補正の効果を説明する図である。マルチビーム方式における従来の画像変調部の内部構成を示すブロック図である。光走査装置が２つの光源を備える場合の走査方法を説明する図である。画像クロックの周波数の推移に合わせて、形成ドットの幅が変化する様子を説明する図である。 VDO1とVDO2とで周波数にずれが生じることの影響を説明する図である。実施例１に係る画像変調部の内部構成を示すブロック図である。周波数変調の設定の一例を示す表である。各ＳＳＣＧから出力されるVCLKの変化を示すグラフである。１ＢＤ区間における、VCLK1及びVCLK2の周波数の推移を説明する図である。２つの光源を用いる光走査装置の簡略図である。数ライン分のＢＤ信号が出力された場合の、VCLK1及びVCLK2の周波数の推移を説明する図である。変形例１に係る画像変調部の内部構成を示すブロック図である。変形例２に係る画像変調部の内部構成を示すブロック図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明を実施する形態について説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例に過ぎず、本発明は図示された構成に限定されるものではない。

［実施例１］
＜画像形成装置＞
図１は、本実施例に係る画像形成装置の構成概略図である。光走査手段である光走査装置４００内のレーザ駆動部３００は、画像信号生成部１００から出力された画像信号、および制御部２００から出力される制御信号に基づき、破線の矢印４１０で示す走査光（レーザ光）を感光ドラム５００に向けて発する。そして、不図示の帯電手段により帯電された感光ドラム（感光体）５００をレーザ光４１０で走査し、感光ドラム５００の表面に潜像を形成する。そうして形成された潜像に不図示の現像手段によってトナーを付着させ、潜像に対応したトナー像を形成する。トナー像は、給紙ユニット９００から給送されローラ６００で感光ドラム５００と接触する位置に搬送された紙等の記録媒体に転写される。記録媒体に転写されたトナー像は、定着器７００で記録媒体に熱定着され、排紙ローラ８００を経て、機外に排出される。

＜光走査装置＞
図２は、本実施例に係る光走査装置４００の断面図であり、図２（ａ）は主走査断面を、図２（ｂ）は副走査断面を示している。本発明はマルチビーム方式を前提とするが、ここでは説明の便宜上、１つの光源のみを図示している。

本実施例において、光源４０１から出射したレーザ光（光束）４１０は、開口絞り４０２によって楕円形状に整形されてカップリングレンズ４０３に入射する。カップリングレンズ４０３を通過した光束は、略平行光に変換されて、アナモフィックレンズ４０４に入射する。アナモフィックレンズ４０４は、主走査断面内において正の屈折力を有しており、入射する光束を主走査断面内においては収束光に変換している。また、アナモフィックレンズ４０４は、副走査断面内において偏向器４０５の偏向面４０５ａの近傍に光束を集光しており、主走査方向に長い線像を形成している。

そして、アナモフィックレンズ４０４を通過した光束は、偏向器（ポリゴンミラー）４０５の偏向面（反射面）４０５ａにて反射される。反射面４０５ａで反射した光束は、走査光４１０（図１参照）として、結像レンズ４０６を透過し、感光ドラム５００の表面に入射する。結像レンズ４０６は結像光学素子である。本実施例においては、単一の結像光学素子（結像レンズ４０６）のみで結像光学系が構成されている。結像レンズ４０６を通過（透過）した光束が入射する感光ドラム５００の表面は、光束によって走査される被走査面４０７である。結像レンズ４０６によって被走査面４０７上で光束が結像し、所定のスポット状の像（スポット）を形成する。偏向器４０５を不図示の駆動部により矢印Ａ方向に一定の角速度で回転させることにより、被走査面４０７上でスポットが主走査方向に移動し、被走査面４０７上に静電潜像を形成する。なお、主走査方向とは、感光ドラム５００の表面に平行で且つ感光ドラム５００の表面の移動方向に直交する方向である。副走査方向とは、主走査方向及び光束の光軸に直交する方向である。

ビームディテクト（以下、ＢＤと称す）センサ４０９とＢＤレンズ４０８は、被走査面４０７上に静電潜像を書き込むタイミングを決定する同期用光学系である。ＢＤレンズ４０８を通過した光束は、フォトダイオードを含むＢＤセンサ４０９に入射し検知される。ＢＤセンサ４０９により光束を検知したタイミングに基づいて、書き込みタイミングの制御を行う。

なお、上述した光源４０１、カップリングレンズ４０３、アナモフィックレンズ４０４、結像レンズ４０６、偏向器４０５等の各種光学部材は、筐体（光学箱）に収納される。

＜結像レンズ＞
図２に示すように、結像レンズ４０６は、入射面（第１面）４０６ａ及び出射面（第２面）４０６ｂの２つの光学面（レンズ面）を有する。結像レンズ４０６は、主走査断面内において、偏向面４０５ａにて偏向された光束が被走査面４０７上を所望の走査特性で走査させる構成となっている。また、結像レンズ４０６は、被走査面４０７上でのレーザ光４１０のスポットを所望の形状にする構成となっている。また、結像レンズ４０６により、副走査断面内においては、偏向面４０５ａの近傍と被走査面４０７の近傍とを共役の関係となっている。これにより、面倒れを補償（偏向面４０５ａが倒れた際の被走査面４０７上での副走査方向の走査位置ずれを低減すること）する構成となっている。

結像レンズ４０６は、所謂ｆθ特性を有していない。つまり、偏向器４０５が等角速度で回転している時に、結像レンズ４０６を通過する光束のスポットを被走査面４０７上で等速に移動させるような走査特性を有していない。このように、ｆθ特性を有さない結像レンズ４０６を用いることにより、結像レンズ４０６を偏向器４０５に近接して（距離Ｄ１が小さい位置に）配置することが可能となる。また、ｆθ特性を有さない結像レンズ４０６は、ｆθ特性を有する結像レンズよりも、主走査方向（幅ＬＷ）及び光軸方向（厚みＬＴ）に関して小さくできる。これにより、光走査装置４００の筐体の小型化が可能になる。また、ｆθ特性を有するレンズの場合、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化がある場合があり、そのような形状の制約によって良好な結像性能を得られない可能性がある。これに対して、ｆθ特性を有さない結像レンズ４０６では、主走査断面で見た時のレンズの入射面、出射面の形状に急峻な変化が少ない為、良好な結像性能を得ることができる。

このような、ｆθ特性を有さない結像レンズ４０６の走査特性は、以下の式（１）で表される。

上記式（１）では、偏向器４０５による走査角度（走査画角）をθ、光束の被走査面４０７上での主走査方向の集光位置（像高）をＹ［ｍｍ］、軸上像高における結像係数をＫ［ｍｍ］、結像レンズ４０６の走査特性を決定する係数（走査特性係数）をＢとしている。なお、本実施例において、軸上像高は、光軸上の像高（Ｙ＝０＝Ｙｍｉｎ）を指し、走査角度θ＝０に対応する。また、軸外像高は、中心光軸（走査角度θ＝０の時）よりも外側の像高（Ｙ≠０）を指し、走査角度θ≠０に対応している。さらに、最軸外像高とは、走査角度θが最大（最大走査画角）となる時の像高（Ｙ＝＋Ｙｍａｘ、−Ｙｍａｘ）を指す。なお、被走査面４０７上の潜像を形成可能な所定の領域（走査領域）の主走査方向の幅である走査幅ＷはＷ＝｜＋Ｙｍａｘ｜＋｜−Ｙｍａｘ｜で表される。所定の領域の中央が軸上像高で端部が最軸外像高となる。

ここで、結像係数Ｋは、結像レンズ４０６に平行光が入射する場合の走査特性（ｆθ特性）Ｙ＝ｆθにおけるｆに相当する係数である。すなわち、結像係数Ｋは、結像レンズ４０６に平行光以外の光束が入射する場合に、ｆθ特性と同様に集光位置Ｙと走査角度θとを比例関係にするための係数である。

走査特性係数について補足すると、Ｂ＝０の時の上記式（１）は、Ｙ＝Ｋθとなるため、従来の光走査装置に用いられるｆθ特性を有する結像レンズの走査特性Ｙ＝ｆθに相当する。また、Ｂ＝１の時の上記式（１）は、Ｙ＝Ｋｔａｎθとなるため、撮像装置（カメラ）などに用いられるレンズの射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθに相当する。すなわち、上記式（１）において、走査特性係数Ｂを０≦Ｂ≦１の範囲で設定することで、射影特性Ｙ＝ｆｔａｎθとｆθ特性Ｙ＝ｆθとの間の走査特性を得ることができる。

ここで、上記式（１）を走査角度θで微分すると、次の式（２）に示すように走査角度θに対する被走査面４０７上での光束の走査速度が得られる。

さらに、上記式（２）を軸上像高における速度ｄＹ／ｄθ＝Ｋで除すると、次の式（３）のようになる。

上記式（３）は、軸上像高の走査速度に対する各軸外像高の走査速度のずれ量(部分倍率)を表現したものである。本実施例に係る光走査装置４００は、Ｂ＝０の場合以外においては、軸上像高と軸外像高とで光束の走査速度が異なっていることになる。

図３は、被走査面４０７上での走査位置をＹ＝Ｋθの特性でフィッティングした際の、像高と部分倍率との関係を示している。本実施例においては、上記式（１）に示した走査特性を結像レンズ４０６に与えたことで、図３に示したように、軸上像高から軸外像高に向かうにつれて部分倍率が大きくなっている。これは、軸上像高から軸外像高に向かうにつれて徐々に走査速度が速くなるためである。例えば部分倍率30％は、単位時間だけ光照射した場合、被照射面４０７での主走査方向の照射長が、1.3倍となることを意味している。従って、画像クロックの周期によって決めた一定の時間間隔で主走査方向の画素幅を決めると、軸上像高と軸外像高とで画素密度が異なってしまうことになる。

また、像高Ｙが、軸上像高から離れて最軸外像高に近づくに連れて（像高Ｙの絶対値が大きくなる程）、徐々に走査速度が速くなる。これにより、被走査面４０７上の像高が軸上像高付近の時に単位長さ分を走査するのにかかる時間よりも、像高が最軸外像高付近の時に単位長さ分を走査するのにかかる時間の方が短くなる。これは、光源４０１の発光輝度が一定の場合、像高が軸上像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量よりも、像高が最軸外像高付近の時の単位長さ辺りの総露光量の方が少なくなることを意味する。

このように、ｆθ特性を有さない結像レンズを採用した光学構成を有する場合、主走査方向に関する部分倍率及び単位長さ当りの総露光量のばらつきや、画像クロックの１周期当りの走査移動量の違いによって、良好な記録媒体への画像形成が阻害され得る。例えば、最軸外像高における走査速度が軸上像高におけるそれの120％以上となるような、走査速度の変化率が20％以上の光学構成の場合、主走査方向に関する部分倍率、及び単位長さ辺りの総露光量のばらつきの影響を受け、良好な画質の維持が難しくなる。そして、偏向器４０５から感光ドラム５００までの光路長が短くなる程、画角が大きくなり、上述した軸上像高と最軸外像高とで走査速度の差は大きくなる。そこで、本実施例では、ｆθ特性を有さない結像レンズを採用した光学構成においても良好な記録媒体への画像形成を実現する為、部分倍率の補正、単位長さ当りの総露光量の補正（輝度補正）を行うようにしている。

走査速度の変化率Ｃ（％）は、最も遅い走査速度をＶｍｉｎ、最も速い走査速度をＶｍａｘとすると、次の式（４）で表される。

Ｃ＝（（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／Ｖｍｉｎ）＊１００・・・式（４）

本実施例の光学構成では、軸上像高（走査領域の中央部）で最も遅い走査速度となり、最軸外像高（走査領域の端部）で最も速い走査速度となる。発明者の鋭意検討によれば、画角が52度以上の光学構成の場合、走査速度の変化率が35％以上となることがわかっている。画角が52度以上となる条件は以下に示す通りである。

（主走査方向に関してＡ４シートの短辺の幅の潜像を形成する場合）
・走査幅Ｗ＝214ｍｍ
・走査画角が０°の時の偏向面４０５ａから被走査面４０７までの光路長Ｄ２（図２参照）＝125ｍｍ以下
（主走査方向に関してＡ３シートの短辺の幅の潜像を形成する場合）
・走査幅Ｗ＝300ｍｍ
・走査画角が０°の時の偏向面４０５ａから被走査面４０７までの光路長Ｄ２（図２参照）＝247ｍｍ以下

上述のような条件下では、以下に説明する本実施例を適用することで、ｆθ特性を有さない結像レンズを使用しても、良好な画質を得ることが可能となる。

＜露光制御＞
図４は、本実施例の画像形成装置における露光制御を担う部分の詳細を示すブロック図である。画像信号生成部１００は、画像変調部１０１、ＣＰＵ１０２、ＣＰＵバス１０３で構成され、不図示のホストコンピュータより印字情報を受け取り、画像データに対応するＶＤＯ信号（画像信号）を生成する。また、画像信号生成部１００は、ドットサイズ補正手段としての機能も有する。画像信号生成部１００におけるこれら機能は、ＣＰＵ１０２が、ＲＯＭ等（不図示）に格納されたプログラムに従って画像変調部１０１を制御することで実現される。制御部２００は、画像形成装置全体の制御を司るほか、輝度補正手段として、光源４０１の光量制御を行なう。レーザ駆動部３００は、上述のＶＤＯ信号に基づいて電流を光源４０１に供給することにより、光源４０１を発光させる。

画像信号生成部１００は、画像形成のためのＶＤＯ信号の出力の準備が整った段階で、シリアル通信を通じて、制御部２００に印字開始の指示を送る。当該指示を受けて制御部２００は、印字準備が整い次第、副走査同期信号であるＴＯＰ信号と主走査同期信号であるＢＤ信号を画像信号生成部１００に送る。上記２種類の同期信号を受け取った画像信号生成部１００は、所定タイミングで上述のＶＤＯ信号をレーザ駆動部３００に出力する。

図５は、記録媒体１ページ分に相当する画像形成動作を行った際の上記２種類の同期信号とＶＤＯ信号のタイミングチャートである。図５において、左から右に向かって時間が経過する。ＴＯＰ信号の「HIGH」は、記録媒体の先端が所定の位置に到達したことを表す。画像信号生成部１００は、ＴＯＰ信号の「HIGH」を受信すると、ＢＤ信号に同期して、ＶＤＯ信号を出力する。このＶＤＯ信号に基づいて、光源４０１が発光し感光ドラム５００に潜像が形成される。なお、図５では、簡略化の為、ＶＤＯ信号が複数のＢＤ信号を跨いで連続的に出力されているように図示している。しかしながら、実際には、ＶＤＯ信号はＢＤ信号が出力されてから次のＢＤ信号が出力されるまでの間の所定の期間に出力されるものである。

＜輝度補正＞
続いて輝度補正に関して、図４を参照して簡単に説明する。

図４に示すとおり、制御部２００は、ＣＰＵコア２１１、８ビットＤＡコンバータ２１２及びレギュレータ２１３を内蔵したＩＣ２１０を有しており、第１レーザ駆動部３００ａ及び第２レーザ駆動部３００ｂと共に輝度補正手段を構成する。以下、第１レーザ駆動部３００ａについて説明を行なうが、第２レーザ駆動部３００ｂも同じ構成である。

第１レーザ駆動部３００ａは、メモリ３０１ａ、電圧を電流に変換するＶＩ変換回路３０２ａ、ドライバＩＣ３１０ａを有し、光源４０１のレーザダイオードである発光部３０４ａへ駆動電流を供給する。メモリ３０１ａには、後述する部分倍率特性情報に加え、発光部３０４ａに供給する補正電流の情報（補正電流情報）が保存されている。なお、部分倍率情報に代えて、被走査面上での走査速度の特性を示す情報（走査速度プロファイル情報）であってもよい。

制御部２００のＩＣ２１０は、メモリ３０１ａに格納された補正電流情報を基に、レギュレータ２１３から出力される電圧Ｖ_refHを調整し出力する。電圧Ｖ_refHは、ＤＡコンバータ２１２の基準電圧である。そして、ＩＣ２１０は、ＤＡコンバータ２１２の入力データを設定し、主走査内で増加減する輝度補正アナログ電圧を、第１レーザ駆動部３００ａのＶＩ変換回路３０２ａにＢＤ信号に同期して出力する。ＩＣ２１０から出力された輝度補正アナログ電圧は、ＶＩ変換回路３０２ａで電流値Ｉｄに変換され、ドライバＩＣ３１０ａに出力される。

ドライバＩＣ３１０ａは、第１ＶＤＯ信号であるVDO1に応じて、電流ＩＬを発光部３０４ａに流すかダミー抵抗３０３ａに流すかを切り換えることで、光源４０１の発光のON/OFFを制御する。発光部３０４ａに供給するレーザ電流値ＩＬ（第３電流）は、定電流回路３１１ａで設定した電流Ｉａ（第１電流）から電流Ｉｄ（ＶＩ変換回路３０２ａから出力される第２電流）を差し引いた電流となる。定電流回路３１１ａに流す電流Ｉａは、発光部３０４ａの光量モニタ用に光源４０１に設けられたフォトディテクタ３０５ａが検知する輝度が所望の輝度Ｐとなるよう、ドライバＩＣ３１０ａ内部の回路によるフィードバック制御によって自動調整（Auto Power Control）される。発光部３０４ａの輝度の自動調整は、レーザ発光量の主走査毎の印字領域外でＢＤ信号を検知するために発光部３０４ａを発光させている間に実施する。

なお、本実施例では、制御部２００に実装されたＩＣ２１０が輝度補正アナログ電圧を出力しているが、レーザ駆動部上にＤＡコンバータを実装し、ドライバＩＣの近傍で輝度補正アナログ電圧を生成する構成であってもよい。

＜部分倍率の補正＞
次に、部分倍率の補正方法について説明する。その説明に先立ち、部分倍率の要因及び補正原理について説明する。図６は、ＢＤ信号とＶＤＯ信号のタイミング、及び被走査面４０７上の潜像により形成したドットイメージを示した図である。

画像信号生成部１００は、受信したＢＤ信号の立ち上がりエッジで、感光ドラム５００の左端から所定の距離だけ離れた指定位置に潜像を形成できるよう、所定タイミング後にＶＤＯ信号を送信する。この指定位置から感光ドラム５００上で走査するためのタイミングを規定する調整量が両方向矢印６０１で示されている。そして、ＶＤＯ信号に基づき光源４０１が発光し、被走査面４０７上にＶＤＯ信号に応じた潜像が形成される。

以下では、ＶＤＯ信号に基づき、軸上像高及び最軸外像高において同じ期間だけ光源４０１を発光させてドットの潜像を形成した場合について説明する。ここで、ドットのサイズは600dpiの１ドット（主走査方向42.3um）に相当する。光走査装置４００は、上述したように、被走査面４０７上の中央部（軸上像高）に比べて、端部（最軸外像高）の走査速度は速いという特性の光学構成である。図６において、補正前では、軸上像高の潜像（dot1）に比べて、最軸外像高の潜像（dot2）が主走査方向に肥大している。そこで、本実施例では、部分倍率補正として、主走査方向の位置に応じてＶＤＯ信号の周期や時間幅を補正する。即ち、最軸外像高における発光時間間隔を軸上像高の発光時間間隔と比べて短くし、最軸外像高におけるドットサイズを小さくして潜像（dot2’）のようにし、軸上像高の潜像（dot1）と同等のサイズに補正している。このような部分倍率補正によって、主走査方向に関して、実質的に等間隔に各画素に対応するドット形状の潜像を形成することができる。

図７は、部分倍率補正の効果を説明する図である。図７（ａ）は、入力画像（出力したい画像）であり、オブジェクトとしてアルファベット「Ａ」が存在している。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す入力画像に対し部分倍率補正を行なわずに出力した画像を示している。用紙の端部（主走査方向の端部）になるほどドットサイズが大きくなる結果、アルファベット「Ａ」の下部（裾部分）が広がってしまっているのが分かる。部分倍率補正を行なうことによって、このようなオブジェクトの崩れが抑制される。

次に、本発明の前提となるマルチビーム方式における、従来の画像変調部の構成について説明する。図８は、マルチビーム方式における従来の画像変調部の内部構成を示すブロック図である。原振８０１は、画像出力のための基準となるマスタークロックであり、ある特定の周波数（ここでは24MHz）のクロックを発振する。分周器８０２は、クロック生成器（Spread Spectrum Clock Generator：ＳＳＣＧ）８０３に対してリファレンスとなる基準クロック（REFCLK)を生成するための分周器である。分周器８０２の分周比を24とするとREFCLKは1MHzとなる。ＳＳＣＧ８０３は、上述のREFCLKを用いて画像変調を実現するためのスペクトル拡散用のクロックを生成する。ＳＳＣＧ８０３によって、リセット信号であるｎＲＳＴ信号がTrueになると、最初に発振を開始した周波数のクロックに戻される。すなわち、ＢＤ信号に同期して、用紙両端において要求されるクロック周波数に戻ることになる。レジスタ８０４は、ＳＳＣＧ８０３の変調周波数やSweepRate等を決定するためのパラメータを格納する。ＳＳＣＧ８０３から出力されるVCLK（VideoCLocK）は、実際の画像出力に供されるクロック信号（画像クロック）である。VDO1とVDO2は、２つの光源をそれぞれ制御するためのＶＤＯ信号である。すなわち、光走査装置４００が２つの光源４０１を備える場合、それぞれの光源４０１から出射されたレーザ光４１０を用いて主走査方向２ライン分を同時に走査することになる。したがって、レーザ光４１０の各々を個別に制御するため、画像出力部８０５はVDO1とVDO2の２種類のＶＤＯ信号を出力する。図９は、光走査装置が２つの光源を備える場合の走査方法を説明する図である。VDO1はLine1、Line3・・・といった具合に、画像データの奇数行目のラインを走査するためのＶＤＯ信号である。一方、VDO2はLine2、Line4・・・といった具合に、画像データの偶数行目のラインを走査するためのＶＤＯ信号である。

図１０は、１ＢＤ区間において、画像クロック（VCLK）の周波数の推移に合わせて、形成ドットの幅が変化する様子を説明する図である。ここで１ＢＤ区間とは、回転する偏向器４０５のある反射面４０５ａで反射されたレーザ光４１０がＢＤセンサ４０９で検知された後、次に別の反射面で反射されたレーザ光４１０がＢＤセンサ４０９で検知されるまでの期間を指す。図１０において、両方向の矢印１００４が１ＢＤ区間を示している。VDO1とVDO2を個別に制御するために、制御部２００はＢＤ信号の「HIGH」を２回続けて出力する。VDO1は１回目の「HIGH」に合わせて出力され、VDO2は２回目の「HIGH」に合わせて出力される。また、ＢＤ信号の「HIGH」の立ち上がりでｎＲＳＴ信号のリセットパルスが発生するものとする。図１０において、VDO1及びVDO2における横長の菱形で示される部分が１ＢＤ区間で出力される画像データを表している。ＢＤ信号の２回目の「HIGH」は、１回目の「HIGH」が出力して所定の時間ｔ_Delay［秒］が経過した後に出力される。図１０においてグラフ１０００は、１ＢＤ区間におけるVCLKの周波数の状態を表すグラフであり、縦軸は周波数、横軸は時間である。一点鎖線１００１は従来のｆθ特性を有するレンズを採用した光走査装置で用いられるVCLKを示しており、１ＢＤ区間において周波数に変化はなく一定である。実線１００２は本実施例の前提とするｆθ特性を有さないレンズを採用した光走査装置で用いるVCLKであり、１ＢＤ区間において周波数が変化、すなわち周波数変調されている。前述のとおり、ｆθ特性を有さない光学構成では、VCLKの主走査方向の特性として、ｎＲＳＴ信号のリセットパルスに応答して最も高い周波数から発振を開始し、徐々に周波数は落ちてくる。そして、一水平同期期間の真ん中付近（用紙の中央に相当）で周波数が最も低くなり、また徐々に周波数が上がっていく。実線１００２は、このようなVCLKの特性（用紙の端部付近で最も高い周波数、用紙の中央付近で最も低い周波数となるような特性）を示している。そして、グラフ１０００の下には、１ＢＤ区間において出力される1dotの幅が示されている。従来のｆθ特性を有する光学構成におけるVCLKの場合は、周波数が常に一定なので、1dotの幅（１ドットの形成に要する時間）も常に一定である。これに対し、ｆθ特性を有さない光学構成におけるVCLKの場合は、周波数が１ＢＤ区間内で変化し、区間の両端では周波数が高くなって1dotの形成に要する時間が短くなる。しかしながら、１ラインを走査する間にVCLKは周波数変調されるので、VDO2の出力開始時点でのVCLKの周波数ｆ_VDO2は、VDO1の出力開始時点での周波数ｆ_VDO1と比べて周波数が低い。従って、画像データの開始位置では、VDO1のドット幅に対して、VDO2のドット幅が太くなる。また、VDO2の出力終了時点でのVCLKの周波数ｆ′_VDO2は、VDO1の出力終了時点での周波数ｆ_VDO1と比べて、周波数が高い。従って、画像データの終了位置では、VDO1のドット幅に対して、VDO2のドット幅が細くなる。図１１は、VDO1とVDO2とで周波数にずれが生じることの影響を説明する図である。図１１（ａ）は、VDO1で形成されるドットとVDO2で形成されるドットを比較した図である。VDO1のドット幅は常に一定となるが、VDO2のドット幅は一定とならず、画像データの開始位置でドット幅は太くなり、終了位置で細くなっている。そして、画像データは１ライン毎にVDO1とVDO2で交互に走査されるところ（前述の図９を参照）、VDO2のドット幅は一定でないため、図１１（ｂ）に示すようにVDO1とVDO2とのドット幅の違いが次第に蓄積し、ライン毎の画像ずれが生じ得ることになる。

このようなライン毎の画像ずれの問題に対処するべく、本実施例では、VDO1とVDO2のそれぞれに対応するＳＳＣＧ１とＳＳＣＧ２を設け、VDO1とVDO2の両方でドット幅が一定になるよう制御される。以下、詳しく説明する。

図１２は、本実施例に係る画像変調部１０１の内部構成を示すブロック図である。前述の図８に示す従来の画像変調部と比較すると、ＳＳＣＧが２つ（第１ＳＳＣＧ１２０１及び第２ＳＳＣＧ１２０２）存在し、画像出力部１２０３に入力するVCLKと出力するｎＲＳＴ信号がそれぞれ２種類ある（VCLK1とVCLK2、nRST1とnRST2）点で異なっている。本実施例の場合、第１ＳＳＣＧ１２０１と第２ＳＳＣＧ１２０２の各々が、レジスタ８０４内の周波数変調の設定に基づき、VDO1用のVCLK1とVDO2用のVCLK2の出力タイミングを、ＢＤ信号に応じて個別に制御する。図１３に示す表は、レジスタ８０４に格納される周波数変調の設定の一例を示している。図１３の表では、Table番号、REFCLKをM倍に逓倍する不図示のＰＬＬ（ＳＳＣＧ内に内臓、不図示）のM値、当該ＰＬＬから出力されるVCLKの周波数、を相互に対応付けている。本実施例では、REFCLKを1MHzとして構成しているので、M値はそのままVCLKの周波数になる。図１３の表に示す周波数変調設定の場合、最高周波数である945MHzから徐々に周波数を下げていき、最低周波数である720MHzになってから、また最高周波数である945MHzに向かって徐々に周波数を上げていく。この際、用紙の中央近辺では緩やかに周波数が変化し、用紙の両端近辺では急激に周波数が増減するように設定される。Table番号を一定時間単位で順に変化させ、Table番号に対応したM値を基に各走査位置におけるVCLKの周波数が決定される。図１３の表に示す周波数変調設定の例では、１ＢＤ区間を32に分割（テーブル番号を1〜32）としているがこれに限定されるものではなく、分割数は32以上でも以下でもよい。図１４は、図１３に示す周波数変調設定に従って各ＳＳＣＧから出力されるVCLKの変化を示すグラフである。図１４のグラフにおいて、太線は図１３の表に示す周波数変調設定で規定されるVCLKの周波数を示している。周波数変調設定におけるM値を一定間隔で変え、一定時間単位で同じ周波数を出し続け、一定時間が過ぎると次の周波数にシフトさせることで、段階的に周波数を増減させている。

本実施例においては、VDO1を出力するためのVCLK1の周波数変調設定内容と、VDO2を出力するためのVCLK2の周波数変調設定内容とを共通（同じ）にし、変調開始のタイミングのみを異ならせるものとする。もちろん、VCLK1とVCLK2とで周波数変調設定の内容を異なったものにしてもよい。

図１５は、１ＢＤ区間における、画像出力に供される画像クロック（VCLK1及びVCLK2）の周波数の推移を説明する図である。本実施例における画像出力部１２０３は、図１５に示すとおり、１回目のＢＤ信号の「HIGH」に合わせてnRST1を出力し、２回目のＢＤ信号の「HIGH」に合わせてnRST2を出力する。これにより、VCLK1とVCLK2の周波数変調開始のタイミングが個別に制御される。つまり、VCLK2はVCLK1が出力された後、ｔ_Delay［秒］経過後に周波数変調が開始されるため、VDO1が出力されるときのVCLK1の周波数ｆ_VDO1と、VDO2が出力開始されるときのVCLK2の周波数ｆ_VDO2は同じ周波数となる。この場合において、ｔ_Delayの値は、図２に示した光走査装置４００内の光源４０１の配置に応じて決定される。図１６は、２つの光源４０１ａ及び４０１ｂを用いる光走査装置４００の簡略図である。２つの光源を用いる場合、光学走査装置４００内の配置の物理的制約の都合から、光源４０１ａ及び４０１ｂはややずらして配置される。ここで矢印Ａの方向に回転する偏向器４０５の反射面４０５ａ’に、光源４０１ｂからのレーザ光が照射されるのは、光源４０１ａからのレーザ光が照射されてからｔ_Delay［秒］後となる。すなわちｔ_Delayは、２つの光源間の距離（４０１ａと４０１ｂとの距離）、及び偏向器４０５の回転速度に依存する。具体的なｔ_Delayは、例えば640［ｎ秒］といった値となる。図１７は、数ライン分のＢＤ信号が出力された場合の、VCLK1及びVCLK2の周波数の推移を説明する図である。まず、用紙先端が特定位置に搬送されると副走査同期信号であるTOP信号が出力され、印刷が開始される。そして、主走査同期信号であるＢＤ信号が奇数ラインと偶数ラインのためにｔ_delayの時間差でそれぞれ出力されると、当該ＢＤ信号の「HIGH」に応答してVDO信号（VDO1及びVDO2）が出力される。すると、VDO1に対応するVCLK1とVDO2に対応するVCLK2がｔ_delayの時間差で周波数変調される。

なお、本実施例では、マルチビーム方式の一例として、光走査装置４００が２つの光源を備えた場合について説明したが、光源の数は２つより多くてもよい。その場合、光源と同じ数のＳＳＣＧを設け、各ラインに対応するＶＤＯ信号毎に個別にVCLKを制御可能な構成にすればよい。この場合、各々のVCLKを周波数変調するための周波数変調設定の内容は共通とし、各VCLKに対応するＢＤ信号の「HIGH」のタイミングに合わせて出力すればよい。

本実施例によれば、感光体表面でレーザ光の走査速度が一定ではないマルチビーム方式の画像形成装置において、複数の光源にそれぞれ対応する画像クロック信号（本実施例ではVCLK1とVCLK2）について異なるタイミングで周波数変調が開始される。これにより、ライン毎の画像データ（本実施例ではVDO1とVDO2）におけるドット幅が常に一定となり、ライン毎の画像ずれを抑制することができる。

以下に、本実施例の変形例を２つ紹介する。

＜変形例１＞
図１８は、変形例１に係る画像変調部１０１’の内部構成を示すブロック図である。ＳＳＣＧは図８に示した従来の画像変調部と同様１つのみであるが、画像出力部１８０２に入力するVCLKは図１２に示した画像変調部１０１の構成と同様２つ（VCLK1とVCLK2）ある。本変形例におけるＳＳＣＧ１８０１は、同一の周波数で同一の周波数変調設定のクロック信号を２系統出力可能な構成である。ｎＲＳＴ信号をトリガーに最初に発振を開始した周波数に戻る点は、図１２における第１ＳＳＣＧ１２０１及び第２ＳＳＣＧ１２０２と同じである。ＳＳＣＧが１つであるという点に着目すれば、図８に示した従来の画像変調部の構成に近いといえる。しかし、従来の画像変調部の構成においては、VDO1とVDO2のいずれの出力にも共通のVCLKを用いていた。本変形例の場合は、上記実施例と同様、VCLKは複数のレーザ駆動部にそれぞれ入力される画像信号毎に設けられる（VCLK1とVCLK2が別個に存在）する点で、従来の構成とは異なるものである。本変形例では、画像出力部１８０２がＢＤ信号の１回目の「HIGH」でＳＳＣＧ１８０１がVCLK1の周波数変調を開始し、ＢＤ信号の２回目の「HIGH」でVCLK2の周波数変調を開始する。また、VDO2はVDO1が出力されてからｔ_Delay[秒]後に出力されるため、VCLK2の周波数はVCLK1がｎＲＳＴ信号によって発振開始時の周波数に戻ってからｔ_Delay[秒]後に戻るよう制御される。従って、上述の実施例と同様、VDO1とVDO2のドット幅を常に一定とすることが可能になる。

＜変形例２＞
図１９は、変形例２に係る画像変調部１０１”の内部構成を示すブロック図である。変形例２に係る画像変調部１０１”の場合、その構成は、図８に示した従来の画像変調部の構成により近く、遅延器１９０１が追加されている点が異なるのみである。遅延器１９０１は、レジスタ８０４に予め格納された所定の遅延時間を規定する設定値に応じて、入力されたVCLK1を遅延させてVCLK2として画像出力部８０５に出力する。この場合における所定遅延時間は、上述のｔ_delayに相当する。画像出力部８０５は、入力されたVCLK1及びVCLK2に基づいて、VDO1とVDO2をそれぞれ出力する。この構成の場合、周波数変調されたVCLK１を所定時間遅延させたものがVCLK2として出力されるので、上述の実施例と同様にVDO1とVDO2のドット幅を常に一定とすることが可能になる。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

Claims

回転する感光ドラムを有し、前記感光ドラムの表面におけるレーザ光の走査速度が前記感光ドラムの回転軸線方向における前記感光ドラムの中央部よりも端部の方が速い、マルチビーム方式の画像形成装置であって、
第１の画像信号に基づいて前記感光ドラムを露光する第１のレーザ光を出射する第１の光源と、
第２の画像信号に基づいて前記感光ドラムを露光する第２のレーザ光を出射する第２の光源と、
前記第１の光源から出射された第１のレーザ光と前記第２の光源から出射された第２のレーザ光とが前記感光ドラム上を走査するように前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光とを偏向する偏向器と、
前記偏向器によって偏向された前記第１のレーザ光を受光することによって前記第１の画像信号に基づく前記第１の光源からの前記第１のレーザ光の出射タイミングの基準となる第１の同期信号と、前記偏向器によって偏向された前記第２のレーザ光を受光することによって前記第２の画像信号に基づく前記第２の光源からの前記第２のレーザ光の出射タイミングの基準となる第２の同期信号と、を生成する受光素子を備えるセンサと、
前記第１のレーザ光によって形成されるドットの幅が一定になるように、前記第１の画像信号の出力に用いる第１の画像クロックの周波数を変調し、且つ、前記第２のレーザ光によって形成されるドットの幅が一定になるように、前記第２の画像信号の出力に用いる第２の画像クロックの周波数を変調する周波数変調手段と、
を備え、
前記第２の光源は、前記第１の光ビームが前記第１の光源から出射されてから所定時間の経過時に、前記第２の光ビームを出射し、
前記周波数変調手段は、前記第１のレーザ光が画像形成を開始する位置におけるドットの幅と前記第２のレーザ光が画像形成を開始する位置におけるドットの幅とが同じになるように、前記第１の同期信号の生成に基づく前記第１の画像クロックの周波数変調を開始させてから前記所定時間の経過時に前記第２の同期信号の生成に基づく前記第２の画像クロックの周波数変調を開始させる、
ことを特徴とする画像形成装置。
前記周波数変調手段は、前記第１の画像クロックと前記第２の画像クロックとが、用紙の端部付近で最も高い周波数かつ用紙の中央付近で最も低い周波数となるように周波数を変調することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１の同期信号及び前記第２の同期信号は、前記所定時間の間隔で出力されるパルスであり、
前記周波数変調手段は、第１のクロック生成器と第２のクロック生成器とを備え、
前記第１のクロック生成器は、
前記第１の画像クロックを出力可能であり、
前記第１の同期信号であるパルスに応答して、前記第１の画像クロックの周波数の変調を開始し、
前記第２のクロック生成器は、前記第２の画像クロックを出力可能であり、
前記第２の同期信号であるパルスに応答して、前記第２の画像クロックの周波数の変調を開始する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記所定時間は、前記第１の光源と前記第２の光源との距離と、前記偏向器の回転速度と、に基づいて決定されることを特徴とする請求項２または３に記載の画像形成装置。
前記周波数変調手段によって前記第１の画像クロックの変調が開始されるときの前記第１の画像クロックの周波数と、前記周波数変調手段によって前記第２の画像クロックの変調が開始されるときの前記第２の画像クロックの周波数と、は同一の周波数である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記周波数変調手段は、予め設定された複数のＭ値に基づいて、入力された基準クロックをＭ倍に逓倍することで前記第１の画像クロックの周波数と前記第２の画像クロックの周波数とを段階的に変調することを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載の画像形成装置。