(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリゴンミラーで偏向された光を、レンズを通過させて走査する走査光学系と、
周期的に入力される１つの同期信号の時間間隔と、前記レンズを含む前記走査光学系の角速度-線速度変換効率の変換誤差が走査速度に与える速度誤差に基づき決定される目標値と、の誤差を出力する比較手段と、
前記誤差に従って演算した画素クロック周波数の設定値に基づき、前記画素クロック周波数を指定する周波数指定信号を出力する周波数演算手段と、
前記周波数指定信号に基づいて、前記画素クロック周波数の画素クロックを生成する画素クロック生成手段と、
を有することを特徴とする画素クロック生成装置。
【請求項２】
１周期の開始を検出して同期信号を出力する１つだけの同期信号検出手段と、
高周波クロックを生成する高周波クロック生成手段と、を有し、
前記画素クロック生成手段は、前記周波数演算手段が出力する前記周波数指定信号に基づく分周比で前記高周波クロックを分周して、前記画素クロック周波数の画素クロックを生成する、ことを特徴とする請求項１記載の画素クロック生成装置。
【請求項３】
高周波クロックを生成する高周波クロック生成手段を有し、
当該高周波クロック生成手段は、前記高周波クロックを位相差Ｔｖずつ互いに位相をずらした多相クロックを生成するものであって、
前記多相クロックの位相差Ｔｖを単位時間とし、前記周波数指定信号を取得する毎に、前記単位時間の数を計数した基準信号を生成し、前記画素クロック生成手段に前記基準信号を出力する計数手段を有し、
前記画素クロック生成手段は、前記基準信号に基づき画素クロックを生成する、
ことを特徴とする請求項１記載の画素クロック生成装置。
【請求項４】
前記周波数演算手段は、
前記画素クロック生成手段が生成した画素クロック毎に、画素クロック単位で設定された画素クロック周波数の平均値からの差分を読み出して、該差分に従って、前記画素クロック周波数の設定値を演算する、
ことを特徴とする請求項１記載の画素クロック生成装置。
【請求項５】
Ｎ回周期で変動する前記時間間隔のオフセット誤差値を除去して補正誤差を算出するオフセット誤差除去手段を備え、
前記周波数演算手段は、前記補正誤差に従って前記画素クロック周波数の設定値を演算する、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の画素クロック生成装置。
【請求項６】
前記オフセット誤差除去手段は、
前記比較手段が算出した前記誤差の直近Ｎ回分の平均値を前記補正誤差とする、
ことを特徴とする請求項５記載の画素クロック生成装置。
【請求項７】
前記オフセット誤差除去手段は、
前記比較手段によって算出された前記誤差の直近Ｎ回分の平均値を算出する誤差平均値算出手段と、
前記比較手段によって算出された前記誤差から、直近Ｎ回分の前記平均値を減じて、前記オフセット誤差値をＮ個算出して保持し、保持した前記Ｎ個の前記オフセット誤差値を同期信号毎に循環選択して出力するオフセット誤差算出手段とを備え、
前記比較手段によって算出された前記誤差から、前記オフセット誤差算出手段の出力する前記オフセット誤差値を減じて前記補正誤差を出力する、
ことを特徴とする請求項５記載の画素クロック生成装置。
【請求項８】
前記オフセット誤差除去手段は、
前記比較手段によって算出されたＮ回周期の前記誤差の何れか１つを基準誤差値として保持する基準誤差値算出手段と、
前記比較手段によって算出された前記誤差から、前記基準誤差値を減ずることによって前記オフセット誤差値をＮ個算出して保持し、保持した前記Ｎ個のオフセット誤差値を同期信号毎に循環選択して出力するオフセット誤差算出手段とを備え、
前記比較手段によって算出された前記誤差から、前記オフセット誤差算出手段の出力する前記オフセット誤差値を減じて前記補正誤差を出力する、
ことを特徴とする請求項５記載の画素クロック生成装置。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか１項記載の画像クロック生成装置と、
前記画素クロックに基づき画像データをパルス変調したパルス変調信号を生成する変調データ生成手段と、
前記パルス変調信号により光源を駆動する光源駆動手段と、
前記光源からの光を、回転軸の周りに設けられたＮ個の偏向反射面で反射するポリゴンミラーと、
前記ポリゴンミラーに前記光源から出力される光束を入射して偏向させることにより被走査媒体上に走査させる光走査手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
複数の前記光源と、周期的に入力してくる同期信号を各光源に対応した同期信号に分離する検出信号分離手段と、を有し、
前記比較手段は、複数の前記光源毎に、周期的に入力してくる同期信号の時間間隔と、前記光源毎の目標値とをそれぞれ比較して、前記光源毎に前記目標値との誤差を出力し、
前記周波数演算手段は、前記光源毎に、前記比較手段が出力する複数の前記誤差に従って画素クロック周波数の前記設定値を演算し、演算した前記設定値に従って、前記光源毎に、画素クロック周波数を指定する周波数指定信号を生成し、
前記画素クロック生成手段は、前記光源毎に生成された前記周波数指定信号に基づいて、前記画素クロック周波数の前記画素クロックを生成する、
ことを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【請求項１１】
ポリゴンミラーで偏向された光を、レンズを通過させて走査する走査光学系を備えた画素クロック生成装置の画素クロック生成方法であって、
比較手段が、周期的に入力される１つの同期信号の時間間隔と、前記レンズを含む前記走査光学系の角速度-線速度変換効率の変換誤差が走査速度に与える速度誤差に基づき決定される目標値と、の誤差を出力するステップと、
周波数演算手段が、前記誤差に従って演算した画素クロック周波数の設定値に基づき、前記画素クロック周波数を指定する周波数指定信号を出力するステップと、
画素クロック生成手段が、前記周波数指定信号に基づいて、前記画素クロック周波数の画素クロックを生成するステップと、
を有することを特徴とする画素クロック生成方法。
【請求項１２】
ポリゴンミラーで偏向された光を、レンズを通過させて走査する走査光学系を備えた画像形成装置の画像形成方法であって、
比較手段が、周期的に入力される１つの同期信号の時間間隔と、前記レンズを含む前記走査光学系の角速度-線速度変換効率の変換誤差が走査速度に与える速度誤差に基づき決定される目標値と、の誤差を出力するステップと、
周波数演算手段が、前記誤差に従って演算した画素クロック周波数の設定値に基づき、前記画素クロック周波数を指定する周波数指定信号を出力するステップと、
画素クロック生成手段が、前記周波数指定信号に基づいて、前記画素クロック周波数の画素クロックを生成するステップと、
変調データ生成手が、前記画素クロックに基づき画像データをパルス変調したパルス変調信号を生成するステップと、
光源駆動手段が、前記パルス変調信号により光源を駆動するステップと、
ポリゴンミラーが、前記光源からの光を、回転軸の周りに設けられたＮ個の偏向反射面で反射するステップと、
光走査手段が、前記ポリゴンミラーに前記光源から出力される光束を入射して偏向させることにより被走査媒体上に走査させるステップと、
を有することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画素クロック生成装置及び画像形成装置等に関し、特に、レーザプリンタ、デジタル複写機などの画像形成装置で使用する画素クロック生成装置、画像形成装置、画素クロック生成方法及び画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２８は、従来の画像形成装置の概略構成図である。図２８に示す画像形成装置は例えば、レーザプリンタ、デジタル複写機等である。図２８に示すように、半導体レーザユニット１００９から照射されたレーザ光は、回転するポリゴンミラー１００３によりスキャンされ、走査レンズ１００２を介して被走査媒体である感光体１００１上に光スポットを形成し、感光体１００１を露光させて静電潜像を形成する。このとき、ライン毎に、フォトディテクタ１００４が走査ビームを検出する。
【０００３】
位相同期回路１００６は、クロック生成回路１００５からのクロックの供給を受け、フォトディテクタ１００４の出力信号に基づいて、１ライン毎に、位相同期のとれた画像クロック（画素クロック）を生成して、画像処理ユニット１００７とレーザ駆動回路１００８へ供給する。また、半導体レーザユニット１００９は、画像処理ユニット１００７により生成された画像データと位相同期回路１００６により１ライン毎に位相が設定された画像クロックに従い、半導体レーザの発光時間をコントロールすることにより、感光体１００１上の静電潜像の形成をコントロールする。
【０００４】
このような走査光学系において、走査速度のムラは画像の揺らぎとなり画像品質の劣化を招く。特にカラー画像においては、各色の主走査でドットの位置ずれが生じるため色ずれを生じ、色再現性の劣化、解像度の劣化を招く。従って高品位の画質を得るためには走査速度ムラの補正は不可欠である。
【０００５】
この走査速度ムラ（誤差）は大別すると以下のものが挙げられる。それぞれについて主な要因を述べる。
【０００６】
（１）ポリゴンミラーの面毎（走査ライン毎）の誤差（以下、「面毎の誤差」と称する）
この走査速度ムラを引き起こす要因は、ポリゴンミラー等の偏向器の偏向反射面の回転軸からの距離のばらつき、すなわちポリゴンミラーの偏芯や、ポリゴンミラーの各面の面精度などである。この種の誤差は数ライン、例えばポリゴンミラーの面数分のライン数の周期性を持った誤差となる。
【０００７】
（２）走査平均速度変動による誤差
走査平均速度とはポリゴンミラーの各面の走査速度の平均を示し、このような走査速度ムラを引き起こす要因としては、ポリゴンミラーの回転速度の変動や、温度、湿度や振動等の種々の環境変動による走査光学系の変動によるものがある。また温度変動等により光源である半導体レーザの発振波長が変化するため走査光学系の色収差により走査速度が変動するものなどがある。この種の誤差は比較的緩やかな変動となる。
【０００８】
（３）光源毎の誤差
例えば半導体レーザアレイ等の複数の光源を備え、共通の走査光学系で複数の光ビームを同時に走査するマルチビーム光学系の場合に生じる走査速度ムラである。この主な要因としては、各光源の発振波長に差があり、走査光学系の色収差により走査速度が変動することが挙げられる。なお発振波長の変動は光源毎に異なるので、（２）の誤差は光源毎に異なることもある。また複数の光源の組み付け精度によっても複数ビームの走査速度に差を生じる。
【０００９】
（４）走査光学系毎の誤差
複数の感光体・走査光学系を備えて多色対応とした画像形成装置の場合には、各走査光学系の走査速度差が、画像品質に大きく影響する。この主な要因は、走査光学系の各部品の製造精度や組付け精度、経時変化などによる変形などがある。また、光源も異なるので前述の（３）の誤差も生じる。この誤差は、走査平均速度そのものが異なり、さらに上記誤差（１）、（２）が個別に生じる。なお、画像形成装置の中には走査光学系の一部ユニットを共通に用いるものもあるが、それぞれの光源から被走査媒体（感光体）への光路は異なるので、これも（４）の誤差に含まれる。
【００１０】
これらの走査速度の誤差を補正する方法として、画素クロックの周波数を走査速度に応じて変化させるものがある（例えば、特許文献１参照。）。これは、走査の開始から終了までの画素クロックのカウント数が所定値になるよう、画素クロックを発生させる発振器の周波数を制御（いわゆるＰＬＬ（Phase Locked Loop）制御）するものである。
【００１１】
しかしながら、従来のような画素クロック周波数の制御方法では次のような問題があった。すなわち、位相比較を行う基準クロックの周波数が１ラインの周波数であるので、発振する画素クロックに対して極めて低く（数千〜数万分の１）、充分なPLLのオープンループゲインが確保できず、充分な制御精度を得ることができない。
【００１２】
また、外乱にも弱くクロック周波数が変動してしまい精度の良いクロックが生成できない。さらには、特許文献１のようにして面毎の誤差を補正する場合は、１走査毎に発振器であるVCOの制御電圧を変化させるため、クロック周波数が安定して発振するまでに時間を要してしまう。
【００１３】
また、走査速度の誤差を補正する別の方法として、生成した高周波クロックを基に画素クロックの位相制御を行う方法がある（例えば特許文献２参照。）。これは走査の開始から終了までの高周波クロックのカウント数が所定値になるよう画素クロックの位相を制御するものである。
【００１４】
この高周波クロックは例えば水晶発振器のような精度のよいクロックを基準クロックとして生成できるので、精度のよいクロックが得られ、これを基準に画素クロックの位相制御を行うので、画素クロックの制御精度もよいものが生成できる。
【００１５】
しかしながら、画素クロックの位相制御を適宜行うことにより、走査速度の誤差を補正しているため、この１走査ライン分の位相制御データを生成する必要があり、さらに画素クロックの位相変化による局所的な偏差を低減するためには、すなわち高精度な画素クロックを生成するためには、高分解能な位相制御を行う必要があるので位相制御データが増大する。
【００１６】
よって、この位相制御データを高速かつ高精度に生成することは容易ではなく、リアルタイム制御を行うには非常に高速な制御回路が必要となり容易に実現できるものではなかった。また、面毎の誤差を補正する装置に適用する場合には、面毎に位相制御データを生成する必要があり、高精度な補正をするためには膨大な位相制御データの生成と格納が必要になり、容易に実現できるものではなかった。
【００１７】
さらに、走査光学系の各ユニットの精度誤差や組付け誤差により、１ラインの走査中にも走査速度の変動が生じる。
【００１８】
（５）非線形性誤差
図２９（a）は１ライン中の走査速度の非線形性誤差の一例を示すものである。横軸ｘは走査ラインの位置であり、縦軸は位置ｘに対する走査速度V(x)である。一点鎖線Vavgは１ライン中の走査速度の平均値である。このような走査速度変動を生じた時、一定速度で走査した理想値からのずれΔは図２９（b）のようになる。ずれΔは、ドット位置ずれを意味し、画像劣化を招く。なお、図２９において位置X2からX1の方向に走査する場合は、理想値からのずれΔは点線のようになる。従って、特にこのように走査中心に対して非対称な位置ずれを生じる走査光学系において走査を双方向に行う場合、色ずれが大きくなり、画像劣化は重大となる。さらに、ポリゴンミラーの各面の面精度により、この非線形性誤差の誤差量及び分布は面毎に異なることもある。また、この誤差は走査光学系毎にも異なる。
【００１９】
このような走査速度の非線形性誤差を補正する方法として、走査ライン中の位置に対応して画素クロックの周波数を変調し補正する方法がある（例えば、特許文献３参照。）。
【００２０】
しかしながら、画素クロックの中心周波数の生成が従来と同様のため、前述したように精度よいクロックが生成できず、十分な補正ができないため、高画質化の要求に対しては不十分であった。
【００２１】
これらの問題を解決するものとして、上記（１）〜（５）による走査速度の誤差および非線形性誤差が生じても高精度に補正できる画素クロックを生成する技術がある（例えば特許文献４参照。）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかしながら、特許文献４に開示された従来の技術においては、走査速度を検出するため走査ライン内に２つの走査ビーム検出器（例えば走査開始点と終了点に２つのフォトディテクタ）を配置し、この２点間をレーザ光が走査する時間間隔を計測し、この計測結果から走査速度の誤差を補正している。
【００２３】
このため装置の低コスト化が困難となるという課題がある。また、走査光学系の小型化のため走査ビーム検出器が複数配置できない場合などに適用できないため、走査ビーム検出器を複数配置できない場合に走査速度の誤差を高精度に補正できないという課題が残る。また、特許文献４以外の従来の技術においてはリアルタイム制御が困難であったり、制御精度が十分でないため、ポリゴンミラーの回転変動などの高速に変動する走査速度誤差を補正することが困難であった。
【００２４】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、走査ビーム検出器が複数配置できない場合でも、走査速度の誤差を高精度に補正できる画素クロック生成装置、画像形成装置、画素クロック生成方法及び画像形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記課題に鑑み、本発明は、ポリゴンミラーで偏向された光を、レンズを通過させて走査する走査光学系と、周期的に入力される１つの同期信号の時間間隔と、前記レンズを含む前記走査光学系の角速度-線速度変換効率の変換誤差が走査速度に与える速度誤差に基づき決定される目標値と、の誤差を出力する比較手段と、前記誤差に従って演算した画素クロック周波数の設定値に基づき、前記画素クロック周波数を指定する周波数指定信号を出力する周波数演算手段と、前記周波数指定信号に基づいて、前記画素クロック周波数の画素クロックを生成する画素クロック生成手段と、を有することを特徴とする画素クロック生成装置を提供する。
【発明の効果】
【００２６】
走査ビーム検出器が複数配置できない場合でも、走査速度の誤差を高精度に補正できる画素クロック生成装置、画像形成装置、画素クロック生成方法及び画像形成方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態としての画像形成装置の全体構成図の一例である。
【図２】走査速度の誤差（１）〜（４）の補正方法の概略を説明するための図の一例である。
【図３】画素クロック生成部のブロック図の一例である（第１の実施形態）。
【図４】比較部の詳細なブロック図の一例である。
【図５】比較部の動作説明をするためのタイミング図の一例である。
【図６】周波数演算部の詳細構成図の一例である。
【図７】実施形態の制御系と等価な制御ブロック図の一例である。
【図８】制御系の制御帯域のゲイン係数Kp及びKiを説明する図の一例である。
【図９】画素クロック生成部のブロック図の一例である（第２の実施形態）。
【図１０】周波数変調データFMData(n)の一例を示す図である。
【図１１】周波数変調データ生成部と周波数変調部のブロック図の一例である。
【図１２】画素クロック生成部のブロック図の一例である（第３の実施形態）。
【図１３】高周波クロック生成部で生成する各クロックのタイミングを示す図である。
【図１４】高周波クロック生成部の構成例を示す図である。
【図１５】計数部の構成例を示す図である。
【図１６】画素クロック出力部の構成例を示す図である。
【図１７】比較部の詳細構成例を示す図である。
【図１８】画素クロック生成部のブロック図の一例である（第４の実施形態）。
【図１９】面毎の同期信号SPSYNCの時間間隔Tlineの一例を示す図である。
【図２０】画素クロック生成部のブロック図の一例である（第５の実施形態）。
【図２１】オフセット誤差除去部６の構成の一例を示す図である。
【図２２】画素クロック生成部におけるオフセット誤差除去部の別の構成例を示す図である。
【図２３】画素クロック生成部におけるオフセット誤差除去部の別の構成例を示す図である。
【図２４】複数の光源からの出射光を共通の走査光学系を用いて感光体に照射して画像（静電潜像）を形成するマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置の全体構成図の一例を示す図である。
【図２５】２つのビームで形成されたテストパターンの一例を示す図である。
【図２６】画像形成装置の概略構成図の一例である（第７の実施形態）。
【図２７】画像形成装置のハードウェア構成図の一例である。
【図２８】従来の画像形成装置の概略構成図の一例である。
【図２９】１ライン中の走査速度の非線形性誤差の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【００２９】
〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態としての画像形成装置１００の全体構成図の一例を示す。画像形成装置１００は、半導体レーザ１０１、コリメータレンズ１０２、シリンダレンズ１０３、ポリゴンミラー１０４、感光体１０５、ｆθレンズ１０６、トロイダルレンズ１０７、フォトディテクタ（以下、単に「ＰＤ」という。）１０８、ミラー１１０、画素クロック生成部１１１、画像処理部１１２、変調データ生成部１１３及びレーザ駆動部１１４を有する。
【００３０】
光源としての半導体レーザ１０１から出射されたレーザ光はコリメータレンズ１０２及びシリンダレンズ１０３を介することで整形され、その後、偏光器としてのポリゴンミラー１０４に入射することで、周期性を持って感光体１０５を走査するように反射される。ポリゴンミラー１０４により反射されたレーザ光は、ｆθレンズ１０６により等角速度運動から等速運動に変換され、ミラー１１０を介して略直角に感光体１０５に照射され、光スポットを形成する。これにより、感光体１０５上には、半導体レーザ１０１の出力に応じた画像（静電潜像）が形成される。
【００３１】
またミラー１１０の一端にはＰＤ１０８が配置されており、ＰＤ１０８により１ラインの走査の開始が検出される。すなわち、ポリゴンミラー１０４により反射されたレーザ光は感光体１０５を１ライン走査する前にＰＤ１０８に入射され、ＰＤ１０８は入射されたレーザ光を同期信号SPSYNCに変換し、画素クロック生成部１１１に供給する。
【００３２】
画素クロック生成部１１１は、同期信号SPSYNCからレーザ光が１ライン走査される時間間隔を測定する。画素クロック生成部１１１は、その時間間隔に、予め定められた所定数のクロックが収まるように求められた周波数の画素クロックPCLKを生成し、それを画像処理部１１２と変調データ生成部１１３に供給する。画素クロック生成部１１１の構成については後述する。
【００３３】
ＰＤ１０８の出力信号である同期信号SPSYNCは、ライン同期信号として画像処理部１１２にも与えられる。画像処理部１１２は、画素クロックPCLKを基準に画像データを生成する。変調データ生成部１１３は、画素クロックPCLKを基準として、入力された画像データから変調データを生成し、レーザ駆動部１１４を介して半導体レーザ１０１を駆動する。
〔走査速度の誤差（１）〜（５）の補正方法の概略〕
図２は、本実施形態における、前述した走査速度の誤差（１）〜（４）の補正方法の概略を説明するための図の一例である。図２において図１と同一部には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
図２では、ポリゴンミラー１０４は６面の反射面を持つものとして説明するが、本実施形態の画像形成装置１００は、面数に拘わらず走査速度の誤差を補正できる。これまで説明した走査速度は、被走査面（例えば感光体）上での線速度νである。線速度νの誤差を要因別に分けると、偏向器（ポリゴンミラー１０４）による走査角速度ωの誤差と、ｆθレンズなど走査光学系による角速度-線速度変換効率αの誤差とに分けられる。
【００３５】
図２においては走査光学系の図示は省略し、点線枠でこの角速度-線速度変換が行われているものとする。被走査面に形成される画像領域は幅Lxで、先端位置はＰＤ１０８からXoの距離にあるとする。走査ビームがＰＤ１０８を通過する走査位相角を０度としたとき、位相角θo[度]のとき画像領域の先端位置に、位相角θo＋θ[度]のとき画像領域の後端位置に走査ビームがある。θは走査位相角を示す。
【００３６】
ポリゴンミラー１０４が理想的に製造されているならば、ポリゴンミラー１０４が６面であることから、φ＝３６０度／６＝６０度となった時に、走査位相角は０度に戻る。なお、αの定義から、Xo=αθo、Lx=αθの関係がある。
【００３７】
図２（ｂ）は、時間軸における周期等を例示する図である。同期信号SPSYNCの周期Tlineはポリゴンミラー１０４の回転周期の１/６であり、一定となるように回転制御がなされている。
ＰＤ１０８がSPSYNCを検出した時刻をt0、走査ビームが画像領域の先端位置にある時刻をt1、後端位置にある時刻をt2とすると、
θo=ω・(t1-t0)、
θ=ω・(t2-t1)
となる。「ω」は、ポリゴンミラー１０４の角速度〔rad/sec〕である。
【００３８】
なお、時刻t0,t1,t2は１ライン中の相対的な時間を示し、本実施形態では毎ラインとも同一の記号を用いるものとする。また、画素クロックPCLKの１周期（Tpとする）で１ドットの画素が形成されるので、画像領域がNxドットの幅（長さ）だとすると、
t2-t1=Nx・Tp
となる。
【００３９】
また、ライン周期Tlineをドット数Nに換算すると、N=Nx・(60/θ)である。このNを後述する基準値Nrefと称する。
【００４０】
角速度ωの誤差はポリゴンミラー１０４の回転速度の変動や、前述の誤差（１）に示したようなポリゴンミラー１０４の面毎の誤差などにより生じる。変換効率αの誤差は走査光学系の各部品の製造精度や組付け精度による誤差、温度・湿度や振動等の種々の環境変動による走査光学系の変動によるもの、各光源の発振波長差に起因する走査光学系の色収差による誤差、などが含まれる。このため変換効率αの誤差は装置の製造時から固定であったり、変動があるとしてもその変動は角速度ωの誤差変動に比べ十分緩やかな変動となる。
【００４１】
そこで、本実施形態では、走査ライン上に配置したＰＤ１０８から出力される同期信号SPSYNCの周期（ライン周期）の変動を検知することにより角速度ωの誤差変動を検知する。そして、この角速度ωの変動に応じて画素クロック周期（周波数）を制御することにより、画像領域の位置ずれが生じないようにする。すなわちライン周期Tlineのドット数換算値Nrefを基準値として、Tline=Nref・Tpが常に成り立つように画素クロック周期Tpを制御すればよい。
【００４２】
また、変換効率αの誤差は画像形成中に殆ど変動しないため、印刷前に予め取得しておく。変換効率αの誤差を取得する方法として、以下のような方法が広く知られている。一般にタンデム方式のカラー画像形成装置１００では、各色に対応した感光体で形成された画像は中間転写ベルトと呼ばれる転写体に転写される。
【００４３】
図２(c)はこの転写体を上方から図示したものである。間転写体は紙面の上方向（複素走査方向）に移動している。印刷前に図示したようなテストパターン１１６ａ、１１６ｂ、１１７ａ、１１７ｂを形成し、これを主走査方向に複数（例えば２つ）配置したセンサ１１５a,１１５bで読み取る。テストパターン１１６ａ、１１６ｂが通過してからテストパターン１１７ａ、１１７ｂが通過するまでの時間と、転写体の進行する線速度から距離ｙ１を求めることができる。
【００４４】
テストパターンには様々な形態が提案されているが、例えば図示したように、主走査方向と平行な直線のテストパターン１１６a,１１６bと、主走査方向と45度の角をなす直線のテストパターン１１７a,１１７bを一対のパターンとして説明する。センサ１１５a,１１５bは、それぞれ画像領域の先端・後端位置に配置されているものとする。
【００４５】
各走査開始時刻t1に（おおよそ画像領域先端位置に）1対のテストパターンを書き込んだ場合、センサ１１５aで検出されるパターン間距離y1が基準値（取るべき値）と一致していれば、先端位置を示す時刻t1は適正である。ＰＤ１０８の組み付け誤差や位置変動、前述の変換効率αの誤差等が生じると、例えばテストパターンは１１７cのように主走査方向に位置がずれるため、パターン間距離y1に誤差Δy1が生じる。
【００４６】
テストパターン１１７は主走査方向と４５度の角をなしているので、主走査方向にも同量の誤差Δx1（=Δy1）が生じていることになる。よって、これに相当する時間分だけ先端位置を示す時刻t1を補正すれば、適正位置に先端位置を合わす事ができる。
【００４７】
同様にして、後端位置を示す時刻t2に1対のテストパターン１１６ｂ、１１７ｂを書き込み、センサ１１５ｂで検出されるパターン間距離の基準値（取るべき値）からの誤差により主走査方向の誤差Δx2を検出できる。ここで、２つの誤差の差分「Δx2-Δx1」が画像領域幅Lxの誤差であり、走査速度νの誤差によって生じた主走査全体倍率誤差と呼ばれるものである。
【００４８】
角速度ωの誤差変動が補正されている状態で検出されたこの主走査全体倍率誤差が変換効率αの誤差に相当することになるので、（すなわち一定の位相角θに対応する被走査面での距離の変動は変換効率αの誤差によるものであるので）、変換効率αの誤差をこのようにして予め取得できる。なお、テストパターン対を複数形成し、検出した誤差を平均することにより、センサでの読み取り誤差などのバラツキを抑えることができる。
【００４９】
ここで取得した変換効率αの誤差を前述の基準値Nrefに反映し、これに基づき同期信号SPSYNCから画素クロック周波数を常時制御することにより、様々な要因の走査速度の誤差を補正できる。つまり、本発明の課題である走査ライン内に配置される１つの走査ビーム検出器（ＰＤ１０８）から生成される１つの同期信号SPSYNCだけでも走査速度の誤差を高精度に補正できる。
【００５０】
変換効率αの誤差を基準値Nrefへ反映する方法を以下に説明する。
まず、走査光学系の角速度-線速度変換効率の設計中心値（以下、「ノミナル値」という）をαnomとし、これを初期値とする。このときのラインドット数を示す基準値をNnomとすると、Nnom=Nx・(60・αnom/Lx)  であり、これに基づき制御される画素クロック周期をTpnomとおく。このとき、Lx=αnom・ωNx・Tpnom  が成立する。
【００５１】
今、変換効率がαtarであるとし、画素クロック周期Tpnomで上述のようにしてテストパターンを形成し、画像領域幅の誤差ΔLを検出したとすると、
Lx+ΔL=αtar・ωNx・Tpnom  …（ａ）
である。ここで、ΔLが０となる画素クロック周期Tptarを生成するための基準値がNrefであるので、
Lx=αtar・ωNx・Tptar  …（ｂ）
となる。
Nnom・Tpnom=Nref・Tptar  …（ｃ）
である。
【００５２】
上記の式（ａ）〜（ｃ）より、
(Lx+ΔL)/Lx = Tpnom/Tptar = Nref/Nnom  …（ｄ）
が得られる。
よって、Nnomとして測定した誤差ΔLから変換効率αの誤差が分かり、上式により基準値Nrefへ反映できる。
【００５３】
また、前述したように変換効率αは温度変動や経時変化などにより変動するので、時折、上記のようにして基準値を求めなおすと高精度な補正が保たれる。このときはその時点で設定されている基準値Nrefで形成したテストパターンから測定した誤差に基づき、上記と同様にして基準値Nrefを求めなおしてもよい。また、基準値Nrefの算出間隔は装置内の温度変化や温度におおよそ連動するパラメータ（例えば印刷枚数）、あるいは時間などに応じて決めればよい。
【００５４】
さらには、ＰＤ１０８自体の取り付け位置誤差や変換効率αの誤差があっても、テストパターンから画像領域の先端位置の適正位置が求められ、またＰＤ１０８から出力される同期信号SPSYNCの周期に応じて画素クロックが生成されるので、ＰＤ１０８の位置も被走査面上あるいはそれと等価な面上になくてもよい。よって取り付け位置や精度に自由度を持たせることができ、走査光学系の設計・製造容易性が図れる。
【００５５】
２つのセンサ１１５a,bはそれぞれ画像領域の先端位置と後端位置に配置するようにしたが、センサ位置が既知でありその距離ＬＳを計測すれば、テストパターンを２つのセンサ位置に形成して誤差を測定し、上記の演算においてＬｘの代わりにセンサ間の距離ＬＳを用いても基準値Nrefは算出できる。
【００５６】
〔画素クロック生成部１１１〕
次に、上述の画像形成装置１００における画素クロック生成部１１１の詳細な実施形態を図面に基づき説明する。
図３は、本実施形態による画素クロック生成部１１１のブロック図の一例を示す。画素クロック生成部１１１は、高周波クロック生成部１、エッジ検出部２、分周器４、比較部５及び周波数変調部７を有する。これらは、例えばロジック回路で構成される。
【００５７】
図３の画素クロック生成部１１１において、高周波クロック生成部１は基準クロックRefCLKを基に、逓倍した高周波クロックVCLKを生成するものであり、一般的なPLL回路により構成される。入力する基準クロックRefCLKに、例えば精度のよい水晶発振器出力を用いることにより精度のよい高周波クロックVCLKが得られる。
【００５８】
ここで高周波クロックVCLKの周期をTvとする。分周器４は、高周波クロックVCLKを基準に画素クロックPCLKを生成する。分周器４は、高周波クロックVCLKをＭ分周した画素クロックPCLKを生成する。これは例えばＭ進カウンタにより構成され、カウント値countMをエッジ検出部２に出力する。
【００５９】
分周器４には同期信号SPSYNCが入力されるので、分周器４が同期信号SPSYNCの立ち上がりでカウントを開始するようにすれば、走査開始時点に位相同期した画素クロックPCLKを生成できる。また、分周比Ｍは周波数変調部７からの画素クロック周波数指示信号Mnowに従って変更される。このように画素クロックPCLKの生成は安定かつ高精度に発振させた高周波クロックVCLKを分周することにより生成されるので、この分周比を変更することにより瞬時にかつ安定した画素クロック周波数を変更することが可能となる。よって、ライン毎周波数を変更しても瞬時に移行できる。
【００６０】
エッジ検出部２は、同期信号SPSYNCの立ち上がりエッジを、高周波クロックVCLKを基準として検出する。エッジ検出部２は、同期信号SPSYNCの立ち上がりを検出すると画素クロックPCLKに同期した検出パルスSPplsを出力し、エッジ検出した時点でのカウント値countMを保持し、これをカウント値SPmとして比較部５に出力する。
【００６１】
比較部５は、高周波クロックVCLKを基準として同期信号SPSYNCの時間間隔Tline（走査ライン周期に相当）を計測する。比較部５は、画素クロック周波数と走査光学系による角速度-線速度変換効率に応じて前述（式（ｄ））のようにして予め求められた基準値Nrefとから決まる基準時間と、計測した時間間隔Tlineとの差を計測対象のライン（以下、「対象ライン」という。）の誤差Lerrとして算出するようになっている。すなわち、比較部５は、適正な走査時間（基準時間）と対象ラインの走査時間Tlineとの差に基づいて走査速度の誤差を算出するようになっている。
【００６２】
なお比較部５は、高周波クロックVCLKを基準としてカウントし演算を行っても良いが、高周波クロックVCLKは非常に高周波であり、またカウントするビット数も非常に大きくなるので、回路規模、消費電力の点で不利である。そこで本実施形態では、時間Tlineを、画素クロックPCLKを基準としてカウントし、基準値Nrefとの比較をし、最後に高周波クロック基準の対象ラインの誤差Lerrに変換している。
【００６３】
図４は、比較部５の詳細なブロック図の一例である。また、図５は、比較部５の動作説明をするためのタイミング図の一例である。図４，５に基づき比較部５の詳細な動作説明を行う。図５において、(a)SPSYNCは走査開始を示す同期信号であり、エッジ検出部２に入力される。(b)VCLKは高周波クロック生成部１で生成される高周波クロックの立ち上がりエッジを示しており、その周期はTvである。(c)PCLKは画素クロックであり、分周器４のカウント値countMが0の時立ち上がる。(d)SPplsはエッジ検出部２から出力された検出パルスであり、同期信号SPSYNCの立ち上がりを示しPCLKに同期している。(e)SPmはエッジ検出部２から出力されたカウント値SPmである。(f)countNは比較部５にある画素クロックPCLK基準でカウントするカウンタの値である。
【００６４】
図４に示すように、比較部５はカウンタ１１，減算部１２、及び、誤差演算部１３を有する。カウンタ１１は、画素クロックPCLKを基準にカウントするカウンタであり、SPplsで１にリセットされ、また、リセット直前の値を保持し出力する（countN'）。減算器１２は、カウンタ１１の保持値countN'（図５ではn）から基準値Nrefを減算して、減算結果diffNを出力する。誤差演算部１３は、減算部１２から出力されたdiffNと、対象ラインの周波数設定値Ｋと、エッジ検出部２から出力されたカウント値SPmとを用いて、以下の（式１）に示す演算を行い、高周波クロックVCLKの周期Tvを単位とする誤差Lerrを出力するようになっている。なお、周波数設定値Ｋは、分周器４に設定された分周比Ｍの、１ラインの平均を表す実数であり、周波数変調部７の後述する設定値保持部２９から取得することができる。
Lerr = diffN・K+SPm      （式１）
ここで、diffN = n - Nref, SPm = m2, Tp = K・Tv, Tp：PCLKの周期である。
【００６５】
なお、基準時間が目標とする画素クロック周期の整数倍でない場合、Nrefを固定小数とするか、その端数を高周波クロックVCLKのサイクル数に換算し、これをRefMとして誤差演算部１３に入力し、
Lerr = diffN・K + SPm-RefM 
と演算するようにすると、より正確な画素クロック周波数の制御が行えるようになる。
【００６６】
なお、図５において、画素クロックPCLKはSPSYNCの立ち上がりに同期させているので、直前のクロック周期はKで定まる通常の周期より短くなり、場合によっては（m2<K/2の時は）前サイクルのH期間にクロック立ち上がりが重なってしまうので、正確なクロックが生成できなくなってしまう。そのため、SPSYNCの立ち上がりに同期した最初のクロックは出力しない（Lとなる）ようにしている（図中破線）。
【００６７】
図３に戻り、周波数変調部７は、誤差Lerrを平滑化して平均誤差データErrを求め、これに従って適正な画素クロック周波数を算出し、これを画素クロック周波数指示信号Mnowに変換して出力する。図６は周波数変調部７の詳細構成図の一例である。
【００６８】
周波数変調部７は、フィルタ２０，乗算部２７、加算部２８、設定値保持部２９、及び、周波数設定値変換部３３を有する。フィルタ２０は、誤差Lerrを平滑化した平均誤差データErrを出力する。具体的には、フィルタ２０は、誤差LerrにゲインKpを乗ずる乗算部２１と、誤差Lerrを積算する積算部２２と、積算部２２の出力する誤差積算値にゲインKiを乗じる乗算部２３と、乗算部２１及び乗算部２３の出力を加算する加算部２４とからなるＰＩ（比例＋積算）型の構成を有する。フィルタ２０は、加算部２４による加算結果を平均誤差データErrとして出力するようになっている。ここで、積算部２２は、加算部２５と積算値保持部２６とを有する。加算部２５は、対象ラインの誤差Lerrと、積算値保持部２６によって保持された前ラインまでの積算値とを加算し、積算値保持部２６の保持値を加算結果で更新するようになっている。
【００６９】
さらに図６において、乗算部２７は、基準値Nrefの逆数を平均誤差データErrに乗じ、１画素当たりの誤差を算出する。設定値保持部２９は、周波数設定値Ｋを保持するようになっている。加算部２８は、乗算部２７の乗算結果と設定値保持部２９に保持された周波数設定値Kと加算し、設定値保持部２９に保持された周波数設定値Kを加算結果で更新するようになっている。このようにして、現在の周波数設定値Knと誤差データErrとから、以下の（式２）に示す演算を行い、次の設定値K(n+1)を算出するようになっている。
K(n+1) = Kn + Err/Nref      （式２）
分周器４に設定する分周比Mnowは自然数であるのに対し、周波数設定値Kは、実数であるため、周波数設定値Kを整数部Ｍとａ桁（２進数表記）の小数部Ｆとに分け、Na＝2^aとすると、K=M+F/Naと表すことができる。周波数設定値変換部３３は、周波数設定値Kを分周器４に設定する分周比Mnowに変換する。ここで分周比MnowをNaサイクルにＦ回、Ｍ＋１とし、他のサイクルでＭとすることにより、分周器４に設定する分周比を平均してＫに近づけるようになっている。ここで、周波数設定値Ｋの丸め誤差は、最大でNref／Naとなるので、小数部の桁数ａは、所望の誤差許容値に収まるように予め決定される。
【００７０】
周波数設定値変換部３３は、加算部３０、カウンタ３１及び変換部３２とから構成される。加算部３０には、周波数設定値Ｋの整数部Ｍに対応するビット列が入力され、変換部３２には、周波数設定値Ｋの小数部Ｆに対応するビット列が入力されるようになっている。カウンタ３１は、画素クロックPCLKを基準にカウントするａビットカウンタであり、そのカウント値countAを出力するようになっている。
【００７１】
変換部３２は、カウント値countAにしたがって、Naサイクル中、Ｆサイクルは「１」を、残りのNa-Fサイクルは「０」を加算部３０に出力するようになっている。特に、変換部３２は、Naサイクル中、均等にＦ回「１」を出力するために、カウント値countA[a-1:0]のビット並びを逆転させたArev[0:a-1]がＦより小さい場合に「１」を出力し、Arev[0:a-1]がＦより小さくない場合に「０」を出力するようになっている。加算部３０は、周波数設定値Ｋの整数部Ｍと、変換部３２の出力とを加算した分周比の設定値を表すMnowを分周器４に設定するようになっている。
【００７２】
このように分周器４、比較部５、周波数変調部７のループでディジタルPLL制御を行っている。そして、周波数変調部７内のフィルタ２０の特性がこのPLL制御特性を決定し、制御系が安定になるようにフィルタ特性が決定される。
【００７３】
以下にこのPLL制御系の特性と設定例について説明する。
制御対象値を周波数設定値Kとし、その目標値をKtarとして置き換えると、その制御ブロック図は図７のように表せる。オープンループゲインG(s)は、sドメインで表すと下式のようになる。なお、図７の制御ブロック図は公知のPI（比例積分）制御系であるので、詳細な説明は省く。
【００７４】
G(s)=（Kp+Ki/s)・1/s
なお、周波数設定値Kのとき比較部５でカウントされる画素クロック数ｎと画素クロック１サイクルに満たない端数SPｍを用いて
Ktar・Nref=K・ｎ+SPｍ
と表せるので、目標値をKtarと制御値Kの偏差εは
ε=Ktar-K=1/Nref(K・ｎ+SPｍ)-K  =1/Nref((ｎ-Nref)・K+SPm）
である。一方、本実施形態より導かれる（式１）を変形して再掲すると
Lerr=(n-Nref)・K+SPm
であるので、両式より
ε=1/Nref・Lerr
であるので、本実施形態の制御系は図７に示した制御ブロック図の制御系と等価であることがわかる。
【００７５】
よって、制御系の制御帯域は、ゲイン係数Kp及びKiにより設定できる。例えば、Kp=1/8、Ki=1/256として、サンプリング周波数（つまり走査ライン周波数）を1[Hz]として正規化したオープンループ特性（近似線）は図８の実線のようになる。図８において、横軸は正規化した周波数（logスケール）であり、縦軸はゲイン（dB）である。
【００７６】
なお、通常制御帯域の細かな設定は要求されないので、各ゲイン係数は２のべき乗で設定できるようにしておけば、各乗算部はビットシフトで対応できるので大幅に回路規模が小さくできる。
【００７７】
このように、本実施形態の画像形成装置１００は、ポリゴンミラー１０４の回転変動などによる走査角速度の変動に合わせて画素クロックPCLKの周波数を制御し、この制御の目標値Nrefが予め走査光学系の角速度-線速度変換効率に基づいて決定されているので、様々な周波数成分の変動に対してもそれぞれ好適に走査速度の誤差を高精度に補正できる。また、走査ライン内に配置される１つのＰＤ１０８から生成される１つの同期信号SPSYNCで制御が行えるので、装置の低コスト化や走査光学系の小型化も図ることができる。
【００７８】
〔第２の実施形態〕
図９は、第２の実施形態としての画像形成装置１００の全体構成図の一例を示す。第２の実施形態は、図９に示すように、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１に代えて、画素クロック生成部２００を設けた点が相違する。
【００７９】
画素クロック生成部２００は、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１に対して、周波数変調部７に代えて、周波数演算部２０１と周波数変調部２０２とを設け、周波数変調データ生成部２０３をさらに設けた点が相違する。なお、本実施形態においては、第１の実施形態を構成する構成要素と同一な構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００８０】
周波数演算部２０１は、図６の周波数変調部７において、周波数設定値変換部３３を省き、周波数設定値ＫをMnowの代わりに出力するようになっている。その他は第１の実施形態と同じである。
【００８１】
図９において、周波数変調データ生成部２０３は、同期信号SPSYNCを原点とした走査位置（ここでは、画素クロックPCLK数ｎで表す）に対応した周波数変調データFMDataを生成するようになっている。この周波数変調データFMDataは、走査位置ｎにおける走査速度Ｖ(n)に対応した画素クロック周波数、ここでは、高周波クロックVCLKの分周値で表したM(n)と画素クロックの平均周波数を示す周波数設定値Kとの差を表している。
【００８２】
図１０（ａ）は、走査位置ｎに対する走査速度Ｖ(n)の一例を示し、図１０（ｂ）は、走査位置ｎの理想位置に対するずれΔ(n)の一例を示し、図１０（ｃ）は、周波数変調データFMData(n)の一例を示している。走査位置ｎの理想位置に対するずれΔは、Ｖ(n)−Ｖavgを積分した値となる。走査速度の非線形性誤差は、走査光学系の精度や組付け誤差が主因となるため、例えば、装置の製造時に予め周波数変調データFMDataを取得しておき、これを周波数変調データ生成部２０３に格納しておけばよい。
【００８３】
ここで、周波数変調データFMDataの取得方法の一例を説明する。まず、一定の画素クロック周波数で走査を行い、各走査位置における理想位置からのずれΔを測定する。このずれΔの微分値が走査速度Ｖであるので、これより画素クロック周波数に換算し画素クロック平均周波数信号Kとの差分を求める。簡単には所定の走査位置間（図１０のΔｎ）の傾きを走査速度Ｖ'と近似し、この領域内ではその値からの換算値を周波数変調データFMDataとして用いる（図１０の各破線）。このようにすれば、周波数変調データFMDataを簡便に求めることができ、かつ、その領域間は同一データを用いるため、データを格納するメモリ量も低減できる。 なお、走査速度補正をより高精度に行いたい場合には領域Δｎを短くすればよい。
【００８４】
また、周波数変調データFMDataを簡単に求めるには、分周比Ｍの差分データΔＭを求めればよい。画素クロック周波数指示信号Mnowへの変換は、画素クロック平均周波数信号Kに差分データΔＭを加算することにより行える。
【００８５】
また、画素クロックの周波数変調をより高精度に行うため、周波数変調データFMDataは、分周比Ｍだけでなく、その小数部も含むようにするとよい。 この小数部に対する処理は、分周比Ｍと同様にすればよい。以下の説明においては、周波数変調データFMDataを整数部ΔＭ及びａ桁の小数部ΔＦで扱う場合について説明する。
【００８６】
図１１は、周波数変調データ生成部２０３と周波数変調部２０２のブロック図の一例を示す。図１１に示すように、周波数変調データ生成部２０３は、周波数変調データ格納部２０４及び周波数変調制御部２０５を備えている。周波数変調データ格納部２０４は、メモリによって構成され、走査ライン中の各領域に対応する周波数変調データFMDataが各領域番号ｎをアドレスとした格納領域に予め格納されている。なお、周波数変調データFMDataを装置内の他の格納部に保存しておき、装置の立ち上げ時等に周波数変調データ格納部２０４にロードするようにしてもよい。周波数変調データ格納部２０４は、入力されるアドレス信号に応じた周波数変調データFMDataを出力するようになっている。
【００８７】
周波数変調制御部２０５は、走査ライン中の領域番号ｎを演算しアドレス信号を生成するようになっており、同期信号SPSYNCの入力によりアドレスを「０」にクリアし、画素クロックPCLKをカウントして、領域長Δｎに達する毎にアドレス信号をインクリメントするようになっている。なお、周波数変調制御部２０５に対して各領域の領域長を予め設定しておき、各領域長に達する度にアドレスをインクリメントするようにしておけば、周波数変化量に応じて領域長を変えることができ、格納メモリ量の低減と周波数補正精度向上の両立を果たせる。
【００８８】
図１１に示すように、周波数変調部２０２は、加算部２０６と周波数設定値変換部２０７とから構成される。加算部２０６は、周波数設定値Ｋと、周波数変調データFMDataとを加算し、加算結果K'を出力する。周波数設定値変換部２０７は、加算部２０８、カウンタ２０９及び変換部２１０とから構成される。周波数設定値変換部２０７は、周波数設定値変換部３３と、入力が加算部２０６の出力する加算結果K'（整数部をM'、小数部をF'とする）に代わっただけで、他は同様の動作をするので、詳細説明は省略する。
【００８９】
このように、第２の実施形態としての画像形成装置１００は、分割した時間領域Δｎ毎に、画素クロックPCLKの周波数を予め定められた周波数変調データFMDataに基づいて補正するため、非線形性誤差も補正した高精度な画素クロックPCLKを生成することができる。
【００９０】
〔第３の実施形態〕
図１２は、第３の実施形態としての画像形成装置１００の全体構成図の一例である。本実施形態の画像形成装置１００は、図１２に示すように、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１に代えて、画素クロック生成部１１８を設け、変調データ生成部１１３に対して変調データ生成部１１９を設けた点が相違する。なお、本実施の形態においては、第１の実施形態を構成する構成要素と同一な構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００９１】
画素クロック生成部１１８は、高周波クロック生成部５１、エッジ検出部５２、計数部５４、比較部５５、周波数演算部１７及び画素クロック出力部５８を備えている。
【００９２】
高周波クロック生成部５１は、基準クロックRefCLKを基に逓倍し、位相差が等間隔の多相クロックを生成する（本実施形態では１６位相の多相クロックVCLK0〜15を生成するものとする）。また、高周波クロック生成部５１は、多相クロックのうちの１つをＱ分周（ここではＱ＝４とする）した内部動作用クロックGCLKを生成し、図示はしないが画素クロック生成部１１８の各部へ供給する。
【００９３】
図１３は、高周波クロック生成部５１で生成する各クロックのタイミングを示す図である。(a-0)〜(a-15)は多相クロックVCLK0〜15のそれぞれのクロックであり、互いに等間隔の位相差を有しており、この時間間隔をTvとする。また、(b)GCLKは(a-0)VCLK0を４分周したクロックである。図１２の画素クロック生成部１１８は主にこのクロックGCLKを動作クロックとして動作し、GCLKを４分割した期間を順にQT0、QT1、QT2、QT3と称し、また多相クロックVCLK0〜15の立ち上がりにそれぞれ対応した時刻をPH0〜PH15と称する。この期間QTと位相PHとによりGCLK中の時間情報QPを表すことができる。
【００９４】
ここで時間情報QPは0〜63の64値であり、本実施形態ではこの多相クロックの等間隔の位相差Tvを基準として画素クロックPCLKを生成する。つまり、画素クロックPCLKの周波数の制御演算は、動作クロックGCLKを基準にした時間情報QP（QT,PH）を用いて行われる。
【００９５】
図１２に戻り、エッジ検出部５２は、同期信号SPSYNCの立ち上がりエッジを多相クロックVCLK0〜15を基準として検出するものであり、同期信号SPSYNCの立ち上がりを検出するとクロックGCLKに同期した検出パルスSPplsと立ち上がり時の期間QTと位相PHを示す時間情報SPqpを出力する。
【００９６】
計数部５４は、周波数演算部１７からの画素クロック周波数指示信号Mnowに従って時間を計るようになっており、Mnowが表す時間に達する度にSet信号（GCLKに同期したSETpls信号と時間情報SETqpからなる）を生成し、またSet信号を生成してからMnow/2にあたる時間後に、Rst信号（GCLKに同期したRSTpls信号と時間情報RSTqpからなる）を生成する。この計数する時間単位は多相クロックVCLK0〜15の位相差Tvである。
【００９７】
画素クロック出力部５８は、計数部５４より供給されるSet信号及びRst信号に従って「H」と「L」とを切り替えた画素クロックPCLKを生成し出力する。これらの詳細構成及び動作説明は後述する。
【００９８】
このようにして生成される画素クロックPCLKは、多相クロックの位相差Ｔｖを周期とする（高周波）クロックを、周波数指定信号Ｍｎｏｗを分周比として分周して生成したことに相当する。
【００９９】
比較部５５は、同期信号SPSYNCの時間間隔Tline（走査ライン周期に相当）を検出し、画素クロック周波数と、第１の実施形態で説明したように走査光学系による角速度-線速度変換効率に応じて予め求められた基準値Nrefとから決まる基準時間と、計測した時間間隔Tlineとの差を対象ラインの誤差Lerrとして算出するようになっている。すなわち、比較部５５は、適正な走査時間（基準時間）と対象ラインの走査時間Tlineとの差に基づいて走査速度の誤差を算出するようになっている。ここで、SPpls入力後次のSPplsが入力されるまでの期間中に入力されるSETplsの数をカウントし、この値と基準値Nrefとの比較をし、さらにパルスの時間情報SPqpとから対象ラインの誤差Lerrを位相差Tv単位で算出するようになっている。
【０１００】
図１４は高周波クロック生成部５１の構成例を示す図である。この高周波クロック生成部５１は、基準クロックRefCLKから、多相クロックVCLK0〜15と内部動作用クロックGCLKを生成する。
【０１０１】
電圧制御発振器VCO６３は、８段の差動バッファ６４a〜ｈを接続したリングオシレータで構成され、１６位相のクロックVCLK0〜15を生成する。分周器６０はこの多相クロックのうちの１つ（ここではVCLK8）をNv分周する。位相周波比較器PFD６１は基準クロックRefCLKと分周器６０出力との位相比較を行い、この位相差情報に基づき内在するチャージポンプを駆動する。ローパスフィルタLPF６２はチャージポンプ出力を平滑化し制御電圧VcをVCO６３に供給する。VCO６３内の差動バッファ６４a〜hはこの制御電圧Vcに従って遅延量が変化し、位相同期制御が行われる。例えば基準クロックRefCLKとして100MHzのクロックを供給し、分周比Nvを20とすると、多相クロックVCLK0〜15は2GHzで互いに等間隔の位相差を有するクロックが生成できる。また、分周器６５は多相クロックVCLK0〜15のうちの１つ（ここではVCLK0）をＱ分周（ここではＱ=4とする）してクロックGCLKを生成する。なお、適用しうる多相クロックの相数は本実施例の１６に限らないが、演算の簡便性より２のべき乗がもっとも望ましい。同様にGCLKを生成するための分周比Ｑも２のべき乗がもっとも望ましい。
【０１０２】
図１５は、計数部５４の構成例を示す図である。また図１６は画素クロック出力部５８の構成例を示す図である。これらの図に基づき、画素クロック周波数指示信号Mnowに従って画素クロックPCLKを生成する詳細構成、動作を説明する。
【０１０３】
計数部５４は、ＳＥＴ時間演算部７０、カウンタ7２，Ｆ／Ｆ７３、Ｆ／Ｆ７４、ＰＳＴ時間演算部７１、カウンタ７５及びＦ／Ｆ７６を有する。図１５の各部はクロックGCLKに同期して動作する。SET時間演算部７０は、現在のPCLK立ち上がり時間情報に画素クロック周波数指示信号Mnowを加算し、次のPCLKの立ち上がり時間を表すセット時間情報nextSを演算するものであり、この演算の更新はpSet信号により行う。なお、セット時間情報nextSを64で割った商をnextSc、余りをnextSqpとする。つまりnextSc=nextS[MSB:6]、nextSqp=nextS[5:0]とする。
【０１０４】
また、SPSYNCの立ち上がりに位相同期してPCLKの生成を始めるので（正確には所定の信号処理時間後でここでは２GCLK後）、最初のPCLK立ち上がり時間情報はSPqpとする。同様にして、RST時間演算部７１は、現在のPCLK立ち上がり時間情報に画素クロック周波数指示信号Mnowの1/2を加算し、次のPCLKの立ち下がり時間を表すリセット時間情報nextRを演算するものであり、この演算の更新はpSet信号により行う。また、nextRc=nextR[MSB:6]、nextRqp=nextR[5:0]とする。
【０１０５】
なお、Mnow/2を加算するのはPCLKのデューティをほぼ50％にするためであり、デューティ50％を要求しない場合はこの演算を簡略化できるような値を加算するようにしても良い。
【０１０６】
カウンタ７２は、クロックGCLKを基準としてnextScサイクルのカウントを行い、pSet信号を生成する。このpSet信号が「H」の時カウンタは「1」にクリアされ、カウント値がnextScと一致する時、pSet信号を「H」とする。
【０１０７】
F/F７３はpSet信号及びSPpls信号を1GCLK遅延させてSETpls信号を生成するフリップフロップである。F/F７４は、pSet信号をイネーブルとしてnextSqpを、SPplsをイネーブルとしてSPqpをラッチし、SETqp信号を生成するフリップフロップである。このSETpls信号はPCLKの立ち上がりをGCLK単位で指定し、これに同期したSETqp信号によりそのGCLKサイクル内での立ち上がり時間情報を指定する。これらをSet信号と称し、画素クロック出力部５８に供給する。
【０１０８】
カウンタ７５は、クロックGCLKを基準としてnextRcサイクルのカウントを行い、RSTpls信号を生成する。SETplsが「H」の時カウンタを「1」にクリアし、カウント値がnextRcに一致する時、RSTpls信号を「H」とする。F/F７６は、SETplsをイネーブルとしてnextRqpをラッチし、RSTqp信号を生成するフリップフロップである。このRSTpls信号はPCLKの立ち下がりをGCLK単位で指定し、RSTqp信号によりそのGCLKサイクル内での立ち下がり時間情報を指定する。これらをRst信号と称し、画素クロック出力部５８に供給する。
【０１０９】
なお、SETqp信号及びRSTqp信号は、それぞれSETpls及びRSTpls信号が「H」の時有効となってればよいので、各部の制御タイミングはこの実施形態のみに限定されるものではない。
【０１１０】
図１６の画素クロック出力部５８は、遅延部７７、遅延部７８及びＳＲ−Ｆ／Ｆ７９を有する。図１６において、遅延部７７は、多相クロックVCLK0〜15を基準として、計数部５４から供給されるSETplsを時間情報SETqpに従って遅延させたパルスSを出力するものであり、また、GCLKサイクル中の期間QTを特定するためクロックGCLKも入力する。あるいは期間を示す期間信号QTを入力しても良い（この場合は高周波クロック生成部５１でこのQT信号を生成する）。つまり、パルスSはSETplsをSETqp・Tvだけ遅延させたパルスとなる。
【０１１１】
遅延部７８は、同様に、多相クロックVCLK0〜15を基準として、計数部５４から供給されるRSTplsを時間情報RSTqpに従って遅延させたパルスRを出力するものであり、パルスRはRSTplsをRSTqp・Tvだけ遅延させたパルスとなる。ＳＲ−Ｆ／Ｆ７９は、パルスSの立ち上がりでセット「H」し、パルスRの立ち上がりでリセット「L」した画素クロックPCLKを出力するSet-Resetフリップフロップである。
【０１１２】
図１７は、比較部５５の詳細構成例を示す図である。比較部５５は、カウンタ８１、減算部８２、誤差検出部８４及び誤差演算部８３を有する。図１７において、カウンタ８１は、SPplsで'0'クリアし、pSetによりインクリメントするカウンタであり、そのカウント値countNを出力する。
【０１１３】
本実施形態ではPCLKはSPSYNCの丁度2GCLK後に同期して生成されるので、次ラインの走査開始時点SPもSPSYNCから2GCLK遅らせた時点で検出する。よって、SPplsを1GCLK遅延させたSPdetを生成し、これが「H」の時の各信号値から誤差Lerrを検出する。
【０１１４】
減算部８２は、SPdetが「H」の時のカウンタ８１の値countN（ｎとする）から基準値Nrefの減算を行い、減算結果diffN（=n-Nref）を出力する。誤差検出部８４は、SPdetが「H」の時のSETqp及びSETcntをそれぞれEndqp、Endcntとすると、次式の演算を行い位相差diffMを算出する。
diffM = Endcnt・Mp+(EPqp-Endqp)
ここでMpはGCLKの時間情報分割数であり、本実施例では64である。
誤差演算部８３は、下記の演算を行い多相クロックVCLK0〜15の位相差Tvを単位とする誤差Lerrを出力する。
Lerr = diffN・K+diffM
ここで、Tp = K・Tv, Tp：PCLKの周期である。
【０１１５】
なお、第１の実施形態における比較部５の誤差演算部１３と同様に、Lerr = diffN・K+diffM-RefM  を演算し、基準時間の設定値をより細かく設定するようにして、より正確な画素クロック周波数の制御を行うようにしても良い。
【０１１６】
このように、第３の実施形態としての画像形成装置１００は、高精度に生成された多相クロックVCLK0〜15を基準として画素クロックを生成し、ポリゴンミラー１０４の回転変動などにより生じる高周波成分を含む走査時間の変動に合わせて画素クロック周波数を制御する。この制御の目標値Nrefが予め走査光学系の角速度-線速度変換効率に基づいて決定されているので、様々な周波数成分の変動に対してもそれぞれ好適に走査速度の誤差を高精度に補正できる。
【０１１７】
また、画素クロックの生成は多相クロックVCLK0〜15の位相差Tvの単位で正確に制御でき、多相クロックの発振周波数を高くしないでもよいので、回路の設計が容易となり消費電流も低減できる。例えば、前述の第１実施形態と同等の分解能で画素クロックを生成する場合は、多相クロックの発振周波数は1/16でよい。逆にいえば、同等の発振周波数とした場合、画素クロック生成分解能を16倍に向上できる。つまり高精度な画素クロックが生成できる。さらには、画素クロック生成部１１８の大部分は多相クロックの１つをさらに分周したクロックGCLKで動作するようにしているので、動作周波数がさらに低下され、消費電流の低減ができる。
【０１１８】
〔第４の実施形態〕
図１８は、第４の実施形態としての画像形成装置１００の一例を示す。第２の実施形態が、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１に代えて、画素クロック生成部２００を設けたのと同様に、第４の実施の形態は、図１８に示すように、第３の実施形態における画素クロック生成部１１８に代えて、画素クロック生成部３１８を設けた点が相違する。  なお、本実施形態において、第１の実施形態を構成する構成要素と同一な構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１１９】
画素クロック生成部３１８は、第３の実施形態における画素クロック生成部１１８に対して、周波数演算部１７に代えて、周波数演算部２０１と周波数変調部２０２とを設け、周波数変調データ生成部２０３をさらに設けた点が相違する。ここで、周波数演算部２０１、周波数変調部２０２及び周波数変調データ生成部２０３は、第２の実施形態における画素クロック生成部２１１を構成するものと同様に構成されるため、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１２０】
本実施の形態においては、図１８に示すように、画素クロックPCLKの代わりにセットパルスSetを基準に周波数変調部２０２及び周波数変調データ生成部２０３を動作させてもよい。
【０１２１】
このように、第４の実施形態としての画像形成装置１００は、分割した時間領域Δｎ毎に、画素クロックPCLKの周波数を予め定められた周波数変調データFMDataに基づいて補正するため、非線形性誤差も補正した高精度な画素クロックPCLKを生成することができる。
【０１２２】
〔第５の実施形態〕
ここまでの説明では、ポリゴンミラー１０４は理想的であるとし、同期信号SPSYNCの時間間隔（ライン周期）は各々の面で等しいとしていた。しかしながら、実際には、ポリゴンミラー１０４の中心から各面に対して引いた垂線が、それぞれなす角が等しくなるように製造すること（６面であれば６０度として製造すること）は困難である。あるいは製造できたとしても大幅なコストアップになる。
【０１２３】
ポリゴンミラー１０４が理想的でないとすると、図１９に示すように、同期信号SPSYNCの時間間隔Tlineは面毎に異なる。第１面〜第６面の同期信号SPSYNCの時間間隔をそれぞれT1〜T6とする。また６面分の時間間隔の平均をTavgとする。
【０１２４】
一方、ポリゴンミラー１０４の回転速度は一定となるように制御されているので、各面で走査される走査角速度ωは一定である（ポリゴンミラーの偏芯等による面毎の角速度のバラツキは小さいとして無視する）。前述の基準値Nrefは理想的なポリゴンミラー１０４でのライン周期Tlineのドット数換算値を表すので、バラツキがあった場合は、基準値Nrefは、同期信号SPSYNCの時間間隔の平均値Tavgのドット数換算値を意味する。
【０１２５】
このような場合、前述した第１〜４の実施形態の画素クロック生成部１１１等で、基準値Nrefに従って画素クロックの制御を行うと、各面（第i面）の同期信号SPSYNCの時間間隔Tiと平均値Tavgとの差ΔTi（=Ti-Tavg）が制御系にとって外乱つまりノイズとして作用してしまう。
【０１２６】
このノイズの周波数帯域はライン周波数と等しく、その誤差も回転変動による誤差に比べても大きい場合が多いので、制御系の安定性や制御される画素クロック周波数の精度が低下するおそれが生じる。このような場合には、制御系のゲインを下げることによりノイズの影響を低減できる。つまり、前述した第１〜４の実施形態においてはフィルタ２０内のゲイン係数Kp及びKiの設定を低くすればよい。反面、本来は抑圧すべき角速度変動による誤差に追従して画素クロック周波数の制御がなされるべきであるが、制御系のゲイン（つまりは制御帯域）が低くなってしまうため、角速度変動による誤差の高周波成分の抑圧が十分でなくなってしまうというトレードオフが発生する。
【０１２７】
なお、時間間隔Tiと平均値Tavgとの差ΔTiは、ポリゴンミラー１０４の製造誤差に起因するものなので、各面の差ΔTiはそれぞれ装置毎に固定（固有）となる。以下これを（ライン周期あるいは同期信号SPSYNCの時間間隔の）オフセット誤差と称する。
以下に説明する第５の実施形態はこの課題を解決するものである。  
図２０は、第５の実施形態としての画像形成装置１００の一例を示す。第５の実施形態は、図２０に示すように、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１に代えて、画素クロック生成部３００を設けた点が相違する。また、画素クロック生成部３００は、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１に対して、オフセット誤差除去部６を設けている。オフセット誤差除去部６に対象ラインの誤差Lerrを入力し、誤差Lerrから上述のオフセット誤差を除去した出力Lerr'を周波数変調部７に入力するようにした点が相違する。なお、本実施形態においては、第１の実施形態を構成する構成要素と同一な構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１２８】
図２１は、画素クロック生成部３００におけるオフセット誤差除去部６の構成の一例である。オフセット誤差除去部６は、保持部３０１a〜e、加算部３０２及び乗算部３０３を有する。
【０１２９】
図２１では、５つの縦列接続された保持部３０１a〜eはシフトレジスタを構成しており、対象ラインの誤差Lerrが入力され、１ライン毎に誤差Lerrが検出される度に保持されているデータが次段へと転送される。つまり保持部３０１a〜eにより、直前５ライン分の誤差Lerrが保持されている。加算部３０２は保持部３０１a〜eの各出力と対象ラインの誤差Lerrとの計６ライン分の誤差を加算する。
【０１３０】
乗算部３０３は加算部３０２の出力に1/6を乗じてLerr'を出力する。つまりオフセット誤差除去部６は、対象ラインを含めた直近６ライン分の誤差Lerrの移動平均を算出するものである。第i面の誤差をLerr(i)とし、オフセット誤差ΔTiを除いた誤差分をδiとすると、Lerr(i)=δi+ΔTi  となる。上記のようにしてLerr'を算出すると
Lerr'=1/6・Σ(δi+ΔTi)
となる。ここでΣはi=1〜6の和を示す。オフセット誤差の１回転分の和ΣΔTiは０であるので、Lerr'=1/6・Σδi  となり、オフセット誤差を除去した誤差分の平均値が毎ライン得られることが分かる。
【０１３１】
このようにして、第５の実施形態としての画像形成装置１００は、対象ラインの誤差Lerrからオフセット誤差を除去した誤差Lerr'を求め、これを周波数変調部７に入力することにより、制御系のゲインを低下させなくても高周波ノイズとなるオフセット誤差を除去できるようになり、ポリゴンミラー１０４の各面でライン周期のバラツキがあったとしても、画素クロック周波数の制御を安定かつ精度よく行えるようになる。
【０１３２】
図示は省略するが、第２〜第４の実施形態における画素クロック生成部に対しても、同様にオフセット誤差除去部６を設け、オフセット誤差除去部６に対象ラインの誤差Lerrを入力し、誤差Lerrから上述のオフセット誤差を除去した出力Lerr'を周波数変調部７あるいは２０１に入力するようにしても、第５の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３３】
図２２は、画素クロック生成部３００におけるオフセット誤差除去部６の別の構成例である。このオフセット誤差除去部６は、平均値算出部３１０、減算部３１１、オフセット誤差算出部３１２及び減算部３１３を有する。
【０１３４】
図２２において、平均値算出部３１０は、ポリゴンミラー１回転分の誤差Lerrの平均値e(avg)を求め、これを出力する。例えば図２１は直近６ライン分の誤差Lerrの移動平均を算出するものであるので、図２１の構成を用いればよい。このとき平均値e(avg)は1/6・Σδiである。
【０１３５】
減算部３１１は、対象ラインの誤差Lerrから平均値e(avg)を減じて、差分e(i)を出力する。(i)は第i面の差分を示す。通常、誤差δiは１回転の間で大きく変化することはないので、1/6・Σδi≒δiであり、差分e(i)≒ΔTiが得られる。オフセット誤差算出部３１２は、各面のオフセット誤差を算出し、入力される面選択信号FNoに従って対応する面のオフセット誤差ofs(i)を選択出力する。ここで面選択信号FNoは相対的な関係を示すものであり、装置の立ち上げ時に任意の面を第１面とし、以降ライン毎に１〜６の範囲で循環してインクリメントされるようになっている。
【０１３６】
オフセット誤差算出部３１２は、入力される誤差差分データe(i)が面毎のオフセット誤差ΔTiにほぼ等しいのでこれを保持し、面選択信号FNoに従って選択出力するようにしてもよい。また、図２２に示すように、平滑化することによって検出誤差などを低減し、これを保持し、面選択信号FNoに従って選択出力するようにしてもよい。
【０１３７】
図２２において、オフセット誤差算出部３１２は、加算部３１４と、加算部３１４の出力に1/2を乗じる乗算部３１５と、ポリゴンミラー１０４の面毎のオフセット誤差を保持する６個のオフセット誤差保持部３１６とから構成される。面選択信号FNoに従ってオフセット誤差保持部３１６は対象面が選択されるようになっており、加算部３１４でこの出力ofs(i)と誤差差分データe(i)を加算して、乗算部３１５で1/2とし、この出力をオフセット誤差ΔTiとしてオフセット誤差保持部３１６のデータを更新する。いわゆるIIR型のローパスフィルタとして構成している。減算部３１３は、対象ラインの誤差Lerrから対象面のオフセット誤差ofs(i)を減じ、オフセット誤差を除去した誤差Lerr'を出力するものである。
【０１３８】
このようにして、図２２の形態を採用すれば、誤差Lerrからオフセット誤差分を抽出しておき、減算部３１３により直接オフセット誤差を除去することができる。図２１のように平滑化によりオフセット誤差を除去していないので、位相遅れやゲインの低下を生じない。よって、制御帯域をさらに高帯域に拡げることが可能となり、高い周波数で変動する回転速度変動にも追従して画素クロック周波数が制御できるようになるので、さらに高精度な補正ができる。
【０１３９】
さらに図２３は、画素クロック生成部３００におけるオフセット誤差除去部６の別の構成例である。このオフセット誤差除去部６の構成は、図２２における平均値算出部３１０の代わりに、基準面誤差保持部３１９を設け、減算部３１１では、対象ラインの誤差Lerrから基準面誤差保持部３１９が出力する基準面誤差e(ref)を減じている点が異なる。
【０１４０】
基準面誤差保持部３１９は、任意の面（例えば第１面）を基準面として決め、面選択信号FNoに従って対象面が基準面であるときに誤差Lerrを基準面誤差e(ref)として保持し、出力する。減算部３１１では、誤差Lerrから基準面誤差e(ref)を減じて差分データe(i)を出力する。これは対象ラインのオフセット誤差と基準面のオフセット誤差との差分と同一である。これを前述と同様にしてオフセット誤差ofs(i)として算出して、これを対象ラインの誤差Lerrから引いているので、Lerr'は基準面に対するオフセット誤差を除去したものとなる。
【０１４１】
この実施形態において、前述と同様にしてテストパターンから基準値Nref（区別のためNref1とおく）を求めれば、これは基準面のライン周期を走査光学系に応じてドット数に換算した値となり、基準面以外の面も基準面に対するオフセット誤差を除去した誤差Lerr'が算出されているので、基準値Nref1に基づき誤差Lerr'から画素クロック周波数を制御すれば、図２２の形態と同様の作用を果たし、同様の効果が得られる。さらに誤差Lerrの平均値を算出する必要がなく基準面誤差e(ref)を保持するだけでいいので、回路規模を縮小できる。
【０１４２】
〔第６の実施形態〕
本実施形態では、複数の光源からの出射光を共通の走査光学系を用いて感光体に照射して画像（静電潜像）を形成するマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置１００について説明する。なお、本実施形態において、第１の実施形態を構成する構成要素と同一な構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【０１４３】
図２４において、半導体レーザ１２４及び１２５は、コリメータレンズ１２２、１２３との光軸を一致させ主走査方向に対称に射出角度を持たせ、ポリゴンミラー１０４の反射点で射出軸が交差するようレイアウトされている。それぞれの半導体レーザ１２４、１２５より射出した複数のビームはポリゴンミラー１０４で一括して走査され、ｆθレンズ１０６、ミラー１１０により感光体１０５上に結像される。画像処理部１３３には各光源ごとに１ライン分の画像データが蓄えられ、ポリゴンミラー１面毎に読み出されて、２ラインずつ同時に書き込みがおこなわれる。 
またミラー１１０の一端にはフォトディテクタＰＤ（１０８）が配置されており、走査の開始が検出される。つまりポリゴンミラー１０４により反射された２つの光源から出射されたレーザ光は感光体１０５を１ライン走査する前に、順次ＰＤ１０８に入射される。ＰＤ１０８では入射されたレーザ光を同期信号SPSYNCに変換し、同期信号分離部１２６に入力する。２つの光源は感光体１０５上を、時差を持って走査するように配置されているので、同期信号分離部１２６は、同期信号SPSYNCをそれぞれの光源に対応した同期信号SPSYNCaとSPSYNCbに分離する。
【０１４４】
分離された同期信号SPSYNCaは画素クロック生成部１２７に供給され、他方SPSYNCbは画素クロック生成部１３０に供給される。画素クロック生成部１２７は、同期信号SPSYNCaの時間間隔Tlineaを測定し、その時間間隔に予め定められた所定数のクロックが収まるように求められた周波数の画素クロックPCLKaを生成する。画像処理部１３３は、画素クロックPCLKaを基準に画像データaを生成する。変調データ生成部１２８は、画素クロックPCLKaを基準として、入力された画像データaから変調データaを生成し、レーザ駆動部１２９を介して半導体レーザ１２５を駆動する。
【０１４５】
同様にして、画素クロック生成部１３０は、同期信号SPSYNCbから画素クロックPCLKbを生成し、画像処理部１３３において画素クロックPCLKbを基準に生成された画像データbから変調データ生成部１３１にて変調データbを生成し、レーザ駆動部１３２を介して半導体レーザ１２４を駆動する。
【０１４６】
画素クロック生成部１２７、１３０は、第１の実施形態における画素クロック生成部１１１と同様に構成され、各変調データ生成部１２８、１３１は、第１の実施形態における変調データ生成部１１３と同様に構成され、各レーザ駆動部１２９、１３２は、第１の実施形態におけるレーザ駆動部１１４と同様に構成される。
【０１４７】
また、各画素クロック生成部１２７、１３０は、第２の実施形態における画素クロック生成部２００、第３の実施形態における画素クロック生成部１１８、第４の実施形態における画素クロック生成部３１８、又は、第５の実施形態における画素クロック生成部３００、のうち何れかと同様に構成してもよい。
【０１４８】
なお、高周波クロック生成部１や５１は、画素クロック生成部１２７と１３０とで共通に用いる構成とすれば、回路規模の小型化や消費電流の低減が図れる。また同期信号SPSYNCを検出するエッジ検出部２（または５２）を画素クロック生成部１２７と１３０とでそれぞれ共通化して検出し、検出信号を分離する構成としても良い。
【０１４９】
本実施形態のようなマルチビーム光学系においては、２つの半導体レーザ１２４及び１２５の波長が一致していないと共通の走査光学系を用いたとしても色収差の影響により前述した角速度-線速度変換効率αが異なってしまう。すなわち、２つの画素クロック生成部１２７、１３０に予め設定する基準値Nrefは（画素クロック生成部１２７の基準値をNrefa、画素クロック生成部１３０の基準値をNrefbとする）、以下のようにして求めるとよい。
【０１５０】
図２に示したようなテストパターンを波長差のある２つのビームで同時に形成すると、斜線のテストパターン１１７ａ、１１７ｂは、図２５に模式したようになる。図２５において、黒く塗りつぶした線が一方のビームで形成されるパターンで、斜線で塗りつぶした線が他方のビームで形成されるパターンである。一点鎖線はセンサ１１５が配置される位置であり、このような場合、２つのビームで形成されるパターンのずれ量が分離して検出できない。
【０１５１】
よって、それぞれ副走査方向に別の位置で一対のテストパターンを形成することで、斜線のテストパターン１０９aと１０９bがそれぞれセンサ位置と交差する点から、それぞれのずれが検出できるようになり、それぞれ前述と同様に演算して基準値Nrefa及びNrefbが算出できる。
【０１５２】
このように、第６の実施形態としての画像形成装置１００は、マルチビーム走査光学系を適用した場合であっても、ポリゴンミラー１０４の回転変動などによる走査角速度の変動に合わせてそれぞれの画素クロックPCLKの周波数を制御し、この制御の目標値Nrefが予め走査光学系の角速度-線速度変換効率に基づいて各々決定されているので、様々な周波数成分の変動に対してもそれぞれ好適に走査速度の誤差を高精度に補正できる。
【０１５３】
〔第７の実施形態〕
本実施形態では、タンデム方式と称される複数の感光体１５７ａ〜ｄを有する多色対応の画像形成装置１００について説明する。タンデム方式の画像形成装置１００は、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックの各色に対応した別々の感光体を備え、走査光学系もそれぞれの感光体に対応して備えられ、各色に対応した画像（静電潜像）をそれぞれの感光体上に形成するようになっている。したがって本実施の形態としての画像形成装置１００は、１枚の画像形成媒体（例えば、紙）に各色の画像を転写することにより、カラー画像を形成する。この実施形態は単純には図１の画像形成装置１００を４つ備えることにより実現できる。また、小型化のため走査光学系の一部を共通化した形態も採られるが、それぞれの光路は異なるので、異なる画像形成装置１００を複数個備えたものと考えてよい。
【０１５４】
図２６は、本実施形態の画像形成装置１００の概略構成図の一例を示す。図２６（ａ）は副走査断面図の一例を、図２６（ｂ）はブロック図の一例を、それぞれ示す。図２６（ａ）において、ポリゴンミラー１５１は２段構成であり、点線を軸として回転しており、各走査光学系で共通に用いている。図２６（ｂ）の半導体レーザ１６１aから出射したレーザ光はコリメータレンズ、シリンダーレンズを介して（いずれも未図示）、ポリゴンミラー１５１のa点で反射される。同様に、半導体レーザ１６１b〜dから出射したレーザ光はポリゴンミラー１５１のb〜d点で反射される。ポリゴンミラー１５１で反射されたレーザ光は、走査レンズ１５２ａ〜ｄ、１５４ａ〜ｄ及び折り返しミラー１５３ａ〜ｄ、１５５ａ〜ｄ、ミラー１７０ａ〜ｄを経由して感光体１５７ａ〜ｄ上を走査し（ビームの走査方向つまり主走査方向は、図面に対して垂直方向である）、画像（静電潜像）を形成する。ここで符号末尾のa〜dは半導体レーザ１６１a〜dに対応したものであり、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像を形成しているものとする。そして中間転写ベルト１５８上に置かれ矢印方向に移動する画像形成媒体へ、各感光体１５７a〜dに形成された各色の画像を転写していきカラー画像が形成される。
【０１５５】
このとき、有効走査範囲外の片側に配備されたミラー１７０ａ〜ｄがレーザ光を検出器（フォトディデクタPD）１７１ａ〜ｄに導光する。ＰＤ１７１ａ〜ｄは、走査の開始を検出し、同期信号SPSYNCに変換する。同期信号SPSYNCは前述と同様に、画素クロック生成部１６４に供給され、走査速度誤差を補正するように周波数が制御された画素クロックPCLKを生成する。また、画像処理部１６５は、画素クロックPCLKを基準に画像データPDataを生成する。変調データ生成部１６３は、画素クロックPCLKを基準として、入力された画像データPDataから変調データを生成し、レーザ駆動部１６２を介して半導体レーザ１６１を駆動する。 これらを各色の対応ビーム毎同様に行う。
【０１５６】
テストパターンは各色それぞれ中間転写ベルト１５８上に形成され、主走査方向（図面と垂直方向）に２つ配置されたセンサ１５９により、前述と同様にしてずれ量を検出し、この検出結果から基準値Nrefを算出し、これを画素クロック生成部１６４に設定する。また、画素クロック生成部１６４は前述した第１から第５の実施形態における画素クロック生成部の何れか１つを適用できる。
【０１５７】
走査光学系の各部品の製造精度や組付け精度、経時変化などによる変形などの影響により、各走査光学系での走査時間はそれぞれ異なり、また走査開始を検出するＰＤ１７１ａ〜ｄの位置も組付け精度などにより異なるが、テストパターンの検出は共通のセンサ１５９により行っているので、センサ１５９で検出したずれ量の結果よりＰＤ１７１ａ〜ｄから画像先端位置までの距離Xo及び基準値Nrefをそれぞれ求めれば、各色間で画像領域の先端位置と後端位置を合わせることができる。
【０１５８】
このように、本実施形態の画像形成装置１００は、複数の感光体１５７ａ〜１５７ｄを有し、タンデム方式で多色対応にした場合であっても、ポリゴンミラー１５１の回転変動などによる走査角速度の変動に合わせてそれぞれの画素クロックPCLKの周波数を制御し、この制御の目標値Nrefが予め走査光学系の角速度-線速度変換効率に基づいて各々決定されているので、様々な周波数成分の変動に対してもそれぞれ好適に走査速度の誤差を高精度に補正できる。このようにして形成されたカラー画像は、色ずれが生じず、色再現性、解像度の劣化が生じず、高品位の画質を得ることができる。
【０１５９】
〔画像形成装置１００の全体構成例〕
図２７は、画像形成装置１００のハードウェア構成図の一例を示す。ＭＦＰは、コントローラ１０５０と、操作パネル１０３３と，エンジン部１０３４と、ＦＡＸ制御ユニット１０３５を有する。コントローラ１０５０は、ＣＰＵ１０２１と，システムメモリ１０２２と，ＮＢ（ノースブリッジ）１０２３と，ＳＢ（サウスブリッジ）１０２７と，ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）１０２５と，ローカルメモリ１０２４と，ＨＤＤ１０２６と、ＮＩＣ（ネットワークインターフェースカード）１０２８と，ＵＳＢデバイス１０２９と，ＩＥＥＥ１３９４デバイス１０３１と、セントロニクスデバイス１０３２とを含む。
【０１６０】
記憶媒体１０２０は、例えば、ＵＳＢデバイス１０２９に脱着可能であり、記憶媒体１０２０に記憶されたプログラムは、記憶媒体１０２０からＨＤＤ１０２６にインストールされる。また、プログラムは、不図示のサーバからＮＩＣ１０２８を経由してＨＤＤ１０２６にインストールされてもよい。
【０１６１】
ＣＰＵ１０２１は、ＭＦＰの全体制御を行うものである。例えばＣＰＵ１０２１は、ＯＳ上にプロセスを起動して実行させる。ＮＢ１０２３はブリッジである。ＳＢ１０２７は、ＰＣＩバスとＲＯＭや周辺デバイス等とを接続するためのブリッジである。システムメモリ１０２２は、ＭＦＰの描画用メモリなどとして用いるメモリである。ローカルメモリ１０２４は、コピー用画像バッファ，符号バッファとして用いるメモリである。
【０１６２】
ＡＳＩＣ１０２５は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのＩＣである。ＨＤＤ１０２６は、画像データ，文書データ，プログラム，フォントデータ等の蓄積を行うストレージ（補助記憶装置）の一例である。ＮＩＣ１０２８は、ＭＦＰをネットワークに接続するインターフェース機器である。また、ＵＳＢデバイス１０２９，ＩＥＥＥ１３９４デバイス１０３１およびセントロニクスデバイス１０３２は、それぞれの規格に準じたインターフェースである。
【０１６３】
操作パネル１０３３は、オペレータからの入力操作を受け付けると共に、オペレータに向けた表示を行う操作部である。エンジン部１０３４は、白黒プロッタ及び／又はカラープロッタであり、印刷ジョブデータやスキャナ１０３６が読み取った画像データに基づき、１ページ毎の画像を形成し、用紙に転写する。例えば、レーザービームを用いた電子写真プロセスを使って、感光ドラム等に形成したトナー画像を用紙に転写し、定着装置により熱と圧力により定着して出力する。
【０１６４】
また、スキャナ１０３６は、コンタクトガラスに載置された原稿を光学的に走査して、その反射光をＡ／Ｄ変換して誤差拡散やガンマ変換などの画像処理を施し所定の解像度のデジタルデータに変換し画像データを生成する。
【０１６５】
ＦＡＸ制御ユニット１０３５は、ＮＣＵ（Network Control Unit）を介して公衆通信網に接続し、例えばＧ３、Ｇ４規格のファクシミリに対応した通信手順（通信プロトコル）等に従いファクシミリの送受信を行う。なお、ＦＡＸ制御ユニット１０３５はメモリを有しており、例えばＭＦＰの電源がＯＦＦのときに受信したファクシミリデータを一時的に格納するためにこのメモリに記憶する。
【符号の説明】
【０１６６】
１、５１  高周波クロック生成部
２、５２  エッジ検出部
４、６０、６５  分周器
５、５５  比較部
７、２０２  周波数変調部
１１、３１、７２、７５、８１、  カウンタ
１２、８２、３１１、３１３  減算部
１３、８３  誤差演算部
１７、２０１  周波数演算部  
２０  フィルタ
２１、２３、２７、３０３、３１５  乗算部
２２    積算部
２４、２５、２８、３０、２０６、２０８、３０２、３１４  加算部
２６    積算値保持部
２９    設定値保持部
３２    変換部
３３、２０７    周波数設定値変換部
５４  計数部
５８  画素クロック出力部
６１  ＰＦＤ
６２  ＬＰＦ
６３  ＶＣＯ
６４ａ〜６４ｈ  差動バッファ
７０  ＳＥＴ時間演算部
７１  ＲＳＴ時間演算部
７３、７４、７６  Ｆ／Ｆ
７７、７８  遅延部
７９  ＳＲ−Ｆ／Ｆ
８４  誤差検出部
１００  画像形成装置
１０１、１２４、１２５、１６１    半導体レーザ
１０２、１２２、１２３  コリメータレンズ
１０３、１２０  シリンダレンズ
１０４、１５１、１００３  ポリゴンミラー
１０５、１５７ａ〜１５７ｄ  感光体
１０６  ｆθレンズ
１０７  トロイダルレンズ
１０８、１７１ａ〜１７１ｄ、１００４  フォトディテクタ（ＰＤ）
１１０、１７０ａ〜１７０ｄ  ミラー
１１１、１１８、１２７、１３０、１６４、２００、２１１、３００、３１８  画素クロック生成部
１１２、１３３、１６５  画像処理部
１１３、１１９、１２８、１３１、１６３  変調データ生成部
１１４、１２９、１３２、１６２  レーザ駆動部
１２６  同期信号分離部
１５２ａ〜１５２ｄ  走査レンズ
１５３ａ〜１５３ｄ  １５５ａ〜ｄ、折り返しミラー
１５８  中間転写ベルト
２０３  周波数変調データ生成部
２０４  周波数変調データ格納部
２０５  周波数変調制御部
３１６  オフセット誤差保持部
３１９  基準面誤差保持部
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６７】
【特許文献１】特開２００１−１８３６００号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２１０１号公報
【特許文献３】特開２０００−１５２００１号公報
【特許文献４】特開２００６−３０５７８０号公報
【図１】
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【図２】
0005549128.tif 000003
【図３】
0005549128.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005549128.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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