(57)【要約】【課題】回路コストを上昇させることなく、主走査方向の各色の部分倍率を修正し、色ずれを目立たなくする。【解決手段】  各像の主走査上の画素位置の正規の位置からのずれ量に基づき、主走査上の画素位置の補正を行うにあたり、各像の画素位置の補正量を、いずれかの像の前記ずれ量の最大値と最小値から求める。具体的には、各像の主走査上の画素位置を、いずれかの像の前記ずれ量の最大値と最小値の中間値に合わせるように補正するものである。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザービームを感光体上に走査することにより各レーザービームに対応した複数の像を画素単位で形成するレーザー走査方法において、各像の主走査上の画素位置の正規の位置からのずれ量に基づき、主走査上の画素位置の補正を行うにあたり、各像の画素位置の補正量を、複数の像における前記ずれ量の最大値と最小値から求めることを特徴とするレーザー走査方法。
【請求項２】
各像の主走査上の画素位置を、複数の像における前記ずれ量の最大値と最小値の中間値に合わせるように補正することを特徴とする請求項１に記載のレーザー走査方法。
【請求項３】
いずれかの像の前記ずれ量が所定値を超えるときは、各像の主走査上の画素位置を、複数の像における前記ずれ量の最大値と最小値の中間値に合わせるように補正し、
いずれの像の前記ずれ量も所定値を超えないときは、各像の主走査上の画素位置を、正規の位置に合わせるように補正することを特徴とする請求項１に記載のレーザー走査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザー走査方法に関し、特に、タンデム方式のカラー画像の形成に用いられ、複数のレーザービームを感光体上に走査することにより各レーザービームに対応した複数の像を画素単位で形成するレーザー走査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置に使用されるＬＳＵ（レーザー・スキャニング・ユニット）は、その光学系の歪み等によって、主走査方向の倍率が必ずしも１００％となっておらず、計算上１００％となる一定周波数のクロックでレーザーを変調して像形成を行った場合には、部分的な倍率のずれによって形成される画素位置が正規の位置からずれ、特にタンデム方式のカラー画像の場合には、色毎の光学系の特性の差から、色ずれが発生するという問題があった。
【０００３】
そのため従来から、あらかじめジグ等でＬＳＵの主走査方向各部での画素位置を測定して補正値として記憶しておき、像形成時には記憶された補正値により主走査方向の画素位置を補正し、部分倍率が１００％となるように（すなわち、画素位置が正規の位置になるように）する方法等が提案されている（例えば特許文献１〜３参照。）。この補正は、ＰＬＬ（位相同期回路）を用いてクロックの周波数を主走査の１ラインにおいて部分的に補正することによって実現される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１７４９１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１７０２号公報
【特許文献３】特開２００６−１９８８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この方法では、画素位置のずれ量にかかわらず、補正のターゲット位置が一律に決まってしまい、補正量が絶対量で規定されるので、補正量の範囲を大きく確保しなければならない。また、精度良く補正するためには、補正量の単位を細かく設定しなければならない。
【０００６】
細かな単位で比較的大きな範囲の補正量が安定して得られるようにＰＬＬを構成しようとすると、高性能な部品の使用や、場合によっては使用する周波数レンジに応じて複数の設定が異なる回路を切り換えて使用するといった対応が必要となり、回路コストの上昇を招くという問題があった。
【０００７】
また補正量の範囲は、ＬＳＵのばらつきを考慮して決定する必要があり、更にはＬＳＵの温度変化によって光学系が膨張して必要な補正量が変化する為に、温度範囲まで考慮して周波数の可変範囲を想定する必要があり、必然的に周波数可変範囲を広く設定して更に回路負担が増すといった問題があった。
【０００８】
この発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、回路コストを上昇させることなく、各色の主走査上の画素位置を修正し、色ずれを目立たなくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明では、複数のレーザービームを感光体上に走査することにより各レーザービームに対応した複数の像を画素単位で形成するレーザー走査方法において、各像の主走査上の画素位置の正規の位置からのずれ量に基づき、主走査上の画素位置の補正を行うにあたり、各像の画素位置の補正量を、複数の像における前記ずれ量の最大値と最小値から求めることを特徴とする。
【００１０】
この方法によれば、各像間のずれが無くなるように各像の主走査上の画素位置が相対的に補正される。したがって、補正量が相対量で規定されるため、補正量を大きく確保する必要がなくなる。また、補正の精度もそれほど高く要求されないので、補正量の単位を細かく設定する必要がなくなる。
【００１１】
具体的には、各像の主走査上の画素位置を、複数の像における前記ずれ量の最大値と最小値の中間値に合わせるように補正するものである。
【００１２】
また、いずれかの像の前記ずれ量が所定値を超えるときは、各像の主走査上の画素位置を、複数の像における前記ずれ量の最大値と最小値の中間値に合わせるように補正し、いずれの像の前記ずれ量も所定値を超えないときは、各像の主走査上の画素位置を、正規の位置に合わせるように補正するようにしても良い。この場合、画素位置のずれ量が極めて大きい場合でも各像間のずれが無くなるように補正されるので、目につきやすい色ずれを防止でき、光学的精度が低いＬＳＵでも画質を確保できる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によると、回路コストを上昇させることなく、各色の主走査上の画素位置を修正し、色ずれを目立たなくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）はＬＳＵを模式的に示す概略平面図であり、図１（ｂ）はＬＳＵの光学系の最後に位置するミラー、感光体ドラム、および転写ベルトの配置関係を説明する概略斜視図である。
【図２】図２（ａ）は主走査上の定点に各色の像が副走査方向に連続して形成される理想的な画素パターン図である。図２（ｂ）は光学系のゆがみ等により各色の像形成位置が主走査方向にずれることを模式的に説明する画素パターン図である。図２（ｃ）は、図２（ａ）、（ｂ）の画素パターンにおいてブラックの像の主走査上の部分倍率の変化を示す図である。
【図３】ＰＬＬの回路構成を示す回路ブロック図である。
【図４】主走査方向における各色の像の部分倍率の分布例を示す図である。
【図５】図５（ａ）は本発明方式による主走査位置と各色の像の部分倍率の補正量の関係を説明する図である。図５（ｂ）は従来方式による主走査位置と各色の像の部分倍率の補正量の関係を説明する図である。
【図６】図６（ａ）は本発明方式による主走査方向における各色の像の部分倍率の補正結果を示す図である。図６（ｂ）は従来方式による主走査方向における各色の像の部分倍率の補正結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明をタンデム方式のフルカラー複写機に応用した場合を例にして図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るＬＳＵを模式的に示す概略平面図であり、図１（ｂ）はＬＳＵの光学系の最後に位置するミラー、感光体ドラム、転写ベルトの配置関係を説明する概略斜視図である。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、ＬＳＵ１００は、主として、レーザー発振器１Ａ〜１Ｄ、コリメータレンズ２，３、ミラー４、回転多面鏡５、ｆθレンズ６，７、光センサ８、ミラー９、およびミラー１０Ａ〜１０Ｄを備える。
【００１８】
また、図１（ｂ）に示すように、ミラー１０Ａ〜１０Ｄに対応して感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄがそれぞれ中間転写ベルト１２上に並んで配置される。像形成は、図の左から、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の順で行われる。つまり、それぞれ４つある半導体レーザー素子１Ａ〜１Ｄ、ミラー１０Ａ〜１０Ｄ、および感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄは、後述するように、これら４色の各色の像形成に関係している。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、レーザー発振器１Ａ〜１Ｄからは画像データに応じて変調されたレーザー光が射出され、コリメータレンズ２、３、およびミラー４を介して回転多面鏡５に入射される。回転多面鏡５で反射されたレーザー光はｆθレンズ６、７を通ってミラー１０Ａ〜１０Ｄで反射され、各感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄを露光する。感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄ周辺には、図示しない帯電、現像、クリーニングを行うユニットが配置されており、感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄ上に形成された静電潜像が各色のトナーによって可視化され、転写ベルト１２上に転写される。
【００２０】
各感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄへの露光開始タイミングは、各感光体ドラム１１Ａ〜１１Ｄが配されている副走査上の位置に応じて制御され、転写ベルト１２上で各色のトナー像が合成され、カラー画像が形成される。主走査方向の開始側に設けられたミラー９で反射されたレーザー光は光センサ８に入射し、１ライン毎の露光開始タイミングを示すＢＤ信号を出力する。
【００２１】
次に、上記のように構成されるＬＳＵ１００の動作で生ずる色ずれの補正について図２〜図６を参照して説明する。
【００２２】
まず、図２を用いて主走査方向について部分倍率と色ずれの関係を説明する。図２（ａ）は主走査上の定点に各色の像が副走査方向に連続して形成される理想的な画素パターン図である。この図において、２０Ａは主走査上の最初の画素パターン、２２Ａは主走査上の最後の画素パターン、２１Ａはその間の画素パターンを示している。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、理想的には主走査上のどの部分をとっても最終的に形成される像の倍率（すなわち、各画素パターン間の距離に相当。）は１００％であるべきである。しかし、現実にはＬＳＵの光学系のゆがみ等によって、主走査上の各部の部分倍率が変化する。そして、光学系のパスは各色毎に異なることから、色毎に部分倍率の変化も異なる。これにより、主走査上の位置によって色ずれ量が変化する。
【００２４】
この色ずれは主走査の開始位置および終了位置においても起こるが、主走査方向の平均倍率と最初の有効画素パターンの位置を調整することで、最初の画素パターンと最後の画素パターンでは、各色の像の画素位置が一致するように調整することが可能となる。
【００２５】
図２（ｂ）はその調整後の画素パターンを示している。平均倍率はレーザー光を画像データに応じて変調するクロックの周波数をＰＬＬで微調整することで行われるが、通常は、１ページの像形成中は一定の周波数であり、主走査の画素位置によって変化されない。すなわち、像の部分倍率は変更されない。最初の画素パターン２０Ｂの位置調整はＢＤ信号から露光を開始するまでのクロック数を調整することで行われる。
【００２６】
図２（ｂ）では、部分倍率が補正されていないので、最初の画素パターン２０Ｂと最後の画素パターン２２Ｂ以外、すなわちパターン２１Ｂは位置がずれ、色ずれが発生して画質低下をきたしている。
【００２７】
これを避けるには、各色毎の部分倍率をあらかじめジグ等で測定し、測定結果に応じて各部分倍率をすべて１００％となるように調整すれば色ずれを補正できる。通常は光学系自体を個々に修正することは困難であるため、上記ＰＬＬで微調整されたクロック周波数を、更に前記測定結果に応じて１ライン中で周波数を変化させ、色ずれの補正をかける。
【００２８】
図２（ｃ）はブラックの画素間の距離（部分倍率）が、正規（１００％の部分倍率で像形成できた場合）の距離からどれだけずれているかをプロットしたものであり、このずれ量に応じた逆補正をクロック周波数にかければ、パターン２１Ｂも正規の位置に形成される。
【００２９】
図３は、レーザー変調用クロックを生成するためのＰＬＬの回路ブロック図の一例である。図３に示すように、基準発振器３６からのクロックは、第１分周器３７により適宜分周され、位相比較器３９に入力される。位相比較器３９の他方の入力には、第１ＶＣＯ（電圧制御発振器）４１が出力するクロックが第２分周器３８により分周されて入力されており、基準発振器３６と第１ＶＣＯ４１との周波数が一定比率となるように位相比較出力がフィルタ４０に入力される。フィルタ４０の出力により第１ＶＣＯ４１の発振電圧が制御されると共に、同じ電圧がアナログ電圧加算器３３に入力される。
【００３０】
補正値メモリ３０には、あらかじめジグなどで測定された部分倍率の補正値が書き込まれており、ＬＳＵからの露光開始タイミングを示すＢＤ信号により、補正値読み出し回路３１が補正値の読み出しを開始する。読み出された補正値はＤ／Ａ変換器３２によりアナログ値に変換され、電圧加算器３３の他方の入力に与えられる。これにより、電圧加算器３３の出力電圧値はフィルタ４０の出力値に補正値分を加えた値となる。第２ＶＣＯ３４は第１ＶＣＯ４１と特性が揃ったものとなっており、電圧加算器３３の出力電圧によって、第１ＶＣＯ４１の発振周波数に補正値分だけシフトした周波数で発振をする。
【００３１】
第２ＶＣＯ３４の出力はレーザー変調回路３５に入力され、部分倍率が補正されたクロックによって像形成が行われる。ここでは、第１ＶＣＯ４１により前記主走査方向の平均倍率を調整し、第２ＶＣＯ３４で部分倍率を補正している。補正値読み出し回路３１で補正値メモリ３０からの読み出しをせずに±０の値を出力するように制御した場合には、第１ＶＣＯ４１と第２ＶＣＯ３４とは同じ周波数となるように制御され、平均倍率のみでの像形成が可能となる。
【００３２】
実際の光学系の単位距離あたりの部分倍率変化量は微小であるが、高解像度での像形成を行う場合には主走査方向の画素数（換言すれば、クロック数）が多くなるため、累積された倍率は比較的大きなものとなる。そのため、小刻みなステップで大きな最大変化量を確保する必要があり、フィルタやＶＣＯ、Ｄ／Ａ変換器などの性能を高める必要があった。
【００３３】
図４は、主走査上各部の部分倍率の分布例を示す。一般的に、回転多面鏡等を各色で共用していること、また場合によっては各色の光学部品を同じ金型で作成することから、図４に示すように各色の部分倍率の分布が同じ傾向を示すことが多い。そのため主走査上のある一点を見た場合、各色の部分倍率の最大値と最小値の差は比較的小さくなる傾向がある。
【００３４】
図５（ｂ）は、従来方式である、部分倍率が常に１００％に補正されるように補正した場合に必要な補正量を示す。図６（ｂ）はこの従来技術の方式で補正した場合、主走査上各部の実際の部分倍率を示す。これらの図に示すように、従来技術の方式のようにどの部分も倍率が１００％となるように補正した場合は、各色のずれの最大と最小をカバーする必要があり、図５（ｂ）に示すように±４％程度の補正量の範囲の確保が必要である。
【００３５】
図５（ａ）は本発明の方式である、各色の部分倍率の最大値・最小値から求められる中央値に合わせるように補正した場合に必要となる補正量を示す。図６（ａ）は本発明の方式で補正した場合の、主走査上各部の実際の部分倍率を示す。これらの図に示すように、本発明の方式では、主走査上の同じ位置での各色の像の画素位置のずれ量の最大値と最小値から中央値を求め、中央値をターゲットとして補正量を決定している。このため、図５（ａ）に示すように、本発明の方式では必要な補正量の範囲±２％程度に低減される。これにより、図３に示すようなＰＬＬによるクロックの生成回路での可変範囲を小さくでき、フィルタやＶＣＯ、Ｄ／Ａの回路性能を抑えることが可能となる。したがって、回路コストの低減、回路の応答が不安定になって画質の低下をきたすといった不具合を避けることができる。
【００３６】
なお、本発明では補正後の部分倍率を１００％に設定していないため、図６（ａ）に示すように主走査上各部分での倍率が変化するが、これらは急激に倍率が変化するわけではなく、また１００％からのずれ量もわずかなため、人の目の特性から、画質に影響を与えることはない。一方、各色の画素位置がずれた場合には、人の目の特性から大きな画質の低下が起こるが、本発明では各色の画素位置が揃うように補正されるため、そのような不具合は発生しない。
【００３７】
なお、ここでは各色の画素位置の補正量の最大値と最小値から求めた中央値を補正目標値としているが、搭載されているＰＬＬ回路の補正可能範囲と、搭載されているＬＳＵの部分倍率はあらかじめ判明しており、ＬＳＵの部分倍率は個々のユニットばらつきによって変わるため、例えば、いずれの像も部分倍率１００％からの変化量が所定値を超えなければ図５（ｂ）に示したように部分倍率をすべて１００％に補正をするように補正量を設定し、いずれかの像の部分倍率の１００％からの変化量が所定値を超えれば、図５（ａ）に示したように中央値に補正量を設定するように構成してもよい。
【００３８】
また温度による光学系の膨張に対応するために、例えばＬＳＵ内に温度センサを設け、温度センサの出力値によって補正量を変えるような場合にも、変更された補正量から１００％に補正できるかどうかを判定し、可能な場合には１００％に補正し、不可能な場合には本発明の方法を適用することが有効である。
【００３９】
また補正値の計算については、ジグ等で部分倍率を測定した際にパソコン等で計算して補正値メモリに書き込むようにしてもよく、ＬＳＵ内の温度に応じて再計算するのであれば、ジグでは基本補正値を補正値メモリに書込み、実際の補正量は画像形成装置を制御するＣＰＵで行ってもよい。
【００４０】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ〜１Ｄ…レーザー発振器
１１Ａ〜１１Ｄ…感光体ドラム
１２…転写ベルト
１００…ＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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