(57)【要約】      （修正有）【課題】感光体の表面速度の変動による画像不良を低減することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、回転可能な感光体２１と、光ビームＬＢを出射する光源３００と、前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体の表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡３０５と、前記回転多面鏡を回転させるモータ３０４と、前記回転多面鏡の回転量を検出して第一信号３１６を生成する第一信号生成手段３１２と、前記感光体の回転量を検出して第二信号２１４を生成する第二信号生成手段２０３と、を備え、前記第一信号および前記第二信号から前記回転多面鏡の前記回転量と前記感光体の前記回転量との差を求め、前記差に従って前記モータを制御し、前記差に基づいて画像データを補正し、補正された前記画像データに従って前記光源を制御する。【選択図】図３
2017024355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な感光体と、
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体の表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記回転多面鏡の回転量を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段と、
前記感光体の回転量を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段と、
を備え、
前記第一信号および前記第二信号から前記回転多面鏡の前記回転量と前記感光体の前記回転量との差を求め、前記差に従って前記モータを制御し、
前記差に基づいて画像データを補正し、補正された前記画像データに従って前記光源を制御する画像形成装置。
【請求項２】
前記第二信号生成手段は、前記感光体の回転軸に固定されたロータリーエンコーダである請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記第二信号生成手段は、前記感光体の回転方向に沿って前記感光体に設けられた複数の印を検知する検知手段である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
回転可能な感光体と、
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体の表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記回転多面鏡の回転量を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段と、
前記感光体からトナー像が転写され、転写された前記トナー像を記録媒体へ転写する中間転写体と、
前記中間転写体の回転量を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段と、
を備え、
前記第一信号および前記第二信号から前記回転多面鏡の前記回転量と前記中間転写体の前記回転量との差を求め、前記差に従って前記モータを制御し、
前記差に基づいて画像データを補正し、補正された前記画像データに従って前記光源を制御する画像形成装置。
【請求項５】
前記第二信号生成手段は、前記中間転写体の回転軸に固定されたロータリーエンコーダである請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記第二信号生成手段は、前記中間転写体の回転方向に沿って前記中間転写体に設けられた複数の印を検知する検知手段である請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第一信号生成手段は、前記光ビームを受光して前記光ビームによる前記感光体の前記表面への光書き込みのための同期信号を前記第一信号として生成する同期信号生成手段である請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第一信号生成手段は、前記モータの回転子に設けられた磁石に対向して配置され、前記モータの回転量に従ってパルスを前記第一信号として発生するパルス発生手段である請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記差の低周波成分を求め、前記低周波成分に従って前記モータを制御する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記差と前記低周波成分との残差を求め、前記残差に基づいて前記画像データを補正する請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記モータの応答限界の範囲内において、前記差に従って前記モータを制御し、
前記応答限界の範囲外において、前記差に基づいて補正された前記画像データに従って前記光源を制御する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記光ビームにより前記感光体の前記表面に形成される複数の走査線のうち注目する走査線および前記注目する走査線に連続して並置される複数の走査線についての複数の差に従って前記モータを制御する請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記光ビームにより前記感光体の前記表面に形成される複数の走査線のうち注目する走査線および前記注目する走査線に連続して並置される複数の走査線についての複数の差に基づいて前記画像データを補正する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像データは、副走査方向の位置に対して非線形なフィルタ係数を用いたフィルタ演算により補正され、
前記フィルタ係数は、前記注目する走査線から近い走査線のフィルタ係数が前記注目する走査線から遠い走査線のフィルタ係数よりも大きくなるように決定される請求項１２または１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記注目する走査線の走査タイミングの後の走査線についての前記差は、前記注目する走査線の前記走査タイミングの前の走査線についての前記差から予測される請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能な感光体と回転多面鏡とを有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像を形成する電子写真画像形成装置（以下、画像形成装置という。）において、トナー像を担持する感光ドラム（以下、感光体という。）の表面速度が定速になるように感光体を駆動することが求められる。感光体の表面速度が変動すると、光ビームにより露光される感光体の表面上の走査位置が本来走査すべき位置からずれてしまう。そこで、感光体の表面速度が定速になるように感光体の回転速度が制御される。しかし、感光体を駆動するモータの速度変動、感光体の偏心、歯車のピッチムラ、感光体へ搬送される記録媒体の突入ショック等により、実際には感光体の表面速度が変動することがある。
【０００３】
感光体の表面速度が目標速度より速い場合、走査線間の距離が大きくなり単位面積当たりの積算露光光量が減少して現像コントラストが小さくなるので、画像濃度が低くなる。ここで、現像コントラストは、光ビームにより露光された感光体の表面電位と現像ローラに印加される現像バイアス電圧との差である。その上、光ビームは、感光体の表面の移動方向（以下、副走査方向という。）において本来走査すべき位置の上流の位置で感光体の表面を露光するので、画像の位置が副走査方向において上流方向へずれてしまう。他方、感光体の表面速度が目標速度より遅い場合、走査線間の距離が小さくなり単位面積当たりの積算露光光量が増加して現像コントラストが大きくなるので、画像濃度が高くなる。その上、光ビームは、副走査方向において本来走査すべき位置の下流の位置で感光体の表面を露光するので、画像の位置が副走査方向において下流方向へずれてしまう。
【０００４】
つまり、感光体の表面速度の変動は、現像コントラストのムラ（画像濃度のムラ）を生じさせるだけでなく、副走査方向における画素密度のばらつきを生じさせる。現像コントラストのムラ及び画素密度のばらつきは、バンディング（周期的な帯状の濃度ムラ）、色ずれ（重ね合わされる色間の位置ずれ）等の画像不良を生じさせる。この問題に対処するために、特許文献１は、感光体の回転速度の周期的な変動に従って回転多面鏡の回転速度を変化させる技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１において感光体の高周波の速度変動に従って回転多面鏡の回転速度を変化させる場合、回転多面鏡の回転速度の変化は、感光体の高周波の速度変動に追い付かないので、色ずれを生じたり、逆にバンディングを強調したりことがある。
【０００７】
そこで、本発明は、感光体の表面速度の変動による画像不良を低減することができる画像形成装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明による画像形成装置は、
回転可能な感光体と、
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体の表面を走査するように前記光ビームを偏向する回転多面鏡と、
前記回転多面鏡を回転させるモータと、
前記回転多面鏡の回転量を検出して第一信号を生成する第一信号生成手段と、
前記感光体の回転量を検出して第二信号を生成する第二信号生成手段と、
を備え、
前記第一信号および前記第二信号から前記回転多面鏡の前記回転量と前記感光体の前記回転量との差を求め、前記差に従って前記モータを制御し、
前記差に基づいて画像データを補正し、補正された前記画像データに従って前記光源を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、感光体の表面速度の変動による画像不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置の断面図。
【図２】感光体の駆動機構を示す図。
【図３】光走査装置の構成を示すブロック図。
【図４】ＣＰＵの画像形成動作制御を示す流れ図。
【図５】ＣＰＵの露光動作制御を示す流れ図。
【図６】感光体の回転速度に生じた瞬間的な速度変動を示す図。
【図７】感光体の表面上の実際の走査位置と目標位置を示す図。
【図８】距離同期露光制御の説明図。
【図９】ＣＰＵにより算出される距離差ΔＬの時間的な変動を示す図。
【図１０】モータの周波数特性を示すボード線図。
【図１１】画像データのフィルタ処理の基本的概念の説明図。
【図１２】画像データのフィルタ処理を示す流れ図。
【図１３】距離差ΔＬの四つの状態を示す図。
【図１４】距離差ΔＬと補正量の関係を示す図。
【図１５】フィルタ処理に用いる畳み込み関数（線形補間）を示す図。
【図１６】フィルタ処理に用いる他の畳み込み関数（バイキュービック）を示す図。
【図１７】元画像の畳み込み演算の結果とサンプリング位置を示す図。
【図１８】補正後の各画素と元画像の重み付けの係数の関係を示す図。
【図１９】畳み込み処理と再サンプリングを示す流れ図。
【図２０】実施例２によるＣＰＵの制御動作を説明するためのブロック図。
【図２１】実施例２によるＣＰＵの露光動作制御を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に説明する。
【実施例１】
【００１２】
（画像形成装置）
図１は、画像形成装置１００の断面図である。画像形成装置１００は、複数の画像形成部２０（２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ）を有するカラー画像形成装置である。画像形成部２０Ｙは、イエロートナーを用いてイエロー画像を形成する。画像形成部２０Ｍは、マゼンタトナーを用いてマゼンタ画像を形成する。画像形成部２０Ｃは、シアントナーを用いてシアン画像を形成する。画像形成部２０Ｋは、ブラックトナーを用いてブラック画像を形成する。４つの画像形成部２０は、現像剤（トナー）の色を除いて同一の構造を有するので、特に必要な場合を除き、以下の説明では、参照符号から添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略する。
【００１３】
画像形成部２０は、像担持体としての回転可能な感光ドラム（以下、感光体という。）２１を有する。感光体２１の周りには、帯電装置２２、光走査装置１０１、現像装置２３、一次転写装置２４、及びドラムクリーニング装置２５が配置されている。感光体２１の下方には、中間転写体としての中間転写ベルト（無端ベルト）１３が配置されている。
【００１４】
回転可能な中間転写ベルト１３は、駆動ローラ１３ａ、二次転写対向ローラ１３ｂ及びテンションローラ１３ｃに張架されている。中間転写ベルト１３は、画像形成の際に図１の矢印Ｒで示す時計回り方向（以下、回転方向Ｒという。）に回転する。中間転写ベルト１３の回転方向Ｒに沿って、イエロー画像形成部２０Ｙ、マゼンタ画像形成部２０Ｍ、シアン画像形成部２０Ｃ及びブラック画像形成部２０Ｋが順に配置されている。
【００１５】
一次転写装置２４は、中間転写ベルト１３を介して感光体２１に対向して配置され、中間転写ベルト１３と感光体２１との間に一次転写部Ｔ１を形成している。二次転写ローラ４０は、中間転写ベルト１３を介して二次転写対向ローラ１３ｂに対向して配置されている。二次転写ローラ４０は、中間転写ベルト１３と二次転写ローラ４０との間に二次転写部Ｔ２を形成している。
【００１６】
転写紙（以下、記録媒体という。）Ｓの搬送方向において、二次転写部Ｔ２の下流に定着装置３５が設けられている。定着装置３５は、定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとを有し、定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとの間にニップが形成されている。
【００１７】
画像形成装置１００は、２つのカセット給紙部１、２と、１つの手差し給紙部３を有する。給紙部１、２、３から選択的に記録媒体Ｓが給紙される。記録媒体Ｓは、給紙部１のカセット４、給紙部２のカセット５及び給紙部３のトレイ６上に積載されている。記録媒体Ｓは、ピックアップローラ７により最上位の記録媒体Ｓから順に給送される。ピックアップローラ７により給送された記録媒体Ｓは、搬送部材としての給送ローラ８Ａと分離部材としてのリタードローラ８Ｂからなる分離ローラ対８により一枚ずつ分離され、回転が停止しているレジストローラ対１２へ送られる。カセット４から給送された記録媒体Ｓは、複数の搬送ローラ対１０及び１１により搬送路上をレジストローラ対１２へ搬送される。カセット５から給送された記録媒体Ｓは、複数の搬送ローラ対９、１０及び１１により搬送路上をレジストローラ対１２へ搬送される。レジストローラ対１２へ搬送された記録媒体Ｓの先端部は、レジストローラ対１２のニップに突き当たり、記録媒体Ｓは、ループを形成し、一旦停止される。記録媒体Ｓがループを形成することにより、記録媒体Ｓの斜行は、補正される。
【００１８】
（画像形成プロセス）
次に、画像形成装置１００の画像形成プロセスを説明する。４つの画像形成部２０における画像形成プロセスは同一であるので、イエロー画像形成部２０Ｙにおける画像形成プロセスを説明する。マゼンタ画像形成部２０Ｍ、シアン画像形成部２０Ｃ、およびブラック画像形成部２０Ｋにおける画像形成プロセスの説明は、一部省略する。
【００１９】
感光体２１Ｙは、図１の矢印で示す方向に回転する。帯電装置２２Ｙは、感光体２１Ｙの表面を均一に帯電する。光走査装置１０１Ｙは、イエロー画像データに従って変調されたレーザ光（以下、光ビームという。）ＬＢＹを、均一に帯電された感光体２１Ｙの表面に照射し、感光体２１Ｙ上に静電潜像を形成する。現像装置２３Ｙは、イエロートナー（現像剤）により静電潜像を現像してイエロートナー像にする。一次転写装置２４Ｙは、一次転写部Ｔ１Ｙにおいて感光体２１Ｙ上のイエロートナー像を中間転写ベルト１３上に一次転写する。一次転写の後に感光体２１Ｙ上に残ったトナーは、ドラムクリーニング装置２５Ｙによって除去され、感光体２１Ｙは、次の画像形成に備える。
【００２０】
感光体２１Ｙ上で光ビームＬＢＹの走査を開始してから所定時間経過後に、光走査装置１０１Ｍは、感光体２１Ｍ上でマゼンタ画像データに従って変調された光ビームＬＢＭの走査を開始し、感光体２１Ｍ上に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置２３Ｍによりマゼンタトナーで現像されて、マゼンタトナー像になる。マゼンタトナー像は、一次転写部Ｔ１Ｍにおいて一次転写装置２４Ｍにより中間転写ベルト１３上のイエロートナー像の上に精度よく重ねて転写される。
【００２１】
感光体２１Ｍ上で光ビームＬＢＭの走査を開始してから所定時間経過後に、光走査装置１０１Ｃは、感光体２１Ｃ上でシアン画像データに従って変調された光ビームＬＢＣの走査を開始し、感光体２１Ｃ上に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置２３Ｃによりシアントナーで現像されて、シアントナー像になる。シアントナー像は、一次転写部Ｔ１Ｃにおいて一次転写装置２４Ｃにより中間転写ベルト１３上のマゼンタトナー像の上に精度よく重ねて転写される。
【００２２】
感光体２１Ｃ上で光ビームＬＢＣの走査を開始してから所定時間経過後に、光走査装置１０１Ｋは、感光体２１Ｋ上でブラック画像データに従って変調された光ビームＬＢＫの走査を開始し、感光体２１Ｋ上に静電潜像を形成する。静電潜像は、現像装置２３Ｋによりブラックトナーで現像されて、ブラックトナー像になる。ブラックトナー像は、一次転写部Ｔ１Ｋにおいて一次転写装置２４Ｋにより中間転写ベルト１３上のシアントナー像の上に精度よく重ねて転写される。
【００２３】
このようにして、中間転写ベルト１３上に４色のトナー像が重ね合わされる。給紙部１、２又は３から搬送された記録媒体Ｓは、レジストローラ対１２により中間転写ベルト１３上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ搬送される。中間転写ベルト１３上に重ね合わされた４色のトナー像は、二次転写部Ｔ２において二次転写ローラ４０により一括して記録媒体Ｓ上に二次転写される。
【００２４】
トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置３５の定着ローラ３５Ａと加圧ローラ３５Ｂとにより形成されるニップへ搬送される。定着装置３５は、記録媒体Ｓを加熱および加圧してトナー像を記録媒体Ｓに定着させる。このようにしてカラー画像が形成された記録媒体Ｓは、搬送ローラ対３６により排出ローラ対３７へ送られ、さらに機外の排出トレイ３８上へ排出される。
【００２５】
記録媒体Ｓの両面に画像を形成する両面モードが設定されている場合、搬送ローラ対３６により搬送された記録媒体Ｓは、フラッパ６０により搬送方向が切り替えられて、搬送ローラ対６１により反転搬送路５８へ搬送される。記録媒体Ｓは、搬送ローラ対６２、フラッパ６４及び搬送ローラ対６３により、一旦反転パス６５へ搬送される。その後、搬送ローラ対６３を逆回転し、フラッパ６４により記録媒体Ｓの搬送方向を切り替えて、記録媒体Ｓを反転パス６５から両面搬送パス６７へ搬送することにより、記録媒体Ｓの表裏面を反転する。記録媒体Ｓは、複数の搬送ローラ対６８により両面搬送パス６７から搬送ローラ対１１を介してレジストローラ対１２へ再度搬送される。二次転写部Ｔ２で、記録媒体Ｓの裏面へトナー像が転写される。トナー像は、定着装置３５で記録媒体Ｓの裏面に定着される。このようにして、両面に画像が形成された記録媒体Ｓは、排出ローラ対３７により排出トレイ３８上へ排出される。
【００２６】
（ロータリーエンコーダ）
図２は、感光体２１の駆動機構２００を示す図である。４つの画像形成部２０の駆動機構２００は、同じであるので、参照符号から添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して説明する。感光体２１は、カップリング２０２を有する。感光体２１のカップリング２０２は、ドラム軸（回転軸）２０５に機械的に接続されている。ドラム軸２０５には、減速歯車２０４とロータリーエンコーダ（角位置検知装置）２０３とが固定して配置されている。減速歯車２０４は、モータ軸歯車２０６と噛み合っている。モータ軸歯車２０６は、駆動源としてのブラシレスＤＣモータ（以下、ドラムモータという。）２０７の回転軸２０７ａに固定されている。ドラムモータ２０７の回転は、モータ軸歯車２０６及び減速歯車２０４を介してドラム軸２０５へ伝達される。これにより、感光体２１は、ドラムモータ２０７の駆動力によりロータリーエンコーダ２０３と一体に回転する。
【００２７】
回転位置検出部２０８は、ドラムモータ２０７の回転位置を検出して、回転位置信号２１６をドラムモータ駆動部２０９へ出力する。ドラムモータ駆動部２０９は、回転位置信号２１６に基づいて、ドラムモータ２０７へ流す相電流の相切り替えと、相電流の電流量の調整とを行う。このようにして、ドラムモータ駆動部２０９は、ＣＰＵ（制御部）２１２からの信号と回転位置信号２１６とに基づいて、ドラムモータ２０７の回転速度を制御することにより、感光体２１の回転速度を制御する。
【００２８】
ロータリーエンコーダ２０３は、回転する感光体２１の表面の移動距離（以下、表面移動距離という。）を検出する表面移動距離検出部として機能する。ロータリーエンコーダ２０３は、回転する感光体２１の角位置に従ってエンコーダ信号（角位置信号）２１４を出力する。ロータリーエンコーダ（第二信号生成手段）２０３は、感光体２１の回転量に従ってエンコーダ信号（第二信号）２１４をＣＰＵ２１２へ出力する。ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３、ドラムモータ駆動部２０９、水晶振動子（基準信号生成部）２１１及びＲＡＭ（記憶部）２１３に電気的に接続されている。ＣＰＵ２１２は、エンコーダ信号２１４に基づいて感光体２１の表面移動距離を求める。また、ＣＰＵ２１２は、水晶振動子２１１から入力される基準クロック（基準信号）２１５に基づいてエンコーダ信号２１４の時間間隔をカウントする。ＲＡＭ２１３は、演算に用いるデータを格納する。ＣＰＵ２１２は、演算をするときにＲＡＭ２１３からデータを読み出す。
【００２９】
尚、感光体２１の表面移動距離は、ロータリーエンコーダ２０３の代わりに、図２に示すレーザドップラー速度計（第二信号生成手段）２０１を用いてレーザドップラー速度計２０１からの速度信号（第二信号）に基づいて求めてもよい。また、感光体２１の画像形成領域でない領域の表面に、感光体２１の回転方向（副走査方向Ｃ）に沿って設けられた複数の印を光学センサ（検知部）で検知し、光学センサから検知信号を出力してもよい。光学センサの検知信号に基づいて、感光体２１の回転量（角位置）すなわち表面移動距離を求めることもできる。あるいは、回転位置検出部２０８から出力される回転位置信号２１６に基づいて、感光体２１の回転量（角位置）すなわち表面移動距離を求めることもできる。この場合、ドラムモータ２０７の回転量と感光体２１の回転量との関係を予め求めておけばよい。中間転写ベルト１３の画像形成領域でない領域の表面に、中間転写ベルト１３の回転方向Ｒに沿って設けられた複数の印を光学センサ（検知部）で検知し、光学センサから検知信号を出力してもよい。この場合、中間転写ベルト１３を感光体２１に滑りなく従動さるとよい。光学センサの検知信号に基づいて、中間転写ベルト１３の回転量すなわち表面移動距離を求め、中間転写ベルト１３の回転量すなわち表面移動距離から感光体２１の回転量すなわち表面移動距離を求めることもできる。
【００３０】
（光走査装置）
図３は、光走査装置１０１の構成を示すブロック図である。光走査装置１０１は、半導体レーザ（以下、光源という。）３００と、光源３００から出射される光ビームを偏向する回転多面鏡（偏向部材）３０５と、回転多面鏡３０５を回転させるモータ３０４とを有する。光走査装置１０１は、回転多面鏡３０５により偏向された光ビームＬＢを感光体２１の上に結像させる結像光学系（ｆθレンズ）３０６を有する。光走査装置１０１は、また、光源３００を駆動する光源駆動部３１０と、モータ３０４を駆動するモータ駆動部３１３を有する。光走査装置１０１は、また、光ビーム検出器（以下、ＢＤセンサという。）３１２を有する。ＢＤ（Beam Detection）センサ（同期信号生成部）３１２は、矢印Ｂで示す方向（以下、主走査方向Ｂという。）における感光体２１の表面への光書き込み位置を一定にするための主走査方向Ｂの同期信号（以下、ＢＤ信号という。）３１６を出力する。回転多面鏡３０５の反射面の数をＮとすると、ＢＤセンサ３１２は、回転多面鏡３０５の一回転あたりＮ個のＢＤ信号３１６を出力する。すなわち、ＢＤセンサ３１２は、回転多面鏡３０５のＮ分の一回転に一つのＢＤ信号３１６を出力する。従って、ＢＤセンサ３１２は、回転多面鏡３０５の回転量を検出してＢＤ信号（第一信号）３１６を出力する回転検出装置（第一信号生成手段）として機能する。
【００３１】
図３において、光源３００から出射された光ビームＬＢは、コリメータレンズ３０１により略平行光とされる。絞り３０２は、略平行な光ビームＬＢを制限して光ビームＬＢのビーム形状を整形する。整形された光ビームＬＢは、半透鏡３０８へ入射する。半透鏡３０８により反射された光ビームＬＢの一部は、フォトダイオード（以下、ＰＤという。）３０９へ入射する。ＰＤ３０９は、光ビームＬＢの光量に対応する光量信号２１８を光源駆動部３１０へ出力する。光源駆動部３１０は、光量信号２１８に従って光源３００から出力される光ビームＬＢの光量のフィードバック制御を行う。光源駆動部３１０は、また、ＣＰＵ２１２からの発光制御信号（以下、画像信号という。）３１４に従って光源３００の発光を制御する。
【００３２】
半透鏡３０８を透過した光ビームＬＢは、副走査方向Ｃのみに所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ３０３へ入射する。シリンドリカルレンズ３０３へ入射した光ビームＬＢは、主走査断面内において略平行な光ビームの状態のままで、副走査断面内において集光される。シリンドリカルレンズ３０３から出射された光ビームＬＢは、回転多面鏡３０５の反射面（偏向面）上に線状に結像される。
【００３３】
回転多面鏡３０５は、モータ３０４により矢印Ａで示す方向（以下、回転方向Ａという。）に回転させられる。光ビームＬＢは、回転している回転多面鏡３０５の反射面により反射すなわち偏向される。回転多面鏡３０５により偏向された光ビームＬＢは、ｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ）３０６を透過し、反射鏡３０７を介して感光体２１の表面（被走査面）上に結像される。光ビームＬＢは、副走査方向Ｃに回転している感光体２１の表面上を主走査方向Ｂに等速で繰り返し走査され、感光体２１の表面上に画像データに従って静電潜像を形成する。
【００３４】
回転多面鏡３０５により偏向された光ビームＬＢは、また、ＢＤセンサ３１２に入射する。ＢＤセンサ３１２は、光ビームＬＢを受光すると、ＢＤ信号３１６をＣＰＵ２１２へ出力する。
【００３５】
（実施例１の補正方法）
次に、本実施例によるモータ３０４の回転制御と画像データの補正方法を説明する。本実施例において、ＣＰＵ２１２は、感光体２１の空間的に低周波の速度変動に従ってモータ３０４の回転速度を制御し、適切な走査位置に光ビームＬＢの書き込みを行う。一方、ＣＰＵ２１２は、感光体２１の高周波の速度変動に従って注目する走査線の副走査方向Ｃの前後の走査線の画像データにフィルタ処理を施すことにより画像の見かけの位置を調整する。これにより、低周波から高周波のバンディング成分を補正することができる。
【００３６】
（モータの回転制御）
本実施例によるモータ３０４の回転制御を説明する。光ビームＬＢで感光体２１上を走査するときに、ＣＰＵ２１２は、感光体２１の表面移動距離に従ってモータ３０４を制御して回転多面鏡３０５の回転速度を変化させるように構成されている。ＣＰＵ２１２は、モータ駆動部３１３へ加減速信号３１５を出力する。モータ駆動部３１３は、加減速信号３１５に従ってモータ３０４を駆動する。加減速信号３１５は、モータ３０４の回転量を制御するための信号である。ＣＰＵ２１２は、ＢＤセンサ３１２からのＢＤ信号３１６とロータリーエンコーダ２０３からのエンコーダ信号２１４とに基づいて加減速信号３１５を生成する。ＣＰＵ２１２は、ＢＤ信号３１６とエンコーダ信号２１４の周期と位相を比較し、比較結果に基づいて加減速信号３１５を生成する。ＣＰＵ２１２は、加減速信号３１５をモータ駆動部３１３へ出力する。モータ駆動部３１３は、加減速信号３１５に従ってモータ３０４を駆動する。
【００３７】
モータ３０４には、ＦＧセンサ３３０及びホールＩＣ（ホール素子）が設けられている。ＦＧセンサ３３０及びホールＩＣは、モータ３０４の回転速度に同期したパルスを発生するパルス発生手段である。ＣＰＵ２１２は、モータ３０４に内蔵されたＦＧセンサ３３０及びホールＩＣに電気的に接続されている。ＣＰＵ２１２は、ＦＧセンサ３３０からのＦＧ信号３１７及びホールＩＣからの信号３１８を受信する。回転多面鏡３０５は、モータ３０４により回転される。従って、ＦＧセンサ３３０又はホールＩＣは、回転多面鏡３０５の回転を検出してＦＧ信号３１７又は信号３１８を出力する回転検出部として機能する。光源３００が消灯している間、ＣＰＵ２１２は、ＦＧセンサ３３０からのＦＧ信号３１７又はホールＩＣからの信号３１８に基づいてモータ３０４の回転速度を制御する。
【００３８】
（ＣＰＵの画像形成動作制御）
次に、図４を参照して、ＣＰＵ２１２の画像形成動作制御を説明する。図４は、ＣＰＵ２１２の画像形成動作制御を示す流れ図である。画像形成装置１００が画像形成動作を開始すると、ＣＰＵ２１２は、ドラムモータ２０７とモータ３０４により、感光体２１と回転多面鏡３０５の回転を開始する（Ｓ１）。ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３から出力されるエンコーダ信号２１４及びＢＤセンサ３１２から出力されるＢＤ信号３１６をモニターしながら、感光体２１の回転速度及び回転多面鏡３０５の回転速度が安定するまで待機する（Ｓ２）。ＣＰＵ２１２は、感光体２１が画像形成時の回転速度Ｖｄで安定して回転し、回転多面鏡３０５が画像形成時の回転速度Ｖｒで安定して回転しているか否かを判断する（Ｓ２）。感光体２１及び回転多面鏡３０５が安定して回転していると判断した場合（Ｓ２でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、カウンタ２１７により、ＢＤ信号３１６の数Ｘのカウント及びエンコーダ信号２１４の数Ｙｒｐのカウントを開始する（Ｓ３）。ＢＤ信号３１６の数Ｘ及びエンコーダ信号２１４の数Ｙｒｐは、後述する距離同期露光制御において用いられる。
【００３９】
ＣＰＵ２１２は、水晶振動子２１１から出力される基準クロック２１５に基づいて、ロータリーエンコーダ２０３のエンコーダ信号２１４とＢＤセンサ３１２のＢＤ信号３１６との位相差Ｐを取得する（Ｓ４）。ＣＰＵ２１２は、エンコーダ信号２１４とＢＤ信号３１６との位相差Ｐが所定範囲内になるように、回転多面鏡３０５のモータ３０４の回転速度を調整する。そのために、ＣＰＵ２１２は、位相差Ｐが設定値α未満（Ｐ＜α）であるか否かを判断する（Ｓ５）。設定値αは、位相差Ｐの許容値として予め設定されている。位相差Ｐが設定値α未満でない場合（Ｓ５でＮＯ）、ＣＰＵ２１２は、位相差Ｐが設定値α未満（Ｐ＜α）になるように、モータ３０４の回転速度を調整する（Ｓ６）。その後、ＣＰＵ２１２は、Ｓ４へ戻り位相差Ｐを取得し、位相差Ｐが設定値α未満（Ｐ＜α）であるか否かを判断する（Ｓ５）。位相差Ｐが設定値α未満である場合（Ｓ５でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、位相差Ｐが所定範囲内に入ったと判断して、Ｓ７へ進む。
【００４０】
Ｓ７で、ＣＰＵ２１２は、画像信号制御部（不図示）から出力される、ページ毎の画像の先頭（１ライン目）の書き出しタイミングを表す画像書き出しタイミング制御信号（以下、ＴＯＰ信号という。）を検知したか否かを判断する。ＴＯＰ信号を検知した場合（Ｓ７でＹＥＳ）、画像の先頭の走査線までの距離だけ感光体２１の表面が移動するのを待機したのち画像信号３１４に従って潜像を形成するための露光動作を実行する（Ｓ８）。その後、ＣＰＵ２１２は、１ページ分の画像形成が終了したか否かを判断する（Ｓ９）。画像形成が終了していない場合（Ｓ９でＮＯ）、ＣＰＵ２１２は、Ｓ８へ戻り、潜像形成のための露光動作を続ける。画像形成が終了した場合（Ｓ９でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、カウンタ２１７をリセットしてカウントを終了する（Ｓ１０）。
【００４１】
その後、ＣＰＵ２１２は、ジョブが終了したか否かを判断する（Ｓ１１）。ジョブが終了していない場合（Ｓ１１でＮＯ）、Ｓ３へ戻り、ＣＰＵ２１２は、次の画像形成のためにＳ３〜Ｓ１０の工程を実行する。ジョブが終了した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、画像形成動作を終了する。
【００４２】
（ＣＰＵの露光動作制御）
次に、図５を用いて、図４のＳ８における露光動作を説明する。図５は、ＣＰＵ２１２の露光動作制御を示す流れ図である。露光動作を開始すると、ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３から感光体２１の回転量としてのエンコーダ信号（回転信号）２１４を入力する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ２１２は、ＢＤセンサ３１２からモータ３０４の回転量としてのＢＤ信号（回転信号）３１６を入力する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ２１２は、エンコーダ信号２１４及びＢＤ信号３１６に基づいて感光体２１の回転量と回転多面鏡３０５の回転量の差（以下、距離差ΔＬという。）を算出する（Ｓ１０３）。距離差ΔＬの算出方法については、後述する。ＣＰＵ２１２は、算出した距離差ΔＬにローパスフィルタ処理を施して値Ｆ（距離差ΔＬの低周波成分）を求める（Ｓ１０４）。距離差ΔＬのローパスフィルタ処理については、後述する。ＣＰＵ２１２は、値Ｆに基づいて加減速信号３１５を生成し、加減速信号３１５をモータ駆動部３１３へ出力する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ２１２は、距離差ΔＬと値Ｆとから残差Ｅを求める。ＣＰＵ２１２は、残差Ｅに基づいて画像データのフィルタ処理を行い（Ｓ１０６）、画像信号３１４を生成する。画像データのフィルタ処理については、後述する。ＣＰＵ２１２は、画像信号３１４を光源駆動部３１０へ出力し、画像信号３１４に従って光源３００を制御して感光体２１に潜像を形成する（Ｓ１０７）。ＣＰＵ２１２は、全ラインの潜像の形成が終了したか否かを判断する（Ｓ１０８）。全ラインの潜像の形成が終了していない場合（Ｓ１０８でＮＯ）、Ｓ１０１へ戻り露光動作を継続する。全ラインの潜像の形成が終了している場合（Ｓ１０８でＹＥＳ）、露光動作を終了する。
【００４３】
（距離差の算出）
図５のＳ１０３における距離差ΔＬの算出を、以下に説明する。本実施例において、感光体２１と回転多面鏡３０５の同期露光制御のために、モータ３０４の回転制御と画像データの濃度補正を行う。モータ３０４の回転制御と画像データの濃度補正を行うために、露光されるべき目標位置を算出する距離同期露光制御を行う。距離同期露光制御を行う理由を、図６、図７及び図８を参照して、以下に説明する。図６は、感光体の回転速度に生じた瞬間的な速度変動を示す図である。図７は、感光体の表面上の実際の走査位置と目標位置を示す図である。実際の走査位置は、光ビームにより実際に走査された露光位置（走査線の位置）である。目標位置は、光ビームにより本来走査されるべき露光位置である。図８は、距離同期露光制御の説明図である。
【００４４】
例えば、感光体２１と回転多面鏡３０５の同期露光制御において、感光体２１の回転速度に図６に示すような瞬間的な速度変動が生じることがある。このような感光体２１の瞬間的な速度変動に対して、回転多面鏡３０５のモータ３０４の回転速度の変化は、追従することができず、回転多面鏡３０５の回転速度は、感光体２１の回転速度に対して一時的に低くなる。回転多面鏡３０５の回転速度の一時的な低下により、感光体２１の表面上の実際の走査位置は、図７に示すように、感光体２１の表面の移動方向（副走査方向Ｃ）において本来走査すべき目標位置から上流方向へずれる。その後、距離同期露光制御を行わずに、回転多面鏡３０５の回転速度を感光体２１の回転速度に従って変化させたとしても、感光体２１の表面上の実際の走査位置は、図７に示すように目標位置からずれたままとなる。カラー画像形成装置１００において、複数の感光体２１上の走査位置のずれは、重ね合わせられる複数色の画像の色ずれという問題を生じる。従って、本実施例においては、感光体２１と回転多面鏡３０５の同期露光制御において、距離同期露光制御を行う。
【００４５】
距離同期露光制御によれば、光ビームＬにより形成される感光体２１上の走査線の副走査方向Ｃの距離が感光体２１の表面移動距離に一致するように、モータ３０４の回転が制御される。たとえ、光ビームＬの走査位置が感光体２１上の本来走査すべき目標位置から一旦ずれたとしても、光ビームＬの走査位置を感光体２１上の目標位置に一致させるようにモータ３０４を距離同期露光制御する。そのために、ＣＰＵ（比較手段）２１２は、ＢＤ信号３１６とエンコーダ信号２１４とを比較し、比較結果に基づいてモータ３０４の回転速度を変更する。具体的には、ＣＰＵ２１２は、ＢＤ信号３１６とエンコーダ信号２１４との位相差及びＢＤ信号３１６の周期Ｔｐとエンコーダ信号２１４の周期Ｔｄとの比較に基づいて、モータ３０４を制御するための加減速信号３１５を生成する。
【００４６】
図８を参照して、回転多面鏡３０５と感光体２１の距離同期露光制御の動作を説明する。図８は、距離同期露光制御の説明図である。図８（ａ）は、露光走査が進む距離Ｌｐ及び感光体２１の表面が進む距離Ｌｄと時間との関係を示す図である。図８（ｂ）は、ＢＤ信号３１６とエンコーダ信号２１４との関係を示す図である。図８は、回転多面鏡３０５の一回転あたりに出力されるＢＤ信号３１６の数（反射面の数Ｎ）とエンコーダ信号２１４の数が同じに設定されている場合を示す。この場合、１つのＢＤ信号３１６に対して１つのエンコーダ信号２１４が出力される。エンコーダ信号２１４とＢＤ信号３１６との位相差Ｐが所定範囲内にあるときに、ＴＯＰ信号に従って、露光が開始される。エンコーダ信号２１４の周期ＴｄとＢＤ信号３１６の周期Ｔｐが一致していれば、光ビームＬの走査位置は、感光体２１上の目標位置に一致する。しかし、例えば、感光体２１が中間転写ベルト１３に対して滑って、エンコーダ信号２１４の周期ＴｄがＢＤ信号３１６の周期Ｔｐよりも長くなることがある。このような場合、光ビームＬの走査位置は、感光体２１上の目標位置からずれる。図８は、エンコーダ信号２１４の周期ＴｄがＢＤ信号３１６の周期Ｔｐよりも長くなった場合を示している。
【００４７】
図８に示すように、エンコーダ信号２１４の周期Ｔｄ（エンコーダ信号２１４間の一間隔あたり）に感光体２１の回転により感光体２１の表面が進む距離をＬｄ（以下、表面移動距離という。）とする。ここでは、１つのＢＤ信号３１６に対して１つのエンコーダ信号２１４が出力されるように設定されているので、ＢＤ信号３１６の周期Ｔｐ（ＢＤ信号３１６間の一間隔あたり）に副走査方向Ｃへ露光走査が進む距離も同様にＬｄとする。そして、エンコーダ信号２１４の周期Ｔｄ（エンコーダ信号２１４間の一間隔あたり）にモータ３０４の回転により副走査方向Ｃへ露光走査が進む距離をＬｐ（以下、走査距離という。）とする。走査距離Ｌｐと表面移動距離Ｌｄとの距離差をΔＬとする（ΔＬ＝Ｌｄ−Ｌｐ）。走査距離Ｌｐが表面移動距離Ｌｄに一致している場合（Ｌｄ＝Ｌｐ）、距離差は生じないので（ΔＬ＝０）、光ビームＬの走査位置は、感光体２１上の目標位置に一致する。従って、走査距離Ｌｐが表面移動距離Ｌｄに一致するように（Ｌｐ＝Ｌｄ、すなわちΔＬ＝０）、回転多面鏡３０５の回転速度を制御すれば、光ビームＬの走査位置は、感光体２１上の目標位置に一致する。
【００４８】
ところが、図８（ｂ）に示すようにモータ３０４の回転速度に対して感光体２１の回転速度が減少してエンコーダ信号２１４の周期ＴｄがＢＤ信号３１６の周期Ｔｐよりも長い場合、図８（ａ）に示すように走査距離Ｌｐは、表面移動距離Ｌｄに比べて大きくなる。感光体２１が表面移動距離Ｌｄだけ移動する時間（エンコーダ信号２１４の周期Ｔｄ）に、モータ３０４の回転により生じる走査距離Ｌｐは、表面移動距離Ｌｄよりも大きくなる。図８（ａ）においては、Ｌｄ＜Ｌｐであるので、距離差ΔＬ（＝Ｌｄ−Ｌｐ）は、０よりも小さい（ΔＬ＜０）。
【００４９】
距離差ΔＬが０よりも小さい場合（ΔＬ＜０）、ＣＰＵ２１２は、モータ３０４を減速するために減速信号をモータ駆動部３１３へ出力する。一方、距離差ΔＬが０よりも大きい場合（ΔＬ＞０）、ＣＰＵ２１２は、モータ３０４を加速するために加速信号をモータ駆動部３１３へ出力する。モータ３０４の回転速度を制御することで、感光体２１の表面移動距離Ｌｄとモータ３０４の走査距離Ｌｐを一致させることができる。走査距離Ｌｐが表面移動距離Ｌｄに一致すれば、光ビームＬの走査位置は、感光体２１上の目標位置に一致する。これが距離同期露光制御の基本的な考え方である。
【００５０】
次に、感光体２１の表面移動距離Ｌｄとモータ３０４の走査距離Ｌｐの算出方法を説明する。モータ３０４と感光体２１は、双方ともに常に回転を続けているので、ある瞬間の距離差ΔＬに基づいてモータ３０４の回転速度を制御しても、次の瞬間には、感光体２１の回転速度が変化することがある。そのため、モータ３０４の回転速度の制御は、収束しない不安定な動作になることがある。従って、ここでは、感光体２１の表面移動距離Ｌｄとモータ３０４の回転による走査距離Ｌｐを、速度と加速度を踏まえて演算することにより、次の瞬間の距離関係を予測し、モータ３０４の回転速度の制御を安定させる方法を説明する。
【００５１】
感光体２１の表面移動距離Ｌｄとモータ３０４の走査距離Ｌｐは、簡単のため直線運動で以下のように表せる。
Ｌｄ＝Ｌｄ０＋Ｖｄｔ＋１/２Ａｄｔ２  ・・・（式１）
Ｌｐ＝Ｌｐ０＋Ｖｐｔ＋１/２Ａｐｔ２  ・・・（式２）
ここで、Ｌｄ０は、感光体２１の初期位置、Ｖｄは、感光体２１の回転速度、Ａｄは、感光体２１の回転加速度、Ｌｐ０は、モータ３０４の初期位置、Ｖｐは、モータ３０４の回転速度、Ａｐは、モータ３０４の回転加速度、ｔは、単位時間を表している。
式１及び式２を用いて、距離差ΔＬは、以下のように表すことができる。
ΔＬ＝Ｌｄ−Ｌｐ
＝（Ｌｄ０−Ｌｐ０）＋（Ｖｄ−Ｖｐ）ｔ＋１/２（Ａｄ−Ａｐ）ｔ２  ・・・（式３）
式３を距離同期露光制御式という。さらに、定数部分を省略すると、距離同期露光制御式は、以下のように表現することができる。
ΔＬ＝（Ｌｄ０−Ｌｐ０）Ｇ１＋（Ｖｄ−Ｖｐ）Ｇ２＋（Ａｄ−Ａｐ）Ｇ３  ・・・（式４）
【００５２】
式４に示すように、感光体２１やモータ３０４の次の瞬間の位置関係を算出するために、それぞれの速度および加速度を考慮した距離同期露光制御を実施する必要がある。また、ここで、諸々の条件下において、式４における定数Ｇ１、Ｇ２及びＧ３の値が極めて０に近い場合は、それぞれの項を省略することも可能である。例えば、二乗項を有する定数Ｇ３が略０である場合、加速度の項（Ａｄ−Ａｐ）を省略することが可能である。すなわち、距離差ΔＬは、初期位置差、速度差及び加速度差の全て、又は、初期位置差、速度差あるいは加速度差のいずれかに基づいて決定されることができる。以上のように、目標位置からの距離差ΔＬを算出することができる。従って、注目する走査線の走査タイミングの後の走査線についての距離差ΔＬは、注目する走査線の走査タイミングの前の走査線についての距離差ΔＬから予測することができる。
【００５３】
（モータ制御のためのローパスフィルタ処理）
次に、モータ３０４の回転制御方法を説明する。ＣＰＵ２１２は、ＢＤ信号３１６とエンコーダ信号２１４とから距離差ΔＬを算出し、距離差ΔＬに基づいてモータ３０４を制御するための加減速信号３１５を生成する。図５のＳ１０４における距離差ΔＬのローパスフィルタ処理を以下に説明する。前述したように、モータ３０４は、高周波の距離差ΔＬに応答することが難しいためので、ローパスフィルタを設けることが望ましい。ここでは、ローパスフィルタの中でも一般的な移動平均を用いた制御方法について述べる。
【００５４】
図９は、ＣＰＵ２１２により算出される距離差ΔＬの時間的な変動を示す図である。図９を参照して、現在の距離差（注目する走査線についての差）ΔＬ（ｎ）を含めた過去Ｎ回分の距離差（注目する走査線に連続して並置される複数の走査線についての複数の差）ΔＬ（ｎ）〜ΔＬ（ｎ−（Ｎ−１））のローパスフィルタ処理を説明する。ＣＰＵ２１２は、時間間隔ｔ（制御タイミング）で距離差ΔＬを算出している。ＣＰＵ２１２は、図９に示すように時間とともに変化する距離差ΔＬ（０）〜ΔＬ（ｎ）のデータを保持している。距離差ΔＬのデータに対し、以下に示す（式５）を用いて移動平均Ｆ（ｎ）を算出する。
【数１】
2017024355.tif 000003
ＣＰＵ２１２は、算出した移動平均Ｆ（ｎ）に基づいてモータ３０４を制御するための加減速信号３１５を生成する。これによって、距離差ΔＬの空間的に高周波の速度変動成分をカットしたローパスフィルタの効果を得ることができる。
【００５５】
本実施例において、モータ３０４を制御するための加減速信号３１５を生成するために、距離差ΔＬにローパスフィルタ処理を施すことを説明した。しかし、モータ３０４を加減速可能な周波数帯域のバンドパスフィルタ処理を距離差ΔＬに施して加減速信号３１５を生成してもよい。距離差ΔＬの特定の（空間）周波数成分のみに追従して、モータ３０４を制御してもよい。
【００５６】
以下に、モータ３０４の回転を制御可能な周波数領域（応答限界）を決定する例を示す。モータ３０４は、一般的なモータの応答時間の計算を当てはめることが可能である。モータ３０４について予め定められた電気的時定数τｅ、機械的時定数τｍおよび逆起電力定数Ｋｅに基づいて、以下の式（６）からモータ伝達関数Ｇｍを求める。
Ｇｍ（ｓ）＝（１／Ｋｅ）／｛（１＋τｍｓ）（１＋τｅｓ）｝  ・・・（式６）
モータ伝達関数Ｇｍからモータ３０４の周波数特性を示すボード線図を作図することによりモータ３０４の応答領域を求めることが可能である。図１０は、モータ３０４の周波数特性を示すボード線図である。図１０によると初期のゲインから−３ｄＢの減衰が生じたカットオフ周波数がモータ３０４の応答限界である。
以上のようにして、モータ３０４の応答限界を求めることにより、ローパスフィルタまたはバンドパスフィルタの通過帯域を決定することができる。
ＣＰＵ２１２は、フィルタ処理した距離差ΔＬに基づいて加減速信号３１５を生成する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ２１２は、加減速信号３１５とＢＤ信号３１６に基づいてモータ３０４のＰＩＤ制御を行う。
モータ３０４の応答限界の範囲内において、ＣＰＵ２１２は、距離差ΔＬに従ってモータ３０４のＰＩＤ制御を行い、応答限界の範囲外において、ＣＰＵ２１２は、距離差ΔＬに基づいて補正された画像データに従って光源３００を制御するとよい。
【００５７】
（画像データのフィルタ処理）
次に、図５のＳ１０６における画像データのフィルタ処理について説明する。感光体２１の回転速度が急激に変動すると、感光体２１の速度変動に従ってモータ３０４の回転を変化させることができないことがある。そこで、画像データのフィルタ処理により画像の濃度を調整して、画像の見かけの位置をずらす制御を行う。まず、画像の見かけの位置をずらすための画像データのフィルタ処理の基本的概念を説明する。図１１は、画像データのフィルタ処理の基本的概念の説明図である。例えば、画像信号が８ビット（０〜２５５階調）のデジタル画像信号である場合、階調レベル２００でベタ画像を形成するとする。図１１（ａ）は、実際の走査位置が目標位置と一致している状態を示す。実際の走査位置は、理想間隔で形成されている。階調レベル２００で光ビームを走査することにより、一様な濃度の画像を形成することができる。しかし、感光体２１の速度変動が高周波である場合、モータ３０４の回転速度の変化が追従できずに、実際の走査位置の間隔にむらができる。図１１（ｂ）は、実際の走査位置に密の部分と疎の部分がある状態を示す。この場合、階調レベル２００で光ビームを走査すると、画像濃度にムラを生じる。そこで、走査線の密の部分は、階調レベルが低くなるように補正し、疎の部分は、階調レベルが高くなるように補正する。補正方法として、例えば、理想間隔の走査位置の補正係数を１とする。密の部分の補正係数は、間隔が小さくなるにつれて、理想間隔の走査位置の補正係数１よりも小さい値０．９、０．８、・・・などにする。疎の部分の補正係数は、間隔が大きくなるにつれて、理想間隔の走査位置の補正係数１よりも大きい値１．１、１．２、・・・などにする。図１１（ｃ）は、実際の走査位置の間隔に応じた補正係数で階調レベルを補正した状態を示す。図１１（ｃ）に示すように、画像データを補正することにより、画像の見かけの位置をずらして一様な画像を得ることができる。これが、画像データのフィルタ処理の基本的概念である。
【００５８】
以下、本実施例による画像データのフィルタ処理を説明する。図１２は、画像データのフィルタ処理を示す流れ図である。ＣＰＵ２１２は、図１２の流れ図に従って画像データを補正して画像信号３１４を生成する。ＣＰＵ２１２は、補正した画像信号３１４を光源駆動部３１０へ出力して、光源３００の発光を制御する。本実施例において、画像データのフィルタ処理は、畳み込み演算である。ＣＰＵ２１２は、距離差ΔＬと移動平均Ｆとから残差Ｅを求める。ＣＰＵ２１２は、画像データと残差Ｅ（以下、残差Ｅも距離差ΔＬという。）に基づいて畳み込み演算を行う。
【００５９】
以下、図１２を参照して、画像データのフィルタ処理を説明する。図１２は、図５のＳ１０６における画像データのフィルタ処理を示している。画像データのフィルタ処理が開始されると、ＣＰＵ２１２は、副走査方向Ｃの補正情報を取得する（Ｓ２０１）。本実施例において、各走査の副走査方向Ｃの距離差ΔＬは、補正情報として用いられる。距離差ΔＬの状態は、大きく以下の４つに分類できる。第一状態は、副走査方向Ｃにおいて実際の走査位置が本来走査すべき目標位置から上流方向へ一定距離だけずれた状態（進み方向へシフトした状態）である。第二状態は、副走査方向Ｃにおいて実際の走査位置が目標位置から下流方向へ一定距離だけずれた状態（戻り方向へシフトした状態）である。第三状態は、実際の走査位置の間隔が目標位置の間隔より小さくなった状態（密の状態）である。第四状態は、実際の走査位置の間隔が目標位置の間隔より大きくなった状態（疎の状態）である。
【００６０】
図１３は、距離差ΔＬの四つの状態を示す図である。図１３において、点線は、感光体２１の表面上の目標位置と実際の走査位置を示す。（１）〜（５）は、走査線の順番を示す。図１３において、右側の点線は、実際の走査位置を示し、左側の点線は、目標位置を示す。破線の枠内は、目標位置（１）〜（５）からそれぞれの実際の走査位置（１）〜（５）までの距離差ΔＬを示す。距離差ΔＬの単位は、目標位置の間隔を１ラインとしている。副走査方向Ｃの上流方向（進み方向）を正の値とし、副走査方向Ｃの下流方向（戻り方向）を負の値としている。図１３（ａ）は、副走査方向Ｃにおいて実際の走査位置が目標位置から上流方向（進み方向）へ＋０．２ラインの一定距離だけずれた第一状態を示す図である。図１３（ｂ）は、副走査方向Ｃにおいて実際の走査位置が目標位置から下流方向（戻り方向）へ−０．２ラインの一定距離だけずれた第二状態を示す図である。図１３（ｃ）は、実際の走査位置の間隔が目標位置の１ラインの間隔よりも小さい（１−０．２）ラインになった（密になった）第三状態を示す図である。図１３（ｄ）は、実際の走査位置の間隔が目標位置の１ラインの間隔より大きい（１＋０．２）ラインになった（疎になった）第四状態を示す図である。
【００６１】
次に、ＣＰＵ２１２は、元画像の各画素に対する補正用属性情報を生成する（Ｓ２０２）。本実施例において、一走査に含まれる複数の画素の距離差ΔＬは等しく、補正用属性情報（以下、補正量という。）として距離差ΔＬの符号を反転した値を用いる。補正量は、ＣＰＵ２１２に入力した画像データにライン単位で割り当てる。図１４は、距離差ΔＬと補正量との関係を示す図である。図１４（ａ）、図１４（ｂ）、図１４（ｃ）及び図１４（ｄ）は、図１３（ａ）の第一状態、図１３（ｂ）の第二状態、図１３（ｃ）の第三状態及び図１３（ｄ）の第四状態において割り当てられた補正量をそれぞれ示す。図１４において、左側の点線は、入力した画像データを元画像として示す。画像データのｎ番目のラインを（ｎ）で示している。ＣＰＵ２１２は、元画像を補正量に従って配置した位置関係に基づいて主走査方向の各画素ごとに元画像に副走査方向Ｃの畳み込み演算を実施し、図１４（ａ）〜図１４（ｂ）のそれぞれの中央に示す目標位置で再サンプリングをする（Ｓ２０３）。再サンプリングによって新たに生成したｎ番目の補正データを（ｎ）’で示す。
【００６２】
本実施例において、補正データの生成のためにフィルタ処理をする。ただし、フィルタ処理の係数は、補正量を反映した元画像の位置とサンプリング位置との距離によって畳み込み関数から求める。図１５は、フィルタ処理に用いる畳み込み関数（線形補間）を示す図である。図１６は、フィルタ処理に用いる他の畳み込み関数（バイキュービック補間）を示す図である。本実施例の畳み込み関数は、図１５に示す線形補間および図１６に示すバイキュービック補間から選択できる。図１５、図１６（ａ）及び図１６（ｂ）において、縦軸は、副走査方向Ｃの位置（以下、副走査位置という。）ｙを示し、横軸は、係数ｋの大きさを示す。副走査位置ｙの単位は、画素で示されている。
【００６３】
図１５に示す線形補間は、以下の式７で表される。
【数２】
2017024355.tif 000004
図１６に示すバイキュービック補間は、以下の式８および式９で表される。
【数３】
2017024355.tif 000005
【数４】
2017024355.tif 000006
本実施例において、ａ＝−1とする。図１６（ａ）において、ｗ＝１とし、図１６（ｂ）において、ｗ＝１．５とする。電子写真的な特性に応じて、ａ、ｗを調整してもよい。図１６に示すように、副走査位置ｙに対して非線形なフィルタ係数ｋを用いてフィルタ演算を行う。注目する走査線から近い走査線のフィルタ係数ｋは、注目する走査線から遠い走査線のフィルタ係数ｋよりも大きくなるようにフィルタ係数ｋが決定されるとよい。
元画像の画像間隔の粗密の状態によらず、同じ畳み込み関数を適用して、目標位置でサンプリングすることにより、元画像の濃度を保存している。
【００６４】
図１７は、元画像の畳み込み演算の結果とサンプリング位置を示す図である。図１７に示すように、元画像に具体的な濃度値（画素値）を割り振って畳み込み演算を行い、サンプリング位置の濃度値を求める。元画像（１）、（２）、（３）、（４）及び（５）の濃度値は、画素を示す円の内側に示されている。濃度値に従って図１５に示す線形補間で畳み込み演算した波形をそれぞれＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４およびＷ５で示す。また、Ｗ１〜Ｗ５の波形を重ね合わせて加算した結果の波形を破線で示している。また、目標位置で破線をサンプリングしたポイントを黒丸で示している。サンプリング位置の濃度値をフィルタ処理後の補正データ（１）’、（２）’、（３）’、（４）’及び（５）’としている。
【００６５】
ＣＰＵ２１２における処理は、各目標位置の濃度値を目標位置を畳み込み関数の中心として、補正後の元画像の画素の位置に対応する畳み込み関数の値を係数として求め、積和演算により濃度値を求める。図１８は、補正後の各画素と元画像の重み付けの係数の関係を示す図である。図１８は、図１３に示す第一状態から第四状態に関しての積和演算を示している。例として、図１８（ａ）の補正データ（２）’を説明する。補正データ（２）’の目標位置を中心とした畳み込み関数Ｗ２の非０の範囲に、補正後の元画像（２）及び（３）の画素が含まれている。元画像（２）及び（３）の位置と畳み込み関数Ｗ２とからフィルタ係数（重み付け）としてｋ０及びｋ１を導く。元画像（２）及び（３）の濃度値をＤ（２）及びＤ（３）としたとき、補正データ（２）’の濃度値Ｄ（２）’を以下の積和演算の式１０で求めることができる。
【数５】
2017024355.tif 000007
ここで、係数ｋ０は、０．８であり、係数ｋ１は、０．２である。係数ｋ０とｋ１の合計は、１である。
【００６６】
また、図１８（ｂ）の補正データ（２）’の場合、ｋ０＝０．２、ｋ１＝０．８であり、同様に、係数ｋ０とｋ１の合計は１である。図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、実際の走査位置が目標位置から一定距離ずれただけ（シフトしただけ）の場合、係数の合計、すなわち重み付けの合計は、１である。それに対して、図１８（ｃ）に示すように実際の走査位置が目標位置に対して密の場合、ｋ０＝０．８であり、重み付けの合計が０．８で１より小さい。図１８（ｄ）に示すように実際の走査位置が目標位置よりも疎の場合、ｋ０＝０．８、ｋ１＝０．４であり、重み付けの合計が１．２で１より大きい。これは、粗密を相殺するように濃度調整する本実施例によるフィルタ処理の特徴を現わしている。
【００６７】
次に、図１９を参照して、図１２のＳ２０３における畳み込み演算と再サンプリングを説明する。図１９は、畳み込み演算と再サンプリングを示す流れ図である。畳み込み演算を開始すると、ＣＰＵ２１２は、出力した補正データの副走査位置を初期化（１にセット）する（Ｓ３０１）。出力した補正データの副走査位置の±Ｑの範囲に、補正後の元画像の副走査位置が含まれる場合、ＣＰＵ２１２は、演算対象として複数の元画像の副走査位置を抽出する（Ｓ３０２）。Ｑは、畳み込み関数の拡がりを示し、＋Ｑ以上、−Ｑ以下の範囲の関数値が０になる最小の値と定義する。従って、図１５に示す線形補間において、Ｑは、１である（Ｑ＝１）。図１６（ａ）に示すバイキュービック補間において、Ｑは、２である（Ｑ＝２）。図１６（ｂ）に示すバイキュービック補間において、Ｑは、３である（Ｑ＝３）。また、本実施例において、元画像の参照ライン数は、２Ｑ＋1である。ＣＰＵ２１２は、畳み込み関数に、出力した補正データの副走査位置と補正後の元画像の副走査位置との間の距離を代入して、それぞれ係数ｋを求める（Ｓ３０３）。ＣＰＵ２１２は、主走査位置を初期化（１にセット）する（Ｓ３０４）。
【００６８】
ＣＰＵ２１２は、Ｓ３０２で抽出した副走査位置に対応する濃度値（画素値）Ｄを取得する（Ｓ３０５）。ＣＰＵ２１２は、対応する係数ｋと濃度値Ｄとの積和演算により畳み込み演算をする（Ｓ３０６）。畳み込み演算は、対応する係数ｋと濃度値Ｄとを乗算した積を全て加算して補正データの濃度値を求める。ＣＰＵ２１２は、主走査位置に１を加算する（Ｓ３０７）。ＣＰＵ２１２は、主走査位置に基づいて主走査が終了したか否かを判断する（Ｓ３０８）。主走査の最後の画素まで達していなければ（Ｓ３０８でＮＯ）、Ｓ３０５へ戻り、主走査方向に処理を繰り返す。主走査の最後の画素まで達していれば（Ｓ３０８でＹＥＳ）、ＣＰＵ２１２は、副走査位置に１を加算する（Ｓ３０９）。ＣＰＵ２１２は、副走査位置に基づいて副走査が終了したか否かを判断する（Ｓ３１０）。副走査の最後のラインまで達していなければ（Ｓ３１０でＮＯ）、Ｓ３０２へ戻り、副走査方向へ処理を繰り返す。副走査の最後のラインまで達していれば（Ｓ３１０でＹＥＳ）、畳み込み演算を終了する。以上が本実施例による画像データのフィルタ処理である。
【００６９】
本実施例によれば、感光体２１の表面速度の変動の低周波成分に従って回転多面鏡３０５のモータ３０４のＰＩＤ制御を行うことができる。従って、感光体２１の表面速度の変動の低周波成分に従って光ビームＬＢの実際の走査位置を目標位置に近づけることができる。また、回転多面鏡３０５の回転のＰＩＤ制御では追従しきれない感光体２１の表面速度の変動に対しては、画像データの補正により画像不良を低減することができる。
本実施例によれば、感光体２１の表面速度の変動によるバンディングや色ずれなどの画像不良を低減し、高品質の画像を形成することができる。
【実施例２】
【００７０】
以下、実施例２を説明する。実施例２において、実施例１と同様の構造には同様の参照符号を付して説明を省略する。実施例２の画像形成装置１００、ロータリーエンコーダ２０３、及び光走査装置１０１は、実施例１と同様であるので説明を省略する。実施例２は、ＣＰＵ２１２の制御動作が実施例１と異なる。実施例１においては、ＢＤ信号３１６とエンコーダ信号２１４とから算出した距離差ΔＬのローパスフィルタ処理を行い、モータ３０４を制御する加減速信号３１５を生成している。これに対して、実施例２においては、距離差ΔＬのローパスフィルタ処理を行わない点で実施例１と異なる。以下、実施例２によるＣＰＵ２１２の制御動作を説明する。
【００７１】
図２０は、実施例２によるＣＰＵ２１２の制御動作を説明するためのブロック図である。ＣＰＵ２１２は、距離差算出部４０１と画像データ変換部４０２とを有する。距離差算出部４０１は、ロータリーエンコーダ２０３からのエンコーダ信号２１４とＢＤセンサ３１２からのＢＤ信号３１６に基づいて距離差ΔＬを算出し、距離差ΔＬを画像データ変換部４０２へ出力する。また、距離差算出部４０１は、距離差ΔＬに基づいてモータ３０４の回転を制御するための加減速信号３１５を生成し、モータ駆動部３１３へ出力する。画像データ変換部４０２は、距離差ΔＬに基づいて画像データのフィルタ処理を行い画像信号３１４を生成し、画像信号３１４を光源駆動部３１０へ出力する。
【００７２】
次に、図２１を用いて、実施例２によるＣＰＵ２１２の露光動作を説明する。図２１は、実施例２によるＣＰＵ２１２の露光動作制御を示す流れ図である。なお、図２１において、図５の流れ図と同様の工程には、同様の参照符号を付している。実施例２は、距離差ΔＬのローパスフィルタ処理（Ｓ１０４）がない点で、図５に示す実施例１の露光動作制御と異なる。露光動作を開始すると、ＣＰＵ２１２は、ロータリーエンコーダ２０３から感光体２１の回転量としてのエンコーダ信号（回転信号）２１４を入力する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ２１２は、ＢＤセンサ３１２からモータ３０４の回転量としてＢＤ信号（回転信号）３１６を入力する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ２１２の距離差算出部４０１は、実施例１と同様に、エンコーダ信号２１４及びＢＤ信号３１６に基づいて距離差（回転量の差分）ΔＬを算出する（Ｓ１０３）。距離差算出部４０１は、距離差ΔＬをモータ３０４の制御目標値として加減速信号３１５を生成する。距離差算出部４０１は、加減速信号３１５をモータ駆動部３１３へ出力し（Ｓ１０５）、モータ３０４の回転を制御する。また、距離差算出部４０１は、距離差ΔＬを画像データ変換部４０２へ出力する。画像データ変換部４０２は、実施例１と同様に、距離差ΔＬに基づいて画像データのフィルタ処理を行い（Ｓ１０６）、画像信号３１４を生成する。画像データ変換部４０２は、画像信号３１４を光源駆動部３１０へ出力し、画像信号３１４に従って光源３００を制御して感光体２１に潜像を形成する（Ｓ１０７）。光源３００から出射された光ビームＬＢは、回転多面鏡３０５により偏向されてＢＤセンサ３１２へ入射する。ＣＰＵ２１２は、全ラインの潜像の形成が終了したか否かを判断する（Ｓ１０８）。全ラインの潜像の形成が終了していない場合（Ｓ１０８でＮＯ）、Ｓ１０１へ戻り露光動作を継続する。全ラインの潜像の形成が終了している場合（Ｓ１０８でＹＥＳ）、露光動作を終了する。
【００７３】
実施例２によれば、距離差ΔＬにローパスフィルタ処理を行わなくても距離差ΔＬに基づいてモータ３０４が応答限界まで感光体２１の速度変動に追従し、補正残差は、画像データ変換部４０２によりフィルタ処理された画像信号３１４により補正する。これによって、感光体２１の速度変動の全ての（空間）周波数帯域に渡って画像ムラを低減することが可能となる。
【００７４】
ところで、以上の実施例では、感光体２１の速度変動に回転多面鏡３０５の回転を追従させる制御を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。光ビームＬＢの走査位置を作像移動体の位置に従って調整し、作像移動体上の目標位置と光ビームＬＢの実際の走査位置とのずれを低減するように制御するものであればよい。例えば、感光体２１を中間転写ベルト１３に対して滑りなく従動させ、中間転写ベルト１３の移動距離の検出手段を設け、中間転写ベルト１３の移動量に従って回転多面鏡３０５の回転量を制御してもよい。例えば、中間転写ベルト１３を駆動する駆動ローラ１３ａの回転軸にロータリーエンコーダを取り付けて、エンコーダ信号を取得すれば、上記実施例と同様にして、回転多面鏡３０５のモータ３０４を制御することができる。それによって、上記実施例と同様の効果を奏することができる。
【００７５】
以上の実施例においては、回転多面鏡３０５の回転量を検出する回転量検出装置（第一信号生成手段）として、ＢＤセンサ３１２を使用した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。回転多面鏡３０５の回転量を検出する回転量検出装置（第一信号生成手段）として、モータ３０４の回転量を検出するＦＧセンサを使用してもよい。ＦＧセンサは、モータ３０４のロータ（回転子）に設けられた磁石に対向して配置され、モータ３０４の回転量に従ってＦＧ信号（パルス）を発生するパルス発生手段（周波数発生手段）である。ＦＧセンサからのＦＧ信号（第一信号）３１７に基づいて、モータ３０４の回転量すなわち回転多面鏡３０５の回転量を検出してもよい。また、回転多面鏡３０５の回転量を検出する回転量検出装置（第一信号生成手段）として、モータ３０４に設けられたホールＩＣを使用してもよい。ホールＩＣは、モータ３０４のロータ（回転子）に設けられた磁石に対向して配置され、モータ３０４の回転量に従ってパルス（信号）を発生するパルス発生手段である。ホールＩＣからの信号（第一信号）３１８に基づいて、モータ３０４の回転量すなわち回転多面鏡３０５の回転量を検出してもよい。
【００７６】
以上の実施例においては、画像形成装置１００は、複数個の感光体２１と、複数個の感光体２１に対応して複数個の回転多面鏡３０５を有する。しかし、画像形成装置１００は、一つの感光体２１と一つの回転多面鏡３０５を有していてもよい。あるいは、画像形成装置は、複数個の感光体２１と複数個の感光体２１への複数の光ビームを偏向する一つの回転多面鏡３０５を有していてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
２１・・・感光体
１００・・・画像形成装置
２０３・・・ロータリーエンコーダ（第二信号生成手段）
２１４・・・エンコーダ信号（第二信号）
３００・・・光源
３０４・・・モータ
３０５・・・回転多面鏡
３１２・・・ＢＤセンサ（第一信号生成手段）
３１６・・・ＢＤ信号（第一信号）
ＬＢ・・・光ビーム
【図１】
2017024355.tif 000008
【図２】
2017024355.tif 000009
【図３】
2017024355.tif 000010
【図４】
2017024355.tif 000011
【図５】
2017024355.tif 000012
【図６】
2017024355.tif 000013
【図７】
2017024355.tif 000014
【図８】
2017024355.tif 000015
【図９】
2017024355.tif 000016
【図１０】
2017024355.tif 000017
【図１１】
2017024355.tif 000018
【図１２】
2017024355.tif 000019
【図１３】
2017024355.tif 000020
【図１４】
2017024355.tif 000021
【図１５】
2017024355.tif 000022
【図１６】
2017024355.tif 000023
【図１７】
2017024355.tif 000024
【図１８】
2017024355.tif 000025
【図１９】
2017024355.tif 000026
【図２０】
2017024355.tif 000027
【図２１】
2017024355.tif 000028