JP4582782B2 - 多色画像形成装置および色ずれ補正方法 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等に用いられる多色画像形成装置に関し、特に、多色画像形成装置における色ずれ補正方法に関する。

レーザプリンタ等に関連して広く知られた光走査装置は一般に、光源側からの光ビームを光偏向器により偏向させ、ｆθレンズ等の走査結像光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査（主走査）するように構成されている。被走査面の実体をなすものは光導電性の感光体等である感光媒体の感光面である。

光偏向器としては、等角速度で偏向面が回転するポリゴンスキャナ、偏光面が振動するガルバノミラー等が一般的に用いられている。半導体レーザ等の光源をある一定の周波数で変調し、上記の光偏向器を用いて光走査装置を構成し、感光体等の被走査面を光走査した場合には、ビームスポット位置は等間隔で配置されず、走査速度は一定でない。このため、ビームスポット位置を等間隔で配置し、走査速度を一定にして光走査を行うために、ｆθレンズ等の走査結像光学系を用いて走査速度の補正を行うことで、被走査面での等速度光走査が可能になる。しかし、ｆθレンズ等を用いた走査速度の補正には限界があり、被走査面上でビームスポット位置間隔を完全に等間隔にすることはできず、ビームスポット位置間隔に疎密が残存する。

ビームスポット位置間隔に疎密が残存すると画像に歪みが生じ、画像品質の劣化となる。また、カラー画像形成装置の場合においては、複数のｆθレンズを使用するため、ｆθレンズの製造誤差や設置誤差等の影響により、色により異なった走査速度ムラが発生し、その結果色ずれが生じる。

ビームスポット位置間隔の疎密が可能な補正方法として、例えば、特許文献１、２に記載のように、基本的に画素クロックの周波数を変化させて、走査線に沿ったビームスポット位置を補正する方法が知られている。また、別のビームスポット位置間隔の疎密が可能な補正方法として、特許文献３、４に記載のように、画素クロックの位相を変化させることにより主走査ビームスポット位置ずれを補正するビームスポット位置補正方法が知られている。これらのビームスポット位置補正方法を用いて画像を形成することで、ビームスポット位置間隔の疎密が少なく、色ずれがほとんどないカラー画像が得られる。

さらに、特許文献５に記載のように、補正モードを指定することでビームスポット位置間隔の疎密を補正して色ずれを補正する方法もある。

特開平１１−１６７０８１号公報 特開２００１−２２８４１５号公報 特開２００３−９８４６５号公報 特開２００４−９８５９０号公報 特開２００４−０９８５９１号公報

しかし、上記のビームスポット位置間隔の疎密補正による色ずれ補正を工場出荷時に行ったとしても、設置環境の変化や、予期しない衝撃等により色ずれが発生してしまう。また、光走査装置の交換時には、交換前とは異なったビームスポット位置間隔の疎密補正を行う必要がある。ビームスポット位置間隔の疎密の発生状況は複雑であり、環境や衝撃の違いにより異なった発生状況を示す。従って、上記の特許文献５に記載の補正モードを指定する方法では、環境の変化や衝撃、光走査装置の交換等、あらゆる場面での色ずれ補正を行うのは不可能に近く、使用用途は一部に限られる。

本発明の目的は、設置環境の変化や予期しない衝撃、光走査装置の交換等、あらゆる場面における色ずれ発生に対し、効果的に色ずれ補正を行うことが可能な多色画像形成装置、及び色ずれ補正方法を提供することにある。

本発明は、光源と、光源からの光ビームを走査し、像担持体上に結像させる複数の光走査装置と、前記光走査装置により像担持体上に形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を重ね合わせて、紙などの媒体に転写する転写手段とを有し、カラー画像を出力する多色画像形成装置において、前記像担持体上におけるビームスポット位置間隔の疎密を補正するビームスポット位置補正手段を備え、少なくとも基準色に対して任意の色の色ずれ補正が可能な色ずれ補正モードと、前記色ずれ補正モードにおいて所定の色ずれ測定用パターンを出力する色ずれ測定用パターン出力手段と、を有し、出力した色ずれ測定用パターンを目視で測定することにより色ずれ量を測定するとともに、前記色ずれ測定用パターンにより測定した色ずれ補正情報を入力する色ずれ補正量入力手段とを有し、前記色ずれ補正情報に基づいて前記ビームスポット位置補正手段により色ずれ補正を行い、前記色ずれ測定用パターンは、基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて色ずれ測定方向に重ねて配置するとともに、色ずれ測定方向の複数箇所に配置されており、色ずれ測定方向の前記パターンの間隔は基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて異ならせ、一方は等間隔であり、他方は等間隔でないことを最も主要な特徴とする。

本発明（請求項１）を用いることにより、色ずれの有無及び色ずれの方向の認識精度を向上させることができ、また、色ずれ量を見積もることができる。さらに、色ずれ発生の傾向に合わせて、色ずれ補正量の設定を最適化することができる。

本発明（請求項２）を用いることで、色ずれ量を見積もることができるだけでなく、色ずれ補正量の読み取りの容易さを向上させることができる。

本発明（請求項３）を用いることで、１度に複数の色の色ずれの有無及び色ずれの方向及び色ずれ量が認識できる。

本発明（請求項４）を用いることで、色ずれ補正にかかる時間や手間を削減すること、もしくは、色ずれ補正の高精度化が実現できる。

本発明（請求項５）を用いることで、一部の領域のみ独立して色ずれ補正が可能となる。

本発明（請求項６）を用いることで、区間の繋ぎ目においてクロックのジッタ等が発生しにくく、且つ低コストで、一部の領域のみ独立した色ずれ補正が可能となる。

本発明（請求項７）を用いることで、一部の領域のみ独立して色ずれ補正が可能となる。

本発明（請求項８）を用いることで、色ずれ補正にかかる時間や手間を簡略化することができる。

本発明（請求項９）を用いることで、色ずれ補正にかかる時間や手間を簡略化し、且つトナーや紙等の資源の節約が可能となる。

本発明（請求項１０）を用いることで、色ずれ補正にかかる時間や手間を簡略化することができる。

以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。

図１は、フルカラー画像形成装置に展開した光走査装置を示す。図１の実施例では、４ステーション分を一方向に走査している。また、図１では、説明の簡略化のため、１ステーション分のみを図示している。図２はその断面図である。

４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を転写ベルト１０５の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し、単一のポリゴンミラー２１３の同一面で全ての光ビームを走査する。

また、実施例では、各感光体に対して半導体レーザを対で配備し、副走査方向に記録密度に応じて１ラインピッチ分ずらして走査することにより、２ラインずつ同時に走査するようにしている。各光源ユニットからのビーム２０１は、複数の光源ユニット毎（１つの光源ユニットのみ図示する）に射出位置が副走査方向に異なる位置となるよう、また、主走査方向には射出方向がポリゴンミラーの偏向点に向かって放射状となるように配置され、発光点からポリゴンミラーの偏向点に至る光路長は各々同一となるよう設定している。

シリンダレンズ２０９は、一方を平面、もう一方を副走査方向に共通の曲率を有し、各光ビームは偏向面において副走査方向に線状となるように収束され、偏向点と感光体面上とが副走査方向に共役となるようにして後述するトロイダルレンズとの組み合わせで面倒れ補正光学系をなす。

各ビームは各々副走査方向に平行となるよう均等間隔、実施例ではＬ＝５ｍｍで各半導体レーザより射出され、ポリゴンミラー反射面でもこの間隔Ｌを保って反射面に対し垂直に入射される。従って、半導体レーザ、カップリングレンズを保持する光源手段は物理的に上下（副走査方向）に重ねるのは難しく、主走査方向にずらして配置される。

ポリゴンミラー２１３は厚肉に形成され、実施例では、６面ミラーとし、偏向に用いないビーム間の部分にポリゴンミラーの内接円より若干小径となるように溝を設けて風損をより低減した形状とし、１層の厚さは約２ｍｍとしている。

ｆθレンズ２１８は各ビームに共通で、ポリゴンミラーと同様に厚肉に形成され、副走査方向には収束力を持たない。主走査方向にはポリゴンミラーの回転に伴って各感光体面上でビームが等速に移動するようにパワーを持たせた非円弧面形状となし、各ビーム毎に配備され、ポリゴンミラーの面倒れ補正機能を有するトロイダルレンズ２２０とにより各ビームを感光体面上にスポット状に結像し、４つの潜像を同時に記録する光走査手段を各々構成する。

各光走査手段では、ポリゴンミラーから感光体面に至る各光路長が一致するように、また、等間隔で配列された各感光体ドラムに対する入射位置、入射角が等しくなるように複数枚の折り返しミラーが配置される。

各光走査手段毎に光路を説明すると、光源ユニット２５０からのビーム２０１は、ポリゴンミラー２１３で偏向され、ｆθレンズ２１８を通過した後、折り返しミラー２２４で反射され、トロイダルレンズ２２０に入射し、さらに折返しミラー２２７で反射され、感光体ドラム１０２に導かれ、第１の光走査手段として、例えばイエロー画像を形成する。

更に、本発明では、ビームスポット位置間隔の疎密を補正することが可能なビームスポット位置補正手段を有している。このビームスポット位置補正手段により、ビームスポット位置間隔の疎密を補正することで色ずれ補正が可能となっており、色ずれの少ないカラー画像を提供することができる。

ビームスポット位置間隔の疎密を補正することが可能なビームスポット位置補正手段について以下、説明する。一定周期のクロックで光源を駆動すると、上記したようにｆθレンズの製造誤差や設置誤差等の影響により、ビームスポット位置間隔に疎密が発生してしまう。このビームスポット位置間隔の疎密を補正するためには、ｆθレンズの製造誤差や設置誤差の影響を補正するように、クロックを一定周期ではなく変調して光源を駆動すればよい。

図１に、クロックを変調して光源を駆動するブロック図を示す。まず、高周波クロック生成部１において周期が一定のクロック信号を生成する。その信号をビームスポット位置間隔疎密補正回路２に入力する。ビームスポット位置間隔疎密補正回路２において、周波数変調や位相変調等により、周期が一定でない変調された画素クロックを生成する。その信号を書込制御部３に入力し、書込制御部３において、画素クロックＰＣＬＫを基準に、画像処理部４により読み出された画像データを各画素に割り当てて変調データを生成し、光源を駆動５する。上記のような方法により、ビームスポット位置間隔の疎密補正が可能となる。

なお、画素クロック生成回路の構成は図１に示したものに限定されるものではなく、上記した説明と同様の効果をもつ回路の構成も含まれるものとする。

しかし、前述のように、上記のビームスポット位置間隔の疎密補正による色ずれ補正を工場出荷時に行ったとしても、設置環境の変化や、予期しない衝撃等により、色ずれが目立つカラー画像が出力されてしまう恐れがある。また、光走査装置の交換時には、交換前後での光走査装置においては、ビームスポット位置間隔の疎密の発生状況が異なるため、交換前とは異なったビームスポット位置間隔の疎密補正データを設定しなければ、色ずれの増大を招いてしまう。従って、色ずれ補正モードを設けておくのが良く、そうすることで、ユーザもしくはサービスマンが色ずれ補正を行うことが可能となる。

色ずれ補正モードにおいては、色ずれ測定用パターンを出力し、その色ずれ測定用パターンを用いて色ずれ測定を行い、色ずれ測定結果に基づいて、ビームスポット位置補正手段によりビームスポット位置間隔の疎密を補正し、色ずれ補正を行うのが良い。

前記出力された画像情報より色ずれを測定する方法は、スキャナ機能を搭載したＭＦＰの場合には、スキャナを利用して色ずれを測定をするのが良い。スキャナ機能を搭載しないプリンタの場合には、目視やルーペにより測定する必要がある。

通常、色ずれ測定用パターンを用いて色ずれを目視で見分けるのは非常に難しい。そこで、色ずれ測定用パターンを工夫する必要がある。図３（ａ）に色ずれ測定用パターンの一実施例を示す。図３（ａ）では、基準色と色ずれ補正を行う色とを、色ずれ測定方向と垂直方向に重ねて出力している。このように重ねることで色ずれが認識しやすくなる。図３（ｂ）に色ずれ測定方向に対して基準色と色ずれ補正を行う色とを重ねないとき、図３（ｃ）に重ねるときの図を示す。図３（ｂ）と（ｃ）において、色ずれ量は同じとなるように描いてある。図３（ｂ），（ｃ）を見比べれば分かるように、図３（ｃ）のように色ずれ測定方向に対して重ねた方がはるかに認識しやすい。

さらに、図３（ｂ），（ｃ）のように色ずれ測定用パターンが単独で存在しているよりも、図３（ａ）に示すように、色ずれ測定を行う位置近傍において、色ずれ測定用パターンが色ずれ測定方向に複数存在している方が更に色ずれ及び色ずれの方向が認識しやすい。このように、空間的に一箇所で色ずれを測定するよりも、空間的に分離した複数の位置で色ずれを見るほうが、色ずれは認識しやすくなる。従って、色ずれ測定を行う近傍に、複数の色ずれ測定用パターンを配置するのが良い。

なお、図３（ａ）では、色ずれ測定方向と直交方向において、色ずれ測定用パターンが途切れるように描いているが、これは繋がっていてもよい（図３（ｄ））。

また、色ずれの方向（基準色に対して、測定する色がどちらにずれているか）と補正量を段階的に入力（選択）できるような色ずれ補正量入力手段を有するのが良い。入力（選択）できる補正量は１段階（色ずれの方向のみを入力し、色ずれ補正量は装置内部で予め決められているような場合）でも良いが、その際には、上記の色ずれ補正を反復するのが良い。しかし、補正量は１段階よりも多段階で入力（選択）できるようにしておく方が良く、２０μｍから大きくても１００μｍ間隔程度で選択できるようにしておくのが良い。補正量の選択する間隔を小さくすれば、細かな色ずれ補正が可能であるが、ある一定の色ずれ補正範囲（例えば２１０μｍ）を確保しようとすれば、選択する値が大きくなりすぎて、ユーザやサービスマンに混乱や煩雑さを与えかねない。逆に間隔を大きく取りすぎると色ずれ補正精度が悪くなる。さらに、認識可能な色ずれは状況や個人によって異なるが、５０μｍ程度であるため、それよりも細かく取りすぎる必要もなく、上記の補正量の間隔を５０μｍ前後で設定するのが最も良い。上記の補正量の間隔の範囲（２０μｍから大きくても１００μｍ）は、色ずれ補正精度と色ずれ補正範囲を両立できる範囲である。以上のようにすることで、色ずれを人の目には認識できない程度まで補正可能であり、且つ補正量の入力が非常に簡単になる。

このとき、色ずれ測定用パターンの色ずれ測定方向の間隔ｐ（ｍｍ）はある程度高密度の方がさらに色ずれの視認性は高まる。具体的には、１ｍｍ≦ｐ≦３０ｍｍに設定するのが良い。間隔ｐが３０ｍｍよりも大きくなってしまうと、色ずれ測定用パターンが単独で存在しているときとの差異がほとんどなくなり、また１ｍｍ以下のように高密度に配置したときには、高密度すぎて逆に色ずれが認識しにくくなってしまう。

図３の実施例は、基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて、色ずれ測定用パターンの色ずれ測定方向の間隔が同じときの実施例であるが、図３のような色ずれ測定用パターンでは色ずれ及び色ずれの方向は十分に認識できるが、色ずれの量までは認識しにくい。更なる高精度な色ずれ補正のためには、色ずれの量を目視により認識する必要がある。従って、さらに色ずれ測定用パターンを工夫する必要がある。

色ずれの量を目視で認識できる色ずれ測定用パターンの一実施例を図４に示す。図４では、基準色と色ずれ補正を行う色において、色ずれ測定用パターンの色ずれ測定方向の間隔を若干異ならせている。図４では、基準色における間隔を３ｍｍ、色ずれ補正を行う色における間隔を３．１ｍｍとしている。なお、図４では、基準色と色ずれ測定を行う色とにおいて、色ずれ測定用パターンを色ずれ測定方向と垂直方向にずらして描いているが、これは図の見易さのためであり、実際には、図３と同様に色ずれ測定方向と垂直方向に重なっている。
図４において、色ずれ補正を行う位置の周辺に、色ずれ測定方向に７個の色ずれ測定用パターンを図示しており、基準色に対して色ずれ補正を行う色が、（ａ）色ずれなしのとき、（ｂ）＋１００μｍずれているとき、（ｃ）−２００μｍずれているときを示している。なお、色ずれの方向は、図４に図示したように、紙面右側にずれるのを正としている。（ａ）において、７個の色ずれ測定用パターンの中央部で一致するように色ずれ測定用パターンを設定したとすると、（ｂ）のときには、左から３番目の色ずれ測定用パターンで一致し、（ｃ）のときには、右から２番目の色ずれ測定用パターンで一致する。以上のように、色ずれ測定用パターンが、色ずれ測定方向のどの位置の色ずれ測定用パターンに一致しているかもしくは最も近いかを見るだけで、基準色に対する色ずれ補正を行う色の色ずれの方向と量を見積もることができる。色ずれの絶対量を目視で計測するのは非常に難しいが、色ずれの最も少ない色ずれ測定用パターンを見つけるのは目視でも十分可能であるため、上記の色ずれ測定用パターンを用いることにより、目視でも色ずれ量を見積もることができるため、本発明に最も好適である。

色ずれ測定用パターンを基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて異ならせるときにおいても、前記のように色ずれ測定方向の色ずれ測定用パターンの間隔ａ（ｍｍ）は１≦ａ≦３０を満たすのが良く、そうすることで、色ずれ測定用パターンの視認性と色ずれ補正精度の両立が図れる。ａが１ｍｍよりも小さくなってしまうと、色ずれ測定用パターンが密集しすぎて色ずれ測定用パターンの視認性が悪くなってしまい、色ずれが最小となる色ずれ測定用パターンの認識が難しくなってしまう。一方、ａが３０ｍｍよりも大きくなってしまうと、色ずれ測定を行う近傍において複数の色ずれ測定用パターンを描いたときには、色ずれ測定用パターンが色ずれ測定を行う位置から遠く離れた位置に形成されることになり、そのような色ずれ測定用パターンにより色ずれを見積もったときには誤差が大きくなりすぎて、効果的に色ずれ補正が行えなくなってしまう。

基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて、異ならせる色ずれ測定方向の間隔の差ｂ（μｍ）は、色ずれ量測定の分解能に相当するため、以下の式を満足するのが良い。
２０≦ｂ≦１００
上記式において、ｂが２０μｍより小さくなると、色ずれ量測定の分解能は向上するが、色ずれ量の測定範囲は小さくなり（色ずれ測定用パターンの個数が変わらなければ）、測定範囲を広げようとすると、多数の色ずれ測定パターンを描く必要があり、色ずれが最も少ない色ずれ測定用パターンの選択が困難になる。例えば、ｂ＝１０μｍとして、±２００μｍの色ずれ量測定範囲を得ようとすれば、４００÷１０＋１＝４１個の色ずれ測定用パターンが必要になり、それだけの量の色ずれ測定用パターンから最も色ずれが少ない色ずれ測定用パターンを選択するのは非常に煩雑な作業になってしまう。

ｂが１００μｍよりも大きくなると、色ずれ量測定の分解能が悪化し、効果的に色ずれ補正ができなくなってしまうので、ｂは５０μｍ前後に設定するのが良い。前述のように、人の目において色ずれが認識されるのは、状況や個人によって異なるが、５０μｍ程度である。また、発生する色ずれは通常大きくても±２００μｍ程度である。従って、ｂ＝５０μｍとすると、色ずれ測定を行う位置近傍に、４００÷５０＋１＝９個の色ずれ測定用パターンを５ｍｍ間隔程度で形成するのが最も良く、色ずれが最小となる色ずれ測定用パターンの選択の容易性と、色ずれ量測定の分解能の両立が図れる。

前記の色ずれ測定用パターンは、色ずれ測定方向に対して垂直もしくは垂直に近い成分を有する図形が良い。図３に示す例が一実施例であり、色ずれ測定方向に対して垂直成分のみを有する図形である。上記のようにすることで、色ずれ測定用パターンの視認性が向上する。

前記の色ずれ測定用パターンは、基準色及び色ずれ補正を行う色ともに等間隔であるのが良く、どちらも等間隔にすると、色ずれ補正量も等間隔で並ぶ（例えばｂ＝５０μｍのとき、色ずれ補正量は５０μｍ、１００μｍ、１５０μｍ、・・・）ことになり、色ずれ補正量の選択がしやすい。

図４では、色ずれ測定用パターンを基準色と色ずれ補正を行う色との両方において等間隔と設定したが、ｂ＝５０μｍで、９個の色ずれ測定用パターンを描くとしたときには、±２００、±１５０、±１００、±５０、０（μｍ）の色ずれが生じている際に、基準色と色ずれ補正を行う色の色ずれ測定用パターンの色ずれが０となる（パターンが重なる）。

ここで、予め、色ずれ測定用パターンの発生量傾向がわかっており、一部の色ずれ領域において分解能を細かく設定（例えば、±２００、±１２０、±８０、±５０）したいような際には、図５に示すように、基準色と色ずれ補正を行う色のどちらか一方の間隔を等間隔ではなく、間隔を場所によって変調すればよい。図５は、色ずれ補正を行う色の色ずれ測定用パターンの間隔を変調しており、基準色に対して色ずれ補正を行う色が±１２０、±８０、±５０ずれていたときに、基準色と色ずれ補正を行う色の色ずれ測定用パターンが重なる箇所が発生するように設定したときの実施例である。図５についても図４と同様に、図の見易さのため、色ずれ測定用パターンを色ずれ測定方向と垂直方向に並べて図示しているが、実際には重なっている。図５（ａ）は色ずれが０のときであり、７個の色ずれ測定用パターンのうち中央の色ずれ測定用パターンが重なっている。（ｂ）は＋８０μｍずれていたときであり、色ずれ測定用パターンの左から２番目が重なっている。（ｃ）は−１２０μｍずれていたときであり、色ずれ測定用パターンの最も右が重なっている。

上記のように、基準色と色ずれ補正を行う色のどちらか一方の間隔を等間隔ではなく、間隔を場所によって変調することで、色ずれの発生傾向に合わせて色ずれ測定用パターンを最適化でき（つまり、選択できる補正量の間隔を最適化でき）、効果的な色ずれ補正が可能となる。

図４，５と同様のことを、複数の色ずれ検出用パターンを色ずれ測定方向と直交方向に複数並べ、且つ色ずれ測定方向と直交方向の位置に応じて、複数の色ずれ測定用パターンの間隔を変化させることにより実現できる。以下、図６を用いて説明する。

図６において、基準色の色ずれ測定用パターンの間隔は１行目、２行目、３行目ともに３．０ｍｍとし、色ずれ補正を行う色の色ずれ測定用パターンの間隔は、１行目が３．１ｍｍとし、２行目が３．２ｍｍとし、３行目が３．３ｍｍとしている。基準色に対して、色ずれ補正を行う色の色ずれが、図６（ａ）色ずれがないときは、３つの色ずれ測定用パターンのうち中央のパターンが重なっているが、（ｂ）＋１００μｍ（上記と同様に紙面右方向のずれを＋とする）ずれているときは、１行目の最も左のパターンにおいてパターンが重なる。（ｃ）−２００μｍずれているときは、２行目の最も右のパターンにおいてパターンが重なる。つまり、図６のような色ずれ測定用パターンでは、基準色に対して色ずれ補正を行う色が１００μｍのずれが生じているときには１行目においてパターンが重なり、２００μｍのずれが生じているときには２行目、３００μｍのずれが生じているときには３行目にパターンの重なりが生じることになり、色ずれ量と方向を見積もることが可能となる。さらに、この色ずれ測定用パターンは、色ずれ測定方向と直交方向の位置と色ずれ補正量が１対１で対応しているため、色ずれ補正量の読み取りが簡単になる。

図７に示すように、色ずれ測定方向と直交する方向の異なった位置に、複数の色の色ずれ測定用パターンを出力することで、１度の出力で複数の色の色ずれ補正が可能となるため、紙等の出力媒体を節約することが可能となる。更には色ずれ測定用パターンの出力回数を低減できるため、色ずれ補正手順の簡略化が図れ、ユーザやサービスマンに対する負担が軽減できる。図７では、基準色としてブラックを設定し、色ずれ補正を行う色として、１行目にシアン、２行目にマゼンタ、３行目にイエローを出力した実施例である。基準色及び色ずれ補正を行う色ともに等間隔の色ずれ測定用パターンであり、基準色においては間隔が３．０ｍｍであり、色ずれ補正を行う色においては間隔が３．１ｍｍとしている。図７の実施例より、ブラックに対して、シアンが＋１００μｍ、マゼンタが＋２００μｍ、イエローが−２００μｍずれていると見積もることが可能である。

上記の方法は、一度の色ずれ測定用パターンの出力により、複数の色の色ずれの有無及び色ずれ方向及び色ずれ量が認識できるので、本発明に最も好適である。

また、各色と基準色との色ずれを測定するパターンは、前述の図４，５のような色ずれ測定用パターンにしても良いし、前述の図６のような色ずれ測定用パターンにしても良い。

基準色に対して他の全ての色に色ずれが発生しているとは限らない。従って、補正回路２は、色ずれ補正を行う色を選択可能な色ずれ補正色選択手段を有しているのが良い。そうすることで、基準色に対して色ずれが発生している色についてのみ色ずれ補正を行うことで、ユーザやサービスマンが、色ずれ補正にかかる時間や手間を削減できる。

主走査ビームスポット位置間隔の疎密補正として、本発明に最も好適なのは、有効走査領域を複数の区間に分割し、各区間毎に補正を行う方法である。その理由を以下に示す。出力された色ずれ測定用パターンにより、ビームスポット位置間隔の疎密を補正することにより色ずれを補正するときには、「一部を補正すれば他の部分に新たに色ずれが発生する」というようなことがあると、補正に非常に手間がかかってしまう。有効走査領域を複数の区間に分割し、各区間毎に補正を行う方法を用いると、各区間毎に独立して補正を行えるため、「一部の領域のみで任意の量の色ずれ補正を行い、他の一部の領域では色ずれ補正を行わない」というような補正が可能となる。従って、色ずれが生じている部分だけを独立に補正することができ、色ずれ補正が非常に簡単になる。

有効走査領域を複数の区間に分割し、各区間毎にビームスポット位置の補正を行うことにより、ビームスポット位置間隔の疎密を補正する方法について以下で示す。

まず、１つの区間で考える。図８（ａ）は補正前のある１つの区間におけるビームスポット位置を示す図であり、光走査は紙面上の左から右に行うと仮定している。点線は等間隔で記されており、ビームスポット位置はこの点線上にくるのが望ましいが、上記のような原因により、通常、ビームスポット位置は点線上にこない。図８（ａ）ではビームスポット位置が点線上に乗るように描いてあるが、これは説明の簡単化のためであり、実際は、補正前のビームスポット位置は点線上からずれたところに位置しており、この点線からのずれを補正する必要がある。図８（ｂ）は、ビームスポット位置間隔を等間隔で縮小したときを示す図である。このとき、点線からの位置ずれを縦軸に、横軸に光走査方向のビームスポット位置をとると、グラフは右肩下がりとなる。図８（ｃ）はビームスポット位置間隔を等間隔で拡大したときを示す図である。このとき、点線からの位置ずれを縦軸に、横軸に光走査方向のビームスポット位置をとると、グラフは右肩下がりとなる。ここでは、紙面上で点線の右側にずれる位置ずれを正、左側にずれる位置ずれを負としている。各直線の傾きは、ビームスポット位置間隔を縮小（拡大）する量で決定され、ビームスポット位置間隔を大きく縮小（拡大）すると、直線の傾きは急峻になる。

次に複数の区間を組み合わせたものを考える。図９に実線で示したのが、補正前のビームスポット位置ずれであり、図８における点線（つまり等間隔の状態）からの位置ずれを示している。区間１、３ではビームスポット位置間隔が全体的に疎の領域であり、図８（ｃ）の状態に近い。区間２、４ではビームスポット位置間隔が全体的に密の領域であり、図８（ｂ）の状態に近い。従って、区間１，３ではビームスポット位置間隔を全体的に縮める補正を、つまり図８（ｂ）の補正を行えば良く、区間２，４ではビームスポット位置間隔を全体的に広げる補正を、つまり図８（ｃ）の補正を行えば良い。以上により、図８（ｂ）と図８（ｃ）の補正状態を組み合わせ、ビームスポット位置間隔を縮小（拡大）する量を適当に可変することで、図９に一点鎖線で示すような補正を行うことができ、実線で示した補正前の状態を、点線で示した状態のように補正が可能である。つまり、本発明を用いることで、ビームスポット位置間隔の疎密を高精度に補正できる。

各区間において、画素クロックの信号の位相をシフトすることにより前記光ビームの発光タイミングを調整することにより、ビームスポット位置間隔の疎密の補正を行うのが良い。

画素クロックの遷移タイミングを指示する位相データに基づいて画素クロックの周期を変化させる原理を示す図を図１０、１１、１２に示す。

図１０において、画素クロック生成回路１０は高周波クロック生成回路１１、カウンタ１２、比較回路１３及び画素クロック制御回路１４からなる。高周波クロック生成回路１１は画素クロックＰＣＬＫの基準となる高周波クロックＶＣＬＫを生成する。カウンタ１２は高周波クロックＶＣＫＬの立上がりで動作して該ＶＣＫＬをカウントするカウンタである。比較回路１３はカウンタの値とあらかじめ設定された値及び外部から与えられる画素クロックの遷移タイミングとして位相シフト量を指示する位相データと比較し、その比較結果にもとづき制御信号ａ、制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は制御信号ａ、制御信号ｂにもとづき画素クロックＰＣＬＫの遷移タイミングを制御する。

ここで、位相データは走査レンズの特性により生ずる走査ムラを補正したり、ポリゴンミラーの回転ムラによってドット位置ずれを補正したり、レーザ光の色収差によって生ずるドット位置ずれを補正するために画素クロックの位相のシフト量を指示するためのデータで、一般に数ビットのデジタル値で与えられる。

図１０の画素クロック生成回路の動作について図１１のタイミング図を用いて説明する。ここでは、画素クロックＰＣＬＫは高周波クロックＶＣＬＫの８分周とし、標準ではデュティ比５０％とする。図１１（ａ）はＶＣＬＫの８分周に相当するデュティ比５０％の標準の画素クロックＰＣＬＫを生成する様子を、図１１（ｂ）はＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を進めたＰＣＬＫを生成する様子を、図１１（ｃ）はＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を遅らせたＰＣＬＫクロックを生成する様子を示したものである。

まず、図１１（ａ）について説明する。ここでは位相データとして「７」の値が与えられている。比較回路１３には、あらかじめ「３」が設定されている。カウンタ１２は高周波クロックＶＣＬＫの立上がりで動作しカウントを行う。比較回路１３では、まずカウンタ１２の値が「３」になったところで制御信号ａを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ａが”Ｈ”になっていることから丸付き数字１のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｈ”から”Ｌ”に遷移させる。次に比較回路１３では、与えられた位相データとカウンタ値を比較し、一致したら制御信号ｂを出力する。図１１（ａ）では、カウンタ１２の値が「７」になったところで、比較回路１３は制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ｂが”Ｈ”になっていることから丸付き数字２のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｌ”から”Ｈ”に遷移させる。この時、比較回路１３では同時にカウンタ１２をリセットさせ、再び０からカウントを行わせて行く。これにより、図１１（ａ）に示すように、高周波クロックＶＣＬＫの８分周に相当するデュティ比５０％の画素クロックＰＣＬＫを生成することができる。なお、比較回路１３の設定値を変えれば、デュティ比が変化する。

次に、図１１（ｂ）について説明する。ここでは位相データとして「８」を与えるとする。カウンタ１２は高周波クロックＶＣＬＫ のカウントを行う。比較回路１３では、まずカウンタ１２の値が「３」になったところで制御信号ａを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ａが”Ｈ”になっていることから丸付き数字１のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｈ”から”Ｌ”に遷移させる。次に比較回路１３では、カウンタ１２の値が与えられた位相データ（ここでは８）と一致したら制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ｂが”Ｈ”になっていることから丸付き数字２のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｌ”から”Ｈ”に遷移させる。この時、比較回路１３では同時にカウンタ１２をリセットさせ、再び０からカウントを行わせて行く。これにより、図１１（ｂ）に示すように、高周波クロックＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を進ませた画素クロックＰＣＬＫ を生成することができる。

次に、図１１（ｃ）について説明する。ここでは位相データとして「６」を与えるとする。カウンタ１２は画素クロックＶＣＬＫのカウントを行う。比較回路１３では、まずカウンタ１２の値が「３」になったところで制御信号ａを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ａが”Ｈ”になっていることから丸付き数字１のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｈ”から”Ｌ”に遷移させる。次に比較回路１３では、カウンタ１２の値が与えられた位相データ（ここでは６）と一致したら制御信号ｂを出力する。画素クロック制御回路１４は、制御信号ｂが”Ｈ”になっていることから丸付き数字２のクロックのタイミングで画素クロックＰＣＬＫを”Ｌ”から”Ｈ”に遷移させる。この時、同時にカウンタ１２をリセットさせ再び０からカウントを行わせて行く。これにより、図１１（ｃ）に示すように、高周波クロックＶＣＬＫの８分周クロックに対して１／８クロックだけ位相を遅らせた画素クロックＰＣＬＫを生成することができる。

なお、位相データを、例えば画素クロックＰＣＬＫの立上がりに同期させて与えることにより、画素クロックＰＣＬＫの位相を１クロックごとに変化させることが可能となる。図１２は、これを示したタイミング図である。

上記のように、簡単な構成で、画素クロックＰＣＬＫの位相を高周波クロックＶＣＬＫのクロック幅単位に±方向に制御することが可能となる、つまりビームスポット位置の補正が可能となる。

上記のように、画素クロックＰＣＬＫの位相は１クロックごとに（つまり１ドット毎に）変化させることが可能であるため、高精細な補正が可能である。

１クロックごとに位相を変化させると、１クロックごとに位相データをメモリに持つ必要があるため、相当量のメモリが必要になり、コストアップを招く。コストダウンを図りたいときには、有効走査領域を複数の区間に分割し、一つの区間内では一定間隔おきに画素クロックの位相シフトをさせ、且つ区間毎に位相シフトさせる画素数を変化させるような構成にしても良い。そうすることで前記メモリを大幅に低減させることができる。

上記の例として、図１３に、２画素おきに画素クロックの位相をシフトさせた例を示す。図１３に示すように、２画素おきに画素クロックの位相をシフトさせると、補正前に対して階段状にビームスポット位置が変化するが、画素クロックの位相シフト量は小さく（例えば１／１６画素クロック）、直線的に近似して見なせる。また、位相をシフトさせる間隔を変化させることで直線の傾きを変化させることができる、例えば、１画素おきに位相をシフトさせると直線の傾きがより急峻になり（補正量が大きくなり）、３画素おきに位相をシフトさせると直線の傾きがより緩くなる（補正量が小さくなる）。以上より、一定間隔おきに画素クロックの位相を変化させ、各区間毎に位相シフトさせる画素クロックの間隔を変化させることで、近似的に図９に示すような補正が可能となる。

位相シフト量は、アルゴリズムの簡略化の点から、一定量（例えば、±１／１６画素クロック）であることが望ましい。また、前記区間内では、必ずしも一定間隔おきに位相シフトさせる必要はなく、補正するビームスポット位置ずれの状態に合わせて、位相シフトさせる画素の間隔に疎密を持たせるように配置してもよい。そうすることで、高精度な光走査が可能となる。

なお、本発明における「位相データ」には、前述のように位相シフト量を指示するデータだけでなく、上記の何画素おきに位相シフトを行うかの情報も含まれているものとする。ビームスポット位置間隔の疎密補正の方法としては、画素クロック位相をシフトする方法が最も望ましい。位相をシフトさせる方法は比較的簡単な電気回路で実現できるため、低消費電力や低コストの点で有利であるだけでなく、区間の繋ぎ目においてもクロックのジッタが発生しにくいという点で有利である。

また、各区間におけるビームスポット位置の補正として、各区間毎に画素クロックの周波数を変化させることによっても実現できる。その様子を、図１４を用いて説明する。図１４（ｂ）の実線のようなビームスポット位置ずれの補正を行うためには、図１４（ａ）のように区間毎に周波数を階段状に変化させれば良い。各区間毎に画素クロックの周波数を階段状に変化させると、各区間では１次関数的にビームスポット位置の補正ができ、画素クロックの変化量に応じて、１次関数の傾きを変化させることができる。ここで、走査終了側の像高にずれることを正の位置ずれと定義する。図１４（ａ）は、補正前の周波数からの変化量を表している。図１４の区間１においては、図８，９を参照すると、ビームスポット位置間隔が全体的に疎となっているため、周波数を補正前よりも高くすることで補正できる。区間２においては、ビームスポット位置間隔が全体的に密となっているため、周波数は補正前よりも低くすることで、補正できる。区間３，４においても同様のことを行えば、ビームスポット位置ずれを全区間において良好に補正できる。

ここで、画素クロックの周波数の変化は階段状に限定されるものではなく、１次関数、２次関数的等に変化させても良く、その方が実際のビームスポット位置ずれに近い補正を行うことができるため、高精度なビームスポット位置ずれ補正が可能である。

色ずれが発生しやすい箇所は、多色画像形成装置によって決まる傾向にあり、通常は、画像領域の端と画像領域の中央の中間あたりで最も大きな色ずれが発生しやすい。従って、最も色ずれが発生しやすい付近でのみ色ずれ補正を行えば、画像領域全域において、良好に色ずれ補正が可能となる。従って、装置内部で予め色ずれ補正を行う位置を決めておき、その位置の近傍に色ずれ測定用パターンを出力して色ずれ補正を行うのが良く、そうすることでユーザやサービスマンが色ずれ補正にかける手間や時間を低減することができる。

また、通常の装置の使用においては、基準色に対して他の全ての色に色ずれが発生していることは少ないため、全ての色に対して色ずれ測定用パターンを出力するのは効率が悪く、色ずれ補正にかかる時間や手間が増え、ユーザやサービスマンの負荷が増大してしまう。さらには、トナーや紙等の出力媒体等の資源の浪費に繋がる。従って、色ずれ補正を行う色を選択し、その選択された色と基準色についてのみ色ずれ測定用パターンを出力し、色ずれ補正を行うのが良く、そうすることで、色ずれしている色についてのみ効果的に補正できる。

光走査装置の交換時や、装置の設置場所の変更に伴う大きな環境変動や衝撃があったときには、全ての色について色ずれ補正を行う必要がある。そのような時には、上記のように、補正する色を選択して、その色と基準色についてのみ色ずれ測定用パターンを出力し、色ずれ補正を行うという補正方法を用いて、全ての色の基準色に対する色ずれ補正を行うと、色ずれ測定用パターンの出力と色ずれ補正情報の入力を繰り返すことになり、ユーザやサービスマンに煩雑感を与えてしまう。従って、まず初めに、基準色に対して全ての色の色ずれ測定用パターンを一括して出力した後に、色ずれ補正を行う色を選択し、色ずれ補正するのが良い。

上記の、「色ずれ補正を行う色を選択して、その色についてのみ色ずれ測定用パターンを出力して、色ずれ補正を行う色ずれ補正方法」と「色ずれ測定用パターンを全ての色について一括して出力した後に、色ずれ補正を行う色を選択して、色ずれ補正を行う色ずれ補正方法」の２つの色ずれ補正方法は、通常使用時と、光走査装置交換時及び装置の設置場所変更時、といったように状況に応じて使い分けるのが望ましいため、どちらの補正方法も可能な多色画像形成装置が望ましい。

本発明の画素クロック生成回路と光走査装置を示す。 光走査装置の断面図である。 色ずれ測定用パターン（実施例１）を示す。 色ずれ測定用パターン（実施例２）を示す。 色ずれ測定用パターン（実施例３）を示す。 色ずれ測定用パターン（実施例４）を示す。 色ずれ測定用パターン（実施例５）を示す。 ビームスポット位置間隔の疎密を補正する方法を説明する図である。 ビームスポット位置間隔の疎密を補正する方法を説明する図である。 画素クロック生成回路の構成を示す。 図１０の動作を説明するためのタイミング図である。 図１０の動作を説明するための別のタイミング図である。 ２画素おきに画素クロックの位相をシフトさせた例を示す。 各区間毎に画素クロックの周波数を変化させることによって、各区間におけるビームスポット位置を補正する例を示す。

符号の説明

１ 高周波クロック生成部
２ ビームスポット位置間隔疎密補正回路
３ 書込制御部
４ 画像処理部
５ 光源駆動部

Claims (10)

1. 光源と、光源からの光ビームを走査し、像担持体上に結像させる複数の光走査装置と、前記光走査装置により像担持体上に形成された静電像を各色トナーで顕像化する現像手段と、前記像担持体上に顕像化された各色画像を重ね合わせて、紙などの媒体に転写する転写手段とを有し、カラー画像を出力する多色画像形成装置において、前記像担持体上におけるビームスポット位置間隔の疎密を補正するビームスポット位置補正手段を備え、少なくとも基準色に対して任意の色の色ずれ補正が可能な色ずれ補正モードと、前記色ずれ補正モードにおいて所定の色ずれ測定用パターンを出力する色ずれ測定用パターン出力手段と、を有し、出力した色ずれ測定用パターンを目視で測定することにより色ずれ量を測定するとともに、前記色ずれ測定用パターンにより測定した色ずれ補正情報を入力する色ずれ補正量入力手段とを有し、前記色ずれ補正情報に基づいて前記ビームスポット位置補正手段により色ずれ補正を行い、前記色ずれ測定用パターンは、基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて色ずれ測定方向に重ねて配置するとともに、色ずれ測定方向の複数箇所に配置されており、色ずれ測定方向の前記パターンの間隔は基準色と色ずれ補正を行う色とにおいて異ならせ、一方は等間隔であり、他方は等間隔でないことを特徴とする多色画像形成装置。
2. 請求項１記載の多色画像形成装置において、前記基準色及び色ずれ補正を行う色の前記色ずれ測定用パターンを色ずれ測定方向と直交方向の異なった位置に複数出力するとともに、基準色及び色ずれ補正を行う色の少なくとも一方において、色ずれ測定方向と直交方向の位置に応じて前記色ずれ測定用パターンの間隔を変化させることを特徴とする多色画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の多色画像形成装置において、前記色ずれ測定用パターンを色ずれ測定方向と直交方向の異なった位置に複数出力するとともに、色ずれ測定方向と直交方向の位置に応じて前記色ずれ測定用パターンを出力する色を異ならせることを特徴とする多色画像形成装置。
4. 請求項１、２または３記載の多色画像形成装置において、色ずれ補正を行う色を選択する色ずれ補正色選択手段を有していることを特徴とする多色画像形成装置。
5. 請求項１記載の多色画像形成装置において、前記ビームスポット位置補正手段は、走査領域を複数の区間に分割し、各区間毎にビームスポット位置補正を行うことを特徴とする多色画像形成装置。
6. 請求項５記載の多色画像形成装置において、前記ビームスポット位置補正手段は、画素クロックの位相をシフトすることにより行うことを特徴とする多色画像形成装置。
7. 請求項５記載の多色画像形成装置において、前記ビームスポット位置補正手段は、画素クロックの周波数を変調することにより行うことを特徴とする多色画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の多色画像形成装置を用いる色ずれ補正方法であって、前記色ずれ測定用パターンは色ずれ測定方向の予め設定された色ずれ補正を行う位置近傍にのみ出力させるとともに、前記色ずれ測定用パターンが出力された位置において色ずれ補正を行うことを特徴とする色ずれ補正方法。
9. 請求項４〜７のいずれか１項に記載の多色画像形成装置を用いる色ずれ補正方法であって、色ずれ補正を行う色を選択し、前記選択した色と基準色についてのみ前記色ずれ測定用パターンを出力して色ずれ補正を行うことを特徴とする色ずれ補正方法。
10. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の多色画像形成装置を用いる色ずれ補正方法であって、全ての色について前記色ずれ測定用パターンを出力するとともに、前記出力結果に基づき、色ずれ補正を行う色を選択し、色ずれ補正を行うことを特徴とする色ずれ補正方法。

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