JP2006126426A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 色ずれ検知センサが1個である場合であっても、搬送方向の書き出し位置補正精度を高くする。
【解決手段】 ビームを走査して画像を形成する画像形成部を複数持ち、画像形成部ごとにビーム走査方向が異なっているとき、中央以外に配置されている1個の色ずれ検知センサ10で搬送方向の色ずれを検知し、補正値を計算し、色ずれ補正を行う。このとき、右書き出しの画像形成部の走査線傾きと、左書き出しの画像形成部の走査線傾きと、色ずれ検知センサ10の位置と、レジ検の検出結果に応じて補正値を決定する。
【選択図】 図4

Description

本発明は、カラープリンタ、カラー複写機、カラーファクシミリ装置等の、特に複数の画像形成部を有し、ビームにより画像を描画するカラー画像形成装置に関する発明である。
電子写真方式のカラー画像形成装置においては、高速化のために複数の画像形成部を有し、搬送ベルト上に保持された記録材上や、中間転写ベルト上に順次異なる色の像を転写する方式が各種提案されている。
このような構成において、画像形成時間をさらに短縮するために、光走査装置(以下、スキャナ)の回転速度の高速化が行われている。通常、スキャナには回転多面鏡(以下、ポリゴンミラー)が使用されており、ポリゴンミラーの偏向角の誤差がビームの光路長によって感光体上での位置の変動を生じさせている。このため、ポリゴンミラーの各面は倒れ誤差が非常に小さいことが必要であり、また高速回転による振動が少ないことも必要である。したがって、ポリゴンミラーの安定した回転を得るために、ポリゴンミラーの倒れの精度が必要となり、精密加工技術が要求されるため、ポリゴンミラーは非常に高価である。そして、このようなスキャナを複数搭載した画像形成装置は大型で高価なものになっている。そこで、コストダウンを図るため、複数の画像形成部に対して共通のスキャナを用いるようにした構成が知られている(例えば、下記特許文献1参照。)。特許文献1では、2つのビームを1つのポリゴンミラーで偏向走査している。2つのビームはそれぞれに対応する感光体を逆方向に走査する。
また、カラー画像形成装置では、転写材の種類によりプロセススピードを変更する画像形成装置がある。このような画像形成装置では、例えば、普通紙では通常速度、厚紙では1/2速、OHTシートでは1/4速というようにプロセススピードが切り替えられる。このとき、走査スピードを変更せずに用紙の搬送スピード(プロセススピード)を変更したとき、傾きの大きさが変わる。図8は、走査スピードを変更せずにプロセススピードを変更したとき、ビーム走査線傾きが変わることを説明する図である。
1kと1cは感光体(感光体ドラム)で、図示する矢印の向きに回転する。2ckはレーザビームスキャナで、感光体1kと1c上を逆方向に走査する。3は搬送ベルトで、図示する方向に回転する。50は感光体1cが回転しないときのビーム走査線を示す。52は通常のプロセススピードで感光体1cが回転したときのシアン(以下、Cと記す)のビーム走査線である。走査している間にも感光体1cが回転するため、約1ドット分傾く。51は通常の半分のプロセススピードで感光体1cが回転したときのビーム走査線である。走査している間の感光体1cの回転により、約1/2ドット傾く。ブラック(以下、Kと記す)では、逆方向に走査するため、Cとは逆の方向に傾く。
また、色ずれを補正するために、画像領域の両端に色ずれ検知センサを配置して、色ずれを検知する構成が、例えば特許文献2に示されている。この構成で搬送方向の色ずれを補正する場合には、左右の色ずれ検知センサでそれぞれ搬送方向色ずれを検知し、左右の色ずれ量を平均したものを色ずれ量として補正することで、走査方向に渡り平均的に色ずれを補正することが出来る。
特公平4−51829号公報 特開2002−23445号公報
しかしながら、上に示した従来の構成の場合、以下のような問題点があった。
色ずれ検知センサは高価であるため、1個で色ずれを検知することで安価な装置を構成する場合がある。この場合、1箇所での搬送方向色ずれしか検知できない。背景技術の項で述べたように、右書き出しと左書き出しでは傾きが逆になるため、中央で搬送方向色ずれを合わせれば左右均等に色ずれが分散される。ところが、他の部材との干渉を避けるためなどの理由により、色ずれ検知センサが中央に配置できないことがある。この場合、色ずれ検知センサの位置で搬送方向色ずれが最小になるように搬送方向色ずれを補正すると、左右のどちらかで色ずれが大きくなってしまうという問題がある。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、色ずれ検知センサを中央に配置できないときの搬送方向色ずれを最小限に押さえることのできるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本出願の第1の発明は、ビームを走査して画像情報に対応した静電潜像を感光体上に形成し、前記静電潜像を現像する画像形成部を複数持ち、ビーム走査線に垂直な方向である搬送方向色ずれを検知するずれ検知手段と、前記搬送方向色ずれを補正する色ずれ補正手段を有し、前記複数の画像形成部で少なくとも1つの画像形成部のビーム走査方向が他の画像形成部と異なるカラー画像形成装置において、前記ずれ検知手段が画像中央位置以外に配置されており、前記ずれ検知手段による検知結果と、前記ビーム走査線の傾きと、前記ずれ検知手段の走査方向の位置に基づいて前記搬送方向の色ずれ補正値を決定する補正値決定手段を有し、前記色ずれ補正値に基づき前記色ずれ補正手段により搬送方向色ずれを補正することを特徴とする。
本出願の第2の発明は、画像形成時の搬送速度を複数持つ画像形成手段を持ち、前記搬送速度に応じて、前記補正値決定手段での計算方法を変更することを特徴とする。
本出願の第3の発明は、前記ビーム走査線の傾きを記録する記録手段を有し、前記補正値決定手段では前記記録手段に記録された前記傾きに応じて補正値を計算することを特徴とする。
本出願の第4の発明は、前記記録手段を前記ビームを走査する走査手段に有することを特徴とする。
本出願の第5の発明は、カラー画像形成装置の操作パネルやカラー画像形成装置に接続された装置から前記傾きを前記記録手段に記録することが可能であることを特徴とする。
本出願に係る第1の発明によれば、感光体によりビーム走査方向が逆であり、画像中央に色ずれ検知センサがなくても計算により搬送方向色ずれを最小にすることができ、高品位な画像を得ることができる。
本出願に係る第2の発明によれば、搬送速度に応じて色ずれ補正の計算方法を変更するため、搬送速度の違いに起因する色ずれ検知結果の違いを補正することができ、高品位な画像を得ることができる。
本出願に係る第3の説明によれば、走査線の傾きを記録しておくことができるため、補正を傾きに応じて行うことができ、より色ずれの少ない画像を得ることができる。
本出願に係る第4の発明によれば、ビームを走査するユニット(スキャナユニット)に傾きを記録しておくことができるため、スキャナユニットの交換等を行っても色ずれの補正を高精度に行うことができる。
本出願に係る第5の発明によれば、スキャナユニットユニットごとのビーム走査傾きをプリンタなどのコントロールパネルや接続されたコンピュータから入力することが可能となるため、ユニット等の交換を行っても色ずれの補正を高精度に行うことができる。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。
実施例1では、1ポリゴン複数ステーションの構成において、色ずれ検知センサが画像中央にない場合の搬送方向色ずれ補正について説明する。
図1は、本発明の実施例に係る画像形成装置の全体を説明する図である。
本発明の実施例は、4色すなわち、イエロー(以下、Yと記す)、マゼンタ(以下、Mと記す)、シアン(以下、Cと記す)、ブラック(以下、Kと記す)の画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、1y、1m、1c、1kは静電潜像を形成する感光体ドラムであり、それぞれY、M、C、K用の感光体ドラムである。2は画像信号に応じて露光を行い、感光体ドラム1上に静電潜像を形成するレーザスキャナである。2ymはYとMの感光体ドラム1y,1mを走査するレーザスキャナ、2ckはCとKの感光体ドラム1c,1kを走査するレーザスキャナであり、それぞれ、2つの画像形成装置の露光を行う。レーザスキャナの構成は後述する。
3は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、転写ベルトを兼ねた無端状の搬送ベルトである。4は図示しないモータとギア等からなる駆動手段と接続され、搬送ベルト3を駆動する駆動ローラである。5は搬送ベルト3の移動に従って回転し、かつ搬送ベルト3に一定の張力を付与する従動ローラである。
以下、本発明の実施例の動作について説明する。
ホストコンピュータなどからプリントすべきデータがプリンタに送られ、プリンタの方式に応じた画像形成が終了し、プリント可能状態となると、図示しない用紙カセットから用紙が供給され、搬送ベルト3に到達し、搬送ベルト3により用紙が各色の画像形成部に順次搬送される。搬送ベルト3による用紙搬送とタイミングを合わせて、各色の画像信号が各レーザスキャナ2(2ck、2ym)に送られ、感光体ドラム1上に静電潜像が形成され、図示しない現像器でトナーが現像され、転写部で用紙上に転写される。図1では、Y、M、C、Kの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルト3から分離され、図示しない定着器で熱によってトナー像が用紙上に定着され、プリンタの外部へ排出される。
図2にスキャナ光学系の概略斜視図を示す。図1と同一のものには、同一の符号を記してある。説明では、スキャナ2ckについて述べるが、スキャナ2ymも同じ構成である。
201cと201kは、それぞれ、Cの画像形成部とKの画像形成部に対応するレーザビーム光源(通常はレーザダイオード)である。
レーザビーム光源201kより出射されたレーザビームはコリメータレンズ205kによりコリメートされた後、ポリゴンミラー203ckで走査される。走査されたビームはf−θレンズ206kで走査速度を補正され、折り返しミラー202kで反射され、最終的に感光体1k上に画像信号に対応した潜像を形成する。感光体上1kでの画像信号書き込みタイミングを検出するためのビーム検出手段であるセンサ(以下、BDセンサと記述する)204kから出力された図示しない水平同期信号(以下、BD信号と記述する)に画像クロックを同期(以下BD同期と記述する)させる。画像クロックをBD同期させてから、ある時間遅延させ、画像信号の書き込みを開始する。また、BD信号を用いて、ポリゴンミラー203ckに接続されているモータが規定回転速度で回転するように回転速度制御を行う。
レーザビーム光源201cから出射されたレーザビームは同様にポリゴンミラー203ckで偏向走査され、感光体1cに画像信号に対応した潜像を形成する。レーザビーム光源201cに対応するBDセンサは204cである。同図から分かるように、CとKで感光体への走査方向は逆になる。
次に、ビーム走査線の搬送方向色ずれ量を検知する方法を説明する。
搬送ベルト3上に、ビーム走査線の搬送方向の色ずれを検知するためのパターンを形成し、搬送ベルト3の一箇所に設けられた光学センサ10で読み取り、基準となる色からのビーム走査線の搬送方向ずれ量を検知する。
図3は、ビーム走査線の搬送方向色ずれ量を検知するためのパターンを説明する図である。
同図において、20Y、20M、20C、20Kは、それぞれY、M、C、Kのビーム走査方向に伸びた直線パターンである。10は位置ずれを検知するための光学センサで、色ずれ検知センサと呼ぶ。色ずれ検知センサ10の出力信号は、CPUなどを含むコントロールユニット30に入力されている。
色ずれ検知センサが1個の場合、その配置は画像中央が望ましいものの、他の部品とのメカ的干渉や光学的干渉を避けるなどの理由により、画像中央に配置できないことがある。その場合、図3のように、画像中央からずれた場所に色ずれ検知センサ10を配置する。本実施例では、図3の走査線20Y,20M,20C,20Kの右端から1/3の位置に配置されている。
図3で、20Yと20Mは走査方向が逆であるため、搬送ベルト3は、図に示した搬送ベルト移動方向に移動する。搬送ベルト3の移動に伴い、色ずれ検知センサ10は、直線パターン20Y,20M,20C,20Kを順次検出し、信号を出力する。コントロールユニット30は、色ずれ検知センサ10から出力された信号から、それぞれの直線パターンの間隔T_YM・T_MC・T_CKを測定する。同図でT_YMは色ずれ検知センサ10の位置における直線パターン20Yと20Mの間隔を示す。同様にT_MCは色ずれ検知センサ10での20Mと20Cの間隔、T_CKは色ずれ検知センサ10の位置における20Cと20Kの間隔を示す。
図4を用いて、色ずれ検知センサ10の位置でのT_YMの理想値を求める方法を説明する。
23は画像左端位置を示す線であり、24は画像右端位置を示す線である。21は画像中央位置を示す線であり、線23と線24の中央に位置する。パターン20Yと線21の交点と、パターン20Mと線21の交点の距離がL_YM0のときにちょうどYとMの色ずれが生じないとする。L_YM0の値は、パターンにより決まる値である。また、用紙に対し水平な線25とパターン20Yがなす角をθとし、用紙に対し水平な線26とパターン20Mがなす角をφとする。θとφのプラス・マイナスは、図4の向きに決める。θとφは光学系等で決まる値である。色ずれが生じないとき、色ずれ検知センサ10の位置を示す線22が、パターン20Yとパターン20Mに切り取られる長さL_YM1は、次の式で求めることができる。
L_YM1=L_YM0−a(tanθ+tanφ)・・・(式1)
ここで、aは線21と線22の距離である。
また、搬送ベルト3の速度をvとすると、色ずれが最小になるようなT_YMの値T_YM1はL_YM1/vとなる。
色ずれ検知センサ10で測定されたT_YMに対し、T_YM1になるようにMの搬送方向書き出しタイミングを補正してやることで、色ずれを補正できる。搬送方向書き出しタイミングの補正は、画像データのラインをずらしたり、ポリゴンミラーの位相を変更したりすることで行う。
なお、本実施例では、色ずれ検知センサが画像中央部にない理由として他の部品とのメカ的干渉や光学的干渉を挙げた。ただし、他の理由により色ずれ検知センサが画像中央部にない場合であっても、当然本構成は有効である。
以上の構成により、色ずれ検知センサが画像中央部に配置されていない系において、搬送方向の色ずれ量を低減させることができ、高品位な画像を出力できる。
実施例2では、色ずれ検知時の搬送スピードにより、補正値を変更する構成について説明する。
本実施例の全体構成は、実施例1と同様である。
通常速度でCとKのビーム走査ラインの傾きとプロセススピードを1/2にした場合の傾きの差により、走査線の両端で通常速度と1/2速の場合で約1/2ドットだけずれる。それを説明したのが図5である。60Cと60KはそれぞれCとKの通常速度のプロセススピードで用紙にビーム走査方向の直線を印刷したものである。60Cと60Kの矢印はビーム走査方向を示しており、説明の便宜上書き足した。この図では、走査線の両端で、それぞれ1ドットのずれが生じている。
次に、1/2のプロセススピードで印刷した直線が61Cと61Kである。本実施例では、プロセススピードを変えたとき、ビーム走査スピードを変更しない構成をとる。具体的には、例えばプロセススピードを1/2にするときには、2走査に1走査だけ画像を形成し、残りの1走査では画像を形成しないようにする。また、例えば1/4のプロセススピードにするときは、4走査に1走査だけ画像を形成し、残りの3走査では画像を形成しないようにする。
このような構成であると、プロセススピードを変更するときにスキャナの回転数を変更する必要がなく、シンプルな回路で構成できる。また、スキャナの回転数変更にかかる時間も必要ないことから、プロセススピードの変更にかかる時間が短くできるというメリットもある。プロセススピードが変わってもビーム走査速度は変えていないため、CとKの傾きにずれが生じ、中央で紙搬送方向に位置を合わせた場合で、直線両端で1/2ドットのずれが生じる。正確には、感光体での走査線の終端から、次の走査線の先端までの時間分だけずれ量は小さくなるものの、説明を簡単にするため、1/2ドットずれるとして説明する。なお、正確に計算するには、感光体での走査線の終端から次の走査線の先端までの時間分を考慮してずれ量を計算すればよい。
プロセススピードが1/2の時に、色ずれ検知を行った場合には、中央に色ずれ検知センサがないことから、通常速度のときの色ずれ検知と色ずれ検知センサの位置における色ずれ量が変わってくる。そのため、補正量も変える必要がある。
次に、補正量の変更に関して具体的に説明する。
図6は、本実施例における色ずれ検知センサの位置でのパターン間隔を説明する図である。
線123は画像左端位置を示す線であり、線124は画像右端位置を示す線である。線121は画像中央を示す線であり、線123と線124の中央に位置する。線122は色ずれ検知センサの位置を示す線であり、線121とは異なる位置にある。通常速度における色ずれ検知センサ用パターンが120Y(Y)と120M(M)である。通常速度の半分の速度における色ずれ検知センサ用パターンが127Y(Y)と127M(M)である。図のように、線123と線124の距離をaとし、線123と線122の距離をbとする。また、通常速度において、画像右端における左端からの傾きを示す距離を図のようにcおよびdとする。
パターン120Yと線121の交点と、パターン120Mと線121の交点の距離がL_YM0のときにちょうどYとMの色ずれが生じないとする。L_YM0はパターンで決まる値である。
図6から明らかなように、線121の位置で色ずれが生じないとき(=色ずれが最小となるとき)、色ずれ検知センサの位置を示す線122がパターン120Yとパターン120Mに切り取られる線分の長さL_YM1′は次のようにあらわすことができる。
L_YM1′=L_YM1−(b/a−1/2)(c+d)・・・(式2)
また、搬送ベルト3の速度をvとすると、色ずれが最小になるようなT_YMの値T_YM1は次の式で表される。
T_YM1=L_YM1′/v・・・(式3)
次に、速度を通常速度の半分にしたときには、線121の位置で色ずれが生じないとき(=色ずれが最小となるとき)、色ずれ検知センサの位置を示す線122がパターン127Yとパターン127Mに切り取られる線分の長さL_YM2′は、図6から明らかなように、次のように表すことができる。
L_YM2′=L_YM1′−b/a(c+d)/2・・・(式4)
また、搬送ベルトの速度をvとすると、色ずれが最小になるようなT_YMの値T_YM2は次の式であらわされる。
T_YM2=L_YM2′/v・・・(式5)
搬送速度に応じて、補正の目標とする値を式3や式5で表される値とすることで、搬送速度を変更したときも画像両端での色ずれ量を分散することで、色ずれ最大値を小さくすることができる。
以上の構成により、搬送速度を変更したときであっても、画像両端での色ずれ量を分散することで、色ずれの最大値を小さくすることができ、画質を向上させることができる。
実施例1や実施例2では、傾きは設計時に決まる値を用いて搬送方向色ずれ補正量の計算を行っていた。この場合、傾きの製造上のばらつきを考慮することはできない。そこで、本実施例では、走査線の傾きを工場出荷時に不揮発メモリなどに記録する構成について説明する。
図7は、本実施例の動作に必要な構成の概略を示したブロック図である。
30は、図1にも示したコントロールユニットで、プリンタの制御を行う。31は、コントロールユニット30内にあるCPUで、プリンタの制御のための演算などを行う。32は、不揮発メモリで、CPUが傾き量の記録やその他プリンタに関する情報の記録に用いる。10は色ずれ検知センサである。36はプリンタのインターフェースで、ここにパソコン(PC)などの入力端末35が接続される。インターフェース36は、プリンタポートやネットワークポートのように通常プリンタに実装されている汎用のインターフェースや、ジグなどを接続する専用のインターフェースを用いる。入力端末35は、インターフェース36を介して、コントロールユニット30と通信でき、ビーム走査線傾きを不揮発メモリ32に記録することができる。
まず、工場での組み立て後や市場での修理後に、傾きを調べる。テストチャートを印刷することで、ビーム走査線の傾きを調べる。テストチャートはY、M、C、Kそれぞれを印刷し、目視で傾きとして設定すべき値が分かるものにする。あるいは、テストチャートを専用の装置で読み取り、傾きを測定してもよい。その測定結果を入力端末35から入力し、コントロールユニット30内のCPU31を介して不揮発メモリ32に傾きを書き込む。ここでいう走査線の傾きとは、図4のθやφを示す数値や、図6でcやdを示す数値である。あるいは、画像左端と画像右端の搬送方向位置の差を記録しても良い。
色ずれ検知を行うと、不揮発メモリ32から傾きを読み取り、実施例1や実施例2で示した方法で搬送方向の色ずれ補正値を決定する。
本実施例では、スキャナを本体に組んでから傾きを測定する構成について説明した。ただし、スキャナ単体で傾きを測定し、測定値をスキャナに記録し、本体との通信により測定値を制御部が取得する構成であっても、本構成は有効である。あるいは、スキャナ単体で傾きを測定し、測定値をスキャナに表示しておき、操作パネルやプリンタに接続されたコンピュータなどを介して、スキャナに表示されている内容をコントロールユニット内の不揮発メモリに記録する構成であっても良い。
実施例1から3においては、1ポリゴンで2つの画像形成部を走査する構成について説明した。これが1ポリゴンでさらに多くの画像形成部、例えば4つの画像形成部を走査するような構成であっても、同様の考え方で色ずれが少なくなるような補正が可能である。
以上の構成により、製造上のばらつきを補正することができ、色ずれの少ない、高品位な画像を出力できる。
本発明の実施例における画像形成装置の全体を示す図 本発明の実施例における画像形成装置のレーザスキャナ光学系2ckを示す概略斜視図 ビーム走査線搬送方向検知用パターンを説明する図 T_YMの理想値を求める方法を説明する図 1/2速度にしたときのずれ量を説明する図 実施例2における色ずれ検知センサの位置でのパターン間隔を説明する図 実施例3における構成の概略を説明する図 ビーム走査線傾きに起因する色ずれを説明する図
符号の説明
1y、1m、1c、1k 感光体(感光体ドラム)
2ck、2ym レーザスキャナ(レーザスキャナ光学系)
10 色ずれ検知センサ(光学センサ)
20Y、 20M、 20C、 20K 直線パターン
120Y、120M 色ずれ検知センサ用パターン
127Y、127M 色ずれ検知センサ用パターン
30 コントロールユニット
31 CPU
32 不揮発メモリ
35 入力端末

Claims (5)

  1. ビームを走査して画像情報に対応した静電潜像を感光体上に形成し、前記静電潜像を現像する画像形成部を複数持ち、
    ビーム走査線に垂直な方向である搬送方向色ずれを検知するずれ検知手段と、
    前記搬送方向色ずれを補正する色ずれ補正手段を有し、
    前記複数の画像形成部で少なくとも1つの画像形成部のビーム走査方向が他の画像形成部と異なるカラー画像形成装置において、
    前記ずれ検知手段が画像中央位置以外に配置されており、
    前記ずれ検知手段による検知結果と、前記ビーム走査線の傾きと、前記ずれ検知手段の走査方向の位置に基づいて前記搬送方向の色ずれ補正値を決定する補正値決定手段を有し、
    前記色ずれ補正値に基づき前記色ずれ補正手段により搬送方向色ずれを補正することを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 画像形成時の搬送速度を複数持つ画像形成手段を持ち、
    前記搬送速度に応じて、前記補正値決定手段での計算方法を変更することを特徴とする請求項1に記載のカラー画像形成装置。
  3. 前記ビーム走査線の傾きを記録する記録手段を有し、
    前記補正値決定手段では前記記録手段に記録された前記傾きに応じて補正値を計算することを特徴とする請求項1または2に記載のカラー画像形成装置。
  4. 前記記録手段を前記ビームを走査する走査手段に有することを特徴とする請求項3に記載のカラー画像形成装置。
  5. カラー画像形成装置の操作パネルやカラー画像形成装置に接続された装置から前記傾きを前記記録手段に記録することが可能であることを特徴とする請求項3に記載のカラー画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008259070A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Canon Inc 画像形成装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体
JP2011064830A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Ricoh Co Ltd 光走査装置、画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及び画像形成装置の制御プログラム

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