JP2008096550A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー画像形成装置において、随時、画像位置検出による位置ずれ補正動作を行わず、温度による位置ずれ補正を実行するため、温度検出手段による予測位置ずれ補正動作を実行する場合、予め決定していた予測位置ずれ補正値とずれが発生し、位置ずれ誤差が大きくなる課題があった。
【解決手段】温度結果に応じた予測位置ずれ補正を実行することがないよう、記録媒体である複数個の感光体に露光するための露光手段が１つのユニットで形成され、前記ユニットを保持する部材が、各感光体を保持している側板で支持され、前記ユニットの保持部材は、搬送方向に対して一端が固定され、他端は搬送方向に自由に稼動可能ように保持されている
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像データに応じ画像を印刷するカラー画像形成装置に係り、画像の位置ずれを高精度で補正することができるカラー画像形成装置に関するものである。

感光体の周囲に、帯電、露光、現像の各手段を有するユニットを記録媒体の近傍に複数個配置し、各感光体に形成された異なる色のトナー像を記録媒体に順次転写し、記録媒体に保持されたカラートナー像を定着するタンデム式のカラー画像形成装置が知られている。
このタンデム式カラー画像形成装置は、各色ごとにユニットを設けるので高速化が容易である反面、各色を記録紙に位置ずれなく形成することが難しく、このため画質が低下するという問題がある。この位置ずれの要因の一つは、経時的な変化や温度変化によって、各ユニット間に相対的な位置ずれが発生することが挙げられる。
また、感光体や中間転写体の僅かな速度誤差や変動によっても各色の画像間の位置ずれが生じる。このような位置ずれによる画質低下を防ぐために、記録媒体や中間転写体上に、各色間の位置ずれを検出するための各色トナー像、即ちパッチパターンを形成し、このパッチパターンを検出器で検出して位置ずれを補正する方式が知られている。
上述の位置ずれを極力小さく抑えるためには、位置ずれの検出精度を高めることが必要である。通常各色間の位置ずれは、最大でも１００μｍ以下、平均では５０μｍ以下にすることが望ましい。そのためには、画像位置検出器は、１０μｍ以下の精度で位置ずれを検出している。
ここで、画像位置検出器による検出結果から得られた情報により、基準色に対する位置ずれ量を算出し、その算出結果から、基準色以外のカラー画像形成ユニット内の光学ユニットの書き込みタイミングまたは、光学ユニットの位置を補正することで位置ずれの少ないカラー画像形成装置を得ることができる。
画像位置検出器の検出精度を上げる工夫として、特許文献１では、振動成分（速度変動成分）の概略整数倍にパッチ間隔を設定し、振動による検出精度の低下を防ぐ提案がされている。

しかし、近年では、画像形成装置の高速・高密度化により、各記録媒体に１走査で露光するビーム数が増えており、光源には、半導体レーザアレイや２次元面発光レーザ等が用いられている。このため、複数ビームの走査方法にはいろいろな提案がされており、半導体レーザアレイ及び２次元面発光レーザのビームを斜めに配置した斜め走査方式、半導体レーザアレイ及び２次元面発光レーザのビームを縦に配置した縦走査方式が提案されているが、更にビーム数を増やすために、２つの半導体レーザアレイ及び２次元面発光レーザのビームを合成する方式なども提案されている（特許文献２）。
そして、カラー画像形成装置においても、このような光源を用いての複数ビームによる書込みが行われている。複数ビームを用いた場合、初期調整、温度や経時変化などで、ビーム間隔が異なる場合が生じてくる。特に２つの光源のビームを合成する場合などビーム間隔のずれが大きく、調整や温度によって数μｍから十数μｍの変化が生じてくる。そして、タンデムのカラー画像形成装置では、各色のユニット毎に温度が異なっていた場合、色間でビーム間隔が異なってしまう。このように、ビーム間隔が異なるような場合において、各色間の位置ずれをパッチパターンを用いて、検出する場合、パッチを形成するビームが、前記で示したようなビーム間隔誤差が発生したままであると、ある特定の間隔で形成したパッチの位置が数μｍから十数μｍずれることになり、この値が、そのまま検出誤差になってしまう問題を有していた。

特許第３２４６００８号 特開２００３−１６１９０３公報

したがって、カラー画像形成装置において、随時、画像位置検出による位置ずれ補正動作を行わず、温度による位置ずれ補正を実行するため、温度検出手段による予測位置ずれ補正動作を実行する場合、予め決定していた予測位置ずれ補正値とずれが発生し、位置ずれ誤差が大きくなる問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、複数ビームによる走査間隔の誤差が発生しても、位置ずれの検出に影響しないようなカラー画像形成装置を提供することを課題とする。

すなわち本発明は、温度結果に応じた予測位置ずれ補正を実行することがないように、記録媒体である複数個の感光体に露光するための露光手段が１つのユニットで形成され、前記ユニットを保持する部材が、各感光体を保持している側板で支持され、前記ユニットの保持部材は、搬送方向に対して一端が固定され、他端は搬送方向に自由に稼動可能ように保持されている
具体的には、記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと前記複数の画像形成ユニットで形成された画像を転写位置にて転写されたトナー像を搬送するカラー画像形成装置において、記録媒体である複数個の感光体に露光するための露光ビームが複数ビームで形成され、位置ずれを検出するために、複数のパッチパターンを形成する際に、パッチの書込みのビームが常に同じビームで形成されることに特徴がある。
さらに、本発明は、記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと前記複数の画像形成ユニットで形成された画像を転写位置にて転写されたトナー像を搬送するカラー画像形成装置において、記録媒体である複数個の感光体に露光するための露光ビームが複数ビームで形成され、位置ずれを検出するために、複数のパッチパターンを形成する際に、パッチの書込みのビームが、常に同じ半導体レーザアレイからの出射ビームであることに特徴がある。

本発明によれば、複数ビームにて同時に走査する露光手段において、色間の画像位置ずれを精度良く検出しすることが可能になり、位置ずれの少ないカラー画像形成装置を得ることができる。

以下に、本発明を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

（実施例1）
以下本発明を用いたカラー画像形成装置の実施例を図により説明する。
図１は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（クロ）を用いた、本発明に係るカラー画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。各色のカラー画像データとして送られてきた信号を書き込み信号に変換し、露光手段(マルチビーム走査装置)２０２にて、記録媒体の一つである感光体２００上に露光する。
図２は、各画像形成ユニットの概略構成図である。中間転写体１０１近傍に縦積みで配置されたＹユニット１００Ｙ、Ｍユニット１００Ｍ、Ｃユニット１００Ｃ及びＫユニット１００Ｋは、各々図２に示す通り、感光体２００、帯電手段２０１、現像手段２０３で構成されており、一連の電子写真プロセスを経て、記録媒体の一つである感光体２００にカラートナー像を形成する。
図３、本発明に係るカラー画像形成装置の露光手段を示す概略構成図である。Ｎ本（本実施例ではＮ＝４）のレーザビームを発光する半導体レーザアレイ３００（以下ＬＤＡと称す）と、光を平行にするコリメートレンズ３０１、レーザビームを走査するポリゴンミラー３０２及び光を収束するｆθレンズ３０３で構成されたレーザビーム走査系と、ミラー３０４、レーザビーム走査における基準位置を検出するビームディテクト手段３０５で構成される。感光体２００上で走査される複数レーザビーム３０６は、印刷密度にあった間隔になるような傾きθで走査されている。

各々ユニットが形成したカラートナー像は、Ｙ第一転写手段１０３Ｙ、Ｍ第一転写手段１０３Ｍ、Ｃ第一転写手段１０３Ｃ、Ｋ第一転写手段１０３Ｋにより、中間転写体１０１に順次転写される。中間転写体１００に転写されたカラートナー像は第二転写手段１０４により、記録媒体の一つである記録紙１０５に一括転写され、定着手段１０６で記録紙１０５に定着される。ここで、中間転写体１０１にてカラートナー像を搬送するための動作は、駆動ローラ１０８を回転することで得られている。
この画像形成装置は、装置の立ち上がり時や、装置内の温度がある一定以上変化した時などに、各色間の位置ずれを補正する動作を行う。図４は、記録媒体と画像位置検出装置の関係を示す説明図である。つまり、図４に示すように各色ユニットで形成された位置ずれ検出用トナー像パターンを、中間転写体１０１に転写し、中間転写体１０１によって搬送されたトナー像パターン４０４は、画像位置検出器４００によって検出され、位置ずれ補正制御部１０７にて、ある特定色ここでは黒色のトナー像パターンによる検出信号と、各色Ｙ、Ｍ、Ｃのトナー像パターン検出信号とのそれぞれの時間間隔を測定し、その相対的時間差によって、各色ユニットの半導体レーザ(図示しない)から発光するレーザビームの発光タイミング等を制御することで、相対的時間差を小さく抑える。つまり、各色間の相対的位置ずれを小さく抑えることが可能となる。

図５は、画像位置検出器を示す概略構成図である。発光部４０１から出射した光は、中間転写体１０１へ照射される。中間転写体１０１で反射した光は、受光部４０２に照射される。中間転写体に形成されたトナー像を、受光部４０２で受光され、反射光量に応じた検出信号が得られる。
図６は、画像位置検出方法を説明する概略図である。
中間転写体１０１に形成されたパッチパターン４０４が画像位置検出器４００を通過すると、検出器４０２に入射する反射光が変動する。反射光の変動は検出器４０２により検知され、これにより検出器４０２の検知信号は図６に示すような出力４０８を生ずる。この信号と閾値電圧４０９との2つのクロス点４１０、４１１の中央のタイミングを検出することでパッチパターン４０４の位置を検出し、次のパッチパターンとの時間間隔Tを計測し距離に変換している。
上記動作は、装置を起動した時あるいは特定の条件、例えば所定の温度上昇値になった時や連続印刷で所定の印刷枚数に達した時などに行われる。この画像位置検出補正動作中は、中間転写体１０１のパッチパターン形成を行うため記録紙１０５への印刷動作を行わない。そのため、前記動作を頻繁に実行することは、印刷のスループットが下がるため、あまり行いたくない。図1に示す温度検出手段４１０の温度検出結果を用いて、前記の画像位置検出補正動作の実行を行う。この機能は、位置ずれ補正制御部１０７で実行される。

次に、本発明に係る具体例について説明する。図３に示した横線のパッチパターン４０４を、複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合を示す。図７は、複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合で、走査ビーム書込みによる不具合を示す説明図である。
図７（ａ）においては、ビーム間隔が等しい場合をしめしている。４ｃｈのＬＤＡで走査し、感光体上を傾きθ１にて４個の走査ビーム３０６が走査している。パッチパターン４０４は副走査方向に４ドット、走査方向に２６ドットで形成した場合の例を示している。まず、ポリゴンによる第１走査で、パッチパターン４０４を形成する。次のパッチパターンをＬ１の距離を置いて形成する場合、第ｎ走査の３ビームと第ｎ+１走査の１ビームを用いている。この時、走査ビーム３０６内のビーム間隔Ｐ１と、第ｎ走査の最後のビームと第ｎ+１走査の最初のビームとの間隔Ｐ２が、Ｐ１＝Ｐ２の関係にある。
次に図７（ｂ）はビーム走査間隔が不均等時、つまり、前記で示したＰ１とＰ２が異なる場合である。これは、図示しているように、ビームの傾き調整誤差や温度等で、（ａ）より傾きが小さくなった（傾きθ２）ケースを示している。Ｐ３は（ａ）に対し狭くなり、Ｐ４は逆に広くなっている。この場合、画像位置検出器４００にて検出した距離Ｌ２は、（ａ）に比べ（Ｐ１−Ｐ３）／２分狭くなる。これは、色間のずれと関係のない検出誤差であるため、このような検出誤差が発生しないようにする必要がある。

図８は、複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合を示す説明図である。図８で示すような、走査開始及び走査終了のビームが常に同じビームで書込むようにパッチパターンの間隔Ｌ３を決定することで、走査ビーム３０６のビーム間隔誤差による検出誤差を無くすことが可能となる。本説明では、４ｃｈのＬＤＡで説明したが、少なくとも２ｃｈ以上であれば前記の考え方と同じである。なお、パッチパターンのドットの組み合わせも前述以外に適用できる。

（実施例２）
図９は、本発明に係るカラー画像形成装置の他の露光手段を示す概略構成図である。図９に示すように、第２の実施例における露光手段２０２の図を示したもので、前述で使用した同じ記号は、同じ機能を有し、説明は除く。前述と異なるのは、光源であるＬＤＡを２個（３００−１、３００−２）用いて、ビーム合成していることである。感光体２００上で、走査ビーム３０７、３０８は、縦配列で、１ドットずれた関係で走査している。

図１０は、複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合で、走査ビーム書込みによる他の不具合を示す説明図である。図１０（ａ）においては、ビーム間隔が等しい場合をしめしている。２個の４ｃｈのＬＤＡ３００−１、３００−２で走査し、感光体上を縦走査にて８個の走査ビーム３０７、３０８が走査している。パッチパターン４０４は副走査方向に５ドット、走査方向に２６ドットで形成した場合の例を示している。まず、ポリゴンによる第１走査で、走査ビーム３０７内の３ビーム、走査ビーム３０８内の２ビームでパッチパターン４０４を形成する。次のパッチパターンをＬ１の距離を置いて形成する場合、第ｎ走査で、走査ビーム３０７内の２ビームと走査ビーム３０８内の３ビームを用いている。この時、走査ビーム３０７内のビームと走査ビーム３０８内のビームのビーム間隔Ｐ１及びＰ２は、Ｐ１＝Ｐ２の関係にある。
次に図１０（ｂ）はビーム走査間隔が不均等時、つまり、前記で示したＰ１とＰ２が異なる場合である。これは、図示しているように、ビーム合成時の調整誤差や温度等で、相互の走査ビームが間隔が異なったケースを示している。Ｐ４は（ａ）に対し狭くなり、Ｐ３は逆に広くなっている。この場合、画像位置検出器４００にて検出した距離Ｌ２は、（ａ）に比べ（Ｐ１−Ｐ４）分広くなる。これは、色間のずれと関係のない検出誤差であるため、このような検出誤差が発生しないようにする必要がある。

図１１は、複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合を示す説明図である。図１１で示すような、走査開始及び走査終了のビームが常に同じ走査ビーム（同じＬＤＡ）で書込むようにパッチパターンの間隔L3を決定することで、走査ビーム３０７、３０８のビーム間隔誤差による検出誤差を無くすことが可能となる。本説明では、４ｃｈのＬＤＡで説明したが、少なくとも２ｃｈ以上であれば前記の考え方と同じである。なお、パッチパターンのドットの組み合わせも前述以外にも適用できる。また、実施例１、２では、半導体レーザアレイにて説明したが、２次元の面発光レーザアレイでも同様の効果があることは明白である。

本発明に係るカラー画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 各画像形成ユニットの概略構成図である。 本発明に係るカラー画像形成装置の露光手段を示す概略構成図である。 記録媒体と画像位置検出装置の関係を示す説明図である。 画像位置検出器を示す概略構成図である。 画像位置検出方法を説明する概略図である。 複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合で、走査ビーム書込みによる不具合を示す説明図である。 複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合を示す説明図である。 本発明に係るカラー画像形成装置の他の露光手段を示す概略構成図である。 複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合で、走査ビーム書込みによる他の不具合を示す説明図である。 複数ビームによる斜め走査方式にて形成した場合を示す説明図である。

符号の説明

１００：カラー画像形成ユニット
１０１：記録媒体
１０２：定着手段
１０３：転写手段
１０４：位置ずれ補正制御部
１０８：駆動ローラ
２００：感光体
２０１：帯電手段
２０２：露光手段
２０３：現像手段
３００、３００−１、３００−２：半導体レーザアレイ
３０２：ポリゴンスキャナモータ
３０３：ｆθレンズ
４００：画像位置検出器
４０１：発光部
４０２：受光部
４０４：パッチパターン
４１０：温度検出手段

Claims (2)

1. 記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと
   前記複数の画像形成ユニットで形成された画像を転写位置にて転写されたトナー像を搬送するカラー画像形成装置において、
   記録媒体である複数個の感光体に露光するための露光ビームが複数ビームで形成され、位置ずれを検出するために、複数のパッチパターンを形成する際に、パッチの書込みのビームが常に同じビームで形成される
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと
   前記複数の画像形成ユニットで形成された画像を転写位置にて転写されたトナー像を搬送するカラー画像形成装置において、
   記録媒体である複数個の感光体に露光するための露光ビームが複数ビームで形成され、位置ずれを検出するために、複数のパッチパターンを形成する際に、パッチの書込みのビームが、常に同じ半導体レーザアレイからの出射ビームである
   ことを特徴とするカラー画像形成装置。

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