JP2008216838A - 画像形成方法および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単な補正制御にて、効果的に副走査方向における走査光の位置ずれを抑制し、多色画像形成時の色ずれを防止する。
【解決手段】走査光であるレーザ光Ｌにおける時間経過による温度上昇などによって変化する副走査方向の変位量を測定しておき、これにより各レーザ光Ｌごとの時間経過による変位（色ずれ）の傾向情報を得ておく。この走査光の温度上昇による副走査位置変位の傾向情報を用いて、自動色合わせモードにおいて変位補正制御を行う際、変位する傾向が相殺されるように補正値算出の初期設定を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の感光体を露光する複数の走査光を走査させて多色画像を形成する際、各走査光の副走査方向の位置合わせを行う画像形成方法、および該画像形成方法を実行して画像形成を行う画像形成装置に関するものである。

現在、一般的なカラー画像形成装置の構成は、複数の感光体、および各感光体を露光走査するためのポリゴンミラーを主体とする光偏向器を備えた光走査装置などが搭載されているものであるが、これら光走査装置などの駆動時の発熱により、経時的に装置内部が高温になり、熱的影響によって各部に熱膨張が生じ、これにより感光体を露光走査する走査光において副走査方向の位置ずれを発生させてしまい、形成画像の品質を劣化させる要因となっていた。

前記課題に対応するため、特許文献１，２では、温度検知を行い、検知結果によって画像形成のタイミングを補正したり、所定の時間間隔にて感光体上に形成される画像の位置を補正したりする制御方法が提案されている。

また、特許文献３〜５に記載されている光走査装置のように、光走査装置内部に空気の流路，ファン，放熱フィンなどを設けて、内部の温度上昇を抑えることによって画像品質の劣化を防止するようにした構成のものがある。
特開平３−２９３６７９号公報 特開平９−２４４３３２号公報 特開２００４−２４６０１０号公報 特開２００４−２７１５４８号公報 特開２００３−３２２８１７号公報

しかしながら、前記従来技術において、特許文献１，２に記載の技術では、画像形成の補正制御が煩雑になり、また、特許文献３〜５に記載されている技術では、ファンなどを設置して内部温度の上昇を抑制しようとするものであるが、近年、省エネルギ化や低騒音化などの要求のために、画像形成装置内部のファンの回転速度を、待機状態において減速させたり、停止させたりするようにしており、このため、このような状態では冷却効率が極端に落ちることになり、常時、画質劣化に対応できないという問題がある。

現状、レーザプリンタやデジタル複写機において、高品質な画像、および高速度化，省スペース化，省エネルギ化，低コスト化などが要求されており、特に、カラー画像形成装置においては、高画質が要求され、そのために色合わせに係る課題事項への対応が重要である。

本発明の目的は、前記従来技術の課題を解決し、より簡単な補正制御にて、効果的に副走査方向の走査位置ずれを抑制し、多色画像形成時の色ずれを防止できるようにした画像形成方法および画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、各色に対応する複数の感光体にそれぞれ対応する複数の走査光により、前記感光体をそれぞれ露光走査して多色画像形成を行う際、前記各色における副走査方向の位置ずれを測定し、該測定値に基づき各走査光ごとの位置ずれ補正を行う画像形成方法において、前記各走査光における温度上昇に伴って変化する副走査方向の走査位置ずれ量を予め測定し、その変化の傾向を把握しておき、前記測定結果により、画素ピッチを超えない範囲で走査光の変化の傾向と逆向きの設定になるようにして制御を開始することを特徴とし、この方法によって、位置ずれ制御の制御始点において位置ずれ傾向情報における測定始点を設定しておくことにより、その後に生じる変位の差を小さくすることができ、時間によって変化する当該補正の対応が容易になり、平均的に色ずれの少ない多色画像を形成することが可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の画像形成方法において、当該画像形成方法が実行される画像形成装置の電源がオンされた直後に行う走査光の位置ずれ補正を開始するときのみに実行することを特徴とし、この方法によって、定常的に当該補正制御が実行され、色ずれの少ない多色画像を形成することが可能になる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の画像補正方法において、画像形成過程において、形成した画像積算枚数が予め設定された値になったとき、および連続して画像形成した画像枚数が予め設定された値になったときに行われる補正時には、走査光の位置ずれ傾向補正を実行しないことを特徴とし、この方法によって、初期設定時からのみ当該補正制御を行うようにすることにより、時間経過後の安定した制御が可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の画像補正方法において、走査光を偏向させる光偏向装置の所定時間内の駆動時間を監視し、駆動時間が予め設定された値より大きくなったときに連続画像形成として積算することを特徴とし、この方法によって、時間経過後の安定した制御が確実に実行される。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の画像補正方法において、走査光を偏向させる光偏向装置の所定時間内の駆動時間を監視し、駆動時間が予め設定された値より大きくなったときに補正動作を行うことを特徴とし、この方法によって、時間経過後の急激な色ずれ発生に対応した制御が可能になる。

請求項６に記載の発明は、請求項３，４または５記載の画像補正方法において、駆動時間を監視する所定時間を短時間と長時間との２種とし、それぞれに駆動時間比率を設定し、計測された駆動時間比率が予め設定された値を超えたときに補正動作を行うことを特徴とし、この方法によって、少ない画像形成時にも当該補正が実行可能になる。

請求項７に記載の発明は、４，５または６記載の画像形成方法において、画像形成外の期間において、予め設定された時間ごとに予め設定された時間のみ光偏向装置を駆動することを特徴とし、この方法によって、駆動状態を安定して発生させることで、時間経過後の色ずれ安定状態を維持することが可能になる。

請求項８に記載の発明は、４，５または６記載の画像形成方法において、予め設定された時間における予め設定された光偏向装置の駆動時間に満たない分だけ、画像形成外の期間において、光偏向装置を駆動することを特徴とし、この方法によって、駆動状態を安定して発生させることで、時間経過後の色ずれ安定状態を維持することが可能になる。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８記載の画像形成方法において、画像形成時に所望される光偏向装置回転数よりも低い回転数で光偏向装置を駆動することを特徴とし、この方法によって、駆動状態を安定して発生させることで、時間経過後の色ずれ安定状態を維持することが可能になると共に、駆動騒音の発生を抑えることが可能になる。

請求項１０に記載の発明は、各色に対応する複数の感光体にそれぞれ対応する複数の走査光により、それぞれ前記感光体を露光走査して多色画像形成を行う画像形成部と、前記各走査光における副走査方向の位置ずれを測定し、該各走査光ごとの測定値に基づき位置ずれ補正を行う走査光制御部とを備えた画像形成装置において、前記走査光制御部にて請求項１〜６に記載の画像形成方法を実行することを特徴とし、本発明に係る画像形成方法を用いたことにより、高品質の画像を形成することができる。

本発明に係る画像形成方法によれば、位置ずれ制御の制御始点において位置ずれ傾向情報における測定始点を設定しておくことにより、その後に生じる変位の差を小さくすることができ、時間によって変化する当該補正の対応が容易になり、平均的に色ずれの少ない多色画像を形成することが可能になる。

また、本発明に係る画像形成装置によれば、本発明に係る画像形成方法を用いたことより、色ずれの少ない高品質の多色画像を形成することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図２は本発明の実施形態を説明するためのカラー画像形成装置の構成の概略説明図であり、各色（ブラック，イエロー，シアン，マゼンタ）に対応して設置された４つの感光体ドラム２１には、回転方向に帯電手段２２，光走査装置（露光手段）２３の露光部，現像手段２４，転写手段２５，転写ベルト２６，クリーニング手段２７がそれぞれ配設されている。図２では、各感光体ドラム２１の構成は同様なものであるため、左側の感光体ドラム２１における各手段のみに符号を付して、他の感光体ドラム２１部分における部材の符号の記載は省略した。

帯電手段２２は、ローラ状に形成された導電性ローラであり、このローラに帯電バイアス電圧が電源装置から供給されて、感光体ドラム２１の表面を一様に帯電させる。

光走査装置２３には、画像データに基づいて点灯／消灯するレーザ光源が内設され、出射するレーザ光により、帯電されている感光体ドラム２１の表面を照射露光し、感光体ドラム２１上に静電潜像を形成する。

現像手段２４は感光体ドラム２１上に形成された静電潜像をトナー現像剤にて顕像化する。各感光体ドラム２１上のトナー顕像は、転写手段２５にて転写ベルト２６に転写することにより、転写ベルト２６上にカラー画像として形成される。転写ベルト２６上のカラー画像は、転写ローラ２８によって紙などの転写材Ｐに転写する。

転写材Ｐは、給紙カセット２９に収納されており、給紙ローラ３０にて１枚ずつ分離され、レジストローラ３１に搬送されて転写ローラ２８に送られる。

転写後の転写材Ｐは、定着装置３２へ搬送され、加熱／加圧を受けてトナー定着処理が施され、その後、排紙ローラ３３によって装置本体上部の排紙トレイ部３４へ排出される。

また、転写後の感光体ドラム２１は、クリーニング手段２７により表面に残留するトナーなどの残留物が除去／回収される。

図１は本発明に係る光走査装置の実施形態の構成を示す平面図であり、レーザ光を発振する複数（図では２個を示してある）の半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌは、それぞれコリメートレンズ２を透過し、アパーチャ３にてビーム整形され、線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４は、副走査方向に光学的パワーを持ち、レーザ光Ｌを光偏向装置（ポリゴンミラー）５の反射面近傍に集光させる。

ポリゴンミラー５により反射された光ビームＬは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向され、走査レンズ６を透過し、感光体ドラム２１上に至る。その間の光路中にはミラー（図示せず）が適宜配置されている。

光ビームＬは、感光体ドラム２１上の光走査に先立ってミラー８にて反射され、同期検知装置１０にて同期信号が得られる。同期検知装置１０は、レンズ１１と受光素子１２および同期検知基板（信号発生回路基板）１３にて構成される。

また、図１において、１４はＣＰＵ（中央演算処理部）であって、同期検知基板１３からの検知信号あるいは各種センサ信号を受け、内部のプログラムに基づき処理してレーザ駆動回路１５やポリゴンモータ駆動回路１６などへコントロール信号を出力する。１７は、ポリゴンモータ駆動回路１６により制御されて、後述するようにポリゴンミラー５を駆動するポリゴンモータである。

次に、本発明の特徴である色ずれ補正制御に係る実施形態について説明する。

本実施形態において、カラー画像形成装置が電源オンされると、オン信号を受けてＣＰＵ１４では、自動色合わせモードを実行する。これは初期画像を高品質に保つため、画像形成の条件を与えるモードである。

前記半導体レーザ１から出射されたレーザ光Ｌは、４本の走査光としてカラー画像形成装置のブラック，イエロー，シアン，マゼンタの４つの色に対応しており、自動色合わせモードにおいて、通常、現状の色ずれ測定→補正値算出→補正実行の工程が行われる。

前記自動色合わせモードとは、例えば、前記転写ベルト２６上に形成されたカラー画像をセンサで読み取り、このセンサ信号をＣＰＵ１４で受けて、各色の画像の主走査方向と副走査方向の位置を算出し、その値を基に各色の画像の位置を合わせるようにレーザ駆動回路１５などへ駆動信号を出力し、各色の画像形成タイミングを合わせる補正制御モードである。

図３は、各色のレーザ光を走査光１〜４として、時間経過による温度上昇などによって変化する各走査光における副走査方向の変位量（色ずれの原因となる）の測定結果を示す図であり、これにより各走査光ごとの時間経過による変位（色ずれ）の傾向が分る。

図３では、４つの走査光の副走査位置変化の時間経過に対する傾向を、初期状態（時刻ゼロ）を変位ゼロとして表わした図であって、この場合、変化の傾向を分かり易く表わすために、初期状態をゼロにしているが、実際の初期状態は４つの走査光がすべてゼロに一致している訳ではなく、相対的にプラス側にあるもの、あるいはマイナス側にあるものもある。

本実施形態では、図３に示す例のように、４つの走査光の温度上昇による副走査位置変位の傾向を用いて、補正値算出の初期設定のとき、予め変位する傾向が相殺されるように設定している。具体的条件は以下の１〜６のようになる。
・条件１ ４つの走査光の中から基準光を定め、基準光を走査光１とする。
・条件２ ４つの走査光を走査光１からの変位として画像解像度の１ピッチの範囲に収める。
・条件３ 走査光１≧走査光２
・条件４ 走査光１≧走査光４
・条件５ 走査光３≧走査光２
・条件６ 走査光３≧走査光４
このように設定しておくことにより、画像形成の初期における副走査色ずれ変化を抑制し、かつ時間経過による副走査色ずれ変化を抑制することができる。

図３に示す例のように変化する場合、走査光２（プラス側に最も大きく変位する）と走査光３（マイナス側に最も大きく変位する）の差が結果的に最も大きくなるため、初期状態での自動色合わせモードにおいて、条件３〜６のように、マイナス側に変位する走査光１と走査光３を、プラス側に変位する走査光２と走査光４よりも、相対的にプラス側にしておくことにより、その後の変位による差を緩和することができる。

このようにすることにより、図４に示すように、時間経過後の変位の差（矢印で示す）を小さくすることが可能になる。すなわち、時刻ゼロでの副走査位置を予め分っている変位方向と逆の方向に設定しておくことにより、時間経過後の変位の差を小さくすることができる。

なお、前記自動色合わせモードにおいて、画像形成装置が電源オンされた直後のモードと、その後の画像形成の過程での自動色合わせモードとでは、その後の変位の傾向が異なることが予想されるため、前者では既述した色合わせを実行し、その他の場合（後者）は条件３〜６を省いて、通常の補正制御を実行する。ただし、結果的に条件３〜６にあてはまっている場合もある。

画像形成が連続して行われている状態は、装置内は各種の駆動源で発生される熱により温度が上昇する。したがって、画像形成が連続的か離散的かを検出することは重要である。

ある程度の時間の幅の中で、駆動比率が一定値以上である場合は、画像形成が連続して行われていると判断する。この考え方を進めて、ある時間の中での駆動比率を適宜設定することにより、また、それを複数持つことにより、急激に変化している状態や緩やかな変化をしている状態を検知することができる。

すなわち、上述したように、温度上昇に起因して変化する状態は温度下降により、例えば、図５のａ，ｂ線のような状態変化を生じる（図５では走査線４本のうちの１本を例示している）。

このとき、副走査方向の位置ずれ（変位）の状態は、温度下降の状況によって左右され、相対的に急激な変化ａ／穏やかな変化ｂのようになることが想定される。

例えば、経過時間４０分頃に自動補正が入った場合、その後、温度下降が始まると再び４つの走査光は、これまでとは逆の方向に変位を始めて、ずれが生じ始める。

温度下降を緩めることによって、変位の傾向を小さくすることができるため、その対応策として、温度が下降しない（しにくい）ように、発熱源となる光偏向装置を駆動することが考えられる。理想的にはｃ線のような状態が作り出せれば、その後の色ずれは生じないようにすることが可能になる。

変化の検出は、１)直接、走査光位置を測定すること、２)走査光の代わりに温度を測定すること、３)走査光の代わりに光偏向装置の駆動時間を測定することなどの手段が考えられる。

例えば、光偏向装置であるポリゴンミラー５の駆動による温度上昇は、比較的急激であるため、それを利用して短い時間だけポリゴンミラー５を駆動することにより、光走査位置の変化（減少）が少なくなるようにする。具体的には、ＣＰＵ１４においてポリゴンモータ駆動回路１６から駆動制御信号を受け、ポリゴンミラー５が、予め設定した時間、一定割合で停止状態を続けたことを検知し、この検知信号に基づきポリゴンミラー５を予め決められた時間駆動するようにする。

例えば、ＣＰＵ１４によるタイマー管理を行い、３０分間画像形成動作がなかった場合に、ポリゴンミラー５を１０秒間駆動したり、３０分間の画像形成動作が３０秒に満たなかった場合に、ポリゴンミラー５を３０秒に満たなかった時間だけ駆動したりすることが考えられる。

本実施形態のようなポリゴンミラー５などの光偏向装置を具備する画像形成装置では、初動状態から走査光が走査変位して、もし仮に、その状態が持続できるとすれば、それまでに一度色合わせ動作を行っておくことにより、その後の色ずれが少ないことから、前記のように画像形成時以外にポリゴンミラーを駆動する管理を行うことにより、色ずれのない状態を維持することが可能になる。

また、ポリゴンミラー５の回転数は、装置外部から入力するクロック周波数によって変えることができるため、本実施形態において、前記のような画像形成動作以外のポリゴンミラー５の駆動時の回転数を画像形成時に必要な回転数から減じた回転数に設定することもできる。

このようにすることにより、ポリゴンミラー５の駆動時の騒音の大きさと周波数の両方を下げることができるため、回転数を適宜選択することにより、装置からの騒音をほとんど発生しないようにすることが可能になる。

本発明は、電子写真方式を用いたレーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置に適用され、複数色の画像を重ねてカラー画像を形成する画像形成装置に実施して有効である。

本発明に係る光走査装置の実施形態の構成を示す平面図 本発明の実施形態を説明するためのカラー画像形成装置の構成の概略説明図 本実施形態に係る各走査光の時間経過による副走査方向の変位量を示す図 本実施形態による時間経過による変位の差を小さくすることについての説明図 本実施形態に係る温度上昇と温度下降に起因して変位変化の説明図

符号の説明

１ 半導体レーザ
５ ポリゴンミラー
１０ 同期検知装置
１４ ＣＰＵ（中央演算処理部）
１５ レーザ駆動回路
１６ ポリゴンモータ駆動回路
１７ ポリゴンモータ
２１ 感光体ドラム
Ｌ 光ビーム

Claims (10)

1. 各色に対応する複数の感光体にそれぞれ対応する複数の走査光により、前記感光体をそれぞれ露光走査して多色画像形成を行う際、前記各色における副走査方向の位置ずれを測定し、該測定値に基づき各走査光ごとの位置ずれ補正を行う画像形成方法において、
   前記各走査光における温度上昇に伴って変化する副走査方向の走査位置ずれ量を予め測定し、その変化の傾向を把握しておき、前記測定結果により、画素ピッチを超えない範囲で走査光の変化の傾向と逆向きの設定になるようにして制御を開始することを特徴とする画像形成方法。
2. 当該画像形成方法が実行される画像形成装置の電源がオンされた直後に行う前記走査光の位置ずれ補正を開始するときのみに実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成方法。
3. 画像形成過程において、形成した画像積算枚数が予め設定された値になったとき、および連続して画像形成した画像枚数が予め設定された値になったときに行われる補正時には、前記走査光の位置ずれ傾向補正を実行しないことを特徴とする請求項１または２記載の画像補正方法。
4. 前記走査光を偏向させる光偏向装置の所定時間内の駆動時間を監視し、前記駆動時間が予め設定された値より大きくなったときに連続画像形成として積算することを特徴とする請求項３記載の画像補正方法。
5. 前記走査光を偏向させる光偏向装置の所定時間内の駆動時間を監視し、前記駆動時間が予め設定された値より大きくなったときに補正動作を行うことを特徴とする請求項１記載の画像補正方法。
6. 前記駆動時間を監視する所定時間を短時間と長時間との２種とし、それぞれに駆動時間比率を設定し、計測された駆動時間比率が予め設定された値を超えたときに補正動作を行うことを特徴とする請求項３，４または５記載の画像補正方法。
7. 画像形成外の期間において、予め設定された時間ごとに予め設定された時間のみ前記光偏向装置を駆動することを特徴とする４，５または６記載の画像形成方法。
8. 予め設定された時間における予め設定された前記光偏向装置の駆動時間に満たない分だけ、画像形成外の期間において、光偏向装置を駆動することを特徴とする４，５または６記載の画像形成方法。
9. 画像形成時に所望される光偏向装置回転数よりも低い回転数で前記光偏向装置を駆動することを特徴とする請求項７または８記載の画像形成方法。
10. 各色に対応する複数の感光体にそれぞれ対応する複数の走査光により、それぞれ前記感光体を露光走査して多色画像形成を行う画像形成部と、前記各走査光における副走査方向の位置ずれを測定し、該各走査光ごとの測定値に基づき位置ずれ補正を行う走査光制御部とを備えた画像形成装置において、前記走査光制御部にて請求項１〜６に記載の画像形成方法を実行することを特徴とする画像形成装置。

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