JP2009132083A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することができるポリゴン面飛ばしの方法を提供することを、目的とする。
【解決手段】 走査光を照射する走査面は、色ずれ量検知手段の検知結果に基づき、画像形成色毎に独立して設定される。
【選択図】 図７

Description

本発明は、複数色の現像手段を備え、各現像手段にて形成された複数色の画像を順次重ね合わせる手段を備える、所謂タンデム方式のカラー画像形成装置に関するものである。

従来電子写真方式を用いた画像形成装置においては、画像信号によって変調されたレーザビームが回転する多面鏡（以後ポリゴンミラー、またはポリゴン）を有するスキャナによって反射され、感光体上を走査することによって画像形成を行っている。感光体はドラム状のものが多用され、感光ドラムと呼ばれている。この方式をカラーレーザプリンタに応用する場合は、色の異なる例えばイエロー（以下Ｙ）、マゼンタ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）、ブラック（以下Ｂｋ）の４色の画像を重ね合わせてカラー画像を記録媒体上に形成している。

カラー画像形成装置では、画像の光沢度を上げるために、画像形成の速度を通常よりも遅くする場合がある。それは、記録媒体に転写された画像が加熱定着器を通過する時間を長くすることで、光沢度が高くなるからである。この場合の画像形成方法として一般的によく使用されるのが、ポリゴンの回転数は変えずに、レーザ光を照射するポリゴン面を１面おき（1/2速）や、２面おき（1/3速）にする、所謂ポリゴン面飛ばしの方法である。（特許文献１）ポリゴン面飛ばしは、通常速度の整数分の１へしか減速できないものの、画像形成速度に応じてレーザ光の強度を変える必要がないことが利点である。

従来、ポリゴン面飛ばし実施時にレーザを照射する面は、副走査同期信号を基準にして全光源に対して一律に決めていた。例えば、１面おき（1/2速）の場合は、図１４(a)の様に副走査同期信号を受信した直後の面から、全ての光源において「照射する、しない、する、しない…」となる。２面おき（1/3速）の場合は、図１４(b)のように全ての光源において「照射する、しない、しない、する、しない、しない…」となる。
特開２００１−３４７７００号公報

しかしながら、従来のポリゴン面飛ばしの方法は、色ずれの補正において次のような問題があった。

色ずれとは、各色の画像位置が合わないことである。感光ドラムが色画像信号の数と同数である構成においては、各色の画像を重ねあわせるため、色ずれを起こしやすい。そのため、中間転写ベルト（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｂｅｌｔ：ＩＴＢと略する）や静電転写ベルト（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｐｏｔａｔｉｏｎ Ｂｅｌｔ：ＥＴＢと略する）上に色ずれ検知用パターン画像を形成し、これを色ずれ検知センサで読み取って、画像の書き出し位置等にフィードバックする色ずれ補正が用いられる。

従来のポリゴン面飛ばしの方法では、副走査同期信号を基準にしてレーザ照射面を全光源に対して一律に決めるため、副走査方向の色ずれを１ドット単位でしか調整することができない。

一方、色ずれ検知センサは一般的に１ドット以上の精度で色ずれを検知することができる。

つまり、精度良く色ずれを検知することができても、その精度を生かした補正をすることができないという問題があった。

本発明は、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することができるポリゴン面飛ばしの方法を提供することを、目的とする。

上記目的を達成するために、本出願の発明は、複数の走査面を持つ回転多面鏡と、画像形成色に対応した複数の走査光を照射する走査光照射手段と、画像形成色に対応した複数の像担持体と、走査光の照射タイミングを同期させる為の主走査同期タイミング生成手段と、画像形成色間の副走査方向の色ずれ量を検出する色ずれ量検知手段を備え、前記回転多面鏡の走査面へ各色の走査光を主走査同期タイミングに基づいて照射し、前記回転多面鏡が回転することにより各像担持体上に走査光を走査して潜像を形成し、前記潜像を現像することにより得られる複数色の単色画像を順次重ね合わせることによりカラー画像を得るカラー画像形成装置において、走査光を照射する走査面は、色ずれ量検知手段の検知結果に基づき、画像形成色毎に独立して設定することを特徴とする。

更に、前記走査光を照射する走査面を設定する際に、例えば走査面１面おきや２面おき等の所定の周期で走査光を照射しない面を設定することを特徴とする。

本出願の本発明によれば、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することができるポリゴン面飛ばしの方法を提供することが、可能となる。このことにより、コストアップをすることなく、カラー画像形成装置の出力画像の高画質化を図ることができる。

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

図２は、本実施例における画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下レーザプリンタと記す）の構成を示す断面図である。２０１はレーザプリンタ、２０２はホストコンピュータである。本実施例は４ドラム方式のカラーレーザプリンタの例である。本カラーレーザプリンタはイエロー（以下Ｙ）、マゼンダ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）、ブラック（以下Ｂｋ）の４色の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために４色分の画像形成部（以下、ステーションとも表記する）を備えている。

画像形成部は、像担持体としての感光ドラム３０１〜３０４を有するトナーカートリッジ２０７〜２１０と、画像露光用光源としてのレーザビームを発生させるレーザダイオードを有するスキャナユニット２０５、２０６とからなる。スキャナユニット２０６はＹステーションとＭステーション用のスキャナユニットである。スキャナユニット２０５はＣステーションとＢｋステーション用のスキャナユニットである。

ホストコンピュータ２０２からの画像データを受け取ると、レーザプリンタ２０１内のビデオコントローラ２０３で前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用のビデオ信号を生成する。ビデオコントローラ２０３とエンジンコントローラ２０４は機内通信を行い、情報の送受信を行っている。ビデオ信号は、エンジンコントローラ２０４からビデオコントローラ２０３へ送信される副走査同期信号に基づき、所定のタイミングでエンジンコントローラ２０４に送信され、エンジンコントローラ２０４は前記ビデオ信号に応じてスキャナユニット２０５と２０６内のレーザダイオード（不図示）を駆動し、トナーカートリッジ２０７〜２１０内の感光ドラム３０１〜３０４上にそれぞれ画像を形成する。

感光ドラム３０１は図示しないドラムモータによって一定速度で回転する。感光ドラム３０１は帯電ローラ３０５によって表面を一様に帯電され、この表面をビデオコントローラで作成されたビデオ信号で変調されたレーザビームが走査することで、目には見えない静電潜像が形成される。静電潜像は現像器３０９によってトナー像として可視化される。

感光ドラムは、中間転写ベルト２１１に接しており、各色の感光ドラム上に形成された画像が中間転写ベルト２１１上に転写され順次重ね合わされていくことにより、カラー画像が形成される。感光ドラム３０１〜３０４は、それぞれ３０１はＢｋ、３０２はＣ、３０３はＭ、３０４はＹの画像の形成に利用される。各色画像は、まずＹの画像が中間転写ベルト２１１に転写され、その上に、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの順に転写され、カラー画像が形成される。

カセット３１４内の記録媒体は給紙ローラ３１６によって、レジストローラ３１９まで給紙され、該レジストローラ３１９の駆動タイミングによって、中間転写ベルト２１１上の画像に同期して記録媒体が搬送される。そして、カラー画像は転写ローラ３１８によって中間転写ベルト２１１から記録媒体に転写される。（２次転写）画像が転写された記録媒体は定着器３１３で、熱と圧力によって画像が定着された後、プリンタ上部の排紙トレイ３１７に排出される。

色ずれ検知センサは、２次転写部直前の中間転写ベルトに対向する位置に設置されている。図３は、色ずれ検知センサ２１２の構造を表している。中間転写ベルト２１１上に形成された色ずれ検知用画像パターン２１５を、ＬＥＤ等の光源２１３で照射し、反射光を受光センサ２１４で読み取る。図４に、色ずれ検知用画像パターンの一例を示す。副走査方向にＹのパッチ２１５（ｙ）、Ｍのパッチ２１５（ｍ）、Ｃのパッチ２１５（ｃ）、Ｂｋのパッチ２１５（ｂｋ）が一列に並んでいる。そして、色ずれ検知用パターン２１５が色ずれ検知センサ２１２の位置を通過したときの受光センサ出力の時間的な強度変化を、画像位置ずれ情報として電気的に処理する。ビデオコントローラ２０３あるいはエンジンコントローラ２０４はその情報に基づき、各色の副走査方向の色ずれ量を演算し、各色の画像書き出しタイミングを調整する。

図５は、図２におけるスキャナユニット２０５、２０６の詳細を示す図である。

スキャナユニット２０５と２０６は同一構成であるため、一方のスキャナユニット２０５の構成について説明する。

図５において、１０１および１０２はレーザダイオードであり、エンジンコントローラ２０４で生成されたビデオ信号によって、感光ドラム３０１、３０２上を走査していく。便宜上、１０１を第１のレーザダイオード（ＬＤ１）、１０２を第２のレーザダイオード（ＬＤ２）と称する。１０３はポリゴンミラー（回転多面鏡）であり、図示しないモータで図中の矢印の方向に一定速度で回転し、レーザダイオードＬＤ１及びＬＤ２からのビームを反射しながら走査する。前記のモータはエンジンコントローラ２０４から速度制御信号の加速信号と減速信号で一定速度になるように制御され回転する。

１０６は、レーザダイオードＬＤ１の走査路上にあって、レーザビームが入射されると主走査同期信号を発生する光学センサであり、ＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）センサと呼ぶ。レーザダイオードＬＤ１から発せられたレーザビームはポリゴンミラー１０３により反射されながら走査され、折り返しミラー１０４でさらに反射され、感光ドラム３０１上を右から左方向に走査する。実際にはレーザビームは感光ドラム上に焦点をあわせるため、あるいはレーザビームを拡散光から平行光に変換するため、不図示の各種レンズを経由する。ビデオコントローラはＢＤセンサ１０６の出力信号を検知してから所定時間後に、ビデオ信号をエンジンコントローラに対して送信する。このことにより、感光ドラム上のレーザビームによる画像の主走査の書き出し位置が一致する。

レーザダイオードＬＤ２についても、レーザダイオードＬＤ１と同様にＢＤセンサ１０７を用いて、所定のタイミングでビデオ信号をエンジンコントローラに対して送信する。

図６は、通常の画像形成速度における、副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号（ＶＤＯ）の関係を表す図である。副走査同期信号を受信後、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋそれぞれの色において、主走査同期信号に同期してビデオ信号を出力する。

次に、実施例１におけるポリゴン面飛ばしの方法を説明する。図１(a)は、通常の1/2倍の画像形成速度、つまり１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合における、副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号（ＶＤＯ）の関係である。また、図１(ｂ)はレーザを照射する面を指定する位相テーブルである。位相テーブルは、機内通信により、エンジンコントローラ２０４からビデオコントローラ２０３へ送信される。ビデオコントローラ２０３は、副走査同期信号を受信後、主走査同期信号を１，２、１，２…と数え始め、位相テーブルで指定する番号の位相の時に、ビデオ信号を出力する。従って、Ｙは０位相で、Ｍは１位相で、Ｃは１位相で、Ｂｋは０位相で、ビデオ信号を出力する。

図７〜図１０を用いて、本方法により副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整できることを説明する。図７は、１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合における、ある2色の副走査方向の色ずれが無い様子を表している。紙面縦方向が副走査方向であり、丸印は１ドットを表す。左右の丸印の色の違いがトナー色の違いを表しており、2色のドットが副走査方向に揃っていることがわかる。点線の白丸は、飛ばしたポリゴン面を表している。

図８は、ある2色に副走査方向の色ずれが生じた様子を表している。2色のドットは、5/8ドットすれている。この色ずれ量は、色ずれ検知センサ２１２で検知した結果である。

図１５は、その色ずれに対して、従来の方法で補正した様子を表している。従来の方法では、ポリゴン面飛ばし実施時にレーザを照射する面を、全光源に対して一律に決めていた。従って、ポリゴン2面単位、つまり１ドット単位でしか画像形成位置を変えることができない。そこで5/8ドットの色ずれに対しては、右側の色のドットを紙面縦方向の上方へ１ドットずらすことにより、色ずれは3/8ドットに低減している。

図９は、色ずれに対して、実施例１の方法で補正した様子を表している。実施例１では、ポリゴン面飛ばし実施時にレーザを照射する面は、図１で説明した様に、色毎に位相をずらして設定することができる。従って、ポリゴン１面単位、つまり1/2ドット単位で画像形成位置を変えることができる。そこで5/8ドットの色ずれに対しては、右側の色のドットを紙面縦方向の上方へ1/2ドットずらすことにより、色ずれは1/8ドットに低減している。

このように、実施例１の方法を用いると、色ずれを補正する単位を、１ドット以下にすることができる。

図１０(a),(ｂ)は、通常の1/3倍の画像形成速度、つまり２面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号（ＶＤＯ）の関係及び位相テーブルを表している。この場合の色ずれを補正する単位は、1/3ドットとなる。

以下同様に、通常の1/n倍の画像形成速度、つまり(n-1)面おきにポリゴン面飛ばしをした場合、色ずれを補正する単位は、1/nドットとなる。

以上説明をした通り、ポリゴン面飛ばし実施時にレーザを照射する面の位相を、色毎に設定できる構成にすることにより、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することが可能となる。そのことにより、色ずれ検知センサの検知精度を生かした高精度な色ずれ補正を実現し、出力画像の高画質化を図ることが可能となる。

実施例２では、光学系が異なるスキャナユニットの場合における、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することができるポリゴン面飛ばしの方法を説明する。

実施例２のスキャナユニットと実施例１のスキャナユニットとで異なる点が２点ある。１点目は、１個のポリゴンミラーを用いて４色分の感光ドラムを走査することである。２点目は、ＢＤセンサが４個のレーザダイオードに対して１個しかないことである。

図１１は、本実施例におけるスキャナユニットを示した図である。１個のポリゴンミラー１０３で、４色分の感光ドラム３０１〜３０４を一度に走査する構成となっている。このような構成にすることで、ポリゴンミラー及びミラーを回転させるモータをそれぞれ１個削減できる為、スキャナユニットの小型化とコストダウンを図ることができる。

図１２は、ポリゴンミラー１０３の周囲を拡大した図である。４個のレーザダイオード１０１〜１０４がポリゴンミラー１０３の周囲に配置され、ポリゴンミラーの１面に１０１と１０２、隣接する面に１０３と１０４の走査光が入射する配置となっている。そして、ＢＤセンサ１０６には、レーザダイオード１０１の走査光が入射するようになっている。

ＢＤセンサが無いレーザダイオード１０２，１０３，１０４の主走査同期信号は、レーザダイオード１０１の主走査同期信号から生成する。レーザダイオード１０２の主走査同期信号は、レーザダイオード１０１と同じポリゴン面に照射するため、レーザダイオード１０１の主走査同期信号をそのまま利用する。レーザダイオード１０３，１０４の主走査同期信号は、ポリゴンミラーの隣り合う面の回転位相差（角度差）が予め分かっていることを利用して、レーザダイオード１０１の主走査同期信号から推測して生成する。このような構成にすることで、ＢＤセンサを３個削除することができ、スキャナユニットのコストダウンを図ることができる。

更に、上述した主走査同期信号を生成しない構成をとることもできる。主走査信号の生成部とレーザダイオードを駆動する制御部が同一の素子に入っている場合、主走査同期信号は素子内部で生成すれば良い。つまり、外部出力信号としての主走査同期信号は存在せず、素子内部において主走査同期の“タイミング”を生成することになる。

図１３(a)に、主走査同期タイミングを生成する構成における、１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号及びビデオ信号（ＶＤＯ）の関係を、図１３(ｂ)レーザを照射する面を指定する位相テーブルを示す。主走査同期信号はＹのみで、Ｃ，Ｍ，ＢｋについてはＹの主走査同期信号から点線で示した主走査同期タイミングを生成している。点線は、外部出力信号ではないことを表している。そして、色ずれ量に応じて、位相テーブルを設定することにより、実施例１と同様に色ずれを補正する単位を、１ドット以下にすることができる。

以上説明をした通り、ポリゴンミラーを１個化したり、ＢＤセンサの一部を削減した構成のスキャナユニットに於いても、ＢＤセンサを削減した色の主走査同期信号又は主走査同期タイミングを他の色の主走査同期信号から生成し、ポリゴン面飛ばし実施時にレーザを照射する面の位相を、色毎に設定できる構成にすることにより、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することが可能となる。そのことにより、スキャナユニットのコストダウンを実現した上で、色ずれ検知センサの検知精度を生かした高精度な色ずれ補正を実現し、出力画像の高画質化を図ることが可能となる。

実施例３では、通常画像形成速度においても、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することができる方法を説明する。

実施例１，２では、通常の1/n倍の画像形成速度の際に、(n-1)面おきにポリゴン面飛ばしを行い、通常の画像形成速度の際にはポリゴン面飛ばしは行わなかった。本実施例では、通常画像形成速度においても、ポリゴン面飛ばしを行う。

通常画像形成速度で１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号（ＶＤＯ）の関係は図１(a)、位相テーブルは図１(ｂ)であり、実施例１と同じである。但し、通常の画像形成速度において１面おきのポリゴン面飛ばしを行う為、ポリゴンミラーの回転速度は、実施例１のポリゴンミラーの回転速度の２倍となる。

色ずれを補正する単位は、実施例１で説明した通り、1/2ドットとなる。

同様に、通常画像形成速度で(n-1)面おきにポリゴン面飛ばしをした場合、色ずれを補正する単位は1/nドットとなる。その際のポリゴンミラーの回転速度は、通常の画像形成速度でポリゴン面飛ばしは行わない場合の回転速度のｎ倍になる。

以上説明をした通り、通常の画像形成速度においてもポリゴン面飛ばしを行うことにより、副走査方向の色ずれを１ドット以下の単位で調整することが可能となる。そのことにより、色ずれ検知センサの検知精度を生かした高精度な色ずれ補正を実現し、ユーザの出力頻度が最も高い通常画像形成速度の出力画像の高画質化を図ることが可能となる。

実施例１における、１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号の関係とレーザを照射する面を指定する位相テーブルを表す図。 実施例１における画像形成装置の構成を示す断面図。 実施例１における色ずれ検知センサの構造を表す図。 実施例１における色ずれ検知用画像パターンの一例を示す図。 実施例１におけるスキャナユニットの詳細を示す図。 実施例１における、通常の画像形成速度の場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号の関係を表す図。 実施例１における、１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合のある2色の副走査方向の色ずれが無い様子を表す図。 実施例１におけるある2色に副走査方向の色ずれが生じた様子を表している。 実施例１における色ずれを補正した様子を表す図。 実施例における２面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号の関係とレーザを照射する面を指定する位相テーブルを表す図。 実施例２におけるスキャナユニットを示した図。 実施例２におけるポリゴンミラーの周囲を拡大した図。 実施例２における、１面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号の関係とレーザを照射する面を指定する位相テーブルを表す図。 従来例における、１面おき及び２面おきにポリゴン面飛ばしをした場合の副走査同期信号と主走査同期信号、ビデオ信号の関係を表す図。 従来例における色ずれを補正した様子を表す図。

符号の説明

１０１、１０２、１０３、１０４ レーザダイオード
１０１、１０２、１０３、１０４ レーザダイオード
１０３ ポリゴンミラー
１０６、１０７ ＢＤセンサ
２０３ ビデオコントローラ
２０４ エンジンコントローラ
２１２ 色ずれ検知センサ

Claims (8)

1. 複数の走査面を持つ回転多面鏡と、
   画像形成色に対応した複数の走査光を照射する走査光照射手段と、
   画像形成色に対応した複数の像担持体と、
   主走査同期タイミング生成手段と、
   画像形成色間の副走査方向の色ずれ量を検出する色ずれ量検知手段を備え、
   前記各色の走査光を前記回転多面鏡の走査面へ主走査同期タイミングに基づいて照射し、
   前記回転多面鏡が回転することにより各像担持体上に走査光を走査して潜像を形成し、
   前記潜像を現像することにより得られる複数の単色画像を順次重ね合わせることによりカラー画像を得るカラー画像形成装置において、
   走査光を照射する走査面は、色ずれ量検知手段の検知結果に基づき、画像形成色毎に独立して設定されることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記走査光を照射する走査面を設定する際に、
   所定の周期で走査光を照射しない面を設定することを特徴とする、
   請求項１記載のカラー画像形成装置。
3. 前記所定の周期とは走査面１面おきであることを特徴とする、
   請求項２記載のカラー画像形成装置。
4. 前記所定の周期とは走査面２面おきであることを特徴とする、
   請求項２記載のカラー画像形成装置。
5. 前記回転多面鏡の個数は１個であることを特徴とする、
   請求項１〜４記載のカラー画像形成装置。
6. 前記回転多面鏡の個数は２個であることを特徴とする、
   請求項１〜４記載のカラー画像形成装置。
7. 前記主走査同期タイミング生成手段は、
   全ての走査光の走査線上にそれぞれ配置された光学センサから出力される主走査同期信号を基にして主走査同期タイミングを生成することを特徴とする、
   請求項１〜６記載のカラー画像形成装置。
8. 前記主走査同期タイミング生成手段は、
   前記回転多面鏡に照射する複数の走査光のうち何れか１つの走査光の走査線上に配置された光学センサから出力される主走査同期信号と、
   前記回転多面鏡の複数の走査面の予め分かっている角度差を基にして主走査同期タイミングを生成することを特徴とする、
   請求項１〜６記載のカラー画像形成装置。

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