JP2010151989A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光手段の温度上昇による色ずれをより正確に補正する。
【解決手段】ポリゴンモータ５０の動作時間とスキャナ内部の温度との関係を予め記憶している記憶手段と、ポリゴンモータ５０の動作時間を検出する動作時間検出手段と、ポリゴンモータ５０の動作時間に応じて、前記記憶手段に予め記憶されている関係から、スキャナ内部の温度ｔ１を導出するとともに温度ｔ１の検出時から一定時間Δｔ後の温度上昇値を導出し、温度ｔ１と温度上昇値とを用いて、画像の書き出しタイミングの遅延時間Ｔ１を導出する第１導出手段と、温度検出センサ４４の検出値を用いて、画像の書き出しタイミングの遅延時間Ｔ２を導出する第２導出手段と、遅延時間Ｔ１と遅延時間Ｔ２との和を用いて、画像の書き出しタイミングを補正する補正手段と、が複数の露光手段毎に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート等の記録材上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタなどの画像形成装置に関するものである。

従来では、機内の内部温度を測定し、温度に応じた色ずれ制御を行い、画像品質を安定させることのできる画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。特許文献１では、センサから昇温による色ずれ量を算出し、リアルタイムで昇温による副走査方向への照射位置変動を副走査方向の書き出しタイミングをずらすことによって補正し、画像品質を安定させることのできる画像形成装置が開示されている。
特開２００７−２１３０１９号公報

しかしながら、上述した従来の装置においては、以下に述べるような課題があった。近年のプリンタの高速化と小型化によって、プリント時に装置内部の温度上昇が大きくなっている。同時に、機内の温度上昇勾配も大きくなり、またその飽和温度も上昇している。このような状況においては、温度に応じた色ずれ制御によって、光学走査装置（露光手段）の枠体の熱膨張に起因する色ずれを補正する制御を行う必要がある。

しかしながら、光学走査装置の外部の温度上昇／下降と、光学走査装置内部の温度上昇／下降は異なるため、光学部周囲温度の測定値を用いて光学走査装置の熱膨張分の色ずれを補正すると、補正量に誤差が生じてしまうことが懸念されていた。

本発明は上記したような事情に鑑みてなされたものであり、露光手段の温度上昇による色ずれをより正確に補正することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明にあっては、
複数の像担持体と、
像担持体に画像情報を露光する露光手段であって、前記複数の像担持体それぞれに対応して設けられた複数の露光手段と、
を有し、
前記複数の露光手段が少なくとも１つの光学筐体内に収納され、装置本体内のうち前記光学筐体が配置された空間に温度検出手段が設けられた画像形成装置において、
前記複数の露光手段のうち１つの露光手段の動作時間と前記露光手段が収納された前記光学筐体内の温度との関係を予め記憶している記憶手段と、
前記露光手段の動作時間を検出する動作時間検出手段と、
前記動作時間検出手段により検出された前記露光手段の動作時間に応じて、前記記憶手段に予め記憶されている前記関係から、前記光学筐体内の温度を導出するとともに該温度の導出時から一定時間経過後の該温度に対する温度上昇値を導出し、該温度と該温度上昇値とを用いて、前記露光手段によって前記像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングの第１補正時間を導出する第１導出手段と、
前記温度検出手段の検出値を用いて、前記露光手段によって前記像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングの第２補正時間を導出する第２導出手段と、
前記第１補正時間と前記第２補正時間との和を用いて、前記露光手段によって前記像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングを補正する補正手段と、
が前記複数の露光手段ごとに設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、露光手段の温度上昇による色ずれをより正確に補正することが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

以下、図１〜図６に基づいて本発明を適用可能な実施例について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１０の概略構成を示す断面図である。まず、各部の機能及び画像形成工程について説明する。

図１において、画像形成装置１０は、記録材を収納したカセット１２を有している。また、このカセット１２は図１において前方（図１の紙面の手前側（紙面に対して鉛直方向上方））から画像形成装置１０本体に出し入れ自在に装着されている。図１におけるカセット１２の右端部には、ピックアップローラ１３が内蔵されていて、プリント信号に合わせて、カセット１２から、記録材が搬送される。その下流側には、レジストローラ対１４が配置されている。この時点では、レジストローラ対１４は停止している。

次に、画像を書き出すタイミングに合わせてレジストローラ対１４を回転する事により、記録材は画像形成領域（画像形成部）へと搬送される。画像形成領域は、中間転写ベルト１５、駆動ローラ２６、従動ローラ１７、感光ドラム１８〜２１、現像ローラ２２〜２５、帯電ローラ３２〜３５、レーザスキャナユニット３０，３１、中間転写ベルトクリーナ２７、二次転写ローラ２８によって形成されている。

ここで、感光ドラムは像担持体に相当する。駆動ローラ２６と従動ローラ１７は、中間転写ベルト１５を駆動するためのものである。また、帯電ローラ３２〜３５は、各感光ドラム１８〜２１を帯電させるためのものである。また、レーザスキャナユニットは、像担持体に画像情報を露光する露光手段であって複数の像担持体それぞれに対応して設けられた複数の露光手段が光学筐体に収納されたものである。そして、レーザスキャナユニット３０は、露光手段として、Ｙｅｌｌｏｗ色用の感光ドラム１８を照射する１ステーション（以下、１ｓｔ）と、Ｍａｇｅｎｔａ色用の感光ドラム１９を照射する２ステーション（以下、２ｓｔ）とを含む。また、レーザスキャナユニット３１は、露光手段として、Ｃｙａｎ色用の感光ドラム２０を照射する３ステーション（以下、３ｓｔ）と、Ｂｌａｃｋ色用の感光ドラム２１を照射する４ステーション（以下、４ｓｔ）とを含む。また、二次転写ローラ２８は、記録材に画像を転写するためのものである。

次に、画像形成工程について説明する。Ｙｅｌｌｏｗ、Ｍａｇｅｎｔａ、Ｃｙａｎ、Ｂｌａｃｋの順番で、レーザスキャナユニット３０，３１によりレーザ光が発生され、後述するポリゴンモータに駆動されたポリゴンミラーによってレーザ光が反射され、感光ドラム上に順次照射されてゆく。このようにして、感光ドラム上に電気的な潜像（静電潜像）が形成される。なお、このレーザ光の照射位置がずれると、各色が正確に合わさらず、色ずれとなってしまう。

現像ローラによってそれぞれの感光ドラム上の潜像にトナーを付着させる事で、潜像を
現像する。そして、順次中間転写ベルト１５上に４色の画像を乗せていく。以上のようにして、中間転写ベルト１５上に作成されたトナー画像が、二次転写ローラ２８と、中間転写ベルト１５を駆動する駆動ローラ２６とのニップによって、記録材上に転写されていく。

次に、中間転写ベルト１５上に残った余分なトナーは中間転写ベルトクリーナ２７によって清掃され次の画像形成工程に備える。その後、記録材は定着器３６に搬送され、定着ローラ及びスリーブのニップで、熱と圧力が加えられ、記録材にトナー像が定着される。このようにして画像が形成された記録材は排出ローラ３７によって搬送され、印字面を下側にして排出トレイ３８上に排出される。以上が、各部の役割及び画像形成工程についての説明である。

次に、図２〜図６を用いて、本実施例におけるレーザスキャナユニット内部（以下、スキャナ内部）の昇温による色ずれと補正方法について説明する。図２は、スキャナ内部昇温によるレーザ照射位置変動について説明するための図である。

レーザスキャナユニット（３０，３１）においては、図示しないレーザ発光素子から発せられたレーザ光を、回転多面鏡としてのポリゴンミラー５１及び、光学部材としてのミラー５２，５３，５４によって屈折させることにより、感光ドラム上に潜像を照射する。図２に示すレーザスキャナユニットにおいては、レーザ発光素子（光源）、ポリゴンミラー５１、及びミラー５２，５３は、１つの露光手段を構成し、また、レーザ発光素子（光源）、ポリゴンミラー５１、及びミラー５４は、もう１つの露光手段を構成している。

しかし、ポリゴンモータ５０から熱が発生した場合には、ポリゴンモータ５０の軸倒れ、ミラー５２，５３，５４の傾きが発生し、図２に示す様にレーザ照射位置がずれてしまうことが懸念される。先の画像形成工程で説明したように、照射位置がずれると色ずれが発生する。ここで、図２において、符号５５で示す実線は、レーザスキャナユニットにより感光ドラム上の照射すべき位置（正規の位置）に照射された場合のレーザ光を示している。また、符号５６で示す破線は、熱変形後のレーザスキャナユニットにより感光ドラム上に照射された場合のレーザ光を示している。

この照射位置ずれによる色ずれを減少（抑制）させるために、本実施例では、レーザ光を照射するタイミングを遅延させている。その遅延時間の計算（演算、導出）方法を以下に示す。ここで、後述する、レーザ光を照射するタイミングを遅延させる制御や、遅延時間の演算は、画像形成装置に設けられた制御部により実行される。画像形成装置の制御部は、記憶手段、動作時間検出手段、第１導出手段、第２導出手段、及び補正手段を構成している。

スキャナ内部は外部要因の温度変動を受け難く、また、昇温要因もほとんどがポリゴンモータ５０の動作熱であるため、ポリゴンモータ５０の稼働状況より、内部温度を演算可能である。

図４（ａ）は、ポリゴンモータ５０の動作時間と、ポリゴンモータ５０の駆動によって発生した熱により昇温したスキャナ内部の温度を測定した場合の温度測定値との関係を示している。図４（ａ）に示す関係が記憶手段に予め記憶されている。

図４（ａ）中に示すように、現在（検出時）のスキャナ内部温度〔ｔ１〕から、一定時間Δｔ経過後の温度上昇値〔ｔｘ〕を予測で求めることができる。なお、Δｔが少ないほどより正確な予測が可能であるが、少なくすれば、計算の頻度があがり、演算装置に負荷がかかるので、Δｔとしては約１０秒程が望ましい。現在のスキャナ内部温度〔ｔ１〕は
、動作時間検出手段により検出されたポリゴンモータ５０の動作時間（露光手段の動作時間）に応じて、図４（ａ）に示す関係から導出される。

ポリゴンモータ５０の連続動作中の温度上昇値〔ｔｘ〕を計算した結果を図４（ｂ）に示す。すなわち図４（ｂ）は、現在のスキャナ内部温度〔ｔ１〕と温度上昇値〔ｔｘ〕との関係を示している。

一定時間毎に現在のスキャナ内部温度〔ｔ１〕に対応した温度上昇値〔ｔｘ〕を現在のスキャナ内部温度〔ｔ１〕に加算／減算することで、一定時間後のスキャナ内部温度を演算にて計算することが可能になる。スキャナ内部温度を求める計算式を以下に示す。なお、ポリゴンモータ５０が複数の動作モードで動作可能に設けられており、ポリゴンモータの動作状況によって温度上昇値が異なる場合には、次のようにするとよい。すなわち、ポリゴンモータの各動作モード毎にあらかじめスキャナ内部の温度を測定し、ポリゴンモータの各動作モード毎の温度上昇値〔ｔｘ〕を計算しておくとよい。
一定時間経過後のスキャナ内部温度（演算温度）〔ｔ２〕＝現在のスキャナ内部温度〔ｔ１〕＋温度上昇値〔ｔｘ〕

このようにして得られた一定時間後のスキャナ内部温度〔ｔ２〕に、温度を照射遅延時間に変換する係数〔Ｃ１〕を乗ずることで、遅延時間（第１補正時間）〔Ｔ１〕を得ることができる。遅延時間〔Ｔ１〕を求める式を以下に示す。
スキャナ内部昇温要因の遅延時間〔Ｔ１〕＝スキャナ内部温度〔ｔ２〕×係数〔Ｃ１〕

ここで、遅延時間〔Ｔ１〕は、ポリゴンモータ５０から発生する熱などによってスキャナ内部に変形が生じることに起因した照射位置変動を抑制するために、露光手段によって像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングの補正時間である。遅延時間〔Ｔ１〕は、第１導出手段により導出される。また、係数〔Ｃ１〕は装置自体の固有の値であり、温度変動の測定結果に基づいて得られる固定係数である。

図３（ａ）はスキャナ枠体（光学筐体）の熱膨張について説明するための図、図３（ｂ）はスキャナ枠体の熱膨張によるレーザ照射位置変動について説明するための図である。上述した画像形成装置の装置本体内において、レーザスキャナユニット３０，３１が配置される空間（スキャナ部屋）３９は、定着器の熱や、図示しない高圧電源等の原因による装置本体の昇温によって熱せられる。

その結果、図３（ａ）に示すように、レーザスキャナユニットが熱膨張し、熱膨張前のスキャナ（符号５７で示す）と比べ、熱膨張後のスキャナ（符号５８で示す）はスキャナ枠体自体が膨張することとなる。なお、図３（ａ）においては、変形を分かりやすくするために、熱膨張量を誇張して図示している。

このようにして、図３（ｂ）に示すように、照射位置がずれてしまうこととなる。照射位置がずれることで、先の画像形成工程で説明したように、色ずれが発生する。ここで、図３（ｂ）において、符号４０で示す実線は、レーザスキャナユニットにより感光ドラム上の照射すべき位置（正規の位置）に照射された場合のレーザ光を示している。また、符号４１で示す破線は、熱膨張後のレーザスキャナユニットにより感光ドラム上に照射された場合のレーザ光を示している。

なお、本実施例におけるスキャナユニットの位置決め部４２は、図３（ｂ）においてスキャナユニット本体の左側に位置している。したがって、レーザスキャナユニットにおいて、１ｓｔと３ｓｔの照射位置ずれは微小であるが、２ｓｔ及び４ｓｔの位置ズレは大きくなる。

この照射位置ずれによる色ずれを減少させるために、本実施の形態では、レーザ光を照射するタイミングを２ｓｔ及び４ｓｔのレーザスキャナユニットのみ遅延させている。その遅延時間（第２補正時間）〔Ｔ２〕は空間３９に配置されたスキャナ温度検知ユニット４３に設けられた温度検出手段としての温度検出センサ４４よって検出された測定温度〔ｔｓ〕より次式によって計算される。
スキャナ枠体熱膨張要因の遅延時間〔Ｔ２〕＝測定温度〔ｔｓ〕×係数〔Ｃ２〕

ここで、遅延時間〔Ｔ２〕は、光学筐体の熱膨張に起因した照射位置変動を抑制するために、露光手段によって像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングの補正時間であり、第２導出手段により導出される。また、係数〔Ｃ２〕は装置自体の固有の値であり、温度変動の測定結果に基づいて得られる固定係数である。

そして、先に計算した、スキャナ内部昇温要因の遅延時間〔Ｔ１〕と、スキャナ枠体熱膨張要因の遅延時間〔Ｔ２〕との和により、書き出し位置補正時間〔Ｔ〕を求める。ここで、書き出し位置補正時間〔Ｔ〕は、補正手段により導出される。書き出し位置補正時間〔Ｔ〕を求める式を以下に示す。
書き出し位置補正時間〔Ｔ〕＝スキャナ内部昇温要因の遅延時間〔Ｔ１〕＋スキャナ枠体熱膨張要因の遅延時間〔Ｔ２〕

上記演算式にしたがって、補正時間を各ステーション毎に演算し、得られた値分、画像の書き出しタイミングを本来の時間よりずらす補正を行うことで、色ずれをより正確に補正することが可能になる。以上がスキャナ昇温による色ずれと補正方法である。

なお、本実施の形態では、書き出し位置タイミングをずらすことで、色ずれを補正したが、これに限るものではなく、画像データそのものを変換することで色ずれを補正しても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に、スキャナ温度検知ユニットについて説明する。スキャナ枠体の熱膨張量は、スキャナ外部温度によって求められるが、スキャナ外部の温度の測定値からその膨張量を求めると、実際の膨張後のスキャナよりも膨張量が大きく計算されてしまう場合がある。その原因は、図３（ａ）で説明したスキャナ枠体の熱膨張の応答時間が遅いためである。結果、測定値と膨張量に誤差が発生する。よって、応答時間も加味したスキャナ外部温度を読取ることが必要である。

図５（ａ）は、スキャナ温度検知ユニット４３の概略構成を示す断面図である。図５（ａ）に示すように、温度検出センサ４４は、スキャナ枠体と同材質の被覆部材としての断熱壁４５に覆われている。そのため、空間３９の雰囲気温度（熱）が温度検出センサ４４にすぐに伝わらず、空間（スキャナ部屋）３９の雰囲気温度が変化した場合には、変化した時点から遅れて温度検出センサ４４に測定される。

図６（ａ）のグラフは、連続印字時の各温度測定値を示すものである。空間３９の雰囲気温度に対して、スキャナ枠体はすぐには温まらない。そして、断熱壁４５に覆われている温度検出センサ４４の温度はスキャナ枠体温度に近い。

図６（ｂ）のグラフは、装置本体に対して開閉可能に設けられた開閉部材としてのドアの開放時（オープン時）の各温度測定値を示すものである。空間３９の雰囲気温度はドアオープン時には外気にさらされ、温度が下がるのが速い。しかし、スキャナ枠体温度はすぐには下がらない。そして、断熱壁４５に覆われている温度検出センサ４４の温度はスキャナ枠体温度に近い。

なお、本実施例の説明では、連続印字時、ドアオープン時のみの温度特性グラフを示したが、ジャム処理時、両面印字時等、その他の動作環境においても同様な特性を示す。

すなわち、空間３９の雰囲気温度に従って、書き出しタイミング（書き出し位置）の補正値を決めるとレーザスキャナの熱膨張量と差がある状態で補正してしまうので、色ずれが悪化することが懸念される。本実施例では、断熱壁４５に覆われた温度検出センサ４４の測定値によって、書き出しタイミング（書き出し位置）を補正することによって、より正確にスキャナ枠体温度を測定し、色ずれの少ない補正を行うことが可能になる。

なお、本実施例では、断熱壁４５の材質をスキャナ枠体と同材質としたが、これに限るものではない。例えば図５（ｂ）に示すように、被覆部材としてゴム製の断熱壁４６で温度検出センサ４４を覆うことで、検出値とスキャナ枠体温度が略一致するように断熱効果を持たせることができれば本実施例の効果を得ることができる。

また、本実施例では、１つのスキャナユニットで２色を形成する構成について説明したが、１つのスキャナユニットで３色又は４色を形成する構成においても適用できる。なお、その場合には、熱膨張量の影響に応じて適宜、補正量、補正するステーションを設定することとなる。また、本実施例では、４つの露光手段が、２つの光学筐体内に収納されることで構成されていたが、これに限らず、複数の露光手段が少なくとも１つの光学筐体内に収納されるものであればよい。

以上、説明したように本実施例によれば、ポリゴンモータ５０から発生する熱などによってスキャナ内部に変形が生じることに起因した照射位置変動、及び、スキャナ枠体の熱膨張に起因した照射位置変動を抑制することができる。すなわち、レーザスキャナユニットの温度上昇によって生じた色ずれをより正確に補正することができ、より高品質な画像を得ることができる。

実施例の画像形成装置の概略構成を示す断面図。 スキャナ内部昇温によるレーザ照射位置変動について説明するための図。 （ａ）はスキャナ枠体の熱膨張について説明するための図、（ｂ）はスキャナ枠体の熱膨張によるレーザ照射位置変動について説明するための図。 （ａ）はポリゴンモータの動作時間と、スキャナ内部の温度を測定した場合の温度測定値との関係を示す図、（ｂ）は現在のスキャナ内部温度〔ｔ１〕と温度上昇値〔ｔｘ〕との関係を示す図。 （ａ）は本実施例のスキャナ温度検知ユニットの概略構成を示す断面図、（ｂ）は他の形態のスキャナ温度検知ユニットの概略構成を示す断面図。 （ａ）は連続印字時の各温度測定値を示す図、（ｂ）はドアオープン時の各温度測定値を示す図。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１８〜２１ 感光ドラム
３０，３１ レーザスキャナユニット
３９ 空間
４４ 温度検出センサ
５１ ポリゴンミラー
５２，５３，５４ ミラー

Claims (3)

1. 複数の像担持体と、
   像担持体に画像情報を露光する露光手段であって、前記複数の像担持体それぞれに対応して設けられた複数の露光手段と、
   を有し、
   前記複数の露光手段が少なくとも１つの光学筐体内に収納され、装置本体内のうち前記光学筐体が配置された空間に温度検出手段が設けられた画像形成装置において、
   前記複数の露光手段のうち１つの露光手段の動作時間と前記露光手段が収納された前記光学筐体内の温度との関係を予め記憶している記憶手段と、
   前記露光手段の動作時間を検出する動作時間検出手段と、
   前記動作時間検出手段により検出された前記露光手段の動作時間に応じて、前記記憶手段に予め記憶されている前記関係から、前記光学筐体内の温度を導出するとともに該温度の導出時から一定時間経過後の該温度に対する温度上昇値を導出し、該温度と該温度上昇値とを用いて、前記露光手段によって前記像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングの第１補正時間を導出する第１導出手段と、
   前記温度検出手段の検出値を用いて、前記露光手段によって前記像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングの第２補正時間を導出する第２導出手段と、
   前記第１補正時間と前記第２補正時間との和を用いて、前記露光手段によって前記像担持体を露光する際の画像の書き出しタイミングを補正する補正手段と、
   が前記複数の露光手段ごとに設けられていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度検出手段を覆う被覆部材であって、前記空間の熱が前記温度検出手段に伝わることを遅らせる被覆部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記露光手段は、複数の動作モードで動作可能に設けられており、
   前記記憶手段は、前記複数の動作モード毎に、前記関係を予め記憶していることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。

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