JP2011197134A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 複数の光ビーム間のビームピッチの細かいズレを精度良く検出できるようにする。
【解決手段】 1つの光源ユニットに含まれる光源ch1と光源ch2の2つの光源について、それらの照射する各光ビーム間の主走査ビームピッチのズレを検出する場合、中間転写ベルト上に光源ch1と光源ch2の同期検知信号を基準にして斜めパターン画像(主走査方向又は副走査方向に対して45°の傾斜を持つパターン画像)をそれぞれ作成し、この各斜めパターン画像を1つの検知センサで検知した結果、斜めパターン画像間の副走査ビームピッチの計測値と副走査ビームピッチの理想値との差分は、主走査ビームピッチのズレに相当する。
【選択図】 図9

Description

この発明は、ファクシミリ装置,印刷装置,複写機,及び複合機を含む画像形成装置に関する。
半導体レーザ光源(LD)を含む光源(「発光源」ともいう)で発光させた光ビームを感光体(「像担持体」ともいう)上に照射して、感光体上に所望の画像の情報を露光させて画像形成を行うファクシミリ装置,印刷装置(プリンタ),複写機(コピー機),複合機を含む画像形成装置(「画像処理装置」ともいう)がある。
このような画像形成装置には、1つの光ビームを出力する光源を複数個設けたり、1つの素子に複数の光源を備えて複数の光ビームを出力できる光源(例えば、1つの半導体素子から2〜8の光ビームを出力することができるLDアレイ素子等がある)を設けたりして、感光体上に複数の光ビームを使用して多くの画像データを短時間に露光させることにより、単位時間あたりに出力される画像枚数(印刷枚数)を増やし、画像形成の生産性を向上させているものがある。
上記のように感光体上に複数の光ビームを書込む場合、感光体上で光ビームのスポットの位置が理想の位置からずれてしまうと、複数の光ビーム間でのスポットの差(「ビームピッチ」という)が理想の位置とずれてしまい、感光体上に「縦線よたり」(縦線を描いたときの線の揺らぎ、縦線間のピッチが一定にならずに蛇行する現象)が生じたり、感光体上に形成された画像に「濃度ムラ」が発生するなどの悪影響が生じたりするので、感光体上での光ビームのスポットが理想の位置に照射されるように調整する必要がある。
従来、複数の光ビームのビームピッチの調整は、画像形成装置を製造する工場において、画像形成装置毎にビームピッチを計測し、その計測で得られたビームピッチが理想の差になっていなかった場合、その差分を無くすように、例えば、光ビームの照射位置を初期調整するようにしていた。
しかし、光ビームを発生させる光源や光ビームを感光体に照射するための光学系の温度特性や、画像形成装置自体の振動などによる光軸のずれなどの原因により、製造時に調整したビームピッチが経時変化してしまって画像が劣化してしまうという問題があった。
そこで、上記ビームピッチの経時変化に基づく画像劣化の課題を解消するため、画像形成装置の使用時にビームピッチを計測して補正する技術が提案されている。
従来、複数の光源からそれぞれ照射された各光ビームの書き終わり側の端部を通過したタイミングを1つの検知センサで検知し、その検知のタイミング差に基づいて各光ビームの照射位置の間隔を求め、その間隔に主走査方向のドット位置ずれがあった場合、各光源の発光タイミングを制御して主走査方向のドット位置ずれを補正する画像形成装置(例えば、特許文献1参照)があった。
また、感光体上に又は転写ベルト上にピッチむら検出用パターンを形成し、電位センサ又は光学センサによってピッチむら検出用パターンに基づくパターン間隔を検出し、そのパターン間隔を所定の値と比較することによって副走査ビームピッチむらを求め、その副走査ビームピッチむらを補正する画像形成装置(例えば、特許文献2参照)があった。
さらに、受光部の形状が、副走査方向に応じて主走査方向の受光部の幅又は受光部間隔が変化するように構成された特殊な光ビーム検出器を設け、その光ビーム検出器の検出結果から光ビーム走査時間を計測し、その光ビーム走査時間から光ビームの副走査位置を検出し、その検出値に基づいてビームの副走査位置を補正する画像形成装置(例えば、特許文献3参照)があった。
しかしながら、上述した従来の複数の光ビームを検知したタイミング差に基づいて主走査方向のドット位置ずれを補正する画像形成装置では、例えば、LDアレイ素子のようなビームピッチの狭い光源を用いた場合、検知センサの受光幅よりも狭い(小さい)ビームピッチの検知タイミングを分離することができないので、ビームピッチを求めることができず、主走査方向のビームピッチを補正できないという問題があった。
また、上述した従来の副走査ビームピッチむらを補正する画像形成装置では、主走査方向のビームピッチを補正できない上に、ピッチむら検出用パターンを使用しているため、その検出にかかるダウンタイムが増大してしまうだけでなく、トナーの消費量を増やしてしまうという問題があった。
さらに、上述した従来の特殊な光ビーム検出器を設けた画像形成装置では、同じく主走査方向のビームピッチを補正できない上に、特殊な光ビーム検出器によって画像形成装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の光ビーム間のビームピッチの細かいズレを精度良く検出できるようにすることを目的とする。
この発明は上記の目的を達成するため、複数の光源を備えた発光手段と、上記発光手段の各光源から発光された光ビームを偏向して像担持体上を主走査方向に走査させる偏向手段と、上記発光手段によって発光された各光ビームについて、上記像担持体に対する走査方向上で照射タイミングを検知し、その検知した各光ビームの照射タイミングに基づく同期信号を生成する同期信号生成手段と、上記同期信号生成手段によって生成された同期信号に基づいて上記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、上記同期信号生成手段によって生成された同じ色のパターン間で異なる光源の同期信号を基準にして上記像担持体上にパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、上記パターン画像形成手段によって形成されたパターン画像を検出するパターン画像検出手段と、上記パターン画像検出手段による検出結果に基づいて上記像担持体上に形成する画像位置を補正する補正手段を備えた画像形成装置を提供する。
また、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記パターン画像検出手段によって検出されたパターン画像に基づいて同じ色のパターン画像間で異なる光源の発光した各光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する手段を有するようにするとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記計測された主走査ビームピッチの補正によって上記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有するようにするとよい。
また、上記のような画像形成装置において、上記同じ色のパターン画像間で異なる光源から発光されたN(Nは2以上の整数)個の光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する場合、上記像担持体上に形成するパターン画像にN個のパターン画像を含めるようにする手段を設けるとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせるようにする手段を設けるとよい。
また、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせて、上記パターン画像形成手段によって上記像担持体上に形成されたパターン画像を、上記パターン画像検出手段によって検出し、その検出されたパターン画像に基づいて、各光源間の副走査ビームピッチを計測する手段を有するようにするとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記計測された副走査ビームピッチの補正によって上記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有するようにするとよい。
また、上記のような画像形成装置において、異なる光源から発光されたN(Nは2以上の整数)個の光ビーム間の副走査ビームピッチを計測する場合、上記像担持体上に形成するパターン画像に(N−1)×2個のパターン画像を含めるようにする手段を設けるとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記パターン画像は、色合わせ制御に使用するパターン画像と兼用するパターン画像であるとよい。
この発明による画像形成装置は、複数の光ビーム間のビームピッチの細かいズレを精度良く検出できるようにすることができる。
この発明の一実施例の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図1に示す光学装置の上部の内部構成を上方から見た場合の配置例を示す図である。 図1に示す画像形成装置の検知センサの内部構成と共に、画像形成装置の制御部における検知センサで検知したデータの処理を司る機能構成を示すブロック図である。 図1に示す中間転写ベルト上に形成された位置合わせ用トナーマークの一例を示す図である。
図4に示す位置合わせ用トナーマーク中の1組のマークと、その1組のマークの検知結果の波形例とを示す図である。 図4に示す位置合わせ用トナーマークの検知結果に基づくずれ量の算出の説明に供する位置合わせ用トナーマークの1組のマークを示す図である。 感光体上に照射された光ビームのスポット例を示す図である。 主走査ビームピッチの補正方法の説明に供する図である。
主走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。 副走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。 同じく副走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。 副走査ビームピッチの補正方法の説明に供する図である。
以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、この発明の一実施例の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
この画像形成装置100は、例えば、ファクシミリ装置,印刷装置(プリンタ),複写機,及び複合機を含む画像処理装置であり、半導体レーザ光源、ポリゴンミラーなどの光学要素を含む光学装置101と、例えば、感光体(例えば、ドラム状の感光体、「感光体ドラム」という)、帯電装置、現像装置などを含む像形成部102と、中間転写ベルトなどを含む転写部103を含んで構成される。すなわち、この光学装置101と像形成部102と転写部103が、画像形成手段とパターン画像形成手段の機能を果たす。
光学装置101は、レーザダイオード(LD)を含む半導体レーザ光源である複数の光源(図示省略)から放出された光ビームBMを、ポリゴンミラー110により偏向させ、fθレンズを含む走査レンズ111a,111bに入射させている。
上記光ビームは、ブラック(K),イエロー(Y),シアン(C),マゼンタ(M)の各色の画像に対応した数が発生されていて、それぞれ走査レンズ111a,111bを通過した後、反射ミラー112k〜112mで反射される。
例えば、ブラックの光ビームKは走査レンズ111aを透過して反射ミラー112kで反射されてWTLレンズ113kへ入射される。イエロー,シアン,マゼンタの各色の光ビームY,C,Mについても同様なので説明を省略する。
WTLレンズ113k〜113mは、それぞれ入射された各光ビームK〜Mを整形した後、反射ミラー114k〜114mへと各光ビームK〜Mを偏向させ、その各光ビームK〜Mはさらに反射ミラー115k〜115mで反射され、それぞれ露光のために使用される光ビームK〜Mとして感光体ドラム(以下「感光体」と略称する)120k〜120mへと像状照射される。
感光体120k〜120mへの光ビームK〜Mの照射は、上述したように複数の光学要素を使用して行われるため、感光体120k〜120mに対する主走査方向および副走査方向に関して、タイミング同期が行われている。
以下、感光体120k〜120mに対する主走査方向を、光ビームの走査方向として定義し、副走査方向を、主走査方向に対して直交する方向、すなわち、感光体120k〜120mの回転する方向として定義する。
感光体120k〜120mは、アルミニウムなどの導電性ドラム上に、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とを含む光導電層を備えている。
上記光導電層は、それぞれ感光体120k〜120mに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、又は帯電ローラなどを含んで構成される帯電器122k〜122mにより表面電荷が付与される。
各帯電器122k〜122mによってそれぞれ感光体120k〜120m上に付与された静電荷は、それぞれ光ビームK〜Mにより像状露光され、よって、各帯電器122k〜122mの被走査面上に静電潜像が形成される。
感光体120k〜120mの被走査面上にそれぞれ形成された静電潜像は、現像スリーブ,現像剤供給ローラ,規制ブレードなどを含む現像器121k〜121mによりそれぞれ現像され、感光体120k〜120mの被走査面上に現像剤像が形成される。
感光体120k〜120mの被走査面上に担持された各現像剤は、搬送ローラ131a〜131cにより矢示Dの方向に移動する中間転写ベルト130上に転写される。132k〜132mは、それぞれ感光体120k〜120mに対する1次転写ローラである。
中間転写ベルト130は、感光体120k〜120mの被走査面上からそれぞれ転写されたK,Y,C,Mの現像剤を担持した状態で2次転写部へと搬送される。
2次転写部は、2次転写ベルト133と、搬送ローラ134a,134bとを含んで構成される。
2次転写ベルト133は、搬送ローラ134a,134bにより矢示Eの方向に搬送される。
上記2次転写部には、給紙カセットなどの用紙収容部Tから上質紙,プラスチックシートなどの受像材である用紙Pが搬送ローラ135により供給される。
上記2次転写部は、2次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト130上に担持された多色現像剤像を、2次転写ベルト133上に吸着保持された用紙Pに転写する。
上記用紙Pは、2次転写ベルト133の搬送と共に定着装置136へと供給される。
上記定着装置136は、シリコーンゴム,フッソゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材137を含んで構成されていて、用紙Pと多色現像剤像とを加圧加熱し、排紙ローラ138によって用紙Pを印刷物P′として画像形成装置100の外部へと排出する。
上記多色現像剤像を転写した後の中間転写ベルト130は、クリーニングブレードを含むクリーニング部139によって転写残現像剤が除去された後、次の像形成プロセスへと供給されている。
また、搬送ローラ131aの近傍には、中間転写ベルト130上に形成された位置合わせ用トナーマークを検知するための3個の検知センサ5a〜5cが設けられている。この検知センサ5a〜5cは、それぞれ公知の反射型検知センサを用いれば良く、その各検知センサ5a〜5cによる検知結果に基づいて、基準色に対する各色のスキュー(傾き),主走査レジストずれ量,副走査レジストずれ量,及び主走査倍率誤差を含む各種のずれ量を算出し、その算出結果に基づいて各種のずれ量を補正する。
次に、図1に示した光学装置101について詳しく説明する。
図2は、図1に示した光学装置101の上部の内部構成を上方から見た場合の配置例を示す図である。
光学装置101の上部には、ポリゴンミラー110と、走査レンズ111a,111bと、反射ミラー112k〜112mと、LDを含む光源を装着した光源ユニット20k〜20mと、シリンドリカルレンズ(以下「シリンダレンズ」と略称する)21k〜21mと、反射ミラー22k,22mと、シリンダミラー(「同期検知反射ミラー」ともいう)23k〜23mと、同期検知センサ(「同期信号生成手段」に相当する)24k〜24mを有する。
この光学装置101は、1つのポリゴンモータ(図示を省略)をユニット内の中央に配置し、そのポリゴンモータに2つの回転多面鏡を備えたポリゴンミラー110を設け、そのポリゴンミラー110を中心に左右対称に上記光源ユニット20k〜20mと、上記反射ミラー112k〜112mと反射ミラー22k,22mとシリンダミラー23k〜23mとのミラー類、上記走査レンズ111a,111bとシリンダレンズ21k〜21mとのレンズ類等の構成部品を配置し、左右に各2色の光ビームの光路をレイアウトすることにより、1つのポリゴンミラー110によってK,Y,C,Mの4色の光ビームを各感光体120k〜120mの主走査方向に偏向させる構成にしている。図2中では、ポリゴンミラー110の図面の向かって左側にKとYの光ビーム、右側にCとMの光ビームのそれぞれの光路をレイアウトしている。
次に、この光学装置101におけるK,Y,C,Mの各色の光ビームの光路について説明する。
ここでは、Kの光路のみ詳細に説明し、他のY,C,Mについては同様なので簡単に説明する。
光源ユニット20kに実装された光源から出射した光ビームを、シリンダレンズ21kに入射する。
シリンダレンズ21kは、感光体120kの副走査方向に定まった屈折率を有しており、感光体120kの副走査方向に集光するように、光源ユニット20kからシリンダレンズ21kを通して入射した光ビームを反射ミラー22kで反射し、ポリゴンミラー110のミラー面に入射する。
ポリゴンミラー110は、ポリゴンモータによって高速回転し、入射された光ビームを感光体120kの主走査方向に偏向する。すなわち、偏向手段に相当する。
ポリゴンミラー110によって偏向された光ビームを、走査レンズ111aを透過し、反射ミラー112kによって反射する。
反射ミラー112kで反射した光ビームを、図1に示したように、ポリゴンミラー110の面倒れ特性を補正するWTLレンズ113kに入射した後、反射ミラー114kへ入射する。
反射ミラー114kで反射した光ビームを、反射ミラー115kで反射し、光学装置101から出射して感光体120k上に結像させる。
図2に示すように、同期検知センサ24kは、感光体120kに対する主走査方向の書き出し基準位置を検知するための同期検知部(ライン同期検知信号検知部)である。
なお、感光体120kに対する主走査方向の後端には後端同期検知部である後端同期センサも配置されているが、図示を省略する。
また、ポリゴンミラー110の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー23kで反射させて同期検知センサ24kへ入射する。
同期検知センサ24kは、Kの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。
次に、Yについて、光源ユニット20yの光源から出射された光ビームは、シリンダレンズ21yを透過し、ポリゴンミラー110のミラー面に入射する。
その入射した光ビームを、ポリゴンミラー110によって感光体120yの主走査方向に偏向させ、走査レンズ111aを透過し、反射ミラー112yによって反射し、図1に示したように、WTLレンズ113yに入射した後、反射ミラー114y,115yでそれぞれ反射し、光学装置101から出射して感光体120y上に結像させる。
また、図2に示すように、ポリゴンミラー110の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー23yで反射させて同期検知センサ24yへ入射する。
同期検知センサ24yは、Yの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。
次に、Cについて、光源ユニット20cの光源から出射された光ビームは、シリンダレンズ21cを透過し、ポリゴンミラー110のミラー面に入射する。
その入射した光ビームを、ポリゴンミラー110によって感光体120cの主走査方向に偏向させ、走査レンズ111bを透過し、反射ミラー112cによって反射し、図1に示したように、WTLレンズ113cに入射した後、反射ミラー114c,115cでそれぞれ反射し、光学装置101から出射して感光体120c上に結像させる。
また、図2に示すように、ポリゴンミラー110の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー23cで反射させて同期検知センサ24cへ入射する。
同期検知センサ24cは、Cの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。
次に、Mについて、光源ユニット20mの光源から出射された光ビームは、シリンダレンズ21mを透過し、光源ユニット20mからシリンダレンズ21mを通して入射した光ビームを反射ミラー22mで反射し、ポリゴンミラー110のミラー面に入射する。
その入射した光ビームを、ポリゴンミラー110によって感光体120mの主走査方向に偏向させ、走査レンズ111bを透過し、反射ミラー112mによって反射し、図1に示したように、WTLレンズ113mに入射した後、反射ミラー114m,115mでそれぞれ反射し、光学装置101から出射して感光体120m上に結像させる。
また、図2に示すように、ポリゴンミラー110の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー23mで反射させて同期検知センサ24mへ入射する。
同期検知センサ24mは、Mの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。
図2に示すように、ブラック(K)とマゼンタ(M)、イエロー(Y)とシアン(C)はそれぞれ逆方向に走査される。
次に、この実施例の画像形成装置100の制御部について、検知センサ5a〜5cで検知したデータの処理を司る機能構成について説明する。
図3は、図1に示した画像形成装置100の検知センサ5a〜5cの内部構成と共に、画像形成装置100の制御部における検知センサ5a〜5cで検知したデータの処理を司る機能構成を示すブロック図である。
画像形成装置100の検知センサ5a〜5cは、それぞれ発光部(「発光手段」に相当する)10a〜10cと受光部(「パターン画像検出手段」に相当する)11a〜11cを備えている。
画像形成装置100の制御部は、検知センサ5a〜5cで検知したデータの処理に係る機能部として、CPU1,ROM2,RAM3,及びインプット・アウトプット(I/O)ポート4と、発光量制御部12a〜12c,増幅部(AMP)13a〜13c,フィルタ部14a〜14c,アナログ・デジタル(A/D)変換部15a〜15c,ファーストイン・ファーストアウト(First−In First−Out:FIFO)メモリ部16a〜16c,及びサンプリング制御部17a〜17cを備えている。
ROM2には、上述した各種のずれ量を算出するためのCPU1が実行する手順からなるプログラムをはじめ、この画像形成装置100を制御するための各種のプログラムが格納されている。
また、CPU1は、受光部11a〜11cからの検知信号を適当なタイミングでモニタしており、搬送ベルトおよび発光部10a〜10cの劣化等が起こっても確実に検知ができるように、発光量制御部12a〜12cによって発光量を制御しており、受光部からの受光信号のレベルが常に一定になるようにしている。
次に、図3を参照しながら、検知センサ5a〜5cで検知されたデータの処理について説明する。
まず、CPU1は、RAM3を作業領域としてROM2に格納されているプログラムを実行し、後に詳述する位置合わせ用トナーマークの検知時、I/Oポート4を介して発光量制御部12aを制御し、検知センサ5aの発光部10aから所定の光量の光ビームを照射する。この光ビームが位置合わせ用トナーマークに照射され、その反射光を検知センサ5aの受光部11aが受光する。
受光部11aは、受光した光ビームの光量に応じたデータの信号を増幅部13aへ送る。そのデータの信号について、増幅部13aによって増幅してフィルタ部14aへ送り、フィルタ部14aによってライン検知の信号成分のみを通過させてA/D変換部15aへ送り、A/D変換部15aによってアナログデータからデジタルデータに変換する。
そして、サンプリング制御部17aによってA/D変換部15aで変換されたデジタルデータをサンプリングしてFIFOメモリ部16aに格納する。
上述と同様にして、検知センサ5bの受光部11bから得られたデータの信号について、サンプリングされたデジタルデータをFIFOメモリ部16bに格納し、検知センサ5cの受光部11cから得られたデータの信号について、サンプリングされたデジタルデータをFIFOメモリ部16cに格納する。
こうして、後に詳述する位置合わせ用トナーマークの1組のマークの検知が終了した後、FIFOメモリ部16a〜16cに格納されていたデジタルデータを、I/Oポート4を介してデータバスによりCPU1及びRAM3にロードし、CPU1は、ROM2に格納されているプログラムを実行することにより、その各データについて所定の演算処理を行って上述した基準色に対する各色のスキュー(傾き),主走査レジストずれ量,副走査レジストずれ量,及び主走査倍率誤差を含む各種のずれ量を算出する。
このように、CPU1とROM2とが、画像形成装置100の全体の動作を制御すると共に、検知センサ5a〜5cで検知されたデータの処理を司る制御手段として機能し、補正手段の機能も果たす。
次に、上記位置合わせ用トナーマークとその検知結果に基づく補正について説明する。
図4は、図1に示した中間転写ベルト130上に形成された位置合わせ用トナーマークの一例を示す図である。
図5は、図4に示す位置合わせ用トナーマーク中の1組のマークと、その1組のマークの検知結果の波形例とを示す図である。
図6は、図4に示す位置合わせ用トナーマークの検知結果に基づくずれ量の算出の説明に供する位置合わせ用トナーマークの1組のマークを示す図である。
位置合わせ用トナーマークは、正反射光用の位置合わせのための所定のパターンを備えたマークであり、図4に示すように、K,Y,C,Mの各色の順に形成された横線パターンと斜め線パターンとを1組とし、8組分を副走査方向に並べ、各検知センサ5a〜5cに対応させて3列分からなるマークである。
上記横線パターンは、感光体120k〜120mの主走査方向に対して横向きで所定幅と所定長を持った4本の横向きパターンであり、上記斜め線パターンは、感光体120k〜120mの主走査方向に対して所定の傾斜角(例えば、45°)を持たせて所定幅と所定長を持った4本の斜め向きパターンである。
この位置合わせ用トナーマークは、感光体120k〜120mにそれぞれK〜Mの色に対応する8組分の横線パターンと斜め線パターンを形成し、中間転写ベルト130上に転写して組み合わせることによって、上述のような配置で中間転写ベルト130上に形成する。
なお、図4乃至図6には、中間転写ベルト130上に、中間転写ベルト130の搬送方向の先頭からY,K,M,Cの順に並ぶように各横線パターンと各斜め線パターンを形成した例を示したが、各横線パターンと各斜め線パターンのそれぞれの色の並びは他の並びにしても良い。
そして、中間転写ベルト130上に形成された位置合わせ用トナーマークの3列のマーク列を、それぞれ主走査方向に並べられた検知センサ5a〜5cによって検知する。
図5の(a)に示す波形は、検知センサ5a〜5cのいずれかについて、図5の(b)に示した位置合わせ用トナーマークのある検知センサ(例えば、検知センサ5a)に対応する1組のマーク30を検知したときの検知レベルの変化例を示しており、他の検知センサについても同様の波形が得られるので、図示を省略する。
検知センサ5a〜5cは、横線パターンと斜め線パターン以外の部分では中間転写ベルト130を検知するので、例えば、中間転写ベルト130が白色の場合、その検知レベルを基準レベルとすると、色付きの横線パターンと斜め線パターンの箇所では検知レベルが低下する。
図中のスレッシュは、中間転写ベルト130の汚れなどで検知レベルが低下した場合でも、このスレッシュを超えてレベル低下がみられた箇所を横線パターン又は斜め線パターンと検知するための閾値である。
検知センサ5a〜5cによって位置合わせ用トナーマークの8組分の各横線パターンと各斜め線パターンの位置を検出し、その検出結果に基づいて基準色(例えば、ブラック:K)に対する他の色(イエロー:Y,シアン:C,マゼンタ:M)のスキュー,主走査レジストずれ量,副走査レジストずれ量,及び主走査倍率誤差を計測する。この計測値に基づいて、スキュー,主走査レジストずれ量,副走査レジストずれ量,及び主走査倍率誤差の各種のずれ量の補正値を求めることができる。
また、この実施例では、検知センサ5a〜5cによって3列分のマーク列を検知し、その各検知結果の平均値を算出するので、その算出結果からスキュー,副走査レジストずれ,主走査レジストずれ,及び主走査倍率誤差のずれ量を求めることにより、各色のずれ量を精度良く求めることができ、そのずれ量を補正することによって各色のずれが極めて少ない高画質の画像が形成できる。
各種のずれ量、補正量の算出および補正の実行命令は、後述の補正量算出部により行われる。そして、検知の終わった位置合わせ用トナーマークは、クリーニング部139によって除去される。
次に、各種の色ずれ量の具体的な算出について説明する。
図5のパターンを検知したときの各種色ずれ量の具体的な算出方法について図6を用いて説明する。
ここでは、検知センサ5aによって位置合わせ用トナーマークのマーク列を検知した場合で説明するが、他の検知センサ5b,5cについても同様に行う。
検知センサ5aでは、位置合わせ用トナーマークのマーク列の検知を、予め決められた一定のサンプリング時間間隔でマークを検知し、図3のCPU1へ通知する。
CPUは、検知センサ5aからマークの検知の通知を次々と受け取ると、各検知の通知の間隔と上記サンプリング時間間隔とに基づいて各横線パターン間、各横線パターンとそれぞれ対応する斜め線パターンとの間の距離を算出する。
このようにして、マーク列中の同じ色の各横線パターン間と各横線パターンとそれぞれ対応する斜め線パターンとの間の長さを求め、その求めた各々の長さを比較することによって各種のずれ量を算出することができる。
まず、副走査レジストずれ量(副走査方向の色ずれ量)の算出では、横線パターンを使用し、基準色(K)との対象色のY,M,Cの各パターンの間隔値(y1,m1,c1)を算出し、予め記憶させておいた理想の間隔値(y0,m0,c0)と比較し、間隔値y1−理想の間隔値y0,間隔値m1−理想の間隔値m0,間隔値c1−理想の間隔値c0から基準色(K)に対するY,M,Cの各色のずれ量を算出できる。
また、主走査レジストずれ量(主走査方向の色ずれ量)の算出では、まず、K〜Cの各色の横線パターンと斜め線パターンとの間隔値(y2,k2,m2,c2)を算出する。その算出した間隔値を用いて、基準色(K)の間隔値と非基準色の間隔値との差分値を算出する。その差分値が主走査方向の色ずれ量に相当する。これは、斜め線パターンを、主走査方向に対して所定の角度だけ傾斜させているため、主走査方向にずれを生じている場合、横線パターンとの間隔が他の色についての間隔よりも広がったり狭まったりするためである。
すなわち、ブラックとイエロー,ブラックとマゼンタ,ブラックとシアンの主走査方向の色ずれ量は、間隔値k2−間隔値y2,間隔値k2−間隔値m2,間隔値k2−間隔値c2で求められる。
このようにして、副走査方向及び主走査方向のレジストずれ量を取得することができる。
さらに、各検知センサ5a〜5cの異なるもの同士の検知結果に基づいてスキューと主走査倍率誤差についても求めることかできる。
まず、スキュー成分の算出では、検知センサ5aと5cでそれぞれ検知される副走査レジストずれ量の差分を算出することで取得することができる。
また、倍率誤差偏差の算出では、検知センサ5aと5b,検知センサ5bと5cのそれぞれの主走査レジストずれ量の差分を算出することで取得することができる。
そして、上述のようにして取得した各種の色ずれ量を補正する。
例えば、色ずれ量がほぼ一致するように感光体120k〜120mに対する各色に対応した光ビームK〜Mの発光タイミングを調整することにより行う。
また、反射ミラー112k〜112m,反射ミラー114k〜114m,又は反射ミラー115k〜115mの傾きを調整することにより行う。
その傾きの調整には、図示を省略したステッピングモータを駆動させて行う。
なお、画像データを変更することによってずれ量を補正することもできる。
このようにして、副走査方向及び主走査方向のレジストずれ量を取得することができる。
この実施例の画像形成装置100では、生産性(単位時間あたりの画像出力枚数)を向上させるために、複数の光ビームを使用した書込み方式を採用している。
したがって、1回の走査あたりに書込めるライン数が光ビーム数に依存するため、単純に2つの光ビームによる書込みは1つの光ビームによる書込みに比べ2倍の生産性があることになる。
そして、複数の光ビームによる書込みを行うためには、感光体120k〜120m上での各光ビームのスポット位置を調整する必要がある。
次に、複数の光ビーム間の主走査ビームピッチと副走査ビームピッチについて説明する。
図7は、感光体上に照射された2つの光ビームのスポット例を示す図である。
図7に示すように、2つの光ビームのスポットS間の距離について、主走査方向の距離を「主走査ビームピッチ」と呼び、副走査方向の距離を「副走査ビームピッチ」と呼ぶ。
この主走査ビームピッチ及び副走査ビームピッチは、画像形成装置100の制御によって所定間隔になるようにしなければならない。
もし、各光ビームのスポットの照射位置が理想の位置から逸脱してしまうと、主走査ビームピッチ又は副走査ビームピッチの所定間隔にズレが生じ、感光体120k〜120m上に形成される画像の縦線よたり(「縦線を描いたときの線の揺らぎ」をいう)や濃度ムラなどが生じ、画像劣化につながってしまうからである。
まず、主走査ビームピッチのズレの補正については、図8の(a)に示したクロック信号を基準にして、図8の(b)に示した1つの光源の光ビームの同期検知信号ch1の検知タイミングに基づいて、図8の(c)に示すように、複数の光ビーム(ch1,ch2)間で主走査ビームピッチ分だけ画像データの出力開始(転送タイミング)を遅延させることにより調整する方法がある。
この方法では、複数の光ビーム毎に同期検知信号を得ないで、他の光ビームの同期検知信号を使用して主走査の書込みを行う場合、例えば、1つの素子に複数の光源を有するLDアレイなどの光源を用いた場合、主走査ビームピッチが狭くて同期検知で分離できず、主走査ビームピッチを計測できない。
そこで、この実施例の画像形成装置100では、中間転写ベルト130上にパターン画像(トナーパターン)を生成し、そのパターン画像を検知センサ5a〜5cで検知し、その検知結果に基づいて複数の光ビームの主走査ビームピッチのズレを検知する。
その主走査ビームピッチのズレの検出には、同色のパターン画像を複数の光ビームの同期検知信号のそれぞれに基づいて作成し、そのパターン画像を検知センサ5a〜5cで検知する。
次に、主走査ビームピッチのズレの検出方法について説明する。
図9は、主走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。
例えば、光源ユニット20k〜20mの内の1つの光源ユニットに含まれる光源ch1と光源ch2の2つの光源について、それらの照射する各光ビーム間の主走査ビームピッチのズレを検出する場合、中間転写ベルト130上に光源ch1と光源ch2の同期検知信号を基準にして斜めパターン画像(主走査方向又は副走査方向に対して45°の傾斜を持つパターン画像)をそれぞれ作成する。
この各斜めパターン画像を検知センサ5a〜5cの内の1つである検知センサ5で検知した結果、斜めパターン画像間の副走査ビームピッチの計測値と副走査ビームピッチの理想値との差分は、主走査ビームピッチのズレ(誤差)に相当する。
したがって、上記CPU1により、上記主走査ビームピッチのズレを無くすように補正処理をする。
このようにして、中間転写ベルト130上のパターン画像を検出することで、主走査ビームピッチのズレを検出することができるので、従来の色合わせ制御用のパターン画像を用いれば、主走査ビームピッチのズレの補正のために新たなパターン画像を形成する必要が無く、トナーの浪費を防止できる。
通常、色合わせ制御用のパターン画像は、図4に示したようなパターン画像を複数組セットして、その検出結果を平均化して算出しているため、その各組毎に異なる同期検知信号を基準にしてパターン画像を形成すれば、各組毎に対応する光源についてそれぞれの主走査ビームピッチを検出できることになる。
つまり、色合わせ制御用のパターン画像中のパターン画像が8組含まれていれば、8つの光源間の主走査ビームピッチを検出できることになる。
このように複数のビーム(Nビーム)を有する装置の場合でも、Nの数のパターンを形成すれば全ての主走査ビームピッチを計測可能である。
次に、この実施例の画像形成装置100は、上述の主走査ビームピッチのズレの検出時に用いた、色合わせ制御用のパターン画像と兼用可能なパターン画像によって副走査ビームピッチのズレも検出することができる。
図10は、副走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。
例えば、光源ユニット20k〜20mの内の1つの光源ユニットに含まれる光源ch1と光源ch2の2つの光源について、それらの照射する各光ビーム間の副走査ビームピッチのズレを検出する場合、図10の(a)に示すように、光源ch1と光源ch2の各光ビームによって書き込みを開始した2つのパターン画像を中間転写ベルト130上に形成する。
図中の各パターン画像中の丸付き数字の1と2は、それぞれ光源ch1の光ビームで形成されたドットと光源ch2の光ビームで形成されたドットを示している。
その各パターン画像を検知センサ5a〜5cの内の1つである検知センサ5で検知した結果、図10の(b)に示すように、検知センサ5の各出力信号の波形の幅AとBを求め、そのAとBに基づく(A−B)/2が、光源ch1と光源ch2の各光ビームの副走査ビームピッチに相当する。そして、その副走査ビームピッチと副走査ビームピッチの理想値とから副走査ビームピッチのズレを求める。
そして、上記CPU1により、上記副走査ビームピッチのズレを無くすように補正処理をする。
図10には、各2ラインのパターン画像例を示したが、偶数のライン数であれば、すなわち、パターン画像の書き出し開始ラインと終了ラインとが異なっていれば、同様の演算で副走査ビームピッチを求めることができる。
通常、色合わせ制御用のパターン画像は、図4に示したようなパターン画像を複数組セットして、その検出結果を平均化して算出するため、その各組毎に異なる光ビームでパターン画像の書込みを開始することにより、副走査ビームピッチのズレを検出できることになる。
この実施例の画像形成装置100では、4つの光ビームを持つ光源の場合、4つの光ビームのうち副走査ビームピッチを計測したい2つの光ビームが書き込み開始ラインと終了ラインとなるようにパターン画像を形成することにより、その副走査ビームピッチを検出することができ、光源ch1−ch2,光源ch1−ch3,光源ch1−ch4の3組においてその光ビームが互いに書き出し開始と終了となるパターン画像を2パターンずつの計6組のパターン画像があれば、全ての副走査ビームピッチを計測することができる。
但し、対象の光ビームが互いに書き出し開始と終了となるパターン画像を作成したときに、異なるライン数のパターン画像となる場合は、異なるライン分だけ副走査の画像解像度に応じた距離を減算する必要がある。
例えば、図11の(a)と(b)に示すように、副走査解像度600dpiで光源ch1と光源ch2の副走査ビームピッチを計測するときには、600dpiでのライン幅:600[dpi]/25.4[mm/inch]にライン数の差分2ライン(図11の(b)中の「Aとのライン差」)を考慮する必要があり、副走査ビームピッチは、(A−(B−(600/25.4*2))/2として算出することができる。
このように、複数の光ビーム(Nビーム)を有する装置の場合でも、(N−1)×2の数のパターンを形成すれば全ての副走査ビームピッチを検出できる。
副走査ビームピッチのズレの補正については、液晶素子を使用する方法がある。
液晶素子は、電圧に依存して屈折率を変える素子であり、補正対象の副走査ビームピッチを副走査書込み解像度と同じ所定幅にすることができる。例えば、600dpiの場合は、25.4/600[mm]にすることができる。
他には、図12に示すように、複数の光源LD1とLD2を保持しているLDユニットフレーム40の突起部40aを、ステッピングモータ41の駆動によって引き上げることにより、バネ42の付勢力に抗してLDユニットフレーム40の全体がLDユニットフレーム40の中心部を中心としてメカ的に矢示A方向の一方に回動し、ステッピングモータ41を緩めればバネ42の付勢力によって突起部40aが押下され、LDユニットフレーム40は矢示A方向のもう一方に回動するので、光源LD1とLD2の各光ビームの主走査ビームピッチと副走査ビームピッチを調整することができる。
この実施例の画像形成装置は、中間転写ベルト130上の色合わせ制御用のパターン画像と兼用のパターンを検出することにより、主走査ビームピッチのズレと副走査ビームピッチのズレを一度に検出できる。
また、異なる同期検知信号を使用して作成したパターン画像を検知することによって主走査ビームピッチを求め、それに基づいて主走査ビームピッチのズレを補正することができる。
さらに、書き出す光ビームを変えたパターン画像を検知することによって副走査ビームピッチを求め、それに基づいて副走査ビームピッチのズレも補正することができる。
また、主走査ビームピッチと副走査ビームピッチの検出を色合わせ制御用パターン画像と兼用できるので、ダウンタイムを低減し、余計なトナー消費を防止することができる。
さらに、特異な形状をした同期検知ICを使用することもなく、画像形成装置の製造コストを増大させることなく形成画像の画質を向上させることができる。
この発明による画像形成装置は、ファクシミリ装置,印刷装置,複写機,及び複合機を含む画像形成装置全般に適用することができる。
1:CPU 2:ROM 3:RAM 4:I/Oポート 5,5a〜5c:検知センサ 10a〜10c:発光部 11a〜11c:受光部 12a〜12c:発光量制御部 13a〜13c:増幅部 14a〜14c:フィルタ部 15a〜15c:A/D変換部 16a〜16c:FIFOメモリ部 17a〜17c:サンプリング制御部 20k〜20m:光源ユニット 21k〜21m:シリンドリカルレンズ 22k,22m:反射ミラー 23k〜23m:シリンダミラー 24k〜24m:同期検知センサ 30:マーク 40:LDユニットフレーム 40a:突起部 41:ステッピングモータ 42:バネ 100:画像形成装置 101:光学装置 102:像形成部 103:転写部 110:ポリゴンミラー 111a,111b:走査レンズ 112k〜112m,114k〜114m,115k〜115m:反射ミラー 113k〜113m:WTLレンズ 120k〜120m:感光体ドラム(感光体) 121k〜121m:現像器 122k〜122m:帯電器 130:中間転写ベルト 131a〜131c,134a,134b,135:搬送ローラ 132k〜132m:1次転写ローラ 133:2次転写ベルト 136:定着装置 137:定着部材 138:排紙ローラ 139:クリーニング部 LD1,LD2:光源 P:用紙 P′:印刷物 S:スポット T:用紙収容部
特開2005−128439号公報 特開平10−058746号公報 特開2006−137132号公報

Claims (9)

  1. 複数の光源を備えた発光手段と、
    前記発光手段の各光源から発光された光ビームを偏向して像担持体上を主走査方向に走査させる偏向手段と、
    前記発光手段によって発光された各光ビームについて、前記像担持体に対する走査方向上で照射タイミングを検知し、該検知した各光ビームの照射タイミングに基づく同期信号を生成する同期信号生成手段と、
    前記同期信号生成手段によって生成された同期信号に基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
    前記同期信号生成手段によって生成された同じ色のパターン間で異なる光源の同期信号を基準にして前記像担持体上にパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
    前記パターン画像形成手段によって形成されたパターン画像を検出するパターン画像検出手段と、
    前記パターン画像検出手段による検出結果に基づいて前記像担持体上に形成する画像位置を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記補正手段は、前記パターン画像検出手段によって検出されたパターン画像に基づいて同じ色のパターン画像間で異なる光源の発光した各光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する手段を有することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記補正手段は、前記計測された主走査ビームピッチの補正によって前記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有することを特徴とする請求項2記載の画像形成装置。
  4. 前記同じ色のパターン画像間で異なる光源から発光されたN(Nは2以上の整数)個の光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する場合、前記像担持体上に形成するパターン画像にN個のパターン画像を含めるようにする手段を設けたことを特徴とする請求項2又は3記載の画像形成装置。
  5. 前記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせるようにする手段を設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
  6. 前記補正手段は、前記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせて、前記パターン画像形成手段によって前記像担持体上に形成されたパターン画像を、前記パターン画像検出手段によって検出し、該検出されたパターン画像に基づいて、各光源間の副走査ビームピッチを計測する手段を有することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
  7. 前記補正手段は、前記計測された副走査ビームピッチの補正によって前記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有することを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
  8. 異なる光源から発光されたN(Nは2以上の整数)個の光ビーム間の副走査ビームピッチを計測する場合、前記像担持体上に形成するパターン画像に(N−1)×2個のパターン画像を含めるようにする手段を設けたことを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
  9. 前記パターン画像は、色合わせ制御に使用するパターン画像と兼用するパターン画像であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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