JP2012189864A - 画像形成装置 - Google Patents

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敬典 堤
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哲也 酒井
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Abstract

【課題】副走査方向におけるトナー画像の色ずれの発生を低減しつつ、印刷開始までの時間を短くすることができる画像形成装置を提供することである。
【解決手段】光源は、ビームBを放射する。偏向器は、複数のビームBを偏向する1つのポリゴンミラーを含んでいる。感光体ドラム4は、偏向器によって偏向された複数のビームBのそれぞれが走査される。複数の現像装置7は、複数の感光体ドラム4のそれぞれにトナー画像を現像する。中間転写ベルト11は、複数のトナー画像が転写される。センサ32は、中間転写ベルト11上の複数のトナー画像を検知する。制御部30は、ポリゴンミラーの回転の加速中において、光源、偏向器、感光体ドラム4及び現像装置7に、中間転写ベルト11に対して副走査方向における複数のトナー画像の位置ずれを検知するための複数のテストパターンを検知させる。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、カラートナー画像を形成することができる画像形成装置に関する。
従来の画像形成装置としては、例えば、特許文献1に記載のカラー画像形成装置が知られている。特許文献1には、色ずれ測定用パターンを形成して、副走査方向における色ずれを補正するカラー画像形成装置が記載されている。
ところで、特許文献1に記載のカラー画像形成装置は、以下に説明するように、印刷開始までに必要な時間が長くなるという問題を有する。より詳細には、カラー画像形成装置は、感光体に光を走査するための複数のスキャナユニットを備えている。スキャナユニットはそれぞれ、光源及びポリゴンミラーを有している。ポリゴンミラーは、モーターにより回転させられることにより、光源から放射されたビームを主走査方向に走査する。
ここで、ポリゴンミラーの回転速度は、モーターの動作開始直後において、モーターの回転速度の増加に伴って増加し、モーターの動作が安定した後に、一定となる。そして、ポリゴンミラーの回転速度が増加している期間では、各スキャナユニット内のポリゴンミラーの回転速度にばらつきが発生する。そのため、カラー画像形成装置は、かかる期間では、色ずれ測定用パターンの間隔を正確に検知することができない。よって、特許文献1に記載のカラー画像形成装置では、モーターの動作が安定した後に、色ずれ測定用パターンの形成が行われる。その結果、特許文献1に記載のカラー画像形成装置では、印刷開始までに必要な時間が長くなってしまう。
特開2004−184469号公報
そこで、本発明の目的は、副走査方向におけるトナー画像の色ずれの発生を低減しつつ、印刷開始までの時間を短くすることができる画像形成装置を提供することである。
本発明の一形態に係る画像形成装置は、ビームを放射する複数の光源と、前記複数のビームを偏向する1つのポリゴンミラーを含む偏向器と、前記偏向器によって偏向された前記複数のビームのそれぞれが走査される複数の感光体と、前記複数の感光体のそれぞれにトナー画像を現像する複数の現像手段と、前記複数のトナー画像が転写される被転写体と、前記被転写体上の前記複数のトナー画像を検知する検知手段と、前記ポリゴンミラーの回転の加速中において、前記光源、前記偏向器、前記感光体及び前記現像手段に、前記被転写体に対して副走査方向における前記複数のトナー画像の位置ずれを検知するための複数のテストパターンを検知させる制御手段と、を備えていること、を特徴とする。
本発明によれば、副走査方向におけるトナー画像の色ずれの発生を低減しつつ、印刷開始までの時間を短くすることができる。
画像形成装置の全体構成を示した図である。 光走査装置を上側から平面視した図である。 光走査装置を主走査方向から平面視した図である。 偏向器のモーターの回転速度とモーターが回転を開始してからの経過時間との関係を示したグラフである。 中間転写ベルトに形成されるテストパターンを示した図である。 検出信号の波形を示したグラフである。 制御部のフローチャートである。
以下に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について説明する。
(画像形成装置の構成)
以下に、本発明の実施形態に係る現像装置を備えた画像形成装置について図面を参照しながら説明する。図1は、画像形成装置1の全体構成を示した図である。
画像形成装置1は、電子写真方式によるカラープリンタであって、いわゆるタンデム式で4色(Y:イエロー、M:マゼンタ、C:シアン、K:ブラック)の画像を合成するように構成されている。該画像形成装置1は、スキャナにより読み取った画像データに基づいて、用紙Pに画像を形成する機能を有し、図1に示すように、印刷部2、給紙部15、タイミングローラ対19、定着装置20、排紙ローラ対21、制御部30及びセンサ32を備えている。
制御部30は、画像形成装置1全体を制御し、例えば、CPUにより構成される。
給紙部15は、用紙(印刷媒体)Pを1枚ずつ供給する役割を果たし、用紙トレイ16及び給紙ローラ17を含む。用紙トレイ16には、印刷前の状態の用紙Pが複数枚重ねて載置される。給紙ローラ17は、用紙トレイ16に載置された用紙Pを1枚ずつ取り出す。
タイミングローラ対19は、給紙ローラ17により搬送されてきた用紙Pにトナー画像が印刷部2において2次転写されるように、タイミングを調整しながら用紙Pを搬送する。
印刷部2は、給紙部15から供給されてくる用紙Pにトナー画像を形成し、光走査装置6、転写部8(8Y,8M,8C,8K)、転写ベルト(被転写体)11、駆動ローラ12、従動ローラ13、2次転写ローラ14及び作像ユニット(22Y,22M,22C,22K)を含んでいる。また、作像ユニット22(22Y,22M,22C,22K)は、感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)、帯電器5(5Y,5M,5C,5K)、現像装置7(7Y,7M,7C,7K)及びクリーナー9(9Y,9M,9C,9K)を含んでいる。
感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)は、円筒形状をなしており、図1において時計回りに回転させられる。帯電器5(5Y,5M,5C,5K)は、感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)の周面を帯電させる。光走査装置6は、制御部30の制御により、感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)の周面に対してビームB(BY,BM,BC,BK)を走査する。なお、光走査装置6の詳細については後述する。これにより、感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)の周面には静電潜像が形成される。
現像装置7(7Y,7M,7C,7K)は、感光体ドラム4(4Y,4M,4C,4K)に静電潜像に基づくトナー画像を現像する。
転写ベルト11は、駆動ローラ12と従動ローラ13との間に張り渡されている。転写部8は、中間転写ベルト11の内周面に対向するように配置されており、感光体ドラム4に形成されたトナー画像を中間転写ベルト11に1次転写する役割を果たす。クリーナー9は、1次転写後に感光体ドラム4の周面に残存しているトナーを回収する。駆動ローラ12は、中間転写ベルト駆動部(図1には記載せず)により回転させられることにより、中間転写ベルト11を矢印αの方向に駆動させる。これにより、中間転写ベルト11は、トナー画像を2次転写ローラ14まで搬送する。
2次転写ローラ14は、中間転写ベルト11と対向し、ドラム形状をなしている。そして、2次転写ローラ14は、転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト11との間を通過する用紙Pに対して、中間転写ベルト11が担持しているトナー画像を2次転写する。
トナー画像が2次転写された用紙Pは、定着装置20に搬送される。定着装置20は、用紙Pに対して加熱処理及び加圧処理を施すことにより、トナー画像を用紙Pに定着させる。排紙ローラ対21は、定着装置20から搬送されてきた用紙Pを排紙トレイに排出する。排紙トレイには、印刷済みの用紙Pが載置される。
センサ32は、中間転写ベルト11に対向するように設けられており、中間転写ベルト11上に形成されたトナー画像を検知する。
(光走査装置の構成)
次に、光走査装置6について図面を参照しながら説明する。図2及び図3は、光走査装置6の構成図である。図2は、光走査装置6を上側から平面視した図である。図3は、光走査装置6を主走査方向から平面視した図である。
光走査装置6は、図2及び図3に示すように、光源60(60Y,60M,60C,60K)、コリメータレンズ62(62Y,62M,62C,62K)、ミラー64(64Y,64M,64C)、シリンドリカルレンズ66、偏向器68、走査レンズ70,72,74(74Y,74M,74C,74K)、ミラー76、センサ78及びミラー80(80Y,80M,80C,80K),82(82M,82C,82K),84Mを備えている。
光源60は、例えば、レーザダイオードにより構成され、ビームBを放射する。コリメータレンズ62は、光源60が放射したビームBを水平面内において略平行な光に整形する。
ミラー64Cは、図2に示すように、コリメータレンズ62Cを通過したビームBCを偏向器68側に反射して、ビームBKと合成する。これにより、上側から平面視したときに、ビームBKとビームBCとが重なる。ミラー64Mは、図2に示すように、コリメータレンズ62Mを通過したビームBMを偏向器68側に反射して、ビームBC,BKと合成する。これにより、上側から平面視したときに、ビームBMとビームBC,BKとが重なる。ミラー64Yは、図2に示すように、コリメータレンズ62Yを通過したビームBYを偏向器68側に反射して、ビームBC,BK,BMと合成する。これにより、上側から平面視したときに、ビームBYとビームBC,BK,BMとが重なる。ただし、ビームBY,BM,BC,BKは、主走査方向から平面視したときには、上下方向に僅かにずれている。シリンドリカルレンズ66は、ビームBY,BM,BC,BKを上下方向に集光する。
偏向器68は、図2に示すように、複数の反射面を有する1つのポリゴンミラー、及び、該ポリゴンミラーを時計回りに回転させるモーター(図示せず)により構成されている。偏向器68は、ビームBY,BM,BC,BKを偏向する。
走査レンズ70,72,74は、偏向器68により偏向されたビームBが通過するレンズであり、該ビームBを感光体ドラム4に結像させる。これにより、ビームBは、図2に示すように、主走査方向に等速で走査される。
ミラー80K,82Kは、図3に示すように、走査レンズ70,72を通過したビームBKを反射して、感光体ドラム4Kへと導く。なお、走査レンズ74Kは、ミラー80K,82K間に設けられている。ミラー80C,82Cは、走査レンズ70,72を通過したビームBCを反射して、感光体ドラム4Cへと導く。なお、走査レンズ74Cは、ミラー80C,82C間に設けられている。ミラー80M,82M,84Mは、走査レンズ70,72を通過したビームBMを反射して、感光体ドラム4Mへと導く。なお、走査レンズ74Mは、ミラー82M,84M間に設けられている。ミラー80Yは、走査レンズ70,72を通過したビームBYを反射して、感光体ドラム4Yへと導く。なお、走査レンズ74Yは、ミラー80Yの手前に設けられている。
感光体ドラム4は、所定速度で回転駆動される。そして、ビームBによる主走査と感光体ドラム4の回転による副走査にて2次元の静電潜像が形成される。
ミラー76は、偏向器68により偏向され、かつ、走査レンズ70,72を通過していないビームBYを反射して、センサ78へと導く。そこで、ミラー76は、図2に示すように、走査レンズ70に対して主走査方向の上流側に設けられている。センサ78は、走査レンズ70,72を通過せずに走査レンズ70,72よりも主走査方向の上流側を通過し、かつ、ミラー76により反射されたビームBYを検知することにより、SOS同期信号を生成する。
(画像形成装置の動作)
以下に、画像形成装置1の動作について図面を参照しながら説明する。図4は、偏向器68のモーターの回転速度とモーターが回転を開始してからの経過時間との関係を示したグラフである。縦軸は回転速度を示し、横軸は経過時間を示す。
画像形成装置1では、主走査方向に延びる線状のY,M,C,Kのテストパターンを形成し、これらの間隔を検知することにより、副走査方向におけるトナー画像の位置ずれを検知している。より詳細には、感光体ドラム4は、所定の回転速度R(rpm)で回転させられている。そして、テストパターンは、回転速度R(rpm)が大きくなるに従って、主走査方向に対して大きく斜めに傾く。そして、テストパターンの主走査方向の上流側の端部とテストパターンの主走査方向の下流側の端部との副走査方向における間隔D(m)が、1ドットの大きさd(m)よりも小さくなるように、回転速度R(rpm)が設定される。具体的には、1ライン分の走査時間T(sec)は、以下の式(1)により示される。
T=60/R/N ・・・(1)
N:ポリゴンミラーの面数
そして、間隔D(m)は、以下の式(2)に示される。
D=T×V ・・・(2)
V:プロセス速度(m/sec)(感光体ドラム4の周面の速度)
よって、回転速度R(rpm)は、以下の式(3)を満たせばよい。
R>60・V/d/N ・・・(3)
これにより、副走査方向において隣り合うテストパターン同士が重なることが防止される。
ここで、図4に示すように、偏向器68のモーターでは、モーターが回転を開始してから回転速度が一定の回転速度R(rpm)となるまでには、4.5秒〜6秒の時間が必要である。よって、特許文献1に記載のカラー画像形成装置は、一般的には、モーターが回転を開始してから4.5秒〜6秒が経過していなければトナー画像及びテストパターンの印刷を実行できない。
一方、画像形成装置1では、以下に説明するように、モーターが回転を開始してから4.5秒〜6秒が経過する前に、テストパターンの形成を行うことができる。図5は、中間転写ベルト11に形成されるテストパターンTY,TM,TC,TKを示した図である。
画像形成装置1では、偏向器68は、1つのポリゴンミラーのみを含んでいる。そして、ポリゴンミラーは、ビームBY,BM,BC,BKを偏向している。よって、図5に示すように、テストパターンTY,TM,TC,TKは、平行となっている。従って、画像形成装置1では、センサ32の検知信号を用いて、テストパターンTY,TM,TC,TKの間隔を計測することが可能である。以下に、テストパターンTY,TM,TC,TKの間隔の算出方法について説明する。図6は、検出信号の波形を示したグラフである。横軸は距離を示し、縦軸は電圧を示している。図6において、電圧が相対的に高い部分がトナー濃度が相対的に薄いことを意味し、電圧が相対的に低い部分がトナー濃度が相対的に濃いことを意味している。また、横軸の距離は、時間に対してプロセス速度V(m/s)をかけた値である。
テストパターンTK,TC,TM,TYがこの順に副走査方向に並ぶように形成されると、センサ32は、図6に示すように、4つの谷からなる波形の検知信号を出力する。制御部30は、検知信号を用いて各谷の重心GK,GC,GM,GYを求める。以下に、重心GKを例にとって説明する。
検知信号の1つ目の谷における最大値を最大値Kmaxとし、最小値を最小値Kminとし、中間値を中間値Kmidとする。中間値Kmidは、画像形成装置1の特性に応じた値が設定される。
まず、制御部30は、1つ目の谷が中間値Kmidを取る位置a,bを求める。なお、位置aは、位置bよりも中間転写ベルト11の搬送方向の下流側に位置している。
次に、制御部30は、位置aと位置bとの間の検知信号と中間値Kmidにより囲まれた領域(図6の斜線領域)の面積を求める。そして、制御部30は、求めた面積の重心GKを算出する。制御部30は、重心GC,GM,GYも重心GKと同様に算出する。以下では、副走査方向における重心GK,GC,GM,GYの副走査方向における位置を位置GKx,GCx,GMx,GYxとする。
次に、制御部30は、各テストパターンTC,TM,TYのずれ量ΔTC,ΔTM,ΔTYを、テストパターンTC,TM,TYの間隔と、感光体ドラム4の間隔Pとに基づいて算出する。すなわち、制御部30は、各テストパターンTC,TM,TYのずれ量ΔTC,ΔTM,ΔTYを式(4)〜式(6)を用いて算出する。なお、テストパターンTKの位置を基準とするので、テストパターンTKのずれ量ΔTKは0とする。
ΔTY=|GYx−GKx|−3・P ・・・(4)
ΔTM=|GMx−GKx|−2・P ・・・(5)
ΔTC=|GCx−GKx|−P ・・・(6)
制御部30は、算出したΔTY,ΔTM,ΔTCに基づいて、ビームBY,BM,BC,BKの照射タイミングを補正する。
次に、制御部30が行う動作について図面を参照しながら説明する。図7は、制御部30のフローチャートである。
まず、制御部30は、偏向器68のモーターに回転を開始させる(ステップS1)。
次に、制御部30は、モーターに回転を開始させてからプロセス立ち上げ時間が経過したか否かを判定する(ステップS2)。プロセス立ち上げ時間とは、印刷部2の立ち上げに要する時間であり、例えば、1.6秒〜2秒である(図4参照)。プロセス立ち上げ時間が経過していない場合には、本処理はステップS2に戻る。プロセス立ち上げ時間が経過した場合には、本処理はステップS3に進む。
プロセス立ち上げ時間が経過した場合には、制御部30は、光走査装置6、転写部8、駆動ローラ12及び作像ユニット22に、中間転写ベルト11に対して副走査方向におけるトナー画像の位置ずれを検知するためのテストパターンTY,TM,TC,TKを形成させる(ステップS3)。ステップS2では、1.6秒〜2秒しか経過していないので、制御部30は、ステップS3において、偏向器68の回転の加速中において、テストパターンTY,TM,TC,TKを形成させることになる。また、制御部30は、テストパターンTY,TM,TC,TKの形成の際に、光源60に最大の光量のビームBを放射させる。
次に、制御部30は、センサ32から図6に示す検知信号を取得する(ステップS4)。そして、制御部30は、検知信号に基づいて、ずれ量ΔTC,ΔTM,ΔTYを算出する(ステップS5)。
最後に、制御部30は、ずれ量ΔTC,ΔTM,ΔTYが0となるように、光走査装置6がビームBを走査するタイミングを補正する(ステップS6)。以上の動作により、画像形成装置1は、副走査方向におけるトナー画像の位置ずれの補正を行う。
(効果)
以上のように構成された画像形成装置1によれば、副走査方向におけるトナー画像の色ずれの発生を低減しつつ、印刷開始までの時間を短くすることができる。より詳細には、画像形成装置1では、1つのポリゴンミラーによって、複数のビームBY,BM,BC,BKを偏向している。そのため、ポリゴンミラーの回転の加速時においても、副走査方向におけるトナー画像の位置ずれを検知するためのテストパターンTY,TM,TC,TKは平行となるので、テストパターンTY,TM,TC,TKの間隔を正確に検知することが可能である。よって、画像形成装置1は、ポリゴンミラーの回転が一定となる前に、テストパターンTY,TM,TC,TKの形成を行って、副走査方向におけるトナー画像の位置ずれの補正を行うことができる。以上より、画像形成装置1によれば、副走査方向におけるトナー画像の色ずれの発生を低減しつつ、印刷開始までの時間を短くすることができる。
また、制御部30は、テストパターンTY,TM,TC,TKの形成の際に、光源60に最大の光量のビームBを放射させている。これにより、例えば、1ドットの線幅のテストパターンTY,TM,TC、TKを形成する場合であっても、十分な線幅を有するテストパターンTY,TM,TC,TKが形成されるようになる。
(その他の実施形態)
なお、本発明に係る画像形成装置は、前記実施形態に係る画像形成装置1に限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。
なお、前記画像形成装置1は、テストパターンTY,TM,TC,TKを1つずつ形成して、ずれ量ΔTY,ΔTM,ΔTCを算出している。しかしながら、画像形成装置1は、テストパターンTY,TM,TC,TKを複数ずつ形成してもよい。このとき、画像形成装置1は、感光体ドラム4を1回走査した後、続けて次の走査を行うと、隣り合う同じ色の2つのテストパターンTY,TM,TC,TK同士が重なってしまうおそれがある。そこで、テストパターンTY,TM,TC,TKを複数ずつ形成する場合には、1回目の走査と2回目の走査との間に所定の時間を空けることが望ましい。所定の時間としては、例えば、2ライン分以上の間隔を空けることが好ましく、より好ましくは、3ライン分以上の間隔を空けることが好ましい。
ここで、ポリゴンミラーの回転速度の加速中には、ポリゴンミラーの回転速度が遅いのに対して、光源60の発光期間は通常の長さである。そのため、テストパターンTY,TM,TC,TKの主走査方向の長さは、本来のテストパターンTY,TM、TC,TKの主走査方向の長さよりも短くなる。したがって、1ライン分の間隔の時間を正確に検知することは困難である。そこで、制御部30は、センサ78のSOS同期信号を用いて、1ライン分の時間を測定する。すなわち、制御部30は、1回目の走査と2回目の走査との間に3ライン分の間隔をあける場合には、SOS同期信号のパルスがセンサ78から3回出力されてきたことを検知する。
本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、副走査方向におけるトナー画像の色ずれの発生を低減しつつ、印刷開始までの時間を短くすることができる点において優れている。
1 画像形成装置
2 印刷部
4Y,4M,4C,4K 感光体ドラム
7Y,7M,7C,7K 現像装置
8Y,8M,8C,8K 転写部
11 中間転写ベルト
12 駆動ローラ
30 制御部
32 センサ
60Y,60M,60C,60K 光源
68 偏向器

Claims (3)

  1. ビームを放射する複数の光源と、
    前記複数のビームを偏向する1つのポリゴンミラーを含む偏向器と、
    前記偏向器によって偏向された前記複数のビームのそれぞれが走査される複数の感光体と、
    前記複数の感光体のそれぞれにトナー画像を現像する複数の現像手段と、
    前記複数のトナー画像が転写される被転写体と、
    前記被転写体上の前記複数のトナー画像を検知する検知手段と、
    前記ポリゴンミラーの回転の加速中において、前記光源、前記偏向器、前記感光体及び前記現像手段に、前記被転写体に対して副走査方向における前記複数のトナー画像の位置ずれを検知するための複数のテストパターンを検知させる制御手段と、
    を備えていること、
    を特徴とする画像形成装置。
  2. 前記制御手段は、前記複数のテストパターンの間隔と、前記複数の感光体の間隔とに基づいて、副走査方向における前記複数のトナー画像の位置ずれの大きさを算出すること、
    を特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記制御手段は、前記テストパターンの形成において、前記光源に最大の光量のビームを放射させること、
    を特徴とする請求項1又は請求項2のいずれかに記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10353333B2 (en) * 2017-10-27 2019-07-16 Konica Minolta, Inc. Image forming apparatus, exposure position correcting method, program, and method of manufacturing test chart formation medium

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