JP2017019257A - 画像形成装置および走査線の曲がり検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査線曲がりに起因する色ずれを低減することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、測定装置がＮ箇所に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、測定装置が複数の受光素子のうちの複数の検出手段が配置されたＭ箇所に対応する位置に配置された受光素子の受光結果に基づいて生成した光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、の差分データを記憶する記憶手段と、複数の検出手段によって検出された検出用トナーパターンの検出結果に基づいて検出用トナーパターンを生成した際の光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成し、検出データと記憶手段に記憶された差分データに基づいて、光ビームの走査線の曲がりに起因する画像の歪みが抑制されるように光ビームを出射させるための画像データを補正するデータ補正手段と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、光走査装置を有する画像形成装置および走査線の曲がり検出方法に関する。

従来、多色画像を形成する電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置では、光走査装置から出射された光ビームの走査線の曲がりや傾きなどの走査線プロファイルが各色に対して異なると、形成される画像において色ずれが生じる。

これに対し、色ずれを検知するセンサを用いて形成された画像の色ずれを検知し、検知結果に基づいて出力する画像データを補正する手法が知られている。

特に、特許文献１は、画像データを主走査方向において、あらかじめ定められた複数の領域に分割し、それぞれの領域で色ずれの補正を行う画像形成装置を開示している。特許文献１に記載された画像形成装置では、色ずれを検知するセンサの検知結果から、画像の湾曲（曲がり）を２次関数で近似し、又は画像の傾きを１次関数で近似し、当該近似した関数を用いて画像データを補正する手法を開示している。

しかしながら、例えば走査レンズの取り付け角度のばらつきや反射ミラーのうねり等による走査線プロファイルへの影響は、２次関数では表しきることはできない。そのため、特許文献１に記載された手法では、走査線プロファイルを近似した１次又は２次関数を用いて画像データを補正するときに一部の領域で補正誤差が生じ、色ずれが生じてしまう場合がある。

一方、従来の画像形成装置内で色ずれ補正動作を実行する場合、色ずれを検知するセンサが設けられる箇所は装置内に多くても３ヶ所のみであるため、２次関数以上の高次数での近似プロファイルの算出を行うことはできない。

特開２００５−３０４０１１号公報

そこで、本発明は、走査線の曲がりに起因するトナー像の歪みを抑制するように画像データを補正することにより、色ずれを低減することができる画像形成装置を提供する。

本発明による画像形成装置は、
第１の感光体と、第２の感光体と、光学部材によって前記第１の感光体上に第１の光ビームを走査させ、前記第２の感光体上に第２の光ビームを走査させることによって前記第１の感光体上および前記第２の感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記第１の感光体上に形成された静電潜像を第１のトナーを用いて現像する第１の現像手段と、前記第２の感光体上に形成された静電潜像を第２のトナーを用いて現像する第２の現像手段と、前記第１の光ビームの走査方向および前記第２の光ビームの走査方向に対して交差する方向に回転駆動され、前記第１の感光体上に現像されたトナー像と前記第２の感光体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体を有し、前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成手段と、
前記第１のトナーによって第１の検出用トナーパターンと前記第２のトナーによって第２の検出用トナーパターンが前記中間転写体の上に形成されるように、前記画像形成手段を制御する制御手段と、
前記中間転写体の回転方向に対して交差する方向において異なるＭ箇所（Ｍ≧３）に配置され、前記第１の検出用トナーパターンと前記第２の検出用トナーパターンを検出する複数の検出手段と、
前記複数の検出手段によって検出された前記第１の検出用トナーパターンと前記第２の検出用トナーパターンの検出結果に基づいて、前記第１のトナーを用いて形成されるトナー像と前記第２のトナーを用いて形成されるトナー像とのずれを補正するずれ補正手段と、
前記第１の光ビームの走査方向において前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置を含む異なるＮ箇所（Ｎ＞Ｍ）に配置されて前記第１の光ビームを受光する複数の受光素子を備える測定装置が前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した複数の測定データの差分データを記憶する記憶手段であって、前記測定装置が前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記第１の光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、前記測定装置が前記複数の受光素子のうちの前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記第１の光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、の差分データを記憶する記憶手段と、
前記複数の検出手段によって検出された前記第１の検出用トナーパターンの検出結果に基づいて当該第１の検出用トナーパターンを生成した際の前記第１の光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成し、当該検出データと前記記憶手段に記憶された前記差分データに基づいて、前記第１の光ビームの走査線の曲がりに起因する第１のトナーのトナー像の歪みが抑制されるように前記第１の光ビームを出射させるための画像データを補正するデータ補正手段と、を備える。

本発明によれば、走査線の曲がりに起因するトナー像の歪みを抑制するように、検出データと記憶手段に記憶された差分データとに基づいて画像データを補正することにより、色ずれを低減することができる。

実施例による画像形成装置を示す図。 実施例による光走査装置を示す図。 色ずれ補正方法を説明する図。 実施例における走査線曲がりと近似関数を例示した図。 実施例による補正データの一例を示す図。 実施例による画像形成装置のブロック図。 測定装置と光走査装置を示す図。

以下、本発明を実施するための例示的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施例で説明する寸法、材料、形状、構成要素の相対的な位置等は任意であり、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、図面において、同一であるか又は機能的に類似している要素を示すために図面間で同じ参照符号を用いる。

本発明の実施例による画像形成装置１００について図１乃至６を参照して説明する。図１は、本実施例による、複数色のトナーを用いて多色画像を形成する画像形成装置１００の概略断面図である。画像形成装置１００には色別に画像を形成する４つの画像形成部（画像形成手段）１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋが設けられている。ここでＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを表している。画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋはそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて画像形成を行う。

画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋには、それぞれ像担持体としての感光ドラム（感光体）１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋが設けられている。感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの周りには、帯電装置１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３ＢＫ、及び光走査装置（潜像形成手段）１０４Ｙ、１０４Ｍ、１０４Ｃ、１０４Ｂｋがそれぞれ設けられている。感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの周りには、さらに現像装置（現像手段）１０５Ｙ、１０５Ｍ、１０５Ｃ及び１０５Ｂｋ、及びドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋがそれぞれ設けられている。画像形成部１０１には、感光ドラム１０２、帯電装置１０３、光走査装置１０４、現像装置１０５、及びドラムクリーニング装置１０６が含まれている。

感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋの下方には、無端ベルト状の中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７（中間転写体）は、駆動ローラ１０８と従動ローラ１０９及び１１０とに張架され、画像形成動作中は図１の矢印Ｂで示す方向に回転する。また、中間転写ベルト１０７を介して、感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋに対向する位置には１次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋが設けられている。

また、本実施例による画像形成装置１００には、中間転写ベルト１０７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｓに転写するための２次転写装置（転写手段）１１２、及び記録媒体Ｓ上に転写されたトナー像を定着するための定着装置１１３が設けられている。

ここで、画像形成装置１００の帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスを説明する。各画像形成部１０１における画像形成プロセスは同一であるため、画像形成部１０１Ｙの画像形成プロセスを例として説明し、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋにおける画像形成プロセスについては説明を省略する。

まず、画像形成部１０１Ｙの帯電装置１０３Ｙは、回転駆動される感光ドラム１０２Ｙを帯電させる。次に光走査装置１０４Ｙが光ビームを出射し、帯電された感光ドラム１０２Ｙを露光する。これによって、回転する感光ドラム１０２Ｙ上（感光体上）に静電潜像を形成する。その後、現像装置１０５Ｙが、該静電潜像を感光ドラム１０２Ｙ上にイエローのトナー像として現像する。

以下、１次転写工程以降の画像形成プロセスについて画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｂｋの動作を説明する。

１次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｂｋが中間転写ベルト１０７に転写バイアスを印加することによって、各感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ上に形成されたトナー像をそれぞれ中間転写ベルト１０７に転写する。すなわち、画像形成部１０１の感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がそれぞれ中間転写ベルト１０７に転写される。これによって中間転写ベルト１０７上で各色のトナー像が重ね合わされる。

次に、２次転写装置１１２は、中間転写ベルト１０７上に転写された４色トナー像を、手差し給送カセット１１４または給紙カセット１１５から２次転写装置１１２に搬送されてきた記録媒体Ｓ上に２次転写部Ｔ２で転写（２次転写）する。そして、定着装置１１３が記録媒体Ｓ上のトナー像を加熱定着させることで、記録媒体Ｓ上にフルカラー画像を得ることができる。その後、フルカラー画像が形成された記憶媒体Ｓは排紙部１１６に排紙される。

なお、転写が終了したそれぞれの感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｂｋでは、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｂｋが残留トナーを除去する。その後、上記の画像形成プロセスが引き続き行われる。

また、画像形成装置１００には、検出手段としての複数の色ずれ検知センサ（以下、光学センサという。）１１７が４つの画像形成部１０１の下流側に配置されている。図１（ｂ）は、画像形成装置１００の光学センサ１１７が配置されている部分の拡大図である。図１（ｂ）では説明のため、光学センサ１１７を保護するカバーやセンサ保持部品を締結する部分については省略している。光学センサ１１７は、中間転写ベルト１０７の回転方向Ｂに対して交差する方向において異なるＭ箇所（Ｍ≧３）に配置されている。本実施例においては、３つの光学センサ１１７が所定の３箇所にそれぞれ配置されている。図１（ｂ）に示すように、光学センサ１１７は、光走査装置１０４の主走査方向における両端部及び中央部の３つの位置に配置されている。３つの光学センサ１１７は、主走査方向に沿って一列に並べられている。３つの光学センサ１１７は、電源ＯＮ時等の所定のタイミングで中間転写ベルト１０７上の色ずれ測定用パッチを読み取る。光学センサ１１７の検知結果は、主走査方向の倍率や片倍率、並びに副走査方向の走査線の傾きや曲り、書き出し位置等の補正に用いられる。なお、光学センサ１１７は、主走査方向における中間転写ベルト１０７の両端部に対応する２箇所の位置に配置されてもよい。また、光学センサ１１７が設けられる主走査方向の位置は、両端部や中央部に限られず、任意の位置であってよい。

次に本実施例による画像形成装置１００における色ずれの補正について、図２乃至５を参照して説明する。

図２は、本実施例における画像形成装置１００に搭載されている光走査装置１０４を示す。図２（ａ）は光走査装置１０４の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の２Ｂ−２Ｂ線に沿った光走査装置１０４の断面図である。図２（ａ）では各部の説明のために蓋１４を不図示としている。実際には、図２（ｂ）に示す蓋１４をとりつけることで光走査装置１０４の内部は密閉されている。

光走査装置１０４には、光学箱１、蓋１４及び光源ユニット２０が設けられている。光学箱１の内部には、回転多面鏡２、第１のｆθレンズ４、反射ミラー５、６、８、第２のｆθレンズ７、及び防塵ガラス９が設けられている。光学箱１の内部には、さらにビームスプリッター１０、フォトダイオード１１、光ビーム検出器（以下、ＢＤという）１２、ＢＤレンズ１３及び集光レンズ１５が設けられている。

光学部材としての回転多面鏡２は、光源ユニット２０から出射された走査線としてのレーザ光（以下、光ビームという。）Ｌが感光ドラム１０２上を主走査方向に走査するように、光源ユニット２０から出射された光ビームＬを偏向する。回転多面鏡２によって偏向された光ビームＬは、第１のｆθレンズ４に入射する。第１のｆθレンズ４を通過した光ビームＬは、反射ミラー５、６によって反射され、第２のｆθレンズ７に入射する。第２のｆθレンズ７を通過した光ビームＬは、反射ミラー８によって反射され、防塵ガラス９を通過して感光ドラム１０２上へ導かれる。このとき、回転多面鏡２によって等角速度で走査される光ビームＬは、第１のｆθレンズ４と第２のｆθレンズ７を通って感光ドラム１０２上に結像し、かつ感光ドラム１０２上を等速度で走査する。

ビームスプリッター１０は、光源ユニット２０から出射され、回転多面鏡２に向かう光ビームＬの光路上に配置されている。ビームスプリッター１０は、入射した光ビームＬを透過光である第１の光ビームと反射光である第２の光ビームとに分離する。第１の光ビームは回転多面鏡２によって偏向され、上述のように感光ドラム１０２に導かれる。第２の光ビームは、図２（ａ）に示す集光レンズ１５を通過した後、光電変換素子（受光部）であるフォトダイオード（以下、ＰＤという。）１１に入射する。

ＰＤ１１は、受光光量に応じた検知信号を出力し、光走査装置１０４は出力された検知信号に基づいて自動光量制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）を行う。

ＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）１２は、画像データに基づく光ビームＬの出射タイミングを決定するための同期信号を生成する。回転多面鏡２によって偏向された光ビーム（第１の光ビーム）は、第１のｆθレンズ４を通過し、反射ミラー５及びＢＤミラー（不図示）によって反射され、ＢＤレンズ１３を通過した後にＢＤ１２へ入射する。

ここで、光走査装置１０４により感光ドラム１０２の表面上を走査する走査線のプロファイルは、直線とは限らず、例えば反射ミラーの面精度やレンズの反り等のばらつきにより、走査線の傾きや曲りが発生する。そのため、各色の画像形成部１０１で光走査装置１０４から出射される走査線の傾きや曲がりが発生することにより、形成される各色のトナー像の位置が異なり、最終的に形成される画像において色ずれが発生してしまう。

これに対し、従来の画像形成装置では、光学センサの検知結果に基づいて２次関数で走査線プロファイルを近似し、該近似２次関数を用いて走査線プロファイルの略逆形状となる各色の光走査装置毎の画像補正データを算出する。そして、算出した補正データに応じて画像データを補正して、感光ドラムの露光を行う。その結果、感光ドラムの表面上で静電潜像を形成するための走査線は略直線状のプロファイルで形成されることになる。このときの走査線、画像補正データ及び出力画像の例を図３に示す。

しかしながら、上述のように実際の走査線プロファイルはミラー反射面の高次のうねり等により、２次関数では表現しきれないものとなる場合がある。そこで、本実施例による画像形成装置１００では、以下において説明されるように、走査線曲りをより適切に補正することで、画像の色ずれを良好に補正する。

本実施例による画像形成装置１００は、２次よりも高次の走査線曲りを適切に補正するため、予め工場の設備等を用いて測定された光走査装置１０４の走査線プロファイルに応じた補正データを格納する。そして、該補正データと光学センサ１１７の検知結果を色ずれ補正に用いることで、画像形成装置１００は走査線曲りをより適切に補正することができる。以下、本実施例による画像形成装置１００による色ずれ補正動作を説明する。

図４（ａ）に、光走査装置１０４での走査線プロファイルと近似２次曲線の一例を示す。横軸は、主走査方向の位置（像高）を示しており、縦軸は各々の像高での称呼位置に対する副走査方向における走査線位置のズレを表している。実線は、主走査方向における７ヶ所の位置で走査線を測定した実測値について各実測値間を線形近似し補間したものであり、破線は、７ヶ所の測定ポイントのうち所定の３ヶ所の位置での実測値を用いて走査線プロファイルを２次関数で近似したものである。ちなみに近似２次関数の算出に用いられた実測値を測定した３ヶ所の位置は、画像形成装置１００における光学センサ１１７を配置している位置と同じ場所である。なお、本実施例では、主走査方向における７ヶ所の位置で走査線を測定したが、走査線を測定する位置は７ヶ所に限られない。例えば、４カ所以上の任意の数の箇所で走査線を測定することで、近似２次関数によって走査線を測定する従来の画像形成装置よりも、より適切に走査線を補正することができる。

走査線プロファイルの測定は、従来の光学センサを用いた色ずれ検知と同様に、中間転写ベルト１０７上に形成された色ずれ測定用パッチをセンサで読み取る等の方法で行われることができる。ただし、当該走査線プロファイルの測定は、画像形成装置１００の光学センサ１１７に加えて、例えば工場の設備等によって、光学センサ１１７が設けられていない主走査方向の位置でも行われる。なお、この際、光学センサ１１７を用いずに工場に設けられたセンサ設備のみを用いて走査線プロファイルを測定することもできる。

次に、図７を参照して、走査線プロファイルの測定に用いられる測定装置７０を説明する。図７は、測定装置７０と光走査装置１０４を示す図である。測定装置７０は、工場において光走査装置１０４から出射される光ビームの走査線の曲がりを測定するための装置である。測定装置７０は、複数の受光素子が２次元的に配置されたエリアセンサ７２〜７８を備える。エリアセンサ７２〜７８は、光ビームの走査方向において複数の光学センサ１１７が配置されたＭ箇所に対応する位置を含む異なるＮ箇所（Ｎ＞Ｍ）に配置されて光ビームを受光する。本実施例において、Ｎ箇所は、７箇所である。測定装置７０は、光走査装置１０４を固定するための固定部（不図示）を備える。測定装置７０の固定部に固定された光走査装置１０４とエリアセンサ７２〜７８との位置関係は、画像形成装置１００の本体に取り付けられた光走査装置１０４と感光ドラム１０２との位置関係に略等しい。

エリアセンサ７２〜７８の相対的な配置位置について説明する。エリアセンサ７５は、主走査方向における画像の中央部に相当する位置に配置されている。エリアセンサ７２とエリアセンサ７８、エリアセンサ７３とエリアセンサ７７、エリアセンサ７４とエリアセンサ７６は、エリアセンサ７５に関して対称位置に配置されている。即ち、エリアセンサ７５の配置位置を主走査方向における原点（０ｍｍ）としたときに、エリアセンサ７５に対して、エリアセンサ７２は−１６２．５ｍｍ、エリアセンサ７３は−１４５ｍｍ、エリアセンサ７４は−１１１ｍｍに位置する。一方、エリアセンサ７５の配置位置を主走査方向における原点（０ｍｍ）としたときに、エリアセンサ７５に対して、エリアセンサ７６は＋１１１ｍｍ、エリアセンサ７７は＋１４５ｍｍ、エリアセンサ７８は＋１６２．５ｍｍに位置する。

エリアセンサ７３の配置位置は、画像形成装置１００の本体に備えられた３つの光学センサ１１７のうち両端の光学センサ１１７の一方の光学センサ１１７の配置位置に対応する。また、エリアセンサ７７の配置位置は、画像形成装置１００の本体に備えられた３つの光学センサ１１７のうち両端の光学センサ１１７の他方の光学センサ１１７の配置位置に対応する。また、エリアセンサ７５の配置位置は、画像形成装置１００の本体に備えられた３つの光学センサ１１７のうち中央部に配置された光学センサ１１７の配置位置に対応する。さらに、エリアセンサ７２〜７８は、主走査方向に沿って一列に並べられている。

測定装置７０は、ＣＰＵ７９および演算器７１を備える。ＣＰＵ７９は、光走査装置１０４に備えられた光源ドライバ２１を制御して光源ユニット２０から光ビームを出射させる。また、ＣＰＵ７９は、モータドライバ（不図示）を制御して回転多面鏡２を回転させる。各エリアセンサ７２〜７８は、回転多面鏡２によって偏向された光ビームを受光する。各エリアセンサ７２〜７８は、光ビームを受光することによって受光信号（受光結果）を演算器７１へ出力する。演算器７１は、各エリアセンサ７２〜７８の受光信号に基づいて、各エリアセンサ７２〜７８を走査した光ビームの副走査方向の走査位置を特定する。演算器７１は、ＣＰＵ７９からの指示に応じて、特定した結果である各エリアセンサ７２〜７８の位置に対応する光ビームの副走査方向の走査位置を走査線プロファイルとしてメモリ１６に格納する。

次に、光ビームの走査線の曲り検出方法を説明する。ＣＰＵ７９は、第１のデータ生成ステップにおいて第１の測定データを生成する。ＣＰＵ７９は、７箇所に配置されたエリアセンサ７２〜７８の受光結果に基づいて、光ビームの走査線の曲がりを示す第１の測定データを生成する。また、ＣＰＵ７９は、第２のデータ生成ステップにおいて第２の測定データを生成する。ＣＰＵ７９は、複数のエリアセンサ７２〜７８のうちの光学センサ１１７が配置された３箇所に対応する位置に配置されたエリアセンサ７３、７５および７７の受光結果に基づいて、光ビームの走査線の曲がりを示す第２の測定データを生成する。ＣＰＵ７９は、第３のデータ生成ステップにおいて補正データを生成する。ＣＰＵ７９は、第１の測定データと第２の測定データとに基づいて補正データを生成する。ＣＰＵ７９は、第１の測定データと第２の測定データとの差を差分データ（補正データ）としてメモリ１６に保存する。

図４（ａ）からも理解されるように、光走査装置１０４により走査される走査線プロファイルと近似２次関数の曲線の間には誤差が発生している。これは、ミラー反射面の高次のうねりや、走査レンズに対する入射光線の角度が副走査方向において傾き誤差を有することにより、２次より高次の走査線の曲がりが発生するためである。

走査線プロファイルの実測値を補間したものと近似２次曲線との差分を誤差として算出したものを図４（ｂ）に示す。光学センサ１１７が配置されている像高（主走査方向の位置）では近似２次曲線が実測値と一致するため誤差は発生しないが、それ以外の位置では誤差が発生してしまう。この誤差は、上述した反射ミラーの面精度などの各部の精度のばらつきにより変わるため一定ではないが、本実施例で例示した走査線プロファイルの場合、最大で約１０μｍ程度の誤差（ズレ）が発生している。そのため、他の色を露光する走査線で、同程度で逆方向の誤差が発生した場合、最大２０μｍの色ずれが発生してしまう。

そこで、本実施例による画像形成装置１００では、光走査装置１０４に設けられたメモリ（記憶手段）１６に、図４（ｂ）に示す走査線プロファイルの実測値を補間したものと近似２次曲線との誤差を補正データ（差分データ）として格納する。そして、画像形成装置１００は、光学センサ１１７の検知結果（受光結果）に基づいて算出された近似２次曲線に対して、メモリ１６に格納された当該補正データを付加する。ここで、当該補正データは、予め工場等で光走査装置１０４の走査線プロファイルを測定した際の近似２次関数と実測値を補間したものの誤差である。そのため、当該補正データを光学センサ１１７の検知結果を２次関数で近似したものに付加することで、色ずれ補正時における走査線プロファイルのより的確な近似データを算出することができる。従って、画像形成装置１００は、当該補正データと光学センサ１１７の検知結果に基づいて算出された走査線プロファイルの近似データを用いて、色ずれ補正をすることで、より的確に色ずれを補正できる。なお、補正データは、工場等で光走査装置１０４の走査線プロファイルを測定した際の近似２次関数と実測値との差であってもよいし、該近似２次関数と実測値を測定箇所（色ずれを検知した位置）の数等に応じた所定の次数の近似関数との差であってもよい。

従って、画像形成装置１００は、光学センサ１１７の検知結果に基づいて算出された近似２次曲線に対して、メモリ１６に格納された値に補正データを付加することで、画像全領域での色ずれを良好に補正することができる。なお、本実施例では光走査装置１０４に設けられたメモリ１６としてＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）を用いるが、不揮発性の記憶手段であればよく、例えばフラッシュメモリや磁気記憶装置、光ディスク等であってもよい。

光走査装置１０４内のメモリ１６に格納されている補正データの一例を図５に示す。ここで例示する補正データは、主走査方向において１０ｍｍ間隔ごとの位置での補正量を格納したものである。なお、補正量に対応する位置は１０ｍｍ間隔ごとの位置に限られず、任意の間隔を空けてよく、さらに等間隔でなくてもよい。また、補正データが実測値と近似二次関数との誤差である場合には、実測値の測定位置に応じた補正量をメモリ１６に格納することができる。

画像形成装置１００は、光走査装置１０４のメモリ１６から読み出した補正データを用いて色ずれの補正を行う際に、１０ｍｍより細かい各位置での補正量については、これら１０ｍｍ間隔のデータから線形近似を行うことで補正量を算出する。そして、画像形成装置１００は算出した補正量を画素単位に変換し、補正データを生成する。

本実施例では、補正データに関して、補正量が画像形成装置１００の１画素の一辺の約半分を越える場合には、その補正量の長さに応じた画素分の補正データとして扱い、一辺の約半分を越えない場合には補正を行なわないように画像形成装置１００を構成した。例えば２４００ｄｐｉの画像形成装置の製品では、１画素は一辺が約１０μｍであるため、補正量が±５μｍ以内の場合にはその像高において補正を行わず、補正量が±５μｍを超える場合には補正量の長さに応じた画素分の補正データとして扱う。ここで、補正データの画素単位への変換は、補正データをメモリ１６に格納する段階で変換しておいても良い。

また、例えば１０ｍｍ以下の間隔で補正する等、補正データの間隔が狭い場合は、その間隔内での線形近似を省略し、その間隔内を同一補正量で補正したとしても、色ずれの誤差が小さくなる。そのため、補正データの間隔が狭い場合は、その間隔内を同一補正量で補正することもできる。なお、この際の補正量としては、各間隔を隔てた補正データのうちの一方の補正量であってもよいし、各間隔を隔てた補正データ同士の補正量の平均値でもよい。

本実施例による画像形成装置１００では、色ずれ補正の際に図５に示すような補正データを光学センサ１１７からの検知結果と合わせて用いることで、走査線の２次より高次の曲がり成分も適切に補正することができる。すなわち、画像形成装置１００では、画像形成装置１００内に配置された光学センサ１１７では検知できない走査線の曲がり成分も適切に補正することができ、画像の色ずれを良好に補正することができる。従って、本実施例による画像形成装置１００は、より鮮明な画像を形成することができる。

本実施例による画像形成装置１００における色ずれの補正制御に関するブロック図を図６に示す。画像形成装置１００のＣＰＵ（制御手段）１１８は、画像形成装置１００に搭載されている定着装置１１３や２次転写装置１１２、画像形成部１０１等の各部に配置された各センサからの信号を検知し、その検知結果に基づいた制御を行っている。また、画像形成部１０１に含まれる複数の光走査装置１０４は、ＣＰＵ１１８からの信号に基づいて光源ユニット２０を駆動するための信号を光源ドライバ２１へ送り、光源ユニット２０の発光制御を行うことで画像形成を行っている。

色ずれを検出するために、ＣＰＵ１１８は、画像形成部１０１を制御して、それぞれの色の検出用トナーパターンを中間転写ベルト１０７上に形成する。光学センサ１１７は、中間転写ベルト１０７および中間転写ベルト１０７上に転写された検出用トナーパターンに光を照射し、中間転写ベルト１０７または検出用トナーパターンからの反射光を受光する。光学センサ１１７は、受光した反射光の光量に基づくアナログ信号をＣＰＵ１１８へ出力する。ＣＰＵ１１８は、受光回路（変換手段）により、光学センサ１１７からのアナログ信号を所定の閾値に基づいてデジタル信号へ変換する。

ＣＰＵ１１８は、受光回路からのデジタル信号に基づき、記録媒体Ｐの上に転写される複数色のトナー像の間のずれ（色ずれ）を補正する。ＣＰＵ１１８は、デジタル信号の間隔をクロックカウンタでカウントする。これによって、基準の色のトナー（第１のトナー）の検出用トナーパターン（第１の検出用トナーパターン）と基準の色以外のトナー（第２のトナー）の検出用トナーパターン（第２の検出用トナーパターン）との間の間隔を測定する。間隔の測定の結果から、ずれ量を計算し、ずれ量を補正値とする。色ずれは、副走査方向におけるそれぞれの色の静電潜像の書き出し位置のずれにより生じる。ＣＰＵ１１８は、光走査装置１０４の書き出しタイミング（光ビームの射出タイミング）を調整することにより色ずれを補正する。すなわち、ずれ補正手段としてのＣＰＵ１１８は、検出用トナーパターンを光学センサ１１７により検出した検出結果に基づき、形成するトナー像の間のずれを補正する。

このような多色画像形成を行う画像形成装置１００では、各色の走査線プロファイルを揃えるために、所定のタイミングで色ずれ補正動作を行う必要がある。また、光走査装置１０４のメモリ１６には、光ビームの光量や様々な露光補正を行うためのデータが格納されている。光走査装置１０４は、電源ＯＮ時や光走査装置１０４の交換時等、所定のタイミング毎に光走査装置１０４に設けられたメモリ１６から当該様々なデータを読み出して制御に用いる。このデータの中に、上述した走査線プロファイルの実測値を補間したものと走査線プロファイルの近似２次曲線との差分データも含まれる。

一般的に画像形成装置１００では、電源ＯＮ時を含む所定のタイミング毎に色ずれ補正を行う。その際には、各色間の相対的な色ずれを画像形成装置１００内に設けた光学センサ１１７が検知し、その結果をＣＰＵ１１８に通知する。そして、ＣＰＵ１１８で光学センサ１１７による検出結果を２次関数で近似したものに、メモリ１６から読み出した補正データを加え、各色の色ずれ補正プロファイルを生成することで、各色の走査線プロファイルを均一化することができる。

ここで、画像形成装置１００内での色ずれ補正動作は、色ずれを補正する際の基準となる色（以下、基準色）を予め決め、他の色の書き出し位置並びに走査線プロファイルを、基準色に合わせることで行われる。そのため、各色に対応する光走査装置１０４のメモリ１６に格納されている補正データと基準色の補正データとの差分をＣＰＵ１１８で演算し、その差分を補正データとして用いることで、各色についての走査線プロファイルを揃えることができる。

上記のように、本実施例による画像形成装置１００は、複数の感光ドラム１０２と、複数の感光ドラム１０２の各々を画像データに応じて露光する光ビームを出射する光走査装置１０４とを備える。また、画像形成装置１００は、複数の感光ドラム１０２を用いて形成される画像の色ずれを検知する光学センサ１１７と、光走査装置１０４に設けられ、光ビームの走査線曲がりに応じた補正データを格納するメモリ１６とを備える。さらに、画像形成装置１００は、補正データ及び光学センサ１１７による検知結果を用いて、画像データを補正するＣＰＵ１１８を備える。光学センサ１１７は、ＣＰＵ１１８による補正を行わずに形成された画像から色ずれを検知する。画像形成装置１００は、メモリ１６に記憶された補正データを光学センサ１１７の検知結果を２次関数で近似したものに付加することで、色ずれ補正時における走査線プロファイルのより的確な近似データを算出することができる。そのため、画像形成装置１００は、当該近似データに基づいて色ずれ補正をすることで、走査線プロファイルをより的確に補正し、色ずれを良好に補正することができる。

ＣＰＵ１１８は、光学センサ１１７によって検出された検出用トナーパターンの検出結果に基づいて当該検出用トナーパターンを生成した際の光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成する（第４のデータ生成ステップ）。データ補正手段としてのＣＰＵ１１８は、検出データとメモリ１６に記憶された差分データに基づいて、光ビームの走査線の曲がりに起因する画像の歪みが抑制されるように光ビームを出射させるための画像データを補正する（補正ステップ）。これにより、色ずれを低減することができる。

なお、画像形成装置における色ずれ補正を行う方法には、結像レンズを移動させ、走査線の傾きを補正する方法もある。しかしながら、本実施例による画像形成装置１００のように、補正データ及び光学センサ１１７の検知結果に基づいて、画像データを補正する場合には、結像レンズ等の調整工程を削減することで、コストを低減することができる。また、結像レンズの調整レス化に伴い、結合レンズを接着固定することができ、画像形成装置１００本体の駆動系に対する耐震動性を向上させることができる。

補正データは、予め測定された走査線の曲がりに基づく値と予め測定された走査線曲がりを２次関数で近似した値との差分を含む。予め測定された走査線曲りに基づく値は、予め工場等で測定した光走査装置１０４の走査線プロファイルの実測値、該実測値を一次関数で近似し実測値間を補間した曲線及び該実測値の測定箇所の数等に応じた次数の関数で近似した曲線を含むことができる。メモリ１６は、予め工場等で測定した光走査装置１０４の走査線プロファイルに基づく値と、予め工場等で測定した画像形成装置１００内でも検知可能な光走査装置１０４の走査線プロファイルに基づく値の差分を補正データとして格納する。ここで、予め測定された走査線プロファイルは、画像形成装置１００内部に設けられた光学センサ１１７によって検知される走査線プロファイルよりも高次の曲がり成分を含む。

なお、通常、画像形成装置１００において色ずれを検知する手段は多くても３ヶ所（主走査方向の中央と両端部）であるため、画像形成装置１００内で検知された値から算出可能な走査線曲がりのプロファイルは２次関数である。そのため、画像形成装置１００では、予め計測された走査線プロファイルに基づく値と該走査線プロファイルから算出された２次関数との差分をメモリ１６に格納しておく。そして、画像形成装置１００は、画像形成装置１００上で検知した走査線プロファイルから算出した２次関数と格納された補正データを考慮することで、色ずれ補正時における走査線プロファイルをより的確に近似し、精度良く色ずれを補正することができる。すなわち、画像形成装置１００では、画像形成装置１００内に配置された光学センサ１１７の検知結果だけでは補正しきれない成分の補正を行うことができ、精度良く色ずれ補正を行うことができる。

また、一実施例において、補正データは、光走査装置１０４の主走査方向における予め決められた複数の位置に対応する補正データを含むことができる。メモリ１６は、主走査方向において所定の間隔で検知されたデータに基づく補正データを格納する。ＣＰＵ１１８は、該間隔に基づく補正データの間を線形近似して補正量を算出し補間することで、十分な精度で色ずれを補正することができる。

さらに、別の実施例において、補正データは、光走査装置１０４の主走査方向において複数に分割された領域に応じたデータを含むことができる。この場合、当該分割された領域内を線形近似せずに、領域内を均一の補正量で補正する。走査線の曲がりは通常数１０μｍから１００μｍ程度であり、領域の分割数が十分多ければ領域内を線形近似しなくても十分な補正精度を得ることができる。

ＣＰＵ１１８は、色ずれを補正する際の基準となる色に対応する補正データと基準となる色を除く各色に対応する補正データとのそれぞれの差分を算出する。そして、ＣＰＵ１１８は、該それぞれの差分と光学センサ１１７の検知結果を用いて基準となる色を除く各色について画像データを補正する。色ずれの補正は、予め決められた基準色に対して他の色の走査線を合わせることで行われることができる。そのため、画像形成装置１００は、メモリ１６内に格納している補正データとして、基準色の補正データと基準色以外の各色の補正データのそれぞれの差分を画像形成装置１００内で演算して格納しておくことができる。そして、ＣＰＵ１１８が、色ずれ補正時に基準色以外の各色については、該算出されたそれぞれの差分及び光学センサ１１７の各色に対する検知結果を用いることで、各走査線を基準色に対して揃えることができる。

なお、基準色については、上述した色ずれ補正方法に基づいて、基準色の補正データ及び光学センサ１１７の基準色に対する検知結果を用いることで、走査線プロファイルを補正する。従って、基準色と基準色以外の走査線を揃えることができ、色ずれを補正することができる。

以上、実施例を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、上述の各実施例及び変形例は、本発明の趣旨に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。

２・・・回転多面鏡（光学部材）
１６・・・メモリ（記憶手段）
７０・・・測定装置
１００・・・画像形成装置
１０１・・・画像形成部（画像形成手段）
１０２・・・感光ドラム（感光体）
１０４・・・光走査装置（潜像形成手段）
１０５・・・現像装置（現像手段）
１０７・・・中間転写ベルト（中間転写体）
１１２・・・２次転写装置（転写手段）
１１７・・・光学センサ（検出手段）
１１８・・・ＣＰＵ（制御手段、ずれ補正手段、データ補正手段）

Claims (8)

1. 第１の感光体と、第２の感光体と、光学部材によって前記第１の感光体上に第１の光ビームを走査させ、前記第２の感光体上に第２の光ビームを走査させることによって前記第１の感光体上および前記第２の感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記第１の感光体上に形成された静電潜像を第１のトナーを用いて現像する第１の現像手段と、前記第２の感光体上に形成された静電潜像を第２のトナーを用いて現像する第２の現像手段と、前記第１の光ビームの走査方向および前記第２の光ビームの走査方向に対して交差する方向に回転駆動され、前記第１の感光体上に現像されたトナー像と前記第２の感光体上に現像されたトナー像が転写される中間転写体を有し、前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成手段と、
   前記第１のトナーによって第１の検出用トナーパターンと前記第２のトナーによって第２の検出用トナーパターンが前記中間転写体の上に形成されるように、前記画像形成手段を制御する制御手段と、
   前記中間転写体の回転方向に対して交差する方向において異なるＭ箇所（Ｍ≧３）に配置され、前記第１の検出用トナーパターンと前記第２の検出用トナーパターンを検出する複数の検出手段と、
   前記複数の検出手段によって検出された前記第１の検出用トナーパターンと前記第２の検出用トナーパターンの検出結果に基づいて、前記第１のトナーを用いて形成されるトナー像と前記第２のトナーを用いて形成されるトナー像とのずれを補正するずれ補正手段と、
   前記第１の光ビームの走査方向において前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置を含む異なるＮ箇所（Ｎ＞Ｍ）に配置されて前記第１の光ビームを受光する複数の受光素子を備える測定装置が前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した複数の測定データの差分データを記憶する記憶手段であって、前記測定装置が前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記第１の光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、前記測定装置が前記複数の受光素子のうちの前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記第１の光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、の差分データを記憶する記憶手段と、
   前記複数の検出手段によって検出された前記第１の検出用トナーパターンの検出結果に基づいて当該第１の検出用トナーパターンを生成した際の前記第１の光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成し、当該検出データと前記記憶手段に記憶された前記差分データに基づいて、前記第１の光ビームの走査線の曲がりに起因する第１のトナーのトナー像の歪みが抑制されるように前記第１の光ビームを出射させるための画像データを補正するデータ補正手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記記憶手段は、前記第２の光ビームの走査方向において前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置を含む異なる前記Ｎ箇所に配置されて前記第２の光ビームを受光する複数の受光素子を備える前記測定装置が前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記第２の光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、前記測定装置が前記複数の受光素子のうちの前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記第２の光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、の差分データと、前記第１の光ビームの前記差分データとの差分を記憶しており、
   前記データ補正手段は、前記複数の検出手段によって検出された前記第２の検出用トナーパターンの検出結果に基づいて当該第２の検出用トナーパターンを生成した際の前記第２の光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成し、当該検出データと前記記憶手段に記憶された前記差分に基づいて、前記第２の光ビームの走査線の曲がりに起因する第２のトナーのトナー像の歪みが抑制されるように前記第２の光ビームを出射させるための画像データを補正する請求項１に記載の画像形成装置。
3. 感光体と、光学部材によって前記感光体の上に光ビームを走査させることによって前記感光体の上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体の上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記光ビームの走査方向に対して交差する方向に回転駆動され、前記感光体の上に現像されたトナー像が転写される中間転写体を有し、前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成手段と、
   前記トナーによって検出用トナーパターンが前記中間転写体の上に形成されるように、前記画像形成手段を制御する制御手段と、
   前記中間転写体の回転方向に対して交差する方向において異なるＭ箇所（Ｍ≧３）に配置され、前記検出用トナーパターンを検出する複数の検出手段と、
   前記光ビームの走査方向において前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置を含む異なるＮ箇所（Ｎ＞Ｍ）に配置されて前記光ビームを受光する複数の受光素子を備える測定装置が前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した複数の測定データの差分データを記憶する記憶手段であって、前記測定装置が前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、前記測定装置が前記複数の受光素子のうちの前記複数の検出手段が配置された前記Ｍ箇所に対応する位置に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて生成した前記光ビームの走査線の曲がりを示す測定データと、の差分データを記憶する記憶手段と、
   前記複数の検出手段によって検出された前記検出用トナーパターンの検出結果に基づいて当該検出用トナーパターンを生成した際の前記光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成し、当該検出データと前記記憶手段に記憶された前記差分データに基づいて、前記光ビームの走査線の曲がりに起因する画像の歪みが抑制されるように前記光ビームを出射させるための画像データを補正するデータ補正手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記測定装置が前記Ｍ箇所に対応する位置に配置された前記複数の受光素子の前記受光結果に基づいて生成した前記測定データは、前記Ｍ箇所に対応する位置に配置された前記複数の受光素子の前記受光結果を用いて前記走査線の曲りを２次関数で近似した値を含む請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記測定装置が前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の前記受光結果に基づいて生成した前記測定データは、前記Ｎ箇所に対応する位置の値を含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記測定装置が前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の前記受光結果に基づいて生成した前記測定データは、前記Ｎ箇所に配置された前記複数の受光素子の前記受光結果を用いて前記走査線の曲りを（Ｎ−１）次関数で近似した値を含む請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記差分データは、前記走査方向において複数に分割された領域に応じたデータを含む請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 感光体と、光学部材によって前記感光体の上に光ビームを走査させることによって前記感光体の上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体の上に形成された静電潜像をトナーを用いて現像する現像手段と、前記光ビームの走査方向に対して交差する方向に回転駆動され、前記感光体の上に現像されたトナー像が転写される中間転写体を有し、前記中間転写体に転写されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段と、を備える画像形成手段と、前記トナーによって検出用トナーパターンが前記中間転写体の上に形成されるように、前記画像形成手段を制御する制御手段と、前記中間転写体の回転方向に対して交差する方向においてＭ箇所（Ｍ≧３）に配置され、前記検出用トナーパターンを検出する複数の検出手段と、を有する画像形成装置における前記光ビームの走査線の曲がり検出方法であって、
   前記光ビームの走査方向において前記複数の検出手段が配置されたＭ箇所に対応する位置を含む異なるＮ箇所（Ｎ＞Ｍ）に配置されて前記光ビームを受光する複数の受光素子を備える測定装置が、前記Ｎ箇所に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて前記光ビームの走査線の曲がりを示す測定データを生成する第１のデータ生成ステップと、
   前記測定装置が前記複数の受光素子のうちの前記複数の検出手段が配置されたＭ箇所に対応する位置に配置された複数の受光素子の受光結果に基づいて前記光ビームの走査線の曲がりを示す測定データを生成する第２のデータ生成ステップと、
   前記第１のデータ生成ステップにおいて生成した測定データと前記第２のデータ生成ステップにおいて生成した測定データとに基づいて補正データを生成する第３のデータ生成ステップと、
   前記複数の検出手段によって検出された前記検出用トナーパターンの検出結果に基づいて当該検出用トナーパターンを生成した際の前記光ビームの走査線の曲がりを示す検出データを生成する第４のデータ生成ステップと、
   前記補正データによって前記検出データを補正する補正ステップと、を備えることを特徴とする走査線の曲がり検出方法。

Images