JP2017203937A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】環境変化にかかわらず画像形成速度が切り換えられたときの画像ずれを防止する。
【解決手段】複数の画像形成速度で動作可能な画像形成装置100は、レジストレーション補正パターンを検出するパターン検出手段500と、パターン検出手段の検出結果に基づいて、光源から出射される光ビームによる感光体101への静電潜像の書き出しタイミングを決定する書き出しタイミング決定手段141と、書き出しタイミングを補正するための補正量を保存する記憶手段140と、を備え、パターン検出手段によりレジストレーション補正パターンが検出された時の前回の画像形成速度が次の画像を形成する次の画像形成速度と同じ場合、書き出しタイミング決定手段により決定された書き出しタイミングに基づいて画像を形成し、前回の画像形成速度が次の画像形成速度と異なる場合、書き出しタイミングを補正量と速度比に基づいて補正し、画像を形成する。
【選択図】 図14

Description

本発明は、複数の画像形成速度で動作可能な画像形成装置に関する。
複写機、レーザービームプリンタなどの電子写真方式の画像形成装置は、感光体上に光源から出射される光ビームを走査して静電潜像を形成し、その静電潜像を複数色のトナーにより現像して複数色のトナー像にする。複数色のトナー像は、担持体ベルト上に転写されて重ね合わされる。担持体ベルト上の複数色のトナー像は、記録媒体上に転写されて定着されてカラー画像が形成される。複数色のトナー像の色ずれを防止するために、担持体ベルト上にレジストレーション補正パターンを形成し、レジストレーション補正パターンを検出することにより色ずれ量を検出する。検出した色ずれ量に基づいて静電潜像の形成位置を調整することにより、色ずれ補正および画像位置補正を行う(特許文献1)。通常、部品の膨張・収縮によって色ずれが発生するので、画像形成装置は、レジストレーション補正パターンを形成し、当該パターンの形成位置を検出することにより色ずれを検出するレジストレーション補正モードを、定期的に実行する。
入力画像データに基づく画像形成を行う画像形成モードにおいて、画像形成装置は、レジストレーション補正パターンの検出結果に基づいて、光ビームの各走査周期中における光ビームによる静電潜像の書き出しタイミングを調整する。書き出しタイミングは、画像データに基づく光ビームの出射開始タイミングである。つまり、光ビームを受光した光検出器が同期信号を出力した時から画像データに従って感光体上に静電潜像を書き込む光ビームを光源から出力させる時までの時間を調整する。このような調整を実行することによって、光ビームが感光体を走査する方向である主走査方向の静電潜像の書き出し位置を略一定にすることができる。書き出しタイミングは、CPU等がクロック信号の周波数単位の分解能で制御する。
一方、画質を向上するために、あるいはトナーの溶融に高い熱量を必要とする紙種(厚紙等)の定着性を確保するために、通常より遅い画像形成速度で画像形成を行うモードで動作可能な画像形成装置がある。使用者が用いる多様な紙種に対して良好な画像形成を行う為に、昨今では、より画像形成速度の種類を増やすことが行われており、同一の画像形成装置で使用される画像形成速度のレンジが広がりつつある。また、表紙の紙種と中紙の紙種が異なるような冊子の印刷など、多様な紙種を1つのジョブで印刷する場合も増えてきている。画像形成速度の変更は、感光体の回転速度を変更させる必要がある。また、感光体の回転速度の変更に伴って光ビームの走査速度の変更を要する場合がある。
しかし、画像形成速度が変わるごとに、画像形成装置がレジストレーション補正モードを実行すると、ダウンタイムが増加し、生産性が低下する。そこで、画像形成速度が変更された後も、変更前のレジストレーション補正量に基づいて画像形成を行っている。その理由は、レジストレーション補正直後に画像形成速度が変更された場合においても、距離としての色ずれ量は変わらないからである。これにより、レジストレーション補正モードの時間を削減している。例えば、通常の画像形成速度でレジストレーション補正モードを実行して書き出しタイミングを得た後、通常より遅い画像形成速度ではレジストレーション補正モードを実行しない。通常より遅い画像形成速度で画像形成する場合、通常の画像形成速度のレジストレーション補正モードにおいて得られた書き出しタイミングに画像形成速度の比率を乗じた書き出しタイミングを用いる。これによって、画像形成の停止時間を低減している。
特開2003−5490号公報
しかし、レジストレーション補正モードにおいて得られた書き出しタイミングは、厳密には、光検出器から出力された同期信号がCPUへ入力されるまでの遅延時間と、CPUの回路の遅延時間を含んでいる。さらに、書き出しタイミングは、CPUが光源駆動部へ画像信号(以下、ビデオ信号という。)を出力した時から、光源から光ビームが出射される時までの遅延時間を含んでいる。これらの遅延時間は、画像形成速度にかかわらず一定である。そのため、レジストレーション補正モードを実行したときの通常の画像形成速度の書き出しタイミングに画像形成速度の比率を乗じて、通常より遅い画像形成速度の書き出しタイミングを決定すると、書き出しタイミングに誤差を生じる。特に、光ビームの主走査方向の一走査周期が数100μsである高速の場合、画像形成速度の比率を乗じて得られた書き出しタイミングは、信号伝達の遅延時間の影響を受けやすい。
信号伝達の遅延時間による画像ずれを防止するために、画像形成速度が変更された場合に予め記憶された補正量に基づいて書き出しタイミングを補正することが提案されている。しかし、連続印刷中に画像形成装置の内部の温度が上昇して構成部品の膨張、変形などにより光ビームの走査位置が変化することがある。このように環境が変化した場合、予め記憶された補正量に基づいて書き出しタイミングを補正しても画像ずれを防止することができないことがある。
そこで、本発明は、画像形成の停止時間を低減しつつ、環境変化にかかわらず画像形成速度が切り換えられたときの画像ずれを防止することができる画像形成装置を提供する。
上記課題を解決するために、本実施形態による複数の画像形成速度で動作可能な画像形成装置は、
感光体と、
光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体の表面上を主走査方向に走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、
前記光ビームにより形成される前記感光体の前記表面上の静電潜像をトナーで現像し、現像されたトナー像を担持体または前記担持体により搬送される記録媒体へ転写する転写手段と、
前記転写手段により前記担持体に転写されたレジストレーション補正パターンを検出するパターン検出手段と、
前記パターン検出手段の検出結果に基づいて、前記光源から出射される前記光ビームによる前記感光体への前記静電潜像の書き出しタイミングを決定する書き出しタイミング決定手段と、
前記書き出しタイミング決定手段により決定された前記書き出しタイミングを補正するための補正量を保存する記憶手段と、
を備え、
前記パターン検出手段により前記レジストレーション補正パターンが検出された時の前回の画像形成速度が次の画像を形成する次の画像形成速度と同じである場合、前記前回の画像形成速度で前記書き出しタイミング決定手段により決定された前記書き出しタイミングに基づいて前記次の画像を形成し、
前記前回の画像形成速度が前記次の画像形成速度と同じでない場合、前記前回の画像形成速度で前記書き出しタイミング決定手段により決定された前記書き出しタイミングを前記記憶手段に保存された前記補正量と前記次の画像形成速度に対する前記前回の画像形成速度の速度比とに基づいて補正し、補正した書き出しタイミングに基づいて前記次の画像を形成することを特徴とする。
本発明によれば、画像形成の停止時間(ダウンタイム)を低減しつつ、環境変化にかかわらず画像形成速度が切り換えられたときの画像ずれを防止することができる。
画像形成装置の断面図。 光走査装置の説明図。 BD信号とビデオ信号の遅延時間の説明図。 遅延時間による画像位置ずれの説明図。 遅延時間と中央画像書き出しタイミングとの関係を示すタイミング図。 シートを基準にした光ビームの主走査方向のタイミング図。 速度比に基づく中央画像書き出しタイミングの補正と補正量との関係を示すタイミング図。 主走査レジストレーション画像形成速度補正モードにおける制御動作の流れ図。 制御システムのブロック図。 レジストレーション補正パターンを示す図。 担持体ベルト上に形成されたレジストレーション補正パターンとパターンセンサを示す図。 担持体ベルト上に形成された画像間レジストレーション補正パターンを示す図。 画像間レジストレーション補正モードにおける制御動作の流れ図。 CPUにより実行される画像形成の制御動作の流れ図。 2色のみのレジストレーション補正パターンを示す図。
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。
(画像形成装置)
まず、画像形成装置100を説明する。図1は、画像形成装置100の断面図である。画像形成装置100は、複数色のトナーを用いて記録媒体(以下、シートという。)に画像を形成する電子写真方式のデジタルフルカラープリンタである。画像形成装置100は、複数の画像形成速度で動作可能である。画像形成装置100は、4つの画像形成部10(10Y、10M、10C、10K)を有する。画像形成部10Yは、イエロートナーを用いてイエロー画像を形成する。画像形成部10Mは、マゼンタトナーを用いてマゼンタ画像を形成する。画像形成部10Cは、シアントナーを用いてシアン画像を形成する。画像形成部10Kは、ブラックトナーを用いてブラック画像を形成する。参照符号の添字Y、M、C、Kは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを示す。以下の説明において、特に必要でない場合、参照符号の添字Y、M、C、Kを省略することが有る。4つの画像形成部10は、現像剤(トナー)の色を除いて同一の構造を有する。
画像形成部10は、感光体としての感光ドラム(像担持体)101を有する。感光ドラム101は、画像形成時に図1の矢印R1で示す方向に回転軸1を中心に回転する。感光ドラム101の周りには、帯電装置102、光走査装置200、現像装置103、一次転写装置104およびドラムクリーニング装置4が配置されている。感光ドラム101の下方には、無端ベルトの中間転写体(以下、担持体ベルトという。)105が配置されている。担持体ベルト105は、駆動ローラ11、従動ローラ13および二次転写対向ローラ21に張架されている。担持体ベルト105は、画像形成時に図1の矢印R2で示す方向に回転する。転写手段としての一次転写装置104は、担持体ベルト105を介して感光ドラム101に対向して配置されている。二次転写ローラ106は、担持体ベルト105を介して二次転写対向ローラ21に対向して配置されている。
本実施の形態において、担持体ベルト105は、一次転写装置104によりトナー像が一次転写され、二次転写ローラ106によりシートSへトナー像を二次転写する中間転写体である。しかし、担持体ベルト105は、これに限定されるものではなく、例えば、感光ドラム101から直接にトナー像が転写されるシートSを搬送するシート搬送ベルトであってもよい。
画像形成部10の下流で担持体ベルト105の近傍には、担持体ベルト105上に形成された所定のレジストレーション補正パターン501を検出する光学センサとしてのパターンセンサ(パターン検出手段)500が設けられている。パターンセンサ500については、後述する。画像形成部の上流で担持体ベルト105の近傍には、二次転写後に担持体ベルト105上に残ったトナーを除去するベルトクリーニング装置12が設けられている。
画像形成装置100の下部には、シートSを収容する給送カセット109が配置されている。また、画像形成装置100の側部には、シートSが載置される手差しトレイ110が配置されている。シートSは、給送カセット109又は手差しトレイ110からそれぞれのピックアップローラ18により給送される。シートSは、搬送ローラ114およびレジストレーションローラ111により二次転写ローラ106へ搬送される。定着装置107は、シートSの搬送方向Dにおいて二次転写ローラ106の下流に配置されている。シートSの搬送方向Dにおいて定着装置107の下流側には、画像が形成されたシートSを積載する排出トレイ77が設けられている。
(画像形成プロセス)
次に、画像形成装置100の画像形成プロセスを説明する。4つの画像形成部10における画像形成プロセスは同一であるので、イエローの画像形成部10Yにおける画像形成プロセスを説明する。マゼンタの画像形成部10M、シアンの画像形成部10Cおよびブラックの画像形成部10Kにおける画像形成プロセスの説明は、省略する。感光ドラム101Yは、矢印R1で示す方向に回転する。帯電装置102Yは、感光ドラム101Yの表面を均一に帯電する。光走査装置200は、イエロー成分の画像データに従って変調されたレーザ光(以下、光ビームという。)を出射し、均一に帯電された感光ドラム101Yの表面上に静電潜像を形成する。現像装置103Yは、イエロートナーにより静電潜像を現像してイエロートナー像にする。一次転写装置104Yは、感光ドラム101Y上のイエロートナー像を担持体ベルト105上へ一次転写する。一次転写後に感光ドラム101Y上に残ったトナーは、ドラムクリーニング装置4により除去される。
同様にして、マゼンタの画像形成部10Mにより形成されたマゼンタトナー像は、担持体ベルト105上のイエロートナー像の上に精度よく重ねて転写される。以下、シアントナー像およびブラックトナー像が、担持体ベルト105上のマゼンタトナー像の上に順次重ねて転写される。その結果、担持体ベルト105上に4色のトナー像が重ね合わされる。
給送カセット109又は手差しトレイ110から搬送されたシートSは、レジストレーションローラ111により担持体ベルト105上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写ローラ106へ搬送される。担持体ベルト105上に重ね合わされた四色のトナー像は、二次転写ローラ106により一括してシートS上に二次転写される。その後、トナー像を担持したシートSは、定着装置107へ搬送される。定着装置107は、シートSを加熱および加圧してトナー像をシートSに定着させ、シートS上にフルカラ−の画像を形成する。画像が形成されたシートSは、排出ローラ108により排出トレイ77上へ排出される。
両面印刷の場合、定着装置107を通ったシートSは、両面反転パス112へ導かれて表裏を反転して両面パス113へ搬送される。両面パス113を通ったシートSは、再び、搬送ローラ114により画像形成部10へ搬送される。表面(第一面)と同様に、シートSの裏面(第二面)に画像が形成される。両面に画像が形成されたシートSは、排出ローラ108により排出トレイ77上へ排出される。
画像形成装置100は、シートSの紙種(紙質、厚さ、坪量、表面性状)や画質に従って、画像形成速度を複数の画像形成速度の間で切り替えることができる。例えば、厚紙や高画質の場合、画像形成速度は低速へ切り替えられる。薄紙や速度優先の画質の場合、画像形成速度は高速へ切り替えられる。画像形成速度の切替は、画像形成装置100の本体に設けられた画像処理部から出力される画像形成ジョブに含まれるページごとの画像形成速度に従って行われる。
(光走査装置)
次に、光ビーム出射装置としての光走査装置200を説明する。図2は、光走査装置200の説明図である。図2(a)は、光走査装置200の内部に配置された構成要素を模式的に示す平面図である。図2(b)は、回転多面鏡205から感光ドラム101への光ビーム221Y、221M、221C及び221Kの光路を示す側面図である。図2(c)は、図2(a)の矢印IICから見たレーザー発光素子(以下、光源という。)201の配置図である。図2(c)に示すように、光走査装置200は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックのそれぞれに対応する四つの光源201Y、201M、201C及び201Kを有する。
光走査装置200は、光源201、コリメータレンズ202、開口絞り203、円柱レンズ204、回転多面鏡205、モータ206、トーリックレンズ207、回折光学素子208および反射鏡209、130、131を備える。光源201(201Y、201M、201C、201K)は、それぞれの色成分の画像データに従って光ビーム220を出射する。コリメータレンズ202は、光源201から出射された光ビーム220をほぼ平行な光ビームへ変換する。開口絞り203は、光ビーム220を制限する。円柱レンズ204は、副走査方向にのみ所定の屈折力(屈折の度合い)を有しており、光ビーム220を回転多面鏡205の反射面上に主走査方向に長い楕円像として結像させる。光源201から回転多面鏡205までの光ビーム220Yと220Kの光路は、互いに平行であり、光源201から回転多面鏡205までの光ビーム220Mと220Cの光路は、互いに平行である。光ビーム220Yは斜め下方から、光ビーム220Mは斜め上方から回転多面鏡205の同一の反射面に入射する。光ビーム220Kは斜め下方から、光ビーム220Cは斜め上方から回転多面鏡205の同一の反射面に入射する。光ビーム220Yと220Mが入射する反射面は、光ビーム220Cと220Kが入射する反射面と異なる。
偏向手段としての回転多面鏡205は、モータ206により図2(a)の矢印R3で示す方向に一定速度で回転される。回転する回転多面鏡205の反射面上に結像した光ビーム220Yと220Mは、回転多面鏡205の左方へ偏向され、偏向された光ビーム221Yと221Mは、図2(a)の矢印X2で示す主走査方向へ走査される。回転する回転多面鏡205の反射面上に結像した光ビーム220Cと220Kは、回転多面鏡205の右方へ偏向され、偏向された光ビーム221Cと221Kは、図2(a)の矢印X1で示す主走査方向へ走査される。光ビーム221Yと221Mが走査される主走査方向X2は、光ビーム221Cと221Kが走査される主走査方向X1と反対である。このように複数の光ビームを反対方向に走査することを、以下、対向走査という。
光源201から見て、光ビームが90°に反射した位置が感光ドラム101の軸線方向の中心になるように設定されている。感光ドラム101の軸線方向の中心に画像の中心が一致するように画像形成が行われる。感光ドラム101の中心上に光ビーム221が照射される時には、光源201から出射された光ビーム220は、回転多面鏡205の反射面に45゜の角度で入射し、光ビーム220の光軸に対して90゜の方向へ反射される。回転多面鏡205により反射された光ビーム221Yは、トーリックレンズ207aおよび回折光学素子208aをとおり、反射鏡209aにより反射されて、感光ドラム101Y上に照射される。回転多面鏡205により反射された光ビーム221Mは、トーリックレンズ207aおよび回折光学素子208aをとおり、反射鏡130a及び131aにより反射されて、感光ドラム101M上に照射される。感光ドラム101Y上に結像される光ビーム221Yの位置と感光ドラム101M上に結像される光ビーム221Mの位置は、主走査方向X2において同じである。回転多面鏡205により反射された光ビーム221Cは、トーリックレンズ207bおよび回折光学素子208bをとおり、反射鏡130b及び131bにより反射されて、感光ドラム101C上に照射される。回転多面鏡205により反射された光ビーム221Kは、トーリックレンズ207bおよび回折光学素子208bをとおり、反射鏡209bにより反射されて、感光ドラム101K上に照射される。感光ドラム101C上に結像される光ビーム221Cの位置と感光ドラム101K上に結像される光ビーム221Kの位置は、主走査方向X1において同じである。
トーリックレンズ207(207a、207b)は、fθ特性を有する光学素子であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる屈折率を有する屈折部材である。トーリックレンズ207の主走査方向の表裏の両レンズ面は、非球面形状より成っている。回折光学素子208(208a、208b)は、fθ特性を有する光学素子であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なる倍率を有する長尺の回折部材である。
画像形成領域外で光源201Kから出射された光ビーム220Kは、回転多面鏡205により反射され、反射された光ビーム222Kは、光検出器(Beam Detector、以下、BDという。)214へ入射する。光検出手段としてのBD214は、光ビーム222Kを受光すると、光ビーム221Kにより走査される感光ドラム101K上の静電潜像の主走査方向の書き出し位置を一定にするための同期信号(以下、BD信号という。)を出力する。光ビーム221Kと光ビーム221Cの書き出し位置は、同じであるので、BD214から出力されたBD信号を検出した時から所定の時間後に画像の書き出しを開始する。一方、光ビーム221Yと光ビーム221Mも、BD214のBD信号に基づいて画像の書き出しを開始する。あたかも、仮想のBD215へ仮想の光ビーム222Yが入射して仮想のBD信号が出力されたかのように、BD214のBD信号に基づいて光ビーム221Yと光ビーム221Mは、光ビーム221Kと光ビーム221Cとは逆方向の走査で画像を形成する。BD214へ入射する光ビーム222Kを偏向する回転多面鏡205の反射面は、その瞬間に光ビーム221Yと221Mを偏向する反射面と異なるので、仮想BD215の仮想BD信号は、実際のBD214の実際のBD信号とは異なる。そこで、実際のBD214の実際のBD信号に基づいて生成される書き出しタイミング(出射開始タイミング)に所定の時間を加算または減算することにより、光ビーム221Yと221Mの書き出しタイミングを算出する。これによって、光ビーム221Kと光ビーム221Cにより形成されるブラックとシアンの画像の位置に対して、光ビーム221Yと221Mにより形成されるイエローとマゼンタの画像の位置を一致させて、色ずれを防止する。
光源201から出射され、回転多面鏡205により偏向された光ビームの光スポットは、帯電装置102により均一に帯電された感光ドラム101の表面上を、感光ドラム101の回転軸1に平行に直線状に等速で移動する。感光ドラム101の表面の電位は、光ビームの強度により電位が変位する。感光ドラム101が主走査方向X1、X2に垂直な副走査方向R1へ回転されつつ、光ビームが感光ドラム101上を主走査方向X1、X2に繰り返し走査されることにより、副走査方向R1に静電潜像が形成される。
(書き出しタイミングの遅延)
図3を参照して、光ビームによる感光ドラム101の表面上への静電潜像の書き出しタイミングの遅延を説明する。図3は、BD信号とビデオ信号の遅延時間の説明図である。説明を簡単にするために、光走査装置200は、機械的に理想的な精度で組み立てられているとする。BD214及びバッファIC301は、光走査装置200の基板231に設けられている。CPU141及びバッファIC303は、画像形成装置100の本体に設けられた画像制御基板232に設けられている。光走査装置200の基板231と画像形成装置100の本体の画像制御基板232は、組電線(ワイヤ・ハーネス)302により電気的に接続されている。光源201を駆動する光源駆動手段としての光源駆動部142および光源201は、光走査装置200の光源制御基板233に設けられている。画像形成装置100の本体の画像制御基板232と光走査装置200の光源制御基板233は、組電線304により電気的に接続されている。
まず、BD214が光ビーム222Kを受光すると(TA)、BD214は、光ビーム222Kを光/電荷変換してBD信号として出力する。ここで、BD214の光/電荷変換により遅延を生じる。次に、BD信号は、バッファIC301へ入力される。一般的に、BD信号の立ち上がり時間または立ち下り時間は、数十ナノ秒(ns)程度である。ここで、BD信号がバッファIC301のHレベルまたはLレベル検出閾値へ到達するまでの時間だけ遅延を生じるので、バッファIC301からのBD信号の出力に遅延を生じる。次に、BD信号は、組電線302を通ってCPU141が設けられている画像制御基板232へ到達するまでに遅延を生じる。さらに、BD信号の波形成形のために画像制御基板232のバッファIC303を通過するために遅延を生じる。CPU141は、バッファIC303からBD信号を検出する(TB)。従って、光ビーム222KがBD214上を走査した時TAからCPU141がBD信号を検出する時TBまでに、遅延時間Td1が生じる。
CPU141は、BD信号を検出すると(TB)、画像データに従って光源を駆動する光源駆動信号(以下、ビデオ信号という。)の出力タイミング(書き出しタイミング)を決定する。CPU141の内部回路における遅延もわずかだが生じる。CPU141は、BD信号に基づいてビデオ信号を出力する(TC)。CPU141から出力されるビデオ信号は、組電線304を通って光源制御基板233の光源駆動部142へ伝送される。組電線304の長さに従って、ビデオ信号の伝送のための遅延が生じる。光源駆動部142は、ビデオ信号を受信すると、ビデオ信号に従って駆動電流305を光源201へ印加する。この駆動電流305の印加において遅延を生じる。さらに、駆動電流305が印加された光源201が光ビーム220を発光するまでの発光遅延を生じる。光ビーム220は、回転多面鏡205により偏向される。回転多面鏡205により偏向された光ビーム221は、感光ドラム101の表面に静電潜像を書き込む(TD)。従って、CPU141がビデオ信号を出力した時TCから感光ドラム101の表面に静電潜像が書き込まれる時TDまでに、遅延時間Td2が生じる。
ここで、図3において、CPU141は、BD信号をビデオ信号と同一の時間軸で扱っている。主走査方向のレジストレーション補正は、CPU141がBD信号に基づいて決定するビデオ信号の出力タイミング(書き出しタイミング)を、色ずれ量に基づいて調整することにより行われる。画像形成時において、光ビーム222KがBD214上を走査した時TAから光ビーム221が感光ドラム101の表面に静電潜像を書き込む時TDまでに、上記した遅延時間Td1と遅延時間Td2を含む遅延時間Tdが含まれる。主走査方向のレジストレーション補正においても、遅延時間Td1と遅延時間Td2を含む遅延時間Tdが含まれたデータに基づいてビデオ信号の出力タイミング(書き出しタイミング)が調整される。
(遅延時間Tdによる画像位置ずれ)
次に、図4を参照して、遅延時間Tdによる画像位置ずれ(色ずれ)を説明する。図4は、遅延時間Tdによる画像位置ずれの説明図である。図4は、画像形成速度が第一画像形成速度から第二画像形成速度へ変更された場合の画像位置ずれ(以下、色ずれという。)を示している。光走査装置200は、前述したように対向走査型であるので、光ビーム221C及び221K(以下、CK光ビームという。)は、BD214のBD信号(以下、CK−BD信号という。)に基づいて主走査方向X1に走査する。光ビーム221Y及び221M(以下、YM光ビームという。)は、BD214のCK−BD信号と所定の時間とに基づいて生成されるBD信号(以下、YM−BD信号という。)に基づいて主走査方向X1と反対の主走査方向X2に走査する。
まず、第一画像形成速度で主走査方向のレジストレーション補正を行い、第一速度書き出しタイミングを決定する。画像IY、IM、IC及びIKは、決定された第一速度書き出しタイミングに基づいて、第一画像形成速度で画像中央位置のデータに従って担持体ベルト105上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を示す。画像IY、IM、IC及びIKは、第一画像形成速度でレジストレーション補正を行った後に形成されているので、色ずれなしに画像中央CLに一致して形成されている。その後、画像形成速度を第一画像形成速度から第二画像形成速度へ変更する。第二画像形成速度で主走査方向のレジストレーション補正を行わずに、第一速度書き出しタイミングと、第一画像形成速度と第二画像形成速度の速度比とに基づいて、第二速度書き出しタイミングを決定する。画像IY、IM、IC及びIKは、決定された第二速度書き出しタイミングに基づいて、第二画像形成速度で画像中央位置のデータに従って担持体ベルト105上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を示す。画像IYと画像IMとの間に色ずれはほとんど生じず、画像ICと画像IKとの間も色ずれはほとんど生じない。しかし、画像ICと画像IKは、主走査方向X1において画像中央CLから下流側へ離れるように色ずれを生じる。画像IYと画像IMも、主走査方向X2において画像中央CLから下流側へ離れるように色ずれを生じる。イエローの画像IYを基準に主走査方向の色ずれ量(以下、主走査ずれ量という。)を表すと、画像IYと画像IMとの間の主走査ずれ量Δym2はほぼ零である。画像IYと画像ICとの間の主走査ずれ量Δyc2は、画像IYと画像IKとの間の主走査ずれ量Δyk2とほぼ同じである。このように、対向走査型の光走査装置200においては、画像形成速度の変更後に、主走査方向のレジストレーション補正を行わずに速度比のみに基づいて変更後の速度の書き出しタイミングを決定して画像形成をすると、遅延時間Tdによる色ずれが発生する。
図4から分かるように、例えば、複数色の光ビームの走査方向が記録媒体に対して同じ方向であれば、全ての色の光ビームが同じ方向にずれるので色ずれとして認識されにくい。しかし、対向走査型の光走査装置200のように、一の光ビームが記録媒体に対して他の光ビームの走査方向と逆の方向に走査する場合、誤差による色ずれが互いに反対方向にずれるため、色ずれが顕著になる。
以下、図5を参照して、遅延時間Tdによる色ずれの発生を防止するための補正方法を説明する。図5は、遅延時間Td1、Td2、Tdと中央画像書き出しタイミングBPC、BPC1との関係を示すタイミング図である。図5(a)は、光ビーム(以下、BD光ビームという。)222KがBD214上を走査した時TAから光ビーム(CK光ビーム、YM光ビーム)221が感光ドラム101の表面に中央の静電潜像を書き込む時TDまで遅延時間Tdが無い理想的な場合を示す。光源201Kから出射されたBD光ビーム222KがBD214上を走査すると、BD214は、CK−BD信号を出力し、CPU141は、遅延なくCK−BD信号を検出する。CPU141は、CK−BD信号から所定の中央画像書き出しタイミングBPCの経過後にCK光ビームのためのビデオ信号を出力する。ビデオ信号を受けた光源駆動部142は、光源201C及び201KからCK光ビームを出射し、感光ドラム101C、101Kの表面に中央画像の潜像を遅延なく書き込む。一方、光源201Y、201Mから出射されるYM光ビームの側にはBDが設けられていないが、BD214のCK−BD信号と所定の時間とに基づいて生成されるYM−BD信号から所定の中央画像書き出しタイミングBPCの経過後にビデオ信号が出力される。図5においては、便宜上CK−BD信号とYM−BD信号を同じ波形で示している。YM光ビームも同様にして感光ドラム101Y、101Mの表面に中央画像の潜像を遅延なく書き込む。よって、理想的な場合、BD光ビーム222KがBD214上を走査した時TAから光ビーム221が感光ドラム101の表面に中央の静電潜像を書き込む時TDまでの時間は、所定の中央画像書き出しタイミングBPCである。
しかし、実際には、上記した遅延時間Tdが発生する。図5(b)は、BD光ビーム222KがBD214上を走査した時TAから光ビーム221が感光ドラム101の表面に中央の静電潜像を書き込む時TDまでに遅延時間Tdが発生する場合を示す。BD光ビーム222KがBD214上を走査した時TAからCPU141がCK−BD信号を検出する時までに、遅延時間Td1が生じる。CPU141は、CK−BD信号から所定の中央画像書き出しタイミングBPCの経過後に光ビーム220Y、220Mのためのビデオ信号を出力する。しかし、CPU141がビデオ信号を出力した時から感光ドラム101の表面に静電潜像が書き込まれる時TDまでに、遅延時間Td2が生じる。このため、BD光ビーム222KがBD214上を走査した時TAから光ビーム221が感光ドラム101の表面に中央の静電潜像を書き込む時TDまでに、遅延時間Td1及びTd2を含む遅延時間Tdが発生する。遅延時間Tdの分だけ、中央の静電潜像の書き込み位置がずれる。
そこで、図5(c)に示すように、所定の中央画像書き出しタイミングBPCから遅延時間Tdを減算することにより中央の静電潜像の書き込み位置を補正する。所定の中央画像書き出しタイミングBPCから遅延時間Tdを減算して、中央画像書き出しタイミングBPC1を算出する。CPU141がCK−BD信号を検出した時から中央画像書き出しタイミングBPC1の経過後にビデオ信号を出力することにより、画像中央CLに中央の静電潜像を書き込むことができる。
次に、対向走査型の光走査装置200において、CK光ビームの主走査方向X1とYM光ビームの主走査方向X2が反対であることによるシートS上の色ずれを説明する。図6は、シートを基準にした光ビーム220の主走査方向Xのタイミング図である。CK−BD信号は、BD光ビーム222KがBD214上を走査したときにBD214から出力される信号である。YM−BD信号は、CK−BD信号と所定の時間とに基づいて生成されるYM光ビーム用のBD信号である。CPU141によるCK−BD信号の検出に遅延時間Td1が生じると、YM−BD信号の生成にも同様の遅延時間Td1が生じる。CK光ビームは、CK−BD信号に基づいて出力されるビデオ信号に従って光源201から出射される。CK光ビームは、シート左端からシート右端へ向って主走査方向X1に走査される。一方、YM光ビームは、YM−BD信号に基づいて出力されるビデオ信号に従って光源201から出力される。YM光ビームは、シート右端からシート左端へ向ってCK光ビームの主走査方向X1と反対の主走査方向X2に走査される。
図6(a)は、遅延時間Tdが無い理想的な場合のBD信号、ビデオ信号およびシートS上の画像位置を示す。CK−BD信号から所定の中央画像書き出しタイミングBPCの経過後にCK光ビームの中央画像のビデオ信号が出力されることによりシートS上の画像中央CL上に画像IC及びIKが形成される。同様に、YM−BD信号から所定の中央画像書き出しタイミングBPCの経過後にYM光ビームの中央画像のビデオ信号が出力されることによりシートS上の画像中央CL上に画像IY及びIMが形成される。このように、画像中央CLで四色の画像IY、IM、IC及びIKの画像位置が一致する。
一方、図6(b)は、遅延時間Tdが生じる場合のBD信号、ビデオ信号およびシートS上の画像位置を示す。CK光ビームのそれぞれは、同じ主走査方向X1に走査され、画像中央CLから画像IC及びIKが形成されるまでの遅延時間Tdもほぼ同じである。従って、シートS上に形成される画像IC及びIKの主走査方向X1における位置はほぼ同じである。また、YM光ビームのそれぞれも、同じ主走査方向X2に走査され、画像中央CLから画像IY及びIMが形成されるまでの遅延時間Tdもほぼ同じである。従って、シートS上に形成される画像IY及びIMの主走査方向X2における位置はほぼ同じである。しかし、YM光ビームとCK光ビームは、異なる主走査方向X1及びX2にそれぞれ走査されるので、画像IY及びIMは、画像中央CLに対して画像IC及びIKと逆方向にずれる。画像IY及びIMと画像IC及びIKとの間の主走査ずれ量Δyc1及びΔyk1は、画像中央CLからの主走査ずれ量の2倍となり、少しの信号遅延時間でも色ずれとして認識されやすい。
そこで、遅延時間Tdによる色ずれを防止するために、所定の中央画像書き出しタイミングBPCを補正してシート上に形成される画像IY、IM、IC及びIKの位置を画像中央CLに一致させる。図6(c)に示すように、所定の中央画像書き出しタイミングBPCから遅延時間Tdを減算して中央画像書き出しタイミングBPC1を得る。中央画像書き出しタイミングBPC1に基づいてビデオ信号を出力することにより四色の画像IY、IM、IC及びIKの位置を画像中央CLに一致させることができる。
次に、画像形成速度が第一画像形成速度から第二画像形成速度へ変更される場合の補正量ΔBDを説明する。図7は、速度比に基づく中央画像書き出しタイミングBPCの補正と補正量ΔBDとの関係を示すタイミング図である。ここでは、理解を容易にするために、主走査方向における中央画像を書き出す所定の中央画像書き出しタイミングBPCの補正を説明する。しかし、所定の中央画像書き出しタイミングBPCの補正は、主走査方向における画像の書き出し位置を一定にするための最初の画像の書き出しタイミングBPSの補正と同様である。第一画像形成速度におけるレジストレーション補正で書き出しタイミングBPS1が補正された後、第二画像形成速度へ変更された場合、補正された書き出しタイミングBPS1に速度比を乗算して第二画像形成速度における書き出しタイミングBPS2を算出する。これと同様にして、画像形成速度が第一画像形成速度から第二画像形成速度へ変更された場合、所定の中央画像書き出しタイミングBPCが速度比に基づいて補正されるものとして、以下説明する。なお、以下の説明に用いられる数値は、例示的なものであって、本実施の形態が以下の数値に限定されるものではない。
図7は、画像形成速度が第一画像形成速度V1から第二画像形成速度V2へ変更される場合のBD信号、ビデオ信号および中央画像書き出しタイミングを示す。ここでは、第二画像形成速度V2は、第一画像形成速度よりも低速であり、第一画像形成速度V1の二分の一に設定されている(V2=V1/2)。図7(a)は、第一画像形成速度V1におけるタイミング図である。第一画像形成速度V1において、遅延時間Tdを生じない理想的なBD信号41から理想的なビデオ信号51までの所定の(理想的な)中央画像書き出しタイミングBPCを100μsとする。理想的なBD信号41からCPU141により検知される実際のBD信号42までの遅延時間Td1を1μsとする。実際のビデオ信号52から画像中央CLに画像が形成されるまでの遅延時間Td2を1μsとする。遅延時間Td(=Td1+Td2)は、BD信号の遅延時間Td1(=1μs)とビデオ信号の遅延時間Td2(=1μs)から2μs(=1μs+1μS)になる。第一画像形成速度V1において、画像中央のデータに従う画像が担持体ベルト105上の画像中央CLに形成されるようにレジストレーション補正を実行することにより、補正後の中央画像書き出しタイミングBPC1は、98μsになる。補正後の中央画像書き出しタイミングBPC1は、所定の中央画像書き出しタイミングBPC(=100μs)から遅延時間Td(=2μs)を減算することにより求められる(BPC1=BPC−Td)。
図7(b)は、第二画像形成速度V2におけるタイミング図である。第一画像形成速度V1と第二画像形成速度V2の速度比(V1/V2)は、2である。第二画像形成速度V2における遅延時間Tdを生じない理想的なBD信号41から理想的なビデオ信号51までの所定の(理想的な)中央画像書き出しタイミングBPCは、200μs(=100μs×2)になる。これは、第一画像形成速度V1における所定の(理想的な)中央画像書き出しタイミングBPC(=100μs×2)に速度比(V1/V2=2)を乗算することにより求められる。ここで、第一画像形成速度V1における中央画像書き出しタイミングBPC1(=98μs)も、速度比(V1/V2=2)に基づいて2倍にすると、196μsになる。しかし、第二画像形成速度V2において画像中央CLに画像を形成するための中央画像書き出しタイミングBPC2は、所定の中央画像書き出しタイミングBPC(=200μs)から遅延時間Td(=2μs)を減算した198μsである。すなわち、中央画像書き出しタイミングBPC2は、BPC2=BPC−Tdで表される。従って、第一画像形成速度V1の中央画像書き出しタイミングBPC1に速度比を乗じた196μsは、所定の中央画像書き出しタイミングBPCから遅延時間Tdを減算した中央画像書き出しタイミングBPC2の198μsに対して2μs足りない。そのため、この2μsの不足による色ずれが発生してしまう。すなわち、画像形成速度が変更された場合に中央画像書き出しタイミングに単純に速度比を乗じただけでは色ずれを発生するので、この2μsを補正するための補正量ΔBDを求める必要がある。
(補正量ΔBDの算出方法)
以下、補正量ΔBDの算出方法を説明する。補正量ΔBDの算出は、主走査レジストレーション画像形成速度補正モードにおいて実行される。画像形成装置100の組立後に、画像形成装置100は、工場内において主走査レジストレーション画像形成速度補正モードで動作される。画像形成装置100は、所定枚数の画像形成が行われるたびに主走査レジストレーション画像形成速度補正モードで動作してもよい。なお、画像形成装置100は、画像形成動作の開始前に画像形成前レジストレーション補正モードで動作可能であり、画像形成中に画像間レジストレーション補正モードで動作可能である。画像形成前レジストレーション補正モードおよび画像間レジストレーション補正モードについては後述する。
(主走査レジストレーション画像形成速度補正モード)
以下、図8、図9、図10及び図11を参照して、主走査レジストレーション画像形成速度補正モードを説明する。図8は、主走査レジストレーション画像形成速度補正モードにおける制御動作の流れ図である。図9は、制御システム300のブロック図である。図10は、レジストレーション補正パターン501(501Y、501M、501C、501K)を示す図である。図11は、担持体ベルト105上に形成されたレジストレーション補正パターン501とパターンセンサ500を示す図である。CPU141は、記憶手段としての記憶部140に保存されたプログラムに従って主走査レジストレーション画像形成速度補正モードにおける制御動作を実行する。記憶部140は、プログラムを保存するROMと、検出したデータや算出したデータを保存するRAMとを有しているとよい。画像形成装置100は、操作部(不図示)により又はCPU141により主走査レジストレーション画像形成速度補正モードで動作が開始される。
主走査レジストレーション画像形成速度補正モードにおける制御動作が開始されると、CPU141は、第一画像形成速度V1で画像形成動作を開始する(S401)。CPU141は、第一画像形成速度V1に対応する走査速度SV1で光ビームが感光ドラム101を走査するように、回転多面鏡205を回転させるモータ206を制御する。CPU141は、図10に示すレジストレーション補正パターン501の静電潜像を光ビームにより感光ドラム101の表面上に形成する。静電潜像は、現像装置103によりトナーでトナー像に現像される。トナー像は、一次転写装置104により担持体ベルト105上へ転写され、担持体ベルト105上にレジストレーション補正パターン501が形成される(S402)。イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのレジストレーション補正パターン501Y、501M、501C及び501Kは、図10に示すように副走査方向としての担持体ベルト105の回転方向(搬送方向)R2に複数組形成される。また、レジストレーション補正パターン501は、図11に示すように担持体ベルト105の手前、中央および奥に配置される。レジストレーション補正パターン501を検出するパターンセンサ500は、担持体ベルト105の手前、中央および奥に配置されている。
レジストレーション補正パターン501は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナーで形成されており、予め決められた基準色に対してその他の色のずれ量を検出するために担持体ベルト105上に形成されるパターンである。CPU141は、パターンセンサ500によりレジストレーション補正パターン501を検出する(S403)。ずれ量検出手段としてのCPU141は、レジストレーション補正パターン501の検出タイミングからそれぞれの色の主走査ずれ量を算出し、記憶部140に保存する(S404)。本実施の形態においては、イエローYを基準色とする。第一画像形成速度V1において、イエローYに対するマゼンタM、シアンCおよびブラックKの主走査ずれ量(距離)を、Δym1、Δyc1およびΔyk1とする。図2に示す本実施形態の4色対向走査型の光走査装置200の場合、Δym1は、ほぼ0であり、Δyc1とΔyk1は、ほぼ同じ値になる。
次に、CPU141は、画像形成速度を第一画像形成速度V1から第二画像形成速度V2へ変更する。CPU141は、第二画像形成速度V2で画像形成動作を開始する(S406)。CPU141は、第二画像形成速度V2に対応する走査速度SV2で光ビームが感光ドラム101を走査するように、回転多面鏡205を回転させるモータ206を制御する。感光ドラム101上を走査する光ビームの走査速度SVは、画像形成速度Vに比例する。従って、第一画像形成速度V1に対応する走査速度SV1に対する第二画像形成速度V2に対応する走査速度SV2の比(SV2/SV1)は、第一画像形成速度V1に対する第二画像形成速度V2の速度比(V2/V1)である。また、感光ドラム101の回転速度および担持体ベルト105の搬送速度も、走査速度SVと同様に画像形成速度Vに比例する。そして、CPU141は、前述と同様にして、レジストレーション補正パターン501を担持体ベルト105上に形成する(S407)。第二画像形成速度V2におけるレジストレーション補正パターン501のパターン形状は、第一画像形成速度V1のときと同様で良い。
CPU141は、パターンセンサ500によりレジストレーション補正パターン501を検出する(S408)。CPU141は、レジストレーション補正パターン501の検出タイミングからそれぞれの色の主走査ずれ量を算出し、記憶部140に保存する(S409)。第二画像形成速度V2において、イエローYに対するマゼンタM、シアンCおよびブラックKの主走査ずれ量(距離)を、Δym2、Δyc2およびΔyk2とする。Δym2は、ほぼ0であり、Δyc2とΔyk2は、ほぼ同じ値になる。
CPU141は、第一画像形成速度V1の主走査ずれ量Δym1、Δyc1、Δyk1と第二画像形成速度V2の主走査ずれ量Δym2、Δyc2、Δyk2とから、補正量ΔBDを算出し、記憶部140に保存する(S410)。補正量ΔBDは、主走査ずれ量Δym1、Δyc1、Δyk1、Δym2、Δyc2及びΔyk2のそれぞれの二分の一の値に基づいて算出される。以下に、基準色としてのイエローY以外の色の補正量ΔBDを示す。
後述する画像形成前レジストレーション補正モードにおいて第一画像形成速度V1で主走査方向の色ずれ量を補正した後に、第二画像形成速度V2で画像形成する場合の補正量ΔBD12は、以下のように表される。第二走査速度SV2は、第二画像形成速度V2において光ビームが感光ドラム101上を走査する走査速度である。
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
後述する画像形成前レジストレーション補正モードにおいて第二画像形成速度V2で主走査方向の色ずれ量を補正した後に、第二画像形成速度V1で画像形成する場合の補正量ΔBD21は、以下のように表される。第一走査速度SV1は、第一画像形成速度V1において光ビームが感光ドラム101上を走査する走査速度である。
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
この主走査レジストレーション画像形成速度補正モードは、工場組立後に1度実行して補正量ΔBDを記憶部140に保存してもよいし、所定枚数の画像形成ごとに実行して補正量ΔBDを記憶部140に保存してもよい。なお、本実施形態における画像形成速度Vは、二つの速度に限定されるものではない。画像形成速度Vは、三つ以上の複数の速度を有していてもよい。三つ以上の速度が有る場合、それぞれの速度で主走査ずれ量を算出し、記憶部140に保存する。そして、それぞれの速度で画像形成する場合の補正量ΔBDを算出して記憶部140に保存すればよい。
(画像形成前レジストレーション補正モード)
次に、画像形成前レジストレーション補正モードを説明する。画像形成装置100は、所定の条件に基づいて、画像形成動作の開始前に画像形成前レジストレーション補正モードで動作可能である。所定の条件は、画像形成前レジストレーション補正モードの前回の実行からの経過時間、画像形成枚数などである。CPU141は、記憶部140に保存されているプログラムに従って画像形成前レジストレーション補正モードの制御動作を実行する。画像形成前レジストレーション補正モードは、主走査方向および副走査方向の色ずれを補正するために実行される。
画像形成動作の開始前に画像形成前レジストレーション補正モードが開始されると、CPU141は、図10に示すようなレジストレーション補正パターン501を担持体ベルト105上に形成する。CPU141は、図11に示すように、パターンセンサ500によりレジストレーション補正パターン501の位置を検出する。CPU141は、パターンセンサ500の検出結果に基づいて、レジストレーション補正値を決定する。レジストレーション補正値として、CPU(書き出しタイミング決定手段)141は、それぞれの色毎に主走査方向における画像の書き出し位置を一定にするための最初の画像の書き出しタイミングBPSを決定する。画像形成前レジストレーション補正モードは、第一画像形成速度V1と第二画像形成速度V2とで実行可能であるが、本実施の形態においては、第一画像形成速度V1で画像形成動作の開始前に実行される。すなわち、画像形成動作の開始前に、CPU141は、第一画像形成速度V1における書き出しタイミングBPS1を決定する。CPU141は、決定した書き出しタイミングBPS1をレジストレーション補正値として記憶部140に保存し、書き出しタイミングBPS1を決定した時の画像形成速度として第一画像形成速度V1を記憶部140に保存する。なお、本実施例においては、画像形成装置100は、画像形成動作の開始前に画像形成前レジストレーション補正モードで動作するが、画像形成装置100は、所定枚数の画像形成ごとに画像形成前レジストレーション補正モードで動作してもよい。
(画像間レジストレーション補正モード)
次に、画像間レジストレーション補正モードを説明する。画像形成装置100は、所定の条件に基づいて、画像形成動作中に画像間レジストレーション補正モードで動作可能である。所定の条件は、画像間レジストレーション補正モードの前回の実行からの経過時間、画像形成枚数などである。画像間レジストレーション補正モードは、第一画像形成速度V1と第二画像形成速度V2とで実行可能である。画像間レジストレーション補正モードにおいては、画像形成動作中に画像形成動作を停止させずに主走査ずれ量を検出することができる。CPU141は、記憶部140に保存されているプログラムに従って画像間レジストレーション補正モードの制御動作を実行する。画像間レジストレーション補正モードは、主走査方向および副走査方向の色ずれを補正するために実行される。
図12は、担持体ベルト105上に形成された画像間レジストレーション補正パターン503を示す図である。画像間レジストレーション補正パターン503は、基準色パターンと別の色のパターンの組み合わせからなる。例えば、イエローパターンを基準色パターンとして、イエローパターンとマゼンタパターンの組み合わせ、イエローパターンとシアンパターンの組み合わせ及びイエローパターンとブラックパターンの組み合わせからなる。図12は、画像502と画像502との間で担持体ベルト105の手前、中央および奥に形成されたイエローパターン503Yとブラックパターン503Kの組み合わせからなる画像間レジストレーション補正パターン503を示している。
画像形成装置100は、第二画像形成速度V2で画像間レジストレーション補正モードにおいて動作し、図12に示すように、画像形成中に画像502と画像502の間に画像間レジストレーション補正パターン503を形成する。画像502と画像502の間(画像間)は、数センチほどの間隔であるので、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのレジストレーション補正パターン501Y、501M、501C及び501Kのすべてを一つの画像間に形成しない。それぞれの画像間にイエローパターンとマゼンタパターンの組み合わせ、イエローパターンとシアンパターンの組み合わせ及びイエローパターンとブラックパターンの組み合わせからなる画像間レジストレーション補正パターン503を順番に形成する。画像間レジストレーション補正パターン503は、すべての画像間に形成する必要はなく、予め決められた印刷枚数毎に形成する。トナー消費量削減のためである。画像間レジストレーション補正モードは、画像形成動作中に画像形成動作を停止させずに主走査方向における画像の書き出し位置を一定にするための最初の画像の書き出しタイミングBPSを決定するので、生産性が低下することはない。
図13は、画像間レジストレーション補正モードにおける制御動作の流れ図である。CPU141は、記憶部140に保存されたプログラムに従って画像間レジストレーション補正モードにおける制御動作を実行する。画像形成装置100は、CPU141により画像間レジストレーション補正モードにおいて画像形成動作が開始される。図13(a)を参照して、画像間レジストレーション補正モードで画像形成動作が開始されると、CPU141は、記憶部140に保存されている画像形成枚数nに1を加算する(S501)。CPU141は、画像形成枚数nが所定数Nに達したか否かを判断する(S502)。画像間レジストレーション補正パターン503の形成制御動作は、所定数Nの画像形成毎に実行される。画像形成枚数nが所定数Nに達していない場合(S502でNO)、CPU141は、画像形成を行う(S505)。画像形成枚数nが所定数Nに達した場合(S502でYES)、CPU141は、画像間レジストレーション補正パターン503の形成制御動作を実行する(S503)。
画像間レジストレーション補正パターン503の形成制御動作において、CPU141は、画像形成動作を停止せずに画像502と画像502との間に画像間レジストレーション補正パターン503を形成する。図13(b)は、画像間レジストレーション補正パターン503の形成制御動作のサブルーチンの流れ図である。画像間レジストレーション補正パターン503の形成制御動作が開始されると、CPU141は、画像を形成する(S601)。CPU141は、画像間レジストレーション補正パターン503を形成する(S602)。CPU141は、図12に示すように、パターンセンサ500により画像間レジストレーション補正パターン503の位置を検出する(S603)。CPU141は、画像形成枚数naが所定数Naに達したか否かを判断する(S604)。画像形成枚数naが所定数Naに達していない場合(S604でNO)、処理は、S601へ戻り、画像形成を行う。画像間レジストレーション補正パターン503は、所定数Naの画像間に形成される。
画像形成枚数naが所定数Naに達した場合(S604でYES)、CPU141は、パターンセンサ500の検出結果に基づいて、レジストレーション補正値を決定する。レジストレーション補正値として、CPU141は、それぞれの色毎に主走査方向における画像の書き出し位置を一定にするための最初の画像の書き出しタイミングBPSを決定する(S605)。本実施の形態において、画像間レジストレーション補正モードは、第一画像形成速度V1と第二画像形成速度V2とで実行される。例えば、第一画像形成速度V1で画像間レジストレーション補正モードが実行された場合、CPU141は、パターンセンサ500の検出結果に基づいて、第一画像形成速度V1における書き出しタイミングBPS1を決定する(S605)。CPU141は、決定した書き出しタイミングBPS1をレジストレーション補正値として記憶部140に保存し、書き出しタイミングBPS1を決定した時の画像形成速度として第一画像形成速度V1を記憶部140に保存する(S606)。また、第二画像形成速度V2で画像間レジストレーション補正モードが実行された場合、CPU141は、パターンセンサ500の検出結果に基づいて、第二画像形成速度V2における書き出しタイミングBPS2を決定する(S605)。CPU141は、決定した書き出しタイミングBPS2をレジストレーション補正値として記憶部140に保存し、書き出しタイミングBPS1を決定した時の画像形成速度として第二画像形成速度V2を記憶部140に保存する(S606)。レジストレーション補正値が決定されると、CPU141は、画像間レジストレーション補正パターン503の形成制御動作を終了し、図13(a)の流れ図へ戻る。
CPU141は、画像形成枚数nを0(零)に設定する(S504)。CPU141は、画像形成を行う(S505)。CPU141は、次の画像形成ジョブがあるか否かを判断する(S506)。次の画像形成ジョブがある場合(S506でYES)、処理は、S501へ戻り画像形成動作を継続する。次の画像形成ジョブがない場合(S506でNO)、CPU141は、画像間レジストレーション補正モードにおける画像形成動作を終了する。このように、画像間レジストレーション補正モードは、所定数Nの画像形成毎に定期的に行われる。
画像間レジストレーション補正モードによる色ずれ防止効果を説明する。もし、画像間レジストレーション補正モードを実行しない場合、画像形成速度を第一画像形成速度V1と第二画像形成速度V2との間で切り替えながら連続画像形成すると色ずれを発生することがある。例えば、第二画像形成速度V2で連続的に多数のシートに画像を形成すると、画像形成装置100の内部温度が上昇し、部品の膨張・変形などで書き出し位置が変わってしまうことがある。また、この第二画像形成速度V2での連続画像形成の直後に第一画像形成速度V1で画像を形成する場合、第一画像形成速度V1でレジストレーション補正モードを実行することにより得られた書き出しタイミングBPS1を用いると色ずれを発生することがある。そこで、第二画像形成速度V2で連続的に多数のシートに画像を形成する場合、画像間レジストレーション補正モードにより第二画像形成速度V2の書き出しタイミングBPS2を求めることにより、色ずれを防止することができる。
(画像形成の制御動作)
次に、画像形成の制御動作を説明する。図14は、CPU141により実行される画像形成の制御動作の流れ図である。CPU141は、記憶部140に保存されたプログラムに従って画像形成の制御動作を実行する。画像形成の制御動作が開始されると、CPU141は、次に画像が形成されるシートの画像形成速度Vnを記憶部140から参照する(S901)。記憶部140には、使用者により操作部から入力された情報に基づいて決定されたシート毎の画像形成速度が保存されている。CPU141は、記憶部140に保存されたシート毎の画像形成速度に従って、画像形成装置100の画像形成速度を複数の画像形成速度の間で切り替える速度切替手段として機能する。CPU141は、前回実行されたレジストレーション補正モードにおける画像形成速度Vpを記憶部140から参照する(S902)。なお、レジストレーション補正モードは、画像形成前レジストレーション補正モードと画像間レジストレーション補正モードを含む。
CPU141は、次のシートの画像形成速度Vnが前回のレジストレーション補正モードにおける画像形成速度Vpと一致しているか否かを判断する(S903)。次のシートの画像形成速度Vnが前回のレジストレーション補正モードにおける画像形成速度Vpと一致している場合(S903でYES)、CPU141は、前回のレジストレーション補正モードで決定されたレジストレーション補正値を用いる。CPU141は、前回のレジストレーション補正モードで決定された書き出しタイミングBPSpを用いて画像形成速度Vp(=Vn)で画像を形成する(S904)。画像形成速度Vnが画像形成速度Vpと一致していない場合(S903でNO)、CPU141は、主走査レジストレーション画像形成速度補正モードで算出された補正量ΔBDpnを用いて画像形成速度Vnの書き出しタイミングBPSnを算出する(S905)。
例えば、前回のレジストレーション補正モードの画像形成速度Vpが第一画像形成速度V1であり、次のシートの画像形成速度Vnが第二画像形成速度V2である場合、以下のように主走査方向の書き出しタイミングBPS2を算出する。第一画像形成速度V1で実行されたレジストレーション補正モードで決定された書き出しタイミングBPS1、第二走査速度SV2に対する第一走査速度SV1の速度比SV1/SV2及び第二画像形成速度V2で画像形成する場合の補正量ΔBD12を用いる。それぞれの色の主走査方向の書き出しタイミングBDS2y、BDS2m、BDS2cおよびBDS2kは、以下のように表される。
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
一方、前回のレジストレーション補正モードの画像形成速度Vpが第二画像形成速度V2であり、次のシートの画像形成速度Vnが第一画像形成速度V1である場合、以下のように主走査方向の書き出しタイミングBPS1を算出する。第二画像形成速度V2で実行されたレジストレーション補正モードで決定された書き出しタイミングBPS2、第一走査速度SV1に対する第二走査速度SV2の速度比SV2/SV1及び第一画像形成速度V1で画像形成する場合の補正量ΔBD21を用いる。それぞれの色の主走査方向の書き出しタイミングBDS1y、BDS1m、BDS1cおよびBDS1kは、以下のように表される。
Figure 2017203937
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CPU141は、算出された書き出しタイミングBPSnを用いて画像形成速度Vnで画像を形成する(S904)。書き出しタイミングBDSnが補正量ΔBDpnにより補正されるので、色ずれ量が低減される。CPU141は、次の画像形成ジョブがあるか否かを判断する(S906)。次の画像形成ジョブがある場合(S906でYES)、処理は、S903へ戻り画像形成動作を継続する。次の画像形成ジョブがない場合(S906でNO)、CPU141は、画像形成の制御動作を終了する。
本実施の形態によれば、実測値である補正量ΔBDpnと前回のレジストレーション補正モードで決定された書き出しタイミングBDSpを用いて次のシートの書き出しタイミングBDSnを算出して、画像形成が行われる。よって、画像形成装置100の昇温により書き出し時機が変わってしまっても、本実施の形態により書き出し時機を補正することにより色ずれを低減することができる。本実施の形態によれば、画像形成の停止時間(ダウンタイム)を低減しつつ、環境変化にかかわらず画像形成速度が切り換えられたときの画像ずれを防止することができる。
対向走査型の光走査装置200においては、イエロー光ビーム221Yおよびマゼンタ光ビーム221Mが記録媒体に対してブラック光ビーム221Kおよびシアン光ビーム221Cの走査方向と逆の方向に走査する。従って、もし、遅延時間Tdによる色ずれが発生すると、色ずれの方向が互いに反対であるので色ずれが顕著になる。このため、従来の対向走査型の光走査装置の場合、異なる画像形成速度ごとにレジストレーション補正モードを実行するので、生産性が低下する。しかし、本実施の形態によれば、補正量ΔBDpnに基づいてレジストレーション補正なしに次のシートの書き出しタイミングBDSnを決定することができるので、対向走査型の光走査装置200において特に効果的に色ずれを補正することができる。
本実施の形態による対向走査型の光走査装置200の場合、図2に示すようにイエロー光ビーム221Yおよびマゼンタ光ビーム221Mは、ブラック光ビーム221Kおよびシアン光ビーム221Cと対向する。主走査レジストレーション画像形成速度モードにおいて、イエロー光ビーム221Yを基準とすると補正量ΔBDymは、ほぼ0(零)である。補正量ΔBDycと補正量ΔBDykは、ほぼ同じである。従って、補正量ΔBDyc又はΔBDykを算出できればよい。また、マゼンタ光ビーム221Mを基準とする場合、補正量ΔBDmc又はΔBDmkを算出できればよい。よって、主走査レジストレーション画像形成速度補正モードにおいて、レジストレーション補正パターンを2色のみにしてもよい。図15は、2色のみのレジストレーション補正パターン501Y又は501M及び501C又は501Kを示す図である。図15に示すようにイエロー又はマゼンタのレジストレーション補正パターン501Y又は501Mとシアン又はブラックのレジストレーション補正パターン501C又は501Kを形成する。この2色のレジストレーション補正パターンからΔBDyc、ΔBDyk、ΔBDmc又はΔBDmkのいずれか一つを算出することにより、上記と同様の補正が可能である。
なお、イエロー光ビーム221Y及びシアン光ビーム221Cがマゼンタ光ビーム221M及びブラック光ビーム221Kと対向する対向走査型の光走査装置を使用した画像形成装置の場合も、同様である。イエロー又はシアンのレジストレーション補正パターン501Y又は501Cとマゼンタ又はブラックのレジストレーション補正パターン501M又は501Kを形成する。この2色のレジストレーション補正パターンからΔBDym、ΔBDyk、ΔBDcm又はΔBDckのいずれか一つを算出することにより、上記と同様の補正が可能である。
上記の実施形態においては、画像形成装置100毎に、画像形成装置100を主走査レジストレーション画像形成速度補正モードで動作させ、主走査ずれ量を実際に測定し、測定した主走査ずれ量に基づいて補正量ΔBDを算出した。これは、一般的に、バッファIC301、303、BD214などの部品のばらつきによって画像形成装置100毎に補正量ΔBDが異なるからである。しかし、信号伝送経路が比較的短く且つ単純である場合、信号伝送遅延のばらつきが少ない場合、又は信号伝送遅延のばらつきを許容できる廉価な画像形成装置の場合、画像形成装置100毎に補正量ΔBDを測定せずに設計上の補正量ΔBDを用いてもよい。設計上の公称値である補正量ΔBD(ΔBDy、ΔBDm、ΔBDc、ΔBDk)を固定値(標準値)として画像形成装置100の記憶部140に保存しておいてもよい。
例えば、前回のレジストレーション補正モードの画像形成速度Vpが第一画像形成速度V1であり、次のシートの画像形成速度Vnが第二画像形成速度V2である場合、以下のように主走査方向の書き出しタイミングBPS2を算出する。第二画像形成速度V2で画像形成する場合のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの公称値としての補正量ΔBD12y、ΔBD12m、ΔBD12c及びΔBD12kを用いる。第一画像形成速度V1で実行された前回のレジストレーション補正モードにおいて決定された書き出しタイミングBPS1および第二走査速度SV2に対する第一走査速度SV1の速度比SV1/SV2を用いる。それぞれの色の主走査方向の書き出しタイミングBDS2y、BDS2m、BDS2cおよびBDS2kは、以下のように表される。
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
一方、前回のレジストレーション補正モードの画像形成速度Vpが第二画像形成速度V2であり、次のシートの画像形成速度Vnが第一画像形成速度V1である場合、以下のように主走査方向の書き出しタイミングBPS1を算出する。第一画像形成速度V1で画像形成する場合のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの公称値としての補正量ΔBD21y、ΔBD21m、ΔBD21c及びΔBD21kを用いる。第二画像形成速度V2で実行された前回のレジストレーション補正モードにおいて決定された書き出しタイミングBPS2および第一走査速度SV1に対する第二走査速度SV2の速度比SV2/SV1を用いる。それぞれの色の主走査方向の書き出しタイミングBDS1y、BDS1m、BDS1cおよびBDS1kは、以下のように表される。
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
Figure 2017203937
図14に示す流れ図に従って、公称値である補正量ΔBDと前回のレジストレーション補正モードで決定された書き出しタイミングBDSpを用いて次のシートの書き出しタイミングBDSnを算出して、画像形成が行われる。よって、画像形成装置100の昇温により書き出しタイミングが変わってしまっても、本実施の形態により書き出しタイミングを補正することにより色ずれを低減することができる。
なお、本実施の形態においては、複数の光ビームを出射する光源が用いられているが、単一の光ビームを出射する光源を有する画像形成装置についても本発明を適用することができる。この場合、色ずれではなく、シートSに対する画像位置を補正することができる。
100・・・画像形成装置
101・・・感光ドラム(感光体)
104・・・一次転写装置(転写手段)
105・・・担持体ベルト
140・・・記憶部(記憶手段)
141・・・CPU(書き出しタイミング決定手段)
201・・・光源
205・・・回転多面鏡(偏向手段)
500・・・パターンセンサ(パターン検出手段)

Claims (9)

  1. 複数の画像形成速度で動作可能な画像形成装置であって、
    感光体と、
    光ビームを出射する光源と、
    前記光源から出射された前記光ビームが前記感光体の表面上を主走査方向に走査するように前記光ビームを偏向する偏向手段と、
    前記光ビームにより形成される前記感光体の前記表面上の静電潜像をトナーで現像し、現像されたトナー像を担持体または前記担持体により搬送される記録媒体へ転写する転写手段と、
    前記転写手段により前記担持体に転写されたレジストレーション補正パターンを検出するパターン検出手段と、
    前記パターン検出手段の検出結果に基づいて、前記光源から出射される前記光ビームによる前記感光体への前記静電潜像の書き出しタイミングを決定する書き出しタイミング決定手段と、
    前記書き出しタイミング決定手段により決定された前記書き出しタイミングを補正するための補正量を保存する記憶手段と、
    を備え、
    前記パターン検出手段により前記レジストレーション補正パターンが検出された時の前回の画像形成速度が次の画像を形成する次の画像形成速度と同じである場合、前記前回の画像形成速度で前記書き出しタイミング決定手段により決定された前記書き出しタイミングに基づいて前記次の画像を形成し、
    前記前回の画像形成速度が前記次の画像形成速度と同じでない場合、前記前回の画像形成速度で前記書き出しタイミング決定手段により決定された前記書き出しタイミングを前記記憶手段に保存された前記補正量と前記次の画像形成速度に対する前記前回の画像形成速度の速度比とに基づいて補正し、補正した書き出しタイミングに基づいて前記次の画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記パターン検出手段の検出結果に基づいて、前記主走査方向における前記レジストレーション補正パターンのずれ量を検出するずれ量検出手段を備え、
    前記補正量は、前記ずれ量検出手段により検出された前記ずれ量に基づいて算出されることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記感光体は、第一の感光体と第二の感光体を含み、
    前記光源は、第一の光ビームと第二の光ビームを出射し、
    前記光源から出射された前記第一の光ビームが前記第一の感光体を走査する第一の主走査方向は、前記光源から出射された前記第二の光ビームが前記第二の感光体を走査する第二の主走査方向に対して反対であ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。
  4. 前記補正量は、前記第一の光ビームにより前記第一の感光体に形成された静電潜像をトナーで現像し、前記転写手段により前記担持体に転写された第一のレジストレーション補正パターンと、前記第二の光ビームにより前記第二の感光体に形成された静電潜像をトナーで現像し、前記転写手段により前記担持体に転写された第二のレジストレーション補正パターンとの間の前記主走査方向のずれ量に基づいて算出されることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
  5. 前記補正量は、前記主走査方向の前記ずれ量の二分の一の値に基づいて算出されることを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
  6. 前記複数の画像形成速度は、第一の画像形成速度と、前記第一の画像形成速度と異なる第二の画像形成速度とを含み、
    前記補正量は、前記第一の画像形成速度で前記担持体に転写された前記第一のレジストレーション補正パターンと前記第二のレジストレーション補正パターンとの間の前記主走査方向の第一のずれ量と、前記第二の画像形成速度で前記担持体に転写された前記第一のレジストレーション補正パターンと前記第二のレジストレーション補正パターンとの間の前記主走査方向の第二のずれ量とに基づいて算出されることを特徴とする請求項4又は5に記載の画像形成装置。
  7. 前記第二の画像形成速度は、前記第一の画像形成速度より低く、
    前記パターン検出手段は、前記画像形成装置が前記第二の画像形成速度で複数の画像を形成しているときに、前記担持体に転写される前記トナー像と前記トナー像との間でまたは前記担持体により搬送される前記記録媒体と前記記録媒体との間で前記担持体に転写される前記第一のレジストレーション補正パターン及び前記第二のレジストレーション補正パターンを検出することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
  8. 前記パターン検出手段は、前記画像形成装置が画像を形成する前に、前記第一の画像形成速度で前記担持体に転写される前記第一のレジストレーション補正パターン及び前記第二のレジストレーション補正パターンを検出することを特徴とする請求項6又は7に記載の画像形成装置。
  9. 前記補正量は、設計上の公称値であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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