JP2020008692A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の状態によって熱分布が異なってしまい、色ずれを高精度に補正することができない。【解決手段】画像形成装置の待機状態に応じて、色ずれ補正制御の実行タイミングの判定を変える。【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いられる光走査装置に関するものである。

従来から、光走査装置から出射されたレーザ光を用いて感光体上に静電潜像を形成し、これを現像したトナー像を用いてカラー画像を形成する電子写真方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置が広く知られている。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、処理の高速化のために複数の画像形成部を設け、搬送ベルト上又は記録材上に順次異なる色の像を転写する方式の装置が各種提案されている。この種の画像形成装置の問題点として、例えば、光走査装置から出射されたレーザ光を偏向する回転多面鏡の回転に伴う発熱や、画像形成装置の電源の発熱によって、レンズ、ミラーをはじめとする光学部材が熱膨張して変形、又は光学部材の位置もしくは姿勢が変化することが挙げられる。これにより感光体上におけるレーザ光の照射位置が変動すると、各色のトナー画像を重ね合わせたときの位置が一致せず、色ずれとなる。

この問題に対して、所定のタイミングで転写ベルト上に色ずれ検出パターンを形成し、センサでパターンを読取ることによって色ずれを検出し、検出結果に応じて画像形成位置を制御して色ずれを補正するといった、色ずれ補正制御が知られている。

ところが、このような色ずれ補正技術は、適当な時間間隔又はプリント枚数毎に色ずれ検出パターンを用いて色ずれ量を検出して補正する必要があるため、ダウンタイムの増加を招いていた。

この問題に対して、特許文献１においては、画像形成装置内の複数の温度センサの検知温度と色ずれ量の対応関係を予め求めておき、前記温度に基づいて色ずれ量を予測することで、色ずれパターンを形成せずに色ずれを補正している。これにより、パターンを形成する回数を抑制することができるので、生産性の低下を抑制できる。

特開２０１４−０５２４９２号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では色ずれ量を抑制しきれないことがある。画像形成装置の印刷時と印刷時の間の待機状態（以下、待機状態と呼ぶ）によって、画像形成装置内の複数の電源への通電状態が変化するため、待機状態によって光走査装置が外部から受ける熱分布が異なる。我々の実験では、待機状態が異なると待機時間が同じであっても色ずれ量に差が生じてしまうことが、実験により明らかになった。

電源付近や光走査装置付近に温度センサを設けて温度を測定し、色ずれ量予測に使用することで、待機状態による光走査装置が受ける熱分布の違いを色ずれ予測に反映することが可能であるが、画像形成装置内のセンサを増やす必要が有るため、コストがかかってしまう。

そこで、本発明の目的は色ずれ補正制御を適切に実行可能な画像形成装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
複数の感光ドラムから中間転写体に転写された複数色のトナー像が記録紙に転写されることによって、カラーの画像形成が行われる画像形成装置において、前記画像形成装置が画像形成しているときのみ電力供給されている電源と、複数色のトナー像を構成する、複数の単色トナー像の相互位置を調整する位置調整手段と、前記位置調整手段による位置調整タイミングを求めるタイミング決定手段を備え、前記タイミング決定手段が前記電源への電力供給状態の違いによって異なる手段をとることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置によれば、色ずれ補正制御を適切に実行できる。

本実施例における画像形成装置の概略図 本実施例における画像形成装置の側面概略図 待機状態による光走査装置内部の温度変化の違いの説明図 待機状態による光走査装置外部の温度変化の違いの説明図 待機状態による色ずれ量変化の違いの説明図 色ずれ補正に関するフローチャート 色ずれ補正に関するフローチャート

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に関わるタンデム型のカラーレーザビームプリンタの全体構成を示す概略構成図である。

このレーザビームプリンタは、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備えると共に、各作像エンジンからトナー像が一次転写される中間転写ベルト（ＩＴＢ）２０を備え、中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録シートＰに二次転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。

上記中間転写ベルト２０は無端状に形成されると共に一対のベルト搬送ローラ２１，２２にかけ回されており、矢線Ｈ方向に回転動作しながら各色作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像の一次転写を受けるように構成されている。

また、中間転写ベルト２０を挟んで一方のベルト搬送ローラ２１と対向する位置には二次転写ローラ３１が配設されており、記録シートＰは互いに圧接する転写ローラ６０と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、かかる中間転写ベルト２０からトナー像の二次転写を受けるようになっている。

この中間転写ベルト２０の下側には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画像情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写するようになっている。これら４基の作像エンジンは中間転写ベルト２０の回動方向に沿ってイエロー１０Ｙ、マゼンタ１０Ｍ、シアン１０Ｃ及びブラック１０Ｂｋの順に配設されている。

また、これら作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの下方には、各作像エンジンに具備された感光体ドラム１００を画像情報に応じて露光する光走査装置４０が配設されている。この光走査装置４０は全ての作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋに共用されており、各色の画像情報に応じて変調されたレーザ光を発する図示しない４基の半導体レーザと、高速回転してこれら４光路のレーザ光を感光体ドラム１００の軸方向に沿って走査する回転多面鏡ユニット（ポリゴンモータユニット）４１とを備えている。

そして、ポリゴンモータユニット４１によって走査された各レーザ光は光走査装置内に設置された光学部材に案内されながら所定の経路を進んだ後、光走査装置４０の上部に設けられた照射口４２を通して各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１００を露光するようになっている。

また、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１００と、この感光体ドラム１００を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電ローラ１２と、上記レーザビームＡの露光によって感光体ドラム１００上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１３を備えており、感光体ドラム１００上に各色の画像情報に応じたトナー像を形成し得るように構成されている。

各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１００と対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋが配設されており、これら転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋに対して所定の転写バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１００と転写ローラ１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｂｋとの間に電界が形成され、感光体ドラム１００上で電荷を帯びているトナー像がクーロン力で中間転写ベルト２０に転写されるようになっている。

一方、記録シートＰはプリンタ筐体１の下部に収納される給紙カセット２からプリンタの内部、具体的には中間転写ベルト２０と二次転写ローラ３１とが接する二次転写位置へ供給される。

上記給紙カセット２はプリンタ筐体の側面からプリンタ筐体１の下部に押し込んでセットするように構成されており、セットされた給紙カセット２の上部には該カセット２内に収容された記録シートＰを引き出すためのピックアップローラ２４及び給紙ローラ２５が並設されている。また、給紙ローラ２５と対向する位置には記録シートＰの重送を防止するリタードローラ２６が配設されている。

プリンタの内部における記録シートＰの搬送経路２７はプリンタ筐体１の右側面に沿って略垂直に設けられており、プリンタ筐体１の底部に位置する給紙カセット２から引き出された記録シートＰはこのシート搬送経路２７を上昇し、二次転写位置に対する記録シートＰの突入タイミングを制御するレジストレーションローラ２９へと送られる。その後、前述の二次転写位置においてトナー像の転写を受けた後、かかる二次転写位置の真上に設けられた定着器３へと送られる。

そして、定着器３によってトナー像の定着がなされた記録シートＰは排出ローラ２８を経て、プリンタ筐体１の上部に設けられた排紙トレイ１ａに排出される。

このように構成されたカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、先ず、各色の画像情報に応じて光走査装置４０が各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１００を所定のタイミングで露光する。

図２に、本実施例におけるプリンタ筐体１を図１における矢印Ａ方向から見たときの光走査装置と電源基板の位置関係を示したプリンタ筐体１の断面概略図を示す。

電源基板５０には、図示しない常夜電源および非常夜電源が搭載されており、待機状態の違いによって両電源への通電状態が変化する。本実施例では、プリンタ筐体１の待機時において、常夜電源および非常夜電源両方に通電している状態のことをスタンバイ、常夜電源にのみ通電している状態（非常夜電源は非導通）のことをスリープと呼ぶ。本実施例におけるプリンタ筐体１において光走査装置４０は、図２に示すように電源基板５０の側に配置されている。そのため、光走査装置４０は電源からの熱を受けやすい状態にある。

また、光走査装置４０内部の回転多面鏡ユニット４１はレーザ光を走査する際の回転により発熱するため、光走査装置４０は内部からも熱を受ける。

以上のように、光走査装置４０が外部および内部から熱を受けることによって光走査装置４０内部のレンズ、ミラーをはじめとする光学部材が熱膨張して変形、又は位置若しくは姿勢が変化してしまう。これにより、感光体ドラム１００上におけるレーザ光の照射位置が変動し、各色のトナー画像を重ね合わせたときの位置が一致せず、色ずれとなってしまう。

この色ずれは、背景技術に述べたように、色ずれ補正制御による補正およびプリンタ筐体１内外の温度センサの検知温度に基づいた予測式による予測補正が可能である。しかし、予測補正が適切に行われない場合がある。待機状態によっては光走査装置４０が常夜電源および非常夜電源から受ける熱に違いがあるため、同じ待機時間であっても、待機状態によって光学部品の変形の仕方に差が生じる。

この光走査装置４０が受ける熱の差および光学部品の変形の差を見るために、実験を行った。Ａ４サイズのプリント３枚を５分間隔で印刷することを６０分繰り返し、その時の光走査装置４０内部および外部の温度、およびイエローを基準としたときのブラックの色ずれ量に、印刷間隔の５分がスリープの場合とスタンバイの場合とで差が生じているかを確認した。

光走査装置内部温度は、光走査装置内部に設けた温度センサで測定し、光走査装置外部温度は、光走査装置の外部に取りついているレーザを発光させるための基板に実装された温度センサで測定をした。図３に光走査装置内部温度の結果を、図４に光走査装置外部温度の結果を、図５に色ずれ量の結果を示す。それぞれ、横軸が実験開始からの経過時間、縦軸が実験開始時を基準としたときのそれぞれの温度および色ずれ量の変化量である。

図３および図４に示すように、待機状態によって光走査装置４０内部および外部の温度は印刷を重ねるごとに差が生じていることが確認できた。しかし、図５に示すように、色ずれの変化量は温度ほど差が生じていないことが確認できた。温度変化が小さいスリープ状態でも、温度変化が大きいスタンバイ状態と同等の色ずれが生じているため、待機状態が異なれば、光走査装置４０が受ける熱の違いによって光学部品の変形の仕方が異なり、色ずれの変化量に影響が生じることがわかった。

本実施例の色ずれを予測するために使用する予測式は、光走査装置付近の熱分布を精度よく捉えられる箇所に温度センサを設け、光走査装置の内部および外部の温度から色ずれを高精度に検知できるように設計されている。この予測式は、スタンバイ状態において変化する色ずれをも予測できるように設計されている。しかし、待機状態がスリープ状態の場合、先の実験結果からわかるように、温度と色ずれの対応関係がスタンバイ状態での対応関係と異なるので、予測精度が低下する可能性がある。例えば、待機時間が短い、プリント枚数が少ない場合には、待機状態による光走査装置が外部から受ける熱の影響は小さい。そのため、色ずれ量は待機状態に左右されにくく、色ずれ予測は待機状態によらず機能する。しかし、一定の時間間隔に一定以上の枚数を印刷した場合には、先の実験の結果からもわかるように、待機状態によって光走査装置４０内部および外部の温度に差が生じていくため、想定されていない待機状態（本実施例ではスリープ状態）の場合、時間経過に伴って色ずれ予測の精度は下がっていく。

光走査装置内外に加え、電源基板付近に温度センサを設け、電源基板付近の温度を色ずれ予測式に入れ込むことで、電源基板への通電状態の違いを色ずれ予測に反映することが可能であるが、温度センサを増設する必要が有るため、コストがかかってしまう。よって、本実施例では、待機状態がスリープである場合において、一定の時間間隔に一定以下の枚数を印刷する場合には、予測制御による色ずれ補正で色ずれは許容できるが、一定の時間間隔に一定以上の枚数を印刷する場合には、色ずれ補正制御を適用して色ずれを高精度に補正する必要が有る。

図３に、本実施例における色ずれ補正制御および予測による色ずれ補正の流れを表したフローチャートを示す。

まずＳ１のようにプリントジョブを受信した後、Ｓ２において受信したプリントジョブのプリント枚数Ｑを取得し、Ｓ３において積算プリント枚数Ｑ_ｉにＱを加算することでＱ_ｉを更新する。この積算プリント枚数Ｑ_ｉは、前回色ずれ補正制御を適用してからの積算プリント枚数である。

Ｓ４において、前回のプリント時からの経過時間ｔを取得し、Ｓ５において積算経過時間ｔ_ｉにｔを加算することでｔ_ｉを更新する。この積算経過時間ｔ_ｉは、前回色ずれ補正制御を適用してからの積算経過時間である。

Ｓ６において、光走査装置内部温度Ｔ_ｉｎ、光走査装置外部温度Ｔ_ｏｕｔ、およびプリンタ筐体外部温度Ｔ_ｅを取得する。Ｔ_ｉｎおよびＴ_ｏｕｔは、先の実験同様、光走査装置４０内部に設けた温度センサと、光走査装置４０外部に設置されている基板に設置された温度センサで測定をする。Ｔ_ｅは、プリンタ筐体１の外気に触れる部分に設けた温度センサで測定をする。

Ｓ７において、積算プリント枚数Ｑ_ｉ、光走査装置内部温度Ｔ_ｉｎ、光走査装置外部温度Ｔ_ｏｕｔ、およびプリンタ筐体外部温度Ｔ_ｅを用いて、現時点が色ずれ補正制御を適用するタイミングか否かを判定する。具体的には、Ｑ_ｉに関しては、閾値_{ａｒｅｇ０}Ｑ_ｉを超えているか、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、およびＴ_ｅに関しては、前回色ずれ補正制御を適用したときのそれぞれの温度_ａｒｅｇＴ_ｉｎ、_ａｒｅｇＴ_ｏｕｔ、および_ａｒｅｇＴ_ｅをプリント筐体１内のメモリに記憶しておき、その差の絶対値が閾値_{ａｒｅｇ０}Ｔ_ｉｎ、_{ａｒｅｇ０}Ｔ_ｏｕｔ、および_{ａｒｅｇ０}Ｔ_ｅを超えているか、によって判定する。このＳ７において色ずれ補正制御の実行タイミングの判定を行うのは、待機状態がスタンバイにおいても、各温度の変化が大きくなってしまうと予測精度が下がってしまうためである。現時点が色ずれ補正制御の実行タイミングであると判定された場合、Ｓ１１に移行してフラグをセットする。

Ｓ７において色ずれ補正制御の実行タイミングではないと判定された場合は、Ｓ８において待機状態がスリープに設定されているか否かを判定する。

Ｓ８においてスリープはない、すなわちスタンバイであると判定された場合は、Ｓ１２に移行して、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、およびＴ_ｅを基に、色ずれ予測補正値を算出し、色ずれ予測補正を適用する。

Ｓ８においてスリープであると判定された場合は、Ｓ９において積算経過時間ｔ_ｉが閾値_{ａｒｅｇｓｌ}ｔ_ｉを超えているか、Ｓ１０において積算プリント枚数Ｑ_ｉが閾値_{ａｒｅｇｓｌ}Ｑ_ｉを超えているかを判定する。この閾値は、待機状態がスリープの場合に、予測補正が適用された場合の実測の色ずれ量が許容できなくなる範囲になる値に設定する。本実施例では、先の実験から、積算経過時間が６０分の間に３６枚以上のプリントがなされた場合、色ずれ量が許容できなくなることがわかったため、_{ａｒｅｇｓｌ}ｔ_ｉを６０分、_{ａｒｅｇｓｌ}Ｑ_ｉを３６枚に設定する。また、このＳ１０においては、プリント枚数ではなく、プリント枚数と相関のある数値である、プリンタ筐体１、乃至は光走査装置４０の動作時間やそれに準ずる数値を判定基準に用いても良い。

Ｓ９、Ｓ１０において、積算経過時間ｔ_ｉと積算プリント枚数Ｑ_ｉが閾値を超えていると判定された場合、Ｓ１１に移行してフラグをセットし、閾値を超えていないと判定された場合、Ｓ１２に移行して、上記のように色ずれ予測補正を適用する。

Ｓ１３において、色ずれ予測補正が適用された状態で画像形成を行い、プリントジョブが実行され、印刷がされる。その後、Ｓ１４において、フラグがセットされているかを判定し、セットされている場合、Ｓ１５において色ずれ補正制御を適用、Ｓ１６においてメモリに記憶されている色ずれ補正制御を適用したときのそれぞれの温度閾値_ａｒｅｇＴ_ｉｎ、_ａｒｅｇＴ_ｏｕｔ、および_ａｒｅｇＴ_ｅと、積算経過時間ｔ_ｉと積算プリント枚数Ｑ_ｉを更新し、フラグをリセットし、色ずれ補正フローは終了する。

以上のフローでは、プリントジョブ実行後に色ずれ補正制御を実行しており、実際に色ずれの補正された画像が形成されるのは次ジョブ以降となる。これは、色ずれ補正制御はダウンタイムを増加してしまうため、ジョブ完了前に色ずれ補正制御を実行しないことでジョブ送信者の待機時間を増加させないためである。しかし、プリントジョブ完了前に色ずれ補正制御を実行していなくても、予測補正で実測の色ずれ量が許容できる間は予測補正だけで色ずれを補正し、次のジョブからは予測補正だけでは補正しきれないと判定されるタイミングでフラグを立て、プリントジョブ実行後に色ずれ補正制御を実行することで、色ずれを許容できる範囲に抑制しながら、ジョブ送信者のプリント完了までの待機時間を増加させないことが可能となる。

尚、色ずれ補正制御はプリントジョブ実行前に実行してもよい。その場合は図７のような色ずれ補正フローとなる。

以上、図６、図７のフローにしたがって色ずれ補正を実施することで、プリンタ筐体１の待機状態によらず、適切な色ずれ補正が可能となる。

１ プリンタ筐体、２ 給紙カセット、３ 定着器、１０ 作像エンジン、
１２ 帯電ローラ、１３ 現像器、１５ 一次転写ローラ、２０ 中間転写ベルト、
２１ ベルト搬送ローラ、２２ ベルト搬送ローラ、２４ ピックアップローラ
２５ 給紙ローラ、２６ リタードローラ、２７ 搬送経路、２８ 排出ローラ、
２９ レジストレーションローラ、３１ 二次転写ローラ、４０ 光走査装置、
４１ 回転多面鏡、４２ 照射口、５０ 電源基板、１００ 感光ドラム、
Ｐ 記録シート

Claims (4)

1. 複数の感光ドラムから中間転写体に転写された複数色のトナー像が記録紙に転写されることによって、カラーの画像形成が行われる画像形成装置において、
   複数色のトナー像を構成する、複数の単色トナー像の相互位置を調整する位置調整手段と、
   前記位置調整手段による位置調整タイミングを求めるタイミング決定手段を備え、
   前記タイミング決定手段は印刷ジョブを実行する前の電力供給状態に基づいて、前記複数色のトナー像を形成するタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記タイミング決定手段が、前記電源へ電力供給されていない時間を指標とする値と、前記電源へ電力供給されている時間を指標とする値に基づいてタイミングを決定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. 前記タイミング決定手段は、前記電源へ電力供給されている時間を指標とする値として、画像形成枚数を用い、前記電源へ電力供給されていない時間を指標とする値として、画像形成装置の待機時間を用いることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記位置調整手段が、画像形成より後のタイミングで実施されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の画像形成装置。