JP3470436B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

カラー画像形成装置

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JP3470436B2
JP3470436B2 JP03097195A JP3097195A JP3470436B2 JP 3470436 B2 JP3470436 B2 JP 3470436B2 JP 03097195 A JP03097195 A JP 03097195A JP 3097195 A JP3097195 A JP 3097195A JP 3470436 B2 JP3470436 B2 JP 3470436B2
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正和 小林
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真複写機等のカラ
ー画像形成装置に関し、特に、像担持体の回転周期と光
走査手段の走査周期の同期性の崩れによる多色カラーの
色ずれを防止して画質の向上を図るカラー画像形成装置
に関する。
【0002】
【従来技術】従来のカラー画像形成装置には種々の型の
ものがあるが、その中で走査光学系に半導体レーザを用
いたカラー画像形成装置がある。これらは原稿を走査し
て順次得られるカラー画像信号に応じて変調されたレー
ザビームを感光体ドラムあるいは感光体ベルト等の像担
持体に照射して静電潜像を形成し、形成された静電潜像
を対応するカラーのトナーで現像した後に用紙に転写す
る構成において共通している。
【0003】カラー画像形成装置によるカラー画像の形
成過程には、例えば、以下のものがある。第1の方法と
して原稿を走査して得られたカラー画像信号に基づいて
像担持体に第1色目の静電潜像を形成して対応するカラ
ーのトナーで現像した後、第2色目,第3色目,・・・・・・
・・第n色目と同様に画像の書き込みを行ってトナー像を
色重ねし、このトナー像を用紙に一度に転写する方法、
第2の方法として像担持体に形成された第1色目の静電
潜像を対応するカラーのトナーで現像して中間転写体に
転写し、第2色目,第3色目,・・・・・・・・第n色目と同様
に中間転写体に転写することによって色重ねされたトナ
ー像を用紙に転写する方法、第3の方法として像担持体
に第1色目の静電潜像を形成して対応するカラーのトナ
ーで現像した後、転写体に巻き付けられた用紙にトナー
像を転写し、第2色目,第3色目,・・・・・・・・第n色目と
同様に静電潜像を形成して対応するカラーのトナーで現
像したトナー像を用紙上に色重ねする方法、がある。ト
ナー像を色重ねされた用紙は定着手段に搬送されてトナ
ー像が定着される。
【0004】このようなカラー画像形成装置では、像担
持体に対して第1色目から第n色目のカラー画像信号に
基づく書き込みが繰り返し行われることから、像担持体
に速度変動があると前色のトナー像との色ずれが生じ
る。このため、像担持体の速度変動を抑制する様々な工
夫が凝らされている。
【0005】仮に、像担持体の速度変動がなくとも、像
担持体の回転周期がレーザビームの走査周期の整数倍と
なっていない場合には各色のトナー像が副走査方向に最
大で1走査分の色ずれが生じるという不都合がある。こ
のような問題を解決するものとして、ベルト状感光体の
回転速度を調整することによってベルト状感光体の回転
所要時間と露光ビームの走査時間間隔とを整数倍に設定
する特開平4−340562号に開示されるカラー画像
形成装置や、感光ドラムの回転周期と光ビームの走査周
期を整数倍にするようにした特開平5−035059号
の画像形成装置がある。このように像担持体の回転周期
を露光ビームの走査周期の整数倍として色ずれを低減す
る方法がある(方法1)。また、別の方法として、像担
持体の速度変動、あるいは像担持体の回転所要時間と露
光ビームの走査時間間隔とを整数倍にすることにとらわ
れることなく、色ずれを低減させるものもある。ベルト
状感光体上に設けられたマークを検出し、そのタイミン
グと走査開始タイミングとの時間差分だけベルト状感光
体の駆動モータの基準クロックを遅らせる、すなわち駆
動モータの回転位相を遅らせることにより補正を行う特
開平4−326374号のカラー画像形成装置がある
(方法2)。
【0006】方法1のカラー画像形成装置において、像
担持体の回転周期と露光ビームの走査周期の関係は以下
に示す設計値に基づいて説明することができる。ここ
で、像担持体には中間転写体としてベルト(以下、中間
転写ベルト)を使用する。 (1)中間転写ベルト周長 LB =600mm (2)中間転写ベルト速度 VB =160mm/s (3)中間転写ベルト周期 TB =LB /VB =600/160=3.75s (4)露光ビームの走査周期 TP =400μs (5)中間転写ベルト周期と露光ビームの整数倍比 N=TB /TP =3.75/400=9375
【0007】上記した設計値に基づいて画像形成を実行
することによって、位置誤差を生じることなしに各色の
カラートナー像を色重ねすることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、方法1のカラ
ー画像形成装置によると、像担持体の回転周期と露光ビ
ームの走査周期を整数倍に設定することは理論的には可
能であるが、例えば、像担持体の負荷が変動したり、熱
伸縮によってベルト周長が変化したり、経年変化によっ
て設定値が変化したりすることによって像担持体の回転
周期が変動すると露光ビームの走査周期との整数倍が崩
れるため、像担持体の書き込み位置の誤差が生じてカラ
ートナー像の色ずれが生じるという問題がある。また、
方法2のカラー画像形成装置では、ベルト駆動モータの
回転位相を遅らせるという補正方式において、1パルス
の基準クロックを時間差分だけ遅らせるのでPLL方式
のDCモータ駆動などには有効であるが、ベルト駆動モ
ータとしてステッピングモータを用いると基準クロック
の周波数及び変動量によっては脱調し、そのために高ト
ルクのモータを使用しなければならない等の不具合を生
じる。
【0009】従って、本発明の目的は像担持体の回転周
期と露光ビームの走査周期の整数倍が崩れたとしても、
また、像担持体駆動モータとして基準クロックを用いる
いかなるモータ(ステッピングモータ、DCブラシレス
モータ等)を使用しても各色における像担持体の書き込
み位置を一致させることのできるカラー画像形成装置を
提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は像担持体の回転
周期と露光ビームの走査周期の整数倍が崩れたとして
も、また、像担持体駆動モータとして基準クロックを用
いるいかなるモータ(ステッピングモータ、DCブラシ
レスモータ等)を使用しても各色における像担持体の書
き込み位置を一致させることのできるようにするため、
走査開始信号と、像担持体の回転周期信号との位相差を
検出する検出手段と、第1色目の前記位相差と、第2色
目以降の前記位相差を比較し、その比較値に基づいて第
2色目以降の各カラーのカラー画像の形成の開始前のタ
イミングにおいて前記像担持体の回転速度を増減する制
御手段を備えたカラー画像形成装置を提供する。
【0011】また、本発明は上記した目的を達成するた
め、走査開始信号と、像担持体の回転周期信号との位相
差を検出する検出手段と、各カラーのカラー画像の形成
の開始前のタイミングにおいて各カラーの前記位相差
と、予め定めた基準時間とを比較し、その比較値に基づ
いて前記像担持体の回転速度を増減する制御手段を備え
たカラー画像形成装置を提供する。
【0012】
【作用】各カラーの光信号の走査開始信号と像担持体の
副走査方向の回転周期の検出信号を入力して検出手段は
両信号の位相差を検出する。制御手段は第1色目のカラ
ー画像形成前に検出された位相差を書き込み基準信号と
し、第2色目以降のカラー画像形成前に検出された各カ
ラー毎の位相差と比較する。制御手段はこの比較に基づ
いて得られる比較値に応じて像担持体の駆動部を制御し
て像担持体の回転速度を増減する。この結果、各カラー
間の色ずれを防ぐことができる。制御手段は第1色目の
位相差を基準信号とする代わりに、予め定めた基準時間
を基準信号としても良い。この場合は、その基準時間と
第1色目以降の各位相差が基準時間と比較され、その比
較値に基づいて像担持体の速度が増減される。
【0013】
【実施例1】以下、本発明のカラー画像形成装置を図面
に基づいて詳細に説明する。
【0014】図1は、中間転写ベルトを使用するカラー
画像形成装置を示す。このカラー画像形成装置は、原稿
を走査する画像入力部1と、画像入力部1で走査され画
像処理部(図示せず)で処理された画像信号に基づいて
用紙に印字を行う画像出力部8より構成されている。
【0015】画像入力部1は、透明な原稿台2の上に配
置された原稿(図示せず)に光を照射するランプ3と、
原稿からの反射光を反射する反射ミラー4,5と、ミラ
ー5からの反射光を集束するレンズ6と、レンズ6で集
束された光が入射する電荷結像素子(CCD)7とを有
し、電荷結像素子7は入射した光をR,G,B信号に同
時に色分解して読み取る。
【0016】画像出力部8は、画像入力部1で得られた
R,G,B信号をY(イエロー),M(マゼンタ),C
(シアン),BK(ブラック)に補色分解して保持する
図示しないIPS(Image Prosessing
System)を有し、IPSで画像処理を施して得
られた画像データに基づいて変調されたレーザー光を偏
向するポリゴンミラー9Aと、ポリゴンミラー9Aを駆
動するポリゴンミラー駆動モータ9Bと、ポリゴンミラ
ー9Aで偏向されたレーザ光の光路上に配置され、レー
ザ光の透過に基づいて主走査方向の各周期の走査開始を
検出して露光ビーム走査開始(SOS)信号を出力する
SOSセンサ9Cを有する画像書込部10と、画像書込
部10より照射されるレーザー光を走査方向に反射する
反射ミラー5と、反射ミラー5で反射されたレーザー光
が照射される感光体ドラム11と、Y,M,C,BKの
トナーの現像機を周方向に90度間隔で配置し、現像時
に回転してそれぞれの色に応じたトナーを感光体ドラム
11の表面に供給する回転型の現像器12を有し、感光
体ドラム11の周囲には帯電器13及び感光体ドラム1
1上に残留したトナーを除去する感光体クリーナー14
が配置されている。
【0017】感光体ドラム11の下方には、ドラム表面
に形成されたトナー像が転写される中間転写ベルト15
が設けられており、中間転写ベルト15は駆動ロール1
7によって駆動され、支持ロール18,19によって支
持される。
【0018】中間転写ベルト15の周囲には、1次転写
地点に設けられる1次転写コロトロン20と、駆動ロー
ル17に隣接して設けられるベルトクリーナー21と、
中間転写ベルト15の基準位置に設けられているマーク
27(後述)を検出するベルト基準位置検出センサ22
と、支持ロール19が位置する2次転写地点に設けられ
た2次転写ロール25が配置されており、2次転写地点
の上流側には給紙ロール24によって用紙を供給する用
紙トレイ23が設けられ、その下流側には定着器26が
設けられている。
【0019】図2は、中間転写ベルト15の部分斜視図
を示し、中間転写ベルト15の側方にはベルトと反射率
が異なるマーク27が設けられており、ベルト基準位置
検出センサ22は中間転写ベルト15の回転時にマーク
27を検出できるように配置されている。
【0020】図3は、本発明のカラー画像形成装置の制
御ブロック図を示し、画像入力部1で入力された画像デ
ータが入力されるメモリを備え、メモリにストアされた
画像データに所定の画像処理を施し、画像処理された
R,G,Bの画像信号に基づいてレーザ光を発生させる
画像書込制御部101と、ベルト駆動モータ103の駆
動を制御する駆動モータ制御部104と、ベルト基準位
置検出センサ22からのベルト基準信号及びSOSセン
サ9CからのSOS信号に基づいて中間転写ベルト15
の回転周期とポリゴンミラー9Aの走査周期の位相差を
測定し、この位相差に応じて中間転写ベルト15の回転
速度を増減させるコントロール部110を有し、ベルト
駆動モータ103にステップモータ、駆動ロール17の
外径28mm、ベルト駆動モータ103から駆動ロール1
7までのギヤ比を12:1とし、モータ駆動パルスは4
365ppm、ベルト駆動モータ103の回転数は2
1.83rps、駆動ロール17の回転数は1.819
rpsで、1駆動パルス当たり中間転写ベルト15が3
6.65μm進むように構成されている。
【0021】図4は、SOS信号とベルト基準信号の関
係を示すタイミングチャートであり、TB は中間転写ベ
ルト15の回転周期、TE はポリゴンミラー9Aの走査
周期を示しており、本発明においてTE =400μsに
設定されている。中間転写ベルト15への書き込みはベ
ルト基準信号が出力されてからSOS信号の立ち下がり
が検出されるまでの時間(前述した位相差に相当し、以
下、空白時間という)t1 ,t2 ,t3 及びt4 が経過
してから200ms後に書き込みが実行される。
【0022】図4において、中間転写ベルト15に速度
変動が生じることによって、SOS信号とベルト基準信
号のタイミングが崩れ、第2色目の空白時間t2 は第1
色目の空白時間t1 に対して短くなり、第3色目の空白
時間t3 は第1色目の空白時間t1 に対して長くなり、
第4色目の空白時間t4 は空白時間t1 に等しくなって
いる。ここでは、例えば、t1 =t4 =200μs,t
2 =70μs,t3 =360μsとする。
【0023】図5は、本発明の制御を実施しないで図4
のタイミングチャートに基づいて中間転写ベルト15に
書き込みを行ったときの色ずれを示し、第1色目と第2
色目の色ずれは空白時間(t1 −t2 )に相当し、第2
色目と第3色目では空白時間(t2 −t3 )に相当し、
第3色目と第4色目では空白時間(t3 −t4 )に相当
する。
【0024】以下、本発明のカラー画像形成装置の動作
を説明する。画像形成開始が指示されると、画像入力部
1で読み取られた原稿の画像データが画像書込制御部1
01で所定の画像処理を受けた後、画像書込部10にお
ける図示しないレーザ光源から第1色目のカラー画像信
号に応じたレーザ光が出力され、ポリゴンミラー9Aに
よって主走査方向に偏向される。SOSセンサ9Cはポ
リゴンミラー9Aで偏向されたレーザ光を受光すること
によってSOS信号をコントロール部110に出力す
る。
【0025】ポリゴンミラー9Aによって偏向されたレ
ーザ光は反射ミラー5で反射され、帯電器13によって
帯電された感光体ドラム11に照射されることによって
ドラム表面に第1色目の静電潜像を形成する。この静電
潜像は感光体ドラム11の回転方向に位置する現像器1
2の対応するカラーのトナーで現像されて1次転写地点
に搬送され、1次転写コロトロン20によってトナー電
荷と逆極性の電荷を与えることによって中間転写ベルト
15に転写される。中間転写ベルト15は、感光体ドラ
ム11と同期して回転するように駆動ロール17によっ
て駆動されており、画像の書き込みに先立ってベルト基
準位置検出センサ22がマーク27を検出するとベルト
基準信号がコントロール部110に出力される。
【0026】このようにして各色毎のカラー画像信号に
応じた静電潜像を感光体ドラム11に形成し、対応する
カラーのトナーで現像したカラートナー像を1次転写地
点において中間転写ベルト15に静電転写する過程を所
定の回数繰り返すことによって得られたフルカラー画像
は2次転写地点に搬送される。2次転写地点に搬送され
たフルカラー画像は、支持ロール19と2次転写ロール
25でニップされて用紙トレイ23から給紙ロール24
によって供給される用紙(図示せず)に転写される。フ
ルカラー画像の転写された用紙は定着器26に搬送され
てトナーが定着される。
【0027】図6は、コントロール部110における第
1色目から第4色目にかけての中間転写ベルト15への
書き込み制御のタイミングチャートを示し、コントロー
ル部110は第1色目におけるベルト基準信号が入力し
てからSOS信号の立ち下がりまでの空白時間t1 を測
定し、この空白時間t1 を基準空白時間として図示しな
いメモリに記憶させる。この後、第1色目の書き込みを
実行する。
【0028】第1色目の書き込みが終了し、第2色目に
おけるベルト基準信号が入力してからSOS信号の立ち
下がりが認識されると、コントロール部110は空白時
間t 2 を測定し、基準空白時間との差を演算する。この
ようにして演算された空白時間差に基づいて中間転写ベ
ルト15を駆動するベルト駆動モータ103の駆動パル
スを制御し、第2色目のカラートナー像の中間転写ベル
ト15への書き込みが開始される前に中間転写ベルト1
5の速度を変更して基準空白時間の経過後の書き込み位
置に一致させる。
【0029】第2色目以降の書き込み制御についても同
様にベルト基準信号が入力してからSOS信号の立ち下
がりまでの空白時間に基づいて基準空白時間との差を演
算し、空白時間差に基づいてベルト駆動モータ103の
駆動パルスを制御し、書き込みが開始される前に中間転
写ベルト15の速度を変更して基準空白時間の経過後の
書き込み位置に一致させる。
【0030】以上の実施例において 空白時間 t1 =200μs t2 =70μs t3 =360μs t4 =200μs であるとき、t1 を基準空白時間として各色の空白時間
差は 第2色目 t1 −t2 =200−70=130μs 第3色目 t1 −t3 =200−360=−160μs 第4色目 t1 −t4 =200−200=0 となり、各色の空白時間差を中間転写ベルト15上の副
走査方向の長さに換算すると、1ラインの間隔を64μ
mとして、 第2色目 130/400×64=20.8μm 第3色目 −160/400×64=−25.6μm の色ずれに相当する。
【0031】各色における色ずれの補正は、SOS信号
の立ち下がりから書き込みが開始されるまでの200ms
の間にベルト駆動モータ103の速度を増減させること
によって行う。ここで、定常駆動時における1駆動パル
スの周期を100%として101%の駆動パルスと99
%の駆動パルスを用いる。1駆動パルスの周期が101
%の駆動パルスでは100%の駆動パルスに対して単位
時間当たりベルトが0.3665μm遅れ、99%の駆
動パルスでは100%の駆動パルスに対して単位時間当
たりベルトが0.3665μm進む。従って、第2色目
については補正する色ずれが20.8μmであることか
ら、定常駆動パルスの間に20.8÷0.3665=5
6.75≒57個の101%の補正パルスを設定して中
間転写ベルト15の回転速度を減速させることにより書
き込み位置を第1色目と一致させることができる。
【0032】第3色目については補正する色ずれが−2
5.6μmであることから、定常駆動パルスの間に−2
5.6÷0.3665=69.85≒70個の99%の
補正パルスを設定して中間転写ベルト15の回転速度を
増速させることにより書き込み位置を第1色目と一致さ
せることができる。
【0033】このように、中間転写ベルト15への書き
込みが開始される前にベルト基準信号が出力されてから
SOS信号の立ち下がりまでの空白時間を測定し、第1
色目の空白時間を基準空白時間として第2色目以降の空
白時間と基準空白時間との空白時間差に基づいて中間転
写ベルト15の速度制御を行うことによって、中間転写
ベルト15の回転周期とポリゴンミラー9Cの走査周期
の整数倍が崩れたとしても書き込み位置を一致させるこ
とができる。
【0034】また、基準空白時間の設定については、第
1色目の空白時間を基準時間とする代わりに、例えば、
予め定めた基準時間をメモリにストアし、これをコント
ロール部110に読み出し、この設定値に基づいて第1
色目から第4色目にかけて中間転写ベルト15の書き込
み制御を行い、書き込みが開始される時点で各色の書き
出し位置が一致するように中間転写ベルト15の速度を
制御しても良い。上記実施例では、ステップモータを像
担持体駆動モータとして用い、定常駆動パルスに対して
補正駆動パルスを補正量に見合う個数挿入して画像書き
出し位置補正を行っている。それに対し、像担持体駆動
モータとして、PLLサーボ方式を用いたモータを使用
する場合にも、定常基準クロックに対して補正量に見合
う補正基準クロックで一定時間駆動させることにより、
ステップモータと同様な画像書き出し位置補正が可能で
ある。
【0035】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のカラー画像
形成装置によると、各カラーの走査開始信号と像担持体
の回転周期の位相差を比較して像担持体の回転速度を増
減するようにしたため、像担持体の回転周期と露光ビー
ムの走査周期の整数倍が崩れたとしても各色におけるカ
ラートナー像の色ずれを生じないようにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるカラー画像形成装置
の構成を示す説明図である。
【図2】中間転写ベルト15の斜視図である。
【図3】本発明の一実施例におけるカラー画像形成装置
の制御ブロック図である。
【図4】中間転写ベルト15の回転周期とポリゴンミラ
ー9Aの走査周期のタイミングチャートである。
【図5】色ずれの発生を示す説明図である。
【図6】本発明における中間転写ベルト15の回転周期
とポリゴンミラー9Aの走査周期のタイミングチャート
である。
【符合の説明】
1,画像入力部 2,原稿台 3,ランプ 4,反射ミラー 5,反射ミラー 6,レンズ 7,CCD 8,画像出力部 9A,ポリゴンミラー 9B,ポリゴンミラー駆動モータ 9C,SOSセンサ 10,画像書込部 11,感光体ドラム 12,現像器 13,帯電器 14,感光体クリーナー 15,中間転写ベルト 17,駆動ロール 18,支持ロール 19,支持ロール 20,1次転写コロトロン 21,ベルトクリーナー 22,ベルト基準位置検出センサ 23,用紙トレイ 24,給紙ロール 25,2次転写ロール 26,定着器 27,マーク 101,画像書込制御部 103,ベルト駆動モータ 104,駆動モータ制御部 110,コントロール部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 正和 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 大森 公人 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 木林 進 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (72)発明者 村上 順一 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (56)参考文献 特開 平3−182355(JP,A) 特開 平3−175461(JP,A) 特開 平6−130871(JP,A) 特開 平4−101174(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03G 15/01 - 15/01 117 G03G 21/00 370 G03G 21/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定のカラー数のカラー画像信号によっ
    て変調された光信号を各カラー毎に出力される走査開始
    信号に基づいて走査して前記所定のカラー数のカラー画
    像を形成し、前記所定のカラー数のカラー画像を所定の
    速度で回転する像担持体上で重ねて多色カラー画像を形
    成するカラー画像形成装置において、 前記走査開始信号と、前記像担持体の回転周期信号との
    位相差を検出する検出手段と、 第1色目の前記位相差と、第2色目以降の前記位相差を
    比較し、その比較値に基づいて第2色目以降の各カラー
    のカラー画像の形成の開始前のタイミングにおいて前記
    像担持体の回転速度を増減する制御手段を備えたことを
    特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 【請求項2】 所定のカラー数のカラー画像信号によっ
    て変調された光信号を各カラー毎に出力される走査開始
    信号に基づいて走査して前記所定のカラー数のカラー画
    像を形成し、前記所定のカラー数のカラー画像を所定の
    速度で回転する像担持体上で重ねて多色カラー画像を形
    成するカラー画像形成装置において、 前記走査開始信号と、前記像担持体の回転周期信号との
    位相差を検出する検出手段と、 各カラーのカラー画像の形成の開始前のタイミングにお
    いて各カラーの前記位相差と、予め定めた基準時間とを
    比較し、その比較値に基づいて前記像担持体の回転速度
    を増減する制御手段を備えたことを特徴とするカラー画
    像形成装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記像担持体の回転速
    度の増減量を前記像担持体および前記光信号を走査する
    回転多面鏡の回転速度の変動時間に応じて設定する構成
    の請求項第1項あるいは第2項記載の画像形成装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記位相を検出してか
    ら前記画像書き込みが開始されるまでの所定の時間内で
    前記像担持体の速度を増減させる請求項第1項あるいは
    第2項記載の画像形成装置。
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