JP3502736B2

JP3502736B2 - カラー画像形成装置

Info

Publication number: JP3502736B2
Application number: JP233597A
Authority: JP
Inventors: 信夫岩田; 貢杉山; 敏哉佐藤; 賢史篠原; 豊塩; 知典薮田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 2004-03-02
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: JPH10197810A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリ等のカラー画像形成装置に関し、詳し
くは、複数の色のトナー像を重ね合わせる方式のカラー
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、この種のカラー画像形成装置の全
体構成を、２つのタイプに基づいて説明する。図３は、
感光体ドラム上に色重ねするタイプのカラー画像形成装
置の全体構成を示している。同図に示すように、回転す
る感光体ドラム１の周囲には、帯電器２、露光器９、４
つの異なる色のトナー（ブラックＢｋ、イエローＹ、マ
ゼンタＭ、シアンＣ）を保持した各現像器３、転写器
４、感光体クリーナ５が配置されている。感光体ドラム
１は時計回りに回転しており、帯電器２によって一様に
帯電される。露光器９は、画像書き込み信号に応じたレ
ーザ変調光１０を出力し、感光体ドラム１上に走査させ
る。レーザ光によって露光された感光体ドラム１には静
電潜像が形成される。ここで、露光される画像パターン
は、カラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラッ
クに色分解した単色の画像パターンである。

【０００３】形成された第１色目の静電潜像は、第１色
目の現像器によって現像され、これによって第１色目の
トナー像が得られる。次に、帯電器２によって帯電され
た感光体ドラム１をレーザ光が照射し、第２色目の露光
が行われる。形成された第２色目の静電潜像は、第２色
目の現像器によって現像され、感光体ドラム１上に第２
色目のトナー像が得られる。以下、第３色目、第４色目
も同様な処理が行われ、感光体ドラム１上に４色重ね合
わせのトナー像が得られる。この後、転写紙８に転写器
４によってトナー像が転写され、定着器７を経て４色フ
ルカラーのカラー画像が得られる。

【０００４】図４は、搬送ベルトに沿って画像形成部が
並置された、いわゆるタンデムタイプのカラー画像形成
装置の全体構成を示している。各々異なる色（イエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像を形成する画
像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、転写紙５
８を搬送する搬送ベルト６１に沿って一列に配置されて
いる。搬送ベルト６１は、その一方が駆動回転する駆動
ローラで他方が従動回転する従動ローラである搬送ロー
ラ６２、６３によって架設されており、搬送ローラ６
２、６３の回転により矢印方向に回転駆動される。搬送
ベルト６１の下部には、転写紙５８が格納された給紙ト
レイ６４が備えられている。格納された転写紙５８のう
ち最上位置にある転写紙は、画像形成時には給紙され、
静電吸着によって搬送ベルト６１上に吸着される。吸着
された転写紙５８は、第１の画像形成部５０Ｙ（イエロ
ー）に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われ
る。第１の画像形成部５０Ｙは、感光体ドラム５１Ｙ
と、感光体ドラム５１Ｙの周囲に配置された帯電器５２
Ｙ、露光器５９Ｙ、現像器５３Ｙ、感光体クリーナ５５
Ｙから構成されている。感光体ドラム５１Ｙの表面は、
帯電器５２Ｙで一様に帯電された後、露光器５９Ｙによ
りイエローの画像に対応したレーザ光６０Ｙで露光さ
れ、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現
像器５３Ｙで現像され、感光体ドラム５１Ｙ上にトナー
像が形成される。このトナー像は、感光体ドラム５１Ｙ
と搬送ベルト６１上の転写紙５８と接する位置（転写位
置）で転写器５４Ｙによって転写され、転写紙５８上に
は単色（イエロー）の画像が形成される。転写が終わっ
た感光体ドラム５１Ｙは、ドラム表面に残ったトナーを
感光体クリーナ５５Ｙによってクリーニングされ、次の
画像形成に備えることになる。

【０００５】このように、第１の画像形成部５０Ｙで単
色（イエロー）の画像を転写された転写紙５８は、搬送
ベルト６１によって第２の画像形成部５０Ｍ（マゼン
タ）に搬送される。ここでも、同様に、感光体ドラム５
１Ｍ上に形成されたトナー像（マゼンタ）は、転写紙５
８上に重ねて転写される。転写紙５８は、更に、第３の
画像形成部５０Ｃ（シアン）、第４の画像形成部５０Ｋ
（ブラック）に搬送され、同様に形成されたトナー像を
転写される。第４の画像形成部５０Ｋを通過してカラー
画像が形成された転写紙５８は、搬送ベルト６１から剥
離され、定着器５７で定着された後、排紙トレイ６５に
排紙される。

【０００６】上記２つのタイプのカラー画像形成装置に
おいては、感光体ドラムを駆動する図示しない駆動モー
タの回転速度変動や回転軸の偏心などによる感光体ドラ
ムの速度変動によって、レーザ光が感光体ドラムを走査
する際に副走査方向の間隔にムラが生じてしまうことが
あった。この時、走査位置（書き込み位置）の速度変動
によって副走査方向の書き込みライン間隔が一定でなく
なるため、画像ピッチムラなどの画像濃度の濃淡現象が
生じ、画像品質が著しく落ちてしまうことがあった。

【０００７】また、タンデムタイプのカラー画像形成装
置においては、感光体ドラムの速度変動に加え、搬送ベ
ルトの速度変動によっても同様に副走査方向のピッチム
ラや副走査方向の位置ズレが生じ、画像品質が落ちてし
まうことがあった。

【０００８】そこで、この種のカラー画像形成装置にお
いては、ドット位置ズレをより一層なくして高画質なカ
ラー画像を得るために、定常的（静的）なレジスト位置
ズレを補正するのみでなく、副走査方向の動的位置ズレ
についても積極的に位置補正を行う方式が採用されつつ
ある。具体的な補正方式としては、ポリゴンモータの回
転速度を制御する方式や、露光器内の偏向ミラーの位置
を制御する方式等がある。

【０００９】ここでは、感光体ドラムや搬送ベルトの速
度変動に対して副走査方向のピッチムラがない画像を得
るための対策法、すなわち、上記タンデムタイプにおけ
る問題に対する対策法について述べる。図５は、図３、
図４で説明したカラー画像形成装置の一部、すなわち、
感光体ドラム、露光器及びその周辺部を模式的に示した
図である。なお、図４においては感光体ドラムが４つあ
るが、その一つの感光体ドラムに注目して示したもので
ある。図５において、破線で囲まれた領域として表示さ
れた露光器１９の内部に備えられたレーザダイオード
（ＬＤ）２０よりレーザ光３０が出力される。このレー
ザ光３０は、入力される画像信号に基づいて動作するＬ
Ｄ駆動回路３２によって変調され、感光体ドラム３１を
走査して露光することによって感光体ドラム３１上に静
電潜像を形成する。レーザ光３０は、ポリゴンモータ２
１に支持された回転多面鏡としてのポリゴンミラー２２
によって反射され、ｆθレンズ２５を介して偏向ミラー
２３で反射され、感光体ドラム３１の周上を主走査方向
に走査する。

【００１０】偏向ミラー２３の一端には、同期検知セン
サ２４が置かれており、この同期検知センサ２４は、ポ
リゴンミラー２２の１面毎にレーザ光３０を受光し、主
走査方向ラインの書き込み基準信号ＤＥＴを発生する。
この書き込み基準信号ＤＥＴは、ＬＤ駆動回路３２に入
力され、ＬＤ駆動回路３２内でレーザ光３０の主走査方
向ラインの書き込み開始タイミングを決める。また、感
光体ドラム３１の回転軸３１ａには、その回転速度Ｖ１
を検出するためのエンコーダ２６が備えられている。こ
のエンコーダ２６は、感光体ドラム３１の回転に応じて
パルス信号としてのエンコーダ信号ＥＮＣを発生するも
のであり、そのエンコーダ信号ＥＮＣの周波数を検出す
ることにより、感光体ドラム３１の回転速度を得ること
ができる。エンコーダ信号ＥＮＣは、周波数／速度変換
器２７に入力され、周波数／速度変換器２７では速度信
号Ｖ１を出力する。

【００１１】得られた速度信号Ｖ１は、偏向ミラー制御
回路３３に入力され、偏向ミラー制御回路３３は検出し
た速度変動に応じたパルス信号ＰＬＳ-1、ＰＬＳ-2を出
力する。パルス信号ＰＬＳ-1、ＰＬＳ-2は、各々対応す
るパルスモータドライバ３４ａ，３４ｂに送られ、パル
スモータドライバ３４ａ，３４ｂは対応するパルスモー
タ２８ａ、２８ｂを回転駆動させる。パルスモータ２８
ａ、２８ｂには対応する偏心カム２９ａ、２９ｂが取付
けられており、偏心カム２９ａ、２９ｂを押圧する態様
で偏向ミラーホルダ３８ａ、３８ｂが備え付けられてい
る。偏向ミラーホルダ３８ａ、３８ｂは偏向ミラー２３
を保持している。

【００１２】偏心カム２９ａ、２９ｂが回転すると、偏
心カム２９ａ、２９ｂの回転軸と、偏向ミラーホルダ３
８ａ、３８ｂと接触している外周部の距離が変化するた
め、偏向ミラーホルダ３８ａ、３８ｂに保持されている
偏向ミラー２３が移動する。この偏心カム２９ａ、２９
ｂによる偏向ミラー２３の移動を偏向ミラー２３の両端
で同時に同量ずつ行うことによって、偏向ミラー２３は
矢印で示すような方向に平行移動をすることになる。偏
向ミラー２３の平行移動量は、周波数／速度変換器２７
によって検出された速度変動Ｖ１のうちの低周波成分の
速度変動に基づいて偏向ミラー制御回路３３内で決めら
れる。

【００１３】このように、従来においては、感光体ドラ
ム（や搬送ベルト）の速度変動に応じて生じる副走査方
向のピッチ変動に対して、露光器内部の偏向ミラーを平
行に移動させることによって、感光体ドラムを露光する
位置を変化させ、そのピッチ変動を補正していた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような、露光器内部の偏向ミラーを平行移動させて副走
査方向のピッチ変動を補正する方法では以下のような問
題がある。すなわち、感光体ドラム等の速度変動に応じ
て偏向ミラーの位置を平行に移動させる場合、その移動
によって、ポリゴンミラーから反射されるレーザ光が感
光体ドラムに照射されるまでの距離（光路長）が変化し
てしまう。図６はその様子を示している。図６におい
て、偏向ミラー２３をΔＭだけ平行に移動させた時、感
光体ドラム３１上のレーザ光３０の照射位置ＰもΔＬだ
け移動するとともに、レーザ光３０の光路長もΔＭだけ
変化してしまう。このような光路長の変動は、その主走
査方向のラインの長さの変動となってしまうという不具
合が生じる。図７は、この不具合を説明する図である。
実際には偏向ミラー２３によってレーザ光３０はその進
路を変えるが、判り易いように平面的に示している。図
７から、偏向ミラー２３の平行移動によって光路長がΔ
Ｍだけ変わる場合、感光体ドラム３１上での主走査方向
の長さ（主走査ライン長）がΔＬだけ変化してしまうこ
とが分かる。

【００１５】これを具体例をもって説明する。図７に示
すように、ｆθレンズ２５から感光体ドラム３１の照射
位置Ｐまでの距離を300mm 、そのビームの広がり幅を80
mmとして考えてみる。偏向ミラー２３がΔＭ＝0.1mm だ
け平行移動した場合、光路長は300.1mm となり、主走査
ライン長も80/300×300.1=80.027mm となる。すなわ
ち、主走査ライン長が約ΔＬ＝27μm 長くなってしまう
ことになる。図７でも分かるように、このライン長の変
動は主走査ラインの両端で生じるため、全体では２×Δ
Ｌ分、すなわち、54μm 相当のライン長の変動が生じる
ことになる。この変動量は、例えば画素密度600(dpi)の
画像の場合には１ドットは約42μm であるから、１ドッ
ト以上の位置ズレとなってしまうことになる。

【００１６】偏向ミラー制御回路３３は、検出速度Ｖ１
から速度の変動分ΔＶ１を求め、その速度変動から生じ
る副走査ラインのピッチ変動を算出する。更に、そのピ
ッチ変動に応じて偏向ミラー２３の位置を平行移動させ
るようにパルスモータドライバ３４ａ，３４ｂにパルス
信号を出力する。図８では、この偏向ミラー２３の速度
変動Ｖ１に対するミラー平行移動量ΔＭを示している。
また、このように偏向ミラー２３の平行移動を行った場
合の主走査ラインのライン長の変動（２×ΔＬ）も示し
ている。

【００１７】本発明は、感光体ドラム等の速度変動に応
じて生じる副走査方向のピッチ変動を偏向ミラーを平行
移動させて補正する場合に、主走査方向のライン長の変
動を抑制することができ、よって副走査方向のピッチズ
レはもとより、主走査方向の位置ズレもない高品質なカ
ラー画像を得ることができるカラー画像形成装置の提供
を、その目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】副走査方向のピッチ変動
に対する偏向ミラーの位置補正と、この補正量に応じ
て、書き込みの基準クロックの変調制御を同時に行う、
というのが本発明の趣旨である。具体的には、請求項１
記載の発明では、回転多面鏡により反射された露光ビー
ムを偏向ミラーで偏向して感光体ドラム上に照射し、静
電潜像を形成して現像する動作を複数回繰り返し、複数
の色のトナー像を感光体ドラム上に重ねることによりカ
ラー画像を得るカラー画像形成装置において、出力画像
の周期的に変動する副走査方向の動的なピッチ変動を検
出するピッチ変動検出手段と、検出したピッチ変動量に
応じて、露光ビームを偏向している偏向ミラーの位置を
定常的に補正することによって出力画像の副走査方向の
ピッチ変動を補正する偏向ミラー補正手段と、その偏向
ミラーの補正量に応じて、露光ビームの書き込みタイミ
ングを決める基準クロックの周波数を補正する基準クロ
ック補正手段を備えている、という構成を採っている。

【００１９】請求項２記載の発明では、回転多面鏡によ
り反射された露光ビームを偏向ミラーで偏向して感光体
ドラム上に照射し静電潜像を形成して現像する画像形成
手段が搬送ベルトに沿って複数個配設され、各々の画像
形成手段によって形成される複数色のトナー像を搬送ベ
ルト上の転写紙に各々転写することによってカラー画像
を形成するカラー画像形成装置において、出力画像の周
期的に変動する副走査方向の動的なピッチ変動を検出す
るピッチ変動検出手段と、検出したピッチ変動量に応じ
て、露光ビームを偏向している偏向ミラーの位置を定常
的に補正することによって出力画像の副走査方向のピッ
チ変動を補正する偏向ミラー補正手段と、その偏向ミラ
ーの補正量に応じて、露光ビームの書き込みタイミング
を決める基準クロックの周波数を補正する基準クロック
補正手段を備えている、という構成を採っている。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１及び図２に基
づいて説明する。本発明は、従来例において図３又は図
４で示した２つのタイプに適用可能であるので、その全
体的構成は省略する。また、従来例と同一部分は同一符
号で示しており、同じ動作をするものとして特に必要が
ない限り、その動作・機能説明は省略する。図１におい
て、エンコーダ２６と、周波数／速度変換器２７は、副
走査方向の動的なピッチ変動を検出する手段を構成して
いる。偏向ミラー補正手段の主要部をなす偏向ミラー制
御回路３６と、ＬＤ駆動回路３７との間には、画周波数
制御回路３５が設けられており、偏向ミラー制御回路３
６の設定信号ＳＥＴは、画周波数制御回路３５に入力し
ている。画周波数制御回路３５は、市販の周波数シンセ
サイザ等で構成された回路であり、入力される設定信号
ＳＥＴによって、出力するクロック信号ＷＣＬＫの周波
数（画周波数）を可変する機能を有している。偏向ミラ
ー補正手段は、上述の偏向ミラー制御回路３６の他に、
パルスモータドライバ３４ａ，３４ｂ、パルスモータ２
８ａ、２８ｂ、偏心カム２９ａ、２９ｂから構成されて
いる。

【００２１】画周波数制御回路３５より出力されたクロ
ック信号ＷＣＬＫは、ＬＤ駆動回路３７に入力し、ＬＤ
駆動回路３７はこのクロック信号ＷＣＬＫを基準クロッ
クとしてレーザ光３０の光変調を行う。このように、書
き込みの基準クロックを変調制御することによって、設
定した画周波数に応じて主走査方向のドットのピッチが
微小量変動し、主走査ライン長も変動する。偏向ミラー
制御回路３６と、画周波数制御回路３５とによって基準
クロック補正手段が構成されている。偏向ミラー制御回
路３６は、偏向ミラー２３の位置を平行移動させるとと
もに、書き込みタイミングを決めている基準クロックの
画周波数も変調させ、副走査方向のピッチ変動の補正と
ともに主走査方向のライン長の変動も抑制する。主走査
方向のライン長に変動がないということは、主走査方向
のドットの位置ズレがないということと同じである。

【００２２】このような基準クロックの変調制御によっ
て、副走査方向の位置ズレを補正できるとともに、主走
査方向の位置ずれも補正でき、高品質な画像を得ること
ができる。

【００２３】次に、偏向ミラー制御回路３３が行う動作
を説明する。図２に示すように、感光体ドラム３１の速
度変動ΔＶ１に対して、偏向ミラー２３の位置をΔＭの
ように平行移動させるのは従来技術と同様である。この
時、主走査のライン長が２×ΔＬだけ変動するので、こ
のライン長の変動を抑制するために、主走査ライン長が
理想値より長くなってしまう場合には画周波数を高く設
定し、主走査ライン長が理想値より短くなってしまう場
合には画周波数を低く設定する。これを具体的な例で説
明する。理想的な場合、主走査方向のドット数を7010(
ドット) 、レーザ光３０が主走査方向に走査する速度を
1 ×10⁶(mm/sec) 、画周波数を23.60(MHz)とする。この
時の主走査ライン長Ｌは、Ｌ＝7010×(1×10⁶)/(23.60
×10⁶)＝297.034(mm)となる。偏向ミラー２３を100(μ
m)平行移動する場合、主走査ラインが54( μm)長くなっ
てしまうので、これを打ち消すべく、主走査ラインが54
( μm)短くなるように、画周波数を設定すれば主走査ラ
イン長は理想と一致することになる。この時、画周波数
＝7010×(1 ×10⁶)/(297.037-0.054)＝23.6040(MHz)と
なる。

【００２４】偏向ミラー制御回路３６は、偏向ミラー２
３の平行移動とともに、このような演算を行い、偏向ミ
ラー２３の移動量に対応する画周波数を求め、画周波数
制御回路３５に設定信号ＳＥＴを送ることになる。な
お、画周波数制御回路３５としてシンセサイザを用いる
場合、その設定分解能は、23.6040-23.6＝0.004(MHz)＝
4(kHz)より充分小さくすることが必要となる。

【００２５】上記実施例では感光体ドラムの速度変動を
検出し、その速度変動に応じて露光器内の偏向ミラーの
位置を補正し、副走査方向のラインのピッチ変動を補正
するとともに、主走査方向のライン長変動を抑制するた
めに画周波数を制御する方法を述べたが、搬送ベルトの
速度変動に対しても同様に実施でき、また感光体ドラム
と搬送ベルトの速度変動が複合的に生じている場合にも
同様に実施できるものである。このような方法によっ
て、副走査方向のピッチ変動及び主走査方向のドット位
置ズレもなくなり、画質のよいカラー画像を得ることが
できる。なお、上記実施例では、感光体ドラム（や搬送
ベルト）の速度変動データから偏向ミラーの位置補正を
することを述べたが、この副走査方向のピッチ変動の検
出方法としては、実際の出力画像のピッチ変動を直接検
出したり、感光体ドラムや搬送ベルト上に形成された画
像からピッチ変動のデータを求める方式としてもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、偏向ミラーの位置補正
によって副走査方向のピッチ変動を補正するとともに、
この補正量に応じて書き込みタイミングを決める基準ク
ロックの周波数を補正する構成としたので、主走査ライ
ン長の変動を抑制することができ、副走査方向の位置ズ
レを補正できるとともに、主走査方向のドット位置ずれ
も補正でき、高品質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す露光器及びその周辺部
の模式図である。

【図２】偏向ミラー制御回路の機能を説明するためのグ
ラフである。

【図３】従来におけるカラー画像形成装置の全体構成図
である。

【図４】従来における他のカラー画像形成装置の全体構
成図である。

【図５】従来における露光器及びその周辺部の模式図で
ある。

【図６】従来における偏向ミラーの平行移動による感光
体ドラム照射位置のズレを示す概要側面図である。

【図７】従来における主走査ライン長の変動を示す平面
図である。

【図８】従来における偏向ミラー制御回路の機能を説明
するためのグラフである。

【符号の説明】

２２回転多面鏡としてのポリゴンミラー２３偏向ミラー３０露光ビームとしてのレーザ光３１感光体ドラム３５基準クロック補正手段の一部としての画周波数制
御回路３６偏向ミラー補正手段としての、又は基準クロック
補正手段の一部としての偏向ミラー制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者篠原賢史東京都大田区中馬込１丁目３番６号・株式会社リコー内 (72)発明者塩豊鳥取県鳥取市北村10−３・リコーマイクロエレクトロニクス株式会社内 (72)発明者薮田知典鳥取県鳥取市北村10−３・リコーマイクロエレクトロニクス株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】回転多面鏡により反射された露光ビームを
偏向ミラーで偏向して感光体ドラム上に照射し、静電潜
像を形成して現像する動作を複数回繰り返し、複数の色
のトナー像を感光体ドラム上に重ねることによりカラー
画像を得るカラー画像形成装置において、出力画像の周期的に変動する副走査方向の動的なピッチ
変動を検出するピッチ変動検出手段と、検出したピッチ
変動量に応じて、露光ビームを偏向している偏向ミラー
の位置を定常的に補正することによって出力画像の副走
査方向のピッチ変動を補正する偏向ミラー補正手段と、
その偏向ミラーの補正量に応じて、露光ビームの書き込
みタイミングを決める基準クロックの周波数を補正する
基準クロック補正手段を備えたことを特徴とするカラー
画像形成装置。
【請求項２】回転多面鏡により反射された露光ビームを
偏向ミラーで偏向して感光体ドラム上に照射し静電潜像
を形成して現像する画像形成手段が搬送ベルトに沿って
複数個配設され、各々の画像形成手段によって形成され
る複数色のトナー像を搬送ベルト上の転写紙に各々転写
することによってカラー画像を形成するカラー画像形成
装置において、出力画像の周期的に変動する副走査方向の動的なピッチ
変動を検出するピッチ変動検出手段と、検出したピッチ
変動量に応じて、露光ビームを偏向している偏向ミラー
の位置を定常的に補正することによって出力画像の副走
査方向のピッチ変動を補正する偏向ミラー補正手段と、
その偏向ミラーの補正量に応じて、露光ビームの書き込
みタイミングを決める基準クロックの周波数を補正する
基準クロック補正手段を備えたことを特徴とするカラー
画像形成装置。