JP4169196B2

JP4169196B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4169196B2
Application number: JP2003196266A
Authority: JP
Inventors: 佳伸竹山; 信之柳川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-14
Filing date: 2003-07-14
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2023-07-14
Also published as: US20050264639A1; US6919911B2; US20050030365A1; JP2005028740A; US7583281B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数ビームを用いた画像形成装置の画質向上法に関し、プリンターやＰＰＣ等に好適な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術として、例えば、複数ビームを同時に走査し、色ずれが最も少なくなるように、複数ビームの中から先頭ビームを選択するようにした装置がある（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１０４５３７号公報
【特許文献２】
特開平２００２−０７２６０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
複数ビームを用いて画像形成する際に、重ね画像のズレを低減するために、異なるビームで各色の画像先頭ラインを書き始める。しかし、画像の書き出し（先頭）ラインを異なるビームで開始すると、重ね合わせ画像に画像ムラが生じることがある。
【０００５】
本発明の目的は、重ね画像のズレ低減のため異なるビームで各色の画像の書き出し（先頭）ラインを形成したときの重ね合わせ画像の画像ムラを低減する画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、走査型書込み手段により画像担持体に形成した潜像から現像手段によりトナー像を生成し、前記トナー像を中間転写体上に転写する工程を色毎に複数回繰り返し、前記トナー像を色毎に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、潜像を形成する書込み手段は副走査方向に隣接した複数ビームを同時に走査するように構成され、各色画像形成時に先頭となるビームを前記複数ビームから選択可能で、選択したビームに応じて各ビームの階調補正を行い、選択した画像の先頭ラインを形成するビームが先に形成した画像と同じビームの場合、階調補正は行わない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
【０００８】
図１は、画像形成装置の基本構成の一例を示す。画像形成装置は、走査型書込み手段により画像担持体に形成した潜像から現像手段によりトナー像を生成し、前記トナー像を中間転写体上に転写する工程を色毎に複数回繰り返し、前記トナー像を色毎に順次重ね合わせてカラー画像を形成する。
【０００９】
感光体ドラム等の画像担持体１の周囲には、帯電手段２、書込み手段３、現像手段４、転写手段５、クリーニング手段６が配置されている。また、画像担持体１の上方にはベルト等の形態の中間転写体７が配置されている。また中間転写体７は基準位置を示すマークを有している。
【００１０】
簡単に動作を説明する。矢印の向きに回転する画像担持体１は、帯電手段２によりその表面が帯電される。中間転写体７がマークを検出すると、書込み手段３が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体１に潜像を形成する。潜像は現像手段４によりトナー像として顕像化され、中間転写体７との接点において転写手段５により中間転写体７に転写される。転写後の画像担持体１はクリーニング手段６により、転写残トナーがクリーニングされる。
【００１１】
カラー（複数色）画像を形成する場合、図示しない切替え手段で現像手段４を切り替える等して異なる色での現像の上記工程を、必要な色の回数分繰り返し、中間転写体７に各色の画像を重ね合わせる。
【００１２】
中間転写体７に重ね合わされた画像は図示しない別の転写手段により紙などの記録媒体に転写され、定着され装置外に排出される。
【００１３】
ここで、各色の画像形成は中間転写体７のマークを基準に開始されるが、書込み手段３がレーザ走査光学系を用いた走査型である場合、中間転写体７のマーク検知と書込み手段３の書込み基準となる同期信号が非同期であるので、中間転写体７のマーク基準に画像形成を開始しても各色の重ね画像にズレが生じる。
【００１４】
複数の光源を用い複数ビームを副走査方向に隣接するようにして同時走査する書込み手段を有する画像形成装置の場合、上述した重ね画像のズレを低減するため画像先頭ラインを形成するビームを選択できるようにしている。
【００１５】
簡単のため、書込み手段が１回の走査でビームＡとビームＢの２ラインを同時走査して画像を形成し、ベルトマーク等の基準信号を基に各色の画像を重ね合わせる装置を例に説明する。
【００１６】
図２は、各ビームのドットで形成されるライン（ベタ）を模式的に示す。画像担持体を走査した時、副走査方向に対しビームＡがビームＢに対し先行するように配置されている。図において、ビームＡおよびビームＢと名前のついたドットラインペアが１回目の走査で形成され、その下に続くビームＡとビームＢのドットラインペアは２回目以降の走査で順に形成されるものである。
【００１７】
各色の画像を全て同じビーム（例えばビームＡ）から書き始めるのが理想的である。しかし、重ね合わせ画像のズレ低減のため、画像の先頭ラインを異なるビームで書き込む場合がある。
【００１８】
マーク信号に対し始めの同期信号で画像形成する時、１色目（１回転目）の画像をビームＡ（黒丸）を先頭ビームとして形成した位置が例えば図２の（ａ）であったとする。この時、２色目（２回転目）の画像形成開始が図２の（ｂ）に示すような位置だとすると、重ね画像に１ドット（ライン）のズレが生じることになる。この時、図２の（ｃ）に示すよう画像の先頭となるビームにビームＢを選択して画像形成を行うと重ね画像のズレを低減できる。ビーム選択は、ビームＡに空のデータ（ダミーデータ）を送出し、ビームＢに画像先頭ラインのデータを供給して行う。
【００１９】
つまり、１色目と２色目の画像において偶数ラインと奇数ラインが異なるビームで形成されることになる。ここで、ビームＡとビームＢのドット形状および露光パワーがまったく同一であれば問題無いが実際にはドット形状ならびにパワーは異なる（図ではビーム形状の違いをはっきりするため強調して表している）。
【００２０】
この時、１色目画像と２色目画像の重ね画像にはムラとなって現れることがある。そこで、色ずれ低減のために各色画像の先頭ビームを変えて画像形成を行った場合には、各ビームの形状およびパワーの違いによる画像ムラを低減すべく、後続画像の各ビームに階調補正を施す。
【００２１】
階調補正は、γ曲線の変更あるいはビームを生成している光源（ＬＤ）の発光パワーを変更して行う。例えば、ビーム１ドットのフル点灯（パルス幅：１．０）ではドット形状が変わらない場合でも、パルス幅変調で点灯時間が短くなるとビーム形状が極端に細ってくるビームを重ね合わせるような場合、γ曲線を図３の実線のように階調の低い個所を補正するよう変更する。または予めビームの発光パワーを少し強くしておき、ドット形状の違いを低減する。
【００２２】
上述のようなγ曲線の変更テーブル、発光パワーの変更による補正値は各ビームに対し予め重ね画像を出力して求めておく。また、場合によっては、画像処理の変更も行う。形成する画像の先頭ビームが先行色画像と同一の場合は、上述した階調補正は行わない。３色目以降も同様にして行う。
【００２３】
同時に走査するビームが３つ以上の場合も、形成するビームの順番が各色毎に異なる場合は画像ムラが低減するよう、後続する画像を形成する際に重なり合うドットを形成する各ビームに対応して補正を施す。
【００２４】
具体的な先頭ビームの選択方法について説明する。
各色の画像形成開始基準であるベルトマーク信号に対する走査ビームのタイミング（ドット位置）の一例を図４に示す。以降、書き込み手段の同期信号生成タイミングをドットの中心として説明する。
【００２５】
ここで、時間Ｔはライン周期である。また、Ａ１はビームＡが１回目の走査で形成するドット位置、Ｂ１はビームＢが１回目の走査で形成するドット位置を、Ａ２はビームＡが２回目の走査で形成するドット位置、Ｂ２はビームＢが２回目の走査で形成するドット位置を示している。
【００２６】
１色目の画像を、ベルトマークに対し、図４の（ａ）のタイミングｔ１で形成開始したとする。２色目以降の画像形成において、（ｂ）に示すように、ｔ１−ｔ２＞３Ｔ／４となった場合、１走査遅らせて画像形成を開始する。つまり、図４の（ｂ）に示すＡ２位置から画像データの１ライン目を書き込む。こうすることで、重ね合わせ画像の色ずれが低減できる。このとき、画像先頭のビームは１色目と同じビームＡであるので、階調補正は行わない。
【００２７】
また、（ｃ）に示すように、Ｔ／４＜ｔ１−ｔ３＜３Ｔ／４となった場合には、Ｂ１位置から画像データを書き込む。ここでは画像の先頭ラインを、１色目の先頭ラインを形成したビームＡとは異なるビームＢで書き込みを行うので、階調補正を行う。ちなみに、ｔ１−ｔ３＜Ｔ／４の場合には、１色目と同じＡ１から画像形成を開始する。
【００２８】
ここで、１色目の画像を（ｂ）のタイミングで形成しまうと、２色目以降の開始タイミングが（ａ）のような場合、先頭ラインを重ねることはできなくなる。そこで、ベルトマーク検知から予め設定した基準値、ここではＴ／２経過以降の同期検知信号から画像形成を開始するようにしている。
【００２９】
図５は、上述した制御を行うビーム選択制御手段の構成を示す。中間転写体７のマークを検出するマーク検出手段２１、画像形成開始の基準となるマークを検出するたびにマーク検出後の経過時間を計測する第１の計測手段２２、予め設定された第１の基準値と第１の計測手段２２の計測値を比較し大小を判定する第１の判定手段２４、マークを検出してから第１の計測手段２２の計測値が第１の基準値に達した以降の同期信号までの時間（ｔ１）を記憶する第１の記憶手段２５、２色目以降の画像開始基準のマークを検出してから書き込み手段が生成する同期信号までの第１の計測手段２２での計測時間（ｔ２、ｔ３）と第１の記憶手段２５との計測結果との差分を求め、その絶対値と正負を出力する演算手段２６、演算手段２６の結果を予め設定された第２の基準値と比較し大小を判定する第２の判定手段２７、予め設定された第３の基準値と比較し大小を判定する第３の判定手段２８および予め設定された第４の基準値と比較し大小を判定する第４の判定手段２９と、演算手段２６で求めた差分の正負、第２の判定手段２７、第３の判定手段２８および第４の判定手段２９の結果から書込み制御部にビーム選択の指示を行うビーム選択部３０で構成する。
【００３０】
ここで、第１の基準値は、書き込み手段３の同期信号周期Ｔの半分Ｔ／２、第２の判定手段２７の第２の基準値は５Ｔ／４、第３の判定手段２８の第３の基準値は３Ｔ／４、第４の判定手段２９の第４の基準値はＴ／４である。
【００３１】
図６を用いて、図５の制御手段を説明する。第１の判定手段２４により、（ａ）のマーク信号検知後Ｔ／２経過してからの同期信号で初回の色画像の書き込みを開始するので、１色目の画像の開始タイミングは（ｂ）から（ｃ）の間で起こりうる。（ｂ）はＴ／２経過直後、（ｃ）はＴ／２直前に同期信号が発生した場合である。
【００３２】
書込み手段は一回の走査で２ライン形成するので、それぞれのタイミングで生成されるドット位置は（ｆ）、（ｉ）のようになる。矢印が副走査方向である。
【００３３】
第１の記憶手段２５は、ベルトマークから第１の基準値（Ｔ／２）経過後の同期信号により書き込みが開始されるまでの時間（例えばｔ１０ｍｉｎまたはｔ１０ｍａｘ）を計測保持する。２色目以降の画像開始タイミングは上述と同様、最大で（ｄ）と（ｅ）の区間で変動する。
【００３４】
第１の計測手段２２は、マーク検出してから書き込み手段３の同期信号が発生するまでの時間（例えばｔ２０ｍｉｎまたはｔ２０ｍａｘ）を計測し、演算手段２６が第１の記憶手段２５で計測保持された１色目の画像の書き込み開始までの時間（例えばｔ１０ｍｉｎまたはｔ１０ｍａｘ）から２色目以降の書き込み手段３の同期信号が発生するまでの時間（例えばｔ２０ｍｉｎまたはｔ２０ｍａｘ）を引き、その絶対値と正負を求める。
【００３５】
第２の判定手段２７は演算手段２６の結果を第２の基準値である５Ｔ／４と大小を判定し、結果をビーム選択部３０に出力する。第３の判定手段２８は演算手段２６の結果を第３の基準値である３Ｔ／４と大小を判定し、結果をビーム選択部３０に出力する。第４の判定手段２９は演算手段２６の結果を第４の基準値であるＴ／４と大小を判定し、結果をビーム選択部３０に出力する。
【００３６】
また、演算手段２６は差分の正負をビーム選択部３０に出力する。ビーム選択部３０は各判定手段ならびに演算手段の結果に従い、図７のように２色目以降の画像先頭ビームを選択し、それに伴い画像データ出力順を制御する。ここで、１色目の先頭ライン形成はビームＡを用いるものとする。
【００３７】
図７について説明すると次のようになる。第２の判定手段２７の結果が大の時、ベルトマーク検出直後の同期信号から１走査遅らせた走査の後続ビーム（ビームＢ）に先頭ラインデータを出力して画像形成を開始する。第２の判定手段２７の結果が小で第３の判定手段２８の結果が大の時、ベルトマーク検出直後の同期信号から１走査遅らせた走査で画像形成を開始する。この時の先頭ビームは１色目と同じである。
【００３８】
第２の判定手段２７の結果ならびに第３の判定手段２８の結果が小で第４の判定手段２９の結果が大の時、演算手段２６で求めた差分の正負に従いビームを選択する。差分が正であれば後続ビーム（ビームＢ）に先頭ラインデータを出力して画像形成を開始する。差分が負であれば先頭ビーム（ビームＡ）に２ライン目データを出力して画像形成を開始する。
【００３９】
第２の判定手段２７、第３の判定手段２８、第４の判定手段２９の結果が全て小の時、１色目と同じ先頭ビーム（ビームＡ）から画像形成を開始する。
【００４０】
具体例を図６に示す。１色目の画像形成を（ｂ）のタイミングで開始した時、２色目以降の画像開始が（ｄ）または（ｅ）であったとする。
【００４１】
（ｄ）の場合、時間差Δｔは、Ｔ／４＜Δｔ＜３Ｔ／４となって、第２判定手段および第３判定手段が小で第４判定手段が大、そしてΔｔが正なので、後続のビームＢ（ドットＧ２）位置から先頭ラインデータを書き込む。
【００４２】
（ｅ）の場合、各判定手段の結果は（ｄ）の場合と同じだが、Δｔが負なので、先頭のビームＡ（ドットＨ１）位置で画像の２ライン目データから画像形成を行う。
【００４３】
このようにすることで、１色目の先頭ライン位置（ドットＦ１）に対し、２色目以降の画像データの先頭ラインデータがＧ２の位置に、または１色目の２ライン目のドット位置Ｆ２に対し、２色目の２ライン目データがＨ１の位置に形成でき、位置ずれを低減できる。
【００４４】
また、１色目が（ｃ）のタイミング（ドットＩ１）で開始した場合、２色目以降の画像開始が（ｄ）であると第２の判定手段２７の結果は大となりマーク検知後、２つ目の同期信号（１走査遅らせて）から、後続のビームＢで書込みを開始する。
【００４５】
走査ビーム数が３つ以上の場合も、上述のように基準値、判定手段を複数個設け、条件を適切に設定することで位置ズレを低減する同様な制御を行うことが出来る。
【００４６】
先の説明では、マーク検出して第１の基準値（ここではＴ／２）経過後初めの同期信号で１色目の画像形成を開始としているが、これに限定する必要は無い。書込み手段の同期信号をｎ周期分遅らせて書込みを開始出来るよう設定値ｎを設ける。図８は、本発明のビーム選択制御手段の他の構成を示す。図８では、図５の構成に、さらに計数手段１８を追加している。
【００４７】
１色目の画像形成時には、書込み開始基準となるマーク検出後第１の基準値が経過してから書込み手段の同期信号数をカウントし、２色目以降の画像形成時にはマーク検出後の同期信号数をカウントする計数手段１８を設ける。前記計数手段にはｎを設定し、カウント値がｎに達すると書込み制御部に画像形成の開始を指示する。例えばｎ＝３とした場合、１色目の同期信号が図９の（ｂ）のタイミングであれば、ｐｅから１色目の画像形成を開始し、２色目以降の画像形成は、（ｃ）のタイミングであればｐｇ３を、（ｄ）のタイミングであればｐｈ３を基準同期信号として演算を行い、演算結果から図７に基づいて画像形成を開始する。
【００４８】
これにより書込み開始位置を替えることができ、中間転写体のつなぎ目部分での像形成や同一個所での使用を避けることができる。
【００４９】
図１０は、２ステーションの画像形成装置に本発明を適用した例である。本画像形成装置は、中間転写体７の下方に２つの画像形成手段（（Ｃ、Ｍ）用のステーション１、（Ｙ、Ｋ）用のステーション２）を有している。各々の画像形成手段は１つの画像担持体１と、書込みビーム３と、この画像担持体上に書込みビーム３により形成される静電潜像を現像する少なくとも２つの現像色から構成される現像手段４と、現像手段４の現像色を択一的に選択して駆動する切替え手段とで構成され、前記複数の画像形成手段によって形成される画像を中間転写体上で重ね合わせることで複数色の画像を生成する画像形成装置であり、色毎に中間転写体に形成されるトナー画像を上述した発明によって、容易に精度良く重ねあわせることが可能となり、画像ムラの無い高品位のフルカラー画像形成装置を実現できる。
【００５０】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１記載の発明によれば、重なり合うラインを形成するビームが異なっていても、重ね画像の画像ムラを低減できる。
【００５１】
請求項２記載の発明によれば、必要の無い階調補正処理による悪影響を防ぐことが出来る。
【００５２】
請求項３記載の発明によれば、重ね画像の位置（色）ずれ低減を簡易な構成で制御でき、かつ画像ムラを抑えられる。
【００５３】
請求項４記載の発明によれば、２ライン同時走査の書き込み手段を用いた場合でも、重ね画像の位置（色）ずれを容易に低減できる。また、重ね合わせ画像の位置ずれのばらつきを小さくできる。
【００５４】
請求項５、６記載の発明によれば、重ね画像の画像ムラを容易に低減できる。
【００５５】
請求項７記載の発明によれば、重ね画像の位置（色）ずれを容易に低減でき、かつ画像ムラを抑えられる。
【００５６】
請求項８記載の発明によれば、中間転写体上の画像形成位置を変更できるので、中間転写体の劣化を防げる。
【００５７】
請求項９記載の発明によれば、実使用状況に応じて、中間転写体上の画像形成位置を変更できるので、中間転写体の劣化を防げる。
【００５８】
請求項１０記載の発明によれば、小型、高速、かつ低コストの画像形成装置においても、重ね合わせ画像の位置ずれ（色ズレ）を低減した、画像ムラの無い高品位な画像を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像形成装置の基本構成の一例を示す。
【図２】ビームＡ、Ｂのドットで形成されるライン（ベタ）を模式的に示す。
【図３】γ曲線の一例を示す。
【図４】ベルトマーク信号に対する走査ビームのタイミング（ドット位置）の一例を示す。
【図５】ビーム選択制御手段の構成を示す。
【図６】ビーム選択制御手段の動作を説明する図である。
【図７】ビーム選択を説明する図である。
【図８】ビーム選択制御手段の他の構成を示す。
【図９】図８の動作を説明する図である。
【図１０】２ステーションの画像形成装置を示す。
【符号の説明】
１画像担持体
２帯電手段
３書込み手段
４現像手段
５転写手段
６クリーニング手段
７中間転写体

Claims

走査型書込み手段により画像担持体に形成した潜像から現像手段によりトナー像を生成し、前記トナー像を中間転写体上に転写する工程を色毎に複数回繰り返し、前記トナー像を色毎に順次重ね合わせてカラー画像を形成する画像形成装置であって、潜像を形成する書込み手段は副走査方向に隣接した複数ビームを同時に走査するように構成され、各色画像形成時に先頭となるビームを前記複数ビームから選択可能で、選択したビームに応じて各ビームの階調補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
選択した画像の先頭ラインを形成するビームが先に形成した画像と同じビームの場合、階調補正は行わないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
中間転写体上に各色の画像開始基準となるマークを検出するマーク検出手段と、画像開始のマークを検出するたびにマーク検出後の経過時間を計測する第一の計測手段と、予め設定された第一の基準値と、第一の計測手段の計測値を比較しその大小を判定する第一の判定手段と、マークを検出してから前記第一の計測手段の計測値が前記第一の基準値に達した後の、書込み手段が生成する同期信号までの時間を計測保持する第一の記憶手段と、２色目以降の画像開始基準のマーク検出後から書込み手段が生成する同期信号までの第一の計測手段での計測時間と第一の記憶手段との差分の絶対値を求める演算手段と、演算手段の絶対値を、予め設定された第二の基準値と比較しその大小を判定する第二の判定手段、第三の基準値と比較しその大小を判定する第三の判定手段、および第四の基準値と比較しその大小を判定する第四の判定手段を設け、第一の判定手段の結果、第一の基準値より経過時間が大と判定された時点で書込み手段の同期信号に同期して１色目の画像書込みを開始し、第二の判定手段の結果、第三の判定手段の結果、第四の判定手段の結果および演算手段で求めた差分の正負の結果に従い２色目以降の画像の先頭ビームを選択することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
書込み手段が走査する複数ビームが２つで、走査ビームが生成する書き込み同期信号の周期をＴとした場合、第一の計測手段が計測結果を比較する第一の基準値をＴ／２、第二の判定手段が演算手段の結果を比較する第二の基準値を５Ｔ／４、第三の判定手段の第三の基準値を３Ｔ／４、第四の判定手段の第四の基準値をＴ／４としたことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
階調補正は、各ビームのγ補正テーブルを変更することで行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
階調補正は、各ビームの発光パワーを変更することで行うことを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
２色目以降の画像形成の開始は、第二の判定手段の結果が大の時はページ先頭ラインは１走査遅らせ先頭ビームＡには空のデータを出力し、後続ビームＢに画像の先頭ラインデータを出力し、第三の判定手段の結果が大で第二の判定手段の結果が小である場合はページ先頭ラインは１走査遅らせてからラインデータから出力し、第四の判定手段の結果が大で第三の判定手段の結果が小である場合、差分が正であれば先頭ビームＡには空のデータを出力し、後続ビームＢに画像の先頭ラインデータを出力し、負であれば先頭ビームＡに２ライン目の画像データを出力し、第四の判定手段の結果が小の時は１色目と同じラインの画像データから出力するように、開始データを制御することを特徴とする請求項３または４記載の画像形成装置。
設定値ｎ（ｎは正の整数）と、１色目の画像書込み時にはマーク検出後の経過時間が第１の基準値に達した後の同期信号数をカウントし、２色目以降の書込み時はマーク検出後の同期信号を計数する計数手段を設け、計数手段のカウント数がｎに達したら１色目の書込みを開始し、２色目以降の書込み開始タイミングは、第三の判定手段の結果が小の時、マーク検知後ｎ番目の書込み手段の同期検知信号に同期して画像の書込みを開始し、第三の判定手段の結果が大の時はマーク検知後（ｎ＋１）目の書込み手段の同期信号に同期して画像の書込みを開始するよう制御したことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
設定するｎの値は、環境温度、プリント枚数、使用時間によって可変であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
中間転写体と、中間転写体の移動面に対向して配置した画像形成手段を複数有し、各画像形成手段は１つの画像担持体と１つの書き込み手段と、この画像担持体に書き込み手段から発せられる複数のビームより形成される静電潜像を現像する少なくとも２つの現像手段と、現像手段を択一的に選択して駆動する切り替え手段とで構成され、中間転写体の移動方向に対し上流側に配置される画像形成手段で形成されるトナー像、下流側に配置される画像形成装置で形成されるトナー像を中間転写体上に順に転写して重ね合わせることでカラー画像を形成することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像形成装置。