JP4269964B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は，タンデム方式のカラー画像形成装置に関する。さらに詳細には，複数の光学走査装置によってカラー画像を形成する画像形成装置に関するものである。

従来から，複数の光学走査装置を有し，それぞれによって各色の画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置が利用されている。例えば，シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）の各色に対応する感光体ユニットおよびそのそれぞれに対応したレーザ装置を有し，中間転写体や用紙等に各色の画像を重ね合わせて転写することによりカラー画像を形成するものがある。このような装置で高画質なカラー画像を形成するためには，各色の画像の位置合わせが重要である。そのため，所定のタイミングでレジストパターンを印字させ，それをセンサによって検出することによって各種のズレ量を算出する。

印字タイミングには，こうして算出されたズレ量を基に印字位置の補正が行われる。そのうち，副走査方向の１画素以下のズレに関しては，各色のレーザ装置のポリゴンミラーの回転位相を制御することによって補正することが行われている。そのために，例えば所定の基準クロックを補正して，対応するポリゴンモータの回転位相を制御することが行われている。さらに，この制御をできるだけ短時間で正確に行うための技術が，従来より各種考案されている。例えば，特許文献１に提案されている画像形成装置では，基準クロックの周波数変更を２回以上行い，１回目の制御によるオーバーシュート，アンダーシュートを２回目の制御で抑制することにより短時間で回転位相制御を行うものである。
特開平１１−２３７５６７号公報（第６−７頁）

前記した従来の画像形成装置の回転位相制御は，いずれか１つのポリゴンモータを基準として，他のポリゴンモータの回転位相をその基準に合わせるように制御するものである。このポリゴンモータの回転位相制御は，起動開始から１枚目の画像形成までの間に全てのポリゴンモータに対して行う必要があり，その処理にはある程度の時間がかかる。そのため，全てのポリゴンモータについての回転位相制御が完了してから画像形成を開始すると，コピーやプリントを指示してから１枚目が出力されるまでの時間（すなわち，ファーストコピータイム）が長くなりがちであるという問題点があった。このような画像形成装置は近年ますます高速化されつつあり，特に，操作者の使用感を良好とするためにもファーストコピータイムの短縮が望まれている。

本発明は，前記した従来の画像形成装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，ファーストコピータイムを短縮し，かつ高画質の画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明の画像形成装置は，複数の画像形成部を有するとともに，主走査方向の書き込み走査を行うポリゴンミラーを画像形成部ごとに備え，主走査方向と交差する副走査方向に転写ベルトを移動させつつ，各画像形成部で形成された素画像を順次転写ベルト上に転写して重ね合わせて画像を得る画像形成装置であって，各画像形成部に，ポリゴンミラーの回転の同期信号を出力する同期信号出力手段を備え，転写ベルトの回転方向に最も上流のものを除く各画像形成部について，ポリゴンミラーの回転の位相を制御する位相制御手段を備え，転写ベルトの回転方向に最も上流の画像形成部における画像形成を，そのポリゴンミラーの回転が定常回転に移行したら直ちに開始させるとともに，他の画像形成部における画像形成を，各素画像が転写ベルト上の同じ位置に重ね合わせられるタイミングで開始させる画像形成開始制御部を備え，各位相制御手段は，自己より上流の画像形成部の同期信号出力手段の同期信号を基準として自己のポリゴンミラーの回転の位相合わせを行うものである。

本発明の画像形成装置によれば，複数の画像形成部で順次画像が形成され，移動される転写体上に重ね合わされて画像が得られる。そのため，各画像形成部での画像形成タイミングには，時間差がある。一方，各画像形成部のポリゴンミラーの回転の位相を制御する位相制御は，その画像形成部の画像形成タイミングまでに完了させる必要がある。すなわち，各画像形成部の位相制御を完了させる期限にも，時間差がある。本発明では、先頭順を除く画像形成部では，自己より上流の画像形成部による同期信号を基準としてポリゴンミラーの回転の位相合わせを行うので，上流の画像形成部ほど先に位相合わせを行わせることとなる。それぞれの画像形成部での位相制御は，その画像形成タイミングに間に合うように完了していればよいので，全部の画像形成部での回転位相制御の完了を待たずに画像形成を開始しても，全ての位相制御は正しく行われる。従って，本発明によれば，ファーストコピータイムを短縮し，かつ高画質の画像を得ることができる。

各位相制御手段は，画像形成に用いるもののうち最も上流の画像形成部の同期信号出力手段の同期信号を基準として自己のポリゴンミラーの回転の位相合わせを行うことが望ましい。
このようにすれば，先頭順の画像形成部の回転位相を基準として，他の画像形成部の位相合わせが行われる。すなわち，先頭順の画像形成部は回転位相を制御しないで，それを基準に下流の回転位相を制御することができる。従って，先頭順の画像形成部はすぐに画像形成が可能となり，さらにファーストコピータイムの短縮となる。

各位相制御手段によるポリゴンミラーの回転の位相合わせを，上流の画像形成部のものから順に，かつ，直前色の画像形成開始後に行うことが望ましい。
このようにすれば，先に画像形成が開始される画像形成部から順に位相合わせが行われるので，画像形成開始までの待ち時間を有効に利用できる。

本発明の画像形成装置によれば，ファーストコピータイムを短縮し，かつ高画質の画像を得ることができる。

以下，本発明を具体化した最良の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，タンデム型のカラープリンタに本発明を適用したものである。

本形態のカラープリンタ１００は，図１に示すように，並列に配置された各色の画像形成部１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙを有する。各画像形成部１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙは，それぞれ感光体ドラム１０２Ｋ，１０２Ｃ，１０２Ｍ，１０２Ｙ，レーザ記録部１０３Ｋ，１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙ，およびその周辺機器（帯電装置，現像装置，転写装置，クリーナ装置等）を有している。さらに，カラープリンタ１００は，レジストセンサ１０５，ＴＯＤセンサ１０６，転写ベルト１１２，制御部１３０をも有している。このカラープリンタ１００では，転写ベルト１１２の回転方向上流側からこの順，すなわち，Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順に並んでいるものとする。

各画像形成部１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙは，転写ベルト１１２上に画像を形成するものである。レーザ記録部１０３Ｋ，１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙは，各感光体ドラム１０２Ｋ，１０２Ｃ，１０２Ｍ，１０２Ｙの感光層を露光させ，静電潜像を書き込む。また，レジストセンサ１０５は，転写ベルト１１２上に形成された補正用の画像（レジストパターン）を検出する。ＴＯＤセンサ１０６は，搬送された転写材Ｓを検出する。制御部１３０は，カラープリンタ１００の各部の制御を行う。

このカラープリンタ１００においてカラー画像を形成するには，まず，画像形成部１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙで，各感光体ドラム１０２Ｋ，１０２Ｃ，１０２Ｍ，１０２Ｙの感光層に静電潜像が書き込まれ，これがトナー像として顕像化される。次に，これら各色のトナー像が，転写ベルト１１２上の同じ位置に順次転写されて重ねられる。そして，その重ねられたトナー像が転写材Ｓに転写されることで，カラー画像が形成される。このとき，各色のトナー像をずれなく重ね合わせるために，レジスト補正が行われる。すなわち，非画像形成時に，各画像形成部１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙでそれぞれレジストパターンを形成し，レジストセンサ１０５で検出する。この各色のレジストパターンの検出タイミングから，主走査位置，副走査位置，主走査倍率などのレジスト補正のための設定値を算出するのである。

次に，各色のレーザ記録部１０３Ｋ，１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙについて，図２に基づいて説明する。各色のレーザ記録部１０３Ｋ，１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙは同様の構成であり，ここではレーザ記録部１０３Ｃを例に説明する。レーザ記録部１０３Ｃは，図２に示すように，レーザ装置１Ｃ，コリメータレンズ２Ｃ，ポリゴンミラー３Ｃ，ｆθレンズ４Ｃ，ポリゴンモータ５Ｃを備えている。なお，図２には，レーザ記録部１０３Ｃとあわせて，レーザビームが照射される感光体１０２Ｃと，走査開始タイミングを検出するためのＳＯＳセンサ６Ｃ，感光体１０２Ｃの走査領域の先端付近に設けられた反射ミラー７Ｃをも示している。

このレーザ記録部１０３Ｃによれば，レーザ装置１Ｃから射出された発散光は，コリメータレンズ２Ｃによって平行なレーザビームとなり，ポリゴンミラー３Ｃに照射される。そして，ポリゴンミラー３Ｃにより偏向されたレーザビームは，ｆθレンズ４Ｃを介して感光体ドラム１０２Ｃ上に走査される。このとき，ポリゴンミラー３Ｃはポリゴンモータ５Ｃによって高速回転され，感光体ドラム１０２Ｃはレーザビームの走査に同期して回転駆動される。また，ポリゴンミラー３Ｃにより偏向されたレーザビームは，感光体１０２Ｃ上に照射される直前に，反射ミラー７Ｃで反射され，ＳＯＳセンサ６Ｃに導かれる。そして，ＳＯＳセンサ６Ｃにてそのレーザビームの受光タイミングが検出され，そのタイミングを基に同期信号が作成される。

次に，このカラープリンタ１００の制御部１３０について説明する。制御部１３０は，図３にその概略構成を示すように，各色のレーザ記録部１０３Ｋ，１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙを制御する。非画像形成時の所定タイミングでレジストセンサ１０５の信号を受信し，レジスト補正のための補正値の算出を行う。このとき，副走査方向の１画素以下のレジストレーションずれ補正のためのポリゴンモータの相対的な位相補正量も算出する。ここでは，ポリゴンモータ５Ｋの回転位相を基準値として，他のポリゴンモータ５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの基準値に対する相対的な回転位相を算出して記憶する。

また，画像形成時には，各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙに回転制御信号を送信してそれぞれの回転を制御する。また，各色のレーザ装置１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙに発光制御信号を送信して，所定のタイミングで発光させる。また，各色のＳＯＳセンサ６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙから主走査同期信号を受信して，これらを基に回転位相補正等のレジスト補正を行う。

次に，制御部１３０による各制御のタイミングについて，図４のタイムチャートに基づいて説明する。このカラープリンタ１００では，プリントスタート等のカラー画像形成開始信号が入力されると，制御部１３０は各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙに回転制御信号を送信して起動させる。さらに，制御部１３０は各色のレーザ装置１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙに発光制御信号を送信して発光させ，それにより各色のＳＯＳセンサ６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙから送信される主走査同期信号を受信する。この受信した各色の主走査同期信号を基に，制御部１３０は各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの相対位相差を検出する。

続いて，制御部１３０はこの検出された相対位相差を使用して各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙの位相制御を行う。このとき，最上流位置に配置されているブラックのポリゴンモータ５Ｋの回転位相を基準として，他色の回転位相を補正する。すなわち，ポリゴンモータ５Ｋについては回転位相の制御を行わない。そこで，ポリゴンモータ５Ｋの回転が定常回転に移行したら，直ちにＫ色の画像形成を開始する。

そして，Ｋ色の画像形成開始から次色であるＣ色の画像形成開始までの間にポリゴンモータ５Ｃの位相制御を行う。すなわち，あらかじめ算出されているレジスト補正値と現在の回転位相差とを基に，ポリゴンモータ５Ｃの位相をポリゴンモータ５Ｋの位相を基準として補正する。これによって，Ｋ色の画像形成位置に対するＣ色の画像形成位置の副走査方向のズレが補正される。一般に，位相制御にかかる時間は，転写ベルト１１２が回転して次色の画像形成を始めるまでの時間に比較して短い。従って，ポリゴンモータ５Ｃの位相制御は，Ｃ色の画像形成開始までの間に完了しているので，シアンの画像形成は通常通り開始できる。

同様に，それぞれ前色の画像形成が開始されたら，次色の位相制御を行うことにより，各色の画像形成が開始されるまでにその色の位相制御は完了している。従って，画像形成開始までに位相制御を完了させておく必要はなく，位相制御のために画像形成開始を遅らせる必要はない。これにより，最上流のポリゴンモータ５Ｋの位相制御を行う必要はないので，ファーストコピータイムの短縮が可能であり，通常のタイミングで画像形成を行っても良好な画質のカラー画像が得られる。

プリント指示された画像が単色画像の場合には，必要な色のレーザ記録部１０３Ｋ，１０３Ｃ，１０３Ｍ，１０３Ｙのみを駆動させればよい。例えば，モノクロ画像ではブラックのレーザ記録部１０３Ｋのみを駆動する。この場合には，色合わせのレジスト補正は不要なので，ポリゴンモータ５Ｋが定常回転に移行したら，すぐに画像形成することができる。すなわち，ポリゴンモータ５Ｋに関しては，カラー画像の場合でもモノクロ画像の場合でも位相制御を行う必要はない。

次に，このカラープリンタ１００によるプリント処理を図５のフローチャートに基づいて説明する。電源入力によってこの処理が開始されるとまず，各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙを起動する（Ｓ１０１）。さらに，各色のレジストパターンを形成し，それをレジストセンサ１０５で検出する（Ｓ１０２）。Ｓ１０２での検出結果を基に，各種のレジスト補正値を算出し，保存しておく（Ｓ１０３）。このＳ１０２〜Ｓ１０３のレジスト補正値算出処理は，電源入力時以外にも，非画像形成時の所定タイミングで適宜行われる。

次に，プリント指示入力を受信したかどうかを判断し（Ｓ１０４），受信していない場合は（Ｓ１０４：Ｎｏ），各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙを停止する（Ｓ１０５）。必要のない時には止めることにより，使用電力や各部の消耗を抑制できる。プリント指示入力を受信したら（Ｓ１０４：Ｙｅｓ），その指示された画像がカラー画像であるかどうかを判断する（Ｓ１０６）。

カラー画像でなければ（Ｓ１０４：Ｎｏ），ブラック用のポリゴンモータ５Ｋのみを起動する（Ｓ１０７）。この場合には位相制御の必要はないので，すぐに画像形成を開始し，モノクロ印字を行う（Ｓ１０８）。
プリント指示された画像がカラー画像であれば（Ｓ１０６：Ｙｅｓ），全色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙを全て起動する（Ｓ１０９）。そして，最上流色のポリゴンモータ５Ｋが定常回転となったら印字開始する。それとともに，他色のポリゴンモータ５Ｃ，５Ｍ，５Ｙに対して，ポリゴンモータ５Ｋの回転位相を基準として位相制御を行う（Ｓ１１０）。それぞれの色の印字タイミングで印字する（Ｓ１１１）。

次に，指示された印字が全て終了したかどうかを判断する（Ｓ１１２）。指示された印字が終了していない場合は（Ｓ１１２：Ｎｏ），Ｓ１０６に戻って次の画像がカラー画像であるかどうかを判断し，続けて印字処理を行う（Ｓ１０７〜Ｓ１１１）。
また，指示された印字が終了していれば（Ｓ１１２：Ｙｅｓ），Ｓ１０４に戻って，さらに次のプリント指示があるかどうかを判断する。入力されたプリント指示がない場合は（Ｓ１０４：Ｎｏ），各色のポリゴンモータ５Ｋ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｙを停止し（Ｓ１０５），次のプリント指示があるまで待機する。電源が遮断されるまで，以上の処理を繰り返す。

以上詳細に説明したように，本形態のカラープリンタ１００によれば，最上流のポリゴンモータ５Ｋを位相制御の基準としたので，ポリゴンモータ５Ｋについては位相制御を行う必要がない。すなわち，ポリゴンモータ５Ｋが定常回転となったらすぐに印字を開始できる。さらに，前順の色の印字を行っている間に並行して次順の色の位相制御を行うので，位相制御が全て完了するまで待たずに上流色から印字を開始しても，位相制御は適切に行われる。従って，ファーストコピータイムが短縮され，かつ高画質の画像を得ることができる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。
例えば，各色の並び順序はこれに限らず，最上流に配置された色を位相制御の基準とすればよい。
また例えば，上記の形態では，最上流色以外の位相制御を上流側から順に行うとしたが，制御部１３０の処理能力に余裕がある場合には，最上流色のポリゴンモータが定常回転に移行したら，その他の色のポリゴンモータの位相制御を同時に行ってもよい。
また例えば，上記の形態では，各色のポリゴンモータの位相制御は全て制御部１３０で行うとしたが，各レーザ記録部に自己のポリゴンモータの位相制御機能を持たせてもよい。その場合は，前順のレーザ記録部から，その画像形成開始を示す信号を直接次順のレーザ記録部に入力させて，位相制御開始のタイミングとすることもできる。
また例えば，上記の形態では，最上流色以外の位相制御は全て最上流色の回転位相を基準として行うとしたが，最上流色以外であっても既に位相制御の完了している他色を基準としてもよい。
また例えば，位相制御にかかる時間が画像形成タイミングの差より長い場合は，全体の時間差を考慮して，最上流色の画像形成開始を遅らせてもよい。

本形態に係るカラープリンタの機器構成を示す概略構成図である。 レーザ記録部に関する機器構成を示す概略構成図である。 制御部の概略構成を示すブロック図である。 制御部の処理タイミングを示すタイムチャートである。 制御部による処理を示すフローチャートである。

符号の説明

３Ｋ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｙ ポリゴンミラー
６Ｋ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｙ ＳＯＳセンサ（同期信号出力手段）
１００ カラープリンタ（画像形成装置）
１０１Ｋ，１０１Ｃ，１０１Ｍ，１０１Ｙ 画像形成部
１１２ 転写ベルト（転写体）
１３０ 制御部（位相制御手段）

Claims (3)

1. 複数の画像形成部を有するとともに，主走査方向の書き込み走査を行うポリゴンミラーを画像形成部ごとに備え，主走査方向と交差する副走査方向に転写ベルトを移動させつつ，各画像形成部で形成された素画像を順次転写ベルト上に転写して重ね合わせて画像を得る画像形成装置において，
   各画像形成部に，ポリゴンミラーの回転の同期信号を出力する同期信号出力手段を備え，
   転写ベルトの回転方向に最も上流のものを除く各画像形成部について，ポリゴンミラーの回転の位相を制御する位相制御手段を備え，
   転写ベルトの回転方向に最も上流の画像形成部における画像形成を，そのポリゴンミラーの回転が定常回転に移行したら直ちに開始させるとともに，他の画像形成部における画像形成を，各素画像が転写ベルト上の同じ位置に重ね合わせられるタイミングで開始させる画像形成開始制御部を備え，
   各位相制御手段は，自己より上流の画像形成部の同期信号出力手段の同期信号を基準として自己のポリゴンミラーの回転の位相合わせを行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載する画像形成装置において，
   各位相制御手段は，画像形成に用いるもののうち最も上流の画像形成部の同期信号出力手段の同期信号を基準として自己のポリゴンミラーの回転の位相合わせを行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載する画像形成装置において，
   各位相制御手段によるポリゴンミラーの回転の位相合わせを，上流の画像形成部のものから順に，かつ，直前色の画像形成開始後に行うことを特徴とする画像形成装置。

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