JP4546058B2 - 画像形成装置、その制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、回転多面鏡に光を照射して画像形成を行う画像形成装置に関する。
従来、画像形成装置として、電子写真式の複数の画像形成部を有するレーザプリンタ、複写機、FAXなどの画像形成装置が知られている(特許文献1参照)。この種の画像形成装置の各画像形成部は、例えば画像データで変調された光束を感光体へ照射する半導体レーザ部と、ポリゴンモータにより回転駆動され半導体レーザ部からのレーザ光を偏向して感光体上を主走査するポリゴンミラー(回転多面鏡)と、ポリゴンモータの回転速度を基準周波数信号に基づいて制御するPLL制御部と、ポリゴンミラーの各面のミラーからの反射光を受光して主走査同期信号(BD信号)を発生する同期センサとを有し、所定の画像書込許可信号の出力タイミングと上記主走査同期信号の出力タイミングに基づいて、画像データに応じたレーザ光で感光体への露光走査を制御することにより、各画像形成部で形成された各画像が、位置ずれを起こすことなく重畳されるようにしている(特許文献2参照)。
複数の画像形成部を有する画像形成装置は、複数色のトナーを重ねることによりカラー画像を形成するので、単色(白黒)プリンタよりも高精度な位置制御技術が必要である。
また、カラー画像形成装置は、紙種、環境等に応じて紙搬送速度、すなわち画像形成速度(プロセス速度)を可変する場合がある。しかし、ポリゴンモータは、一般的に上記のような制御を行っているため、その回転速度を可変すると回転ムラが悪化し、特に、カラー画像形成装置では画像劣化を引き起こす可能性がある。
そこで、紙搬送速度を変化させた場合、通常、ポリゴンモータの回転速度、すなわちポリゴンミラーの回転速度を変えずにライン間引きを行うことで、画像形成を行っている。例えば、紙搬送速度が1/2になった場合は2ライン中1ライン抜かしで走査する。さらに紙搬送速度が1/4になった場合には4ライン中1ライン抜かしで走査する(特許文献3参照)。
特開平07−123195号公報 特開平09−292582号公報 特開平07−322022号公報
このように、紙搬送速度を減速し、ライン間引きを行って画像形成を行う場合に、単色(白黒)の画像形成を行うときは、ラインを抜かすタイミングが問題となることはない。
しかし、複数の画像形成部によりそれぞれ所定色の画像を形成し、これら各色の画像を中間ベルト、または記録紙上に重ねて転写するカラー画像形成装置においては、基準色の画像形成部より後段側の各色の画像形成部において、ライン抜かしをするタイミングを考慮しないで画像形成を行うと、各色の画像が±1ライン以内でずれる虞がある(2ライン中1ライン抜かしの場合)。
本発明の他の目的は、画像形成速度が変化した場合に、回転多面鏡の回転速度を変えずに、各画像形成部で形成された画像をずれ無く重畳し得る画像形成装置の制御方法、画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、複数の色のトナーそれぞれに対応して設けられる複数の画像形成手段であって、像担持体と、光源と、該光源から出射された光を前記像担持体上に偏向走査する回転多面鏡とを有する露光手段と、前記像担持体の露光された部分をトナーによって現像する現像手段と、を有し、前記像担持体上のトナーを記録媒体に転写することによって画像を形成する複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段に係る複数の前記露光手段にそれぞれ設けられる複数の前記回転多面鏡の回転位相を合わせるために該複数の露光手段に対してそれぞれ基準信号を生成する際、前記複数の露光手段のうち第1の露光手段の基準信号に対して位相差が設定された第2の露光手段の基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記複数の回転多面鏡によって偏向される反射光をそれぞれ検知することによって該複数の回転多面鏡で行う前記偏向走査に係る主走査同期信号、及び副走査方向の画像形成タイミングをそれぞれ決定するための画像形成タイミング信号を生成し、該主走査同期信号と該画像形成タイミング信号とに基づいて前記複数の露光手段がそれぞれ対応する前記像担持体の露光を開始するように制御する露光制御手段と、を有し、前記像担持体上のトナーを前記記録媒体上に転写する位置における該記録媒体の搬送速度を第1の搬送速度及び該第1の搬送速度よりも低速の第2の搬送速度に制御可能であり、かつ該記録媒体の搬送速度に拘らず所定の速度で前記回転多面鏡を回転駆動する画像形成装置において、前記基準信号生成手段は、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、前記第1の露光手段の基準信号に対して設定された第2の露光手段の基準信号の位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる位相差を、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合の位相差として設定した前記第2の露光手段の基準信号を生成し、前記露光制御手段は、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合、前記複数の画像形成手段のうちの第1の画像形成手段に係る前記第1の露光手段に対する前記画像形成タイミング信号に基づいて、第2の画像形成手段に係る前記第2の露光手段を制御するための前記主走査同期信号のカウントを開始し、該カウント値が、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、該第1の画像形成手段に係る前記第1の露光手段に対する位相制御用の基準信号と該第2の画像形成手段に係る前記第2の露光手段に対する位相制御用の基準信号との位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる値に基づいて設定される所定値に達したことに応じて、該第2の画像形成手段に係る該第2の露光手段に対して出力される前記主走査同期信号について間引き処理を行うことを特徴とする。
また、本発明は、複数の色のトナーそれぞれに対応して設けられる複数の画像形成工程であって、光源から出射された光を回転多面鏡により像担持体上に偏向走査する露光工程と、前記像担持体の露光された部分をトナーによって現像する現像工程と、を有し、前記像担持体上のトナーを記録媒体に転写することによって画像を形成する複数の画像形成工程と、前記複数の画像形成工程に係る複数の前記露光工程にそれぞれ対応する複数の前記回転多面鏡の回転位相を合わせるために該複数の露光工程に対してそれぞれ基準信号を生成する際、前記複数の露光工程のうち第1の露光工程の基準信号に対して位相差が設定された第2の露光工程の基準信号を生成する基準信号生成工程と、前記複数の回転多面鏡によって偏向される反射光をそれぞれ検知することによって該複数の回転多面鏡で行う前記偏向走査に係る主走査同期信号、及び副走査方向の画像形成タイミングをそれぞれ決定するための画像形成タイミング信号を生成し、該主走査同期信号と該画像形成タイミング信号とに基づいて前記複数の露光工程がそれぞれ対応する前記像担持体の露光を開始するように制御する露光制御工程と、を有し、前記像担持体上のトナーを前記記録媒体上に転写する位置における該記録媒体の搬送速度を第1の搬送速度及び該第1の搬送速度よりも低速の第2の搬送速度に制御可能であり、かつ該記録媒体の搬送速度に拘らず所定の速度で前記回転多面鏡を回転駆動する画像形成装置の制御方法において、前記基準信号生成工程は、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、前記第1の露光工程の基準信号に対して設定された第2の露光工程の基準信号の位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる位相差を、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合の位相差として設定した前記第2の露光工程の基準信号を生成し、前記露光制御工程は、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合、前記複数の画像形成工程のうちの第1の画像形成工程に係る前記第1の露光工程に対する前記画像形成タイミング信号に基づいて、第2の画像形成工程に係る前記第2の露光工程を制御するための前記主走査同期信号のカウントを開始し、該カウント値が、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、該第1の画像形成工程に係る前記第1の露光工程に対する位相制御用の基準信号と該第2の画像形成工程に係る前記第2の露光工程に対する位相制御用の基準信号との位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる値に基づいて設定される所定値に達したことに応じて、該第2の画像形成工程に係る該第2の露光工程に対して出力される前記主走査同期信号について間引き処理を行うことを特徴とする。
本発明によれば、画像形成速度が変化した場合に、回転多面鏡の回転速度を変えずに、各画像形成部で形成された画像をずれ無く重畳し得る画像形成装置の制御方法、画像形成装置を提供することができ、画像品位を保持することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用したカラー画像形成装置の概略構成を示す断面図である。本カラー画像形成装置は電子写真方式の画像形成装置であり、複数のカラー画像形成部が並列に配置されている。
画像出力部1Pは、大別して、画像形成部10、給紙ユニット20、中間転写ユニット30、定着ユニット40及び制御ユニット(不図示)から構成される。なお、画像形成部10は、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色に対応する4つのステーションPa、Pb、Pc、Pdが並設されており、その構成は同一である)。
さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部10は、次のような構成になっている。すなわち、像担持体としての感光ドラム11a、11b、11c、11dがそれぞれその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム11a〜11dの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器12a、12b、12c、12d、レーザスキャナユニット13a、13b、13c、13d、現像装置14a、14b、14c、14dが配置されている。
一次帯電器12a〜12dは、感光ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次に、レーザスキャナユニット13a〜13dにより、記録画像信号に応じて変調したレーザービームなどの光線を感光ドラム11a〜11d上に露光させることによって、静電潜像を形成する。レーザスキャナユニット13a〜13dの動作についての詳細は後述する。
さらに、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローといった4色の現像剤(以下、これをトナーと呼ぶ)をそれぞれ収納した現像装置14a〜14dによって、上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を中間転写体に転写する画像転写領域Ta、Tb、Tc、Tdの下流側では、転写材に転写されずに感光ドラム11a〜11d上に残されたトナーをクリーニング装置15a、15b、15c、15dにより掻き落としてドラム表面の清掃を行う。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。
給紙ユニット20は、記録材Pを収納するためのカセット21a、21bおよび手差しトレイ27、このカセット21a、21bもしくは手差しトレイより記録材Pを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ22a、22bおよび26、各ピックアップローラから送り出された記録材Pをレジストローラまで搬送するための給紙ローラ対23及び給紙ガイド24、画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録材Pを二次転写領域Teへ送り出すためのレジストローラ25a、25bを有している。
次に、中間転写ユニット30について詳細に説明する。中間転写ベルト31は、中間転写ベルト31に駆動を伝達する駆動ローラ32と、ばね(不図示)の付勢によって中間転写ベルト31に適度な張力を与えるテンションローラ33と、ベルトを挟んで二次転写領域Teに対向する従動ローラ34とに巻回されている。なお、中間転写ベルト31の材料としては、例えば、PET[ポリエチレンテレフタレート]やPVdF[ポリフッ化ビニリデン]などが用いられる。
これらのうち、駆動ローラ32とテンションローラ33の間に一次転写平面Aが形成される。駆動ローラ32は、金属ローラの表面に数mm厚のゴム(ウレタンまたはクロロプレン)をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ32は、パルスモータ(不図示)によって回転駆動される。各感光ドラム11a〜11dと中間転写ベルト31が対向する一次転写領域Ta〜Tdには、中間転写ベルト31の裏に一次転写用帯電器35a〜35dが配置されている。従動ローラ34に対向して二次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト31とのニップによって二次転写領域Teを形成する。二次転写ローラ36は、中間転写体としての中間転写ベルト31に対して適度な圧力で加圧されている。
また、中間転写ベルト31、二次転写領域Teの下流には、中間転写ベルト31の画像形成面をクリーニングするためのブラシローラ(不図示)、および廃トナーを収納する廃トナーボックス(不図示)が設けられている。
定着ユニット40は、内部にハロゲンヒータなどの熱源を備えた定着ローラ41aとこのローラに加圧される41b(このローラにも熱源を備える場合もある)、及び上記ローラ対のニップ部へ転写材Pを導くためのガイド43、また、上記ローラ対から排出されてきた転写材Pをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ44、外排紙ローラ45などから成る。
制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板(不図示)やモータドライブ基板(不図示)などから成る。なお、制御基板は、CPU、ROM、RAMを含むマイクロコンピュータを搭載しており、CPUは、RAMをワークエリア等として利用しながら、ROMに格納されたプログラムに基づいて本画像形成装置の各種の動作を統御する。
次に、図2、図3を用いてレーザスキャナユニットの構成を説明する。
4つのレーザスキャナユニット13a〜13dは、図2に示すように配置される。これら4つのユニットは、各々同一のユニットが用いられ、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色に対応して構成されている。また、図2において、レーザスキャナユニット13a〜13dは、それぞれ感光ドラム11a〜11dに対し垂直に位置しているが、反射鏡106を使用せずに水平に位置し、レーザ光路をL字型にすることも可能である。
続いて、図3を用いて、レーザスキャナユニット13a〜13dの構成を詳細に説明する。なお、図3は、レーザ光路をL字にした場合を示す。102は回転多面鏡(ポリゴンミラーとも言う)、103は回転多面鏡102を回転駆動するレーザスキャナモータ(ポリゴンモータとも言う)である。回転多面鏡102の面数は、プリントスピード、解像度などのパラメータにより決定される。101は露光用光源であるところのレーザダイオードである。レーザダイオード101は、図示しない駆動回路により画像信号もしくはコントロール信号に応じて点灯または消灯し、レーザダイオード101から発した変調レーザ光は、回転多面鏡102に向けて照射される。
回転多面鏡102は、矢印の方向に回転しており、レーザダイオード101から発したレーザ光は回転多面鏡102の回転に伴い、その反射面で連続的に角度を変える偏向ビームとして反射される。この反射光は、レンズ群104により歪曲収差の補正等を受け、反射鏡105を経て感光ドラム11を主走査方向に走査する。回転多面鏡102の1つの面で反射される光は1ライン分の走査に対応し、回転多面鏡102の回転により、レーザダイオード101から発したレーザ光は1ラインずつ感光ドラム11を主走査方向に走査する。
さらに、主走査方向の走査開始位置基準信号を生成するために、BDセンサ52が配置される。BDセンサは、走査開始位置の近傍(感光ドラム11の近傍)に設置するのが理想であるが、実際には、折り返しミラー107を利用することにより、BDセンサ52をレーザスキャナユニット13a〜13dの内部に配置している。
回転多面鏡102の各反射面で反射されたレーザ光は、各々1ラインの走査に先立ってBDセンサ52により検出される。BDセンサ52により検出されたレーザ光(以下、BD信号と言う)は、主走査方向の走査開始基準信号として用いられ、BD信号を基準として各ラインの主走査方向の書き込み開始位置の同期がとられる。また、BDセンサ52から出力されるBD信号を用いて、レーザスキャナモータ103の位相制御と回転速度制御を行う。
次に、レーザスキャナモータ103の位相制御と回転速度制御を、図4に基づいて説明する。
レーザスキャナモータ103としては、ブラシレスモータが用いられ、図4の破線の内部は、その等価回路を示している。インダクタンス205は、星型結線され、ブリッジ回路200により励磁され、回転磁界を生成する。ロータ204には、磁性パターンが着磁されており、インダクタンス205の回転磁界により回転して回転多面鏡102を回転駆動する。ホール素子201〜203は、ロータ204に着磁されている磁界を検出し、検出された磁界は、回転磁界制御回路206に入力される。
回転磁界制御回路206は、ホール素子201〜203の出力信号に基づいてロータ204の回転位置を検出し、ロータ204が回転運動を行い得る回転磁界をインダクタンス205が常に発生するように、ブリッジ回路200を制御する。また、回転磁界制御回路206には、加減速制御部207からの加速信号、減速信号が入力され、その信号に基づいてレーザスキャナモータ103の回転制御を行うことで速度制御、さらには位相制御を行う。
加減速制御部207は、第一の加減速制御部(速度制御部)208と第二の加減速制御部(位相制御部)209、これら第一の加減速制御部208と第二の加減速制御部209の信号を合成する加減速信号合成部、及び基準信号生成部211を有している。
まず、第一の加減速制御部208の制御を、図5、図6のタイミングチャートを用いて説明する。
図5は、減速信号が出力される場合のタイミングを示している。速する場合、図5に示したように、BD信号の間隔を2つのカウンタC1,C2を用いて交互にカウントする。これらカウンタC1,C2は、設定値Xに達すると、カウント動作を停止する(図6の加速する場合も同様)。
カウント動作が停止した時点で、次のBD信号が入力されていない場合、すなわち、レーザスキャナモータ103の速度が設定値に達していない場合は、次のBD信号が入力されるまで減速信号が出力される。
図6は、加速信号が出力される場合のタイミングを示している。この加速信号は、上記の設定値Xに達する前にBD信号が入力された場合、すなわち、レーザスキャナモータ103の速度が設定値を超えている場合に出力される。
図6に示したように、BD信号が入力された後、カウンタC1,C2のカウント値が設定値Xに達するまでの間、加速信号が出力される。これらの制御をBD信号が入力されるたびに行うことにより、レーザスキャナモータ103が目標速度Xで回転するように速度制御を行う。
次に、第二の加減速制御部209の制御を、図7,図8のタイミングチャートを用いて説明する。
図7は、減速信号が出力される場合のタイミングチャートを示している。第二の加減速制御部209に位相ON信号が入力されると、BD信号をカウントするBD信号用カウンタと、基準信号生成部で生成される基準信号をカウントする基準信号用カウンタが、それぞれカウントを開始する。そして、BD信号用カウンタ、基準信号用カウンタの一方のカウント値がCPU等によって設定された値になった時の他方のカウント値との差分を検出する。差分の検出は差分カウンタを用いる。差分カウンタは基準信号の周期よりも十分短いクロックをカウントする。
図7は、設定値が「3」の場合を示している(「0」からスタート)。BD信号の方が基準信号より先に設定値に到達した場合は、前記差分から算出される減速信号を出力する。例えば、図7に示すように、差分値の1/4(他の値でも良い)に相当するパルス幅を出力するようにする。実際には、検出された差分値に対して出力するパルス幅の比は、レーザスキャナモータ103の特性などにより決定される(図7は、あくまでも一例である)。
図8は、加速信号が出力される場合のタイミングチャートを示している。この加速信号としては、基準信号のカウンタ値がBD信号のカウンタ値よりも先に設定値に到達した場合に、それらカウント値の差分から算出された加速信号が出力される。
図8は、減速時と同様に、設定値を「3」にし、差分値の1/4に相当するパルス幅が出力されるように設定された場合を示している。これもあくまでも一例であり、減速時と同様に、パルス幅の比は、レーザスキャナモータ103の特性などにより決定される。また、上記例では、設定値を「3」にした場合について述べたが、この設定値も、レーザスキャナモータ103の特性や第一の加減速制御部208から出力される信号も考慮した上で決定すると、より精度の高い制御ができる。
上記の第一、第二の加減速制御部208、209で生成される加減速信号を加減速信号合成部210で合成し、その合成信号を回転磁界制御回路206に出力して、レーザスキャナモータ103の回転制御を行う。
なお、特に今回は加速信号、減速信号の出力タイミングに関しては特に規定はしていないが、加速、減速を画像領域で行うよりも非画像領域で行う方が、画質の劣化を招くことがない。加速、減速を非画像領域で行うように構成する場合、BD信号の入力タイミングがわかっているため、当然、画像領域を知ることが可能である。よって、画像領域を検知し、それ以外の領域で加速信号、減速信号を出力することが望まれる。
次に、レーザスキャナモータ103の位相制御、速度制御を、図9のフローチャートに基づいて説明する。
まず、レーザスキャナモータ103がONされるのを待ち(ステップS1)、レーザスキャナモータ103がONされると、位相制御(第二の加減速制御)がONされているか否かを判別する(ステップS2)。なお、単色モードの場合は、位相制御をONする必要はなく、フルカラーモード時にのみ位相制御がONされる。すなわち、位相制御がONされていない場合(単色モード時)には、第一の加減速制御(速度制御)のみが行われる。従って、単色モードであり、位相制御がONされていない場合は、図5,図6で説明したような制御(第一の加減速制御)、つまりBD信号の間隔が一定になるように加速もしくは減速信号を生成する(ステップS4)。そして、それら加速もしくは減速信号を回転磁界制御回路206に与え、レーザスキャナモータ103の回転速度を制御する(ステップS6)。一方、フルカラーモードであり、位相制御が(第二の加減速制御)ONされている場合は、前記回転速度制御(第一の加減速制御)だけでなく、第二の加減速制御(位相制御)も実行する(ステップS3)。この位相制御は、図7,図8で説明したような制御であり、BD信号の位相を基準信号に合わせるための制御信号を生成する。次に、第一、第二の加減速制御で生成される信号を合成して回転磁界制御回路206に与え、レーザスキャナモータ103の回転速度と位相を制御する(ステップS5)。
ステップS5、又はステップS6の処理が終了すると、レーザスキャナモータ103がOFFされているか否かを判別する(ステップS7)。その結果、レーザスキャナモータ103がOFFされてない場合には、ステップS22に戻り、再度、位相制御がONされているか否かを判別する。レーザスキャナモータ103がOFFされている場合には、レーザスキャナモータ103の制御を終了する。
次に、画像形成装置の全体的な動作を説明する。
画像形成動作開始信号が発せられると、選択された用紙サイズ等により選択された給紙段から給紙動作を開始する。たとえば上段の給紙段から給紙された場合について説明すると、まず、ピックアップローラ22aにより、カセット21aから転写材Pが一枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対23によって記録材Pが給紙ガイド24の間を案内されて、レジストローラ25a、25bまで搬送される。その時、レジストローラ25a,25bは停止されており、記録Pの先端は、ニップ部に突き当たる。その後、レジストローラ25a,25bは、画像形成部10が画像形成を開始するタイミング信号に基づいて回転を始める。この回転開始タイミングは、記録材Pと、中間転写ベルト31上に画像形成部10により一次転写されたトナー画像とが、二次転写領域Teで一致するように設定されている。
一方、画像形成部10では、画像形成動作開始信号が発せられると、各色の感光ドラム11a〜11d上に静電潜像が形成される。但し、静電潜像の形成タイミングは、中間転写ベルト31の回転方向において一番上流にある感光ドラム11dから順に、各色の画像形成部間の距離(隣接する感光ドラムの距離)に応じて決定される。さらに、各色の静電潜像(画像)の形成タイミング信号(副走査基準信号、副走査イネーブル信号)は、記録材Pの搬送速度、すなわち、画像形成スピードに応じたタイミングで出力される。この画像形成スピードに応じた画像形成タイミング信号の生成方法については、後で詳細に説明する。
形成された静電潜像は、前述したプロセスにより現像される。そして、一番上流にある感光ドラム11d上に形成されたイエローのトナー画像が、高電圧が印加された一次転写用帯電器35dによって一次転写領域Tdにおいて中間転写ベルト31に一次転写される。
一次転写されたイエローのトナー像は、次の一次転写領域Tcまで搬送される。一次転写領域Tcでは、前記したタイミング信号により、各画像形成部間(一次転写領域Td〜Tc間)をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、イエローのトナー像の上にレジストを合わせて次のマゼンタのトナー像が転写されることになる。以下も同様の工程が繰り返され、結局、4色のトナー像が重畳して中間転写ベルト31上に一次転写される。
その後、記録材Pが二次転写領域Teに進入し、中間転写ベルト31に接触すると、記録材Pの通過タイミングに合わせて、二次転写ローラ36に高電圧を印加させる。そして、前述したプロセスにより中間転写ベルト31上に形成された4色のトナー画像が、記録材Pの表面に転写される。その後、記録材Pは、搬送ガイド43によって定着ローラ対41a,41bのニップ部まで正確に案内される。そして、定着ローラ対41a,41bの熱、及びニップ部の圧力によって、トナー画像が記録材Pの表面に定着される。その後、記録材Pは、内外の排紙ローラ44、45により搬送され、機外に排出される。
上記の画像形成動作中のプロセススピード、記録紙搬送速度は、紙種(記録材Pの種類)、環境等により速度が可変される。ただし、ポリゴンモータ103の回転速度は変更せずに、副走査方向の画像形成タイミング信号の出力制御と、BD信号(主走査同期信号)を間引くことで、記録紙搬送速度の変化に対応する。
以下、その対応処理の詳細を説明する。ここでは、通常速度モード、減速モード(1/2速)の各モードでの各色の画像形成タイミング信号の生成方法を説明する。
<通常速度モード時>
通常速度モードでは、各色のスキャナーモータ103の同期制御を行う必要があるため、図9で説明した位相制御を行う場合の制御が行われる。そして、各色のスキャナーモータ103が一定速になり、基準信号に同期したことを検知した時点で、CPU等から画像形成動作開始信号を発生させる。
図10,11,12に示すように、この画像形成動作開始信号に対し、各色の画像形成タイミング信号を、各色のBDセンサ52の信号(BD信号)に同期した信号として生成する。なお、図10,11,12は、中間転写ベルト31の回転方向の上流からイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(B)の順に感光ドラム11a〜11dが配列された場合のタイミングを示している(図13,14,15も同様)。
図10は、イエロー(Y)の画像形成タイミング信号、マゼンタ(M)の画像形成タイミング信号、及びそれに関連する信号を示している。
イエロー(Y)のY用画像形成タイミング信号は、画像形成動作開始信号が入力されると、イエローのBD信号(Y_BD信号)に同期させて生成する。そして、このY用画像形成タイミング信号とY_BD信号に基づいて、イエロー(Y)のY用画像データ出力タイミング信号を生成して出力する。
さらに、Y用画像形成タイミング信号は、マゼンタ(M)のM用画像形成タイミング信号を生成するためのM画像形成タイミング用カウンタをクリアするタイミング信号として使用される。
M画像形成タイミング用カウンタは、Y用画像形成タイミング信号発生後のM用の基準信号の立ち上がりに同期してクリアされた後、マゼンタ(M)のBD信号(M_BD信号)をカウントしていく。そして、M画像形成タイミング用カウンタのカウント値が所定の値に達した時点で、マゼンタ(M)のM用画像形成タイミング信号を生成して出力する。
ここでは、M画像形成タイミング用カウンタのカウント値が0100(H)に達した時点で、マゼンタ(M)のM用画像形成タイミング信号を生成して出力する場合を示した。なお、所定のカウント値は、イエローの画像形成部とマゼンタの画像形成部との間の距離に基づいて決定される。
次に、このM用画像形成タイミング信号とM_BD信号に基づいて、マゼンタ(M)のM用画像データ出力タイミング信号が生成され出力される。具体的には、M用画像形成タイミング信号が発生してから所定数(例えば3)のM_BD信号に同期してM用画像データ出力タイミング信号が生成される。
さらに、M用画像形成タイミング信号は、シアン(C)のC用画像形成タイミング信号を生成するためのC画像形成タイミング用カウンタをクリアするタイミング信号として使用される。
これに関するタイミング信号を図11に示す。ここでは、マゼンタ(M)とシアン(C)の基準信号の位相が1/2ずれている場合を示している。
C画像形成タイミング用カウンタは、M用画像形成タイミング信号発生後のC用の基準信号の立ち上がりに同期してクリアされた後、シアン(C)のBD信号(C_BD信号)をカウントしていく。そして、C画像形成タイミング用カウンタのカウント値が所定の値に達した時点で、シアン(C)のC用画像形成タイミング信号が生成され出力される。
ここでは、C画像形成タイミング用カウンタのカウント値が0100(H)に達した時点で、シアン(C)のC用画像形成タイミング信号を生成して出力する場合を示した。なお、所定のカウント値は、マゼンタの画像形成部とシアンの画像形成部との間の距離に基づいて決定される。
次に、このC用画像形成タイミング信号とC_BD信号に基づいて、シアン(C)のC用画像データ出力タイミング信号を生成して出力する。
さらに、C用画像形成タイミング信号は、ブラック(K)のK用画像形成タイミング信号を生成するためのK画像形成タイミング用カウンタをクリアするタイミング信号として使用される。
これに関するタイミング信号を図12に示す。ここでは、シアン(C)とブラック(K)の基準信号の位相が3/4ずれている場合を示している。
K画像形成タイミング用カウンタは、C用画像形成タイミング信号発生後のK用の基準信号の立ち上がりに同期してクリアされた後、ブラック(K)のBD信号(K_BD信号)をカウントしていく。そして、K画像形成タイミング用カウンタのカウント値が所定の値に達した時点で、ブラック(K)のK用画像形成タイミング信号が生成され出力される。
ここでは、K画像形成タイミング用カウンタのカウント値が0100(H)に達した時点で、ブラック(K)のK用画像形成タイミング信号を生成して出力する場合を示した。なお、所定のカウント値は、シアンの画像形成部とブラックの画像形成部との間の距離に基づいて決定される。
次に、このK用画像形成タイミング信号とK_BD信号に基づいて、ブラック(K)のK用画像データ出力タイミング信号が生成され出力される。そして、最下流(この場合はブラック)の画像形成タイミング信号と、その最下流のBD信号に基づいて、レジストローラ25a,25bの回転開始タイミング信号が生成される。
<減速モード>
ここでは、減速モードの例として、記録紙Pの搬送速度が通常速度モード時の1/2で、各色のスキャナーモータ103の回転速度を変えない場合を説明する。この減速モードでも、各色のスキャナーモータ103の同期制御を行う必要があるため、図9で説明した位相制御を行う場合の制御が行われる。なお、位相制御を行うために使用される基準信号の選択方法については、後で詳細に説明する。
各色のスキャナーモータ103が一定速になり、各色の基準信号に同期したことを検知した時点で、CPU等から画像形成動作開始信号を発生させる。図13,14,15に示すように、この画像形成動作開始信号に対し、各色の副走査の画像形成タイミング信号と主走査の画像形成タイミング信号を生成する。
図13は、イエロー(Y)の画像形成タイミング信号、マゼンタ(M)の画像形成タイミング信号、及びそれに関連する信号を示している。
減速モード(1/2速)が選択された場合、まず、通常速度の場合のイエロー(Y)とマゼンタ(M)の副走査の画像形成タイミング信号の間隔に相当するカウント値0100(H)(図10参照)と、位相制御で選択されているイエローのY用基準信号から、マゼンタ(M)の副走査のY用画像形成タイミング信号を出力するために、マゼンタ(M)のM画像形成タイミング用カウンタでカウントされるカウント値と、マゼンタ(M)の位相制御のためのM用基準信号を求める。この場合は、イエローとマゼンタの位相制御で選択されている基準信号が同位相なので、
(数1)
0100(H)×2=0200(H)となる。
これは、M画像形成タイミング用カウンタでカウントされるカウント値として0200(H)を設定し、イエローとマゼンタとで位相制御のための基準信号の位相差を0にすることを示している。
画像形成動作開始信号が入力されると、イエローのBD信号(Y_BD信号)を間引いた間引き後Y_BD信号に同期させてイエロー(Y)のY用画像形成タイミング信号が生成される。そして、このY用画像形成タイミング信号と間引き後Y_BD信号に基づいて、イエロー(Y)のY用画像データ出力タイミング信号が生成され出力される。
さらに、Y用画像形成タイミング信号は、マゼンタ(M)のM用画像形成タイミング信号を生成するためのM画像形成タイミング用カウンタをクリアするタイミング信号として使用される。
M画像形成タイミング用カウンタは、Y用画像形成タイミング信号発生後のM用の基準信号に同期してクリアされた後、マゼンタ(M)のBD信号(M_BD信号)をカウントしていく。そして、M画像形成タイミング用カウンタのカウント値が所定の値に達した時点で、マゼンタ(M)の副走査のM用画像形成タイミング信号が生成され出力される。
ここでは、M画像形成タイミング用カウンタのカウント値が上記の0200(H)に達した時点で、マゼンタ(M)の副走査のM用画像形成タイミング信号が生成され出力される。そして、このM用画像形成タイミング信号発生後の次のマゼンタ(M)のBD信号(M_BD信号)から間引きが開始されると共に、マゼンタの副走査のM用画像形成タイミング信号と間引き後のM_BD信号に基づいて、マゼンタ(M)のM用画像データ出力タイミング信号が生成され出力される。
次に、シアン(C)の画像形成タイミング信号について説明する。マゼンタ(M)とシアン(C)は、通常速度の場合、副走査の画像形成タイミング信号の間隔に相当するカウント値は、0100(H)(図11参照)であり、位相制御で選択されている基準信号が1/2の位相差をもっている。この場合のシアンの副走査の画像形成タイミング信号の出力するためのカウント値を求めると、
(数2)
0100(H)×2=0200(H)
1/2×2=1
∴0200+0001=0201(H)となる。
これは、C画像形成タイミング用カウンタでカウントされるカウント値として0201(H)を設定し、マゼンタとシアンとで位相制御のための基準信号の位相差を0にすることを示している。
図14は、マゼンタ(M)の画像形成タイミング信号、シアン(C)の画像形成タイミング信号、及びそれに関連する信号を示している。マゼンタ(M)のM用画像形成タイミング信号は、シアン(C)のC用画像形成タイミング信号を生成するためのC画像形成タイミング用カウンタをクリアするタイミング信号として使用される。
C画像形成タイミング用カウンタは、M用画像形成タイミング信号発生後のC用の基準信号に同期してクリアされた後、シアン(C)のBD信号(C_BD信号)をカウントしていく。そして、C画像形成タイミング用カウンタのカウント値が所定の値に達した時点で、マゼンタ(M)の副走査のM用画像形成タイミング信号が生成され出力される。
ここでは、M画像形成タイミング用カウンタのカウント値が上記の0201(H)に達した時点で、シアン(C)の副走査のC用画像形成タイミング信号が生成され出力される。そして、このC用画像形成タイミング信号発生後の次のシアン(C)のBD信号(C_BD信号)から間引きが開始されると共に、シアンの副走査のC用画像形成タイミング信号と間引き後のC_BD信号に基づいて、シアン(C)のC用画像データ出力タイミング信号が生成され出力される。
次に、ブラック(K)の画像形成タイミング信号について説明する。シアン(C)とブラック(K)は、通常速度の場合、副走査の画像形成タイミング信号の間隔に相当するカウント値は、0100(H)(図1参照)であり、位相制御で選択されている基準信号が1/4の位相差をもっている。この場合のブラックの副走査の画像形成タイミング信号の出力するためのカウント値を求めると、
(数3)
0100(H)×2=0200(H)
1/4×2=3/2=1+1/2となる。
これは、K画像形成タイミング用カウンタでカウントされるカウント値として0201(H)を設定し、シアンとブラックとで位相制御のための基準信号の位相差を1/2にすることを示している。
図15は、シアン(C)の画像形成タイミング信号、ブラック(K)の画像形成タイミング信号、及びそれに関連する信号を示している。
まず、シアンとブラックのポリゴンモータ13b,13aは、1/2の位相差を持つように制御される。
シアン(C)のC用画像形成タイミング信号は、ブラック(K)のK用画像形成タイミング信号を生成するためのK画像形成タイミング用カウンタをクリアするタイミング信号として使用される。
K画像形成タイミング用カウンタは、C用画像形成タイミング信号発生後のK用の基準信号に同期してクリアされた後、ブラック(K)のBD信号(K_BD信号)をカウントしていく。そして、K画像形成タイミング用カウンタのカウント値が所定の値に達した時点で、ブラック(K)の副走査のM用画像形成タイミング信号が生成され出力される。
ここでは、K画像形成タイミング用カウンタのカウント値が上記の0201(H)に達した時点で、ブラック(K)の副走査のK用画像形成タイミング信号が生成され出力される。そして、このK用画像形成タイミング信号発生後の次のブラック(K)のBD信号(K_BD信号)から間引きが開始されると共に、ブラックの副走査のK用画像形成タイミング信号と間引き後のK_BD信号に基づいて、ブラック(K)のK用画像データ出力タイミング信号が生成され出力される。
そして、最下流(この場合は、ブラック)の副走査のK用画像形成タイミング信号と間引き後のK_BD信号に基づいて、レジストローラ25a,25bの回転開始タイミングが決定される。
このように、本実施の形態では、紙搬送速度が減速した場合にポリゴンモータ(ポリゴンミラー)の回転速度を変えずに対処する場合に、前段側の画像形成部の副走査方向の画像形成タイミング信号と、間引きを行っていない主走査同期信号を用いて、ライン抜かしのタイミングを制御することで、各色の画像がずれることを防止している。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、例えば、搬送速度が1/2の場合だけでなく、1/3〜1/nの搬送速度の場合でも、通常動作時の副走査の画像形成タイミング信号出力用のカウント値、位相制御用の基準信号の位相差を3倍〜n倍することで対処することが可能となる。
また、中間転写ベルトを用いることなく、感光体から記録用紙に直接転写する装置に適用することもできる。
また、本発明の目的は、上記実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体(または記録媒体)を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は、本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した(図13から図15に示す)タイムチャートに対応するプログラムコードが格納されることになる。
また、本発明の目的は、実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
又、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用いることができる。
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
本発明の画像形成装置の概略構成を示す断面図である。 4つのレーザスキャナユニットの配列状態を示す図である。 レーザスキャナユニットの構成を示す斜視図である。 レーザスキャナモータの制御部の構成を示すブロック図である。 第一の加減速制御部の回転速度制御を示すタイミングチャートである(減速制御時)。 第一の加減速制御部の回転速度制御動作を示すタイミングチャートである(加速制御時)。 第二の加減速制御部の位相制御を示すタイミングチャートである(減速制御時)。 第二の加減速制御部の位相制御を示すタイミングチャートである(加速制御時)。 レーザスキャナモータの加減速制御を示すフローチャートである。 通常速度時のイエローとマゼンタの画像形成タイミング信号生成処理を示すタイミングチャートである。 通常速度時のマゼンタとシアンの画像形成タイミング信号生成処理を示すタイミングチャートである。 通常速度時のシアンとブラックの画像形成タイミング信号生成処理を示すタイミングチャートである。 減速時(1/2速)のイエローとマゼンタの画像形成タイミング信号処理を示すタイミングチャートである。 減速時(1/2速)のマゼンタとシアンの画像形成タイミング信号生成処理を示すタイミングチャートである。 減速時(1/2速)のシアンとブラックの画像形成タイミング信号生成処理を示すタイミングチャートである。
符号の説明
11a〜11d…感光ドラム
13a〜13d…レーザスキャナユニット
31…中間転写ベルト
40…定着ユニット
52…BDセンサ
102…回転多面鏡
103…レーザスキャナモータ
206…回転磁界制御回路
207…加減速制御部
208…第一の加減速制御部
209…第二の加減速制御部
210…加減速信号合成部
211…基準信号生成部

Claims (4)

  1. 複数の色のトナーそれぞれに対応して設けられる複数の画像形成手段であって、像担持体と、光源と、該光源から出射された光を前記像担持体上に偏向走査する回転多面鏡とを有する露光手段と、前記像担持体の露光された部分をトナーによって現像する現像手段と、を有し、前記像担持体上のトナーを記録媒体に転写することによって画像を形成する複数の画像形成手段と、
    前記複数の画像形成手段に係る複数の前記露光手段にそれぞれ設けられる複数の前記回転多面鏡の回転位相を合わせるために該複数の露光手段に対してそれぞれ基準信号を生成する際、前記複数の露光手段のうち第1の露光手段の基準信号に対して位相差が設定された第2の露光手段の基準信号を生成する基準信号生成手段と、
    前記複数の回転多面鏡によって偏向される反射光をそれぞれ検知することによって該複数の回転多面鏡で行う前記偏向走査に係る主走査同期信号、及び副走査方向の画像形成タイミングをそれぞれ決定するための画像形成タイミング信号を生成し、該主走査同期信号と該画像形成タイミング信号とに基づいて前記複数の露光手段がそれぞれ対応する前記像担持体の露光を開始するように制御する露光制御手段と、を有し、
    前記像担持体上のトナーを前記記録媒体上に転写する位置における該記録媒体の搬送速度を第1の搬送速度及び該第1の搬送速度よりも低速の第2の搬送速度に制御可能であり、かつ該記録媒体の搬送速度に拘らず所定の速度で前記回転多面鏡を回転駆動する画像形成装置において、
    前記基準信号生成手段は、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、前記第1の露光手段の基準信号に対して設定された第2の露光手段の基準信号の位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる位相差を、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合の位相差として設定した前記第2の露光手段の基準信号を生成し、
    前記露光制御手段は、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合、前記複数の画像形成手段のうちの第1の画像形成手段に係る前記第1の露光手段に対する前記画像形成タイミング信号に基づいて、第2の画像形成手段に係る前記第2の露光手段を制御するための前記主走査同期信号のカウントを開始し、該カウント値が、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、該第1の画像形成手段に係る前記第1の露光手段に対する位相制御用の基準信号と該第2の画像形成手段に係る前記第2の露光手段に対する位相制御用の基準信号との位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる値に基づいて設定される所定値に達したことに応じて、該第2の画像形成手段に係る該第2の露光手段に対して出力される前記主走査同期信号について間引き処理を行うことを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記複数の画像形成手段は、複数の前記像担持体上のトナーがそれぞれ転写される、回転する中間転写体を介して前記像担持体上のトナーを前記記録媒体に転写し、該中間転写体の回転方向において、該中間転写体上にそれぞれ転写されたトナーを前記記録媒体上に転写する位置から見て、前記第1の画像形成手段に係る前記像担持体のトナーが該中間転写体に転写される位置は、前記第2の画像形成手段に係る前記像担持体のトナーが転写される位置よりも上流側であることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 複数の色のトナーそれぞれに対応して設けられる複数の画像形成工程であって、光源から出射された光を回転多面鏡により像担持体上に偏向走査する露光工程と、前記像担持体の露光された部分をトナーによって現像する現像工程と、を有し、前記像担持体上のトナーを記録媒体に転写することによって画像を形成する複数の画像形成工程と、
    前記複数の画像形成工程に係る複数の前記露光工程にそれぞれ対応する複数の前記回転多面鏡の回転位相を合わせるために該複数の露光工程に対してそれぞれ基準信号を生成する際、前記複数の露光工程のうち第1の露光工程の基準信号に対して位相差が設定された第2の露光工程の基準信号を生成する基準信号生成工程と、
    前記複数の回転多面鏡によって偏向される反射光をそれぞれ検知することによって該複数の回転多面鏡で行う前記偏向走査に係る主走査同期信号、及び副走査方向の画像形成タイミングをそれぞれ決定するための画像形成タイミング信号を生成し、該主走査同期信号と該画像形成タイミング信号とに基づいて前記複数の露光工程がそれぞれ対応する前記像担持体の露光を開始するように制御する露光制御工程と、を有し、
    前記像担持体上のトナーを前記記録媒体上に転写する位置における該記録媒体の搬送速度を第1の搬送速度及び該第1の搬送速度よりも低速の第2の搬送速度に制御可能であり、かつ該記録媒体の搬送速度に拘らず所定の速度で前記回転多面鏡を回転駆動する画像形成装置の制御方法において、
    前記基準信号生成工程は、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、前記第1の露光工程の基準信号に対して設定された第2の露光工程の基準信号の位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる位相差を、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合の位相差として設定した前記第2の露光工程の基準信号を生成し、
    前記露光制御工程は、前記記録媒体が前記第2の搬送速度で搬送される場合、前記複数の画像形成工程のうちの第1の画像形成工程に係る前記第1の露光工程に対する前記画像形成タイミング信号に基づいて、第2の画像形成工程に係る前記第2の露光工程を制御するための前記主走査同期信号のカウントを開始し、該カウント値が、前記記録媒体が前記第1の搬送速度で搬送される場合の、該第1の画像形成工程に係る前記第1の露光工程に対する位相制御用の基準信号と該第2の画像形成工程に係る前記第2の露光工程に対する位相制御用の基準信号との位相差に、前記第1の搬送速度に対する前記第2の搬送速度の減速比の逆数を乗じることによって得られる値に基づいて設定される所定値に達したことに応じて、該第2の画像形成工程に係る該第2の露光工程に対して出力される前記主走査同期信号について間引き処理を行うことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
  4. 前記複数の画像形成工程は、複数の前記像担持体上のトナーがそれぞれ転写される、回転する中間転写体を介して前記像担持体上のトナーを前記記録媒体に転写し、該中間転写体の回転方向において、該中間転写体上にそれぞれ転写されたトナーを前記記録媒体上に転写する位置から見て、前記第1の画像形成工程に係る前記像担持体のトナーが該中間転写体に転写される位置は、前記第2の画像形成工程に係る前記像担持体のトナーが転写される位置よりも上流側であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置の制御方法。
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