JP4549139B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを用いて像担持体上にカラー画像または複数色を重ね合わせる画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機などの主走査方向の画像倍率を補正する画像形成装置に関する。

特許文献１、２等に開示されている従来技術では、画像の色補正の精度を向上するために、ポリゴンミラーの任意の面に対して２つの光検出手段を用意し、それにより計測される時間差を測定し、その時間差を基にしてポリゴン面全てに反映する方式が取られてきた。しかし、その方法ではポリゴンミラー各面のばらつきを考慮していないため、誤った倍率補正を行うおそれがある。また時間差を読み取るときのばらつきを考慮していないため、正確な倍率補正を行えないという問題点があった。
特開２００１−１０８９２１号公報 特開平８−１３６８３８号公報

本発明では上記事情を鑑みて、ポリゴンミラー各面のばらつきを考慮した主走査方向の倍率補正を行う画像形成装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の態様は、画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する２つの光ビーム検出手段と、２つの前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから２つの前記光ビーム検出手段のうちの他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段で計測した時間差により主走査方向の前記像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正手段を有し、前記時間差計測手段は、前記偏向手段の各面における時間差を計測し、前記倍率補正手段は、前記偏向手段の各面における時間差が基準の時間差になるように前記偏向手段の各面毎の補正値を算出し、前記偏向手段の各面において前記補正値による補正を行うものである。

本発明の別の態様では、上記態様において、前記時間差計測手段は、前記偏向手段の各面における時間差を複数回計測し、複数回計測された前記時間差の前記偏向手段の各面における加重平均値を算出し、前記倍率補正手段は、前記偏向手段の各面における加重平均値を基にした前記偏向手段の各面毎の補正値を算出し、前記偏向手段の各面において前記補正値による補正を行うことを特徴とする。

上述の加重平均を算出する方法では、より測定時間が現在に近いほうに重みを付けて平均化しているので、走査時間は現状に近いものとなり、ばらつきを押さえた値を測定することができる。

ポリゴンミラー各面のばらつきを考慮しているため、倍率補正の精度が向上している。

以下、本発明の画像形成装置を実施するための最良の形態を本明細書と同時に提出する図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の画像形成装置として、搬送ベルトに沿って画像形成部が並んだタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置の構成を記載してある。まずこのカラー画像形成装置の概要を説明する。

各々異なる色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）の画像を形成する画像形成部が、転写紙１を搬送する搬送ベルト２に沿って一列に配置されている。

搬送ベルト２は、その一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ３、４によって架設されており、搬送ローラ３、４の回転により矢印方向に回転駆動される。搬送ベルトの下部には、転写紙１が収納された給紙トレイ５が備えられている。

給紙トレイ５に収納された転写紙１のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時に給紙され、途中レジストセンサ１４により各ユニットとのタイミングが取られ、静電吸着によって搬送ベルト２上に吸着される。吸着された転写紙１は、第１の画像形成部（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（イエロー）は、感光体ドラム６Ｙと感光体ドラム６Ｙの周囲に配置された帯電器７Ｙ、露光器８、現像器９Ｙ、感光体クリーナー１０Ｙから構成されている。

感光体ドラム６Ｙの表面は、帯電器７Ｙで一様に帯電された後、露光器８によりイエローの画像に対応したレーザー光１１Ｙ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９Ｙで現像され、感光体ドラム６Ｙ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６Ｙと搬送ベルト２上の転写紙１と接する位置（転写位置）で転写器１２Ｙによって転写され、転写紙１上に単色（イエロー）の画像を形成する。

転写が終わった感光体ドラム６Ｙは、ドラム表面に残った不要なトナーを感光体クリーナ１０Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備えることとなる。このように、第１の画像形成部（イエロー）で単色（イエロー）を転写された転写紙１は、搬送ベルト２によって、感光体ドラム６Ｍと感光体ドラム６Ｍの周囲に配置された帯電器７Ｍ、露光器８、現像器９Ｍ、感光体クリーナー１０Ｍにより構成される第２の画像形成部（マゼンタ）に搬送される。

ここでも、同様にレーザー光１１Ｍが露光し、感光体ドラム６Ｍ上に形成されたトナー像（マゼンタ）は、転写紙１上に重ねて転写される。転写紙１は、さらに感光体ドラム６Ｃと感光体ドラム６Ｃの周囲に配置された帯電器７Ｃ、露光器８、現像器９Ｃ、感光体クリーナー１０Ｃにより構成される第３の画像形成部（シアン）、および感光体ドラム６Ｋと感光体ドラム６Ｋの周囲に配置された帯電器７Ｋ、露光器８、現像器９Ｋ、感光体クリーナー１０Ｋにより構成される第４の画像形成部（ブラック）に搬送され、同様にレーザー光１１Ｃ、１１Ｋが露光し、形成されたトナー像が転写紙１に転写されてカラー画像を形成してゆく。第４の画像形成部を通過してカラー画像が形成された転写紙１は、搬送ベルト２から剥離され、定着器１３にて定着された後、排紙される。

図２には、図１の露光部８を構成する部品の一つである、画像書込機能を有するレーザビーム走査装置およびその周辺の制御系を記載したものである。図２を参照してレーザビーム走査装置およびその周辺の制御系に関する構成及び動作の説明をする。

レーザビーム走査装置は、主走査方向両端部に光ビーム（レーザビーム）を検知する光ビーム検出手段としての先行同期検知センサ１０５、後行同期検知センサ１０６が備えられており、ｆθレンズ１０３を透過したレーザビームが先行同期検知センサ１０５、後行同期検知センサ１０６に入射し検知されるような構成となっている。図２においては、複数あるレンズの代表としてｆθレンズ１０３のみを示し、他のレンズはその図示を省略している。先行同期検知センサ１０５、後行同期検知センサ１０６は、同期検知信号となるレーザビーム走査同期信号の検知を行うための同期検知の役割も果たしている。

レーザビームが走査されることにより、先行同期検知センサ１０５、後行同期検知センサ１０６がそれぞれレーザビームを検知してレーザビーム検知信号ＤＥＴＰ１、ＤＥＴＰ２を出力し、このレーザビーム検知信号ＤＥＴＰ１、ＤＥＴＰ２が、時間差計測部１０７へ送られる。

時間差計測部１０７は、先行同期検知センサ１０５の出力信号ＤＥＴＰ１と後行同期検知センサ１０６の出力信号ＤＥＴＰ２との時間差を測定し、平均化するなどの算術機能を有し、制御装置（ＣＰＵ１１１）からの設定タイミングに応じて時間差測定及びその測定に基づく演算を行い、測定結果及び演算結果を、倍率補正制御部１１０へ送る。

倍率補正制御部１１０は、ＣＰＵ１１１から設定された書込クロック周波数及び位相シフト値の初期設定値又は／かつ現在の設定値を記憶する記憶部（不図示）を有する。そして、書込クロックの周波数によって主走査方向の画像倍率が変わることを利用して、または書込クロック調整単位では、調整することが出来ない微少時間を、位相をシフトさせることにより画像倍率が変わることを利用して、最適な書込クロック周波数及び位相シフト値を算出する機能を有する。又、書込クロック周波数を固定して、最適な位相シフト値を算出する機能も有する。前記位相シフト値とＣＰＵ１１１から設定された基準値を比較する機能も有する。ＣＰＵ１１１の設定により以上の機能を発揮して、書込クロック設定及び位相シフトを実行する制御信号を書込クロック生成部１０８へ送る。

書込クロック生成部１０８は、ＰＬＬ発信装置１０８−１と位相制御装置１０８−２により構成されており、上記倍率補正制御部１１０の制御を受けて書込クロックの生成、及び位相シフトを実行する。
ＰＬＬ発信装置１０８−１は発振器１１２からのクロックを受けて、書込クロックＶＣＬＫのｎ倍の周波数を有するＰＬＬ発信クロックを生成する機能を有する。
位相制御装置１０８−２は同期検知信号である上記ＤＥＴＰ１に同期してＰＬＬ発信クロックをｎ分周し、ＤＥＴＰ１に同期した書込クロックＶＣＬＫを生成する機能を有する。そして、上記ＰＬＬ発信クロック半周期の整数倍量を書込クロックＶＣＬＫの特定周期に加減することで、１画素単位で書込クロック周期をシフトする機能を有する。

書込クロック生成部１０８で周波数可変及び位相可変による主走査の画像倍率補正がなされた書込クロックＶＣＬＫは、光ビーム発生手段駆動部としてのＬＤ(Laser Diode)変調装置１０１へ送られる。ＬＤ変調装置１０１は、レーザビーム走査装置におけるＬＤユニット内のＬＤ１０９の点灯を書込クロック生成部１０８からの書込クロックＶＣＬＫに同期させた画像信号に応じて制御する。従ってＬＤユニット内のＬＤ１０９から画像信号に応じて変調されたレーザビームが出射され、このレーザビームがポリゴンミラー１０２により偏向されてｆθレンズ１０３を介して図１の６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋに相当する感光体１０４上を走査することになる。

以下、本形態で実施される倍率補正に係る時間差測定及びその測定に基づく演算の方法について説明する。まず図４のポリゴンミラー１０２において、その各面（６面の場合）に対してm1〜m6の番号を振り分ける。そして各面m1〜m6の先行同期検知センサ１０５と後行同期検知センサ１０６の通過時間の差をそれぞれt1〜t6とする（図５タイミングチャート参照）。時間差t1〜t6は時間差計測部１０７で測定し、ＣＰＵ１１１にそのデータを送る。ＣＰＵ１１１では、基準(理想)となる時間差をTとすると、ポリゴンミラー各面の走査誤差率はそれぞれ(t1/T)〜(t6/T)となるので、再び基準値Tに戻るよう、倍率補正制御部１１０による処理によりm1〜m6各面を各々の倍率で走査時間の補正を行う。

倍率補正に係る時間差測定及びその測定に基づく演算の他の方法について説明する。
ポリゴンミラー１０２の各面m1〜m6の先行同期検知センサ１０５と後行同期検知センサ１０６の通過時間の差t1〜t6を時間差計測部１０７で測定する。ただしＣＰＵ１１１に送るデータはt1〜t6の平均(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6とする。ＣＰＵ１１１では、ポリゴンミラー１面の基準(理想)となる時間差をTとすると、時間差計測部１０７から送られてきた平均時間より(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6Tが平均的なポリゴンミラー各面の走査誤差率となるので、この走査誤差率を元に倍率補正制御部１１０による処理によりm1〜m6各面を同じ倍率で走査時間の補正を行う。

倍率補正に係る時間差測定及びその測定に基づく演算の他の方法について説明する。
ポリゴンミラー１０２の各面m1〜m6の先行同期検知センサ１０５と後行同期検知センサ１０６の通過時間の差t1〜t6を時間差計測部１０７で測定する。そして、同様の測定をn回繰返し、t1〜t6を加重平均した値t1'〜t6'をＣＰＵ１１１に送る。加重平均の仕方は、n=3の場合を例に説明する。いまポリゴンミラー面の1つm1の時間差測定結果がt11、t12、t13だったとすると、各々に異なった重みづけの係数ω1、ω2、ω3を掛けて平均する。この時、重みづけの係数はω1+ω2+ω3=1の関係になるようにすると、ポリゴンミラー面m1の時間差の加重平均値t1'はt1'=(ω1・t11+ω2・t12+ω3・t13)となる。重みづけの係数の決め方は、例えば測定した時間が一番近いほうに重みを置きたければω1=0.25、ω2=0.25、ω3=0.50するなど、条件に合わせて変更する。ＣＰＵ１１１では、基準(理想)となる時間差をTとすると、ポリゴンミラー各面の走査誤差率はそれぞれ(t1'/T)〜(t6'/T)となるので、再び基準値Tに戻るよう、倍率補正制御部１１０による処理によりm1〜m6各面を各々の倍率で走査時間の補正を行う。

倍率補正に係る時間差測定及びその測定に基づく演算の他の方法について説明する。
ポリゴンミラー１０２の各面m1〜m6の先行同期検知センサ１０５と後行同期検知センサ１０６の通過時間の差t1〜t6を時間差計測部１０７で測定し、それらの総和(t1+t2+t3+t4+t5+t6)を算出する。そして、同様の測定、算出をn回繰返し、総和の加重平均値(t1+t2+t3+t4+t5+t6)'を算出する。加重平均の方法は上述の方法と同様である。ＣＰＵ１１１に送るデータは総和の加重平均値(t1+t2+t3+t4+t5+t6)'とする。ＣＰＵ１１１では、ポリゴンミラー１面の基準(理想)となる時間差をTとすると、時間差計測部１０７から送られてきた総和時間より(t1+t2+t3+t4+t5+t6)'/6Tが平均的なポリゴンミラー各面の走査誤差率となるので、この走査誤差率を元に倍率補正制御部１１０による処理によりm1〜m6各面を同じ倍率で走査時間の補正を行う。

倍率補正に係る時間差測定及びその測定に基づく演算の他の方法について説明する。
ポリゴンミラー１０２の各面m1〜m6の先行同期検知センサ１０５と後行同期検知センサ１０６の通過時間の差t1〜t6を時間差計測部１０７で測定し、それらの平均値(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6を算出する。そして、同様の測定、算出をn回繰返し、平均値の加重平均値｛(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6｝'を算出する。加重平均の方法は上述の方法と同じである。ＣＰＵ１１１に送るデータは平均値の加重平均値｛(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6｝'とする。ＣＰＵ１１１では、ポリゴンミラー１面の基準(理想)となる時間差をTとすると、時間差計測部１０７から送られてきた平均時間より｛(t1+t2+t3+t4+t5+t6)/6｝'/Tが平均的なポリゴンミラー各面の走査誤差率となるので、この走査誤差率を元に倍率補正制御部１１０による処理によりm1〜m6各面を同じ倍率で走査時間の補正を行う。

なお、上述した形態は本発明を実施するための最良の形態であるがこれに限定する趣旨ではない。従って、本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形することが可能である。

例えば、図２のレーザビーム走査装置およびその周辺の制御系に関する構成は、図３に示す構成でも実現可能である。つまり、倍率補正制御部１１０は独立の制御部として存在することなく、倍率補正に関する機能はＣＰＵ１１１が担うことになる。このとき時間差計測部１０７は、測定結果及び演算結果をＣＰＵ１１１へ送り、ＣＰＵ１１１は、書込クロック周波数及び位相シフト値の初期設定値又は／かつ現在の設定値を記憶し、最適な書込クロック周波数及び位相シフト値を算出する。又、書込クロック周波数を固定して、最適な位相シフト値を算出する。前記位相シフト値と基準値を比較する。そして、必要に応じて制御信号を書込クロック生成部１０８へ送る。倍率補正制御部１１０が担う機能を外部のＣＰＵに委ねることによりレーザビーム走査装置自体の構成を簡素化し、負荷を低減することができる。

また図２及び図３においては、書込クロック生成部１０８と時間差計測部１０７及び倍率補正制御部１１０は別々の構成としているが、これらを１つの回路としてまとめたものを使用し、装置の簡素化を図っても良い。

本発明の画像形成装置を搭載したプリンタ、カラー複写機、ＭＦＰ(Multi Functional Products)の開発が望まれる。

タンデムタイプのカラー画像形成装置の構成を記載した図面である。 レーザビーム走査装置およびその周辺の制御系の構成を記載した図面である。 レーザビーム走査装置およびその周辺の制御系の他の構成を記載した図面である。 ポリゴンミラー１０２を図示したものである。 ＤＥＴＰ１及びＤＥＴＰ２に関するタイミングチャートである。

符号の説明

１ 転写紙
２ 搬送ベルト
３ 搬送ローラ
４ 搬送ローラ
５ 給紙トレイ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 感光体ドラム
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ 帯電器
８ 露光器
９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ 現像器
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 感光体クリーナー
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ レーザー光
１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ 転写器
１３ 定着器
１０１ ＬＤ変調装置
１０２ ポリゴンミラー
１０３ ｆθレンズ
１０４ 感光体
１０５ 先行同期検知センサ
１０６ 後行同期検知センサ
１０７ 時間差計測部
１０８ 書込クロック生成部
１０８−１ ＰＬＬ発信装置
１０８−２ 位相制御装置
１０９ ＬＤ
１１０ 倍率補正制御部
１１１ 発振器
１１２ ＣＰＵ

Claims (2)

1. 画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、
   画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、
   前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する２つの光ビーム検出手段と、
   ２つの前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから２つの前記光ビーム検出手段のうちの他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、
   前記時間差計測手段で計測した時間差により主走査方向の前記像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正手段を有し、
   前記時間差計測手段は、前記偏向手段の各面における時間差を計測し、
   前記倍率補正手段は、前記偏向手段の各面における時間差が基準の時間差になるように前記偏向手段の各面毎の補正値を算出し、前記偏向手段の各面において前記補正値による補正を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記時間差計測手段は、前記偏向手段の各面における時間差を複数回計測し、複数回計測された前記時間差の前記偏向手段の各面における加重平均値を算出し、
   前記倍率補正手段は、前記偏向手段の各面における加重平均値を基にした前記偏向手段の各面毎の補正値を算出し、前記偏向手段の各面において前記補正値による補正を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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