JP4728649B2

JP4728649B2 - 画像形成装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置及び複写機

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Publication number: JP4728649B2
Application number: JP2005003258A
Authority: JP
Inventors: 桂樹吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2025-01-07
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Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、形成対象画像データを構成する各色成分の単色画像データのそれぞれに対応した静電潜像を、予め設定・記憶されている書込制御設定情報に基づくレーザービームの書込制御により前記各色成分にそれぞれ対応して互いに並列配置された感光体上に形成する書込光学手段を有し、それら各感光体上にそれぞれ形成された各色成分の静電潜像を現像手段により各色成分に対応したトナー像化し、それら各感光体上のトナー像を前記各感光体の並列配置方向に移動する搬送体上に載置された転写紙上に直接重畳転写するか、または、前記各感光体の並列配置方向に移動する中間転写体上に重畳転写して転写紙上に再転写することでカラー画像を転写紙上に形成するカラー画像形成手段を備えた、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に関する。また、そのような構成の画像形成装置を構成として含むプリンタ装置、ファクシミリ装置及び複写機に関する。

いわゆるタンデム方式、つまり、各色成分に対応した感光体を並列配して、各感光体上に書込形成したトナー像を転写体（間接転写方式の場合には中間転写体、直接転写方式の場合には搬送体）上に重畳転写する方式のカラー画像形成に対応した画像形成装置においては、形成対象画像データを構成する各色成分の単色画像データに対応するトナー像が転写体（通常はベルトであることが多いがそれに限らない）上において対応する画素同士が互いにずれなく重畳転写されることが望ましい。しかし、タンデム方式では、各色成分のそれぞれについて感光体が配置さるため、各感光体を含む画像形成機構を精度よく組み立て、また、その精度を長期間維持することが理想とされる。

しかし、実際には、組み立て精度には限界があり、精度良く組み立てても経時変化で精度が落ちてしまうことがある。

そうなると、転写体上に重畳転写されたカラー重ね画像において各色成分の画像の形成位置が主走査方向及び副走査方向に相対的にずれてしまい、見た目には色ずれとなって認識され、形成画像の画質劣化の大きな要因となっていた。

そのため、特許文献１，２，３等に示されるように、いわゆるタンデム方式の画像形成装置においては、主走査方向または／及び副走査方向に存在する各色成分相互の転写位置のずれを測定し、その測定したずれが相殺されるように、主走査方向または／及び副走査方向の書込開始タイミングを適応的に補正するようにする位置ずれ補正機能を備えたものがある。
特開2000-284561号公報特開2001-209223号公報特開2003-279873号公報

しかし、従来の主走査方向の位置ずれ補正は、画素（ドット）の幅（画素クロックの周期に相当）単位での書込開始位置の変更により行われ、２画素（ドット）以下の精度まで合わせることができた。

また、従来の副走査方向の位置ずれ補正は、主走査ラインの幅（副走査周期）単位での書込開始位置の変更により行われ、２ライン以下の精度まで合わせることができた。

しかし、主走査方向であれ副走査方向であれ、各色成分間の相互の位置ずれ量は、アナログな量であるため、装置側の都合で決められる画素の幅（周期）や主走査ラインの幅（副走査周期）により割り切れるとは限らない。つまり、画素単位または主走査ライン単位での書込開始位置の調整では位置ずれは完全には補正できず、１画素幅以下または１主走査ライン幅以下のレベルの位置ずれが残存してしまう場合があるということになる。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、主走査方向の位置ずれを画素幅以下の精度で補正でき、また、副走査方向の位置ずれを主走査ラインの幅以下の精度で補正できる画像形成装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置及び複写機を提供することを目的とする。

この発明による画像形成装置は、形成対象画像データを構成する各色成分の単色画像データのそれぞれに対応した静電潜像を、予め設定・記憶されている書込制御設定情報に基づくレーザビームの書込制御により前記各色成分にそれぞれ対応して互いに並列配置された感光体上に形成する書込光学手段を有し、それら各感光体上にそれぞれ形成された各色成分の静電潜像を現像手段により各色成分に対応したトナー像化し、それら各感光体上のトナー像を前記各感光体の並列配置方向に移動する搬送体上に載置された転写紙上に直接重畳転写するか、または、前記各感光体の並列配置方向に移動する中間転写体上に重畳転写して転写紙上に再転写することでカラー画像を転写紙上に形成するカラー画像形成手段を備えた画像形成装置であって、前記各色成分のそれぞれ対応したマークを含む所定の位置ずれ検出用パターンデータに対応する位置ずれ検出用トナーパターンを前記カラー画像形成手段により前記搬送体上または中間転写体上に形成する位置ずれ検出用パターン形成手段と、前記搬送体上または前記中間転写体上に形成された前記位置ずれ検出用トナーパターンを構成する各マークを検出する位置検出手段と、前記位置ずれ検出用トナーパターン形成手段により形成させた前記位置ずれ検出用トナーパターンを前記位置検出手段により検出して得られた各色成分相互の位置ずれが相殺されるように前記書込制御設定情報を修正する設定情報修正手段と、前記書込制御設定情報に基づいて主走査方向の各色成分相互の位置ずれを前記書込光学手段における主走査方向の書込開始タイミングの画素クロック単位での変更により補正すると共にその補正後に残存した画素クロックの周期以下のレベルの位置ずれを一部画素クロックについての位相制御による周期変更により補正する主走査方向位置ずれ補正手段とを備え、前記各色成分の一部の色に対応した主走査方向のレーザビームのスキャン方向と残りの前記各色成分の色に対応した主走査方向のレーザビームのスキャン方向とが互いに逆であり、かつ前記レーザビームのスキャン範囲内における、同期検知位置から前記転写紙のサイズに応じて算出される有効画像領域の先端までの距離が、前記スキャン方向によらず等しく、ｄｐｉ単位で規定された解像度に伴う画素が、ｍｍ単位で規定された前記有効画像領域にいくつ分であるかを前記各色成分についてそれぞれ算出する際に１画素未満の端数が生じた場合、その端数に応じて、前記各色成分の前記同期検知位置から前記有効画像領域の先端までの画素についての前記画素クロックに対して前記位相制御による周期変更を行って前記１画素未満の端数による前記両スキャン方向での有効画像領域のずれを補正する手段をさらに備えたものである。

また、このような画像形成装置において、前記書込制御設定情報に基づいて副走査方向の前記各色成分相互の位置ずれを前記書込光学手段における副走査方向の書込開始タイミングの主走査ライン単位での変更により補正すると共にその補正後に残存した主走査ライン周期以下のレベルの位置ずれを、前記各色成分にそれぞれ対応した感光体の回転速度を個別に制御することにより補正する副走査方向位置ずれ補正手段を備えるとよい。

このプリンタ装置は、上記いずれかの画像形成装置の構成を備えたものである。

このファクシミリ装置は、上記いずれかの画像形成装置の構成を備えたものである。

この複写機は、上記いずれかに記載の画像形成装置の構成を備えたものである。

以上のようなこの発明による画像形成装置によれば、主走査方向の画素幅以下のレベルの位置ズレの補正が可能となり、各色成分相互の主走査方向の位置ずれ（色ずれ）を精度良く補正することが可能となる効果が得られる。また、記録紙サイズに応じて設定される各色成分ごとの有効画像範囲を画素幅以下のレベルで一致化することが可能となるため、記録紙サイズによるずれ量の変動を抑制して色ずれ量を安定化することが可能となる効果が得られる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明において、更に、副走査方向の主走査ライン幅以下のレベルの位置ズレの補正が可能となり、各色成分相互の副走査方向の位置ずれ（色ずれ）を精度良く補正することが可能となる効果が得られる。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果をプリンタ装置において得ることが可能となる。

請求項４に係る発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果をファクシミリ装置において得ることが可能となる。

請求項５に係る発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果を複写機において得ることが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１に、本発明を実施するための最良の形態に係る画像形成取装置１を含むシステム構成について示す。

同図において、画像形成装置１は、ＰＳＴＮ２００を介してＰＳＴＮ２００上のファクシミリ装置２０１との間で画データの送受信を行うことができる。また、画像形成装置１は、もしＩＳＤＮ３００とのインターフェースを備えればＩＳＤＮ３００上のファクシミリ装置３０１との間での画データの送受信も可能である（本発明を実施するための最良の形態では備えていない）。また、画像形成装置１は、ＬＡＮ１００に接続され、パケット変換を行うルータ装置１０２を介してインターネット４００に接続され、インターネット４００上のパーソナルコンピュータ４０２との間で電子メールによる画像データの送受信や、インターネット４００上のネットワークファクシミリ装置４０１との電子メールやＩＴＵ−Ｔ勧告Ｔ．３８などに基づくリアルタイムネットワークファクシミリ通信による画データの送受信を行うことができる。また、画像形成装置１は、ＬＡＮ１００上のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ等との間で画データのやりとりを行うことができる。

つまり、画像形成装置１は、公衆回線を介した通常のファクシミリ装置、ネットワークファクシミリ装置、ＰＣ１０１ａ等にとってのスキャナ装置、ＰＣ１０１ａ等にとってのプリンタ装置、複写機等としての機能を複合的に備えたものである。

図２に、画像形成装置１のブロック構成について示す。

同図において、ＣＰＵ２は、ＲＡＭ４を作業領域として使用しつつ、ＲＯＭ３に書き込まれた制御プログラムに基づいて装置各部を制御したり、各種データ処理をしたり、プロトコル制御を行う中央演算処理装置である。

ＲＯＭ３は、ＣＰＵ２が装置各部を制御するための制御プログラムや、各文字コードに対応するフォントデータなどの制御に必要な各種データが記憶されるリードオンリメモリである。

ＲＡＭ４は、前述したようにＣＰＵ２の作業領域として使用されるランダムアクセスメモリである。

ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリ）５は、装置動作に必要な各種情報が記憶されると共に、装置の電源がオフされた状態でもその記憶内容を保持するためのメモリであり、バッテリバックアップされたＳＲＡＭ（スタティックＲＡＭ）や磁気ディスク装置への置き換えも可能である。

時計回路６は、現在の日付及び時刻を常に計時しているもので、ＣＰＵ２は、システムバス１４を介して時計回路６を読み出すことで、現在の日時（日付と時刻）を知ることができる。

操作表示部７は、ユーザからの操作入力を受け入れるための各種キーが配設される一方、液晶表示装置等の表示器を備え、ユーザに知らせるべき装置の動作状態や、各種メッセージを表示するものである。

読取部８は、原稿を読み取って画データを得るためのものである。この読取部８の構成については、後に詳細に説明する。

画像形成部９は、画像データを記録紙に印刷出力するためのものである（詳細後述）。

画像処理部１０は、生の画像データの符号化圧縮、及び、符号化された圧縮データの復号伸張の符号化復号化処理や、２値化処理、変倍処理、縮小拡大処理、画像補正処理、画データを構成する各主走査ラインにおける画素順番の並べ替え処理、送信日時や受信日時の文字列情報などの付加情報の付加処理などの、画像形成装置１において扱う画データに関する各種処理を行う。

ＬＡＮ通信制御部１１は、いわゆるＮＩＣ（Network Interface Card）であり、ＬＡＮ５００に接続され、ＬＡＮプロトコル上でのＣＰＵ２によるＴＣＰ／ＩＰプロトコルのやりとりにより、その上位のプロトコルにより各種情報のやりとりなどを行えるようにするためのものである。

通信制御部１２は、ＮＣＵ部１３を介してＰＳＴＮ２００と接続され、相手側通信端末との通信の制御を行う。その通信制御部１２は、ＮＣＵ部１３を制御し、ＮＣＵ部１３にて検出されたリンギング電圧のパルスの検出や、ＤＴＭＦ信号の検出、トーン信号の検出、送信時の発呼を行う。また、通信制御部１２は、モデムを有しており、相手側通信端末より受信した受信データ（変調されている）を復調したり、逆に、送信時の送信データを変調し送信したりする。具体的には、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｔ．３０に基づくＧ３ファクシミリ制御信号をやりとりするための低速モデム機能能（Ｖ．２１モデム）、及び、主に文書画像データをやりとりするための高速モデム機能である、Ｖ．１７、Ｖ．３３、Ｖ．３４、Ｖ．２９、Ｖ．２７ｔｅｒの各モデム機能を備えている。

ＮＣＵ部１３はＰＳＴＮ２００に接続され、回線の閉結や、呼び出し信号（リンギング）の検出などをおこなう。

システムバス１４は、上記各部がデータをやり取りするためのデータバス・アドレスバス・制御バス、割り込み信号ラインなどにより構成される信号ラインである。

以上の構成で、画像形成装置１は、プリンタ装置として、ファクシミリ装置の受信側としてとして、または複写機として、画像データを記録紙上に形成して出力するが、その画像形成は、前述したように、画像形成部９により行われる。

図３に画像形成装置１のＥＥＰＲＯＭ５の記憶内容について示す。

同図において、ＥＥＰＲＯＭ５の記憶領域５ａ、５ｂ及び５ｃのそれぞれには、主走査方向書込制御設定情報、副走査方向書込制御設定情報、及び、位置ずれ検出用パターンデータが記憶されている。位置ずれ検出用パターンデータ５ｃは、後述する位置ずれ（色ずれ）量検出のためのパターン形成用の特殊な画像データである。

主走査方向書込制御設定情報５ａは、ＣＭＹＫの各色成分（の感光体ドラム）についての主走査方向の書込タイミングの設定情報の集合である。従来は、主走査方向の書込タイミングは画素クロック単位で調整されていたため、色成分相互の主走査方向の形成位置の合わせ精度が画素単位で低かったが、本発明では、１画素周期以下の位相制御も併用するため、位置合わせ精度の高めることが可能である（詳細後述）。

副走査方向書込制御設定情報５ｂは、ＣＭＹＫの各色成分（の感光体ドラム）についての副走査方向の書込タイミングの設定情報の集合である。従来は、副走査方向の書込タイミングはライン単位で調整されていたため、色成分相互の副走査方向の形成位置の合わせ精度がライン単位で低かったが、本発明では、感光体ドラムの回転速度制御により、１ライン幅以下の精度での位置合わせを可能とする（詳細後述）。

なお、設定情報５ａ、５ｂは、位置合わせ用パターンの形成・読取により検出された現存する位置ずれ量が相殺されるように、適宜修正されるものである（詳細後述）。

図４に、画像形成装置１の画像形成部９の構成について示す。

画像形成部９は、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成に対応したものである。また、転写方式としては、記録紙に直接ではなく、（中間）転写ベルト表面にいったんトナー像を転写して、その転写されたトナー像を記録紙に再転写する間接転写方式のものと、搬送ベルト上に載置される記録紙に直接トナー像を転写する直接転写方式のものがあり、本願発明は、いずれの方式に対しても適用できるものであるが、図４においては、間接転写方式のものについて示している。

図４において、転写ベルト５０２（中間転写ベルトと称される場合もある）は、ローラ間に巻掛されてそれらのローラの回転駆動に伴って、その上面がＡ方向に水平移動する。また、転写ベルト５０２上に転写されたトナー像は、給紙系５０４により給紙され、搬送系５０５に乗った記録紙上に転写され、定着系５０６により熱定着されて出力される。

転写ベルト５０２の水平な上面には、互いに並列配置された各色成分に対応した感光体ドラム５０１Ｃ（シアン）、５０１Ｙ（イエロー）、５０１Ｍ（マゼンタ）、及び、５０１Ｋ（ブラック）が、当接すると共に、それら各感光体ドラムは、回転方向Ｂに回転駆動される。各感光体ドラムの回転方向Ｂへの回転速度（周速）は、基本的に、転写ベルト５０２の方向Ａの移動速度と同一に設定されるものであるが、本願発明では、各感光体ドラムを互いに独立した駆動系で回転駆動することにより、各感光体ドラムの回転速度を互いに異なる設定にすることができる（詳細後述）。

各感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫには、書込光学ユニット５００からの各色静電の画像データの内容に応じて強度が変調されたレーザービームが照射される。

各感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの外周表面は、図示しない帯電器により一様に帯電され、帯電電荷が、書込光学ユニット５００からのレーザービームの強度に応じて除電されて各色成分に対応した静電潜像が形成され、図示しない現像器により各色成分に対応した静電潜像がトナー像化されて、その各色成分のトナー像は、転写ベルト５０２に重畳転写されカラー画像が転写ベルト５０２上に形成される。

書込光学ユニット５００は、図３の主走査方向書込制御設定情報５ａに基づいて、主走査方向（方向Ａ（副走査方向）と直交する転写ベルト５０２の幅方向）の書込タイミングを画素クロック単位で調整して位置ずれを補正すると共に、その画素クロック単位の調整でとりきれない１画素周期以下の位置ずれを、１画素周期以下のレベルでの位相制御により補正する（詳細後述）。

また、書込光学ユニット５００は、図３の副走査方向書込制御設定情報５ｂに基づいて、副走査方向（回転方向Ｂ）の書込タイミングをライン単位で調整して位置ずれを補正する。また、本発明では、１ライン幅以下の位置ずれを、感光体ドラムの回転速度の調整により補正する（詳細後述）。

転写ベルト５０２上面に対向する、各感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの副走査方向（方向Ａ）の下流に位置する位置検出センサ５０３Ｌ（左）、Ｃ（中央）、Ｒ（右）は、転写ベルト５０２の幅方向（主走査方向）に均等幅で並列配置された、光学式の反射型センサであり、出射した光を転写ベルト５０３（に形成された位置ずれ検出用パターン）で反射させてその反射光を受光素子により検出することで、各色成分の位置ずれ検出用パターンの相対位置関係を検出するものである。

各感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫは、図５に示すように、感光体ドラム５０１（感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのいずれか）が各感光体ドラムに対応して個別に設けられた駆動モータ６０１により独立して回転駆動される構成である。一般的には、各感光体ドラムは、全てが単一の回転駆動機構により同一回転速度で回転駆動されるか、Ｋ（黒）用の回転駆動機構とＣＭＹ共通の回転駆動機構とにより回転駆動されるが、本発明では、各感光体ドラムを互いに独立した回転駆動機構（駆動モータ６０１）により回転駆動するようにしている。つまり、各感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫを互いに異なる回転速度で駆動できるようにしている。その回転速度は、モータ駆動用クロック生成部６００から出力されるクロックＣＬＫ＿Ｄの周波数設定によりその設定周波数に比例した速度に調整できる。

図６に、書き込み光学ユニット５００の構成について示す。同図（ａ）が上面図であり、同図（ｂ）が同図（ａ）に対応する側面図である。

方向Ｃに回転するポリゴンミラー７００の側面の反射面には、ＣＭＹＫの各色成分に対応したＬＤ（レーザーダイオード）ユニット７０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫのそれぞれからのレーザ光が入射され反射される。反射された各色成分に対応したレーザ光は、図示しない各ミラーにより、各色成分に対応した感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫの方向に反射され、その一方で、各色成分に対応したレーザ光は、それぞれ、主走査方向の書込タイミングの基準となる同期パルスを得るための先端同期検出器７０２Ｃ、Ｍ、Ｙ及びＫにも入射するようになっている。

なお、Ｙ及びＭの色成分のそれぞれに対応したＬＤユニット７０１Ｙ及びＭからのレーザー光は、それぞれ、ミラー７０３Ｙ及びＭで反射されると共に、ポリゴンミラー７００の下部の反射面を使用することで、上部の反射面を使用するＣ及びＫの色成分とポリゴンミラー７００を共用する構成となっている。

そして、Ｃ及びＹの色成分のそれぞれに対応したレーザ光は、主走査方向のＥの向きにスキャンされ、Ｍ及びＫの色成分のそれぞれに対応したレーザ光は、主走査方向のＥの向きとは逆のＤの方向にスキャンされる。つまり、特定のＣＭＹＫの４成分で構成される１主走査ライン分のカラー画像を形成する場合、ＣＹとＭＫとは、同一方向ではなく、互いに逆方向から描画されることになる。

図７に、位置ズレ検出形態について模式的に示す。

同図において、方向Ａ（副走査方向）に移動する転写ベルト５０２の上面に対向する位置には、前述したように、位置検出センサ５０３Ｌ、Ｃ及びＲが主走査方向に等間隔で配置され、それぞれが、転写ベルト５０２上の対応する主走査方向位置に形成された、検出用パターンＰ＿Ｌ、Ｐ＿Ｃ、及び、Ｐ＿Ｒを検出する。

それにより、主走査方向の左端、中央、及び、右端のぞれぞれにおける、主走査方向及び副走査方向の各色成分相互の位置ずれを検出できる。

つまり、検出用パターンＰ＿Ｌ、Ｐ＿Ｃ、及び、Ｐ＿Ｒのそれぞれとして、図８に示すような位置ずれ検出用パターンを適用する。

図８において、副走査方向Ａと直交する主走査方向と並行な各色成分に対応したマークＭ＿Ｃ、Ｍ＿Ｙ、Ｍ＿Ｍ及びＭ＿Ｋが副走査方向Ａに複数回連続して形成され、それに続いて、主走査方向に対して約４５度の角度をもって斜めに描画される各色成分に対応した斜めマークＭ＿Ｃ＿Ｏ、Ｍ＿Ｙ＿Ｏ、Ｍ＿Ｍ＿Ｏが形成される。それらの斜めマークは、主走査方向の位置ずれ量を副走査方向に変換して検出可能にするために斜めに描画される。

マークＭ＿Ｃ、Ｍ＿Ｙ、Ｍ＿Ｍ及びＭ＿Ｋの相互の検出位置関係から、副走査方向の各色成分相互の位置ずれが検出でき、その検出結果に基づいて、図３の副走査方向書込制御設定情報５ｂを修正する。具体的には、特定の色成分（例えばＫ）を基準として、その他の色成分の相対的な位置ずれ量を書込光学ユニット５００における副走査方向Ａ（Ｂ）の書込開始タイミングをライン単位で修正する。

しかし、そのライン（の幅）単位の修正ではライン幅以下の位置ずれを補正できないため、各色成分に対応した感光体ドラムの回転速度を、特定の色成分（例えばＫ）における回転速度を基準として微妙に増減することで、ライン幅以下の位置ずれを補正できるようにする（詳細後述）。

また、マークＭ＿Ｃ、Ｍ＿Ｙ、Ｍ＿Ｍ及びＭ＿Ｋのそれぞれと、斜めマークＭ＿Ｃ＿Ｏ、Ｍ＿Ｙ＿Ｏ、Ｍ＿Ｍ＿Ｏのそれぞれとの相互の検出位置関係から、主走査方向の各色成分相互の位置ずれや、特定の色成分における左半分の領域（センサ５０３Ｌとセンサ５０３Ｃとの間）と右半分の領域（センサ５０３Ｒとセンサ５０３Ｃとの間）の伸び縮みが検出でき、その検出結果に基づいて、図３の主走査方向書込制御設定情報５ａを修正する。具体的には、特定の色成分（例えばＫ）を基準として、その他の色成分の相対的な位置ずれ量を書込光学ユニット５００における主走査方向の書込開始タイミングを画素（クロック）単位で修正する。

しかし、その画素（クロック）単位の修正では１画素幅（周期）以下の位置ずれを補正できないため、主走査ラインを構成する各画素に対応する各書込クロック周期のうちの一部について位相制御（周期の変更）を行うことで、画素幅（周期）以下の位置ずれを補正できるようにする（詳細後述）。

なお、本発明は、主走査方向及び副走査方向の各位置ずれの補正形態に特徴があり、その補正のために必要となる、主走査方向及び副走査方向の各位置ずれ量の検出形態により限定されるものではない。

図９に、書込光学ユニット５００における主走査方向の１画素周期以下のレベルでの位相制御についてのタイミングチャートを示す。

同図において元のクロックclkoは、画素クロックclkwの元となるクロックであり、画素クロックclkwは、基本的には、元のクロックclkoの８周期分を１周期とする、つまり、周波数が８分の１のデューティ比５０％のクロックである。

しかし、遅れ方向の位相制御を指示するパルス列である、パルス列xplspが立ち下がった後に最初に到来する画素クロックclkwの立ち上がりタイミングが元のクロックclkoの１周期分、つまり、画素クロックclkwにおいては１周期の１／８分遅れる（位相が遅れる）ように制御される。

同様に、進み方向の位相制御を指示するパルス列である、パルス列xplsmが立ち下がった後に最初に到来する画素クロックclkwの立ち上がりタイミングが元のクロックclkoの１周期分、つまり、画素クロックclkwにおいては１周期の１／８分早くなる（位相が進む）ように制御される。

原理的には、元のクロックclkoの１６周期分またはそれ以上またはそれ以下を、画素クロックclkwの１周期分とすることができるが、ここでは、８周期分としている。

ここでもし、主走査ラインの左半分の範囲において、画素クロックclkwの１周期の１／４に相当する「縮み」があり、左半分の範囲において１／４に相当する「伸び」があるとすると、左半分の範囲において、パルス列xplspを２回発生させ、右半分の範囲においてパルス列xplsmを２回発生させれば、同一色成分における主走査方向の歪みを修正できる。また、各色成分間の主走査方向の位置ずれ量であって、画素クロックclkwの周期単位で補正しきれない位置ズレ量も、パルス列xplspまたは／及びパルス列xplsmの１主走査ラインにおける発生タイミング及び発生頻度を各色成分のそれぞれにおいて、設定することで、補正することができる。

図１０に、図９のタイミングチャートに対応した、１主走査ライン分の画素クロックのうちの位相制御対象画素の分布について示す。

同図において、同期パルスxlclrは、図６の先端同期検知器７０１Ｃ、Ｍ、ＹまたはＫの検出信号に相当するものであり、１主走査ラインの描画開始の基準となるパルスである。

パルス列xplsは、パルス列xplspまたは／及びパルス列xplsmであり、周期prdの間隔で設定されたパルス数numだけ出力される。周期prdを設定し、パルス数numを設定すれば、１主走査ラインを構成する各周期の画素クロックのうちの周期prd間隔でnum回発生するパルス列xplspまたは／及びパルス列xplsmの発生タイミングに対応する画素クロックの周期が１／８周期分だけ、長く（パルス列xplsp）または短く（パルス列xplsm）される。

図１１に、図９，図１０のタイミングチャートに対応する位相制御信号、つまり、パルス列xplsp及びパルス列xplsmの生成回路の構成について示す。

同図において、画素クロックclkwはカウンタ８００により計数される。同期パルスxlclrは、リセット入力としてカウンタ８００及びカウンタ８０２に入力される。

周期prd（クロック数）は、比較用の設定値として、比較器８０１に入力され、カウンタ８００から出力される計数値と比較され、比較器８０１の出力は、入力の一致が検出される毎に、パルスを出力し、そのパルスは、リセット入力として、カウンタ８００に入力される一方、計数すべきパルスとしてカウンタ８０２に入力され、また、ＮＡＮＤゲート８０５及び８０６のそれぞれにゲーティング入力として入力される。

ゲート８０５及び８０６のそれぞれには、設定信号である、phasep及びphasemが入力される。

phasepは、xplspパルスの出力を要求する設定信号であり、phasemは、xplsmパルスの出力を要求する設定信号である。比較器８０１からのパルス出力時に、phasepが設定されていればxplspパルスが出力され、phasemが設定されていればxplsmパルスが出力される。

カウンタ８０２は、比較器８０１からの出力パルス数、つまり、累計出力回数を計数し、その計数出力は比較器８０３により、パルス数の設定値であるnumと比較され、一致すると比較器８０３は、一致出力信号を出力する。

その一致出力信号は、カウンタ８００に計数動作禁止信号として入力される。

それにより、各主走査ラインにおいて、パルス数numとして設定したパルス数だけのxplspパルスまたはxplsmパルスが、周期prdで設定した間隔（画素クロックclkwのクロック数換算）で発生し、その発生タイミングに対応する画素クロックclkwが１／８周期だけ位相遅れまたは進み制御され、画素周期以下のレベルでの位置ずれ補正が行える。

図１１の回路動作に対応するフローチャートを図１２に示す。なお、図１２においてカウンタ変数ｉは、カウンタ８００の計数値に対応し、カウンタ変数ｊは、カウンタ８０２に対応する。

同図において、１主走査ライン分の描画開始の基準となる同期パルスxlcrの発生を待ち（判断Ｓ１０１のＮｏのループ）、発生すると（判断Ｓ１０１のＹｅｓ）、カウンタｉ、ｊが共に１にリセットされた上で（処理Ｓ１０２）、次の同期パルスxlcrの発生まで、カウンタｉの計数値がprdに達するのを待ちつつ、画素クロックclkwを計数（カウンタｉをインクリメント）する（判断Ｓ１０３のＮｏ、処理Ｓ１０４、判断Ｓ１０５ののＮｏのループ）。

判断Ｓ１０３において次の同期パルスxlcrが発生した場合には（判断Ｓ１０３のＹｅｓ）、処理Ｓ１０２に戻って、次の主走査ラインについて同様の処理を繰り返す。

判断Ｓ１０５において、カウンタｉの計数値がprdに達した場合には（判断Ｓ１０５のＹｅｓ）、カウンタｉが１にリセットされると共に、パルス（比較器８０１からの出力に相当）が発生する（処理Ｓ１０６）。それにより、xplspパルスまたはxplsmパルスが発生することになる。

処理Ｓ１０６の後は、カウンタｊがnumに達したかを判断し（判断Ｓ１０７）、達した場合には（判断Ｓ１０７のＹｅｓ）、処理Ｓ１０１に戻って次ぎの主走査ラインについて同様の処理を繰り返す。

判断Ｓ１０７においてカウンタｊがnumにまだ達していない場合には（判断Ｓ１０７のＮｏ）、カウンタｊをインクリメントして（処理Ｓ１０８）、判断Ｓ１０３に戻る。

次に、副走査方向の各色成分相互の位置ずれであって、ライン単位の書込開始タイミングの調整では補正しきれない、ライン幅以下のレベルの位置ずれの補正について考える。

図１３（ａ）に示すように、色成分シアン（Ｃ）に対応する感光体ドラム５０１Ｃの回転速度が最適速度（Ｖ）である場合、ライン単位の書込開始タイミングの調整のみで、副走査方向の位置ずれは補正でき、色ずれのない転写を行える。感光体ドラム５０１Ｍ、Ｙ、Ｋについても同様である。

しかし、図１３（ｂ）に示すように、感光体ドラム５０１Ｃの回転速度が最適速度（Ｖ）より遅い場合、ライン単位の書込開始タイミングの調整のみでは、副走査方向の位置ずれは補正できない。感光体ドラム５０１Ｍ、Ｙ、Ｋについても同様である。

また、図１３（ｃ）に示すように、感光体ドラム５０１Ｃの回転速度が最適速度（Ｖ）より速い場合も、ライン単位の書込開始タイミングの調整のみでは、副走査方向の位置ずれは補正できない。感光体ドラム５０１Ｍ、Ｙ、Ｋについても同様である。

図１３（ａ）に示す理想的な状況を人工的に作り出すためには、各感光体ドラム５０１Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋのうちのいずれか（例えばＫ）を基準として、その基準とした感光体ドラムにおけるＬＤ書込位置への書込開始時点から、書き込んだ最初のラインが転写位置に達するまでの時間を基準として、その基準とした時間と同一の時間で、その他の感光体ドラムにおいて、書き込んだ最初のラインがＬＤ書込位置から転写位置に達するようにすればよい。つまり、基準とした感光体ドラムの回転速度を基準として、その他の感光体ドラムの回転速度を相対的に微増または微減すればよい。

その場合、各感光体ドラムの回転速度が微妙に異なり、転写ベルト５０２の移動速度と各感光体ドラムの回転速度（周速）が一致しなくなるが、一定周期（Ｔとする）の主走査ライン単位で感光体ドラム上に形成される画像は、やはり一定周期Ｔの主走査ライン単位で、一定速度で副走査方向に移動する転写ベルト５０２に転写されるため、転写された各色成分のトナー像が、対応する感光体ドラムの回転速度差に応じて副走査方向に伸びたり縮んだりして色ずれが生じるようなことはない。また、１主走査ライン幅以下のレベルの微少な位置ずれ補正のための微少な回転速度差であるため、転写ベルト５０２の移動速度と、各感光体ドラムの回転速度（周速）との差のために各感光体ドラムが転写ベルト５０２に対してあからさまに滑るような状況にはならず、ライン幅以下のレベルの位置ズレ補正のために各感光体ドラムの回転速度に差をつけたことが、書込開始した最初のラインが転写位置に達した後のトナー像の連続転写動作における画質劣化の要因となることはない。

各感光体ドラムの回転速度を可変するには、図５のモータ駆動用クロック生成部６００からのクロック出力ＣＬＫ＿Ｄの周波数を可変できるようにすればよい。

図１４に、モータ駆動用クロック生成部６００の具体的な回路構成例について示す。

同図に示す回路は、いわゆるＰＬＬ方式のものであり、基準クロック発振器６５０からの出力を１／Ｍ分周器６５１を通して位相比較器６５２に入力し、位相比較器６５２からの出力をＶＣＯ６５３に入力し、ＶＣＯ６５３の出力をクロック出力ＣＬＫ＿Ｄとして取り出すと共に、ＶＣＯ６５３の出力を１／Ｎ分周器６５４を位相比較器６５２に入力する。

それにより、基準クロック発振器６５０の発振周波数の（Ｎ／Ｍ）倍の周波数が、クロック出力ＣＬＫ＿Ｄとしてとして出力される。１／Ｍ分周器６５１に対して係数「Ｍ」を設定すると共に、１／Ｎ分周器６５４に対して係数「Ｎ」を設定することで、係数「Ｍ」と、係数「Ｎ」の組み合わせに応じて周波数に、クロック出力ＣＬＫ＿Ｄを設定することができる。つまり感光体ドラムの回転速度を調整できる。

図１５に、モータ駆動用クロック生成部６００の具体的な回路構成例の図１４とは異なる構成について示す。

同図において、基準クロック発振器６５０からの出力はカウンタ６６０の計数入力端子に入力され、計数値がカウンタ６６０から比較器６６１に入力される。比較器６６１に入力された計数値は、設定値６６３と比較され、その比較結果が一致すると比較器６６１は一致パルスを出力するそのパルスは、フリップフロップ６６２により２分周されて５０％デューティ化され、クロック出力ＣＬＫ＿Ｄとして出力される。設定値６６３を所望の値に設定することで、クロック出力ＣＬＫ＿Ｄの周波数を設定することができる。つまり感光体ドラムの回転速度を調整できる。

さて、図６に示した構成の書込光学ユニット５００では、４色分のＬＤを振り分けて走査する場合、各ＬＤユニットとポリゴンミラー７００との配置関係の制約から、書込み開始基点である同期検知位置（先端同期検知器の配置位置）が主走査方向において互いに逆になってしまい（７０２ＫＭと７０２ＣＹとの関係）、主走査方向のレーザービームのスキャン範囲内において記録紙サイズに応じて決まる有効画像領域を設定するための基点（同期検知位置）が色によっては順追いと逆追いの関係になってしまう。

図１６にその様子を示す。ＫＭは同方向のため有効画像領域先端は同期検知器７０２ＫＭの取り付け誤差程度の差で済む。ところが、ＣＹは逆方向から追っているため画像領域後端までの距離は像高０より左右対称の作りになっているとすれば図中のＡとＢは同じ値に割り振られるはずである。しかし、記録紙サイズから主走査方向のスキャン範囲内における有効画像領域を計算する際、画素サイズの整数倍になることはほとんど無く、割り切れない部分が余りとして算出される。その割り切れない部分については画素単位制御のみの場合、合わせることができないので切り捨てている。そのため記録紙サイズが変わるごとにこの計算がなされる際に、記録紙サイズごとに色ずれ量が異なり特定の紙で色ずれが目立つなどの不具合が生じる。

そこで、本発明では前述したように、画素単位以下のレベルでの位相制御による画素幅以下の位置ズレ補正機能を備えているため、その機能を活用して、各色成分についての有効画像領域が画素幅以下のレベルで互いに一致するようにすることができる。

具体的には、記録紙サイズがＡ４（２９７ｍｍ）で、像高０から左右の同期検知位置までの距離Ｃが１６０ｍｍで、解像度が６００ＤＰＩであるとすると、１インチは２５．４ｍｍであるから、
Ａ=Ｂ=(１６０-２９７/２)/２５.４*６００=２７１.６５４画素
と計算されるが、従来は、
Ａ=Ｂ=２７１画素
と切り捨てられていたため、各色成分についての有効画像領域が切り捨てた０．６５４画素の分だけ互いにずれてしまい色ずれが生じてしまう。
しかし、本発明では、１画素当たり画素周期の１／８（０．１２５）分だけの周期の増減が可能であるため、
距離Ａ、Ｂをそれぞれ構成する２７１画素の画素のうちの、
０.６５４／０.１２５=５.２３２画素
つまり、画素数は整数であるから、５画素について、画素周期が１／８だけ長くなるように位相制御すれば、ＫＭの色成分についての有効画像領域と、ＣＹの色成分についての有効画像領域とを主走査方向のスキャン範囲内で精度よく一致させることができる。

なお、以上本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明を実施するための最良の形態に係る画像形成装置を含むシステム構成について示す図である。本発明を実施するための最良の形態に係る画像形成装置のブロック構成について示す図である。本発明を実施するための最良の形態に係る画像形成装置のＥＥＰＲＯＭの記憶内容について示す図である。本発明を実施するための最良の形態に係る画像形成装置の画像形成部の構成について示す図である。各感光体ドラムが個別に設定された回転速度で回転する駆動モータにより回転駆動されることについて模式的に示す図である。書き込み光学ユニットの構成について模式的に示す図である。位置ズレ検出形態について模式的に示す図である。位置ズレ検出用パターンの詳細について示す図である。書き込み光学ユニットにおける主走査方向の１画素周期以下のレベルでの位相制御について示すタイミングチャートである。図９のタイミングチャートに対応した、１主走査ライン分の画素クロックのうちの位相制御対象画素の分布について示す図である。図９，図１０のタイミングチャートに対応する位相制御信号生成回路の構成について示す図である。図１１の回路の動作について説明するためのフローチャートである。感光体ドラムの速度と色ずれとの関係について説明するための図である。モータ駆動用クロック生成回路の具体的な回路構成について示す図である。モータ駆動用クロック生成回路の具体的な回路構成について示す図である。記録紙サイズに応じて計算される有効画像範囲の各色成分相互の位置ずれ補正について模式的に示す図である。

符号の説明

１画像形成装置
８画像形成部

Claims

形成対象画像データを構成する各色成分の単色画像データのそれぞれに対応した静電潜像を、予め設定・記憶されている書込制御設定情報に基づくレーザビームの書込制御により前記各色成分にそれぞれ対応して互いに並列配置された感光体上に形成する書込光学手段を有し、それら各感光体上にそれぞれ形成された各色成分の静電潜像を現像手段により各色成分に対応したトナー像化し、それら各感光体上のトナー像を前記各感光体の並列配置方向に移動する搬送体上に載置された転写紙上に直接重畳転写するか、または、前記各感光体の並列配置方向に移動する中間転写体上に重畳転写して転写紙上に再転写することでカラー画像を転写紙上に形成するカラー画像形成手段を備えた画像形成装置であって、
前記各色成分のそれぞれ対応したマークを含む所定の位置ずれ検出用パターンデータに対応する位置ずれ検出用トナーパターンを前記カラー画像形成手段により前記搬送体上または中間転写体上に形成する位置ずれ検出用パターン形成手段と、
前記搬送体上または前記中間転写体上に形成された前記位置ずれ検出用トナーパターンを構成する各マークを検出する位置検出手段と、
前記位置ずれ検出用トナーパターン形成手段により形成させた前記位置ずれ検出用トナーパターンを前記位置検出手段により検出して得られた各色成分相互の位置ずれが相殺されるように前記書込制御設定情報を修正する設定情報修正手段と、
前記書込制御設定情報に基づいて主走査方向の各色成分相互の位置ずれを前記書込光学手段における主走査方向の書込開始タイミングの画素クロック単位での変更により補正すると共にその補正後に残存した画素クロックの周期以下のレベルの位置ずれを一部画素クロックについての位相制御による周期変更により補正する主走査方向位置ずれ補正手段とを備え、
前記各色成分の一部の色に対応した主走査方向のレーザビームのスキャン方向と残りの前記各色成分の色に対応した主走査方向のレーザビームのスキャン方向とが互いに逆であり、かつ前記レーザビームのスキャン範囲内における、同期検知位置から前記転写紙のサイズに応じて算出される有効画像領域の先端までの距離が、前記スキャン方向によらず等しく、
ｄｐｉ単位で規定された解像度に伴う画素が、ｍｍ単位で規定された前記有効画像領域にいくつ分であるかを前記各色成分についてそれぞれ算出する際に１画素未満の端数が生じた場合、その端数に応じて、前記各色成分の前記同期検知位置から前記有効画像領域の先端までの画素についての前記画素クロックに対して前記位相制御による周期変更を行って前記１画素未満の端数による前記両スキャン方向での有効画像領域のずれを補正する手段をさらに備えたことを特徴とする画像形成装置。
前記書込制御設定情報に基づいて副走査方向の前記各色成分相互の位置ずれを前記書込光学手段における副走査方向の書込開始タイミングの主走査ライン単位での変更により補正すると共にその補正後に残存した主走査ライン周期以下のレベルの位置ずれを、前記各色成分にそれぞれ対応した感光体の回転速度を個別に制御することにより補正する副走査方向位置ずれ補正手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置の構成を備えたことを特徴とするプリンタ装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置の構成を備えたことを特徴とするファクシミリ装置。
請求項１又は２に記載の画像形成装置の構成を備えたことを特徴とする複写機。