JP4847121B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ、またはこれらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置に関し、特に中間転写体を用いた画像形成装置における副走査方向のドット位置合わせ方法に特徴を有する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式のカラー画像形成装置では、走査型書き込み手段により被走査体である画像担持体に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像手段で現像して画像を形成し、画像担持体上に形成された画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、画像を色毎に順次重ね合わせてカラー画像を形成している。

ここで、中間転写体を用いた画像形成装置の一例として、一つの画像形成手段を用いた画像形成装置では、画像担持体の周囲に、帯電手段、書き込み手段、複数の現像手段、転写手段、クリーニング手段が配置され、また、画像担持体の上方または下方にはベルト等の形態の中間転写体が配置されている。また、中間転写体は、画像形成開始基準位置を示すマークを有している。

次に、この画像形成装置の画像形成工程の動作を説明する。画像担持体は、帯電手段によりその表面が帯電される。中間転写体のマークが検出されると、書き込み手段が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体に静電潜像が形成される。この静電潜像は、複数の現像手段の中から選択された色の一つの現像手段によりトナー像として顕像化され、中間転写体との接点において転写手段により中間転写体に転写される。転写後の画像担持体は、クリーニング手段により、転写残トナーがクリーニングされる。

カラー（複数色）画像を形成する場合、切替え手段で現像手段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、中間転写体に各色の画像を重ね合わせる。
中間転写体に重ね合わされた画像は、別の転写手段により紙などの記録媒体に転写され、定着された記録媒体は装置外に排出される。

ここで、各色の画像形成は、中間転写体のマークを基準に生成される記録開始信号を元に開始されるが、書き込み手段がレーザ走査光学系を用いた走査型である場合、中間転写体のマーク検知と書き込み手段の書き込み基準となる同期信号が非同期であるので、中間転写体のマークを基準に生成される記録開始信号で画像形成を開始しても各色の重ね画像にズレが生じる。

このような問題点に対して、特許文献１に記載の従来技術では、副走査方向の記録開始信号を発生する手段と、走査手段からの光ビームを受光して主走査同期信号を発生する手段と、前記主走査同期信号と前記記録開始信号との時間差を検出する手段と、この検出手段からの信号に応じて最初の１ライン目の画像記録に用いる光源を複数の光源から選択するとともに、検出手段からの信号に応じて最初の１ライン目の画像記録を遅延させるようにしている。これにより、主走査同期信号と副走査方向の記録開始位置を決定する記録開始信号とが非同期であることによって頁間で発生する縦レジストずれ（色ずれ）を低減することができる。

特開平１１−２１２００９号公報

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、カラー画像（重ね合わせ画像）形成時の色ずれを簡単な制御で低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
より具体的には、本発明の第１の目的は、走査記録ビームが１つの場合でも、偏向器の回転位相や中間転写体の駆動制御をすることなく、色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の第２の目的は、第１の目的に加え、複数ビームの先頭ビームを切替えたりすることなく、色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の第３の目的は、第１または第２の目的に加え、簡易な光学系で色ずれを低減でき、さらには、光源の発光／消光による温度クロストークなどを抑え、光量変動を低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の第４の目的は、第１または第２の目的に加え、光源ばらつきの影響が無く、色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の第５の目的は、第１〜４のいずれかの目的に加え、記録ビームの（走査）光路の違いによる主走査ドット位置ずれを低減し、色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の第６の目的は、第１〜５のいずれかの目的に加え、光路切替による影響を取り除いて、確実に色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明の第７の目的は、第６の目的に加え、光路切替に応答時間のかかる場合でも、確実に色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
を目的とする。
本発明の第８の目的は、第１〜７のいずれかの目的に加え、画像に応じた適切な制御を選択することで無駄な制御を省いて色ずれを低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、画像担持体と中間転写体を有し、前記画像担持体に形成した画像を前記中間転写体に転写することで重ね画像を形成する画像形成装置であって、前記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一つまたは複数有し、該画像形成手段は、１つの画像担持体と、１つの書き込み手段と、少なくとも２つ以上の現像手段を有し、前記画像担持体に前記書き込み手段により形成される静電潜像を、少なくとも２つ以上の現像手段から１つを選択して現像を行うように構成された画像形成装置において、前記書込み手段は、光路が異なる複数の記録ビームと、偏向面が所定の角度差を有して同一軸に取付けられる前記複数のビームに対応付けられた複数の偏向器を有し、前記中間転写体に設けられた前記画像形成手段の記録開始基準となるマークを検出して記録開始信号を生成する手段と、前記複数の記録ビームの内予め指定された１つのビームを検出して同期信号を生成する手段と、前記記録開始信号と前記同期信号との時間差を検出する時間差検出手段を有し、前記時間差検出手段の検出時間に応じて、各色の先頭位置ずれが最小となるように２色目以降の偏向器を複数の偏向器の中から選択して、その偏向器に対応した記録ビームのみを用いて画像形成することを特徴とする（請求項１）。

本発明の第２の手段は、第１の手段の画像形成装置において、複数設ける偏向器の数を同一偏向器に入射するビーム数よりも多くし、複数設ける偏向器で生成される同期信号の発生タイミングが、１つの偏向器に入射するビームから生成される同期信号周期を均等に分割するよう前記複数の偏向器の取付け角度を設定したことを特徴とする（請求項２）。
また、本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記複数の偏向器に入射する複数の記録ビームは、複数の発光源から発せられることを特徴とする（請求項３）。
さらに本発明の第４の手段は、第１または第２の手段の画像形成装置において、前記記録ビームを１つの発光源から生成し、その光路を切替える機能を有した光学素子を用いることで複数のビームを可能として複数の偏向器を使用することを特徴とする（請求項４）。

本発明の第５の手段は、第１〜第４のいずれか一つの手段の画像形成装置において、基準となる記録ビーム（以下、基準ビームと言う）に対する各記録ビームの前記画像担持体上における走査倍率を予め求めておき、前記時間差検出手段の結果により選択された偏向器と、その選択された偏向器に対応した記録ビームを用いて画像形成する際に、該記録ビームの前記基準ビームに対する走査位置のずれに応じて、主走査変調基準信号である画素クロックの位相を切替えることを特徴とする（請求項５）。
また、本発明の第６の手段は、第１〜第５のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記マークの検知後、予め指定されたビームで生成される同期信号を、前記ベルマーク検知後の最初の同期信号から計数し、所定数計数後の前記同期信号を画像形成開始有効信号として、各画像形成手段による画像形成を開始することを特徴とする（請求項６）。
さらに本発明の第７の手段は、第６の手段の画像形成装置において、光路切替機能を有した光学素子が、光路切替に要する時間を満足するよう前記同期信号の計数の所定数を設定したことを特徴とする（請求項７）。
さらにまた、本発明の第８の手段は、第１〜第７のいずれか一つの手段の画像形成装置において、前記書込み手段は、形成する画像データから、副走査方向の色ずれ低減が要求されるデータか否かを判定して、該判定結果に応じて、前記偏向器の切替を制御するようにしたことを特徴とする（請求項８）。

本発明の第１の手段の画像形成装置では、書込み手段は、光路が異なる複数の記録ビームと、偏向面が所定の角度差を有して同一軸に取付けられる前記複数のビームに対応付けられた複数の偏向器を有し、前記中間転写体に設けられた前記画像形成手段の記録開始基準となるマークを検出して記録開始信号を生成する手段と、前記複数の記録ビームの内予め指定された１つのビームを検出して同期信号を生成する手段と、前記記録開始信号と前記同期信号との時間差を検出する時間差検出手段を有し、前記時間差検出手段の検出時間に応じて、各色の先頭位置ずれが最小となるように２色目以降の偏向器を複数の偏向器の中から選択して、その偏向器に対応した記録ビームのみを用いて画像形成することにより、走査記録ビームが１つの場合でも、偏向器の回転位相や中間転写体の駆動制御をすることなく、色ずれを低減することができる。

第２の手段の画像形成装置では、第１の手段の構成に加えて、複数設ける偏向器の数を同一偏向器に入射するビーム数よりも多くし、複数設ける偏向器で生成される同期信号の発生タイミングが、１つの偏向器に入射するビームから生成される同期信号周期を均等に分割するよう前記複数の偏向器の取付け角度を設定したことにより、複数ビームの先頭ビームを切替えたりすることなく、色ずれを低減することができる。
また、第３の手段の画像形成装置では、第１または第２の手段の構成に加えて、前記複数の偏向器に入射する複数の記録ビームは、複数の発光源から発せられることにより、簡易な光学系で色ずれを低減することができる。
さらに第４の手段の画像形成装置では、第１または第２の手段の構成に加え、前記記録ビームを１つの発光源から生成し、その光路を切替える機能を有した光学素子を用いることで複数のビームを可能として複数の偏向器を使用することにより、光源ばらつきの影響が無く、色ずれを低減することができる。

第５の手段の画像形成装置では、第１〜第４のいずれか一つの手段の構成に加え、基準となる記録ビーム（基準ビーム）に対する各記録ビームの前記画像担持体上における走査倍率を予め求めておき、前記時間差検出手段の結果により選択された偏向器と、その選択された偏向器に対応した記録ビームを用いて画像形成する際に、該記録ビームの前記基準ビームに対する走査位置のずれに応じて、主走査変調基準信号である画素クロックの位相を切替えることにより、記録ビームの（走査）光路の違いによる主走査ドット位置ずれを低減し、色ずれを低減することができる。
また、第６の手段の画像形成装置では、第１〜第５のいずれか一つの手段の構成に加え、前記マークの検知後、予め指定されたビームで生成される同期信号を、前記ベルマーク検知後の最初の同期信号から計数し、所定数計数後の前記同期信号を画像形成開始有効信号として、各画像形成手段による画像形成を開始することにより、光路切替による影響を取り除いて、確実に色ずれを低減することができる。
さらに本発明の第７の手段の画像形成装置では、第６の手段の構成に加え、光路切替機能を有した光学素子が、光路切替に要する時間を満足するよう前記同期信号の計数の所定数を設定したことにより、光路切替に応答時間のかかる場合でも、確実に色ずれを低減することができる。
さらにまた、本発明の第８の画像形成装置では、第１〜第７のいずれか一つの手段の構成に加え、前記書込み手段は、形成する画像データから、副走査方向の色ずれ低減が要求されるデータか否かを判定して、該判定結果に応じて、前記偏向器の切替を制御するようにしたことにより、画像に応じた適切な制御を選択することができ、無駄な制御を省いて色ずれを低減することができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用を図面を参照して詳細に説明する。
走査型書込み手段により被走査体である画像担持体に画像を形成し、前記画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,前記画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の基本構成の一例を図１に示す。

図１は、一つの画像形成手段と中間転写体を用いた画像形成装置であり、画像形成装置１００の略中央部には画像担持体を略中央に配置した画像形成手段が設けられており、被走査体である画像担持体１の周囲には、画像担持体１の表面を均一に帯電する帯電手段２、画像担持体１に画像データに応じた光を照射して静電潜像を形成する書き込み手段３、画像担持体上の静電潜像を現像剤のトナーで現像して顕像化する複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを有する現像手段４、画像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段５、転写後の画像担持体１に残留したトナーを除去するクリーニング手段６が配置されている。

図示の例では、画像担持体１はドラム状の光導電性感光体であるが、ベルト状の感光体を用いることもできる。
帯電手段２としては、帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電チャージャなど種々の形態のものがあるが、特に限定されるものではなく適宜選択して用いられる。
書き込み手段３は、レーザ走査光学系を用いた走査型であり、光路が異なる複数の記録ビームを生成する手段（例えば複数の発光源（半導体レーザ等）、あるいは、一つの発光源と光路切替用の光学素子）と、偏向面が所定の角度差を有して同一軸に取付けられる前記複数のビームに対応付けられた複数の偏向器（例えば同一軸に多段に取付けられた回転多面鏡（ポリゴンミラーとも言う））と、偏向器で偏向された記録ビームを画像担持体１に導き照射する光学系（ｆθレンズ等の走査用レンズ、面倒れ等の補正レンズ、ミラー等）を有する構成である。

現像手段４は、図示の例ではイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した現像剤（トナーのみの一成分現像剤、あるいは、トナーとキャリアからなる二成分現像剤）で画像担持体上の潜像を現像する４つの現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、この４つの現像器を保持する保持体を回転して使用する現像器を切り替える切替機構等で構成される回転型現像装置であるが、これに限るものではなく、複数の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを併設して、カム等の接離機構で使用する現像器を切り替える構成としてもよい。

一次転写手段５としては、転写ローラ、転写ブラシ、転写チャージャなど種々の形態のものがあるが、特に限定されるものではなく適宜選択して用いられる。
クリーニング手段６としては、クリーニングブレード、クリーニングブラシ、クリーニングローラなど種々の形態のものがあるが、特に限定されるものではなく適宜選択して用いられる。
なお、図示していないが、必要に応じて転写後の画像担持体１を除電する除電手段が設けられる。

画像担持体１の上方には複数のローラ８ａ，８ｂに張架されたベルト状の形態の中間転写体（中間転写ベルト）７が配置されている。また、中間転写体７は画像形成開始基準位置を示すマークを有しており、このマークを検出するマーク検出手段（以下、マーク検出器と言う）３５が中間転写体７に対向して設けられている。このマーク検出器３５は、例えば発光素子と受光素子からなり、発光素子からの光を中間転写体７に照射し、その反射光を受光素子で受光して、反射光量の変化からマークの通過を検知するものである。また、中間転写体７の回転方向でマーク検知器３５よりも下流側には、中間転写体のクリーニング手段９が接離可能に設けられている。

上記画像形成手段の下方には、紙などの記録媒体Ｐを収納した複数の給紙カセット１０Ａ，１０Ｂが設置されており、各給紙カセット１０Ａ，１０Ｂには、給紙ローラ１１と分離ローラ１２などからなる給紙手段が設けられている。また、画像形成手段の図中右側には、給紙カセットから給紙された記録媒体Ｐを搬送する搬送ローラ１３と、搬送されて来た記録媒体Ｐを画像形成にタイミングを合わせて二次転写部に送り出すレジストローラ１４が設けられている。さらに、中間転写ベルト７を支持する右側のローラ８ａに対向する位置には、中間転写ベルト７から記録媒体Ｐに画像を転写するための二次転写手段１５が設けられており、この二次転写手段１５より記録媒体搬送方向下流側には、定着手段１６と排紙ローラ１７が設けられている。

二次転写手段１５としては、転写ローラ、転写ブラシ、転写チャージャなど種々の形態のものがあるが、特に限定されるものではなく適宜選択して用いられる。
また、定着手段１６としては、加熱手段を有する定着ローラと加圧ローラを組み合わせたものや、加熱手段を有する定着ベルトと加圧ローラ（または加圧ベルト）を組み合わせたものなど種々の形態のものがあるが、特に限定されるものではなく適宜選択して用いられる。

次に以上の構成の画像形成装置の動作を簡単に説明する。
まず、単色画像（通常は白黒画像）を形成する場合、画像担持体１が図中の矢印の向きに回転され、帯電手段２によりその表面が帯電される。また、画像担持体１の回転と同時に中間転写体７が図中の矢印の向きに回動され、マーク検出器３５により中間転写体７上のマークが検出される。そしてマークが検出されると、書き込み手段３が画像データに基づく露光を開始し、画像担持体１に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段４の選択された現像器（例えばブラック用の現像器４Ｋ）によりトナー像として顕像化され、中間転写体７との接点において一次転写手段５により中間転写体７に一次転写される。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。

一方、上記の画像形成にタイミングを合わせて給紙カセット１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方から選択されたサイズの紙等の記録媒体Ｐが給紙ローラ１１及び分離ローラ１２により給紙され、搬送ローラ１３を経てレジストローラ１４に搬送される。そしてレジストローラ１４は、中間転写体７上のトナー像が二次転写部に来るタイミングに合わせて記録媒体Ｐを二次転写部に送り出す。二次転写部では、二次転写手段１５により中間転写体７から記録媒体Ｐにトナー像が二次転写され、トナー像が転写された記録媒体Ｐは定着手段１６に搬送され、トナー像が記録媒体Ｐに定着される。定着後の記録媒体Ｐは排紙ローラ１７により排紙トレイ１８に排紙される。また、転写後の中間転写体７はクリーニング手段９により、転写残トナーがクリーニングされる。

次にカラー（複数色）画像を形成する場合、画像担持体１が図中の矢印の向きに回転され、帯電手段２によりその表面が帯電される。また、画像担持体１の回転と同時に中間転写体７が図中の矢印の向きに回動され、マーク検出器３５により中間転写体７上のマークが検出される。そしてマークが検出されると、書き込み手段３が色分解された画像データ（例えばイエローに対応した画像データ）に基づく露光を開始し、画像担持体１に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段４の選択された現像器（例えばイエロー用の現像器４Ｙ）によりトナー像として顕像化され、中間転写体７との接点において一次転写手段５により中間転写体７に一次転写される。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、次の色の画像形成に移る。

画像担持体１の回転が続行され、帯電手段２によりその表面が帯電され、また、同時に中間転写体７が１色目のトナー像を担持したまま図中の矢印の向きに回動され、マーク検出器３５により中間転写体７上のマークが検出される。そしてマークが検出されると、書き込み手段３が次の色の画像データ（例えばマゼンタに対応した画像データ）に基づく露光を開始し、画像担持体１に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段４の選択された現像器（例えばマゼンタ用の現像器４Ｍ）によりトナー像として顕像化され、中間転写体７との接点において一次転写手段５により中間転写体７上の１色目のトナー像に重ね合わせて一次転写される。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、次の色の画像形成に移る。

以上のように、図示しない切替え手段で現像手段４の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋを切り替える等して、異なる色での上記画像形成工程を必要な色の回数分繰り返し、中間転写体７にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色の画像を重ね合わせる。なお、上記の画像形成及び一次転写の工程中は、中間転写体７のクリーニング手段９は、図示しない接離機構で中間転写体９から離間された状態となっている。

一方、最後の色の画像形成及び一次転写にタイミングを合わせて給紙カセット１０Ａ，１０Ｂのいずれか一方から選択されたサイズの紙等の記録媒体Ｐが給紙ローラ１１及び分離ローラ１２により給紙され、搬送ローラ１３を経てレジストローラ１４に搬送される。そしてレジストローラ１４は、中間転写体７上に重ね合わされた画像が二次転写部に来るタイミングに合わせて記録媒体Ｐを二次転写部に送り出す。二次転写部では、二次転写手段１５により中間転写体７から記録媒体Ｐに画像が一括して二次転写され、画像が転写された記録媒体Ｐは定着手段１６に搬送され、画像が記録媒体Ｐに定着される。定着後の記録媒体Ｐは排紙ローラ１７により排紙トレイ１８に排紙される。また、転写後の中間転写体７には図示しない接離機構によりクリーニング手段９が接触し、クリーニング手段により転写残トナーがクリーニングされる。

以上、本発明に係る画像形成装置の一例について説明したが、本発明に係る画像形成装置は図１の構成に限るものではなく、例えば複数の画像形成手段を備えたタンデム構成のものでもよい。
図１４はその一例を示す画像形成装置の概略構成図であり、図１の一つの画像形成手段に代えて、２つの画像形成手段を中間転写体７に沿って並設したものである。なお、その他の構成、動作は図１と同様である。

２つの画像形成手段は同様の構成であり、被走査体である画像担持体１の周囲には、画像担持体１の表面を均一に帯電する帯電手段２、画像担持体１に画像データに応じた光を照射して静電潜像を形成する書き込み手段３、画像担持体上の静電潜像を現像剤のトナーで現像して顕像化する２つの現像器４Ｙ，４Ｍ（または４Ｃ，４Ｋ）を有する現像手段４、画像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写する一次転写手段５、転写後の画像担持体１に残留したトナーを除去するクリーニング手段６が配置されている。なお、各画像形成手段の画像担持体１と、帯電手段２、現像手段４、クリーニング手段６は、カートリッジ１９−１，１９−２に一体的に収納されており、画像形成装置１００に対して着脱可能なプロセスカートリッジとなっている。

図１４の例では、画像担持体１はドラム状の光導電性感光体である。帯電手段２は帯電ローラであるが、帯電ブラシや、帯電チャージャでもよい。
書き込み手段３は、レーザ走査光学系を用いた走査型であり、光路が異なる複数の記録ビームを生成する手段（例えば複数の発光源（半導体レーザ等）、あるいは、一つの発光源と光路切替用の光学素子）と、偏向面が所定の角度差を有して同一軸に取付けられる前記複数のビームに対応付けられた複数の偏向器（例えば同一軸に多段に取付けられた回転多面鏡（ポリゴンミラーとも言う））２１，２２を有する偏向手段２０と、偏向器で偏向された記録ビームを画像担持体１に導き照射する光学系（ｆθレンズ等の走査用レンズ３１、面倒れ等の補正レンズ３２、ミラー３３等）と、同期信号検出用の光検出器３４などを有する構成である。

各画像形成手段の現像手段４は２つずつの現像器を備え、図示の例では左側のプロセスカートリッジ１９−１内にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）に対応した現像剤のトナーで画像担持体上の潜像を現像する２つの現像器４Ｙ，４Ｍを備え、右側のプロセスカートリッジ１９−２内に、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した現像剤のトナーで画像担持体上の潜像を現像する２つの現像器４Ｃ，４Ｋを備えている。また、各プロセスカートリッジ１９−１，１９−２内の２つの現像器は、カム等の接離機構で切り替える構成となっている。

図１４に示す画像形成装置のカラー画像形成の動作は、基本的には図１に示した画像形成装置と略同様であり、各画像形成手段で前述と同様の画像形成及び一次転写工程が行われるが、２つの画像形成手段で画像形成を略同時に行うので、各画像形成手段での画像形成及び一次転写工程は２回づつで済み、図１に示した画像形成装置のように一つの画像形成手段で画像形成及び一次転写工程を４回繰り返す構成に比べてカラー画像形成の高速化を図ることができる。

以上、画像形成装置の構成例を説明したが、本発明に係る画像形成装置では、各色の画像形成は中間転写体７のマークをマーク検出器３５で検出し、それを基準に開始されるが、書き込み手段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のマーク検知と書き込み手段３の書き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のマークを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。

そこで、本発明は、カラー画像（重ね合わせ画像）形成時の色ずれを簡単な制御で低減することができる手段を提供するものである。より具体的には、走査記録ビームが１つの場合でも、偏向器の回転位相や中間転写体の駆動制御をすることなく、色ずれを低減することができる手段を提供するものである。以下、具体的な実施例について説明する。

（実施例１）
まず、本発明の第１の手段に係る画像形成装置の実施例を図２、図３、図４を用いて説明する。
図２に書込み手段３の一部を構成する複数の偏向器の一例を示す。なお、説明を簡単にするため、複数の偏向器として２つの偏向器２１，２２を用いた場合を考える。従って記録ビーム数も２つとする（１つの偏向器に記録ビーム１つ）。

２つの偏向器２１，２２はポリゴンミラー（回転多面鏡）からなり、図示しないモータで回転される同一の回転軸に所定の角度差をもって取付けられている。例えば図示のように６面のポリゴンミラーとした場合は、所定の角度差を３０°とする。また、各ビームで生成される同期信号の時間差が均等になるように配置する。
図２（ａ）は２つのポリゴンミラー２１，２２の回転軸を紙面の垂直方向とした図であり、同図（ｂ）は回転軸を紙面の平行方向とした図である。回転軸の上側に取付けられた第１ポリゴンミラー２１と下側の第２ポリゴンミラー２２の角度差は図のように３０°となっている。

上記のように構成した２つのポリゴンミラー２１，２２のそれぞれに記録ビームを入射すると、偏向されたビームを光検出器３４によって検出して生成される同期信号の関係は図３のようになる。実線の信号aが第１ポリゴンミラー２１の同期信号で、点線の信号ｂが第２ポリゴンミラー２２の同期信号に相当する。同期信号の周期をT とした場合、信号aと信号ｂの時間差はT/２である。

ここで中間転写体７に設けたマークの検知信号（記録開始信号）に対する２つのポリゴンミラーの同期信号生成タイミングとドット形成位置の一例を図４に示す。１色目形成時、第１ポリゴンミラー２１で生成される同期信号Pf11が図４のようであったとして、マーク検知後１つ目の同期信号Pf11で画像形成したとする。後続色の同期信号発生タイミングを考慮して、ここでは１色目はt1が3T/4以上となる同期信号Pf11が発生したときのみ、その同期信号Pf11での画像形成開始を有効としている。

２色目形成時、第１ポリゴンミラー２１で生成される同期信号Pf21が図の条件であったとすると、画像形成は同期信号Pf22で開始され、そのときのドットずれは最大で１／４ドットとなる。またこのとき、点線で示す第２ポリゴンミラー２２の同期信号Ps21でドットが形成された時のドットずれは最小で１／４ドットとなる。

３色目形成時、同期信号Pf31が図の条件であったとすると、第２ポリゴンミラー２２で生成される同期信号Ps31は点線で示すものとなる。
先に形成した画像の平均開始位置tc1に対して、Ps31の同期信号、つまり第２ポリゴンミラー２２に入射する記録ビームで画像形成を行ったほうがドットずれを低減することができる。
また、４色目形成時も同様にして、先に形成した画像の平均開始位置tc2を求め、それに対してドットずれが小さくなる同期信号を選択して画像形成を行う。図の場合は同期信号Pf41で画像形成を行う。

このように、中間転写体７のマークを検出して発生されるマーク信号（記録開始信号）と、マーク検出後、最初の第１ポリゴンミラー２１の同期信号Pf11との時間差を検出する時間差検出手段を設け、１色目の時間差（ここではt1）に対する、後続の色画像形成時の時間差（t2、t3、t4）を比較して、ドット位置ずれ（色ずれ）が最小となるよう、記録に用いるポリゴンミラー（記録ビーム）を選択するようにする。

より具体的には、図４に示すように、１色目のマーク信号（記録開始信号）と第１ポリゴンミラー２１の同期信号Pf11との時間差t1、２色目以降のマーク信号と同期信号Pfｎ1（ｎ＝2,3,4）との時間差をtｎ、同期信号Pfの周期をTとしたとき、時間差Δｔが、
Δt＝｜t1−tｎ|≦T/4
または、
Δt≧3T/4
の場合は、１色目と同じポリゴンミラー（第１ポリゴンミラー２１）に入射するビームを画像形成に用い、時間差Δｔが、
t/4＜Δt＜3T/4
の場合は、１色目とは異なるポリゴンミラー（第２ポリゴンミラー２２）に入射する記録ビームを用いて画像形成を行う。

この方式では、単一のポリゴンミラーでポリゴンミラーに入射する複数ビームを２ビームとし、先頭ビームの切り替え及び走査遅延による色ずれ低減制御を行う場合と同等の色ずれ量に低減することができる。
また、画像形成に用いるポリゴンミラーを、このように中間転写体７のマーク信号と基準となる同期信号との時間差に応じて切替えることで、記録ビームが１つであっても色ずれを低減することができる。

［実施例２］
本発明の第２の手段に係る画像形成装置の実施例を説明する。
１つのポリゴンミラーに入射する記録ビームが１つでポリゴンミラーを３つとした場合の例を図５、図６に示す。
ポリゴンミラー２１，２２，２３が６面の場合、取り付け角は２０°異なり、それぞれのポリゴンミラーで生成される同期信号のタイミングは図６のようになる。

ここで図４と同様にして、中間転写体７に設けたマークの検知信号（記録開始信号）に対する３つのポリゴンミラーの同期信号生成タイミングとドット形成位置の一例を図７に示す。１色目形成時、第１ポリゴンミラー２１で生成される同期信号Pf11が図７のようであったとして、マーク検知後１つ目の同期信号Pf11で画像形成したとする。後続色の同期信号発生タイミングを考慮して、ここでは１色目はt1が5T/6以上となる同期信号Pf11が発生したときのみ、その同期信号Pf11での画像形成開始を有効としている。

２色目形成時、同期信号Pf21が図のように発生し、時間差ΔtがΔt≧5T/6を満たすと、画像形成は同期信号Pf22で開始され、そのときのドットずれは最大で１／６ドットとなる。また、このとき、第２ポリゴンミラー２２および第３ポリゴンミラー２３で生成されるであろう同期信号Ps21およびPt21は図のタイミングとなる。従って第３ポリゴンミラー２３で生成されるであろう同期信号Pt21でドットを形成した時のドットずれは最小で１／６ドットとなる。

３色目形成時、同期信号Pf31が図のタイミングで発生し、先に形成した画像の平均開始位置tc1に対して、図７の場合、その差がPt31の同期信号、つまり第２ポリゴンミラー２３に入射する記録ビームで画像形成を行ったほうがドットずれを低減できる。
また、４色目形成時も同様にして、先に形成した画像の平均開始位置tc2を求め、それに対してドットずれが小さくなる同期信号を選択して画像形成を行う。図の場合は同期信号Ps41で画像形成を行う。

図７に示すように、１色目の中間転写体７のマークを検出して発生されるマーク信号（記録開始信号）と第１ポリゴンミラー２１の同期信号Pf11との時間差t1、２色目以降のマーク信号と同期信号Pfn1（n＝2，3，4）との時間差をtn、同期信号Pfの周期をTとしたとき、時間差Δtが、
Δt＝｜t1−tｎ|≦T/6
または、
Δt≧5T/6
の場合は、１色目と同じポリゴンミラーに入射するビームを画像形成に用い、
T/6＜Δt＜3T/6
の場合は、第２ポリゴンミラー２２に入射する記録ビームを有効として画像形成を行い、
3T/6≦Δt＜5T/6
の場合は、第３ポリゴンミラー２３に入射する記録ビームを有効として画像形成を行う。
このように、ポリゴンミラーの数を増やすことで、色ずれをより低減することができる。また、ポリゴンミラーに入射するビーム数は２つ以上であってもよく、そのビーム数より多くのポリゴンミラーを設けることで、上記のように簡単な制御で色ずれを低減することができる。

［実施例３］
次に本発明の第３の手段に係る画像形成装置の実施例を説明する。
本実施例では、複数の記録ビームを、複数の発光源（半導体レーザ（ＬＤ）アレイまたは複数のＬＤ）で構成し、複数のポリゴンミラーから選択されたポリゴンミラーに対応する発光源を選択的に駆動する。このように、記録ビームを複数の発光源で構成することで、ビーム間ピッチを自由に設定できるので、光学系の自由度が高くなる。

ここで、複数の発光源として２つの光源を用いて制御を行う書込制御系の一例を図１５に示す。
図１５において、中間転写体７上のマーク（ベルトマーク）はマーク検出器３５で検出され、記録開始信号（マーク信号）発生手段３７はマーク検出器３５からの検出信号に基づいて記録開始信号（マーク信号）を発生する。一方、ポリゴンミラーで偏向走査される記録ビームは光検出器３４で検出され、同期信号発生手段は、光検出器３４からの検出信号に基づいて同期信号を発生する。時間差検出手段３８は、記録開始信号と同期信号の時間差を検出し、書込制御手段３９に出力する。
書込制御手段は、公知のマイクロコンピュータからなる演算処理部（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）、ラインバッファメモリ、画素クロック発生部、タイマー、カウンタ、入・出力（Ｉ／Ｏ）装置等からなり、時間差検出信号と、画像データ処理部４０からの画像データに基づいて複数のポリゴンミラー（例えば第１ポリゴンミラー２１、第２ポリゴンミラー２２）から書き込みに使用するポリゴンミラーを選択し、光源選択信号発生手段４１に送信する。また、これと並行して、一旦ラインバッファメモリに蓄積した画像データを光源駆動回路４２に送信する。光源駆動回路４２は、光源選択信号発生手段４１からの光源選択信号に基づいて複数の光源２４−１，２４−２の中から点灯する光源を選択し、画像データに基づいて光源を駆動する。

次に動作の一例を示すと、画像形成前は、予め定めた基準となるビーム（第１ポリゴンミラー２１に対応するビーム）の光源２４−１を点灯駆動する。基準となるビームの光源だけを点灯する場合、１色目の画像形成は基準となる光源２４−１を用いて行うが、２色目以降にポリゴンミラーの切替が必要となった時点で、基準となる光源を消灯し、必要になる光源を点灯する。画像形成が終了すると再び基準光源を点灯し、画像形成に用いた光源は消灯する。また、ポリゴンミラーの切替が無いときは、そのまま基準光源を画像形成に用いる。基準光源は次の画像形成時（マーク検出から時間差検出の同期信号発生）まで点灯し、同様な制御を繰り返す。
ここで、ポリゴンミラーが２つの場合に生成される同期信号の一例を図８に示す（２色目、３色目にビーム切り替え）。
すべての光源を点灯させる場合、同期信号検出位置で常に点灯をさせるので、画像形成時の発熱変化による光量バラツキを低減することができる。

［実施例４］
次に本発明の第４の手段に係る画像形成装置の実施例を説明する。
本実施例では、記録ビームの発光源を１つとして、コリメートした記録ビームがポリゴンミラーに入射する前に、記録ビームを透過または回折させる光学素子（光路切替素子）を配置する。そして、ポリゴンミラーが２つの場合は、光学素子（光路切替素子）を透過した記録ビームは基準となる第１ポリゴンミラー２１に入射し、光学素子（光路切替素子）により回折した記録ビームは例えば第２ポリゴンミラー２２（基準でないポリゴンミラー）に入射するように光路の切替制御を行う。

ここで、一つの発光源と、光路切替素子を用いて制御を行う書込制御系の一例を図１６に示す。
図１６において、中間転写体７上のマーク（ベルトマーク）はマーク検出器３５で検出され、記録開始信号（マーク信号）発生手段３７はマーク検出器３５からの検出信号に基づいて記録開始信号（マーク信号）を発生する。一方、ポリゴンミラーで偏向走査される記録ビームは光検出器３４で検出され、同期信号発生手段は、光検出器３４からの検出信号に基づいて同期信号を発生する。時間差検出手段３８は、記録開始信号と同期信号の時間差を検出し、書込制御手段３９に出力する。
書込制御手段は、公知のマイクロコンピュータからなる演算処理部（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）、ラインバッファメモリ、画素クロック発生部、タイマー、カウンタ、入・出力（Ｉ／Ｏ）装置等からなり、時間差検出信号と、画像データ処理部４０からの画像データに基づいて複数のポリゴンミラー（例えば第１ポリゴンミラー２１、第２ポリゴンミラー２２）から書き込みに使用するポリゴンミラーを選択し、光路切替素子駆動回路３０に送信する。光路切替素子駆動回路３０は書込制御手段からの信号に基づいて光路切替素子２６を駆動し、光路を切り替える。一方、これと並行して、書込制御手段３９は、一旦ラインバッファメモリに蓄積した画像データを光源駆動回路４２に送信する。光源駆動回路４２は、画像データに基づいて光源２４を駆動する。

次に図９に光路切替素子の動作の一例を示す。図９に示すように、光源２４から出射された記録ビームはコリメートレンズ２５によって略平行光にコリメートされ、光路切替素子２６に入射する。ここで画像形成開始時には基準となる第１ポリゴンミラー２１が選択されているので、駆動回路３０は光路切替素子２６を駆動して記録ビームが透過するようにする。そして、光路切替素子２６を透過した記録ビームは第１ポリゴンミラー２１で偏向走査されて基準となる同期信号が生成される。また、２色目以降で、第２ポリゴンミラー２２が選択されたときには、駆動回路３０は光路切替素子２６を駆動して記録ビームを回折させる。光路切替素子２６で回折した記録ビームは反射ミラー２７で反射され、光路切替素子２６を透過したビームと平行なビームが生成させる。この回折した記録ビームは先に述べた複数ビームと同じように第２ポリゴンミラー２２で偏向走査されて基準ビームとは異なる同期信号を生成する。

ここで光路切替素子２６は例えば液晶ホログラムであり、駆動回路３０から光路切替素子に形成された透明電極に電界を印加することで、入射ビームをある所定の角度に回折する。また、電界を印加しない場合には入射ビームを透過させるように機能する。
回折角度は入射面に形成するホログラムパターンで制御できる。また、回折ビームを記録ビームとして用いる際には、光源駆動回路４２で光源２４の発光強度を制御し、回折ビームの光強度を、透過ビームと同じになるように制御する。

さらに、複数の偏向器として、記録ビームを入射するポリゴンミラーを３つ以上用いる場合には、図１０に示すように、回折角の異なる光学素子（図１０では光路切替素子（液晶ホログラム）２６，２８）を複数用意して、記録ビームの透過、回折を駆動回路３０で適切に制御すればよい。また、光路切替素子２８で回折したビームは、上記と同様に反射ミラー２９で反射し、第３ポリゴンミラー２３に入射する。

以上のように、本実施例では、画像形成に同じ光源２４からのビームを用いるので、光源の出力ばらつきによる画像への影響を考慮する必要がなくなる。

［実施例５］
次に本発明の第５の手段に係る画像形成装置の実施例を説明する。
本実施例では、実施例１〜４のいずれかの構成に加え、基準ビーム（第１ポリゴンミラー２１の入射ビーム）の主走査方向の複数点位置を予め求めておく。そして、基準ビーム以外で走査したときの前記複数点のドット位置が基準ビームで形成されるドット位置と一致するよう、書込制御手段３９で基準ビーム以外の変調基準信号（画素クロック）の位相をシフト調整する。

ここで、基準ビーム以外（１色目と異なるポリゴンミラーで偏向したビーム）の被走査面におけるビーム走査位置が基準ビームと微妙に異なる場合があるが、このような場合には、本実施例では、書込制御手段３９の画素クロック制御回路（図示せず）で、ビーム走査位置を補正するために画素クロックの位相をシフトさせる。
そして、基準ビームでの基準ドット位置と合致するように、基準ビーム以外の画素クロックの位相（立上りエッジ、立下りエッジ）を図１１に示すように、遅らせたり、早めたりする。
また、基準ビーム以外で画像形成を行う場合は、上記調整クロックを用いて記録ビームの変調を行う。

［実施例６］
次に本発明の第６、第７の手段に係る画像形成装置の実施例を説明する。
一般に、同期信号から実際の画像形成（画像形成領域）までは図１２に示すようにtwsの時間がある。
この時間内で、前述の時間差の比較結果並びに光路切替が行えれば問題ないが、３色目以降はすでに形成した画像の平均開始位置を求める演算時間が増える。
また、光路切替も、実施例３にような複数光源を用いる場合は問題ないが、実施例４のように、単一光源で光路切替素子を用いて光路を切替える場合には光路切替素子の応答時間を考慮する必要がある。

そこで本実施例では、中間転写体７のマーク（ベルトマーク）の検知後、所定数計数した同期信号を有効とする。例えば、時間差計数の同期信号（ベルトマークの検出後、最初の同期信号）から２つ目の同期信号を画像形成開始有効信号とする。ポリゴンミラーが２つの場合（図３参照）の２色目の画像形成タイミングは、図４と同じであれば、図１３のように信号ａの同期信号Pf23で画像形成が開始され、３色目の画像形成タイミングが図４の３色目の時間差を満たす場合には、ポリゴンミラーを変更し信号ｂの同期信号Ps23で画像形成を開始する。

［実施例７］
次に本発明の第８の手段に係る画像形成装置の実施例を説明する。
本実施例では、実施例１〜６のいずれかの構成に加え、形成する画像データに応じて、ポリゴンミラーの切替を制御するようにする。
ポリゴンミラーの切替を行うのは副走査方向の色（ドット）ずれを低減するためであり、副走査方向の色ずれの低減が要求される画像（横の細線）には有効であるが、主走査方向のずれが要求される画像（縦の細線）には有効ではない。そこで、主走査方向のずれが要求される画像（縦の細線）には、中間転写体７のマーク（ベルトマーク）と基準ビームの同期信号との時間差に拘らず、常に基準ビームで画像形成するようにする。
すなわち、書込制御手段３９は形成する画像データから、副走査方向の色ずれが厳しいデータか否かを判定して、ずれ量が許されるデータと判定した場合には、時間差検出手段３８による時間差の比較結果に拘らず、１色目の画像形成に用いたポリゴンミラーと同じポリゴンミラーで走査されるビームで画像形成を行うようにする。これにより、画像に応じた適切な制御を選択することができ、無駄な制御を省いて色ずれを低減することができる。

本発明の一実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 複数の偏向器の一例を示す図であって、２段に構成したポリゴンミラーの構成説明図である。 図２に示す２段のポリゴンミラーで生成される同期信号の一例を示す図である。 マーク信号（記録開始信号）に対する２つのポリゴンミラーの同期信号生成タイミングとドット形成位置の一例を説明するための説明図である。 複数の偏向器の別の例を示す図であって、３段に構成したポリゴンミラーの構成説明図である。 図３に示す３段のポリゴンミラーで生成される同期信号の一例を示す図である。 マーク信号（記録開始信号）に対する３つのポリゴンミラーの同期信号生成タイミングとドット形成位置の一例を説明するための説明図である。 実施例３におけるポリゴンミラーが２つの場合に生成される同期信号の一例を示す図である。 ポリゴンミラーが２段の場合の光路切替動作の一例を示す図である。 ポリゴンミラーが３段の場合の光路切替動作の一例を示す図である。 基準画素クロックと調整画素クロックの一例を示す図である。 同期信号と画像形成領域信号の時間差の一例を示す図である。 ベルトマークの検出信号と２つのポリゴンミラーによる同期信号の一例を示す図である。 本発明の別の実施形態を示す画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係る書込制御系の一例を示すブロック図である。 本発明に係る書込制御系の別の例を示すブロック図である。

符号の説明

１：画像担持体
２：帯電手段
３：書き込み手段
４：現像手段
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：現像器（現像手段）
５：一次転写手段
６：クリーニング手段
７：中間転写体
９：中間転写体のクリーニング手段
１０Ａ，１０Ｂ：給紙カセット
１１：給紙ローラ
１２：分離ローラ
１３：搬送ローラ
１４：レジストローラ
１５：二次転写手段
１６：定着手段
１７：排紙ローラ
１８：排紙トレイ
１９−１，１９−２：プロセスカートリッジ
２０：偏向手段
２１：第１ポリゴンミラー（偏向器）
２２：第２ポリゴンミラー（偏向器）
２３：第３ポリゴンミラー（偏向器）
２４，２４−１，２４−２：光源
２５：コリメートレンズ
２６，２８：光路切替素子
２７，２９：ミラー
３０：光路切替素子駆動回路
３４：光検出器
３５：マーク検出器
３６：同期信号発生手段
３７：記録開始信号発生手段
３８：時間差検出手段
３９：書込制御手段
４０：画像データ処理部
４１：光源選択信号発生手段
４２：光源駆動回路

Claims (8)

1. 画像担持体と中間転写体を有し、前記画像担持体に形成した画像を前記中間転写体に転写することで重ね画像を形成する画像形成装置であって、
   前記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一つまたは複数有し、該画像形成手段は、１つの画像担持体と、１つの書き込み手段と、少なくとも２つ以上の現像手段を有し、前記画像担持体に前記書き込み手段により形成される静電潜像を、少なくとも２つ以上の現像手段から１つを選択して現像を行うように構成された画像形成装置において、
   前記書込み手段は、光路が異なる複数の記録ビームと、偏向面が所定の角度差を有して同一軸に取付けられる前記複数のビームに対応付けられた複数の偏向器を有し、
   前記中間転写体に設けられた前記画像形成手段の記録開始基準となるマークを検出して記録開始信号を生成する手段と、前記複数の記録ビームの内予め指定された１つのビームを検出して同期信号を生成する手段と、前記記録開始信号と前記同期信号との時間差を検出する時間差検出手段を有し、
   前記時間差検出手段の検出時間に応じて、各色の先頭位置ずれが最小となるように２色目以降の偏向器を複数の偏向器の中から選択して、その偏向器に対応した記録ビームのみを用いて画像形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   複数設ける偏向器の数を同一偏向器に入射するビーム数よりも多くし、複数設ける偏向器で生成される同期信号の発生タイミングが、１つの偏向器に入射するビームから生成される同期信号周期を均等に分割するよう前記複数の偏向器の取付け角度を設定したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記複数の偏向器に入射する複数の記録ビームは、複数の発光源から発せられることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記記録ビームを１つの発光源から生成し、その光路を切替える機能を有した光学素子を用いることで複数のビームを可能として複数の偏向器を使用することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   基準となる記録ビーム（以下、基準ビームと言う）に対する各記録ビームの前記画像担持体上における走査倍率を予め求めておき、前記時間差検出手段の結果により選択された偏向器と、その選択された偏向器に対応した記録ビームを用いて画像形成する際に、該記録ビームの前記基準ビームに対する走査位置のずれに応じて、主走査変調基準信号である画素クロックの位相を切替えることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記マークの検知後、予め指定されたビームで生成される同期信号を、前記ベルマーク検知後の最初の同期信号から計数し、所定数計数後の前記同期信号を画像形成開始有効信号として、各画像形成手段による画像形成を開始することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６記載の画像形成装置において、
   光路切替機能を有した光学素子が、光路切替に要する時間を満足するよう前記同期信号の計数の所定数を設定したことを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記書込み手段は、形成する画像データから、副走査方向の色ずれ低減が要求されるデータか否かを判定して、該判定結果に応じて、前記偏向器の切替を制御するようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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