JP5659518B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、ファクシミリ装置，印刷装置，複写機，及び複合機を含む画像形成装置に関する。

半導体レーザ光源（ＬＤ）を含む光源（「発光源」ともいう）で発光させた光ビームを感光体（「像担持体」ともいう）上に照射して、感光体上に所望の画像の情報を露光させて画像形成を行うファクシミリ装置，印刷装置（プリンタ），複写機（コピー機），複合機を含む画像形成装置（「画像処理装置」ともいう）がある。
このような画像形成装置には、１つの光ビームを出力する光源を複数個設けたり、１つの素子に複数の光源を備えて複数の光ビームを出力できる光源（例えば、１つの半導体素子から２〜８の光ビームを出力することができるＬＤアレイ素子等がある）を設けたりして、感光体上に複数の光ビームを使用して多くの画像データを短時間に露光させることにより、単位時間あたりに出力される画像枚数（印刷枚数）を増やし、画像形成の生産性を向上させているものがある。

上記のように感光体上に複数の光ビームを書込む場合、感光体上で光ビームのスポットの位置が理想の位置からずれてしまうと、複数の光ビーム間でのスポットの差（「ビームピッチ」という）が理想の位置とずれてしまい、感光体上に「縦線よたり」（縦線を描いたときの線の揺らぎ、縦線間のピッチが一定にならずに蛇行する現象）が生じたり、感光体上に形成された画像に「濃度ムラ」が発生するなどの悪影響が生じたりするので、感光体上での光ビームのスポットが理想の位置に照射されるように調整する必要がある。
従来、複数の光ビームのビームピッチの調整は、画像形成装置を製造する工場において、画像形成装置毎にビームピッチを計測し、その計測で得られたビームピッチが理想の差になっていなかった場合、その差分を無くすように、例えば、光ビームの照射位置を初期調整するようにしていた。

しかし、光ビームを発生させる光源や光ビームを感光体に照射するための光学系の温度特性や、画像形成装置自体の振動などによる光軸のずれなどの原因により、製造時に調整したビームピッチが経時変化してしまって画像が劣化してしまうという問題があった。
そこで、上記ビームピッチの経時変化に基づく画像劣化の課題を解消するため、画像形成装置の使用時にビームピッチを計測して補正する技術が提案されている。
従来、複数の光源からそれぞれ照射された各光ビームの書き終わり側の端部を通過したタイミングを１つの検知センサで検知し、その検知のタイミング差に基づいて各光ビームの照射位置の間隔を求め、その間隔に主走査方向のドット位置ずれがあった場合、各光源の発光タイミングを制御して主走査方向のドット位置ずれを補正する画像形成装置（例えば、特許文献１参照）があった。

また、感光体上に又は転写ベルト上にピッチむら検出用パターンを形成し、電位センサ又は光学センサによってピッチむら検出用パターンに基づくパターン間隔を検出し、そのパターン間隔を所定の値と比較することによって副走査ビームピッチむらを求め、その副走査ビームピッチむらを補正する画像形成装置（例えば、特許文献２参照）があった。
さらに、受光部の形状が、副走査方向に応じて主走査方向の受光部の幅又は受光部間隔が変化するように構成された特殊な光ビーム検出器を設け、その光ビーム検出器の検出結果から光ビーム走査時間を計測し、その光ビーム走査時間から光ビームの副走査位置を検出し、その検出値に基づいてビームの副走査位置を補正する画像形成装置（例えば、特許文献３参照）があった。

しかしながら、上述した従来の複数の光ビームを検知したタイミング差に基づいて主走査方向のドット位置ずれを補正する画像形成装置では、例えば、ＬＤアレイ素子のようなビームピッチの狭い光源を用いた場合、検知センサの受光幅よりも狭い（小さい）ビームピッチの検知タイミングを分離することができないので、ビームピッチを求めることができず、主走査方向のビームピッチを補正できないという問題があった。
また、上述した従来の副走査ビームピッチむらを補正する画像形成装置では、主走査方向のビームピッチを補正できない上に、ピッチむら検出用パターンを使用しているため、その検出にかかるダウンタイムが増大してしまうだけでなく、トナーの消費量を増やしてしまうという問題があった。

さらに、上述した従来の特殊な光ビーム検出器を設けた画像形成装置では、同じく主走査方向のビームピッチを補正できない上に、特殊な光ビーム検出器によって画像形成装置の製造コストが増大してしまうという問題があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、複数の光ビーム間のビームピッチの細かいズレを精度良く検出できるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、複数の光源を備えた発光手段と、上記発光手段の各光源から発光された光ビームを偏向して像担持体上を主走査方向に走査させる偏向手段と、上記発光手段によって発光された各光ビームについて、上記像担持体に対する走査方向上で照射タイミングを検知し、その検知した各光ビームの照射タイミングに基づく同期信号を生成する同期信号生成手段と、上記同期信号生成手段によって生成された同期信号に基づいて上記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、上記同期信号生成手段によって生成された同じ色のパターン間で異なる光源の同期信号を基準にして上記像担持体上にパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、上記パターン画像形成手段によって形成されたパターン画像を検出するパターン画像検出手段と、上記パターン画像検出手段による検出結果に基づいて、上記各光ビームにより前記像担持体上に形成する画像間の位置合わせを行う補正手段を備え、上記補正手段が、上記パターン画像検出手段によって検出されたパターン画像に基づいて同じ色のパターン画像間で異なる光源の発光した各光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する手段を有する画像形成装置を提供する。

さらに、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記計測された主走査ビームピッチの補正によって上記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有するようにするとよい。
また、上記のような画像形成装置において、上記同じ色のパターン画像間で異なる光源から発光されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する場合、上記像担持体上に形成するパターン画像にＮ個のパターン画像を含めるようにする手段を設けるとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせるようにする手段を設けるとよい。

また、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせて、上記パターン画像形成手段によって上記像担持体上に形成されたパターン画像を、上記パターン画像検出手段によって検出し、その検出されたパターン画像に基づいて、各光源間の副走査ビームピッチを計測する手段を有するようにするとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記補正手段は、上記計測された副走査ビームピッチの補正によって上記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有するようにするとよい。
また、上記のような画像形成装置において、異なる光源から発光されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の光ビーム間の副走査ビームピッチを計測する場合、上記像担持体上に形成するパターン画像に（Ｎ−１）×２個のパターン画像を含めるようにする手段を設けるとよい。
さらに、上記のような画像形成装置において、上記パターン画像は、色合わせ制御に使用するパターン画像と兼用するパターン画像であるとよい。

この発明による画像形成装置は、複数の光ビーム間のビームピッチの細かいズレを精度良く検出できるようにすることができる。

この発明の一実施例の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図１に示す光学装置の上部の内部構成を上方から見た場合の配置例を示す図である。 図１に示す画像形成装置の検知センサの内部構成と共に、画像形成装置の制御部における検知センサで検知したデータの処理を司る機能構成を示すブロック図である。 図１に示す中間転写ベルト上に形成された位置合わせ用トナーマークの一例を示す図である。

図４に示す位置合わせ用トナーマーク中の１組のマークと、その１組のマークの検知結果の波形例とを示す図である。 図４に示す位置合わせ用トナーマークの検知結果に基づくずれ量の算出の説明に供する位置合わせ用トナーマークの１組のマークを示す図である。 感光体上に照射された光ビームのスポット例を示す図である。 主走査ビームピッチの補正方法の説明に供する図である。

主走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。 副走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。 同じく副走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。 副走査ビームピッチの補正方法の説明に供する図である。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明の一実施例の画像形成装置の構成を示すブロック図である。
この画像形成装置１００は、例えば、ファクシミリ装置，印刷装置（プリンタ），複写機，及び複合機を含む画像処理装置であり、半導体レーザ光源、ポリゴンミラーなどの光学要素を含む光学装置１０１と、例えば、感光体（例えば、ドラム状の感光体、「感光体ドラム」という）、帯電装置、現像装置などを含む像形成部１０２と、中間転写ベルトなどを含む転写部１０３を含んで構成される。すなわち、この光学装置１０１と像形成部１０２と転写部１０３が、画像形成手段とパターン画像形成手段の機能を果たす。
光学装置１０１は、レーザダイオード（ＬＤ）を含む半導体レーザ光源である複数の光源（図示省略）から放出された光ビームＢＭを、ポリゴンミラー１１０により偏向させ、ｆθレンズを含む走査レンズ１１１ａ，１１１ｂに入射させている。

上記光ビームは、ブラック（Ｋ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）の各色の画像に対応した数が発生されていて、それぞれ走査レンズ１１１ａ，１１１ｂを通過した後、反射ミラー１１２ｋ〜１１２ｍで反射される。
例えば、ブラックの光ビームＫは走査レンズ１１１ａを透過して反射ミラー１１２ｋで反射されてＷＴＬレンズ１１３ｋへ入射される。イエロー，シアン，マゼンタの各色の光ビームＹ，Ｃ，Ｍについても同様なので説明を省略する。
ＷＴＬレンズ１１３ｋ〜１１３ｍは、それぞれ入射された各光ビームＫ〜Ｍを整形した後、反射ミラー１１４ｋ〜１１４ｍへと各光ビームＫ〜Ｍを偏向させ、その各光ビームＫ〜Ｍはさらに反射ミラー１１５ｋ〜１１５ｍで反射され、それぞれ露光のために使用される光ビームＫ〜Ｍとして感光体ドラム（以下「感光体」と略称する）１２０ｋ〜１２０ｍへと像状照射される。

感光体１２０ｋ〜１２０ｍへの光ビームＫ〜Ｍの照射は、上述したように複数の光学要素を使用して行われるため、感光体１２０ｋ〜１２０ｍに対する主走査方向および副走査方向に関して、タイミング同期が行われている。
以下、感光体１２０ｋ〜１２０ｍに対する主走査方向を、光ビームの走査方向として定義し、副走査方向を、主走査方向に対して直交する方向、すなわち、感光体１２０ｋ〜１２０ｍの回転する方向として定義する。
感光体１２０ｋ〜１２０ｍは、アルミニウムなどの導電性ドラム上に、少なくとも電荷発生層と電荷輸送層とを含む光導電層を備えている。
上記光導電層は、それぞれ感光体１２０ｋ〜１２０ｍに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、又は帯電ローラなどを含んで構成される帯電器１２２ｋ〜１２２ｍにより表面電荷が付与される。

各帯電器１２２ｋ〜１２２ｍによってそれぞれ感光体１２０ｋ〜１２０ｍ上に付与された静電荷は、それぞれ光ビームＫ〜Ｍにより像状露光され、よって、各帯電器１２２ｋ〜１２２ｍの被走査面上に静電潜像が形成される。
感光体１２０ｋ〜１２０ｍの被走査面上にそれぞれ形成された静電潜像は、現像スリーブ，現像剤供給ローラ，規制ブレードなどを含む現像器１２１ｋ〜１２１ｍによりそれぞれ現像され、感光体１２０ｋ〜１２０ｍの被走査面上に現像剤像が形成される。
感光体１２０ｋ〜１２０ｍの被走査面上に担持された各現像剤は、搬送ローラ１３１ａ〜１３１ｃにより矢示Ｄの方向に移動する中間転写ベルト１３０上に転写される。１３２ｋ〜１３２ｍは、それぞれ感光体１２０ｋ〜１２０ｍに対する１次転写ローラである。

中間転写ベルト１３０は、感光体１２０ｋ〜１２０ｍの被走査面上からそれぞれ転写されたＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍの現像剤を担持した状態で２次転写部へと搬送される。
２次転写部は、２次転写ベルト１３３と、搬送ローラ１３４ａ，１３４ｂとを含んで構成される。
２次転写ベルト１３３は、搬送ローラ１３４ａ，１３４ｂにより矢示Ｅの方向に搬送される。
上記２次転写部には、給紙カセットなどの用紙収容部Ｔから上質紙，プラスチックシートなどの受像材である用紙Ｐが搬送ローラ１３５により供給される。
上記２次転写部は、２次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト１３０上に担持された多色現像剤像を、２次転写ベルト１３３上に吸着保持された用紙Ｐに転写する。

上記用紙Ｐは、２次転写ベルト１３３の搬送と共に定着装置１３６へと供給される。
上記定着装置１３６は、シリコーンゴム，フッソゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材１３７を含んで構成されていて、用紙Ｐと多色現像剤像とを加圧加熱し、排紙ローラ１３８によって用紙Ｐを印刷物Ｐ′として画像形成装置１００の外部へと排出する。
上記多色現像剤像を転写した後の中間転写ベルト１３０は、クリーニングブレードを含むクリーニング部１３９によって転写残現像剤が除去された後、次の像形成プロセスへと供給されている。
また、搬送ローラ１３１ａの近傍には、中間転写ベルト１３０上に形成された位置合わせ用トナーマークを検知するための３個の検知センサ５ａ〜５ｃが設けられている。この検知センサ５ａ〜５ｃは、それぞれ公知の反射型検知センサを用いれば良く、その各検知センサ５ａ〜５ｃによる検知結果に基づいて、基準色に対する各色のスキュー（傾き），主走査レジストずれ量，副走査レジストずれ量，及び主走査倍率誤差を含む各種のずれ量を算出し、その算出結果に基づいて各種のずれ量を補正する。

次に、図１に示した光学装置１０１について詳しく説明する。
図２は、図１に示した光学装置１０１の上部の内部構成を上方から見た場合の配置例を示す図である。
光学装置１０１の上部には、ポリゴンミラー１１０と、走査レンズ１１１ａ，１１１ｂと、反射ミラー１１２ｋ〜１１２ｍと、ＬＤを含む光源を装着した光源ユニット２０ｋ〜２０ｍと、シリンドリカルレンズ（以下「シリンダレンズ」と略称する）２１ｋ〜２１ｍと、反射ミラー２２ｋ，２２ｍと、シリンダミラー（「同期検知反射ミラー」ともいう）２３ｋ〜２３ｍと、同期検知センサ（「同期信号生成手段」に相当する）２４ｋ〜２４ｍを有する。

この光学装置１０１は、１つのポリゴンモータ（図示を省略）をユニット内の中央に配置し、そのポリゴンモータに２つの回転多面鏡を備えたポリゴンミラー１１０を設け、そのポリゴンミラー１１０を中心に左右対称に上記光源ユニット２０ｋ〜２０ｍと、上記反射ミラー１１２ｋ〜１１２ｍと反射ミラー２２ｋ，２２ｍとシリンダミラー２３ｋ〜２３ｍとのミラー類、上記走査レンズ１１１ａ，１１１ｂとシリンダレンズ２１ｋ〜２１ｍとのレンズ類等の構成部品を配置し、左右に各２色の光ビームの光路をレイアウトすることにより、１つのポリゴンミラー１１０によってＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍの４色の光ビームを各感光体１２０ｋ〜１２０ｍの主走査方向に偏向させる構成にしている。図２中では、ポリゴンミラー１１０の図面の向かって左側にＫとＹの光ビーム、右側にＣとＭの光ビームのそれぞれの光路をレイアウトしている。

次に、この光学装置１０１におけるＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍの各色の光ビームの光路について説明する。
ここでは、Ｋの光路のみ詳細に説明し、他のＹ，Ｃ，Ｍについては同様なので簡単に説明する。
光源ユニット２０ｋに実装された光源から出射した光ビームを、シリンダレンズ２１ｋに入射する。
シリンダレンズ２１ｋは、感光体１２０ｋの副走査方向に定まった屈折率を有しており、感光体１２０ｋの副走査方向に集光するように、光源ユニット２０ｋからシリンダレンズ２１ｋを通して入射した光ビームを反射ミラー２２ｋで反射し、ポリゴンミラー１１０のミラー面に入射する。

ポリゴンミラー１１０は、ポリゴンモータによって高速回転し、入射された光ビームを感光体１２０ｋの主走査方向に偏向する。すなわち、偏向手段に相当する。
ポリゴンミラー１１０によって偏向された光ビームを、走査レンズ１１１ａを透過し、反射ミラー１１２ｋによって反射する。
反射ミラー１１２ｋで反射した光ビームを、図１に示したように、ポリゴンミラー１１０の面倒れ特性を補正するＷＴＬレンズ１１３ｋに入射した後、反射ミラー１１４ｋへ入射する。
反射ミラー１１４ｋで反射した光ビームを、反射ミラー１１５ｋで反射し、光学装置１０１から出射して感光体１２０ｋ上に結像させる。

図２に示すように、同期検知センサ２４ｋは、感光体１２０ｋに対する主走査方向の書き出し基準位置を検知するための同期検知部（ライン同期検知信号検知部）である。
なお、感光体１２０ｋに対する主走査方向の後端には後端同期検知部である後端同期センサも配置されているが、図示を省略する。
また、ポリゴンミラー１１０の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー２３ｋで反射させて同期検知センサ２４ｋへ入射する。
同期検知センサ２４ｋは、Ｋの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。

次に、Ｙについて、光源ユニット２０ｙの光源から出射された光ビームは、シリンダレンズ２１ｙを透過し、ポリゴンミラー１１０のミラー面に入射する。
その入射した光ビームを、ポリゴンミラー１１０によって感光体１２０ｙの主走査方向に偏向させ、走査レンズ１１１ａを透過し、反射ミラー１１２ｙによって反射し、図１に示したように、ＷＴＬレンズ１１３ｙに入射した後、反射ミラー１１４ｙ，１１５ｙでそれぞれ反射し、光学装置１０１から出射して感光体１２０ｙ上に結像させる。
また、図２に示すように、ポリゴンミラー１１０の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー２３ｙで反射させて同期検知センサ２４ｙへ入射する。
同期検知センサ２４ｙは、Ｙの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。

次に、Ｃについて、光源ユニット２０ｃの光源から出射された光ビームは、シリンダレンズ２１ｃを透過し、ポリゴンミラー１１０のミラー面に入射する。
その入射した光ビームを、ポリゴンミラー１１０によって感光体１２０ｃの主走査方向に偏向させ、走査レンズ１１１ｂを透過し、反射ミラー１１２ｃによって反射し、図１に示したように、ＷＴＬレンズ１１３ｃに入射した後、反射ミラー１１４ｃ，１１５ｃでそれぞれ反射し、光学装置１０１から出射して感光体１２０ｃ上に結像させる。
また、図２に示すように、ポリゴンミラー１１０の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー２３ｃで反射させて同期検知センサ２４ｃへ入射する。
同期検知センサ２４ｃは、Ｃの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。

次に、Ｍについて、光源ユニット２０ｍの光源から出射された光ビームは、シリンダレンズ２１ｍを透過し、光源ユニット２０ｍからシリンダレンズ２１ｍを通して入射した光ビームを反射ミラー２２ｍで反射し、ポリゴンミラー１１０のミラー面に入射する。
その入射した光ビームを、ポリゴンミラー１１０によって感光体１２０ｍの主走査方向に偏向させ、走査レンズ１１１ｂを透過し、反射ミラー１１２ｍによって反射し、図１に示したように、ＷＴＬレンズ１１３ｍに入射した後、反射ミラー１１４ｍ，１１５ｍでそれぞれ反射し、光学装置１０１から出射して感光体１２０ｍ上に結像させる。
また、図２に示すように、ポリゴンミラー１１０の反射面の特定位置で反射した光ビームを、シリンダミラー２３ｍで反射させて同期検知センサ２４ｍへ入射する。
同期検知センサ２４ｍは、Ｍの色の光ビームの入射時のタイミングを検知し、その検知時に同期検知信号を出力する。
図２に示すように、ブラック（Ｋ）とマゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）とシアン（Ｃ）はそれぞれ逆方向に走査される。

次に、この実施例の画像形成装置１００の制御部について、検知センサ５ａ〜５ｃで検知したデータの処理を司る機能構成について説明する。
図３は、図１に示した画像形成装置１００の検知センサ５ａ〜５ｃの内部構成と共に、画像形成装置１００の制御部における検知センサ５ａ〜５ｃで検知したデータの処理を司る機能構成を示すブロック図である。
画像形成装置１００の検知センサ５ａ〜５ｃは、それぞれ発光部（「発光手段」に相当する）１０ａ〜１０ｃと受光部（「パターン画像検出手段」に相当する）１１ａ〜１１ｃを備えている。

画像形成装置１００の制御部は、検知センサ５ａ〜５ｃで検知したデータの処理に係る機能部として、ＣＰＵ１，ＲＯＭ２，ＲＡＭ３，及びインプット・アウトプット（Ｉ／Ｏ）ポート４と、発光量制御部１２ａ〜１２ｃ，増幅部（ＡＭＰ）１３ａ〜１３ｃ，フィルタ部１４ａ〜１４ｃ，アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１５ａ〜１５ｃ，ファーストイン・ファーストアウト（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ：ＦＩＦＯ）メモリ部１６ａ〜１６ｃ，及びサンプリング制御部１７ａ〜１７ｃを備えている。
ＲＯＭ２には、上述した各種のずれ量を算出するためのＣＰＵ１が実行する手順からなるプログラムをはじめ、この画像形成装置１００を制御するための各種のプログラムが格納されている。
また、ＣＰＵ１は、受光部１１ａ〜１１ｃからの検知信号を適当なタイミングでモニタしており、搬送ベルトおよび発光部１０ａ〜１０ｃの劣化等が起こっても確実に検知ができるように、発光量制御部１２ａ〜１２ｃによって発光量を制御しており、受光部からの受光信号のレベルが常に一定になるようにしている。

次に、図３を参照しながら、検知センサ５ａ〜５ｃで検知されたデータの処理について説明する。
まず、ＣＰＵ１は、ＲＡＭ３を作業領域としてＲＯＭ２に格納されているプログラムを実行し、後に詳述する位置合わせ用トナーマークの検知時、Ｉ／Ｏポート４を介して発光量制御部１２ａを制御し、検知センサ５ａの発光部１０ａから所定の光量の光ビームを照射する。この光ビームが位置合わせ用トナーマークに照射され、その反射光を検知センサ５ａの受光部１１ａが受光する。
受光部１１ａは、受光した光ビームの光量に応じたデータの信号を増幅部１３ａへ送る。そのデータの信号について、増幅部１３ａによって増幅してフィルタ部１４ａへ送り、フィルタ部１４ａによってライン検知の信号成分のみを通過させてＡ／Ｄ変換部１５ａへ送り、Ａ／Ｄ変換部１５ａによってアナログデータからデジタルデータに変換する。

そして、サンプリング制御部１７ａによってＡ／Ｄ変換部１５ａで変換されたデジタルデータをサンプリングしてＦＩＦＯメモリ部１６ａに格納する。
上述と同様にして、検知センサ５ｂの受光部１１ｂから得られたデータの信号について、サンプリングされたデジタルデータをＦＩＦＯメモリ部１６ｂに格納し、検知センサ５ｃの受光部１１ｃから得られたデータの信号について、サンプリングされたデジタルデータをＦＩＦＯメモリ部１６ｃに格納する。

こうして、後に詳述する位置合わせ用トナーマークの１組のマークの検知が終了した後、ＦＩＦＯメモリ部１６ａ〜１６ｃに格納されていたデジタルデータを、Ｉ／Ｏポート４を介してデータバスによりＣＰＵ１及びＲＡＭ３にロードし、ＣＰＵ１は、ＲＯＭ２に格納されているプログラムを実行することにより、その各データについて所定の演算処理を行って上述した基準色に対する各色のスキュー（傾き），主走査レジストずれ量，副走査レジストずれ量，及び主走査倍率誤差を含む各種のずれ量を算出する。
このように、ＣＰＵ１とＲＯＭ２とが、画像形成装置１００の全体の動作を制御すると共に、検知センサ５ａ〜５ｃで検知されたデータの処理を司る制御手段として機能し、補正手段の機能も果たす。

次に、上記位置合わせ用トナーマークとその検知結果に基づく補正について説明する。
図４は、図１に示した中間転写ベルト１３０上に形成された位置合わせ用トナーマークの一例を示す図である。
図５は、図４に示す位置合わせ用トナーマーク中の１組のマークと、その１組のマークの検知結果の波形例とを示す図である。
図６は、図４に示す位置合わせ用トナーマークの検知結果に基づくずれ量の算出の説明に供する位置合わせ用トナーマークの１組のマークを示す図である。
位置合わせ用トナーマークは、正反射光用の位置合わせのための所定のパターンを備えたマークであり、図４に示すように、Ｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍの各色の順に形成された横線パターンと斜め線パターンとを１組とし、８組分を副走査方向に並べ、各検知センサ５ａ〜５ｃに対応させて３列分からなるマークである。

上記横線パターンは、感光体１２０ｋ〜１２０ｍの主走査方向に対して横向きで所定幅と所定長を持った４本の横向きパターンであり、上記斜め線パターンは、感光体１２０ｋ〜１２０ｍの主走査方向に対して所定の傾斜角（例えば、４５°）を持たせて所定幅と所定長を持った４本の斜め向きパターンである。
この位置合わせ用トナーマークは、感光体１２０ｋ〜１２０ｍにそれぞれＫ〜Ｍの色に対応する８組分の横線パターンと斜め線パターンを形成し、中間転写ベルト１３０上に転写して組み合わせることによって、上述のような配置で中間転写ベルト１３０上に形成する。
なお、図４乃至図６には、中間転写ベルト１３０上に、中間転写ベルト１３０の搬送方向の先頭からＹ，Ｋ，Ｍ，Ｃの順に並ぶように各横線パターンと各斜め線パターンを形成した例を示したが、各横線パターンと各斜め線パターンのそれぞれの色の並びは他の並びにしても良い。

そして、中間転写ベルト１３０上に形成された位置合わせ用トナーマークの３列のマーク列を、それぞれ主走査方向に並べられた検知センサ５ａ〜５ｃによって検知する。
図５の（ａ）に示す波形は、検知センサ５ａ〜５ｃのいずれかについて、図５の（ｂ）に示した位置合わせ用トナーマークのある検知センサ（例えば、検知センサ５ａ）に対応する１組のマーク３０を検知したときの検知レベルの変化例を示しており、他の検知センサについても同様の波形が得られるので、図示を省略する。
検知センサ５ａ〜５ｃは、横線パターンと斜め線パターン以外の部分では中間転写ベルト１３０を検知するので、例えば、中間転写ベルト１３０が白色の場合、その検知レベルを基準レベルとすると、色付きの横線パターンと斜め線パターンの箇所では検知レベルが低下する。

図中のスレッシュは、中間転写ベルト１３０の汚れなどで検知レベルが低下した場合でも、このスレッシュを超えてレベル低下がみられた箇所を横線パターン又は斜め線パターンと検知するための閾値である。
検知センサ５ａ〜５ｃによって位置合わせ用トナーマークの８組分の各横線パターンと各斜め線パターンの位置を検出し、その検出結果に基づいて基準色（例えば、ブラック：Ｋ）に対する他の色（イエロー：Ｙ，シアン：Ｃ，マゼンタ：Ｍ）のスキュー，主走査レジストずれ量，副走査レジストずれ量，及び主走査倍率誤差を計測する。この計測値に基づいて、スキュー，主走査レジストずれ量，副走査レジストずれ量，及び主走査倍率誤差の各種のずれ量の補正値を求めることができる。

また、この実施例では、検知センサ５ａ〜５ｃによって３列分のマーク列を検知し、その各検知結果の平均値を算出するので、その算出結果からスキュー，副走査レジストずれ，主走査レジストずれ，及び主走査倍率誤差のずれ量を求めることにより、各色のずれ量を精度良く求めることができ、そのずれ量を補正することによって各色のずれが極めて少ない高画質の画像が形成できる。
各種のずれ量、補正量の算出および補正の実行命令は、後述の補正量算出部により行われる。そして、検知の終わった位置合わせ用トナーマークは、クリーニング部１３９によって除去される。

次に、各種の色ずれ量の具体的な算出について説明する。
図５のパターンを検知したときの各種色ずれ量の具体的な算出方法について図６を用いて説明する。
ここでは、検知センサ５ａによって位置合わせ用トナーマークのマーク列を検知した場合で説明するが、他の検知センサ５ｂ，５ｃについても同様に行う。
検知センサ５ａでは、位置合わせ用トナーマークのマーク列の検知を、予め決められた一定のサンプリング時間間隔でマークを検知し、図３のＣＰＵ１へ通知する。
ＣＰＵ１は、検知センサ５ａからマークの検知の通知を次々と受け取ると、各検知の通知の間隔と上記サンプリング時間間隔とに基づいて各横線パターン間、各横線パターンとそれぞれ対応する斜め線パターンとの間の距離を算出する。

このようにして、マーク列中の同じ色の各横線パターン間と各横線パターンとそれぞれ対応する斜め線パターンとの間の長さを求め、その求めた各々の長さを比較することによって各種のずれ量を算出することができる。
まず、副走査レジストずれ量（副走査方向の色ずれ量）の算出では、横線パターンを使用し、基準色（Ｋ）との対象色のＹ，Ｍ，Ｃの各パターンの間隔値（ｙ１，ｍ１，ｃ１）を算出し、予め記憶させておいた理想の間隔値（ｙ０，ｍ０，ｃ０）と比較し、間隔値ｙ１−理想の間隔値ｙ０，間隔値ｍ１−理想の間隔値ｍ０，間隔値ｃ１−理想の間隔値ｃ０から基準色（Ｋ）に対するＹ，Ｍ，Ｃの各色のずれ量を算出できる。

また、主走査レジストずれ量（主走査方向の色ずれ量）の算出では、まず、Ｋ〜Ｃの各色の横線パターンと斜め線パターンとの間隔値（ｙ２，ｋ２，ｍ２，ｃ２）を算出する。その算出した間隔値を用いて、基準色（Ｋ）の間隔値と非基準色の間隔値との差分値を算出する。その差分値が主走査方向の色ずれ量に相当する。これは、斜め線パターンを、主走査方向に対して所定の角度だけ傾斜させているため、主走査方向にずれを生じている場合、横線パターンとの間隔が他の色についての間隔よりも広がったり狭まったりするためである。
すなわち、ブラックとイエロー，ブラックとマゼンタ，ブラックとシアンの主走査方向の色ずれ量は、間隔値ｋ２−間隔値ｙ２，間隔値ｋ２−間隔値ｍ２，間隔値ｋ２−間隔値ｃ２で求められる。
このようにして、副走査方向及び主走査方向のレジストずれ量を取得することができる。

さらに、各検知センサ５ａ〜５ｃの異なるもの同士の検知結果に基づいてスキューと主走査倍率誤差についても求めることができる。
まず、スキュー成分の算出では、検知センサ５ａと５ｃでそれぞれ検知される副走査レジストずれ量の差分を算出することで取得することができる。
また、倍率誤差偏差の算出では、検知センサ５ａと５ｂ，検知センサ５ｂと５ｃのそれぞれの主走査レジストずれ量の差分を算出することで取得することができる。
そして、上述のようにして取得した各種の色ずれ量を補正する。

例えば、色ずれ量がほぼ一致するように感光体１２０ｋ〜１２０ｍに対する各色に対応した光ビームＫ〜Ｍの発光タイミングを調整することにより行う。
また、反射ミラー１１２ｋ〜１１２ｍ，反射ミラー１１４ｋ〜１１４ｍ，又は反射ミラー１１５ｋ〜１１５ｍの傾きを調整することにより行う。
その傾きの調整には、図示を省略したステッピングモータを駆動させて行う。
なお、画像データを変更することによってずれ量を補正することもできる。
このようにして、副走査方向及び主走査方向のレジストずれ量を取得することができる。

この実施例の画像形成装置１００では、生産性（単位時間あたりの画像出力枚数）を向上させるために、複数の光ビームを使用した書込み方式を採用している。
したがって、１回の走査あたりに書込めるライン数が光ビーム数に依存するため、単純に２つの光ビームによる書込みは１つの光ビームによる書込みに比べ２倍の生産性があることになる。
そして、複数の光ビームによる書込みを行うためには、感光体１２０ｋ〜１２０ｍ上での各光ビームのスポット位置を調整する必要がある。

次に、複数の光ビーム間の主走査ビームピッチと副走査ビームピッチについて説明する。
図７は、感光体上に照射された２つの光ビームのスポット例を示す図である。
図７に示すように、２つの光ビームのスポットＳ間の距離について、主走査方向の距離を「主走査ビームピッチ」と呼び、副走査方向の距離を「副走査ビームピッチ」と呼ぶ。
この主走査ビームピッチ及び副走査ビームピッチは、画像形成装置１００の制御によって所定間隔になるようにしなければならない。
もし、各光ビームのスポットの照射位置が理想の位置から逸脱してしまうと、主走査ビームピッチ又は副走査ビームピッチの所定間隔にズレが生じ、感光体１２０ｋ〜１２０ｍ上に形成される画像の縦線よたり（「縦線を描いたときの線の揺らぎ」をいう）や濃度ムラなどが生じ、画像劣化につながってしまうからである。

まず、主走査ビームピッチのズレの補正については、図８の（ａ）に示したクロック信号を基準にして、図８の（ｂ）に示した１つの光源の光ビームの同期検知信号ｃｈ１の検知タイミングに基づいて、図８の（ｃ）に示すように、複数の光ビーム（ｃｈ１，ｃｈ２）間で主走査ビームピッチ分だけ画像データの出力開始（転送タイミング）を遅延させることにより調整する方法がある。
この方法では、複数の光ビーム毎に同期検知信号を得ないで、他の光ビームの同期検知信号を使用して主走査の書込みを行う場合、例えば、１つの素子に複数の光源を有するＬＤアレイなどの光源を用いた場合、主走査ビームピッチが狭くて同期検知で分離できず、主走査ビームピッチを計測できない。

そこで、この実施例の画像形成装置１００では、中間転写ベルト１３０上にパターン画像（トナーパターン）を生成し、そのパターン画像を検知センサ５ａ〜５ｃで検知し、その検知結果に基づいて複数の光ビームの主走査ビームピッチのズレを検知する。
その主走査ビームピッチのズレの検出には、同色のパターン画像を複数の光ビームの同期検知信号のそれぞれに基づいて作成し、そのパターン画像を検知センサ５ａ〜５ｃで検知する。
次に、主走査ビームピッチのズレの検出方法について説明する。
図９は、主走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。

例えば、光源ユニット２０ｋ〜２０ｍの内の１つの光源ユニットに含まれる光源ｃｈ１と光源ｃｈ２の２つの光源について、それらの照射する各光ビーム間の主走査ビームピッチのズレを検出する場合、中間転写ベルト１３０上に光源ｃｈ１と光源ｃｈ２の同期検知信号を基準にして斜めパターン画像（主走査方向又は副走査方向に対して４５°の傾斜を持つパターン画像）をそれぞれ作成する。
この各斜めパターン画像を検知センサ５ａ〜５ｃの内の１つである検知センサ５で検知した結果、斜めパターン画像間の副走査ビームピッチの計測値と副走査ビームピッチの理想値との差分は、主走査ビームピッチのズレ（誤差）に相当する。
したがって、上記ＣＰＵ１により、上記主走査ビームピッチのズレを無くすように補正処理をする。

このようにして、中間転写ベルト１３０上のパターン画像を検出することで、主走査ビームピッチのズレを検出することができるので、従来の色合わせ制御用のパターン画像を用いれば、主走査ビームピッチのズレの補正のために新たなパターン画像を形成する必要が無く、トナーの浪費を防止できる。
通常、色合わせ制御用のパターン画像は、図４に示したようなパターン画像を複数組セットして、その検出結果を平均化して算出しているため、その各組毎に異なる同期検知信号を基準にしてパターン画像を形成すれば、各組毎に対応する光源についてそれぞれの主走査ビームピッチを検出できることになる。
つまり、色合わせ制御用のパターン画像中のパターン画像が８組含まれていれば、８つの光源間の主走査ビームピッチを検出できることになる。
このように複数のビーム（Ｎビーム）を有する装置の場合でも、Ｎの数のパターンを形成すれば全ての主走査ビームピッチを計測可能である。

次に、この実施例の画像形成装置１００は、上述の主走査ビームピッチのズレの検出時に用いた、色合わせ制御用のパターン画像と兼用可能なパターン画像によって副走査ビームピッチのズレも検出することができる。
図１０は、副走査ビームピッチのズレの検出方法の説明に供する図である。
例えば、光源ユニット２０ｋ〜２０ｍの内の１つの光源ユニットに含まれる光源ｃｈ１と光源ｃｈ２の２つの光源について、それらの照射する各光ビーム間の副走査ビームピッチのズレを検出する場合、図１０の（ａ）に示すように、光源ｃｈ１と光源ｃｈ２の各光ビームによって書き込みを開始した２つのパターン画像を中間転写ベルト１３０上に形成する。
図中の各パターン画像中の丸付き数字の１と２は、それぞれ光源ｃｈ１の光ビームで形成されたドットと光源ｃｈ２の光ビームで形成されたドットを示している。

その各パターン画像を検知センサ５ａ〜５ｃの内の１つである検知センサ５で検知した結果、図１０の（ｂ）に示すように、検知センサ５の各出力信号の波形の幅ＡとＢを求め、そのＡとＢに基づく（Ａ−Ｂ）／２が、光源ｃｈ１と光源ｃｈ２の各光ビームの副走査ビームピッチに相当する。そして、その副走査ビームピッチと副走査ビームピッチの理想値とから副走査ビームピッチのズレを求める。
そして、上記ＣＰＵ１により、上記副走査ビームピッチのズレを無くすように補正処理をする。
図１０には、各２ラインのパターン画像例を示したが、偶数のライン数であれば、すなわち、パターン画像の書き出し開始ラインと終了ラインとが異なっていれば、同様の演算で副走査ビームピッチを求めることができる。

通常、色合わせ制御用のパターン画像は、図４に示したようなパターン画像を複数組セットして、その検出結果を平均化して算出するため、その各組毎に異なる光ビームでパターン画像の書込みを開始することにより、副走査ビームピッチのズレを検出できることになる。
この実施例の画像形成装置１００では、４つの光ビームを持つ光源の場合、４つの光ビームのうち副走査ビームピッチを計測したい２つの光ビームが書き込み開始ラインと終了ラインとなるようにパターン画像を形成することにより、その副走査ビームピッチを検出することができ、光源ｃｈ１−ｃｈ２，光源ｃｈ１−ｃｈ３，光源ｃｈ１−ｃｈ４の３組においてその光ビームが互いに書き出し開始と終了となるパターン画像を２パターンずつの計６組のパターン画像があれば、全ての副走査ビームピッチを計測することができる。

但し、対象の光ビームが互いに書き出し開始と終了となるパターン画像を作成したときに、異なるライン数のパターン画像となる場合は、異なるライン分だけ副走査の画像解像度に応じた距離を減算する必要がある。
例えば、図１１の（ａ）と（ｂ）に示すように、副走査解像度６００ｄｐｉで光源ｃｈ１と光源ｃｈ２の副走査ビームピッチを計測するときには、６００ｄｐｉでのライン幅：６００［ｄｐｉ］／２５．４［ｍｍ／ｉｎｃｈ］にライン数の差分２ライン（図１１の（ｂ）中の「Ａとのライン差」）を考慮する必要があり、副走査ビームピッチは、（Ａ−（Ｂ−（６００／２５．４＊２））／２として算出することができる。
このように、複数の光ビーム（Ｎビーム）を有する装置の場合でも、（Ｎ−１）×２の数のパターンを形成すれば全ての副走査ビームピッチを検出できる。

副走査ビームピッチのズレの補正については、液晶素子を使用する方法がある。
液晶素子は、電圧に依存して屈折率を変える素子であり、補正対象の副走査ビームピッチを副走査書込み解像度と同じ所定幅にすることができる。例えば、６００ｄｐｉの場合は、２５．４／６００［ｍｍ］にすることができる。
他には、図１２に示すように、複数の光源ＬＤ１とＬＤ２を保持しているＬＤユニットフレーム４０の突起部４０ａを、ステッピングモータ４１の駆動によって引き上げることにより、バネ４２の付勢力に抗してＬＤユニットフレーム４０の全体がＬＤユニットフレーム４０の中心部を中心としてメカ的に矢示Ａ方向の一方に回動し、ステッピングモータ４１を緩めればバネ４２の付勢力によって突起部４０ａが押下され、ＬＤユニットフレーム４０は矢示Ａ方向のもう一方に回動するので、光源ＬＤ１とＬＤ２の各光ビームの主走査ビームピッチと副走査ビームピッチを調整することができる。

この実施例の画像形成装置は、中間転写ベルト１３０上の色合わせ制御用のパターン画像と兼用のパターンを検出することにより、主走査ビームピッチのズレと副走査ビームピッチのズレを一度に検出できる。
また、異なる同期検知信号を使用して作成したパターン画像を検知することによって主走査ビームピッチを求め、それに基づいて主走査ビームピッチのズレを補正することができる。
さらに、書き出す光ビームを変えたパターン画像を検知することによって副走査ビームピッチを求め、それに基づいて副走査ビームピッチのズレも補正することができる。
また、主走査ビームピッチと副走査ビームピッチの検出を色合わせ制御用パターン画像と兼用できるので、ダウンタイムを低減し、余計なトナー消費を防止することができる。
さらに、特異な形状をした同期検知ＩＣを使用することもなく、画像形成装置の製造コストを増大させることなく形成画像の画質を向上させることができる。

この発明による画像形成装置は、ファクシミリ装置，印刷装置，複写機，及び複合機を含む画像形成装置全般に適用することができる。

１：ＣＰＵ ２：ＲＯＭ ３：ＲＡＭ ４：Ｉ／Ｏポート ５，５ａ〜５ｃ：検知センサ １０ａ〜１０ｃ：発光部 １１ａ〜１１ｃ：受光部 １２ａ〜１２ｃ：発光量制御部 １３ａ〜１３ｃ：増幅部 １４ａ〜１４ｃ：フィルタ部 １５ａ〜１５ｃ：Ａ／Ｄ変換部 １６ａ〜１６ｃ：ＦＩＦＯメモリ部 １７ａ〜１７ｃ：サンプリング制御部 ２０ｋ〜２０ｍ：光源ユニット ２１ｋ〜２１ｍ：シリンドリカルレンズ ２２ｋ，２２ｍ：反射ミラー ２３ｋ〜２３ｍ：シリンダミラー ２４ｋ〜２４ｍ：同期検知センサ ３０：マーク ４０：ＬＤユニットフレーム ４０ａ：突起部 ４１：ステッピングモータ ４２：バネ １００：画像形成装置 １０１：光学装置 １０２：像形成部 １０３：転写部 １１０：ポリゴンミラー １１１ａ，１１１ｂ：走査レンズ １１２ｋ〜１１２ｍ，１１４ｋ〜１１４ｍ，１１５ｋ〜１１５ｍ：反射ミラー １１３ｋ〜１１３ｍ：ＷＴＬレンズ １２０ｋ〜１２０ｍ：感光体ドラム（感光体） １２１ｋ〜１２１ｍ：現像器 １２２ｋ〜１２２ｍ：帯電器 １３０：中間転写ベルト １３１ａ〜１３１ｃ，１３４ａ，１３４ｂ，１３５：搬送ローラ １３２ｋ〜１３２ｍ：１次転写ローラ １３３：２次転写ベルト １３６：定着装置 １３７：定着部材 １３８：排紙ローラ １３９：クリーニング部 ＬＤ１，ＬＤ２：光源 Ｐ：用紙 Ｐ′：印刷物 Ｓ：スポット Ｔ：用紙収容部

特開２００５−１２８４３９号公報 特開平１０−０５８７４６号公報 特開２００６−１３７１３２号公報

Claims (8)

1. 複数の光源を備えた発光手段と、
   前記発光手段の各光源から発光された光ビームを偏向して像担持体上を主走査方向に走査させる偏向手段と、
   前記発光手段によって発光された各光ビームについて、前記像担持体に対する走査方向上で照射タイミングを検知し、該検知した各光ビームの照射タイミングに基づく同期信号を生成する同期信号生成手段と、
   前記同期信号生成手段によって生成された同期信号に基づいて前記像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記同期信号生成手段によって生成された同じ色のパターン間で異なる光源の同期信号を基準にして前記像担持体上にパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
   前記パターン画像形成手段によって形成されたパターン画像を検出するパターン画像検出手段と、
   前記パターン画像検出手段による検出結果に基づいて、前記各光ビームにより前記像担持体上に形成する画像間の位置合わせを行う補正手段とを備え、
   前記補正手段は、前記パターン画像検出手段によって検出されたパターン画像に基づいて同じ色のパターン画像間で異なる光源の発光した各光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正手段は、前記計測された主走査ビームピッチの補正によって前記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記同じ色のパターン画像間で異なる光源から発光されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の光ビーム間の主走査ビームピッチを計測する場合、前記像担持体上に形成するパターン画像にＮ個のパターン画像を含めるようにする手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせるようにする手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記補正手段は、前記同じ色のパターン画像間でパターン画像を書き出す光ビームの光源を異ならせて、前記パターン画像形成手段によって前記像担持体上に形成されたパターン画像を、前記パターン画像検出手段によって検出し、該検出されたパターン画像に基づいて、各光源間の副走査ビームピッチを計測する手段を有することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記補正手段は、前記計測された副走査ビームピッチの補正によって前記像担持体上に形成する画像位置を補正する手段を有することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 異なる光源から発光されたＮ（Ｎは２以上の整数）個の光ビーム間の副走査ビームピッチを計測する場合、前記像担持体上に形成するパターン画像に（Ｎ−１）×２個のパターン画像を含めるようにする手段を設けたことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記パターン画像は、色合わせ制御に使用するパターン画像と兼用するパターン画像であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

Images