JP6887762B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザプリンタやデジタルプリンタ等の画像形成装置に関する。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、画像形成処理を高速化するために転写画像の色ごとに画像形成部を設け、画像形成装置内の搬送ベルト上に保持された記録材上に順次各色の像を転写する手法が提案されている。この手法の問題点としては、カラー画像形成装置の走査光学装置内偏向器からの発熱により、レンズやミラーといった光学部品に変形や位置及び姿勢の変化が生じることが挙げられる。その結果、レーザ光の照射位置が変化し、各色の画像を重ね合わせたときの位置が一致しなくなり、各色におけるレーザ光の照射位置がずれて画像形成位置がずれる（以下、色ずれと記載する）場合がある。

この問題に対して、所定のタイミングで転写ベルト上に色ずれ検出パターンを形成し、形成されたパターンをセンサで読取ることで色ずれ量を検出する方法が知られている。この方法では、検出量に応じて画像書き出しタイミングの制御等を行ってレーザ光の照射位置を調整し、色ずれを補正する。

しかし、上述した補正手法では、適当な時間間隔またはプリント枚数毎に色ずれ検出パターンを転写ベルト上に形成する必要があるので、ダウンタイムが増加してしまう。そのため、特許文献１では、画像形成装置内の温度と色ずれ量の対応関係を予め保持しておき、画像形成装置内の温度から色ずれ量を予測することで、色ずれパターンを用いずに色ずれ補正を行う技術を開示している。

特許文献１は、レーザ走査光学ユニットのユニット筺体内に温度センサを設置し、この温度センサで検出した温度に応じて、各レーザビームがそれぞれ感光ドラムを照射する際の副走査方向における色ずれ量を予測する技術を開示している。レーザビームが１ラインを走査するタイミングは、この予測に応じて補正される。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ユニット筐体内で発生する気流から受ける影響を抑えるために、ユニット筺体内の中央部に温度センサを配置している。従って、熱源近傍で温度計測を行う場合と比較して、温度の変化量は小さくなってしまう。このため、熱源近傍で温度の変化量が大きい状態で温度計測を行う場合に比較して、位置ずれ量の制御における温度に対する敏感度が高くなり、制御誤差が発生しやすくなる。

特開２００６−１１２８９号公報

上述した気流の影響を抑えるために、温度センサをユニット筐体の外部に設け、この温度センサで検出された温度に応じて上述した補正を行うことが考えられる。温度センサをユニット筐体外に設けると、ユニット筐体の気流の影響は受けなくなるからである。

しかし、光学系はユニット筐体内に配置されており、また、光学系と温度センサとの距離が長くなってしまうことから、温度センサでの検出温度は光学系の温度上昇に十分に追従しなくなる。

その結果、光学系の温度を正しく検出することができなくなり、温度センサで検出された温度が所定温度を超えると、それまでの色ずれ量と検出温度との相関が保たれなくなる。従って、色ずれと温度センサによる検出温度との相関を用いた色ずれ量について十分な予測精度を得ることは困難である。更に、上述した所定温度は一定ではないことから、十分な予測精度を得ることが更に困難になっている。
従って、本発明は、色ずれ量の予測精度を向上することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、第１の感光体と、第１の静電潜像を形成するために前記第１の感光体を露光する第１の光学ユニットと、前記第１の感光体上の前記第１の静電潜像を現像する第１の現像器とを有し、第１色の第１画像を形成する第１画像形成手段と、第２の感光体と、第２の静電潜像を形成するために前記第２の感光体を露光する第２の光学ユニットと、前記第２の感光体上の前記第２の静電潜像を現像する第２の現像器とを有し、前記第１色と異なる第２色の第２画像を形成する第２画像形成手段と、前記第１画像と前記第２画像とが転写される中間転写体と、前記中間転写体に転写された前記第１画像と前記第２画像とをシートへ転写する転写手段と、前記第１の光学ユニットに設けられた回路基板に配置され、第１の温度を検知する第１の温度検知手段と、前記第１の光学ユニットと異なる位置に配置され、第２の温度を検知する第２の温度検知手段と、前記第１の温度検知手段および前記第２の温度検知手段から離れた位置に配置され、第３の温度を検知する第３の温度検知手段と、前記中間転写体に形成された色ずれ検知パターンを測定する測定手段と、前記第１画像形成手段と前記第２画像形成手段とに前記色ずれ検知パターンを形成させ、前記測定手段に前記色ずれ検知パターンを測定させ、色ずれを前記色ずれ検知パターンの測定結果に基づいて検知する検知手段と、前記第１画像形成手段により形成される前記第１色の画像の画像形成位置を、前記検知手段により検知された前記色ずれと、前記第１の温度検知手段の検知結果と、前記第２の温度検知手段の検知結果とに基づいて制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記画像形成位置を制御するために用いる色ずれ量を前記第１の温度検知手段の検知結果と前記第２の温度検知手段の検知結果から決定し、前記制御手段は、前記第１の温度検知手段の検知結果が入力される第１項と、前記第２の温度検知手段の検知結果が入力される第２項とを有する演算式に基づいて前記色ずれ量を決定し、前記制御手段は、前記第１の温度が前記第３の温度よりも所定温度以上高い場合、前記第１項の演算結果を用いずに前記第２項の演算結果から前記色ずれ量を決定することを特徴とする。

本発明によれば、色ずれの予測精度を向上させることができる。

カラープリンタの概略断面図。 光学ユニットの斜視図。 光学ユニットの上面図。 光学ユニットのＡ−Ａ’断面図。 光学ユニットの一部分解斜視図。 センサ及び検出パッチの説明図。 検出パッチの概略図。 検出パッチの拡大図。 スキャナ温度値と色ずれ量Ｄの関係を表すグラフ。 画像形成装置の制御ブロック図。 同期信号及び駆動信号の説明図。 色ずれ予測値演算のフローチャート。 色ずれ予測値と実測値とを比較したグラフ。 中間転写ユニットの上面図。

以下、本発明にかかる画像形成装置について、図１〜５を参照して説明する。図１は、複数色のトナーを用いてカラー画像形成を行う画像形成装置としてのデジタルフルカラープリンタの概略断面図である。図２aは、図１に示すデジタルフルカラープリンタに備えられる光ビーム出射装置としての走査光学装置の斜視図である。同様に、図２ｂ、２ｃ及び図２ｄは、それぞれ走査光学装置の上面図、Ａ−Ａ’断面図及び一部分解斜視図である。

本実施形態では、走査光学装置を備えたカラー画像形成装置を例に説明するが、本発明はカラー画像形成装置及びそれに備えられる走査光学装置に限られるものではない。例えば、単色のトナー（ブラック等）のみで画像形成する画像形成装置及びそれに備えられる走査光学装置にも適用できる。ただし、単色の場合には色ずれは発生しないため、画像の倍率に対して補正を行うことになる。

まず、図１を参照して本実施形態の画像形成装置１００について説明する。画像形成装置１００には、色ごとに画像を形成する４つの画像形成部（画像形成手段）１０１が備えられている。画像形成部１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナーを用いて画像形成を行う。
また、画像形成装置１００は、各色に対応する感光ドラム１０２、帯電装置１０３、走査光学装置１０４、現像装置１０５、ドラムクリーニング装置１０６及び一次転写装置１１１が配置されている。

以下、代表として、イエローの画像形成部１０１Ｙ、感光ドラム１０２Ｙ等について詳細に説明する。
画像形成部１０１Ｙには、感光体の層（感光層）を有する感光ドラム１０２Ｙが備えられている。感光ドラム１０２Ｙの周りには、帯電装置１０３Ｙ、走査光学装置１０４Ｙ、現像装置１０５Ｙがそれぞれ設けられている。また、画像形成部１０１Ｙは、感光ドラム１０２Ｙに付着したトナーを除去するドラムクリーニング装置１０６Ｙが配置されている。また、現像装置１０５Ｙに設けられて温度検知を行う現像温度センサ１１８Ｙは、画像形成部１０１Ｙの温度に対応する現像温度を検知する。同様に、現像装置１０５Ｍには現像温度センサ１１８Ｍが設けられ、現像装置１０５Ｃには現像温度センサ１１８Ｃが設けられ、現像装置１０５Ｋには現像温度センサ１１８Ｋが設けられる。

感光ドラム１０２Ｙの下方には、中間転写体としてのベルト状の中間転写ベルト１０７が配置されている。中間転写ベルト１０７は、駆動ローラ１０８と従動ローラ１０９、１１０とに張架される。中間転写ベルト１０７は画像を担持し、当該画像を矢印Ｂ方向に搬送する。また、感光ドラム１０２Ｙに対向する位置には、中間転写ベルト１０７を介して一次転写装置１１１Ｙが設けられている。これら中間転写ベルト１０７、駆動ローラ１０８、従動ローラ１０９、一次転写装置１１１Ｙにより中間転写ユニットが形成される。

また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０７上のトナー像を記録媒体Ｓに転写するための二次転写装置１１２、記録媒体Ｓ上のトナー像を定着するための定着装置１１３を有する。更に、画像形成装置１００は、画像形成装置１００が設置されている周囲の環境の温度（環境温度）を検出する環境温度センサ１１７を有する。

ここで、上述した構成を有する画像形成装置１００の帯電工程から現像工程までの画像形成プロセスを説明する。各画像形成部における画像形成プロセスは同一であるため、画像形成プロセスについても画像形成部１０１Ｙを例にして説明し、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、１０１Ｋについては説明を省略する。

まず画像形成部１０１Ｙの帯電装置により回転駆動される感光ドラム１０２Ｙを帯電する。帯電された感光ドラム１０２Ｙは、走査光学装置１０４Ｙから出射されるレーザ光によって露光される。これによって、回転する感光ドラム１０２Ｙ上に静電潜像が形成される。その後、この静電潜像は現像装置１０５Ｙによってイエローのトナー像として現像される。

以下、二次転写工程以降の画像形成プロセスについて画像形成部を例にして説明する。一次転写装置１１１Ｙが転写ベルトに転写バイアスを印加することによって、各画像形成部の感光ドラム１０２Ｙ上にイエローのトナー像が形成される。同様に、他の色についてもそれぞれトナー像が形成される。これらのトナー像は、それぞれ中間転写ベルト１０７に転写され、中間転写ベルト１０７上で各色のトナー像が重ね合わされる。

中間転写ベルト１０７に４色のトナー像が転写されると、中間転写ベルト１０７上に転写された４色トナー像は、二次転写装置１１２によって記録媒体Ｓ上に再び転写（二次転写）される。この際、記録媒体Ｓは、手差し給送カセット１１４または給紙カセット１１５から二次転写部Ｔ２に搬送され、上述した二次転写が行われる。この二次転写により記録媒体Ｓ上に形成されたトナー像を定着装置１１３で加熱定着することで、記録媒体Ｓ上にフルカラー画像が得られる。記録媒体Ｓは、加熱定着が行われた後に排紙部に排紙される。

なお、転写が終了した感光ドラム１０２Ｙに対しては、ドラムクリーニング装置１０６Ｙによって残留トナー除去が行われる。その後、上述した画像形成プロセスが引き続き行われる。

図２ａ及び図２ｂに示すように、筐体としての光学箱４０１には、レーザ光源である垂直共振器型面発光レーザ２０２（以下、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）と記載する）が格納される。ＶＣＳＥＬ２０２は、複数の発光素子を含む。また、光学箱４０１には、ＶＣＳＥＬ２０２を駆動するための電気基板である基板２０３と、ＶＣＳＥＬ２０２から出射されたレーザ光を各色に対応する感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋにそれぞれ結像させる光学系が格納されている。この光学系には、偏向手段としての偏向部２０４と、各色の感光ドラム１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋ上を所定の方向に走査するようにレーザ光を偏向する偏向手段としての回転多面鏡４０２が備えられている。

以下、主に図２ｃ及び図２ｄを参照して回転多面鏡４０２を説明する。回転多面鏡４０２は、モータ４０３によって回転駆動される。回転多面鏡４０２によって偏向されたレーザ光は、第１のｆθレンズ４０４に入射する。第１のｆθレンズ４０４を通過したレーザ光は、反射ミラー４０５、反射ミラー４０６によって反射され、第２のｆθレンズ４０７に入射する。

第２のｆθレンズ４０７を通過したレーザ光は、反射ミラー４０８によって反射され、防塵ガラス４０９を通過して感光ドラム上に導かれる。以上の構成により、回転多面鏡４０２によって等角速度で走査されるレーザ光が第１のｆθレンズ４０４と第２のｆθレンズ４０７とにより感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｋ上に結像し、かつその上を等速度で走査するようになる。

また、本実施形態の走査光学装置１０４においては、図２ｄに示されるように、ＶＣＳＥＬ２０２から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ２０５、シリンドリカルレンズ２０６を通じて回転多面鏡４０２に向かう。

ビームスプリッタ４１０は、光学ユニット２００から出射されたレーザ光の光路上に配置されている。これにより、ビームスプリッタ４１０に入射したレーザ光は、透過光である第１のレーザ光と反射光である第２のレーザ光とに分離される。第１のレーザ光は、回転多面鏡４０２によって偏向され、上述のように感光ドラムに導かれる。第２のレーザ光は、集光レンズ４１５を通過した後、光電変換素子（受光部）であるフォトダイオード４１１（以下、ＰＤ４１１と記載する）に入射する。ＰＤ４１１は、受光光量に応じた検出信号を出力し、出力された検出信号に基づいて後述する自動光量制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）が行われる。

また、本実施形態の走査光学装置１０４は、ビームディテクタ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＢＤ）４１２を備える。ビームディテクタ４１２は、各感光ドラム１０２Ｙ〜１０２Ｋ上において画像データに基づくレーザ光の出射タイミングを決定するための同期信号を生成する。回転多面鏡４０２によって偏向されたレーザ光（第１のレーザ光）は、第１のｆθレンズ４０４を通過し、反射ミラー４０５及び図２ｄに示されるミラー４１４によって反射され、ビームディテクタ４１２に入射する。ビームディテクタ４１２に入射するレーザ光は、複数のレンズを有する光学系４１３を通過してビームディテクタ４１２に入射する。

図２ｂに示されるように、基板２０３上には、光学箱４０１の外部でかつ光学箱４０１の近傍に設けられた第１温度検出手段としてのスキャナ温度センサ４５０が設けられている。スキャナ温度センサ４５０は光学箱４０１の内部の温度を検知する。制御部としてのＣＰＵ５０１は、このスキャナ温度センサ４５０の検知結果をフィードバックすることで、光学箱４０１の内部温度の変化が原因の画像形成位置の変化を補正する。

ＣＰＵ５０１は、例えば、マゼンタの画像とマゼンタ以外の色の画像との相対的な位置のズレ（色ずれ量）を補正する。ＣＰＵ５０１は、基準色の画像と他の色の画像との相対的な位置のズレを補正するために、例えば、ＶＣＳＥＬ２０２から出射されるレーザ光の露光タイミングを制御する。

ここで、スキャナ温度センサ４５０は光学箱４０１の外部に設けられた基板２０３に設けられる。しかしながら、例えば、光学箱４０１の内部に基板２０３を設け、当該基板２０３にスキャナ温度センサ４５０を設けた構成としても良い。

図３に、中間転写ベルト１０７に近接して設けられたセンサ４６、４７、及び４８と、検出パッチ５１の模式図を示す。センサ４６、４７、及び４８は光学式のセンサである。センサ４６の検知位置、センサ４７の検知位置、及びセンサ４８の検知位置は、中間転写ベルト１０７が検出パッチ５１を搬送する搬送方向に直交する方向において異なる。センサ４６、４７、及び４８は、中間転写ベルト１０７の搬送方向における検出パッチ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、及び５１Ｋの相対的な位置を検出する。

図４は、中間転写ベルト１０７上に形成された検出パッチ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、及び５１Ｋの概略図である。検出パッチ５１Ｙはイエローの検出パッチ、検出パッチ５１Ｍはマゼンタの検出パッチ、検出パッチ５１Ｃはシアンの検出パッチ、検出パッチ５１Ｋはブラックの検出パッチに対応する。検出パッチ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋは、中間転写ベルト１０７の搬送方向における色ずれ量を検出するために形成される。なお、搬送方向は、レーザビームの走査方向と直交する方向に対応する。

図５に、検出パッチ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、及び５１Ｋの拡大図を示す。図示されるように、検出パッチ５１Ｙには、一定間隔で形成された２つのパッチを含む。これら２つのパッチの検出結果を比較することにより、ゴミや異物等を検出パッチ５１Ｙと誤検出してしまうことを防いでいる。

検出パッチ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、及び５１Ｋの形状は、図４及び図５に示される横線の形状に限らず、縦線や十字線、三角形等の形状でも良い。図４及び図５で示す検出パッチ５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、及び５１Ｋは、センサ４６、４７及び４８によって検出される。

ＣＰＵ５０１は、マゼンタの測定用画像に対するイエローの測定用画像の画像形成位置の偏差が所定値となるように、検出パッチ５１Ｍ及び５１Ｙの測定結果に基づいてイエローの色ずれ補正量を決定する。同様に、ＣＰＵ５０１は、マゼンタの測定用画像に対するシアンの測定用画像の画像形成位置の偏差が所定値となるように、検出パッチ５１Ｍ及び５１Ｃの測定結果に基づいてシアンの色ずれ補正量を決定する。マゼンタの測定用画像に対するブラックの測定用画像の画像形成位置の偏差が所定値となるように、検出パッチ５１Ｍ及び５１Ｋの測定結果に基づいてブラックの色ずれ補正量を決定する。なお、各色の色ずれ補正量の決定方法は公知技術であるので、その説明は省略する。

ここで、図６は、イエローの画像形成部１０１Ｙについてのスキャナ温度センサの検知温度と色ずれ量の実測値との関係を示した実験結果である。この図において、縦軸は、色ずれ量Ｄ[ｍｍ]を、横軸はスキャナ温度Ｔｓｃｎ［℃］を表す。

スキャナ温度Ｔｓｃｎが境界温度Ｔａ以下の領域においてスキャナ温度の変化に対する色ずれ量の変化量は、境界温度Ｔａを超えた領域においてスキャナ温度の変化に対する色ずれ量の変化量より大きい。これは、基板２０３の自己昇温によってスキャナ温度センサ４５０により検知されたスキャナ温度Ｔｓｃｎが上昇してしまい、スキャナ温度センサ４５０により検知されたスキャナ温度Ｔｓｃｎが光学箱４０１の内部の温度より高くなったと考えられる。そのため、本発明においては、スキャナ温度Ｔｓｃｎが境界温度Ｔａ以下において色ずれ量を求めるための条件と、スキャナ温度Ｔｓｃｎが境界温度Ｔａより高い場合において色ずれ量を求めるための条件とが異なる。

また、境界温度Ｔａは画像形成装置１００が設置される環境の温度にも影響を受けることが実験によってわかった。つまり、環境温度が高いほど境界温度Ｔａも高くなる。そのため、色ずれ量を予測するためには、スキャナ温度Ｔｓｃｎだけではなく、環境温度Ｔｅｎｖも用いる必要がある。

図７は、画像形成装置１００の制御ブロック図である。なお、図７において、画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、及び１０１Ｋの各ユニットは画像形成部１０１Ｙの各ユニットと同じであるので、以下では画像形成部１０１Ｍ、１０１Ｃ、及び１０１Ｋの説明を省略する。

ＣＰＵ５０１は、記憶手段としてのメモリ５０２に記憶された制御プログラムに基づいて各要素を制御する制御部である。図７に示すプロセスユニット５０４は、感光ドラム１０２Ｙを駆動する駆動部、帯電装置１０３Ｙ、現像装置１０５Ｙ、ドラムクリーニング装置１０６Ｙ、駆動ローラ１０８、一次転写装置１１１Ｙを総称したものである。また、ＣＰＵ５０１は、プリント処理が正常に実行されるように二次転写装置１１２、記録媒体Ｓ上のトナー像を定着するための定着装置１１３を制御する。

メモリ５０２には、制御プログラムだけでなく、ＶＣＳＥＬ２０２の各発光素子の出射タイミングを規定するタイミングデータ、色ずれ量Ｄの補正データが記憶されている。ＣＰＵ５０１は、同期信号よりも高周波数のクロック信号を生成する水晶発振器などのクロック信号生成部とクロック信号をカウントするカウンタを内蔵している。

ＣＰＵ５０１には、ビームディテクタ４１２から出力される同期信号と、ＰＤ４１１から出力される検出信号とが入力される。また、ＣＰＵ５０１には、環境温度センサ１１７、現像温度センサ１１８Ｙ、１１８Ｍ、１１８Ｃ、１１８Ｋ及びスキャナ温度センサ４５０（以下、総称して温度センサとする）から出力される検出信号が入力される。ＣＰＵ５０１は、同期信号に基づいてレーザドライバ５０３に制御信号を送信し、レーザドライバ５０３は制御信号に基づいてＶＣＳＥＬ２０２に駆動信号を送信する。ＣＰＵ５０１は、温度センサからの信号に基づいて色ずれ量Ｄを予測し、ＶＣＳＥＬ２０２に転送される駆動信号を制御する。これによって、基準色の画像の画像形成位置と他の色の画像の画像形成位置とが等しくなるように、他の色の画像の画像形成位置が補正される。つまり、各色の画像の色ずれが低減される。

以下、図８に示される同期信号及び駆動信号の説明図を参照して、本実施形態においてレーザ光の１走査周期内に行われる制御について説明する。

図８において、同期信号はビームディテクタ４１２からの出力信号であり、駆動信号ＡはＶＣＳＥＬ２０２の各発光素子のうちレーザドライバ５０３から第１の発光素子に送信される。また、駆動信号ＢはＶＣＳＥＬ２０２の複数の発光素子のうちレーザドライバ５０３から第２の発光素子に送信される。なお、説明を簡略化するために、この例では２つの発光素子を用いているが、３つ以上の発光素子を用いても良い。

ビームディテクタ信号は、ビームディテクタ４１２から出力される信号値がＨｉｇｈからＬｏｗになることで生成される。そして、ビームディテクタ信号が生成されたタイミングを基準として駆動信号Ａ及び駆動信号Ｂが同期する。このタイミングは、図８の（ａ）におけるＴｑで示される。

ここで、ビームディテクタ４１２からビームディテクタ信号を出力させるためには、第１の発光素子からビームディテクタ４１２にレーザ光を入射する必要がある。そのために、図８の（ａ）に示すように、レーザドライバ５０３は、ビームディテクタ４１２に同期信号を生成させるために第１の発光素子の信号値をＬｏｗからＨｉｇｈとして、ビームディテクタ４１２に駆動信号を送信する。

ビームディテクタ４１２においては、レーザ光がビームディテクタ４１２に入射した後に同期信号を出力する。従って、第１の発光素子から出射されたレーザ光がビームディテクタ４１２に入射するタイミングに合わせて駆動信号を送信する必要がある。このことから、第１の発光素子からはＴｑよりも早いタイミングＴｐにおいてレーザ光が出射され、レーザ光を受光したビームディテクタ４１２Ｔｑがビームディテクタ信号を生成する。

ＣＰＵ５０１は、同期信号の生成タイミングＴｑに基づいて主走査方向の露光開始位置（画像形成開始位置）を決定する。また、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されたことに応じてカウンタによるカウントを開始する。そして、各発光素子に対応して設定された潜像形成開始時間に対応する潜像形成開始カウント値に達したときに、画像データに基づくレーザ光の出射をレーザドライバ５０３に開始させる。

図８の（ｂ）に示すように、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されてから潜像形成開始時間Ｔ２１に対応する潜像形成開始カウント値にカウント値が達したことを検出する。これに応答して、ＣＰＵ５０１は、感光ドラム上にトナー像を形成するために、レーザドライバ５０３を通じて第１の発光素子からレーザ光を出射させる。

同様に、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されてから潜像形成開始時間Ｔ２２に対応する値に対応する潜像形成開始カウント値にカウント値が達したことを検出する。これに応答して、ＣＰＵ５０１は、感光ドラム上にトナー像を形成するために、レーザドライバ５０３を通じて第２の発光素子からレーザ光を出射させる。

その後、図８の（ｂ）、（ｃ）に示される潜像形成期間において、画像データに基づくレーザ光が各発光素子からそれぞれ出射される。

また、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されたことに応じてカウンタのカウント値をリセットし、かつカウントを開始する。そして、ＣＰＵ５０１は、カウント値が各発光素子に対応して設定されたオートパワーコントロール（Ａｕｔｏ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＰＣ）開始時間に対応する値になったことに応じて、ＶＣＳＥＬ２０２の各発光素子を個別に点灯させる。その後、ＣＰＵ５０１は、各発光素子から出射されたレーザ光を受光した受光結果に基づいて各発光素子のＡＰＣを実行する。

即ち、ＣＰＵ５０１は、同期信号が生成されてからＡＰＣ開始時間に対応する所定時間Ｔ１１、Ｔ１２後にＡＰＣを実行する。

なお、上記の各発光素子に対応して設定された潜像形成開始時間及びＡＰＣ開始時間は、回転多面鏡の回転速度を考慮して回転多面鏡に走査されたレーザ光がビームディテクタ４１２、ＰＤ４１１に入射するタイミングに基づいて設定される。また、上述の説明においては、潜像形成開始時間及びＡＰＣ開始時間を各発光素子に対応して個別に設定された値として説明したが、潜像形成開始時間及びＡＰＣ開始時間は、各発光素子に共通して設定された所定値であっても良い。

ＣＰＵ５０１は、ＰＤ４１１から出力される検出信号の電圧と目標光量に対応する参照電圧（メモリ５０２に記憶された参照データに相当）とを比較し、電圧の差分に基づいて各発光素子に供給する駆動信号である駆動電流値を制御する。

即ち、ＰＤ４１１から出力される検出信号の電圧が目標光量に対応する電圧よりも低い場合、発光素子に供給する駆動電流を増加させてレーザ光の光量を増大させる。一方、ＰＤ４１１から出力される検出信号の電圧が目標光量に対応する電圧よりも高い場合、レーザドライバ５０３から発光素子に供給する電流を減少させてレーザ光の光量を低下させる。

[第１実施形態]
以下、第１実施形態における予測値の演算のフローについて、画像形成部１０１Ｙに設けられた現像温度センサ１１８Ｙ及び環境温度センサ１１７で測定された温度を用いて説明する。ＣＰＵ５０１は、現像温度センサ１１８Ｙ、スキャナ温度センサ４５０、及び環境温度センサ１１７の測定値を取得し、メモリ５０２に記憶する。ＣＰＵ５０１は、１ページ分の画像を形成する度に、現像温度センサ１１８Ｙ、スキャナ温度センサ４５０、及び環境温度センサ１１７の測定値から色ずれ量Ｄの予測値Ｄｘを求める。これらの測定値は、色ずれ量Ｄを補正するための補正情報となる。

図９に、プリント処理開始後における予測値Ｄｘの予測演算のフローチャートを示す。ここで、Ｔｓｃｎはスキャナ温度センサ４５０の検出温度、Ｔｅｎｖは環境温度センサ１１７の検出温度、Ｔｄｅｖは現像温度センサ１１８Ｙの検出温度を示す。

図中において、添え字（ＮＯＷ）は、各温度センサによって取得された最新の温度情報であることを示し、添え字（ＰＲＥＶ）は、その値が前回取得された温度情報であることを示す。記号Δは、前回の測定からの変化量であることを示す。従って、ΔＴｓｃｎは、スキャナ温度センサ４５０での検出値の変化量であり、Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）−Ｔｓｃｎ（ＰＲＥＶ）を表す。同様に、ΔＴｄｅｖは、スキャナ温度センサ４５０での検出値の変化量であり、Ｔｄｅｖ（ＮＯＷ）−Ｔｄｅｖ（ＰＲＥＶ）を表す。

また、予測値Ｄｘは、上述のように、画像形成位置における基準位置からの変位量を示す。また、Ｔｔｈｒｓｈは温度閾値、Ｋｓｃｎ、Ｋｄｅｖはそれぞれ予測式の補正係数を表す。

このフローチャートにおける各処理は、ＣＰＵ５０１により実行される。以下、フローチャートの具体的な内容について説明する。

ＣＰＵ５０１は、１ページ分の画像データが転送された場合、静電潜像の形成を開始する前に、環境温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）、スキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）、現像温度Ｔｄｅｖ（ＮＯＷ）を取得する（Ｓ１０１）。続いて、スキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）と環境温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）との差が閾値Ｔｔｈｒｓｈ以上かどうかを判断する（Ｓ１０２）。

その差が閾値Ｔｔｈｒｓｈ以上だった場合（Ｓ１０２：Ｙ）、予測に用いる温度変化量を以下の式のように更新する（Ｓ１０３）。

ΔTscn=0 …（１）
ΔTdev=Tdev(NOW)-Tdev(PREV) …（２）

その差がＴｔｈｒｓｈ未満であった場合（Ｓ１０２：Ｎ）、ＣＰＵ５０１は、以下の式に従って予測に用いる温度変化量を更新する（Ｓ１０４）。
ΔTscn=Tscn(NOW)-Tscn(PREV) …（３）
ΔTdev=Tdev(NOW)-Tdev(PREV) …（４）

なお、スキャナ温度Ｔｓｃｎと環境温度Ｔｅｎｖとの差を閾値Ｔｔｈｒｓｈと比較しているのは、上述したように、境界温度Ｔａは設置環境温度に依存して変動し、一定値をとらないからである。スキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）と環境温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）との差が閾値Ｔｔｈｒｓｈとなる温度を境界温度Ｔａとすることで、予測値Ｄｘをより精度良く求めることができる。図６、１０に示されるように、スキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）と環境温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）との差が閾値Ｔｔｈｒｓｈを境界として、スキャナ温度Ｔｓｃｎと色ずれ量Ｄの比例定数が異なっている。本実施形態では、（１）式に示されるように、Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）−Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）の値が閾値Ｔｔｈｒｓｈを超える場合、スキャナ温度Ｔｓｃｎの温度変化量であるΔＴｓｃｎの値を０としている。従って、スキャナ温度Ｔｓｃｎの温度についての過補正による色ずれを抑制し、色ずれ予測精度を向上している。

次に、ＣＰＵ５０１は、Ｓ１０３、Ｓ１０４において得られた温度変化量と前回の予測値Ｄｘ（ＰＲＥＶ）とに基づいて、以下のように予測値Ｄｘ（ＮＯＷ）を求める（Ｓ１０５）。

Ｄｘ(NOW)=Ｄｘ(PREV)＋Kscn×ΔTscn＋Kdev×ΔTdev …（５）

最後に、ＣＰＵ５０１は温度情報を更新し（Ｓ１０６）、フローを終了する。具体的には、ＣＰＵ５０１は、Ｄｘ（ＰＲＥＶ）＝Ｄｘ（ＮＯＷ）、Ｔｓｃｎ（ＰＲＥＶ）＝Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）、Ｔｄｅｖ（ＰＲＥＶ）＝Ｔｄｅｖ（ＮＯＷ）として更新を行う。

このように、スキャナ温度センサ４５０で測定された温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）と環境温度センサ１１７で測定された温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）との差を求め、その差に応じて算出した、ΔＴｓｃｎを用いることで、色ずれ量Ｄを精度良く予測することができる。

また、色ずれ量Ｄは現像温度Ｔｄｅｖ（ＮＯＷ）にも影響されることから、Ｔｄｅｖ（ＮＯＷ）を更に用いて色ずれ量Ｄを予測することで、予測精度を一層向上することができる。

特に、Ｔｓｃｎ（ｎｏｗ）とＴｅｎｖ（ｎｏｗ）との差がＴｔｈｒｓｈよりも大きい場合に、ΔＴｓｃｎを、その実際の値にかかわらず「０」とすることで、予測精度の向上が達成されている。上述したように、図６においては境界温度Ｔａ以下の領域とＴａを超える領域とではグラフの傾きが変化している。Ｔｔｈｒｓｈが所定の閾値よりも大きい場合にΔＴｓｃｎをその実際の値にかかわらず「０」とすることで、このようなグラフの傾きの変化を反映させて、色ずれ量Ｄの予測値Ｄｘ（ＮＯＷ）を求めることができる。これにより、予測値Ｄｘ（ＮＯＷ）をより精度良く求めることが可能となっている。

このように求められた色ずれ量Ｄ、つまりレーザ光照射の位置ずれ量の予測値Ｄｘ（ＮＯＷ）値を用いて感光ドラム１０２Ｙへのレーザ光の出射タイミングを補正することで、色ずれを抑えることができる。

なお、最初の画像形成時においては、Ｄｘ（ＰＲＥＶ）の値は存在しない。従って、本実施形態では、画像形成を実行する前に、測定用画像の形成を行い、検出パッチを用いて色ずれ量の実測値を測定する。この色ずれ量の実測値を最初の画像形成時におけるＤｘ（ＰＲＥＶ）として用いる。なお、最初の画像形成時におけるＤｘ（ＰＲＥＶ）の求め方はこの例に限られるものではなく、任意の手法で求めることができる。

式（５）に示されるように、予測値Ｄｘは、スキャナ温度Ｔｓｃｎの変化量と現像温度Ｔｄｅｖの変化量とに依存する。また、この実施形態では、スキャナ温度Ｔｓｃｎと環境温度Ｔｅｎｖとの差が閾値Ｔｔｈｒｓｈより大きいときは、ΔＴｓｃｎを０としている。従って、この場合は、予測値Ｄｘは、現像温度Ｔｄｅｖの変化量には依存するが、スキャナ温度Ｔｓｃｎの値には依存しない。

図９に示したフローチャートにおける温度閾値Ｔｔｈｒｓｈと補正係数Ｋｓｃｎ、Ｋｄｅｖは、設計段階において連続プリント動作時やスタンバイ状態で放置した後のプリント動作時において、画像上の色ずれ量Ｄと検出温度を測定することで予め求められる。更に、複数の画像形成装置１００について同様の測定を行い、データを平均化することで、製品に固有の係数を得ることができる。

図１０は、図９のフローチャートを用いて演算した予測値と色ずれ量Ｄの実測値を比較した実験結果を示すグラフである。図中において、横軸はスキャナ温度Ｔｓｃｎ、縦軸は色ずれ量を示す。また実線は実測値、破線はこのフローを用いて演算した予測値を表わしている。

図１０のグラフに示されるように、Ｔｙ１〜Ｔｙ２で示されるスキャナ温度Ｔｓｃｎが２７℃〜３８℃程度の区間では、スキャナ温度と色ずれ量Ｄとはほぼ比例関係にある。この区間ではスキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）と環境温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）の測定値の差が閾値Ｔｔｈｒｓｈ未満となっているからである。一方、Ｔｙ２〜Ｔｙ３で示される、スキャナ温度Ｔｓｃｎが３８℃〜４３℃程度の区間では、スキャナ温度が変化しても色ずれ量Ｄは変化していない。この区間ではスキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＮＯＷ）と環境温度Ｔｅｎｖ（ＮＯＷ）の測定差は閾値Ｔｔｈｒｓｈ以上となっている。

図１０に示される予測値と実測値との関係から、本実施形態における予測フローを用いることで予測値が実測値によく追従していることがわかる。以上のように、求めた予測値に基づいて色ずれ補正を行うことで、色ずれ抑制に伴うダウンタイムを発生することなく色ずれを抑制することができる。

なお、この実施形態では、スキャナ温度Ｔｓｃｎと環境温度Ｔｅｎｖとの差が閾値Ｔｔｈｒｓｈより大きいときは、ΔＴｓｃｎを０としている。しかし、ΔＴｓｃｎを必ずしも０にする必要はない。例えば、その絶対値がΔＴｓｃｎの絶対値よりも小さい値に変換した変換値であるΔ’Ｔｓｃｎを求め、ΔＴｓｃｎに代えてΔ’Ｔｓｃｎを用いて予測値Ｄｘ（ＮＯＷ）を求めることもできる。この場合でも、図６におけるグラフの傾きの変化を反映させて色ずれ量Ｄの予測値Ｄｘ（ＮＯＷ）を精度良く求めることができる。

また、スキャナ温度Ｔｓｃｎと環境温度Ｔｅｎｖとの差が閾値Ｔｔｈｒｓｈより大きいときは、Ｔｓｃｎの係数Ｋｓｃｎを、この差が閾値Ｔｔｈｒｓｈ以下であるときのＴｓｃｎの値より小さくなるように修正することもできる。更に、この差が閾値Ｔｔｈｒｓｈよりも大きくなるにつれてＴｓｃｎの係数Ｋｓｃｎが小さくなるようにしてもよい。更にまた、この差が閾値Ｔｔｈｒｓｈよりも大きくなるにつれて、Ｋｓｃｎ×ΔＴｓｃｎの値が小さくなるように任意の手法を採用して、予測値Ｄｘ（ｎｏｗ）を求めることができる。

また、各温度センサによって取得された温度情報に基づいて決定された色ずれ量は予測値である。そのため、色ずれ量の予測値と色ずれ量の実際値との誤差が累積されて、許容範囲を越える色ずれを発生する可能性がある。そこで、ＣＰＵ５０１は所定のタイミングにおいて、画像形成部１０１に検出パッチ５１を形成させ、かつ、センサ４６、４７、及び４８に検出パッチ５１を検出させ、検出結果に基づいて、基準色と異なる他の色の画像形成位置を補正する。なお、所定のタイミングとは、例えば、前回検出パッチ５１の検出結果に基づいて他の色の画像形成位置が補正されてから、スキャナ温度センサ４５０により検知されたスキャナ温度Ｔｓｃｎの変化量が所定量を越えたタイミングに対応する。

つまり、ＣＰＵ５０１は、所定のタイミング毎に色ずれ量（実測値）の検出結果に基づいて色ずれを補正し、所定のタイミング以外のタイミングにおいてはスキャナ温度センサ４５０の検知温度に基づく色ずれ量（予測値）に基づいて色ずれを補正する。

なお、色ずれ検出パッチ５１を用いて、測定用画像における各色の色ずれ量を測定した場合、ＣＰＵ５０１は、色ずれ予測値Ｄｘ（ＰＲＥＶ）を０に設定し、スキャナ温度Ｔｓｃｎと各色の現像温度とを取得する。そして、ＣＰＵ５０１は前記取得された温度情報に基づいてスキャナ温度Ｔｓｃｎ（ＰＲＥＶ）と現像温度Ｔｄｅｖ（ＰＲＥＶ）とを更新する。

本発明によれば、画像形成装置１００は、検出パッチ５１が形成される頻度を抑制しつつ、高精度に色ずれを補正することができる。

[第２実施形態]
第２実施形態では、第１実施形態に示した画像形成装置１００内に、感光ドラム付近の湿度上昇を抑制するための発熱体を設けた。この発熱体は、光学箱４０１の外部に設けられる。具体的には、中間転写ユニット内部に加熱手段としてのドラムヒータ６０１、６０２を設けている。なお、ドラムヒータ６０１、６０２以外の構成については、図２ａ〜図２ｄに示した構成と同一であり、詳細な説明を省略する。

図１１は、図１に示される中間転写ベルト１０７、駆動ローラ１０８、従動ローラ１０９、一次転写装置１１１Ｙ、１１１Ｍ、１１１Ｃ、１１１Ｋにより形成される中間転写ユニットの上面図である。なお、説明のために、図１１においては、中間転写ベルト１０７を取り除いた状態を示している。

ドラムヒータ６０１によって感光ドラム付近の温度が上昇すると、その結果として感光ドラム付近の相対湿度の上昇を抑えることができ、高湿環境下で発生する画像不良を抑制できる。

しかしながら、ドラムヒータ６０１、６０２の稼働時には、非稼働時に比較して、本体内温度であるスキャナ温度Ｔｓｃｎと環境温度Ｔｅｎｖとの差が大きくなる。

その結果、第１実施形態における温度閾値Ｔｔｈｒｓｈをそのまま第２実施形態に用いた場合、色ずれ量Ｄがスキャナ温度に比例するにもかかわらず、両センサの温度差はＴｔｈｒｓｈより大きくなる場合がある。

そこで、第２実施形態では、ドラムヒータ６０１、６０２の稼働時には、非稼働時の温度閾値Ｔｔｈｒｓｈより高い温度Ｔｔｈｒｓｈ´に設定する。これにより、ドラムヒータ６０１、６０２を稼働することによる温度閾値Ｔｔｈｒｓｈの変動及びその結果としての境界温度Ｔａの変動に対応して、色ずれ量Ｄの予測を行うことができ、予測精度を向上させることができる。

本発明によれば、ドラムヒータ６０１、及び６０２が画像形成装置の内部を加熱する場合であっても、高精度に色ずれを補正することができる。

Claims (5)

1. 第１の感光体と、第１の静電潜像を形成するために前記第１の感光体を露光する第１の光学ユニットと、前記第１の感光体上の前記第１の静電潜像を現像する第１の現像器とを有し、第１色の第１画像を形成する第１画像形成手段と、
   第２の感光体と、第２の静電潜像を形成するために前記第２の感光体を露光する第２の光学ユニットと、前記第２の感光体上の前記第２の静電潜像を現像する第２の現像器とを有し、前記第１色と異なる第２色の第２画像を形成する第２画像形成手段と、
   前記第１画像と前記第２画像とが転写される中間転写体と、
   前記中間転写体に転写された前記第１画像と前記第２画像とをシートへ転写する転写手段と、
   前記第１の光学ユニットに設けられた回路基板に配置され、第１の温度を検知する第１の温度検知手段と、
   前記第１の光学ユニットと異なる位置に配置され、第２の温度を検知する第２の温度検知手段と、
   前記第１の温度検知手段および前記第２の温度検知手段から離れた位置に配置され、第３の温度を検知する第３の温度検知手段と、
   前記中間転写体に形成された色ずれ検知パターンを測定する測定手段と、
   前記第１画像形成手段と前記第２画像形成手段とに前記色ずれ検知パターンを形成させ、前記測定手段に前記色ずれ検知パターンを測定させ、色ずれを前記色ずれ検知パターンの測定結果に基づいて検知する検知手段と、
   前記第１画像形成手段により形成される前記第１色の画像の画像形成位置を、前記検知手段により検知された前記色ずれと、前記第１の温度検知手段の検知結果と、前記第２の温度検知手段の検知結果とに基づいて制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記画像形成位置を制御するために用いる色ずれ量を前記第１の温度検知手段の検知結果と前記第２の温度検知手段の検知結果から決定し、
   前記制御手段は、前記第１の温度検知手段の検知結果が入力される第１項と、前記第２の温度検知手段の検知結果が入力される第２項とを有する演算式に基づいて前記色ずれ量を決定し、
   前記制御手段は、前記第１の温度が前記第３の温度よりも所定温度以上高い場合、前記第１項の演算結果を用いずに前記第２項の演算結果から前記色ずれ量を決定することを特徴とする画像形成装置。
2. 第１の感光体と、第１の静電潜像を形成するために前記第１の感光体を露光する第１の光学ユニットと、前記第１の感光体上の前記第１の静電潜像を現像する第１の現像器とを有し、第１色の第１画像を形成する第１画像形成手段と、
   第２の感光体と、第２の静電潜像を形成するために前記第２の感光体を露光する第２の光学ユニットと、前記第２の感光体上の前記第２の静電潜像を現像する第２の現像器とを有し、前記第１色と異なる第２色の第２画像を形成する第２画像形成手段と、
   前記第１画像と前記第２画像とが転写される中間転写体と、
   前記中間転写体に転写された前記第１画像と前記第２画像とをシートへ転写する転写手段と、
   前記第１の光学ユニットに設けられた回路基板に配置され、第１の温度を検知する第１の温度検知手段と、
   前記第１の光学ユニットと異なる位置に配置され、第２の温度を検知する第２の温度検知手段と、
   前記第１の温度検知手段および前記第２の温度検知手段から離れた位置に配置され、第３の温度を検知する第３の温度検知手段と、
   前記中間転写体に形成された色ずれ検知パターンを測定する測定手段と、
   前記第１画像形成手段と前記第２画像形成手段とに前記色ずれ検知パターンを形成させ、前記測定手段に前記色ずれ検知パターンを測定させ、色ずれを前記色ずれ検知パターンの測定結果に基づいて検知する検知手段と、
   前記第１画像形成手段により形成される前記第１色の画像の画像形成位置を、前記検知手段により検知された前記色ずれと、前記第１の温度検知手段の検知結果と、前記第２の温度検知手段の検知結果とに基づいて制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記画像形成位置を制御するために用いる色ずれ量を前記第１の温度検知手段の検知結果と前記第２の温度検知手段の検知結果から決定し、
   前記制御手段は、前記第１の温度検知手段により検知された温度差が入力される第１項と、前記第２の温度検知手段により検知された温度差が入力される第２項とを有する演算式に基づいて前記色ずれ量を決定し、
   前記制御手段は、前記第１の温度が前記第３の温度よりも前記所定温度以上高い場合、前記第１項に入力される前記第１の温度検知手段により検知された温度差を０として前記色ずれ量を決定することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記第３の温度検知手段により検知される前記第３の温度は前記画像形成装置の周囲の温度に相当することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記回路基板は前記第１の光学ユニットの筐体の外部に取り付けられる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. 前記第１色はブラックであり、
   前記第２色は前記ブラック以外の有彩色であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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