JP2007182018A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子写真複写機・同プリンタ等の画像形成装置に関し、特に画像形成装置における色ずれの補正手法に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or the same printer, and more particularly to a color misregistration correction technique in an image forming apparatus.
電子写真方式により画像を形成する画像形成装置では、像担持体（以下、感光ドラムと表記）の感光面を一様に帯電する帯電装置、その帯電された感光面に画像情報に応じた静電潜像を形成する潜像形成装置、その静電潜像を現像する現像装置を備える。更に、その現像された潜像を記録用紙に転写する転写装置を備えており、感光ドラムの感光面を回転させながら逐次的に画像形成処理を行っている。 In an image forming apparatus that forms an image by an electrophotographic method, a charging device that uniformly charges a photosensitive surface of an image carrier (hereinafter referred to as a photosensitive drum), and an electrostatic according to image information on the charged photosensitive surface. A latent image forming device for forming a latent image and a developing device for developing the electrostatic latent image are provided. Further, the image forming apparatus includes a transfer device that transfers the developed latent image onto a recording sheet, and sequentially performs image forming processing while rotating the photosensitive surface of the photosensitive drum.
従来の技術を、図８〜図１０を用いて説明する。 Conventional techniques will be described with reference to FIGS.
図８はカラー画像をプリントする画像形成装置であり、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して独立した感光ドラムを持つ。 FIG. 8 shows an image forming apparatus that prints a color image, and has an independent photosensitive drum for each of yellow, magenta, cyan, and black.
感光ドラム２０は導電体に感光層を塗布したもので、走査式光学装置から出射されたレーザ光により静電潜像を形成する。２１は図示しない画像読取装置もしくはパーソナルコンピュータ等から送られてきた画像情報に基づいてレーザ光を照射する走査式光学装置である。２２は前記感光ドラムに摩擦帯電されたトナーで感光ドラム上にトナー像を形成する現像器、２３は前記感光ドラム上のトナー像を転写用紙（記録媒体に相当）（以下、単に用紙とする）に搬送するための中間転写ベルト（転写体に相当）である。２４はトナー像を形成する用紙を格納する給紙カセット、２５は用紙上に転写されたトナー像を熱により用紙に吸着させる定着器、２６は定着された用紙を積載する排紙トレイ、２７は感光ドラムに残ったトナーを清掃するクリーナである。
The
画像形成は、走査式光学装置から画像情報に基づいてレーザ発光した光を感光ドラム上に照射することで、帯電器により帯電された感光ドラムに静電潜像を形成する。その後現像器内で摩擦帯電されたトナーを前記静電潜像に付着させることで前記感光ドラム上にトナー像が形成される。前記トナー像は前記感光ドラム上から中間転写ベルト上に転写され、本体下部に設けられた給紙カセットから搬送された用紙にトナー像を再度転写することで画像が用紙に形成される。用紙上に転写された画像は定着器によりトナーを定着され、排紙トレイ上に積載される。 In image formation, an electrostatic latent image is formed on a photosensitive drum charged by a charger by irradiating the photosensitive drum with light emitted from a laser based on image information from a scanning optical device. Thereafter, a toner image formed on the photosensitive drum is formed by adhering frictionally charged toner in the developing unit to the electrostatic latent image. The toner image is transferred from the photosensitive drum onto an intermediate transfer belt, and the toner image is transferred again to a sheet conveyed from a paper feed cassette provided at the lower part of the main body, whereby an image is formed on the sheet. The image transferred onto the paper is fixed with toner by a fixing device and stacked on a paper discharge tray.
図９は図８の画像形成部を示した図であり、左右対称形状であるため図中の記号は片側のみ示す。 FIG. 9 is a diagram showing the image forming unit of FIG. 8, and since it has a bilaterally symmetric shape, the symbol in the figure shows only one side.
図中の走査式光学装置２１は、まず回転多面鏡２９（以下、ポリゴンミラーとする）により画像情報に基づいて発光したレーザ光を偏向走査する。次にｆθレンズ３０ａ、３０ｂ（結像光学素子に相当）によりレーザ光を等速走査し感光ドラム上でスポット結像させる。そして複数の折り返しミラー群３１（反射部材に相当）によりビームを所定の方向へ反射させ、防塵ガラス３２ａ〜３２ｄを経て、感光ドラムへ静電潜像を形成する。この走査式光学装置は上記各部品を格納する光学箱３３と、前記防塵ガラスを固定し、走査式光学装置を遮蔽するための上蓋３４でユニットの外と遮断している。
The scanning
この走査式光学装置は、画像形成装置本体のコンパクト化に伴い、従来感光ドラムから離れた位置から照射していた方式ではなく、感光ドラムに近い位置に配置されるようになってきている。図９に示すように、１台のポリゴンモータユニットで４つの感光ドラムを照射する方式が使用され、ポリゴンミラーの対向面に複数のレーザ光を照射する２つの走査グループ（図の点線内）を形成している。また、ユニットのコンパクト化を図るため複数の折り返しミラーを使用しており、異なる２光路のレーザ光をそれぞれ感光ドラム上に結像させるため、２枚のレンズを張り合わせるもしくは２光路を一体成型したモールドレンズを使用している。 With the downsizing of the main body of the image forming apparatus, the scanning optical apparatus is arranged at a position close to the photosensitive drum instead of the conventional method of irradiating from a position away from the photosensitive drum. As shown in FIG. 9, a method of irradiating four photosensitive drums with one polygon motor unit is used, and two scanning groups (within the dotted lines in the figure) for irradiating a plurality of laser beams onto the opposing surface of the polygon mirror are used. Forming. In order to make the unit more compact, a plurality of folding mirrors are used, and in order to form images of two different optical paths on the photosensitive drum, two lenses are bonded together or the two optical paths are integrally molded. A mold lens is used.
このような平行光学系ではそれぞれの光路に対してレーザ光を偏向走査する偏向面が必要で、全てのビームを反射させる厚みを有するポリゴンミラーや、２段構成としたポリゴンミラーが採用されている。このようなカラー画像形成装置では稼動時に発生する熱によって画像形成装置内各部が昇温し、その熱による各構成部材の熱膨張や変形によって色ずれが発生する。ここで、画像形成装置内の温度上昇によって色ずれが発生する要因には詳しくは下記の要因がある。 Such a parallel optical system requires a deflecting surface for deflecting and scanning the laser beam for each optical path, and employs a polygon mirror having a thickness for reflecting all the beams and a polygon mirror having a two-stage configuration. . In such a color image forming apparatus, each part in the image forming apparatus is heated by heat generated during operation, and color misregistration occurs due to thermal expansion and deformation of each component due to the heat. Here, the factors causing the color misregistration due to the temperature rise in the image forming apparatus include the following factors in detail.
〔１〕光学箱の膨張や走査式光学装置内に配置されたレンズの屈折率変化が生じ、各色を露光するビームの照射位置がそれぞれ変動する。 [1] Expansion of the optical box and a change in the refractive index of the lens disposed in the scanning optical device occur, and the irradiation position of the beam for exposing each color varies.
〔２〕感光ドラムを支持する部材の膨張により、感光ドラムとビームの相対位置が変動する。 [2] The relative position between the photosensitive drum and the beam fluctuates due to expansion of the member supporting the photosensitive drum.
〔３〕駆動するギア等が膨張することで感光ドラムや転写部の送り速度が変動し、４色の露光タイミングがずれる。 [3] When the driving gear and the like expand, the feed speed of the photosensitive drum and the transfer unit varies, and the exposure timings of the four colors are shifted.
この色ずれが発生した状態の模式図を図１０（ａ）に示す。図１０では色ずれを説明するために傾きや曲り等の変化は省略しており、図中の変動量も説明のために変動量を大きく示している。図に示すように、画像形成装置内の昇温によって各色はそれぞれ異なる位置に走査線が移動し、適正にカラー画像形成を行うことができなくなってしまう。この問題は従来の画像形成装置からの問題であり、図１０（ｂ）に示すように色ずれが発生している走査線を補正する色ずれ補正動作を所定のタイミングで行い、ずれた走査線を再度重ね合わせる調整を行っている。 FIG. 10A shows a schematic diagram in a state where the color misregistration has occurred. In FIG. 10, changes such as inclination and curve are omitted for explaining the color misregistration, and the fluctuation amount in the figure is also shown to be large for explanation. As shown in the figure, the scanning line moves to a different position for each color due to the temperature rise in the image forming apparatus, making it impossible to properly form a color image. This problem is a problem with the conventional image forming apparatus. As shown in FIG. 10B, a color misregistration correction operation for correcting a scan line in which color misregistration has occurred is performed at a predetermined timing. Is adjusted to overlap again.
この補正を行う手段としては、レーザ光の露光タイミングを補正する手法や、ミラーやレンズをモータ等で駆動して再調整を行う手法が一般的に用いられている。また、この補正を行うタイミングやその動作については、下記の手法が提案されている。 As a means for performing this correction, a method of correcting the exposure timing of laser light or a method of performing readjustment by driving a mirror or a lens with a motor or the like is generally used. Further, the following methods have been proposed for the timing of performing this correction and its operation.
・電源投入時からの作動時間を積算し、その積算時間に応じて色ずれ補正手段による補正処理開始間隔を徐々に延長する（例えば、特許文献１参照）。 The operation time from when the power is turned on is integrated, and the correction processing start interval by the color misregistration correction means is gradually extended according to the integration time (see, for example, Patent Document 1).
・画像形成手段、ベルト部、転写手段のうち１つの近傍で温度を検出する第１の手段と、それ以外で画像形成装置内の温度を検出する第２の手段を持ち、それらの少なくとも一方の温度変動量に基づいて、色ずれ補正手段の作動タイミングを決定する。またそれと共に、この二つの温度検出結果に基づき、色ずれ補正手段の作動タイミングを可変制御する（例えば、特許文献２参照）。 A first means for detecting the temperature in the vicinity of one of the image forming means, the belt unit, and the transfer means, and a second means for detecting the temperature in the image forming apparatus other than the first means, and at least one of them The operation timing of the color misregistration correction unit is determined based on the temperature fluctuation amount. At the same time, the operation timing of the color misregistration correction means is variably controlled based on the two temperature detection results (see, for example, Patent Document 2).
・色ずれ補正時にプロセス速度を早くすることで、色ずれ補正時に発生する画像形成装置のダウンタイムを少なくする（例えば、特許文献３参照）。
上に述べたように、従来から色ずれを補正するために温度センサを所定の位置に配置し、その温度センサの出力を用いて色ずれ補正のタイミングを判断してきた。そのため、従来の技術では色ずれを補正するための温度センサが必要であり、その温度センサの配置位置の検討や、温度センサの出力と色ずれ量との相関関係を確認し、色ずれ補正シーケンスを立てる必要がある。また他の手法として、画像形成装置の電源投入時からの作動時間を積算することでおおよその温度上昇量を推定し、色ずれの補正タイミングを決定する手法が提案されている。しかし、画像形成装置の電源投入時からの経過時間だけでは画像形成装置を使用する内容によって昇温するレベルが異なってしまい、正確に色ずれ補正タイミングを決定することができない。 As described above, a temperature sensor has conventionally been arranged at a predetermined position in order to correct color misregistration, and the timing of color misregistration correction has been determined using the output of the temperature sensor. For this reason, the conventional technology requires a temperature sensor for correcting color misregistration. Examination of the position of the temperature sensor and the correlation between the output of the temperature sensor and the color misregistration amount are performed, and a color misregistration correction sequence is performed. It is necessary to stand up. As another method, a method for estimating an approximate temperature increase amount by integrating operating times from when the image forming apparatus is turned on and determining a correction timing for color misregistration has been proposed. However, the level of temperature rise varies depending on the content of use of the image forming apparatus only by the elapsed time from the time when the image forming apparatus is turned on, and the color misregistration correction timing cannot be determined accurately.
さらに、色ずれを補正する際には従来からジョブ開始前や停止中に、転写体上に色ずれ量を計測するための画像（以下、レジパターンと記述）を作像している。その画像を転写体上で感光ドラムより下流の位置に配置したＣＣＤ等の検知手段で読み取ることで各色の色ずれ量を測定し、その結果に基づいて各色に対する書き込みタイミングの補正値を算出している。そのため、画像形成装置はその間、所定のジョブを中断もしくは待機させることになる。従来は上に述べたように、この色ずれ補正シーケンスが入ることで画像形成装置の稼動効率が低下してしまっていた。 Further, when correcting the color misregistration, an image (hereinafter referred to as a registration pattern) for measuring the color misregistration amount is conventionally formed on the transfer body before starting or stopping the job. The color deviation amount of each color is measured by reading the image with a detecting means such as a CCD arranged at a position downstream of the photosensitive drum on the transfer body, and based on the result, a write timing correction value for each color is calculated. Yes. Therefore, the image forming apparatus interrupts or waits for a predetermined job during that time. Conventionally, as described above, the operation efficiency of the image forming apparatus has been lowered due to this color misregistration correction sequence.
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、温度上昇量をセンサレスで正確に算出でき、照射位置合わせ（レジ合わせ）を行う際に所定のパターンを作像することなく補正でき、稼動効率を向上させ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。 The present invention has been made paying attention to the above points. The temperature rise amount can be accurately calculated without a sensor, and correction can be performed without forming a predetermined pattern when performing irradiation position alignment (registration alignment). An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of improving the operation efficiency.
そこで本出願に掛かる目的は、以下のようになる。 Therefore, the purposes of the present application are as follows.
［１］温度センサレスで高精度に色ずれを補正するタイミングを決定する [1] Determine timing for correcting color misregistration with high accuracy without a temperature sensor
［２］色ずれ補正をダウンタイムレスで行うことで、画質を良好に維持しつつ画像形成装置の稼動効率を向上させる [2] By performing color misregistration correction without downtime, the operation efficiency of the image forming apparatus is improved while maintaining good image quality.
本発明第一の目的に対しては、ジョブ毎に各部で発生する熱を、予め同定した各部の昇温特性を用いてセンサレスで正確に把握することで、画像形成装置が稼動することで生じる画像形成装置の温度上昇量を導き、補正タイミングを判断する手法を提案する。温度の上昇は各熱源の和で考えることができるため、色ずれは「各熱源が色ずれに影響を与える熱量」の和によって生じることになる。そのため、画像形成装置内部の各熱源が色ずれに与える熱を関数化して求めることで、各ジョブに対する温度上昇量を求めることができる。 For the first object of the present invention, heat generated in each part for each job is accurately detected without using a temperature rise characteristic of each part identified in advance, and is generated by operating the image forming apparatus. A method for deriving the temperature rise amount of the image forming apparatus and determining the correction timing is proposed. Since the rise in temperature can be considered as the sum of the heat sources, the color shift is caused by the sum of “the amount of heat that each heat source affects the color shift”. For this reason, the amount of temperature increase for each job can be obtained by calculating the heat that each heat source in the image forming apparatus gives to the color shift as a function.
ここで、画像形成装置が昇温する要因を述べる。画像形成装置には各部を駆動するモータ、電源等の基板、定着器等の熱源があり、それと同時に、画像形成装置停止時に大気中に放熱される熱、印字された用紙が画像形成装置外に排紙されることで画像形成装置内から奪われる熱が存在する。そこで本発明では、値の変動に対して色ずれ量が直線性を持つような昇温関数Ｈ（ｔ）を定義する。この昇温関数は「各熱源が色ずれに影響を与える熱量」の和である。 Here, factors that increase the temperature of the image forming apparatus will be described. The image forming apparatus has a motor that drives each part, a substrate such as a power supply, and a heat source such as a fixing device. At the same time, heat that is dissipated to the atmosphere when the image forming apparatus is stopped, and printed paper are outside the image forming apparatus. There is heat removed from the image forming apparatus by being discharged. Therefore, in the present invention, a temperature increase function H (t) is defined such that the color misregistration amount has linearity with respect to a change in value. This temperature increase function is the sum of “the amount of heat that each heat source affects the color shift”.
本発明では、昇温関数Ｈ（ｔ）を実験によって求め、その結果から各関数を逆算して算出した。具体的には昇温時に色ずれ量と相関が強い、光学系の温度データから昇温関数を定義し、その結果とモータの駆動電流から、色ずれに影響を与えるポリゴンモータが発生する熱、定着器の熱、電源が発生する熱、放熱される熱、用紙が奪う熱を逆算した。 In the present invention, the temperature increase function H (t) is obtained by experiment, and the respective functions are calculated from the result. Specifically, the temperature rise function is defined from the temperature data of the optical system, which has a strong correlation with the amount of color shift at the time of temperature rise, and the heat generated by the polygon motor that affects the color shift from the result and the drive current of the motor, The heat of the fixing unit, the heat generated by the power supply, the heat radiated, and the heat taken by the paper were calculated backward.
従来は先に述べたように、画像形成装置の電源投入時からの作動時間を積算することでおおよその温度上昇量を推定し、色ずれの補正タイミングを決定する手法が提案されている。しかし、本発明では、画像形成装置から大気中に放熱される熱や用紙が奪う熱を考慮することで、様々な実稼動状態においてセンサレスで正確に温度を把握することが可能となり、従来に対して飛躍的に性能を向上させている。 Conventionally, as described above, a method has been proposed in which an approximate temperature rise is estimated by integrating the operation time from when the image forming apparatus is turned on to determine the color misregistration correction timing. However, in the present invention, by taking into consideration the heat radiated from the image forming apparatus to the atmosphere and the heat taken away by the paper, it becomes possible to accurately grasp the temperature without a sensor in various actual operating states. Has dramatically improved performance.
本発明では与えられたジョブや停止時間に応じ、逐次昇温関数によって画像形成装置の昇温量や冷却量を計算して数値を累積することで昇温量を算出し、その昇温量と予め決められた所定の温度を比較し、画像形成装置に対して色ずれ補正を実行する。具体的には予め決めた所定の温度に、昇温関数によって算出された昇温量が到達する毎に色ずれ補正を行う。さらに、第二の目的に対しては、上記昇温関数をもとに各色の色ずれ量を算出し、その算出された数値をもとに露光タイミングを、レジパターンを打たずに調整する手法を提案する。レジパターンを打つことなく、昇温関数から導かれる色ずれ量の情報をもとに色ずれを補正することで、色ずれ補正によって発生するダウンタイムが無くなり、画像形成装置の稼動効率を高めることができる。 In the present invention, the temperature rise amount is calculated by calculating the temperature rise amount and the cooling amount of the image forming apparatus using a sequential temperature rise function according to a given job and stop time, and accumulating numerical values. A predetermined temperature determined in advance is compared, and color misregistration correction is performed on the image forming apparatus. Specifically, color misregistration correction is performed each time the temperature increase amount calculated by the temperature increase function reaches a predetermined temperature. Furthermore, for the second purpose, the color misregistration amount of each color is calculated based on the above temperature increase function, and the exposure timing is adjusted based on the calculated numerical value without hitting a registration pattern. Suggest a method. By correcting the color misregistration based on the information on the color misregistration amount derived from the temperature rise function without hitting a registration pattern, the downtime caused by the color misregistration correction is eliminated and the operation efficiency of the image forming apparatus is improved. Can do.
すなわち、本発明は下記の構成を備えることにより前記課題を解決できるものである。 That is, this invention can solve the said subject by providing the following structure.
（１）複数の像担持体と、ポリゴンモータで駆動される回転多面鏡でレーザ光を偏向走査し前記像担持体に静電潜像を形成する走査式光学装置と、前記像担持体の静電潜像より形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写体とを具備する画像形成装置において、与えられたジョブの印字枚数と前記ポリゴンモータの駆動時間と前記ポリゴンモータの駆動電流とのうち少なくとも一つを測定する第一の測定手段と、前記画像形成装置の停止時間を測定する第二の測定手段と、前記画像形成装置が起動してからの時間を測定する第三の測定手段と、前記第一から第三の測定手段によって得られた情報に基づいて前記画像形成装置の温度上昇量を算出する算出手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。 (1) A scanning optical device that deflects and scans laser light with a plurality of image carriers and a rotary polygon mirror driven by a polygon motor to form an electrostatic latent image on the image carrier; In an image forming apparatus comprising a transfer body that transfers a toner image formed from an electrostatic latent image to a recording medium, of the number of prints of a given job, the driving time of the polygon motor, and the driving current of the polygon motor A first measuring means for measuring at least one; a second measuring means for measuring a stop time of the image forming apparatus; and a third measuring means for measuring a time after the image forming apparatus is activated. An image forming apparatus comprising: calculating means for calculating a temperature rise amount of the image forming apparatus based on information obtained by the first to third measuring means.
以上説明してきたように、本発明によれば、プリントされる印字枚数、ポリゴンモータの駆動時間、ポリゴンモータの駆動電流のいずれか一つと、電源投入時からの経過時間、画像形成装置でジョブが終了したときから次のジョブが開始されるまでの停止時間の３つの情報を用いる。これにより、画像形成装置の温度上昇量をセンサレスで正確に算出することができる。 As described above, according to the present invention, any one of the number of prints to be printed, the driving time of the polygon motor, the driving current of the polygon motor, the elapsed time since the power is turned on, the job in the image forming apparatus Three pieces of information of stop time from the end to the start of the next job are used. Thereby, the temperature rise amount of the image forming apparatus can be accurately calculated without a sensor.
また、算出された温度上昇量に対する各色の走査線変動量を算出することで、色ずれ補正のために画像形成装置を停止させずに色ずれ補正が可能となり、画像形成装置の稼動効率を向上させることができる。 Also, by calculating the scanning line fluctuation amount of each color with respect to the calculated temperature rise amount, color misregistration correction can be performed without stopping the image forming apparatus for color misregistration correction, and the operation efficiency of the image forming apparatus is improved. Can be made.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[実施の形態１]
本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成は、先述の図８と同様である。
[Embodiment 1]
The overall configuration of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention is the same as that of FIG.
先に述べたように、画像形成装置は稼動中の昇温によって経時的に色ずれが発生する。この昇温については、稼動中に各部で発生する熱から画像形成装置外に奪われる熱を差し引き、残った成分が画像形成装置内昇温を引き起こしている。さらに、色ずれは主に走査式光学装置と画像形成部で発生しており、特に、走査式光学装置起因の色ずれに最も影響を与えているものはポリゴンモータである。 As described above, the image forming apparatus causes a color shift with time due to a temperature rise during operation. As for this temperature increase, the heat deprived outside the image forming apparatus is subtracted from the heat generated at each part during operation, and the remaining components cause the temperature increase in the image forming apparatus. Further, the color misregistration mainly occurs in the scanning optical device and the image forming unit, and in particular, the polygon motor has the most influence on the color misregistration caused by the scanning optical device.
そこで、昇温関数と各熱源との関係を表すと、図１に示す模式図のようになる。色ずれを発生させる熱源として考慮すべき要因は、次に挙げる５つである。 Therefore, the relationship between the temperature rising function and each heat source is represented by a schematic diagram shown in FIG. The following five factors should be considered as a heat source that generates color misregistration.
（１）ポリゴンモータが駆動されることによって発生する熱：昇温関数Ｈ１（ｔ）
（２）電源のように電源投入時から常に通電されている発熱源による熱：昇温関数Ｈ２（ｔ）
（３）定着器や駆動部に設けられたモータのように、画像形成時のみに通電される発熱源による熱：昇温関数Ｈ３（ｔ）
（４）所定のジョブが終了し、次のジョブが開始されるまで画像形成装置が停止している間に画像形成装置外に放熱される熱：昇温関数Ｃ１（ｔ）
（５）用紙が画像形成装置内部から奪う熱：昇温関数Ｃ２（ｔ）
(1) Heat generated by driving the polygon motor: temperature rise function H 1 (t)
(2) Heat from a heat source that is always energized from the time of power-on, such as a power supply: temperature rise function H 2 (t)
(3) Heat from a heat source that is energized only during image formation, such as a motor provided in a fixing device or a drive unit: temperature increase function H 3 (t)
(4) Heat that is radiated to the outside of the image forming apparatus while the image forming apparatus is stopped until a predetermined job is finished and the next job is started: temperature increase function C 1 (t)
(5) Heat taken by the sheet from the inside of the image forming apparatus: temperature rising function C 2 (t)
ここで定義した各昇温関数Ｈ１（ｔ）〜Ｈ３（ｔ）、Ｃ１（ｔ）、Ｃ２（ｔ）は色ずれに作用する熱量であって、各熱源における発熱量ではない。そして、要因が全て組み合わされる形で、昇温関数は構成される。そのため、昇温関数Ｈは上記を全て組み合わせた形となり、下に示す形になる。 Each of the temperature rising functions H 1 (t) to H 3 (t), C 1 (t), and C 2 (t) defined here is a heat amount acting on the color shift, not a heat generation amount in each heat source. And a temperature rising function is comprised in the form where all the factors are combined. Therefore, the temperature increase function H is a combination of all of the above, and has the form shown below.
Ｈ（ｔ）＝Ｈ１（ｔ）＋Ｈ２（ｔ）＋Ｈ３（ｔ）＋Ｃ１（ｔ）＋Ｃ２（ｔ） H (t) = H 1 (t) + H 2 (t) + H 3 (t) + C 1 (t) + C 2 (t)
ここで、昇温関数について再度定義すると、昇温関数とはその値の変動が色ずれに直線性を有する関数である。しかし各関数については、各部の熱源が色ずれに与える影響を加味した関数であり、特に関数ごとには直線性を有しているわけではない。以下で、各関数について説明する。 Here, when the temperature rise function is defined again, the temperature rise function is a function in which the variation of the value has linearity in color shift. However, each function is a function that takes into account the influence of the heat source of each part on the color shift, and each function does not have linearity. Each function will be described below.
まず昇温関数Ｈ１（ｔ）について説明する。Ｈ１（ｔ）はポリゴンモータが発生する発熱であるため、ポリゴンモータの駆動電流を積分することでポリゴンモータが発生するエネルギーを求めることができる。図２に実際のポリゴンモータの電流波形と、電流を積分したものを示す。同図（ａ）に示すように、モータの立ち上がり時には急速に大きな電流が流れ、定常回転に到達すると低い電流量で一定に推移する。当然ではあるが、停止する際には電流量は０となる。このデータを積分したものが同図（ｂ）であり、立ち上がり時と定常回転時でそれぞれ傾きの異なる直線となる。 First, the temperature rise function H 1 (t) will be described. Since H 1 (t) is the heat generated by the polygon motor, the energy generated by the polygon motor can be obtained by integrating the driving current of the polygon motor. FIG. 2 shows an actual current waveform of a polygon motor and an integrated current. As shown in FIG. 5A, a large current flows rapidly when the motor starts up, and when the motor reaches steady rotation, it keeps constant at a low current amount. Naturally, the current amount becomes zero when stopping. The result of integrating this data is (b) in the figure, and becomes straight lines having different slopes at the time of rising and at the time of steady rotation.
よってこのポリゴンモータの発熱による昇温関数Ｈ１（ｔ）は、上記二つの傾きを有する直線要素の和として表され、下記の示す式で定義される。 Therefore, the temperature increase function H 1 (t) due to the heat generated by the polygon motor is expressed as the sum of the linear elements having the two slopes, and is defined by the following equation.
Ｈ１（ｔ）＝Σαｉ１Ｔｉ１ （ｔ＝Ｔ１１＋Ｔ２１） （ｉ＝１，２） H 1 (t) = Σα i1 T i1 (t = T 11 + T 21 ) (i = 1, 2)
同様に、他の昇温関数についても定義する。本発明では、上記昇温関数Ｈ１と用紙が画像形成装置から奪う熱Ｃ２を除く関数を全て一次遅れ関数の和で定義した。用紙が画像形成装置外に排紙される際に画像形成装置内から奪う熱については、画像印字中に継続的に一定量の熱が奪われるため、直線要素で表現した。よって、先に示した昇温関数Ｈ１（ｔ）を除く各関数は下記のようになる。 Similarly, other temperature rising functions are defined. In the present invention, the heating function H 1 and the paper is defined by the sum of all the first-order lag function functions except heat C 2 to take the image forming apparatus. The heat taken from the inside of the image forming apparatus when the paper is discharged out of the image forming apparatus is expressed by a linear element because a certain amount of heat is taken away continuously during image printing. Therefore, each function excluding the temperature increase function H 1 (t) shown above is as follows.
Ｈ２（ｔ）＝Σαｉ２｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔｉ２）｝ （ｉ＝１，２，…，ｎ）
Ｈ３（ｔ）＝Σαｉ３｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔｉ３）｝ （ｉ＝１，２，…，ｎ）
Ｃ１（ｔ）＝Σβｉ１｛１−ｅｘｐ（−ｔ／Ｔｉ１）｝ （ｉ＝１，２，…，ｎ）
Ｃ２（ｔ）＝β２ｔ
H 2 (t) = Σα i2 {1-exp (−t / T i2 )} (i = 1, 2,..., N)
H 3 (t) = Σα i3 {1-exp (−t / T i3 )} (i = 1, 2,..., N)
C 1 (t) = Σβ i1 {1-exp (−t / T i1 )} (i = 1, 2,..., N)
C 2 (t) = β 2 t
そして、これらを合計したものが昇温関数Ｈ（ｔ）であり、本実施形態では、実際に画像形成装置を稼動させ、その際の走査式光学装置内部に配置された光学系の温度データ等から各関数を最小自乗法で逆算した。 The sum of these is the temperature increase function H (t). In this embodiment, the image forming apparatus is actually operated, and the temperature data of the optical system disposed in the scanning optical apparatus at that time, etc. Each function was calculated back using the least squares method.
本実施例で使用する各関数を図３に示す。図３は、複数のモードで画像形成装置を稼動させた際に得られたデータを記載している。昇温関数Ｈ１（ｔ）は、図２に示すように傾きを二つ有する直線であるが、本実施例の構成ではモータの立ち上がりに要する時間が短いため、時間軸を大きくとれば図のように一つの直線とみなすことができ、Ｈ１（ｔ）も近似的に単一の直線で近似している。 Each function used in the present embodiment is shown in FIG. FIG. 3 shows data obtained when the image forming apparatus is operated in a plurality of modes. The temperature increase function H 1 (t) is a straight line having two slopes as shown in FIG. 2, but the time required for the motor to start up is short in the configuration of the present embodiment. Thus, H 1 (t) is also approximately approximated by a single straight line.
ここで、図３に示されたデータの中で、複数のデータが表示されているものは、画像形成時のみに通電される発熱源による熱である、昇温関数Ｈ３（ｔ）のみである。これは、Ｈ３（ｔ）はジョブの内容によって単位時間当たりの発熱量が異なるためである。当然ではあるが、図中最も温度上昇が高いものは、画像形成装置を連続稼動させて印字した場合である。ちなみに、Ｈ２（ｔ）は電源投入時から常に通電されている発熱源であるため、ジョブの内容によらず同一の特性である。また、待機時の放熱も時間によって決まり、用紙が奪う熱も印字枚数によって決まるものである。 Here, among the data shown in FIG. 3, a plurality of data is displayed only by the temperature increase function H 3 (t), which is heat from a heat source that is energized only during image formation. is there. This is because H 3 (t) has a different amount of heat generation per unit time depending on the content of the job. Of course, the highest temperature rise in the figure is when the image forming apparatus is continuously operated for printing. Incidentally, since H 2 (t) is a heat source that is always energized since the power is turned on, it has the same characteristics regardless of the contents of the job. Further, the heat radiation during standby is determined by time, and the heat taken by the paper is also determined by the number of printed sheets.
次に、実際に昇温量を算出する手法を説明する。図４に昇温量を算出する温度算出処理部を示す。画像形成装置の電源が投入されると同時にこの温度算出処理部は立ち上がり、入力部が有する電源投入からの経過時間をカウントする手段（第三の測定手段（ＩＩＩ）に相当）のカウント値に基づき、昇温関数演算部にて昇温関数Ｈ２（ｔ）の演算を逐次行う。また、この画像形成装置に送られるジョブに対し、入力部でそのジョブ内容に応じてポリゴンモータの駆動時間を測定する手段（第一の測定手段（Ｉ）に相当）により駆動時間を測定し、昇温関数演算部にてそのジョブによって昇温する温度Ｈ１（ｔ）を算出する。それと共に、そのジョブの内容に応じて適切な昇温関数Ｈ３（ｔ）を選択し、その時の温度上昇量を算出する。また、放熱成分についても同時に行っており、その印字時間に応じて用紙が奪う熱Ｃ２（ｔ）も算出する。これらの値を全て加算することで、その時における画像形成装置の昇温量が算出される。 Next, a method for actually calculating the temperature rise amount will be described. FIG. 4 shows a temperature calculation processing unit that calculates the temperature rise amount. At the same time when the power of the image forming apparatus is turned on, the temperature calculation processing unit rises and is based on the count value of the means (corresponding to the third measuring means (III)) that counts the elapsed time from the power on of the input unit Then, the temperature increase function calculation unit sequentially calculates the temperature increase function H 2 (t). In addition, for the job sent to the image forming apparatus, the driving time is measured by means for measuring the driving time of the polygon motor according to the job content at the input unit (corresponding to the first measuring means (I)), The temperature rise function calculating unit calculates a temperature H 1 (t) at which the temperature is raised by the job. At the same time, an appropriate temperature increase function H 3 (t) is selected according to the contents of the job, and the temperature increase amount at that time is calculated. The heat radiation component is also performed at the same time, and the heat C 2 (t) taken by the paper is calculated according to the printing time. By adding all these values, the temperature rise amount of the image forming apparatus at that time is calculated.
さらに、次のジョブが開始されるまでの停止時間を測定する手段（第二の測定手段（ＩＩ）に相当）によりカウントされた値に基づき、ジョブ開始時にはその停止時間に応じて冷却した温度Ｃ１（ｔ）を昇温量から差し引くことで停止後の温度も正確に算出できている。本実施例の温度算出処理部によって算出された温度が一定の温度を超えるたびに、色ずれ補正を行えば良い。色ずれの補正手段については、ポリゴンミラーへの書き込みタイミングを制御する手段、走査式光学装置内に配置された折り返しミラーや結像光学素子をモータ等の駆動手段で調整する手段であればどの手段を用いても良い。 Further, based on the value counted by the means for measuring the stop time until the next job is started (corresponding to the second measuring means (II)), the temperature C cooled according to the stop time at the start of the job. By subtracting 1 (t) from the temperature rise amount, the temperature after stopping can also be accurately calculated. Color misregistration correction may be performed each time the temperature calculated by the temperature calculation processing unit of this embodiment exceeds a certain temperature. As for the color misregistration correction means, any means can be used as long as it is means for controlling the writing timing to the polygon mirror, and means for adjusting the folding mirror and the imaging optical element arranged in the scanning optical device by a driving means such as a motor. May be used.
一例として、図５に実際に温度センサを配置して実測した温度と、本実施例の温度算出処理部により算出した温度を比較したデータを示す。図よりも明らかなように、本発明によって実測値とほぼ同じ温度を推測できており、センサレスで正確な温度算出が可能となっている。ここで、本実施形態では、Ｈ１（ｔ）を算出するにあたり、ジョブ内容を入力として述べたが、これは一例であって、昇温関数Ｈ１（ｔ）を用いて演算可能な手段であればどのような情報を入力としても構わない。具体的には、ジョブの印字枚数、ポリゴンモータの駆動時間、ポリゴンモータの駆動電流のいずれかであれば、昇温関数Ｈ１（ｔ）を算出することが可能である。 As an example, FIG. 5 shows data obtained by comparing the temperature actually measured by arranging the temperature sensor and the temperature calculated by the temperature calculation processing unit of the present embodiment. As is apparent from the figure, the present invention can estimate a temperature that is substantially the same as the actually measured value, and enables accurate temperature calculation without a sensor. Here, in the present embodiment, the job content is described as an input in calculating H 1 (t). However, this is an example, and means that can be calculated using the temperature increase function H 1 (t). Any information can be input as long as it exists. Specifically, the temperature increase function H 1 (t) can be calculated if any of the number of printed sheets of the job, the driving time of the polygon motor, and the driving current of the polygon motor.
さらに精度を向上させる手段としては、まず上記関数から算出される昇温量から類推される色ずれ量（第二の情報に相当）と、色ずれ補正時に測定された実際の色ずれ量（第一の情報に相当）を補正時に比較する。次に比較した結果の差を逐次補正することで精度を維持することが可能である。例えば、この推定される色ずれ量と実際の色ずれ量にズレが生じたさいに、そのズレ量の比率だけ昇温関数に係数を掛けても良く、さらには、経時的な係数の変化を統計的に処理し、平均的な係数を掛けても良い。 As means for further improving the accuracy, first, a color shift amount (corresponding to the second information) estimated from the temperature rise calculated from the above function, and an actual color shift amount (first value) measured at the time of color shift correction. (Corresponding to one information) at the time of correction. Next, it is possible to maintain accuracy by sequentially correcting the difference between the comparison results. For example, when a deviation occurs between the estimated color misregistration amount and the actual color misregistration amount, the temperature increase function may be multiplied by the ratio of the misregistration amount. It may be statistically processed and multiplied by an average coefficient.
また、画像形成装置外の温度を測定するためのセンサを配置することで、周囲の温度変化を把握することができ、本実施例での算出精度をさらに高めることができる。他の手段として、本発明を予備の手段として用いても良く、例えば、色ずれ補正のタイミングを検知するための温度センサを配置した画像形成装置において、センサに故障が生じた際の代替手段として用意しておいても良い。 Further, by arranging a sensor for measuring the temperature outside the image forming apparatus, it is possible to grasp a change in ambient temperature, and it is possible to further increase the calculation accuracy in this embodiment. As another means, the present invention may be used as a spare means. For example, in an image forming apparatus provided with a temperature sensor for detecting the timing of color misregistration correction, as an alternative means when a failure occurs in the sensor. You may prepare it.
さらに本発明を、上述したように色ずれ補正の手段として使用するだけでなく、濃度補正を行う場合に使用しても良い。例えば、本発明の手段によって算出された昇温量が所定の値に達した場合に、現像バイアスや帯電電圧、レーザーパワー等を調整することで濃度補正を行えばよい。 Further, the present invention may be used not only as a color misregistration correction means as described above but also when density correction is performed. For example, when the temperature increase calculated by the means of the present invention reaches a predetermined value, the density correction may be performed by adjusting the developing bias, charging voltage, laser power, and the like.
さらに、本実施の形態では、複数の感光ドラムを一枚のポリゴンミラーで露光する走査式光学装置で説明したが、本実施形態は走査式光学装置の光学的な配置や台数には依存しないため、その台数および配置は問わない。本実施例の構成により、温度センサレスで画像形成装置の温度上昇量を正確に算出することが可能となる。 Furthermore, in the present embodiment, the scanning optical apparatus that exposes a plurality of photosensitive drums with a single polygon mirror has been described, but this embodiment does not depend on the optical arrangement or number of scanning optical apparatuses. The number and arrangement are not limited. With the configuration of this embodiment, it is possible to accurately calculate the temperature rise amount of the image forming apparatus without a temperature sensor.
[実施の形態２]
先の第１実施の形態では、温度センサレスで画像形成装置の温度上昇量を算出し、その算出結果をもとに色ずれ補正タイミングを決定する手段を提案した。本発明第２の実施の形態では、前記第１の実施の形態で述べた技術を応用し、色ずれ補正をダウンタイムレスで行うことによって、画像形成装置の稼動効率を向上させる手段を提案する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the means for calculating the temperature rise amount of the image forming apparatus without a temperature sensor and determining the color misregistration correction timing based on the calculation result has been proposed. The second embodiment of the present invention proposes means for improving the operation efficiency of the image forming apparatus by applying the technique described in the first embodiment and performing color misregistration correction in a downtime-less manner.
図６に本発明第２の実施の形態における、色ずれ補正処理の流れを説明する図を示す。実施の形態１と説明が重複する部分は省略する。本実施の形態では、先の実施の形態１と同じく、そのジョブでプリントされる印字枚数、ポリゴンモータの駆動時間、ポリゴンモータの駆動電流のいずれか一つを入力信号とする（第一の測定手段（Ｉ）に相当）。さらに、電源投入時からの経過時間（第三の測定手段（ＩＩＩ）に相当）、画像形成装置でジョブが終了したときから次のジョブが開始されるまでの停止時間（第二の測定手段（ＩＩ）に相当）の２つを加え、以上３つを入力信号とする。それらの情報をもとに昇温関数演算部で画像形成装置の昇温量を算出する。本実施の形態の画像形成装置に設けられた色ずれ補正処理部（補正手段に相当）では、この算出された昇温量に基づいて各色の変動量を算出する。 FIG. 6 is a diagram for explaining the flow of color misregistration correction processing in the second embodiment of the present invention. Parts that are the same as those in the first embodiment are omitted. In the present embodiment, as in the first embodiment, any one of the number of printed sheets, the driving time of the polygon motor, and the driving current of the polygon motor is used as an input signal (first measurement). Equivalent to means (I)). Further, an elapsed time since power-on (corresponding to the third measuring means (III)), a stop time (second measuring means (second measuring means (III)) from when the job is completed in the image forming apparatus until the next job is started. 2) corresponding to II) is added, and the above three are used as input signals. Based on such information, the temperature increase function calculation unit calculates the temperature increase amount of the image forming apparatus. A color misregistration correction processing unit (corresponding to a correction unit) provided in the image forming apparatus of the present embodiment calculates the variation amount of each color based on the calculated temperature increase amount.
図７に本実施の形態の画像形成装置における、昇温量と副走査方向の走査線変動量の各色データを示す。図から明らかなように、各色はそれぞれ昇温量に比例して変化する特性を有している。また、その変化量は各色で異なる。これは、画像形成装置内で各色を露光する光学系の位置がそれぞれ異なることや、光学箱の熱膨張による影響度が各色で異なるためである。本実施の形態では、予め図７に示す特性を画像形成装置がデータとして格納しており、算出された昇温量に従って、各色の変動量を算出している。 FIG. 7 shows each color data of the temperature rise amount and the scanning line fluctuation amount in the sub-scanning direction in the image forming apparatus of the present embodiment. As is apparent from the figure, each color has a characteristic that varies in proportion to the temperature rise. Further, the amount of change differs for each color. This is because the position of the optical system for exposing each color in the image forming apparatus is different, and the degree of influence due to thermal expansion of the optical box is different for each color. In the present embodiment, the characteristics shown in FIG. 7 are stored in advance as data by the image forming apparatus, and the variation amount of each color is calculated according to the calculated temperature rise amount.
本実施の形態では、算出されたこの変動量に基づいて画像形成装置を停止させずに補正する。その手段は、ポリゴンミラーへの書き込みタイミングを制御する手段や、他の手段として、走査式光学装置内に配置された折り返しミラーや結像光学素子をモータ等の駆動手段で調整する手段を用いても良い。また、この補正は所定の温度に達した際に行っても、逐次行っても良い。ここで、本実施の形態では副走査方向の変動量をデータとして用いたが、これは副走査方向の色ずれを補正するための説明に使用したものであって、主走査方向の補正を行うためには主走査方向のデータを用いれば良い。また、両方のデータを格納すれば、その両方の色ずれ量が補正できることは明らかである。 In the present embodiment, correction is performed without stopping the image forming apparatus based on the calculated fluctuation amount. As the means, a means for controlling the writing timing to the polygon mirror, or a means for adjusting the folding mirror or the imaging optical element arranged in the scanning optical device by a driving means such as a motor is used as another means. Also good. This correction may be performed when the temperature reaches a predetermined temperature or may be performed sequentially. Here, in this embodiment, the amount of variation in the sub-scanning direction is used as data, but this is used for the description for correcting the color misregistration in the sub-scanning direction, and correction in the main scanning direction is performed. For this purpose, data in the main scanning direction may be used. In addition, if both data are stored, it is clear that both color misregistration amounts can be corrected.
さらに、画像形成装置外の温度を測定するためのセンサを配置することで、周囲の温度変化を把握することができ、本実施の形態での算出精度をさらに高めることができる。他の手段として、本発明を予備の手段として用いても良く、例えば、色ずれ補正のタイミングを検知するための温度センサを配置した画像形成装置において、センサに故障が生じた際の代替手段として用意しておいても良い。本実施例で提案した手段は、従来例や実施例で例示したような、複数の感光ドラムを一枚のポリゴンミラーで露光する走査式光学装置である必要はなく、走査式光学装置の光学的な配置や台数に影響せず、所望の性能を得ることができる。本実施例の構成により、画像形成装置を停止させることなく色ずれの補正を行うことが可能となり、画像形成装置の稼動効率を向上させることができる。 Furthermore, by arranging a sensor for measuring the temperature outside the image forming apparatus, it is possible to grasp the surrounding temperature change, and it is possible to further improve the calculation accuracy in the present embodiment. As another means, the present invention may be used as a spare means. For example, in an image forming apparatus provided with a temperature sensor for detecting the timing of color misregistration correction, as an alternative means when a failure occurs in the sensor. You may prepare it. The means proposed in this embodiment does not have to be a scanning optical device that exposes a plurality of photosensitive drums with a single polygon mirror as exemplified in the conventional example or the embodiment, but the optical of the scanning optical device. The desired performance can be obtained without affecting the arrangement and number of units. With the configuration of this embodiment, it is possible to correct color misregistration without stopping the image forming apparatus, and the operating efficiency of the image forming apparatus can be improved.
２１ 走査式光学装置
２２ 現像器
２３ 中間転写ベルト（転写体に相当）
２４ 給紙カセット
２５ 定着器
２６ 排紙トレイ
２７ クリーナ
２９ ポリゴンミラー（回転多面鏡に相当）
３０ａ 第一の結像レンズ（結像光学素子に相当）
３０ｂ 第二の結像レンズ（結像光学素子に相当）
３１ 折り返しミラー（反射部材に相当）
３２ａ〜３２ｂ 防塵ガラス
３３ 光学箱
３４ 上蓋
21 Scanning
24
30a First imaging lens (corresponding to imaging optical element)
30b Second imaging lens (corresponding to imaging optical element)
31 Folding mirror (equivalent to reflective member)
32a-32b Dust-
Claims (9)
与えられたジョブの印字枚数と前記ポリゴンモータの駆動時間と前記ポリゴンモータの駆動電流とのうち少なくとも一つを測定する第一の測定手段と、前記画像形成装置の停止時間を測定する第二の測定手段と、前記画像形成装置が起動してからの時間を測定する第三の測定手段と、
前記第一から第三の測定手段によって得られた情報に基づいて前記画像形成装置の温度上昇量を算出する算出手段とを具備することを特徴とする画像形成装置。 A scanning optical device that deflects and scans laser light with a plurality of image carriers and a rotary polygon mirror driven by a polygon motor to form an electrostatic latent image on the image carrier, and an electrostatic latent image of the image carrier An image forming apparatus comprising: a transfer body that transfers a toner image formed on the recording medium;
A first measuring means for measuring at least one of the number of prints of a given job, a driving time of the polygon motor, and a driving current of the polygon motor; and a second measuring means for measuring a stop time of the image forming apparatus. Measuring means, and third measuring means for measuring the time since the image forming apparatus was started,
An image forming apparatus comprising: a calculating unit that calculates a temperature rise amount of the image forming apparatus based on information obtained by the first to third measuring units.
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