JP3681808B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリなどのカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カラー画像形成装置としては、ベルト状の感光体を回転させて帯電装置により均一に帯電して１つの色版の画像形成信号に対応した光ビームを回転多面鏡で偏向走査しながら露光することで１つの色版の画像形成信号に対応する静電潜像を形成し、この静電潜像を現像ユニットによりその色版に対応した色の現像剤で顕像化して中間転写体に転写するという画像形成動作を各色版の画像形成信号について行って各色版の顕像化した単色画像を中間転写ベルト上に順次重ねて転写することでフルカラーの画像を形成し、これを記録紙に一括して転写するカラー画像形成装置において、ベルト状感光体上に３角形状のマークを設け、このマークをレーザビームによって検出するマーク検出手段を所定の位置に設け、各色版の画像形成信号に対応した光ビームによる露光毎にマーク検出手段がマークを検出したタイミングを基準にして回転多面鏡の回転位相を制御し、副走査方向の露光開始のタイミングを制御して色ズレのない画像を得るようにしたものがある（例えば、特開平４−３３５６６５号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記カラー画像形成装置では、中間転写ベルト上に複数の色版の単色画像を重ね合わせて転写した後にこれを記録紙に一括して転写するので、１つの色版毎の単色画像の重ね合わせは中間転写ベルトの周長と回転多面鏡の走査間隔とが整数倍の関係にないことによりズレが生じてくる。このため、各色版毎の単色画像の重ね合わせは最大１ライン分のズレ量が理論的に生じることになり、色ズレの原因となっていた。
さらに、従来方式では書き込み開始タイミングとライン同期信号のゆらぎの関係が考慮されておらず、これにより、せっかく回転多面鏡の回転位相を制御しても１ライン分のズレがでる可能性があった。
また、回転位相の制御には位相収束期間が必要であり、位相が収束してから書き込みを開始していたが、この位相収束期間は全体シーケンス上からはデットタイムであり、高速化を行っていくと問題になってきていた。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、上記問題点を改善し、書き込み開始タイミングをライン同期信号のゆらぎ程度のふれが問題にならない位置に設定でき、副走査方向の露光位置ズレが発生せず、高精度に各色の重ね合わせを行うことができるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、回転される感光体と、回転多面鏡駆動装置のモータにより回転される回転多面鏡を備え前記感光体に各色の画像形成信号に対応した光ビームを前記回転多面鏡で偏向して露光し各色の画像信号に対応する静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体上の各色の画像形成信号に対応する静電潜像を各色の現像剤でそれぞれ顕像化する現像剤担持部材を各々有した複数の現像手段と、回転されて前記感光体上の顕像化された各色の単色画像が順次重ね合わせて転写される中間転写体と、この中間転写体上に設けたマークを所定の位置で検出しマーク検知信号を出力するマーク検出手段と、このマーク検出手段のマーク検出タイミングにより前記潜像形成手段に静電潜像の形成を開始させる制御手段と、前記現像手段により可視像処理され中間転写体上で重ね合わされた画像を転写材に転写する転写手段と、該転写材に転写された画像を定着する定着手段と、前記回転多面鏡によって主走査方向に走査される光ビームを感光体に照射される前に検出し画像書き込みの主走査方向の同期信号であるライン同期信号を出力する同期検知センサと、前記同期検知センサのライン同期信号から得られるフレームゲート信号と前記マーク検出手段のマーク検知信号により前記回転多面鏡を回転するモータの回転位相を制御する位相制御手段を備えたカラー画像形成装置において、前記位相制御手段は、モータ同期信号を発生するモータ同期信号発生回路と、前記モータ同期信号のパルス幅より短いパルス幅の微短パルスを発生する微短パルス発生回路と、前記モータ同期信号のパルス幅より長いパルス幅の微長パルスを発生する微長パルス発生回路と、前記各回路にタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路とを有し、前記タイミング信号発生回路に入力されるマーク検知信号とフレームゲート信号により、位相制御に用いるパルスとして微短パルスを用いるか微長パルスを用いるかを選択し、モータ同期信号、微短パルス信号または微長パルス信号を発生する位相整合回路を備えるとともに、前記位相整合回路から出力されるモータ同期信号、微短パルス信号または微長パルス信号によって制御され、前記回転多面鏡を回転するモータの回転速度と回転位相を同期制御するモータ制御回路を備え、前記位相制御手段は、各色版間でのライン同期信号の位相のゆらぎによるフレームゲート信号の位相のズレを検知するための基準として、前記マーク検出手段により検出したマーク検出タイミングであるマーク検知信号の立ち上がりからライン同期信号の周期を単位とした時点またはその周期の半分の時点を位相収束基準に設定し、該位相収束基準に対するフレームゲート信号の位相のズレ量を検知し、前記位相収束基準に対して位相が進んでいるときには検知したズレ量に応じて前記位相整合回路により微長パルスを発生してモータの回転位相を制御し、前記位相収束基準に対して位相が遅れているときには検知したズレ量に応じて前記位相整合回路により微短パルスを発生してモータの回転位相を制御し、前記位相収束基準にフレームゲート信号の位相が収束するように位相制御することを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記位相収束基準に位相が収束する前に書き込みを開始することを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記位相収束基準と、ライン同期信号またはフレームゲート信号との時間差によって位相の補正量を検出することを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
まず、本発明が実施されるカラー画像形成装置の構成例と、本発明の前提となる技術について図５乃至図１４を参照して説明する。
【００１０】
図５において、符号１はベルト状の画像担持体である感光体ベルトであり、この感光体ベルト１は回転ローラ２，３の間に架設されており回転ローラ２，３の駆動により副走査方向（時計回り方向）に回転され搬送される。回転ローラ２，３のうち、一方の回転ローラ２の近傍には、感光体クリーニング装置１５、除電ランプ２１、帯電ローラからなる帯電部材４が配置されており、除電ランプ２１は、予め感光体ベルト１の除電を行い、帯電部材４は、感光体ベルト１を一様に帯電させる。また、符号５は像露光手段たるレーザ書き込み系ユニット、６〜９は回転型現像器に設けられていて互いに異なる特定色の現像剤をそれぞれ収容した複数の現像手段たる現像ユニットである。
【００１１】
レーザ書き込み系ユニット５は上面にスリット状の露光用開口部を設けた保持筐体に収めて装置本体に組み込まれている。このレーザ書き込み系ユニット５のレーザ書き込み光５Ｄを感光体ベルト１に照射する部分は回転ローラ２の側に設けられている。尚、帯電手段たる帯電部材４及び像露光手段たるレーザ書き込み系ユニット５は潜像形成手段を構成している。
【００１２】
回転型現像器の各現像ユニット６，７，８，９は、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナーを有する現像剤をそれぞれ収容したものであって、所定の位置で感光体ベルト１と近接あるいは接触する現像スリーブからなる現像剤担持部材を備え、感光体ベルト１上の静電潜像を非接触現像あるいは接触現像法により顕像化する機能を有している。
【００１３】
符号１０は転写像担持体たる中間転写体であり、この中間転写体１０は回転ローラ１１，１２の間に架設されていてその一方の回転ローラにより駆動されて反時計回りに回転し搬送される中間転写ベルトからなる。感光体ベルト１と中間転写ベルト１０は回転ローラ３の部位で接触しており、中間転写ベルト１０の内側に接触しているバイアスローラ１３に高圧電源から転写バイアスが印加されて感光体ベルト１上の第１回目に形成された１つの色版の単色画像が中間転写ベルト１０上に転写される。同様に感光体ベルト１上に第２回目乃至第４回目に形成された他の各色版の単色画像が中間転写ベルト１０上に第１回目に形成された１つの色版の単色画像と順次重ねられて位置ズレを生じないように転写される。
【００１４】
転写手段を構成する転写ローラ１４は接離機構により中間転写ベルト１０に対して接離するように設けられている。符号１６は中間転写ベルト１０をクリーニングする中間転写ベルト用クリーニング装置であり、このクリーニング装置１６のブレード１６Ａは接離機構により画像形成中には中間転写ベルト１０の表面より離間した位置に保たれて画像転写後のクリーニング時のみ図示のごとく中間転写ベルト１０の表面に圧接される。
【００１５】
このような構成のカラー画像形成装置によるカラー画像形成のプロセスは次のように行われる。まず本例による多色画像の形成は、次の画像形成システムに従って遂行される。すなわち、画像読み取り装置（図示せず）は、オリジナルのカラー原稿画像を走査して撮像素子で読み取り、その読み取ったカラー画像データを画像データ処理部で演算処理して各色の画像データ、つまり、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の画像データを作成し、これを一旦画像メモリに格納する。
【００１６】
次いで、各色の画像データがその画像メモリから記録時に取り出されて記録部である本例のカラー画像形成装置におけるレーザ書き込み系ユニット５に各色の画像形成信号として入力される。すなわち、本例のカラー画像形成装置とは別体の画像読み取り装置から出力される各色の画像データが順次にレーザ書き込み系ユニット５に入力される。尚、画像読み取り装置に換えて、カラー対応のパーソナルコンピュータやワードプレセッサ等で生成された各色の画像データを用いることもできる。
【００１７】
レーザ書き込み系ユニット５においては、図７に示すように、駆動モータからなる回転多面鏡駆動装置５Ａにより回転多面鏡５Ｂが回転駆動され、半導体レーザ５Ｅは、画像読み取り装置から順次に入力される各色の画像データにより駆動部で変調駆動されて各色の画像データに対応して強度が変化するレーザビームを発生する。このレーザビームは、回転多面鏡５Ｂにより偏向走査され、ｆθレンズ５Ｃを経てミラー５Ｇにより光路が曲げられて感光体ベルト１の周面上に照射される。
【００１８】
感光体ベルト１は、除電ランプ２１により除電されて帯電部材４によって一様に帯電された後に上記ミラー５Ｇからのレーザビーム５Ｄで露光されて各色の画像信号に対応した静電潜像が順次に形成される。ここで、帯電部材４は電源からバイアスが印加されて感光体ベルト１を一様に帯電し、レーザ書き込み系ユニット５により感光体ベルト１に露光する画像パターンは所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン、黒に色分解したときの単色の画像パターンである。
【００１９】
感光体ベルト１上に順次に形成された各色の画像信号に対応した静電潜像はそれぞれ回転型現像器におけるイエロー、マゼンタ、シアン、黒野各現像ユニット６，７，８，９による現像で顕色化されて各色の単色化された単色画像となる。すなわち、第１色目のイエローの画像信号に対応した静電潜像が感光体ベルト１に形成された時には、イエローの現像ユニット６が回転により現像位置に移動してその静電潜像をトナーで現像してイエローの単色画像が形成される。同様に他の現像ユニット７，８，９は、感光体ベルト１上に２色目以降のマゼンタ、シアン、黒の各画像信号に対応した静電潜像が形成された時にそれぞれ回転により現像位置に移動し、そのマゼンタ、シアン、黒の静電潜像がそれぞれの色のトナーで現像され、マゼンタ、シアン、黒の各単色画像が形成される。
【００２０】
中間転写ベルト１０は高圧電源からバイアスローラ１３を介して転写バイアスが印加され、感光体ベルト１上に順次形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各単色画像は感光体ベルト１に接触しながら反時計回りに回転する中間転写ベルト１０上に順次に重ね合わせて転写される。中間転写ベルト１０上にイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各単色画像が重ね合わせて転写されることによりフルカラー画像が形成され、このフルカラー画像が、給紙台１７から給紙ローラ１８により給紙されてレジストローラ１９を経て転写部へ搬送されて来た転写紙に転写ローラ１４により転写される。
【００２１】
転写終了後、転写紙は定着装置２０により画像が定着されてフルカラー画像が完成し、トレイ２３へ排出される。中間転写ベルト１０及び感光体ベルト１はシームレスであり、感光体ベルト１はイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各単色画像が中間転写ベルト１０へ転写された後に感光体用クリーニング装置１５によりクリーニングされ、中間転写ベルト１０は転写紙へ画像を転写した後に中間転写ベルト用クリーニング装置１６のブレード１６Ａがベルト面に圧接し、該ブレード１６Ａによりクリーニングされる。尚、中間転写ベルト用クリーニング装置１６のブレード１６Ａは、画像形成中は接離機構により中間転写ベルト１０から離間した位置に置かれている。
【００２２】
図６は図５に示す構成のカラー画像形成装置の一部を拡大して示す図である。図６において、中間転写ベルト１０の端部には周方向に沿って６個のマーク４１Ａ〜４１Ｆが所定の間隔で設けられており、マーク検知センサからなる検出手段４０は中間転写ベルト１０上のマーク４１Ａ〜４１Ｆを回転ローラ１２より中間転写ベルト１０回転方向下流側で検出する。このマーク検知センサ４０は図示の例では反射型フォトセンサにより構成されているが、中間転写ベルトのマーク部のみを光透過性にすれば、透過型フォトセンサを用いることもできる。
【００２３】
マーク検知センサ４０が６個のマーク４１Ａ〜４１Ｆのうちの任意のマーク、例えばマーク４１Ａを検出することによりレーザ書き込み系ユニット５が感光体ベルト１に対する１色目の画像の書き込み（イエローの画像信号に対応したレーザビームによる露光）を開始し、マーク４１Ａが一周して再度マーク検知センサ４０がマーク４１Ａを検出したときに２色目の画像の書き込み（マゼンタの画像信号に対応したレーザビームによる露光）を開始する。
【００２４】
この時、マーク検知センサ４０のマーク４１Ｂ〜４１Ｆに対する検出信号は、マーク検知センサ４０で検出されたマークの個数管理により画像の書き込みタイミングとして使用できないようにマスクがかけられる。Ｐセンサからなる濃度検出手段２２は、感光体ベルト１上の中間転写ベルト１０と接する部分より感光体ベルト回転方向上流側に対向して設置され、感光体ベルト１上のトナー量を光学的に検出する。
【００２５】
図７は、レーザ書き込み系ユニット５からマーク検知センサ４０までの概略構成を示す。図７において、本例のカラー画像形成装置とは別体の画像読み取り装置から出力される色信号がレーザ書き込み系ユニット５に入力されると、レーザ書き込み系ユニット５においては半導体レーザ５Ｅがその色信号により駆動部で変調駆動されてその色信号に対応した強度を有するレーザビームを発生する。このレーザビームは、ポリゴンモータ５Ａからなる回転多面鏡駆動装置によって回転される回転多面鏡（以下、ポリゴンミラーと呼ぶ）５Ｂにより主走査方向に回転走査され、ｆθレンズ５Ｃを経てミラー５Ｇにより光路が曲げられて感光体ベルト１上に照射される。
【００２６】
このとき、ポリゴンミラー５Ｂによって主走査方向に走査されるレーザビームは、１回の主走査内で感光体１上に照射される前に同期検知センサ５Ｆによって検出され、この同期検知センサ５Ｆの出力信号が画像書き込みの主走査方向の同期信号（ライン同期信号（Ｌsync））として用いられる。ポリゴンモータ５Ａはモータ同期信号に同期して回転し、このモータ同期信号の位相とポリゴンモータ５Ａの回転位相は同期している。ポリゴンミラー５Ｂの鏡面数は例えば８面であり、この場合はモータ同期信号はポリゴンミラー５Ｂの１回転に付き２パルスである。
【００２７】
次に上記構成のカラー画像形成装置では、マーク検出手段のマーク検出タイミングにより回転多面鏡の回転位相を制御するが、この位相制御手段の例について説明する。
【００２８】
図８は、ポリゴンモータ５Ａの位相制御手段をなす位相整合回路５１及びモータ駆動制御装置たるモータ制御回路５２の構成例を示すブロック図であり、図９は、図８に示した構成例の制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
モータ制御回路５２は、位相整合回路５１から出力される同期信号（ＰＬＳ）によってＰＬＬ制御され、ポリゴンミラー５Ｂの回転速度、回転位相を制御するようになっている。位相整合回路５１は、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を発生するモータ同期信号発生回路５３と、微短パルス信号（ＰＬＳ２）を発生する微短パルス発生回路５４と、同期信号（ＰＬＳ１）および微短パルス信号（ＰＬＳ２）を選択するマルチプレクサ５６および各回路５３，５４にタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路５５とで構成されている。各回路は、発振器５０から出力されるクロック信号（ＣＬＫ）を基準に動作している。
【００２９】
モータ同期信号発生回路５３は、クロックパルス信号（ＣＬＫ）を分周してモータ制御回路５２に入力される同期パルス信号（ＰＬＳ１）を発生させている。モータ制御回路５２は、通常時、同期パルス信号（ＰＬＳ１）に同期してポリゴンモータ５Ａの回転制御を行っている。
マーク検出センサ４０より出力されるマーク検知信号（ＭＡＲＫ）がタイミング信号発生回路５５に入力されると、タイミング信号発生回路５５から信号（ＭＫ１）がモータ同期信号発生回路５３に出力される。モータ同期信号発生回路５３では、図９におけるタイミング（ａ）において次の色版の画像形成のためのモータ同期信号（次版）（ＰＬＳ１）をマルチプレクサ５６に出力する。
タイミング信号発生回路５５は、前の色版の画像形成のためのモータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）の立ち上がりタイミング（ｂ）で信号（ＭＫ１）を微短パルス発生回路５４に出力し、微短パルス発生回路５４では、モータ同期信号のパルス幅よりも短いパルス幅である微短パルス（ＰＬＳ２）をマルチプレクサ５６に出力する。
【００３０】
微短パルスの発生回数は、タイミング（ａ）とタイミング（ｂ）とのズレ時間（ｔ）に応じて決まり、タイミング信号発生回路５５は、微短パルス発生回路５４にデータ（Ｎ）を送る。このデータ（Ｎ）は、モータ同期信号のパルス幅を（ｔｐ）とし、微短パルスのパルス幅を（ｔｄ２）とすると、
Ｎ＝ｔ／（ｔｐ−ｔｄ２）
で決まる数値である。
【００３１】
微短パルス発生回路５４において微短パルスがＮ回発生すると、図９におけるタイミング（ｃ）において、モータ同期信号（ＰＬＳ１）と微短パルス（ＰＬＳ２）との位相が一致することになる。微短パルス発生回路５４は、パルス発生が終了すると、信号（ＮＥＮＤ２）を出力する。タイミング信号発生回路５５は、微短パルス発生回路５４からの信号（ＮＥＮＤ２）が入力されると、マルチプレクサ５６に信号（ＳＥＬ）を出力する。
マルチプレクサ５６は、通常の動作時には、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を選択し、微短パルスが発生される位相整合期間に微短パルス（ＰＬＳ２）を選択してポリゴンミラー５Ｂの回転位相を制御するようになっている。図９において、モータ同期信号（ＰＬＳ）は、マルチプレクサ５６の選択結果を示している。
【００３２】
このようにモータ同期信号（ＰＬＳ）の位相を微短パルス（ＰＬＳ２）を発生させることにより、徐々にシフトさせてモータの回転位相制御が可能になる。つまり、微短パルス（ＰＬＳ）によって回転位相を徐々に進ませるようにポリゴンミラー５Ｂの位相を制御している。
位相整合期間の後、タイミング（ｄ）では、ポリゴンモータ５Ａの回転が安定するので、この時点でレーザ書き込みが開始される。
この手法による回転位相制御は、各色について実行されるので、副走査方向での露光位置ズレがない高精度な画像重ね合わせが可能になり、色ズレのないカラー画像を得ることができる。
【００３３】
次にマーク検出手段のマーク検出タイミングにより回転多面鏡の回転位相を制御する位相制御手段の別の構成例及びその制御動作のタイミングチャートを図１０，１１に示す。尚、図１０，１１において、図８，９に示した構成部品及び呼称については同符号を付し、その動作を含めた詳細な説明は省略する。
【００３４】
図１０において、位相整合回路５８は、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を発生するモータ同期信号発生回路５３と、微長パルス（ＰＬＳ３）を発生する微長パルス発生回路５７と、上記同期信号（ＰＬＳ１）及び微長パルス（ＰＬＳ３）を選択するマルチプレクサ５６と、各回路５３、５６、５７にタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路５５とで構成されている。これら各回路は、発振器５０からのクロック信号（ＣＬＫ）を基準に動作するようになっている。
タイミング信号発生回路５５は、図１１に示すタイミングチャートに示されているように、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）の立ち上がりのタイミング（ｂ）において信号（ＭＫ３）を微長パルス発生回路５７に出力し、微長パルス発生回路５７では、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のパルス幅よりも長い微長パルス（ＰＬＳ３）を発生させる。
【００３５】
微長パルスの発生回数は、タイミング（ａ）とタイミング（ｂ）のズレ時間（ｔ）に応じて決められるものである。この発生回数（Ｎ）はモータ同期信号（ＰＬＳ１）のパルス幅を（ｔｐ）とし、微長パルスのパルス幅を（ｔｄ３）とすると、
Ｎ＝（ｔｐ−ｔ）／（ｔｄ３−ｔｐ）
で決められる数値である。
【００３６】
微長パルス発生回路５７が微長パルスをＮ回発生すると、タイミング（ｃ）において、モータ同期信号（ＰＬＳ１）と微長パルス（ＰＬＳ３）の位相が一致することになる。微長パルス発生回路５７は、パルス発生が終了すると信号（ＮＥＮＤ３）をタイミング信号発生回路５５に出力する。マルチプレクサ５６は、通常の動作時、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を選択し、微長パルス（ＰＬＳ３）が発生される位相整合期間には微長パルス（ＰＬＳ３）を選択してモータ同期信号（ＰＬＳ）を出力するようになっている。このようなマルチプレクサ５６の選択動作は、タイミング信号発生回路５５から出力される信号（ＳＥＬ）によって行われる。これにより、モータ同期信号（ＰＬＳ１）の位相が微長パルス（ＰＬＳ３）の発生によって徐々にシフトされることになり、ポリゴンモータ５Ａの回転位相が制御される。つまり、微長パルス（ＰＬＳ３）によって位相を徐々に遅らせるようにポリゴンミラー５Ｂの位相制御が行われる。位相整合期間の後、タイミング（ｄ）において、ポリゴンモータ５Ａの回転制御が安定するので、この時点でレーザ書き込みが開始される。このような制御は、各色について行われるので、副走査方向の露光位置ズレのない高精度な画像の重ね合わせが可能となり、色ズレのないカラー画像を得ることができる。
【００３７】
次にマーク検出手段のマーク検出タイミングにより回転多面鏡の回転位相を制御する位相制御手段のさらに別の構成例及びその制御動作のタイミングチャートを図１２，１３，１４に示す。
【００３８】
図１２において、位相整合回路５９は、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を発生するモータ同期信号発生回路５３と、微短パルス（ＰＬＳ２）を発生する微短パルス発生回路５４と、微長パルス（ＰＬＳ３）を発生する微長パルス発生回路５７と、上記同期信号（ＰＬＳ１）、微短パルス（ＰＬＳ２）、微長パルス（ＰＬＳ３）を選択するマルチプレクサ５６と、各回路５３、５４、５６、５７にタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路５５とで構成されている。これら各回路は、発振器５０からのクロック信号（ＣＬＫ）を基準に動作するようになっている。図１２に示した回路の基本的な動作は、図８及び図１０に示した構成を有する回路と同様であるが、位相制御に用いるパルスとして、微短パルス（ＰＬＳ２）を用いるか微長パルス（ＰＬＳ３）を用いるかをマーク検知信号（ＭＡＲＫ）によって選択できるようになっている。
【００３９】
図１３（Ａ）は、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立ち上がりのタイミングが、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のＨＩレベルにある場合に、図８に示した構成を有する側の回路を用いて微短パルス（ＰＬＳ２）により位相整合を行った場合のタイミングチャートであり、図１３（Ｂ）は、図１０に示した構成を有する側の回路を用いて微長パルス（ＰＬＳ３）により位相整合を行った場合のタイミングチャートである。いずれの場合にも、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）とモータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）の位相関係は同じであるが、微長パルス（ＰＬＳ３）を用いた場合の方が短い時間で位相整合を終了させることができる。
【００４０】
また図１４（Ａ）は、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立ち上がりのタイミングが、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のＬＯＷレベルにある場合に、図８に示した構成を有する側の回路を用いて微短パルス（ＰＬＳ２）を用いて位相整合を行った場合のタイミングチャートであり、図１４（Ｂ）は、図１０に示した構成を有する側の回路を用いて微長パルス（ＰＬＳ３）を用いて位相整合を行った場合のタイミングチャートをそれぞれ示している。図１４においては、微短パルスを用いて位相整合する方が短い時間で位相整合を終了させることができる。
【００４１】
このように、図１３及び図１４から明らかなように、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立ち上がりのタイミングが、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のＨＩレベルにあるときには微長パルス（ＰＬＳ３）を用いて位相整合を行い、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のＬＯＷレベルにあるときには微短パルス（ＰＬＳ２）を用いて位相整合を行うことによって位相整合に要する時間を短くすることができる。
【００４２】
図１２において、タイミング信号発生回路５５には、モータ同期信号（ＰＬＳ１）とマーク検知信号（ＭＡＲＫ）とを入力し、どちらのパルスを用いて位相整合を行うかを判断し、微短パルス（ＰＬＳ２）を用いる場合には信号（ＭＫ２）を、また、微長パルス（ＰＬＳ３）を用いる場合には信号（ＭＫ３）及びパルス数（Ｎ）を各パルス発生回路５４，５７に出力する。微短パルス発生回路５４及び微長パルス発生回路５７は、信号（ＭＫ２，ＭＫ３，Ｎ）に応じて微短パルス（ＰＬＳ２）及び微長パルス（ＰＬＳ３）を発生し、発生し終わったら、信号（ＮＥＮＤ２）及び（ＮＥＮＤ３）をタイミング信号発生回路５５に出力する。
【００４３】
マルチプレクサ５６は、通常の動作時にモータ同期信号（ＰＬＳ１）を選択し、微短パルス（ＰＬＳ２）が発生される位相整合期間には微短パルス（ＰＬＳ２）を選択し、微長パルス（ＰＬＳ３）が発生される位相整合期間には微長パルス（ＰＬＳ３）を選択する。この選択は、タイミング信号発生回路５５より出力される信号（ＳＥＬ）によって実施され、最終的にマルチプレクサ５６は、モータ同期信号（ＰＬＳ）を出力する。
【００４４】
本例では、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）のタイミングによって微短パルス（ＰＬＳ２）を用いて位相整合を行うか微長パルス（ＰＬＳ３）を用いて位相整合を行うかを判断するようになっているので、位相整合に要する時間を短くすることが可能になり、マーク検知から書き込み開始までの時間を短縮することができ、プロセス全般での処理時間を高速化することができる。
【００４５】
以上に説明した手法による回転位相制御は、各色について実行されるので、副走査方向での露光位置ズレがない高精度な画像重ね合わせが可能になり、色ズレのないカラー画像を得ることができる。
尚、これらの手法の基本的な考えは、本出願人の先願に係る特願平６−２９６６３２号の明細書に開示されている。
【００４６】
ところで、以上の先願による方式では、マーク検出センサ４０のマーク検出タイミングにより回転多面鏡の回転位相を制御しているが、図７に示したように、ポリゴンミラー５Ｂによって走査されるレーザ光５Ｄは、１度の走査のうち、感光体ベルト１に照射される前に、同期検知センサ５Ｆによってレーザ光を検出し、画像書き込みの主走査方向の同期信号（ライン同期信号（Ｌsync））としている。すなわち、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立上がりによりレーザの書き込みタイミングが決められているが、実際にはその後に出現するライン同期信号（Ｌsync）の立ち上がりから書き込みが開始される。
【００４７】
しかし、このライン同期信号の立ち上がり時期は、ポリゴンモータ５Ａのゆらぎやポリゴンミラー５Ｂの精度によって各色版間でズレが生じることがあり、このため、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）により決められる書き込み開始タイミングとライン同期信号のゆらぎの関係によっては、せっかく回転位相を制御しても１ラインのズレがでる可能性がある。また、先願の方式では、位相整合期間が必要であり、位相整合してから書き込みを開始していたが、位相整合期間は全体のシーケンス上からはデットタイムであり高速化を行う上では問題となる。
【００４８】
そこで本発明では、マーク検出センサ４０により検出した検出タイミングからライン同期信号の周期を単位とした位相を位相収束基準とし、この位相収束基準にライン同期信号の位相が収束するように位相制御する。より具体的には、上記位相収束基準とライン同期信号の立ち上がり時点との時間差によって位相の補正量を検出し、この補正量を元に前述した位相整合回路により微短パルスあるいは微長パルスを用いて位相整合を行う。
尚、本発明においては、書き込み開始信号であるライン同期信号に基づいて位相整合を行うため、位相収束基準に位相が収束する前に書き込みが開始される。このため、書き込み開始直後の位相整合期間中に僅かのズレが生じることがあるが、１面全面に渡るラインズレは確実に抑えることができ、しかも位相整合期間としていたデッドタイムが無くなるという利点がある。
【００４９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明するが、カラー画像形成装置の構成は図５乃至図７に示した通りであり、ここでは説明を省略する。
【００５０】
図１は本発明の一実施例を示す位相制御手段のブロック図である。
モータ制御回路５２は、前述したように位相整合回路５９から出力されるモータ同期信号（ＰＬＳ）によって、ＰＬＬ制御され、ポリゴンモータ５Ａ（ポリゴンミラー５Ｂ）の回転速度、回転位相を同期制御している。位相整合回路５９は、この例では図１２に示した位相整合回路と同様の構成であり、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を発生するモータ同期信号発生回路５３と、微短パルス（ＰＬＳ２）を発生する微短パルス発生回路５４と、微長パルス（ＰＬＳ３）を発生する微長パルス発生回路５７と、上記同期信号（ＰＬＳ１）、微短パルス（ＰＬＳ２）、微長パルス（ＰＬＳ３）を選択するマルチプレクサ５６と、各回路５３、５４、５６、５７にタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路５５とで構成されている。これら各回路は、発振器５０からのクロック信号（ＣＬＫ）を基準に動作するようになっている。そして、位相整合回路５９は、タイミング信号発生回路５５に入力されるマーク検知信号（ＭＡＲＫ）と、ライン同期信号（Ｌsync）から得られるフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）により、モータ同期信号（ＰＬＳ１）、モータ同期信号（ＰＬＳ１）よりやや短い微短パルス信号、モータ同期信号（ＰＬＳ１）よりやや長い微長パルス信号を発生する。
尚、図１に示した回路の基本的な動作は、図１２に示した構成を有する回路と同様であるが、位相制御に用いるパルスとして、微短パルス（ＰＬＳ２）を用いるか微長パルス（ＰＬＳ３）を用いるかをマーク検知信号（ＭＡＲＫ）とフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）によって選択できるようになっている。
【００５１】
ここで、図２によりフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）の説明を行う。
マーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立ち上がりによりレーザの書き込みタイミングとなりレーザ光の照射が開始されるが、実際の書き込みは、前述したようにその後に出現するライン同期信号（Ｌsync）の立ち下がりから開始される。
この時、フレームのゲート信号としてフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）がＨＩからＬＯＷになる。フレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）は、前記ライン同期信号（Ｌsync）をカウントし、記録の副走査方向の書き込み長さ分のライン数をカウントし、最後のライン同期信号（Ｌsync）をカウントした時点でＨＩとなる。すなわち、このフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）は、実際に書き込んでいるタイミングを現わしている。このため、位相整合回路５９にはフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）が入力される。従って、以降の説明では、第一ラインの書き込み開始時の説明を兼ねてフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）で説明する。
【００５２】
図３は各色版間でライン同期信号（Ｌsync）に位相のゆらぎがある場合の位相収束基準に対するフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）のズレ量の検知方法を説明するためのタイミングチャートを示しており、このタイミングチャートに基づいて位相ズレ量の検知の説明を行う。
【００５３】
マーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立ち上がりによりレーザの書き込みタイミングとなるが、実際にはその後に出現するライン同期信号（Ｌsync）の立ち下がりから書き込みが開始される。これはさきほどの説明の通りである。
またマーク検知信号（ＭＡＲＫ）の立ち上がりからライン同期信号（Ｌsync）の周期（ＴＬsync）を単位として位相収束基準を設定するが、ここでは、前記周期（ＴＬsync）の半分のＴＬsync／２の時点を位相収束基準としている。
【００５４】
従って図３においては、１版目のフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）は前記位相収束基準に対してｔ１ズレていることになる。この場合、位相が進んでいるため、位相整合回路５９により微長パルス信号を加えて回転位相を制御すれば、数パルス後に位相収束基準に収束することになる。また、２版目のフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）は前記位相収束基準に対してｔ２ズレていることになる。この場合、位相が遅れているため、位相整合回路５９により微短パルス信号を加えて回転位相を制御すれば、数パルス後に位相収束基準に収束することになる。
同様に３版目、４版目はそれぞれｔ３，ｔ４時間位相ズレが生じているため、それぞれ位相整合回路５９により微長パルス信号、微短パルスを加えて回転位相を制御すれば、数パルス後に位相収束基準に収束することになる。
以上のように位相制御することにより、フレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）の終了位置は１〜４版で一致することになり、ラインズレが生じることがない。
【００５５】
尚、上記ズレ量に対しての回転位相制御動作の詳細は前述の先願の説明で述べた方式と同様であり、例えば、図１３や図１４のタイミングチャートで、位相のズレ量をマーク検知信号（ＭＡＲＫ）に対するモータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のズレ量ｔから検出していたのを、図３のように位相収束基準（Ｔlsync／２)に対する各版のフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）のズレ量ｔ１〜ｔ４として検出する方式に置き換えれば、以後の微短パルスや微長パルスを用いた位相整合は同様の制御となる。
【００５６】
また、以上の説明では位相収束基準をライン同期信号（Ｌsync）の周期（ＴＬsync)を単位とした該周期（ＴＬsync)の半分のＴＬsync／２の時点としたが、これは、位相整合回路５９が微短パルス信号と微長パルス信号の両方を発生できる構成としたためであり、図８や図１０に示す位相整合回路のように、微短パルス信号か微長パルス信号のどちらか一方だけの構成である場合は、図３のライン同期信号（Ｌsync）の周期（Ｔlsync)の始めあるいは終わりの位置を基準に位相収束を行えば良い。
【００５７】
ここで具体例として、微長パルス信号を用いて位相整合を行う場合の制御動作について説明する。図４は本発明による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
微長パルス信号を用いて位相整合を行う場合、図１の位相整合回路（図１０の構成でもよい）は、モータ同期信号（ＰＬＳ１）を発生するモータ同期信号発生回路５３と、微長パルス（ＰＬＳ３）を発生する微長パルス発生回路５７と、上記同期信号（ＰＬＳ１）及び微長パルス（ＰＬＳ３）を選択するマルチプレクサ５６と、各回路５３、５６、５７にタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路５５とが作動する。これら各回路は、発振器５０からのクロック信号（ＣＬＫ）を基準に動作している。
タイミング信号発生回路５５には、マーク検知信号（ＭＡＲＫ）と、ライン同期信号（Ｌsync）から得られるフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）が入力され、図４のタイミングチャートに示されているように、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）の立ち上がりのタイミングにおいて信号（ＭＫ３）を微長パルス発生回路５７に出力し、微長パルス発生回路５７では、モータ同期信号（前版）（ＰＬＳ１）のパルス幅よりも長い微長パルス（ＰＬＳ３）を発生させる。
【００５８】
微長パルスの発生回数は、本発明の場合は前述したように位相収束基準（Ｔlsync／２)に対するフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）のズレ量で決まり、図４のタイミング（ａ）とタイミング（ｂ）のズレ時間ｔ１（＝ＴＬsync／２−ｔａ）に応じて決められるものである。この発生回数（Ｎ）はモータ同期信号（ＰＬＳ１）のパルス幅をｔｐとし、微長パルス（ＰＬＳ３）のパルス幅をｔｄ３とすると、
Ｎ＝（ｔｐ−ｔ１）／（ｔｄ３−ｔｐ）
で決められる数値である。
モータ同期信号（ＰＬＳ）の位相整合期間は、タイミング（ａ）とタイミング（ｂ）のズレ時間ｔ１を検出してから最初のモータ同期信号（ＰＬＳ１）の立ち上がりから微長パルス（ＰＬＳ３）を発生させ、タイミング（ｃ）で収束する。
【００５９】
尚、以上の説明では微長パルスを使う例を示したが、微短パルスを使用する場合は前述したようにタイミング（ａ）がタイミング（ｂ）の後に来た場合であり（図３の２版目、４版目のフレームゲート信号（ＦＧＡＴＥ）の例）、その場合は位相整合期間の開始は、タイミング（ａ）の後の最初のモータ同期信号（ＰＬＳ１）の立ち上がりである。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、位相制御手段は、各色版間でのライン同期信号の位相のゆらぎによるフレームゲート信号の位相のズレを検知するための基準として、前記マーク検出手段により検出したマーク検出タイミングであるマーク検知信号の立ち上がりからライン同期信号の周期を単位とした時点またはその周期の半分の時点を位相収束基準に設定し、該位相収束基準に対するフレームゲート信号の位相のズレ量を検知し、前記位相収束基準に対して位相が進んでいるときには検知したズレ量に応じて前記位相整合回路により微長パルスを発生してモータの回転位相を制御し、前記位相収束基準に対して位相が遅れているときには検知したズレ量に応じて前記位相整合回路により微短パルスを発生してモータの回転位相を制御し、前記位相収束基準にフレームゲート信号の位相が収束するように位相制御するため、書き込み開始タイミングをライン同期信号のゆらぎ程度のふれが問題にならない位置に設定できるため、確実な制御が可能となる。従って、副走査方向での露光位置ズレが生じることなく各色版の単色画像間の高精度な重ね合わせを行うことが可能になる。また、本発明では、書き込み開始信号であるライン同期信号またはフレームゲート信号に基づいて位相整合を行うため、位相収束基準に位相が収束する前に書き込みが開始され、位相整合期間としていたデッドタイムが無くなるため、高速のスループットが可能となり、カラー画像形成の高速化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す位相制御手段のブロック図である。
【図２】マーク検知信号、ライン検知信号、フレームゲート信号の関係を示すタイミングチャートである。
【図３】各色版間でライン同期信号に位相のゆらぎがある場合の位相収束基準に対するフレームゲート信号のズレ量の検知方法を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図１に示した位相制御手段による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明が実施されるカラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】図５に示したカラー画像形成装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】図５に示したカラー画像形成装置に用いられる書き込み系の構成を説明するための斜視図である。
【図８】図５に示したカラー画像形成装置に用いられる位相制御手段の構成例を示すブロック図である。
【図９】図８に示した位相制御手段による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１０】図５に示したカラー画像形成装置に用いられる位相制御手段の別の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示した位相制御手段による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１２】図５に示したカラー画像形成装置に用いられる位相制御手段のさらに別の構成例を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示した位相制御手段による制御動作の一例を示すタイミングチャートである。
【図１４】図１２に示した位相制御手段による制御動作の別の例を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１：感光体ベルト
２，３：回転ローラ
４：帯電部材（帯電ローラ）
５：レーザ書き込み系ユニット
５Ａ：ポリゴンモータ
５Ｂ：ポリゴンミラー（回転多面鏡）
５Ｃ：ｆθレンズ
５Ｄ：レーザ書き込み光
５Ｅ：半導体レーザ
５Ｆ：同期検知センサ
６〜９：現像ユニット
１０：中間転写ベルト
１１，１２：回転ローラ
１３：バイアスローラ
１４：転写ローラ
１５：感光体用クリーニング装置
１６：中間転写ベルト用クリーニング装置
１６Ａ：クリーニングブレード
１６Ｂ：クリーニングブレード支持部材
１７：給紙台
１８：給紙ローラ
１９：レジストローラ
２０：定着装置
２１：除電ランプ
４０：マーク検知センサ
４１Ａ〜４１Ｆ：マーク
５０：発振器
５１、５８、５９：位相整合回路
５２：モータ制御回路

Claims (3)

1. 回転される感光体と、回転多面鏡駆動装置のモータにより回転される回転多面鏡を備え前記感光体に各色の画像形成信号に対応した光ビームを前記回転多面鏡で偏向して露光し各色の画像信号に対応する静電潜像を形成する潜像形成手段と、前記感光体上の各色の画像形成信号に対応する静電潜像を各色の現像剤でそれぞれ顕像化する現像剤担持部材を各々有した複数の現像手段と、回転されて前記感光体上の顕像化された各色の単色画像が順次重ね合わせて転写される中間転写体と、この中間転写体上に設けたマークを所定の位置で検出しマーク検知信号を出力するマーク検出手段と、このマーク検出手段のマーク検出タイミングにより前記潜像形成手段に静電潜像の形成を開始させる制御手段と、前記現像手段により可視像処理され中間転写体上で重ね合わされた画像を転写材に転写する転写手段と、該転写材に転写された画像を定着する定着手段と、前記回転多面鏡によって主走査方向に走査される光ビームを感光体に照射される前に検出し画像書き込みの主走査方向の同期信号であるライン同期信号を出力する同期検知センサと、前記同期検知センサのライン同期信号から得られるフレームゲート信号と前記マーク検出手段のマーク検知信号により前記回転多面鏡を回転するモータの回転位相を制御する位相制御手段を備えたカラー画像形成装置において、
   前記位相制御手段は、
   モータ同期信号を発生するモータ同期信号発生回路と、前記モータ同期信号のパルス幅より短いパルス幅の微短パルスを発生する微短パルス発生回路と、前記モータ同期信号のパルス幅より長いパルス幅の微長パルスを発生する微長パルス発生回路と、前記各回路にタイミング信号を発生させるタイミング信号発生回路とを有し、前記タイミング信号発生回路に入力されるマーク検知信号とフレームゲート信号により、位相制御に用いるパルスとして微短パルスを用いるか微長パルスを用いるかを選択し、モータ同期信号、微短パルス信号または微長パルス信号を発生する位相整合回路を備えるとともに、
   前記位相整合回路から出力されるモータ同期信号、微短パルス信号または微長パルス信号によって制御され、前記回転多面鏡を回転するモータの回転速度と回転位相を同期制御するモータ制御回路を備え、
   前記位相制御手段は、各色版間でのライン同期信号の位相のゆらぎによるフレームゲート信号の位相のズレを検知するための基準として、前記マーク検出手段により検出したマーク検出タイミングであるマーク検知信号の立ち上がりからライン同期信号の周期を単位とした時点またはその周期の半分の時点を位相収束基準に設定し、該位相収束基準に対するフレームゲート信号の位相のズレ量を検知し、前記位相収束基準に対して位相が進んでいるときには検知したズレ量に応じて前記位相整合回路により微長パルスを発生してモータの回転位相を制御し、前記位相収束基準に対して位相が遅れているときには検知したズレ量に応じて前記位相整合回路により微短パルスを発生してモータの回転位相を制御し、前記位相収束基準にフレームゲート信号の位相が収束するように位相制御することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記位相収束基準に位相が収束する前に書き込みを開始することを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記位相収束基準と、ライン同期信号またはフレームゲート信号との時間差によって位相の補正量を検出することを特徴とするカラー画像形成装置。

Images