JP5105919B2 - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、より詳細には、副走査方向の同期ずれを修正する画像形成装置および画像形成方法に関する。

光学装置を用いた画像形成装置は、半導体レーザ、レーザダイオードなどにより生成される光ビームを、画像データにより変調し、偏向手段（以下、ポリゴンミラー）によって主走査方向に偏向し、ｆθレンズを通して感光体上を走査するように構成されている。

従来、カラー画像形成装置において、光学装置やレンズ特性のバラツキ、環境温度の変化や機内温度の変化などによるプラスティックレンズの形状や屈折率の変化の影響で、各色の作像位置や大きさがずれ、結果として鮮明な画像が得られなくなるという問題がある。

この問題点に対し、特に副走査方向の色ずれに着目し、そのずれ量を補正する方法が特許文献１、２に記載されている。特許文献１は、光ビームを使用し、副走査方向の走査位置を検出する検出手段を用いて副走査方向の色ずれを補正する手法である。また、特許文献２では、色ずれ検出パターンなどを中間転写ベルト上などに描画し、色ずれ検出センサにて前記パターンを読み取って色ずれ量を計測し補正する技術が提案されている。

特許文献１、２では副走査方向のずれ量検出手段を半導体レーザなどの光源、ポリゴンミラーなどを配置した光学装置内に配置してあるため、光学装置内のレンズやミラー位置変動による副走査ずれ量の補正が可能とされる。
特開２００５−３７５７５ 特開２００４−３３３９９４

ところで、感光体上の副走査方向のずれは、光学装置の取付け位置バラツキ、感光体ユニットの取付け位置バラツキなどにも影響される。このため、特許文献１、２の方法では、光学装置以外の要因による副走査ずれは補正できないという問題があった。

また、位置ずれを修正するため、都度基準パターンを作成し、画像を作成する処理を伴う補正処理が必要とされ、補正回数、補正時間、および消耗品の無駄を発生させてしまうと言う不都合があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされたものであり、副走査方向の走査位置検出手段を光学装置外部、より詳細には、光ビームが感光体を照射する位置に近接して検出手段を配置することにより、光学装置内部のずれ量に加え、本体構造部、感光体などに起因するずれ量を、感光体ドラムの画像形成位置近傍でより高精度に補正することができるという着想に下になされたものである。

本発明では、画像形成装置内部で感光体ドラムに近接または隣接した位置に、副走査ずれ検出装置を配設する。

副走査ずれ位置検出装置は、制御装置（ＣＰＵ）と、照射センサおよび照射位置センサを含む照射位置検出装置とを含んで構成される。副走査ずれ検出装置は、照射センサにより、光ビームの照射を検出し、当該光ビームが照射位置センサを照射した位置を検出する。制御装置は、光ビームが副走査ずれを生じていない正規位置の値を、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの不揮発性メモリに格納し、設定位置の参照値として使用する。この設定位置の値は、画像形成装置の処理実行時、制御装置のレジスタメモリなどに参照値として読出され、副走査位置制御のために使用される。

照射位置センサは、光ビームの照射位置を検出信号として発生させる。副走査方向の位置ずれが発生すると、照射センサの照射信号と、照射位置センサの検出信号とを使用し、制御装置は、副走査ずれ量を計算する。制御装置は、副走査ずれ量が設定したしきい値εを超えたと判断されたときに、光ビームの副走査ライン単位での光源の駆動タイミング、感光体ドラムの周速、反射ミラーの並進位置または回転角度などを制御するための制御信号を生成させ、副走査位置のずれを補正する。

本発明では、色ずれ検出パターンを描画する必要がないため、補正時間の短縮や無駄なトナー消費の削減効果が期待できる。さらに補正時間を短縮できるので、補正頻度を高めることができ、結果として経時での色合わせ精度、色再現性、画質安定性を向上させることができる。

すなわち、本発明によれば、画像データに対応して駆動される光源と、前記光源から出力される光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記光ビームを感光体ドラムに反射させる光学要素とを含む光学装置と、
前記光学装置の外部に配置され、前記主走査方向に直交する方向に定義される副走査方向での前記光ビームのずれを検出するため、前記光ビームに対し、画像形成装置内部の前記感光体ドラムのレベルとなるように配設される照射位置センサを含む副走査ずれ検出装置と、
前記副走査ずれ検出装置からの出力を使用し、紙間タイミングで前記感光体ドラム上の現像剤像の中間転写ベルトへの転写タイミング制御、または前記光学要素の空間位置の制御によって前記副走査方向でのずれ補正を行う制御装置と
を含む画像形成装置が提供できる。

本発明では、前記制御装置は、前記感光体ドラム上の現像剤像の中間転写ベルトへの転写タイミング制御、または前記光学要素の空間位置制御によって前記副走査方向のずれ補正を行うことができる。前記制御装置は、前記画像形成装置の紙間タイミングを検出し、前記ずれ補正を行うことができる。

本発明によれば、
画像データに対応して駆動される光源と、前記光源から出力される光ビームを主走査方
向に偏向する偏向手段と、前記光ビームを感光体ドラムに反射させる光学要素とを含む光
学装置を含む画像形成装置の画像形成方法であって、
前記光学装置の外部であって前記光ビームに対し、前記画像形成装置内部の前記感光体
ドラムの表面レベルで前記主走査方向に直交する方向に定義される副走査方向での前記光
ビームを検出するステップと、
検出された前記光ビームのずれから前記副走査方向でのずれ量を計算するステップと、
計算された前記ずれ量を補正制御するステップと
前記副走査方向のずれを補正した画像を出力させるステップと
を含み、
前記補正制御するステップは、設定位置との間の前記ずれ量を使用して、紙間タイミングで前記感光体ドラムの周速差、前記光学要素の並進位置差または前記光学要素の回転角差を計算するステップを含む、画像形成方法が提供される。

本発明の前記ずれ量を計算するステップは、前記副走査方向での走査周期の異なる前記光ビームと設定位置との間の差分を計算するステップを含むことができる。前記補正制御するステップは、前記設定位置との間の前記ずれ量を使用して、前記感光体ドラムの周速差、前記光学要素の並進位置差または前記光学要素の回転角差を計算するステップを含むことができる。

本発明では、
前記補正制御するステップは、
前記画像形成装置の紙間タイミングを検出するステップと、
前記紙間タイミング内で前記ずれ量の計算を実行し、前記ずれ量が設定されたしきい値を超える場合、前記補正を開始させ、前記紙間タイミング内で前記補正を完了させるステップと
を含むことができる。

本発明では、
前記補正制御するステップは、
前記画像形成装置の紙間タイミングを検出するステップと、
前記ずれ量が設定されたしきい値を超えることを前記紙間タイミングの開始後に判断するステップと、
前記ずれ量が設定されたしきい値を超えると判断した場合、前記補正を開始させ、前記紙間タイミング内で補正を完了させるステップと
を含むことができる。

以下、本発明を実施形態をもって説明するが、本発明は、後述する実施形態に限定されるものではない。図１は、画像形成装置の実施形態を示す。画像形成装置１００は、半導体レーザ、ポリゴンミラーなどの光学要素を含む光学装置１０２と、感光体ドラム、帯電装置、現像装置などを含む像形成部１１２と、中間転写ベルトなどを含む転写部１２２を含んで構成される。光学装置１０２は、半導体レーザ（図示せず）などの光源から放出された光ビームを、ポリゴンミラー１０２ｃにより偏向させ、ｆθレンズに入射させている。光ビームは、図示した実施形態ではシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した数発生されていて、ｆθレンズ１０２ｂを通過した後、反射ミラー１０２ａで反射される。

ＷＴＬレンズ１０２ｄは、光ビームを整形した後、反射ミラー１０２ｅへと光ビームを偏向させ、露光のために使用される光ビームＬとして感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａへと、光ビームを像状照射する。感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａへの光ビームＬ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、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。なお、以下、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、多くの画像形成装置１００では、感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａの回転する方向として定義する。

感光体ドラム１０４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。光導電層は、それぞれ感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどを含んで構成される帯電器１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂにより表面電荷が付与される。

各帯電器１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂにより感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に付与された静電荷は、光ビームＬにより像状露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に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１０４ｃ、１０６ｃ、１０８ｃ、１１０ｃにより現像され、現像剤像が形成される。

感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に担持された現像剤は、搬送ローラ１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃにより矢線Ｂの方向に移動する中間転写ベルト１１４上に転写ローラ１０４ｄ、１０６ｄ、１０８ｄ、１１０ｄにより転写される。中間転写ベルト１１４は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ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１１８と、搬送ローラ１１８ａ、１１８ｂと含んで構成される。２次転写ベルト１１８は、搬送ローラ１１８ａ、１１８ｂにより矢線Ｃの方向に搬送される。２次転写部には、給紙カセットなどの受像材収容部１２８から上質紙、プラスチックシートなどの受像材１２４が搬送ローラ１２６により供給される。

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１１４上に担持された多色現像剤像を、２次転写ベルト１１８上に吸着保持された受像材１２４に転写する。受像材１２４は、２次転写ベルト１１８の搬送と共に定着装置１２０へと供給される。定着装置１２０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１３０を含んで構成されていて、受像材１２４と多色現像剤像とを加圧加熱し、印刷物１３２として画像形成装置１００の外部へと出力する。多色現像剤像を転写した後の転写ベルト１１４は、クリーニングブレードを含むクリーニング部１１６により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。

なお、各感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａの主走査方向の終点付近には、副走査ずれ検出装置（図示せず）が配設されていて、副走査方向のずれを検出している。

図２は、画像形成装置１００を矢線Ａの方向から見た場合の平面図である。図２に示すように、光学装置１０２は、制御装置（ＣＰＵ）２０２、半導体レーザを駆動するためのＬＤドライバ２０４、および半導体レーザ（ＬＤ）２０６を収容する。さらに光学装置１０２は、ポリゴンミラー１０２ｃおよびｆθレンズ１０２ｂを収容している。ポリゴンミラー１０２ｃは、数千から数万ｒｐｍの周速で回転駆動されていて、ＬＤ２０６から照射される光ビームをポリゴンミラー１０２ｃに照射させている。ポリゴンミラー１０２ｃによって偏向された光ビームは、ｆθレンズ１０２ｂに入射され、さらにＷＬＴレンズ（図示せず）を経て感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ上に光ビームＬとして照射される。

ＬＤドライバ２０４は、画像読取部（図示せず）が取得した画像データをディジタル変換して生成された画像データに対応してＬＤ２０６を変調させており、感光体ドラム上に静電潜像を形成させている。なお、画像読取部は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)などを含んで構成される、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）またはスキャナとして構成される。ＬＤ２０６からの光ビームは、画像形成に影響を与えない位置に配設された反射ミラー２０８により同期検出装置２１０へと偏向される。同期検出装置２１０の出力は、ＣＰＵ２０２へと入力され、主走査方向の同期のために用いられる。

一方、感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａに近接または隣接した位置に副走査ずれ検出装置２１２が配設されている。副走査ずれ検出装置２１２は、光ビームＬの副走査方向のずれを検出して、ＣＰＵ２０２に検出信号を送り、ＬＤ２０６の照射タイミング、感光体ドラムの周速、または光学要素の並進移動または回転移動を指令して、副走査方向での位置ずれを補正制御するために用いられる。ＣＰＵ２０２は、いわゆるＡＳＩＣとして構成することができ、アセンブラなどのプログラミング言語で記述されたプログラムを実行し、ＬＤ２０６の制御、ＬＤ２０６の像状変調、およびポリゴンミラー１０２ｃの駆動制御などの他、副走査ずれ検出処理を実行し、副走査方向のずれを補正するための制御値を計算する。

計算された制御値は、補正のための処理を実行する機能部、例えば、画像形成装置の主制御装置（図示せず）に対して制御値を渡して副走査ずれ修正処理を指令することができる。また制御装置２０２は、計算された制御値を、感光体ドラムの駆動制御部（図示せず）に送り、感光体ドラムの周速を制御することもできる。さらに他の実施形態では、反射ミラー１０２ｅなどを起動するためのパルスモータドライバなどの光学要素駆動制御部（図示せず）に制御値を渡し、反射ミラー１０２の並進位置制御、または回転角制御を実行させることもできる。

副走査ずれ検出装置２１２は、感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａに近接した位置に配設することができる。他の実施形態では、副走査ずれ検出装置２１２は、感光体ドラム１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａに装着することもでき、いずれの実施形態でも、副走査方向のずれを感光体ドラムの略表面レベルで検出できる位置であれば、配置位置は、特に限定されない。

図３は、副走査ずれ検出装置２１２を、図２の矢線Ｄで示した方向から見たときの詳細構成を示す。図３に示した実施形態では、副走査ずれ検出装置２１２に入射される光ビームＬは、副走査ずれ検出装置２１２の主要面（図３の紙面に沿った方向）に沿って、矢線Ｅで示した副走査方向に直交して紙面を横切るようにポリゴンミラー１０２ｃより走査される。図３に示すように、副走査ずれ検出装置２１２は、照射センサ２２０と、照射位置センサ２２２とを含んで構成されている。照射センサ２２０は、発光材料などを表面コーティングした光透過性材料またはハーフミラーなどから構成されていて、光ビームＬｎまたは光ビームＬｉが照射される。

なお、説明の便宜上、図３には、光ビームＬについて、正規位置で照射される光ビームＬｎと、副走査ずれが発生した位置で照射される光ビームＬｉとを示す。光ビームＬｉは、色ずれ検出パターンなどを使用して決定された設定位置または設定位置に対してしきい値ε以下となっている、副走査ずれのない正常位置での走査ラインの光ビームＬの軌跡を示す。また、光ビームＬｉは、副走査ずれがしきい値εを超えたずれが生じている異常位置の走査ラインでの光ビームを示す。これら光ビームＬｎおよびＬｉは、主走査方向の走査間隔で周期的に副走査ずれ検出装置２１２に照射され、ＣＰＵ２０２は、周期的にずれ量の検出を実行する。

上述した設定位置は、初期設置時または定期的なメンテナンス時に、色ずれ検出パターンなどを使用して色ずれを測定し、色ずれがないように設定した時の検出位置とされる。この値は、設定位置が決定された時点で、ＥＥＰＲＯＭなどに格納され、画像形成装置１００が起動された時点で、制御装置２０２のレジスタメモリに読み出され、以後の制御の参照値または基準値とされる。

照射センサ２２０は、第１の実施形態では、光ビームの照射により蛍光または燐光を発生させ、導光板として機能して、蛍光または燐光として生成された光信号をフォトダイオード（ＰＩＮ）２２８に与える。フォトダイオード２２８は、当該光信号を受取り、照射信号を発生する。発生した照射信号は、ＣＰＵ２０２に入力され、副走査ずれ検出処理を開示させるためのトリガパルス、またはゲート期間にわたりゲート信号を発生させるための制御パルスを与える。

照射位置センサ２２２は、説明している実施形態では、カバープレート２２４と、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、またはＣＭＯＳセンサアレイなどで構成された光センサ２２６とを含んで構成されている。なお、カバープレート２２４は、フォトダイオードアレイなどを使用する場合、特に意図的に追加することはなく、光電変換素子の保護プレートをそのまま使用することができる。

なお、この目的のためには、有機材料または無機材料を問わず、種々の発光材料を使用することができ、半導体レーザ（３００ｎｍ〜６００ｎｍ付近）の波長を効率的に吸収し、かつ蛍光または燐光などを生成するためには、フタロシアニン、チタニルフタロシアニンなどのメタルオキサイドフタロシアニン、金属フタロシアニン（銅フタロシアニン、鉄フタロシアニンなど）またはその他の増感色素などをコーティング、スパッタリングまたは蒸着することができる。また、照射位置センサ２２２の光ビームが照射される側のレベルは、正確な副走査ずれ量および光ビームスポット形状での位置ずれを取得するために、正規位置が感光体ドラムの表面レベルと略面一となるように設定することが好ましい。

光センサ２２６は、ポリシリコン、アモルファスシリコンなどの半導体またはゲルマニウム、ゲルマニウム−ヒ素などの化合物半導体などから形成される、受光素子を含んで構成することができる。受光素子は、単一の受光素子を含むセンサとすることもできるし、５μｍ〜１ｍｍ程度で受光素子がアレイとされ、受光素子が、チャネルとして構成されていてもよい。図３に示した実施形態では、チャネル数は、１６とされているが、８、１６、３２、１２８、２５６、またはそれ以上の分解能を有する限り、使用するチャネル数には特に限定はない。受光素子の出力は、ＣＰＵ２０２へと入力されて、照射位置を計算するために用いられる。図３に示した実施形態では、光センサ２２６は、ゲート期間中にわたり、シーケンシャルにチャネルをアクティブに設定し、ゲート電圧が印加された期間内に光ビームＬｎまたはＬｉの照射を検出して、検出信号をＣＰＵ２０２に送る。ＣＰＵ２０２は、検出信号を発生したチャネルを解析し、照射した光ビームの照射位置を計算する。

図４は、図３の副走査ずれ検出装置２１２を使用し、時間信号を直接使用して副走査ずれ量（長さ次元）を検出するためのタイミングチャートを示す。照射信号４００が検出されると、ＣＰＵ２０２は、リファレンスクロックを起動させ、ＣＰＵ２０２に対してカウントを開始させる。正規位置1で照射する光ビームＬｎは、検出信号４０２を、照射信号４００の検出タイミングを基準として時刻Ｔ１で生成させる。それ以後、主走査方向の走査周期ごとに同様の検出が行われ、Ｔ２が測定される。Ｔ２の値が、例えば設定した副走査ずれ量のしきい値εに相当するカウント差を与える場合、ＣＰＵ２０２は、副走査ずれが発生したものとして副走査方向ずれ補正を指令する。

図４で示した第１実施形態の場合、照射信号４００を基準とする、Ｔ１およびＴ２の値を使用すると、副走査ずれ補正の量は、下記式（１）で計算することができる。

なお、上記式（１）中、CONSTは、光ビームの主走査移動速度装（ｍｍ／ｓｅｃ）であり、ポリゴンミラー１０２ｃの回転速度により決定される。また、ｙは、副走査方向の光ビームに直交する方向の走査ずれ量（ｍｍ）、Ｔ１およびＴ２は、検出信号を取得するまでの時間差であり、θは、照射位置センサの光ビームに対する角度（ｒａｄまたはｄｅｇ）である。

また、副走査ずれ検出装置２１２の他の実施形態では、正規位置にある時の光ビームＬｎと光ビームＬｉとの走査位置の差を直接検出して副走査ずれ量の測定を行うこともできる。例えば、照射位置センサ２２２が受光素子の検出チャネルを有している場合、正規位置での走査ラインと副走査ずれの発生した走査ラインの走査位置を、検出信号を発生させたチャネルと、当該チャネルの正規位置からのチャネル数差ΔＣを使用して、ずれ量を計算することができる。この場合、ＣＰＵ２０２は、チャネル当たりのサイズと、ずれ量とを対応させたルックアップテーブルを記憶し、検出信号を発生させたチャネルからずれ量を計算することができる。

図５は、副走査ずれ検出装置２１２の他の実施形態を示した図である。図５に示した実施形態は、図２の矢線Ｄで示した方向から見た場合の他、図２の矢線Ｄ’で示した方向のいずれの場合でも、副走査ずれ検出装置２１２が光ビームＬのストッパとして併用することができる実施形態である。図５に示した副走査ずれ検出装置２１２は、照射センサ２２０と、照射位置センサ２２２とを含み、照射センサ２２０は、光ビームＬｎまたはＬｉの照射を検出して、測定ゲートを発生させるために使用される。なお、カバープレート２２４は、上述したように、光センサ２２６を単に保護する目的で設けられていても良いし、また、光ビームＬｉまたはＬｎの照射を受けて、長寿命（数μｓ〜数ｍｓ程度）の発光を生じさせる発光材料でコーティングされていて、計測時間幅を、数ｍｓ程度にまで拡大する目的で使用されてもよい。

図６は、ＣＰＵ２０２を含む検出回路および制御方法の第２実施形態を示す。ＣＰＵ２０２は、システムクロック入力ポート６０４と、リセットポート６０６を含むＡＳＩＣとして構成されている。また、ＣＰＵ２０２は、複数のポートを含む出力ポート６０２と、受光素子の各チャネルから送信される検出信号を受け取るための複数のポートを含む入力ポート６０８とを含んで構成されている。ゲート信号６１０は、所定のゲート幅のパルスとして生成され、図６に示した実施形態では、ゲート期間Ｔ_Ｇの間、シーケンシャルに複数のゲート信号を設定された遅延時間のパルス列として発生させている。ゲート信号は、光センサ２２６のゲート信号として使用され、ゲート電位がアサート（図示する実施形態ではハイ）とされたときに、光ビームに起因する発光を検出した場合、ローにアサートする検出信号を発生させる。なお、ゲート信号およびゲート期間Ｔ_Ｇの時間間隔は、適切な計測を行うことができる範囲で適宜設定することができる。

なお、光センサ２２６は、特定の実施形態では、ドレイン電極がＶｃｃおよびプルアップ抵抗Ｒ１でプルアップされ、オープンドレイン構成とされたＦＥＴまたはＭＯＳＦＥＴ６１２などのスイッチング素子と、受光素子６１４とから構成されるチャネルが、チャネル１〜チャネルｎとして配列された構成を用いることができる。光センサ２２６の該当するチャネルが出力する検出信号は、直接または適切なインタフェースを介してＣＰＵ２０２の入力ポート６０８に送られて、ＣＰＵ２０２による処理のため、レジスタメモリに格納される。

図７は、ＣＰＵ２０２を含む検出回路および制御方法の第３実施形態を示す。図７に示した実施形態では、ＣＰＵ２０２は、出力ポート６０２からゲート期間Ｔ_Ｇの間、ゲート信号６１０を発生させる。一方、光センサ２２６は、２次元フォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、またはＣＭＯＳセンサとされていて２次元チャネルを構成している。光センサ２２６は、また各チャネルごとに行アドレスおよび列アドレスが指定されていて、その出力を適切なインタフェースを介してＣＰＵ２０２へと送っている。ＣＰＵ２０２は、検出信号をアサートしたチャネルの行アドレス値および列アドレス値を取得する。その後、取得した各アドレス値と、正規位置として登録したチャネルの行アドレスおよび列アドレスとの差、および各アドレス差が与えるずれ量を、ルックアップテーブルなどに格納したずれ量データを参照して光ビームＬｉの副走査ずれ量を計算し、副走査位置を制御する。

図８は、図７で説明した制御方法で使用することができる副走査ずれ検出装置２１２の他の実施形態である。図８に示した実施形態では、照射位置センサ２２２は、光ビームＬｎおよびＬｉの走査ライン方向に対し、または光ビームＬｎおよびＬｉの進行方向に対して垂直に配設されている。また光センサ２２６からは、チャネルに対応する数分の出力ラインが導出されていて、出力ラインは、適切なインタフェース２４０を介して制御装置２０２に入力されている。ＣＰＵ２０２は、照射信号を検出してＣＰＵ２０２に通知する。ＣＰＵ２０２は、照射信号をトリガとして使用してゲート信号をゲート期間Ｔ_Ｇの間アサートする。光センサ２２６は、ゲート期間Ｔ_Ｇの間に光ビームを検出したチャネルのアドレスをＣＰＵ２０２に通知し、副走査ずれ量を計算している。

図８に示した実施形態では、照射位置センサ２２２を傾斜して配置することが必要とはされないので、副走査ずれ検出装置２１２のサイズを低減でき、また照射される光ビームＬｉの照射位置にかかわらず、常に感光体ドラム表面に相当する位置での副走査ずれ量を検出できることから、測定精度をより向上させることが可能となる。なお、副走査ずれ検出装置２１２のさらに他の実施形態では、照射センサ２２０が光ビームＬｎおよびＬｉに対して傾斜して配置されていてもよい。

図９は、画像形成装置１００が実行する副走査ずれ検出処理のタイミングチャートを示す。副走査ずれ量の検出は、主走査方向の走査完了に対応して常時行うことができる。しかしながら、副走査方向のずれを補正する処理は、画像形成装置１００のジョブ実行中であって、画像形成処理中に実行すると、画像に目視可能な乱れを生じさせる。このため、補正処理は、通紙と通紙との間、すなわち、紙間タイミングで実行することが好ましい。

紙間タイミングで副走査ずれ量の検出を行う場合、２つの実施形態を用いることができる。第１実施形態は、副走査ずれ量および計算を、紙間タイミングであることをＣＰＵ２０２が検出した後、第１照射信号の検出に対応して実行する実施形態である。

また、第２実施形態は、ジョブ実行中に副走査ずれ量を連続して検出および計算しておき、ＣＰＵ２０２がしきい値以上のずれが検出された場合、副走査ずれフラグおよびずれ量をレジスタメモリなどに設定しておき、紙間タイミングの到来と同時に補正処理を実行する実施形態である。以下、図９に示した第１実施形態のタイミングチャートを使用して説明する。

図９に示す第１実施形態では、ＣＰＵ２０２は、画像形成装置１００の紙間タイミングがアサートされた後、最初の照射信号を検出すると、副走査ずれ検出する処理を開示させ、ゲート信号を、ゲート期間Ｔ_Ｇの間発生させる。

ＣＰＵ２０２は、ゲート期間Ｔ_Ｇの間、ＣＰＵ２０２は、検出信号を取得し、副走査ずれ量が設定したしきい値の範囲内であるかを判断する。副走査ずれ量がしきい値以下である場合、副走査ずれ量の補正を指令しない。また、副走査ずれ量がしきい値を超える場合、副走査ずれ量の値自体、または後述するように、計算した補正パラメータを、副走査ずれ補正を実行するための機能部に通知して、補正の指令を実行する。なお、副走査ずれを継続的に測定する実施形態では、紙間タイミングがアサートされた時点で、レジスタメモリの副走査ずれフラグを検査し、副走査ずれフラグに値が設定されている場合、副走査ずれ補正を担当するべき機能部に通知して、補正処理を開始させることができる。

副走査ずれ量の補正処理は、特定の用途および目的に応じてそのモードとして３実施形態を用いることができ、これらの実施形態は、相互に組み合わせて使用することができる。第１実施形態は、ＬＤ２０６の駆動タイミングを修正することによる補正であり、第２実施形態は、感光体ドラムの周速変更による補正であり、第３実施形態は、光学要素を機械的に並進または回転させることによる実施形態である。図９には、補正制御の実施形態として副走査方向ライン単位でタイミング制御を行う第１実施形態を示す。

図９に示した補正制御の第１実施形態では、副走査ずれ計算終了後、または副走査ずれのためのデータ測定のゲート期間Ｔ_Ｇなどの副走査ずれ計算期間が終了した後、副走査すれがしきい値εよりも大きな場合、ＣＰＵ２０２が光ビームの駆動タイミングを副走査すれ量に対応する感光体ドラムのライン数を計算する。なお、副走査ずれ量がしきい値ε以下の場合、副走査ずれ補正の処理を実行することなく、以後の作像処理を開始する。副走査ずれ量がしきい値εより大きい場合、図９に示すように、計算されたライン数と、感光体ドラムの回転速度とから、ＬＤ２０６の駆動タイミングを、例えばライン単位で進行または遅延させることにより、副走査ずれを補正する。

図９に示した実施形態では、副走査ずれを補正するため、駆動タイミングを所定のライン分だけ遅延させているのが示されている。なお、第１の実施形態の場合、設定したライン数にもよるが、６００ｄｐｉの場合、１ラインの開始タイミング調整により、副走査ずれ量で、約０．００４２３ｍｍの補正を行うことができる。図９に示した補正制御の場合、ＣＰＵ２０２が取得したずれ量を直接光ビームの駆動制御に反映させることができるので、追加の装置、ドライバを使用することなく、副走査ずれ補正を行うことができる。

また、第２実施形態および第３実施形態について図１０を参照して説明する。第２実施例の補正処理を図１０（ａ）に示し、第３実施形態の補正処理を図１０（ｂ）に示す。図１０（ａ）では、光ビームにより発生した副走査ずれの補正を、感光体ドラムの周速を補正することにより実行する。第２実施例では、感光体ドラムが担持する現像剤像が中間転写ベルトに到達するまでの回転角度をθ（ｒａｄ）、感光体半径をｒ（ｍｍ）、感光体ドラムの角速度をω（ｒａｄ／ｓ）、角速度微調整量をΔω（ｒａｄ／ｓ）として下記式（２）で与えられるように対応する感光体ドラムの角速度を補正することにより、中間転写別とへの転写後の画像で色むらなどを補正する。

なお、上記式（２）中、ｙは、副走査ずれ量（ｍｍ）である。

第２実施形態では、ＣＰＵ２０２が取得した副走査ずれ量を、感光体ドラム駆動制御部に渡し、感光体ドラム駆動制御部が感光体ドラムの周速を制御することで対応する。このため、感光体ドラム駆動制御部の処理プログラムの修正のみで対応することができる。

さらに、第３実施形態では、副走査ずれ量を補正するために、ＣＰＵ２０２は、副走査ずれ量ｙを相殺する並進移動量または回転角を計算し、ステップモータなどを駆動するように、光学要素駆動制御部に指令する。図１０（ｂ）に示した実施形態で、副走査ずれが発生する破線で示した配置から、反射ミラー１０２ｅを、実線で示した位置まで並進移動させる。実線で示した位置は、感光体ドラムに対して設定位置で光ビームを照射する位置である。このときの並進移動量ΔＬ（ｍｍ）は、下記式（３）で与えられる。

第３実施形態では、光学要素を駆動するための光学要素駆動制御部を別に必要とすることになる。しかしながら、副走査方向ライン単位の補正および感光体ドラム周速の制御に比較して大きな副走査ずれ量を補正することができる。

図１１は、画像形成装置１００が実行する画像形成方法の第１実施形態についてのフローチャートを示す。図１１に示す処理は、ステップＳ１１００から開始し、ステップＳ１１０１で、紙間タイミングが開始したか否かを判断する。ステップＳ１１０２では、第１照射信号の検出を行い、第１照射信号が検出されるとステップＳ１１０３でタイミングＴ１、Ｔ２の測定を行うか、またはゲート信号をアサートするかして副走査ずれ量の計算処理を開始する。

ステップＳ１１０４では、計算された副走査ずれ量を使用して、副走査ラインタイミング変更、感光体ドラム周速変更、または光学要素位置変更による補正制御を実行し、ステップＳ１１０５で、副走査方向のずれ量を補正した画像を出力させ、ステップＳ１１０６で、次に画像形成するべきデータがあるか否かを判断する。画像形成するべきデータがあってジョブが終了しない場合（ｎｏ）には、ステップＳ１１０１へと処理を戻し、以後の補正のタイミングを判断する。また、ジョブが終了したと判断した場合（ｙｅｓ）、処理をステップＳ１１０７へと分岐させ、処理を終了する。

図１２には、画像形成装置１００が実行する画像形成方法の第２実施形態についてのフローチャートを示す。処理は、ステップＳ１２００から開始し、ステップＳ１２０１で紙間タイミングが開始したか否かを判断する。ステップＳ１２０２では、画像形成中に検出および計算した副走査ずれ量を使用して設定する副走査ずれフラグが設定されているか否かを判断する。ステップＳ１２０２の判断で、副走査ずれフラグが設定されていないと判断された場合（ｎｏ）、補正を行うことは必要が無いのでステップＳ１２０７に処理を分岐させ、副走査ずれ補正を行うことなく、画像形成を実行させた後、処理をステップＳ１２０５に分岐させる。

一方、ステップＳ１２０２で、副走査ずれフラグが設定されていると判断した場合（ｙｅｓ）、ステップＳ１２０３で、レジスタメモリに格納されていた計算済みの副走査ずれ量を読出して、副走査ラインタイミング変更、感光体ドラム周速変更、または光学要素位置変更による補正制御を実行し、ステップＳ１２０４で、副走査方向のずれを補正した画像を出力させる。その後、画像形成装置１００は、ステップＳ１２０５で、次に画像形成するべきデータがあるか否かによりジョブの終了を判断する。ジョブが終了しない場合（ｎｏ）には、ステップＳ１２０１へと処理を戻し、以後の補正のタイミングを判断する。また、ジョブが終了したと判断した場合（ｙｅｓ）、処理をステップＳ１２０６へと分岐させ、画像形成装置１００での作像処理を終了する。

以上説明したように、本発明では画像形成装置のジョブを停止させ、別処理として色ずれ検出パターンを描画する補正処理を実行する必要がないため、専門のサービスマンによる頻繁なメンテナンスを低減させ、さらに補正時間の短縮、無駄なトナー消費の削減、および遠隔的な色ずれ補正を実行することができる。さらに補正時間を短縮できるので、補正頻度を高めることができ、結果として経時での色合わせ精度、色再現性、画質安定性を向上させることができる。

これまで本発明を、実施形態をもって説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

画像形成装置の実施形態を示した図。 画像形成装置を図１の矢線Ａの方向から見た場合の平面図。 副走査ずれ検出装置を、図２の矢線Ｄで示した方向から見たときの詳細構成を示した図。 時間信号を直接使用して副走査ずれ量（長さ次元）を検出するためのタイミングチャートの実施形態を示した図。 副走査ずれ検出装置の他の実施形態を示した図である。 制御装置（ＣＰＵ）を含む検出回路および制御方法の第２実施形態を示した図。 制御装置（ＣＰＵ）が実行する制御の第３実施形態を示した図。 図７で説明した制御方法で使用することができる副走査ずれ検出装置の実施形態を示した図。 画像形成装置が実行する副走査ずれ検出処理のタイミングチャートを示した図。 補正制御の第２実施形態および第３実施形態を示した図。 画像形成装置が実行する画像形成方法の第１実施形態についてのフローチャート。 画像形成装置が実行する画像形成方法の第２実施形態についてのフローチャート。

符号の説明

１００…画像形成装置、１０２…光学装置、１０２ａ、１０２ｅ…反射ミラー、１０２ｂ…ｆθレンズ、１０２ｃ…ポリゴンミラー、１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ…感光体ドラム、１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂ…帯電器、１０４ｃ、１０６ｃ、１０８ｃ、１１０ｃ…現像器、１０４ｄ、１０６ｄ、１０８ｄ、１１０ｄ…転写ローラ、１１２…像形成部、１１４…中間転写ベルト、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ…搬送ローラ、１１８…２次転写ベルト、１２０…定着装置、１２２…転写部、１２４…受像材、１３０…定着部材、１３２…印刷物、２０２…制御装置（ＣＰＵ）、２０４ＬＤドライバ、２０６…半導体レーザ（ＬＤ）、２０８…反射ミラー、２１０…同期検出装置、２１２…副走査ずれ検出装置、２２０…照射センサ、２２２…照射位置センサ、２２４…カバープレート、２２６…光センサ、２４０…インタフェース、４００…照射信号、４０２…検出信号、６０２…出力ポート、６０４…システムクロック入力ポート、６０６…リセットポート、６０８…入力ポート、６１０…ゲート信号、６１２…ＦＥＴ（スイッチング素子）、６１４…受光素子

Claims (6)

1. 画像データに対応して駆動される光源と、前記光源から出力される光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記光ビームを感光体ドラムに反射させる光学要素とを含む光学装置と、
   前記光学装置の外部に配置され、前記主走査方向に直交する方向に定義される副走査方向での前記光ビームのずれを検出するため、前記光ビームに対し、画像形成装置内部の前記感光体ドラムのレベルとなるように配設される照射位置センサを含む副走査ずれ検出装置と、
   前記副走査ずれ検出装置からの出力を使用し、紙間タイミングで前記感光体ドラム上の現像剤像の中間転写ベルトへの転写タイミング制御、または前記光学要素の空間位置の制御によって前記副走査方向でのずれ補正を行う制御装置と
   を含む画像形成装置。
2. 前記副走査ずれ検出装置は、照射センサと照射位置センサとを含み、前記照射位置センサは、前記光ビームに対し、前記画像形成装置内部の前記感光体ドラムのレベルとなるように配設される、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御装置は、前記画像形成装置の紙間タイミングを検出し、前記ずれ補正を行う、
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. 画像データに対応して駆動される光源と、前記光源から出力される光ビームを主走査方
   向に偏向する偏向手段と、前記光ビームを感光体ドラムに反射させる光学要素とを含む光
   学装置を含む画像形成装置の画像形成方法であって、
   前記光学装置の外部であって前記光ビームに対し、前記画像形成装置内部の前記感光体
   ドラムの表面レベルで前記主走査方向に直交する方向に定義される副走査方向での前記光
   ビームを検出するステップと、
   検出された前記光ビームのずれから前記副走査方向でのずれ量を計算するステップと、
   計算された前記ずれ量を補正制御するステップと
   前記副走査方向のずれを補正した画像を出力させるステップと
   を含み、
   前記補正制御するステップは、設定位置との間の前記ずれ量を使用して、紙間タイミングで前記感光体ドラムの周速差、前記光学要素の並進位置差または前記光学要素の回転角差を計算するステップを含む、画像形成方法。
5. 前記ずれ量を計算するステップは、前記副走査方向での走査周期の異なる前記光ビーム
   と設定位置との間の差分を計算するステップを含む、請求項４に記載の画像形成方法。
6. 前記補正制御するステップは、
   前記画像形成装置の紙間タイミングを検出するステップと、
   前記紙間タイミング内で前記ずれ量の計算を実行し、前記ずれ量が設定されたしきい値
   を超える場合、前記補正を開始させ、前記紙間タイミング内で前記補正を完了させるステ
   ップと
   を含む、請求項４に記載の画像形成方法。

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