画像形成装置
【課題】 カラー画像を形成する際の色ずれの発生を防止し、高画質のカラー画像を形成する画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有する画像形成装置であって、光源は、カップリングレンズと、該カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定された半導体レーザから構成されており、色ずれ補正手段は検出手段からの検出結果に基づいて、カップリングレンズの光軸を回転軸とした光源の回転により色ずれ補正を行うことにより、装置を大型化することなく安定したカラー画像を出力する。
【解決手段】 画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有する画像形成装置であって、光源は、カップリングレンズと、該カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定された半導体レーザから構成されており、色ずれ補正手段は検出手段からの検出結果に基づいて、カップリングレンズの光軸を回転軸とした光源の回転により色ずれ補正を行うことにより、装置を大型化することなく安定したカラー画像を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、カラー画像を形成する際の色ずれの発生を防止し、高画質のカラー画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成装置には、種々のタイプのものがある。例えば、光走査手段に半導体レーザ等を用いた電子写真方式のカラー画像形成装置は、原稿を読み取り走査して得られるカラー画像信号に応じて、変調された光ビームを感光体ドラム、感光体ベルト等の像担持体に照射して静電潜像を形成し、その静電潜像を対応する色のトナーで現像し、用紙に転写する構成となっている。
【０００３】
この電子写真方式を利用したカラー画像形成装置には、色毎に独立の画像形成部でカラー画像を形成するタイプと、単一の画像形成部でカラー画像を形成するタイプのものがある。一般に、前者のタイプは、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応して４つの画像形成部を有することから４タンデムエンジンと称され、後者のタイプは、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の画像を単一の画像形成部で形成することからシングルエンジンと称されている。
【０００４】
シングルエンジンのカラー画像形成装置は、光走査手段から感光体ベルトに光ビームを照射して感光体ベルトの外周面に第１色目〜第４色目までの静電潜像を順に書き込み、ロータリー式の現像器によって直ちに当該色の現像を行う。現像器は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像スリーブを有しており、光走査手段により書き込まれた静電潜像に対応する色の現像スリーブで当該色のトナーを感光体ベルトに供給する。次に、感光体ベルト上に現像されたトナー像を、感光体ベルトの外周面に常時接触している中間転写ベルトに一次転写する。その際、中間転写ベルト上のマークを検出手段によって検出した信号を基に、各色の画像形成タイミングをとって、所定の時間後に光ビームにより感光体ベルト上にトナー像を形成することで、各色の画像の位置を合わせる。上記一次転写を感光体ベルトの回転毎に繰り返し行って、中間転写ベルト上に第１色目〜第４色目までのトナー像を順次重ね合わせて転写し、一つのカラー画像を中間転写ベルト上に形成する。最後に、中間転写ベルト上に形成されたカラー画像を、用紙トレイから送り出されてきた用紙に２次転写し、その後、用紙を定着器で画像定着させて装置外部の排紙トレイ上に排出する。なお、用紙への画像転写後に中間転写ベルトに残った残留トナーは、クリーナによって取り除かれる。
【０００５】
そして、光走査手段に回転多面鏡を用いて光ビームを偏向する場合には、中間転写ベルトの１回転周期が、中間転写ベルトの周長の部品公差や経時変化による中間転写ベルトの伸び、中間転写ベルトの張り渡されているローラの外径公差、中間転写ベルトと当該ローラのスリップ等によって、書込走査間隔の整数倍の関係にすることが難しい。そのため、一般的には光走査手段の走査周期と中間転写ベルトの回転周期とが非同期となり、色ずれ発生の原因となる。また、中間転写ベルトではなく、転写ドラム上に用紙を巻きつけた転写方法のカラー画像形成装置においても同様に、色ずれが発生する。
【０００６】
更に、この色ずれは、光走査手段の走査周期と中間転写ベルトの回転周期との非同期が原因であるため、シングルエンジンカラー画像形成装置だけでなく、４タンデムエンジンカラー画像形成装置においても発生する問題である。
【０００７】
この色ずれを防止する方法として、以下の発明が提案されている。
【０００８】
特許文献１では、中間転写ベルトに設けられたマークをマーク検出センサで検出し、当該マーク検出センサのマーク検出タイミングを基準にして、光走査手段の回転多面鏡を所定の画像書き始めまでの所定の時間内に回転制御を行うことにより、露光位置のズレをなくして各色版の単色画像の重ねあわせを良好に行うことができるカラー画像形成装置が提案されている。
【０００９】
特許文献２では、モータ制御方法、及び記録媒体は、転写ドラム又は中間転写ドラムをステップモータで駆動し、ビーム検知信号（ＢＤ）を用いて定速回転制御を行い、各所の色ずれを生じさせない構成の画像形成装置において、駆動するためのモータを大型化することなしに、スムーズな加速、減速を行え得る構成の制御手段を有するカラー画像形成装置が提案されている。
【００１０】
特許文献３では、光源の回転軸からカップリングレンズを変移させて配置し、光源を回転させることで各色のカラーレジストずれを防止する画像形成装置が提案されている。
【特許文献１】特開平８−１５２８３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１４２９１号公報
【特許文献３】特開２００３−３３０２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記の発明は、以下の問題を有している。
【００１２】
従来の画像形成装置にあっては、安価にカラーレジストずれの発生を防止して、画像品質を向上させる上で改良の必要があった。すなわち、特許文献１記載のカラー画像形成装置は、回転多面鏡の回転速度を制御して画像の色ずれを防止しているが、回転多面鏡の回転速度は非常に速いため、その回転速度を変更して位相を同期させることは精度的には極めて困難である。
また、これを達成するために、高価な回転多面鏡が必要となり、画像形成装置が高価なものになる。
【００１３】
また、特許文献２記載のカラー画像形成装置は、転写ドラムまたは転写ベルトの駆動手段を加減速して、書込走査間隔周期に同期させることで、カラーレジストずれを防止しているため、転写ドラムまたは転写ベルトを回転駆動させる駆動手段が専用に必要になるとともに、この駆動手段の速度及び位置制御を行う必要があり、また高価なモータ等の駆動手段が必要となり、画像形成装置が高価なものになる。
【００１４】
また、特許文献３記載の画像形成装置は、光源の回転軸とカップリングレンズの光軸を変移させてカラーレジストずれを防止するために、その成す角度は約１°以上離間させる必要があり、この角度が大きいと副走査方向の結像性能を劣化させ、画像品質を著しく低下させる。また、この角度を小さくするためにはポリゴンミラーと光源との距離を非常に長く取る必要があり、これは装置の大型化に繋がるという弊害を生じる。
【００１５】
そこで、本発明は、画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有する画像形成装置であって、光源は、カップリングレンズと、該カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定された半導体レーザから構成されており、色ずれ補正手段は検出手段からの検出結果に基づいて、カップリングレンズの光軸を回転軸とした光源の回転により色ずれ補正を行うことにより、装置を大型化することなく安定したカラー画像を出力できる画像形成装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の発明は、画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段とを有する画像形成装置において、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有し、前記レーザ発光素子は、前記カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定され、前記色ずれ補正手段は、前記カップリングレンズの光軸を回転軸として前記レーザ発光素子を回転させることにより色ずれを補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記検出手段は、ジョブ間に各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記検出手段は、１ページごとに各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記色ずれ補正手段は、前記検出手段による検出結果の平均に基いて前記色ずれを補正することを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記検出手段は、前記静電潜像を形成するレーザ光から各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有する画像形成装置であって、光源は、カップリングレンズと、該カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定された半導体レーザから構成されており、色ずれ補正手段は検出手段からの検出結果に基づいて、カップリングレンズの光軸を回転軸とした光源の回転により色ずれ補正を行うことにより、装置を大型化することなく安定したカラー画像を出力できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００２３】
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２４】
図１〜図１１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。図１は、本実施形態を適用した１ドラム方式（シングルエンジン）のカラー画像形成装置１の正面概略構成図である。
【００２５】
カラー画像形成装置１は、本体筐体２内に、書込ユニット３、帯電ローラ４、感光体ユニット５、現像ユニット６、転写ユニット７、マーク検出センサ８（図２、図４参照）、転写ローラ９、クリーニング部１０、給紙ユニット１１、定着ユニット１２、排紙部１３及び除電ランプ１４等を備えており、画像データに基づいて、電子写真方式で、最終的に図示しない転写紙に画像を形成して、本体筐体２外に設けられた排紙台１５上に転写紙を排出する。
【００２６】
感光体ユニット５は、一対のローラ２１、２２と、これらのローラ２１、２２に張り渡されシームレスの環状に形成された可撓性の感光体ベルト２３と、を備えており、感光体ベルト２３は、少なくともローラ２１、２２の一方が回転駆動されることで、ローラ２１、２２に沿って図１中の時計方向に回転駆動される。
【００２７】
帯電部４は、感光体ユニット５のローラ２１の近傍で感光体ベルト２３に近接して配設されており、感光体ベルト２３を一様に帯電させる。
【００２８】
書込ユニット３は、レーザ発光素子（以下、ＬＤという。）３１、ポリゴンミラー３２、ポリゴンミラー（回転多面鏡）３２を一定の角速度で回転駆動する駆動モータ３３、ｆθレンズ３４、折返しミラー３５及び同期検知センサ（主走査方向同期検知手段）３６等を備えており、ＬＤ３１で画像データに基づいて変調されて発生された光ビーム３７を、駆動モータ３３で回転されるポリゴンミラー３２により回転走査して、ｆθレンズ３４を経て折返しミラー３５により光路を曲げて、予め除電ランプ１４により除電され帯電部４によって一様に帯電された感光体ベルト２３の周面上に露光して、静電像を形成するとともに、光ビーム３７の主走査方向であって感光体ベルト２３から外れた位置に設けられた同期検知センサ３６にも光ビーム３７を照射して、当該同期検知センサ３６が、検出結果を主走査同期信号として出力する。なお、ポリゴンミラー３２は、鏡面数が６面である。
【００２９】
現像ユニット（画像形成部）６は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）の４色の現像器６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂが１つの回転ドラム４１に配設されており、現像ユニット６は、回転ドラム４１が回転することで、各色の現像器６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂが個別に感光体ベルト２３に対向する状態となって、静電像の形成された感光体ベルト２３に各色のトナー（現像剤）を順次付着させて、各色の画像を現像する。すなわち、現像ユニット６は、所定の位置で感光体ベルト２３と近接あるいは接触する各現像スリーブを備え、感光体ベルト２３上の潜像を非接触現像法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。
【００３０】
感光体ベルト２３には、ローラ２２部分で、転写ユニット７の中間転写ベルト５１が接しており、中間転写ベルト５１は、シームレスの環状に形成されて、一対のローラ５２、５３に張り渡されている。転写像担持体としての中間転写ベルト５１は、少なくとも一方のローラ５２、５３が、図示しないモータにより回転駆動されることで、ローラ５２、５３に沿って図１中の反時計方向に回転駆動される。
【００３１】
中間転写ベルト５１内には、バイアスローラ５４が配設されており、バイアスローラ５４は、高圧電源からの転写バイアスを中間転写ベルト５１に印可して、感光体ベルト２３上のトナー画像を中間転写ベルト５１上に転写させる。そして、中間転写ベルト５１に接離するように転写ローラ９が設けられている。
【００３２】
中間転写ベルト５１には、感光体ベルト２３上に形成された各色のトナー画像が順次重ねて転写され、カラーのトナー画像（カラートナー画像）を再現して、バイアスローラ５４で中間転写ベルト５１に転写して、最終的に、転写ローラ９で、中間転写ベルト５１上のカラーのトナー画像を、給紙ユニット１１から搬送されてきた転写紙（転写部材）に転写する。具体的には、感光体ベルト２３上の第一回目の顕像（トナー画像）が、中間転写ベルト５１内に設けられたバイアスローラ５４により中間転写ベルト５１上に転写され、同様のプロセスを反復することで、第二回目の顕像、第三回目の顕像、第四回目の顕像が中間転写ベルト５１上にそれぞれ重ね合わされて位置ズレを生じないように転写される。
【００３３】
そして、トナー画像の転写された転写紙は、定着ユニット１２に送られて、定着ユニット１２で、加熱・加圧され、トナー画像が転写紙に定着されて、排紙部１３で排紙台１５上に順次排出される。
【００３４】
上記給紙ユニット１１は、給紙カセット６１、給紙ローラ６２、複数の搬送ローラ６３及びレジストローラ６４等を備え、給紙カセット６１内には、複数枚の転写紙が収納される。給紙ユニット１１は、給紙ローラ６２により給紙カセット６１内の転写紙を１枚ずつ分離して送り出し、複数の搬送ローラ６３で順次転写紙をレジストローラ６４に搬送する。レジストローラ６４は、送られてきた転写紙をタイミング調整した後、転写ローラ９と中間転写ベルト５１との間に搬送し、転写ローラ９で中間転写ベルト５１上のトナー画像を転写紙に転写させる。
【００３５】
そして、クリーニング部１０は、感光体ベルト２３に残留する残留トナーをクリーニングする。
【００３６】
また、中間転写ベルト５１は、中間転写ベルトクリーニング部６５により残留トナーが除去され、中間転写ベルトクリーニング部６５は、画像形成中には中間転写ベルト５１の表面から離間した位置に保たれ、画像転写後のクリーニング時にのみ中間転写ベルト５１の表面に圧接される。
【００３７】
中間転写ベルト５１には、図３に示すように、カラー画像に転写位置を正確なものとして各色のトナー画像の位置ずれを防止する６個の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆが中間転写ベルト５１の幅方向の一方側端部であってトナー画像に転写領域外に、所定の間隔で設けられており、上記マーク検出センサ（中間転写部材周期検知手段）８は、ローラ５３よりも中間転写ベルト５１の回転方向下流側で、中間転写ベルト５１上の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを検出して検出信号（中間転写１回転検知信号）を出力する。このマーク検出センサ８は、反射型フォトインタラプトからなる反射型フォトセンサが用いられているが、図４に示すように、透過型フォトセンサ８Ａ、８Ｂを用い、基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを透明部材とするか、切り抜きとして、透過型フォトセンサ８Ａ、８Ｂで基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを検出するようにしてもよい。
【００３８】
カラー画像形成装置１は、マーク検出センサ８の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆに対する検出信号に対して、マーク検出センサ８で検出された基準マーク６６Ａ〜６６Ｆの個数管理により画像の書込タイミングとして使用できないようにマスクをかけて、中間転写１回転検知信号を出力する。
【００３９】
すなわち、カラー画像形成装置１は、マーク検出センサ８により任意のマーク（例えば、基準マーク６６Ａ）を検出することにより書き込みを開始し、中間転写ベルト５１が一周して再度基準マーク６６Ａを検知したときに、２色目以降の書き込みを順次開始する。このとき、他の基準マーク６６Ｂ〜６６Ｆは、基準マーク６６Ａ〜６６Ｆの個数を管理することで、書き込みタイミングとして使用しないように信号にマスクがかかるようにしている。
【００４０】
そして、上記ＬＤ３１は、図５に示すように、ＬＤユニット（光学素子ユニット）７０として、カップリングレンズ７１とともに保持部材７２に保持されており、ＬＤ３１から出射された光ビーム３７は、カップリングレンズ７１及びポリゴンミラー３２との間に配設されているアパーチャ７３とシリンダレンズ７４を通して、ポリゴンミラー３２に照射される。このＬＤユニット７０は、ポリゴンミラー３２及び感光体ベルト２３に光ビームを照射させる他の光学素子を保持して光学ユニットを構成する光学ハウジング（図示略）に対して、回転可能に取り付けられているとともに、ＬＤユニット７０の回転軸ＯＳとカップリングレンズの光軸は合致しており、ＬＤ３１がＯＳから微小量だけ変移されて固定されている。
【００４１】
また、ＬＤユニット７０は、図６に示すように、その主走査方向側の一端部側にビーム位置調整モータ７５のリードスクリュウ７６が係合しており、ビーム位置調整モータ７５が回転すると、リードスクリュウ７６が回転して、ＬＤユニット７０が回転中心軸ＯＳを中心として、図６に矢印で示すように回転する。ＬＤユニット７０が回転中心軸ＯＳを中心として回転すると、ＬＤ３１から出射された光ビーム３７が、感光体ベルト２３上では、図７に示すように、回転中心を中心にして、副走査方向に移動して、ビーム照射位置が変位する。
【００４２】
このように、ＬＤユニット７０を回転中心軸ＯＳを中心に回転させることで、繰り返し安定性を向上させることができ、後述する色ずれを高精度に補正することができる。
【００４３】
そして、上記ビーム位置調整モータ７５は、例えば、１回転２０パルスのステッピングモータを用いることができ、ＬＤユニット７０の回転角度と感光体ベルト２３上のビーム照射位置を計測したところ、ビーム位置調整モータ７５であるステッピングモータの１パルスによって、副走査方向のビーム変位は、サブμｍ程度であり、十分な分解能を得ることができる。
【００４４】
上記の構成によれば、カップリングレンズ７１の倍率がビーム位置調整に寄与するため、特許文献３にある方式よりも、高精度にビーム位置を調整することができる。
【００４５】
なお、図７に示したように、本実施形態のカラー画像形成装置１では、ＬＤユニット７０を回転させると、主走査方向にもビーム位置が変位するが、その値は十分に小さいとともに、主走査方向の同期を検知する同期検知センサ３６の検知結果で補正することにより、主走査方向のビーム位置の変位を是正することができる。
【００４６】
そして、カラー画像形成装置１は、図８に示すように、画像形成制御回路８１、カウンタ８２、ビーム位置制御回路８３、ＬＤ駆動回路８４及び上記レーザ発光素子３１とビーム位置調整モータ７５等を備えている。
【００４７】
画像形成制御回路８１には、同期検知センサ３６からの主走査同期信号、マーク検出センサ８からの中間転写１回転検知信号及び画像データが入力され、画像形成制御回路８１は、これらの信号に基づいて、ＬＤ３１を点灯制御する制御信号をＬＤ駆動回路８４に出力する。ＬＤ駆動回路８４は、画像形成制御回路８１からの制御信号に基づいてＬＤ３１を点灯駆動する。
【００４８】
カウンタ（演算手段）８２には、同期検知センサ３６からの主走査同期信号とマーク検出センサ８からの中間転写１回転検知信号が入力され、カウンタ８２は、主走査同期信号と中間転写１回転検知信号の時間差（位相差）をカウントして当該カウンタ値をビーム位置制御回路８３に出力する。
【００４９】
ビーム位置制御回路８３は、カウンタ８２からのカウンタ値に基づいて、ビーム位置調整モータ７５を回転駆動し、時間差（位相差）に相当する色ずれの距離だけ光ビーム３７の照射位置を副走査方向に移動させることにより、色ずれを補正する。そして、上記ビーム位置制御回路８３及びビーム位置調整モータ７５は、変位駆動手段として機能している。
【００５０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態のカラー画像形成装置１は、帯電部４により一様に帯電された感光体ベルト２３に書込ユニット３から光ビーム３７を照射して感光体ベルト２３にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）の４色の静電像を順に書き込むが、感光体ベルト２３に任意の色（例えば、イエロー（Ｙ））の静電像を書き込むと、現像ユニット６の当該色であるイエロー色の現像器６Ｙによって直ちに当該色の現像してトナー画像を形成し、当該感光体ベルト２３上のトナー画像を中間転写ベルト５１に転写する。
【００５１】
カラー画像形成装置１は、上記書込ユニット３による静電像の形成、現像ユニット６による感光体ベルト２３の静電像の現像及び現像されて形成された感光体ベルト２３上のトナー画像の中間転写ベルト５１への転写を以降のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）について順次行って、中間転写ベルト５１上に、カラートナー画像を形成する。
【００５２】
カラー画像形成装置１は、この中間転写ベルト５１上のカラートナー画像を給紙ユニット１１からレジストローラ６４でタイミング調整された後、転写ローラ９と中間転写ベルト５１との間に搬送されてきた転写紙に転写し、カラートナー画像の転写された転写紙を定着ユニット１２に搬送して、定着ユニット１２で、加熱・加圧してカラートナー画像を転写紙に定着した後、排紙部１３で排紙台１５上に順次排出する。
【００５３】
上記感光体ベルト２３上に形成したトナー画像を中間転写ベルト５１に転写する際に、前に転写されているトナー画像と正確に位置合わせして、転写する必要がある。
【００５４】
そして、カラー画像形成装置１は、図３に示したように、中間転写ベルト５１に、６個の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆが中間転写ベルト５１の幅方向の一方側端部であってトナー画像に転写領域外に、所定の間隔で設けられており、マーク検出センサ８が、ローラ５３よりも中間転写ベルト５１の回転方向下流側で、中間転写ベルト５１上の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを検出して中間転写１回転検知信号を出力する。
【００５５】
カラー画像形成装置１は、図９に示すように、このマーク検出センサ８が６個の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆのうち、任意のマーク、例えば、基準マーク６６Ａを検出した信号を基に、ある一定時間Ｔｋ１経過後に、書込ユニット３に感光体ベルト２３に対する１色目の画像の書き込み（イエロー（Ｙ）の画像信号に対応した光ビーム３７による露光）を開始する。この一定時間Ｔｋ１は、次式で表され、基準マーク６６Ａを検出した信号と同期検知センサ３６からの同期信号（主走査同期検知信号）との時間差ｔｂ１と同期信号の１周期期間ｔｐの整数倍である。
【００５６】
Ｔｋ１＝ｔｂ１＋ｎ×ｔｐ
ｎ：は整数（０でも可）
次に、カラー画像形成装置１は、基準マーク６６Ａが一周して再度マーク検出センサ８が基準マーク６６Ａを検出した信号を基に、ある一定時間Ｔｋ２経過後に、書込ユニット３が感光体ベルト２３に対して２色目の画像の書き込み（マゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応した光ビーム３７による露光）を開始する。この一定時間Ｔｋ２は、次式で表され、基準マーク６６Ａを検出した信号と同期検知センサ３６からの同期信号（主走査同期検知出力）との時間差ｔｂ２と同期信号の１周期期間ｔｐの整数倍である。
【００５７】
Ｔｋ２＝ｔｂ２＋ｎ×ｔｐ
ｎ：は整数（０でも可）
カラー画像形成装置１は、以下同様に、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂ）の画像を感光体ベルト２３上に形成する。
【００５８】
ところが、中間転写ベルト５１の周長の部品公差や経時変化による中間転写ベルト５１の伸び及びローラの外径公差や中間転写ベルト５１とローラのスリップ等の誤差要因によって、中間転写１回転検知信号と主走査同期検知信号（同期信号）とは同期しないため、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｂ３、ｔｂ４の値は、±１／２ｔｐの範囲でばらついてしまう。その結果、各色の画像の位置が、図１０に示すように、副走査方向に最大１ドッドずれてしまうことになる。なお、図１０において、Ｍは、マゼンタ（Ｍ）の画素を示しており、Ｙは、イエロー（Ｙ）の画素を示している。
【００５９】
そこで、本実施の形態のカラー画像形成装置１は、色ずれを補正する方法として、主走査同期信号と中間転写１回転検知信号の時間差（位相差）をカウンタ８２のカウンタ値により測定し、そのカウンタ値に基づいてビーム位置制御回路８３によりビーム位置調整モータ７５を制御して、時間差（位相差）に相当する色ずれの距離だけビームの照射位置を副走査方向に移動させることで補正している。
【００６０】
例えば、反射面を６面有するポリゴンミラー３２を２万ｒｐｍで回転させ、画素密度６００ｄｐｉの画像をシングルビームのＬＤ３１で形成する場合には、主走査同期検知信号（同期信号）の間隔は５００μｓとなる。例えば、１色目のイエロー（Ｙ）の画像形成時の上記基準マーク６６Ａを検出した信号と同期検知センサ３６からの同期信号（主走査同期検知出力）との時間差ｔｂ１が１００μｓのときは、この時間差に相当するずれ量Ｘ１は、次式で与えられる。
【００６１】
Ｘ１＝４２．３μｍ×１００μｓ／５００μｓ
＝４２．３μｍ×ｔｂ１／５００μｓ
＝８．５μｍ
ここで、４２．３μｍは、１ドット間隔の長さである。
【００６２】
そして、カラー画像形成装置１は、上述のように、中間転写１回転検知信号から、主走査検知信号を５００パルス後に１色目の画像を書き始めるとすると、この主走査検知信号の５００パルスの間で上記ずれ量である８．５μｍを、ビーム位置調整モータ７５により感光体ベルト２３への照射位置を副走査方向にずらして補正する。この場合は、図３で現像ユニット６側に移動させる。
【００６３】
次に、中間転写ベルト５１が１回転した検知信号（中間転写１回転検知信号）と同期信号の時間差ｔｂ２が４００μｓのとき、この時間差に相当するずれ量Ｘ２は、次式で与えられる。
Ｘ２＝４２．３μｍ×４００μｓ／５００μｓ−Ｘ１
＝４２．３μｍ×（ｔｂ２−ｔｂ１）／５００μｓ
＝２５．４μｍ
そして、この２色目での補正は、１色目に対してのずれについては既に補正しているため、以前の補正値を引いたものになり、３色目及び４色目においては、中間転写１回転検知信号と同期信号の時間差ｔｂ３、ｔｂ４が４００μｓのとき、これらの時間差に相当するずれ量Ｘ３、Ｘ４は、それぞれ次式で与えられる。
【００６４】
Ｘ３＝４２．３μｍ×ｔｂ３／５００−Ｘ１−Ｘ２
＝４２．３μｍ×（ｔｂ３−ｔｂ２）／５００μｓ
Ｘ４＝４２．３μｍ×ｔｂ４／５００−Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３
＝４２．３μｍ×（ｔｂ４−ｔｂ３）／５００μｓ
【００６５】
カラー画像形成装置１は、これらのずれ量Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に基づいて、上記同様に、ビーム位置調整モータ７５により感光体ベルト２３への照射位置を副走査方向にずらして補正する。
【００６６】
カラー画像形成装置１は、光ビーム照射位置を副走査方向に変位させる方法として、ビーム位置調整モータ７５によりリードスクリュウ７６を回転させて、ＬＤユニット７０を回転中心軸ＯＳを中心として回転させて、ＬＤ３１から出射された光ビーム３７を、感光体ベルト２３上で、図７に示したように、回転中心を中心にして、副走査方向に移動して、ビーム照射位置を変位させることで行っている。
【００６７】
このように、本実施の形態のカラー画像形成装置１は、光ビーム３７を出射するＬＤ３１とカップリングレンズ７１を保持するＬＤユニット７０の当該ＬＤ３１から出射されてカップリングレンズ７１を通過した光ビーム３７をポリゴンミラー３２で主走査方向に偏向して光学素子を通過させて感光体ベルト２３上に照射して静電像を形成し、感光体ベルト２３上の静電像に現像ユニット６から所定色の現像剤であるトナーを付与して現像剤像（トナー像）を形成し、トナー像を中間転写ベルト５１に位置合わせして転写する作像動作処理を複数色について順次行って、中間転写ベルト５１に各色のトナー像を重ね合わせてカラートナー像を形成し、当該カラートナー像を転写紙に転写して画像形成するに際して、ＬＤユニット７０を、ポリゴンミラー３２及び光学素子を保持する光学ユニットである光学ハウジングに対して位置変位可能に取り付け、中間転写ベルト５１の１回転周期を検知するマーク検出センサ８の出力する中間転写１回転検知信号と、光ビーム３７の感光体ベルト２３上への主走査方向の書出位置を検知する同期検知センサ３６の出力する主走査同期信号の位相差をカウンタ８２で比較演算し、当該位相差に基づいて、ビーム位置制御回路８３及びビーム位置調整モータ７５でＬＤユニット７０を回転させて、感光体ベルト２３上への光ビーム３７の照射位置を副走査方向に移動させている。
【００６８】
したがって、各色の感光体ベルト２３上に形成される静電像の位置ずれ量を厳密に補正することができ、形成されるから画像の色ずれを防止して、安価に高品質のカラー画像を形成することができる。なお、静電像の位置ずれ量の検出は、画像形成動作が実行される度、又は１ページの画像形成動作が完了する度に実行される。また、位置ずれ量の検出は、複数回行われ、検出された位置ずれ量の平均値から静電像の位置ずれ量に応じて、位置ずれを補正する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態に係るカラー画像形成装置の正面概略構成図である。
【図２】図１のカラー画像形成装置の書込ユニット、感光体ユニット、及び転写ユニット部分の拡大概略斜視図である。
【図３】図１のカラー画像形成装置の現像ユニットの一部、感光体ユニット、転写ユニット、及びマーク検出センサ部分の拡大概略正面図である。
【図４】図３のマーク検出センサを透過型とした場合の構成例を示す図である。
【図５】図１の書込ユニットのＬＤユニットとポリゴンミラーの拡大平面図である。
【図６】図５のＬＤユニットの正面図である。
【図７】図５及び図６のＬＤユニットの回転による感光体ベルト上でのレーザービームの副走査方向の移動状態を示す図である。
【図８】図１のカラー画像形成装置の要部回路ブロック図である。
【図９】図８の主走査同期信号、中間転写１回転検知信号及び画像書出タイミングのタイミング図である。
【図１０】中間転写ベルトの周長の部品公差や経時変化等による画素の副走査方向のずれを示す図である。
【図１１】ＬＤユニットの回転による感光体ベルト上でのレーザービームの変位の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ カラー画像形成装置
２ 本体筐体
３ 書込ユニット、
４ 帯電ローラ
５ 感光体ユニット
６ 現像ユニット
６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂ 現像器
７ 転写ユニット
８ マーク検出センサ
８Ａ、８Ｂ 透過型フォトセンサ
９ 転写ローラ
１０ クリーニング部
１１ 給紙ユニット
１２ 定着ユニット
１３ 排紙部
１４ 除電ランプ
１５ 排紙台
２１、２２ ローラ
２３ 感光体ベルト
３１ ＬＤ
３２ ポリゴンミラー
３３ 駆動モータ
３４ ｆθレンズ
３５ 折返しミラー
３６ 同期検知センサ
４１ 回転ドラム
５１ 中間転写ベルト
５２、５３ ローラ
６１ 給紙カセット
６２ 給紙ローラ
６３ 搬送ローラ
６４ レジストローラ
６５ 中間転写ベルトクリーニング部
６６Ａ〜６６Ｆ 基準マーク
７０ ＬＤユニット
７１ カップリングレンズ
７２ 保持部材
７３ アパーチャ
７４ シリンダレンズ
７５ ビーム位置調整モータ
７６ リードスクリュウ
８１ 画像形成制御回路
８２ カウンタ
８３ ビーム位置制御回路
８４ ＬＤ駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関し、特に、カラー画像を形成する際の色ずれの発生を防止し、高画質のカラー画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー画像形成装置には、種々のタイプのものがある。例えば、光走査手段に半導体レーザ等を用いた電子写真方式のカラー画像形成装置は、原稿を読み取り走査して得られるカラー画像信号に応じて、変調された光ビームを感光体ドラム、感光体ベルト等の像担持体に照射して静電潜像を形成し、その静電潜像を対応する色のトナーで現像し、用紙に転写する構成となっている。
【０００３】
この電子写真方式を利用したカラー画像形成装置には、色毎に独立の画像形成部でカラー画像を形成するタイプと、単一の画像形成部でカラー画像を形成するタイプのものがある。一般に、前者のタイプは、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの各色に対応して４つの画像形成部を有することから４タンデムエンジンと称され、後者のタイプは、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色の画像を単一の画像形成部で形成することからシングルエンジンと称されている。
【０００４】
シングルエンジンのカラー画像形成装置は、光走査手段から感光体ベルトに光ビームを照射して感光体ベルトの外周面に第１色目〜第４色目までの静電潜像を順に書き込み、ロータリー式の現像器によって直ちに当該色の現像を行う。現像器は、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各現像スリーブを有しており、光走査手段により書き込まれた静電潜像に対応する色の現像スリーブで当該色のトナーを感光体ベルトに供給する。次に、感光体ベルト上に現像されたトナー像を、感光体ベルトの外周面に常時接触している中間転写ベルトに一次転写する。その際、中間転写ベルト上のマークを検出手段によって検出した信号を基に、各色の画像形成タイミングをとって、所定の時間後に光ビームにより感光体ベルト上にトナー像を形成することで、各色の画像の位置を合わせる。上記一次転写を感光体ベルトの回転毎に繰り返し行って、中間転写ベルト上に第１色目〜第４色目までのトナー像を順次重ね合わせて転写し、一つのカラー画像を中間転写ベルト上に形成する。最後に、中間転写ベルト上に形成されたカラー画像を、用紙トレイから送り出されてきた用紙に２次転写し、その後、用紙を定着器で画像定着させて装置外部の排紙トレイ上に排出する。なお、用紙への画像転写後に中間転写ベルトに残った残留トナーは、クリーナによって取り除かれる。
【０００５】
そして、光走査手段に回転多面鏡を用いて光ビームを偏向する場合には、中間転写ベルトの１回転周期が、中間転写ベルトの周長の部品公差や経時変化による中間転写ベルトの伸び、中間転写ベルトの張り渡されているローラの外径公差、中間転写ベルトと当該ローラのスリップ等によって、書込走査間隔の整数倍の関係にすることが難しい。そのため、一般的には光走査手段の走査周期と中間転写ベルトの回転周期とが非同期となり、色ずれ発生の原因となる。また、中間転写ベルトではなく、転写ドラム上に用紙を巻きつけた転写方法のカラー画像形成装置においても同様に、色ずれが発生する。
【０００６】
更に、この色ずれは、光走査手段の走査周期と中間転写ベルトの回転周期との非同期が原因であるため、シングルエンジンカラー画像形成装置だけでなく、４タンデムエンジンカラー画像形成装置においても発生する問題である。
【０００７】
この色ずれを防止する方法として、以下の発明が提案されている。
【０００８】
特許文献１では、中間転写ベルトに設けられたマークをマーク検出センサで検出し、当該マーク検出センサのマーク検出タイミングを基準にして、光走査手段の回転多面鏡を所定の画像書き始めまでの所定の時間内に回転制御を行うことにより、露光位置のズレをなくして各色版の単色画像の重ねあわせを良好に行うことができるカラー画像形成装置が提案されている。
【０００９】
特許文献２では、モータ制御方法、及び記録媒体は、転写ドラム又は中間転写ドラムをステップモータで駆動し、ビーム検知信号（ＢＤ）を用いて定速回転制御を行い、各所の色ずれを生じさせない構成の画像形成装置において、駆動するためのモータを大型化することなしに、スムーズな加速、減速を行え得る構成の制御手段を有するカラー画像形成装置が提案されている。
【００１０】
特許文献３では、光源の回転軸からカップリングレンズを変移させて配置し、光源を回転させることで各色のカラーレジストずれを防止する画像形成装置が提案されている。
【特許文献１】特開平８−１５２８３３号公報
【特許文献２】特開平１０−１４２９１号公報
【特許文献３】特開２００３−３３０２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上記の発明は、以下の問題を有している。
【００１２】
従来の画像形成装置にあっては、安価にカラーレジストずれの発生を防止して、画像品質を向上させる上で改良の必要があった。すなわち、特許文献１記載のカラー画像形成装置は、回転多面鏡の回転速度を制御して画像の色ずれを防止しているが、回転多面鏡の回転速度は非常に速いため、その回転速度を変更して位相を同期させることは精度的には極めて困難である。
また、これを達成するために、高価な回転多面鏡が必要となり、画像形成装置が高価なものになる。
【００１３】
また、特許文献２記載のカラー画像形成装置は、転写ドラムまたは転写ベルトの駆動手段を加減速して、書込走査間隔周期に同期させることで、カラーレジストずれを防止しているため、転写ドラムまたは転写ベルトを回転駆動させる駆動手段が専用に必要になるとともに、この駆動手段の速度及び位置制御を行う必要があり、また高価なモータ等の駆動手段が必要となり、画像形成装置が高価なものになる。
【００１４】
また、特許文献３記載の画像形成装置は、光源の回転軸とカップリングレンズの光軸を変移させてカラーレジストずれを防止するために、その成す角度は約１°以上離間させる必要があり、この角度が大きいと副走査方向の結像性能を劣化させ、画像品質を著しく低下させる。また、この角度を小さくするためにはポリゴンミラーと光源との距離を非常に長く取る必要があり、これは装置の大型化に繋がるという弊害を生じる。
【００１５】
そこで、本発明は、画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有する画像形成装置であって、光源は、カップリングレンズと、該カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定された半導体レーザから構成されており、色ずれ補正手段は検出手段からの検出結果に基づいて、カップリングレンズの光軸を回転軸とした光源の回転により色ずれ補正を行うことにより、装置を大型化することなく安定したカラー画像を出力できる画像形成装置を提案することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１記載の発明は、画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段とを有する画像形成装置において、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有し、前記レーザ発光素子は、前記カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定され、前記色ずれ補正手段は、前記カップリングレンズの光軸を回転軸として前記レーザ発光素子を回転させることにより色ずれを補正することを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記検出手段は、ジョブ間に各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記検出手段は、１ページごとに各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記色ずれ補正手段は、前記検出手段による検出結果の平均に基いて前記色ずれを補正することを特徴とする。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記検出手段は、前記静電潜像を形成するレーザ光から各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段と、各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有する画像形成装置であって、光源は、カップリングレンズと、該カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定された半導体レーザから構成されており、色ずれ補正手段は検出手段からの検出結果に基づいて、カップリングレンズの光軸を回転軸とした光源の回転により色ずれ補正を行うことにより、装置を大型化することなく安定したカラー画像を出力できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成及び動作について説明する。
【００２３】
なお、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な実施形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２４】
図１〜図１１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。図１は、本実施形態を適用した１ドラム方式（シングルエンジン）のカラー画像形成装置１の正面概略構成図である。
【００２５】
カラー画像形成装置１は、本体筐体２内に、書込ユニット３、帯電ローラ４、感光体ユニット５、現像ユニット６、転写ユニット７、マーク検出センサ８（図２、図４参照）、転写ローラ９、クリーニング部１０、給紙ユニット１１、定着ユニット１２、排紙部１３及び除電ランプ１４等を備えており、画像データに基づいて、電子写真方式で、最終的に図示しない転写紙に画像を形成して、本体筐体２外に設けられた排紙台１５上に転写紙を排出する。
【００２６】
感光体ユニット５は、一対のローラ２１、２２と、これらのローラ２１、２２に張り渡されシームレスの環状に形成された可撓性の感光体ベルト２３と、を備えており、感光体ベルト２３は、少なくともローラ２１、２２の一方が回転駆動されることで、ローラ２１、２２に沿って図１中の時計方向に回転駆動される。
【００２７】
帯電部４は、感光体ユニット５のローラ２１の近傍で感光体ベルト２３に近接して配設されており、感光体ベルト２３を一様に帯電させる。
【００２８】
書込ユニット３は、レーザ発光素子（以下、ＬＤという。）３１、ポリゴンミラー３２、ポリゴンミラー（回転多面鏡）３２を一定の角速度で回転駆動する駆動モータ３３、ｆθレンズ３４、折返しミラー３５及び同期検知センサ（主走査方向同期検知手段）３６等を備えており、ＬＤ３１で画像データに基づいて変調されて発生された光ビーム３７を、駆動モータ３３で回転されるポリゴンミラー３２により回転走査して、ｆθレンズ３４を経て折返しミラー３５により光路を曲げて、予め除電ランプ１４により除電され帯電部４によって一様に帯電された感光体ベルト２３の周面上に露光して、静電像を形成するとともに、光ビーム３７の主走査方向であって感光体ベルト２３から外れた位置に設けられた同期検知センサ３６にも光ビーム３７を照射して、当該同期検知センサ３６が、検出結果を主走査同期信号として出力する。なお、ポリゴンミラー３２は、鏡面数が６面である。
【００２９】
現像ユニット（画像形成部）６は、例えば、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）の４色の現像器６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂが１つの回転ドラム４１に配設されており、現像ユニット６は、回転ドラム４１が回転することで、各色の現像器６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂが個別に感光体ベルト２３に対向する状態となって、静電像の形成された感光体ベルト２３に各色のトナー（現像剤）を順次付着させて、各色の画像を現像する。すなわち、現像ユニット６は、所定の位置で感光体ベルト２３と近接あるいは接触する各現像スリーブを備え、感光体ベルト２３上の潜像を非接触現像法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。
【００３０】
感光体ベルト２３には、ローラ２２部分で、転写ユニット７の中間転写ベルト５１が接しており、中間転写ベルト５１は、シームレスの環状に形成されて、一対のローラ５２、５３に張り渡されている。転写像担持体としての中間転写ベルト５１は、少なくとも一方のローラ５２、５３が、図示しないモータにより回転駆動されることで、ローラ５２、５３に沿って図１中の反時計方向に回転駆動される。
【００３１】
中間転写ベルト５１内には、バイアスローラ５４が配設されており、バイアスローラ５４は、高圧電源からの転写バイアスを中間転写ベルト５１に印可して、感光体ベルト２３上のトナー画像を中間転写ベルト５１上に転写させる。そして、中間転写ベルト５１に接離するように転写ローラ９が設けられている。
【００３２】
中間転写ベルト５１には、感光体ベルト２３上に形成された各色のトナー画像が順次重ねて転写され、カラーのトナー画像（カラートナー画像）を再現して、バイアスローラ５４で中間転写ベルト５１に転写して、最終的に、転写ローラ９で、中間転写ベルト５１上のカラーのトナー画像を、給紙ユニット１１から搬送されてきた転写紙（転写部材）に転写する。具体的には、感光体ベルト２３上の第一回目の顕像（トナー画像）が、中間転写ベルト５１内に設けられたバイアスローラ５４により中間転写ベルト５１上に転写され、同様のプロセスを反復することで、第二回目の顕像、第三回目の顕像、第四回目の顕像が中間転写ベルト５１上にそれぞれ重ね合わされて位置ズレを生じないように転写される。
【００３３】
そして、トナー画像の転写された転写紙は、定着ユニット１２に送られて、定着ユニット１２で、加熱・加圧され、トナー画像が転写紙に定着されて、排紙部１３で排紙台１５上に順次排出される。
【００３４】
上記給紙ユニット１１は、給紙カセット６１、給紙ローラ６２、複数の搬送ローラ６３及びレジストローラ６４等を備え、給紙カセット６１内には、複数枚の転写紙が収納される。給紙ユニット１１は、給紙ローラ６２により給紙カセット６１内の転写紙を１枚ずつ分離して送り出し、複数の搬送ローラ６３で順次転写紙をレジストローラ６４に搬送する。レジストローラ６４は、送られてきた転写紙をタイミング調整した後、転写ローラ９と中間転写ベルト５１との間に搬送し、転写ローラ９で中間転写ベルト５１上のトナー画像を転写紙に転写させる。
【００３５】
そして、クリーニング部１０は、感光体ベルト２３に残留する残留トナーをクリーニングする。
【００３６】
また、中間転写ベルト５１は、中間転写ベルトクリーニング部６５により残留トナーが除去され、中間転写ベルトクリーニング部６５は、画像形成中には中間転写ベルト５１の表面から離間した位置に保たれ、画像転写後のクリーニング時にのみ中間転写ベルト５１の表面に圧接される。
【００３７】
中間転写ベルト５１には、図３に示すように、カラー画像に転写位置を正確なものとして各色のトナー画像の位置ずれを防止する６個の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆが中間転写ベルト５１の幅方向の一方側端部であってトナー画像に転写領域外に、所定の間隔で設けられており、上記マーク検出センサ（中間転写部材周期検知手段）８は、ローラ５３よりも中間転写ベルト５１の回転方向下流側で、中間転写ベルト５１上の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを検出して検出信号（中間転写１回転検知信号）を出力する。このマーク検出センサ８は、反射型フォトインタラプトからなる反射型フォトセンサが用いられているが、図４に示すように、透過型フォトセンサ８Ａ、８Ｂを用い、基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを透明部材とするか、切り抜きとして、透過型フォトセンサ８Ａ、８Ｂで基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを検出するようにしてもよい。
【００３８】
カラー画像形成装置１は、マーク検出センサ８の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆに対する検出信号に対して、マーク検出センサ８で検出された基準マーク６６Ａ〜６６Ｆの個数管理により画像の書込タイミングとして使用できないようにマスクをかけて、中間転写１回転検知信号を出力する。
【００３９】
すなわち、カラー画像形成装置１は、マーク検出センサ８により任意のマーク（例えば、基準マーク６６Ａ）を検出することにより書き込みを開始し、中間転写ベルト５１が一周して再度基準マーク６６Ａを検知したときに、２色目以降の書き込みを順次開始する。このとき、他の基準マーク６６Ｂ〜６６Ｆは、基準マーク６６Ａ〜６６Ｆの個数を管理することで、書き込みタイミングとして使用しないように信号にマスクがかかるようにしている。
【００４０】
そして、上記ＬＤ３１は、図５に示すように、ＬＤユニット（光学素子ユニット）７０として、カップリングレンズ７１とともに保持部材７２に保持されており、ＬＤ３１から出射された光ビーム３７は、カップリングレンズ７１及びポリゴンミラー３２との間に配設されているアパーチャ７３とシリンダレンズ７４を通して、ポリゴンミラー３２に照射される。このＬＤユニット７０は、ポリゴンミラー３２及び感光体ベルト２３に光ビームを照射させる他の光学素子を保持して光学ユニットを構成する光学ハウジング（図示略）に対して、回転可能に取り付けられているとともに、ＬＤユニット７０の回転軸ＯＳとカップリングレンズの光軸は合致しており、ＬＤ３１がＯＳから微小量だけ変移されて固定されている。
【００４１】
また、ＬＤユニット７０は、図６に示すように、その主走査方向側の一端部側にビーム位置調整モータ７５のリードスクリュウ７６が係合しており、ビーム位置調整モータ７５が回転すると、リードスクリュウ７６が回転して、ＬＤユニット７０が回転中心軸ＯＳを中心として、図６に矢印で示すように回転する。ＬＤユニット７０が回転中心軸ＯＳを中心として回転すると、ＬＤ３１から出射された光ビーム３７が、感光体ベルト２３上では、図７に示すように、回転中心を中心にして、副走査方向に移動して、ビーム照射位置が変位する。
【００４２】
このように、ＬＤユニット７０を回転中心軸ＯＳを中心に回転させることで、繰り返し安定性を向上させることができ、後述する色ずれを高精度に補正することができる。
【００４３】
そして、上記ビーム位置調整モータ７５は、例えば、１回転２０パルスのステッピングモータを用いることができ、ＬＤユニット７０の回転角度と感光体ベルト２３上のビーム照射位置を計測したところ、ビーム位置調整モータ７５であるステッピングモータの１パルスによって、副走査方向のビーム変位は、サブμｍ程度であり、十分な分解能を得ることができる。
【００４４】
上記の構成によれば、カップリングレンズ７１の倍率がビーム位置調整に寄与するため、特許文献３にある方式よりも、高精度にビーム位置を調整することができる。
【００４５】
なお、図７に示したように、本実施形態のカラー画像形成装置１では、ＬＤユニット７０を回転させると、主走査方向にもビーム位置が変位するが、その値は十分に小さいとともに、主走査方向の同期を検知する同期検知センサ３６の検知結果で補正することにより、主走査方向のビーム位置の変位を是正することができる。
【００４６】
そして、カラー画像形成装置１は、図８に示すように、画像形成制御回路８１、カウンタ８２、ビーム位置制御回路８３、ＬＤ駆動回路８４及び上記レーザ発光素子３１とビーム位置調整モータ７５等を備えている。
【００４７】
画像形成制御回路８１には、同期検知センサ３６からの主走査同期信号、マーク検出センサ８からの中間転写１回転検知信号及び画像データが入力され、画像形成制御回路８１は、これらの信号に基づいて、ＬＤ３１を点灯制御する制御信号をＬＤ駆動回路８４に出力する。ＬＤ駆動回路８４は、画像形成制御回路８１からの制御信号に基づいてＬＤ３１を点灯駆動する。
【００４８】
カウンタ（演算手段）８２には、同期検知センサ３６からの主走査同期信号とマーク検出センサ８からの中間転写１回転検知信号が入力され、カウンタ８２は、主走査同期信号と中間転写１回転検知信号の時間差（位相差）をカウントして当該カウンタ値をビーム位置制御回路８３に出力する。
【００４９】
ビーム位置制御回路８３は、カウンタ８２からのカウンタ値に基づいて、ビーム位置調整モータ７５を回転駆動し、時間差（位相差）に相当する色ずれの距離だけ光ビーム３７の照射位置を副走査方向に移動させることにより、色ずれを補正する。そして、上記ビーム位置制御回路８３及びビーム位置調整モータ７５は、変位駆動手段として機能している。
【００５０】
次に、本実施の形態の作用を説明する。本実施の形態のカラー画像形成装置１は、帯電部４により一様に帯電された感光体ベルト２３に書込ユニット３から光ビーム３７を照射して感光体ベルト２３にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）の４色の静電像を順に書き込むが、感光体ベルト２３に任意の色（例えば、イエロー（Ｙ））の静電像を書き込むと、現像ユニット６の当該色であるイエロー色の現像器６Ｙによって直ちに当該色の現像してトナー画像を形成し、当該感光体ベルト２３上のトナー画像を中間転写ベルト５１に転写する。
【００５１】
カラー画像形成装置１は、上記書込ユニット３による静電像の形成、現像ユニット６による感光体ベルト２３の静電像の現像及び現像されて形成された感光体ベルト２３上のトナー画像の中間転写ベルト５１への転写を以降のシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）について順次行って、中間転写ベルト５１上に、カラートナー画像を形成する。
【００５２】
カラー画像形成装置１は、この中間転写ベルト５１上のカラートナー画像を給紙ユニット１１からレジストローラ６４でタイミング調整された後、転写ローラ９と中間転写ベルト５１との間に搬送されてきた転写紙に転写し、カラートナー画像の転写された転写紙を定着ユニット１２に搬送して、定着ユニット１２で、加熱・加圧してカラートナー画像を転写紙に定着した後、排紙部１３で排紙台１５上に順次排出する。
【００５３】
上記感光体ベルト２３上に形成したトナー画像を中間転写ベルト５１に転写する際に、前に転写されているトナー画像と正確に位置合わせして、転写する必要がある。
【００５４】
そして、カラー画像形成装置１は、図３に示したように、中間転写ベルト５１に、６個の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆが中間転写ベルト５１の幅方向の一方側端部であってトナー画像に転写領域外に、所定の間隔で設けられており、マーク検出センサ８が、ローラ５３よりも中間転写ベルト５１の回転方向下流側で、中間転写ベルト５１上の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆを検出して中間転写１回転検知信号を出力する。
【００５５】
カラー画像形成装置１は、図９に示すように、このマーク検出センサ８が６個の基準マーク６６Ａ〜６６Ｆのうち、任意のマーク、例えば、基準マーク６６Ａを検出した信号を基に、ある一定時間Ｔｋ１経過後に、書込ユニット３に感光体ベルト２３に対する１色目の画像の書き込み（イエロー（Ｙ）の画像信号に対応した光ビーム３７による露光）を開始する。この一定時間Ｔｋ１は、次式で表され、基準マーク６６Ａを検出した信号と同期検知センサ３６からの同期信号（主走査同期検知信号）との時間差ｔｂ１と同期信号の１周期期間ｔｐの整数倍である。
【００５６】
Ｔｋ１＝ｔｂ１＋ｎ×ｔｐ
ｎ：は整数（０でも可）
次に、カラー画像形成装置１は、基準マーク６６Ａが一周して再度マーク検出センサ８が基準マーク６６Ａを検出した信号を基に、ある一定時間Ｔｋ２経過後に、書込ユニット３が感光体ベルト２３に対して２色目の画像の書き込み（マゼンタ（Ｍ）の画像信号に対応した光ビーム３７による露光）を開始する。この一定時間Ｔｋ２は、次式で表され、基準マーク６６Ａを検出した信号と同期検知センサ３６からの同期信号（主走査同期検知出力）との時間差ｔｂ２と同期信号の１周期期間ｔｐの整数倍である。
【００５７】
Ｔｋ２＝ｔｂ２＋ｎ×ｔｐ
ｎ：は整数（０でも可）
カラー画像形成装置１は、以下同様に、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂ）の画像を感光体ベルト２３上に形成する。
【００５８】
ところが、中間転写ベルト５１の周長の部品公差や経時変化による中間転写ベルト５１の伸び及びローラの外径公差や中間転写ベルト５１とローラのスリップ等の誤差要因によって、中間転写１回転検知信号と主走査同期検知信号（同期信号）とは同期しないため、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｂ３、ｔｂ４の値は、±１／２ｔｐの範囲でばらついてしまう。その結果、各色の画像の位置が、図１０に示すように、副走査方向に最大１ドッドずれてしまうことになる。なお、図１０において、Ｍは、マゼンタ（Ｍ）の画素を示しており、Ｙは、イエロー（Ｙ）の画素を示している。
【００５９】
そこで、本実施の形態のカラー画像形成装置１は、色ずれを補正する方法として、主走査同期信号と中間転写１回転検知信号の時間差（位相差）をカウンタ８２のカウンタ値により測定し、そのカウンタ値に基づいてビーム位置制御回路８３によりビーム位置調整モータ７５を制御して、時間差（位相差）に相当する色ずれの距離だけビームの照射位置を副走査方向に移動させることで補正している。
【００６０】
例えば、反射面を６面有するポリゴンミラー３２を２万ｒｐｍで回転させ、画素密度６００ｄｐｉの画像をシングルビームのＬＤ３１で形成する場合には、主走査同期検知信号（同期信号）の間隔は５００μｓとなる。例えば、１色目のイエロー（Ｙ）の画像形成時の上記基準マーク６６Ａを検出した信号と同期検知センサ３６からの同期信号（主走査同期検知出力）との時間差ｔｂ１が１００μｓのときは、この時間差に相当するずれ量Ｘ１は、次式で与えられる。
【００６１】
Ｘ１＝４２．３μｍ×１００μｓ／５００μｓ
＝４２．３μｍ×ｔｂ１／５００μｓ
＝８．５μｍ
ここで、４２．３μｍは、１ドット間隔の長さである。
【００６２】
そして、カラー画像形成装置１は、上述のように、中間転写１回転検知信号から、主走査検知信号を５００パルス後に１色目の画像を書き始めるとすると、この主走査検知信号の５００パルスの間で上記ずれ量である８．５μｍを、ビーム位置調整モータ７５により感光体ベルト２３への照射位置を副走査方向にずらして補正する。この場合は、図３で現像ユニット６側に移動させる。
【００６３】
次に、中間転写ベルト５１が１回転した検知信号（中間転写１回転検知信号）と同期信号の時間差ｔｂ２が４００μｓのとき、この時間差に相当するずれ量Ｘ２は、次式で与えられる。
Ｘ２＝４２．３μｍ×４００μｓ／５００μｓ−Ｘ１
＝４２．３μｍ×（ｔｂ２−ｔｂ１）／５００μｓ
＝２５．４μｍ
そして、この２色目での補正は、１色目に対してのずれについては既に補正しているため、以前の補正値を引いたものになり、３色目及び４色目においては、中間転写１回転検知信号と同期信号の時間差ｔｂ３、ｔｂ４が４００μｓのとき、これらの時間差に相当するずれ量Ｘ３、Ｘ４は、それぞれ次式で与えられる。
【００６４】
Ｘ３＝４２．３μｍ×ｔｂ３／５００−Ｘ１−Ｘ２
＝４２．３μｍ×（ｔｂ３−ｔｂ２）／５００μｓ
Ｘ４＝４２．３μｍ×ｔｂ４／５００−Ｘ１−Ｘ２−Ｘ３
＝４２．３μｍ×（ｔｂ４−ｔｂ３）／５００μｓ
【００６５】
カラー画像形成装置１は、これらのずれ量Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４に基づいて、上記同様に、ビーム位置調整モータ７５により感光体ベルト２３への照射位置を副走査方向にずらして補正する。
【００６６】
カラー画像形成装置１は、光ビーム照射位置を副走査方向に変位させる方法として、ビーム位置調整モータ７５によりリードスクリュウ７６を回転させて、ＬＤユニット７０を回転中心軸ＯＳを中心として回転させて、ＬＤ３１から出射された光ビーム３７を、感光体ベルト２３上で、図７に示したように、回転中心を中心にして、副走査方向に移動して、ビーム照射位置を変位させることで行っている。
【００６７】
このように、本実施の形態のカラー画像形成装置１は、光ビーム３７を出射するＬＤ３１とカップリングレンズ７１を保持するＬＤユニット７０の当該ＬＤ３１から出射されてカップリングレンズ７１を通過した光ビーム３７をポリゴンミラー３２で主走査方向に偏向して光学素子を通過させて感光体ベルト２３上に照射して静電像を形成し、感光体ベルト２３上の静電像に現像ユニット６から所定色の現像剤であるトナーを付与して現像剤像（トナー像）を形成し、トナー像を中間転写ベルト５１に位置合わせして転写する作像動作処理を複数色について順次行って、中間転写ベルト５１に各色のトナー像を重ね合わせてカラートナー像を形成し、当該カラートナー像を転写紙に転写して画像形成するに際して、ＬＤユニット７０を、ポリゴンミラー３２及び光学素子を保持する光学ユニットである光学ハウジングに対して位置変位可能に取り付け、中間転写ベルト５１の１回転周期を検知するマーク検出センサ８の出力する中間転写１回転検知信号と、光ビーム３７の感光体ベルト２３上への主走査方向の書出位置を検知する同期検知センサ３６の出力する主走査同期信号の位相差をカウンタ８２で比較演算し、当該位相差に基づいて、ビーム位置制御回路８３及びビーム位置調整モータ７５でＬＤユニット７０を回転させて、感光体ベルト２３上への光ビーム３７の照射位置を副走査方向に移動させている。
【００６８】
したがって、各色の感光体ベルト２３上に形成される静電像の位置ずれ量を厳密に補正することができ、形成されるから画像の色ずれを防止して、安価に高品質のカラー画像を形成することができる。なお、静電像の位置ずれ量の検出は、画像形成動作が実行される度、又は１ページの画像形成動作が完了する度に実行される。また、位置ずれ量の検出は、複数回行われ、検出された位置ずれ量の平均値から静電像の位置ずれ量に応じて、位置ずれを補正する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態に係るカラー画像形成装置の正面概略構成図である。
【図２】図１のカラー画像形成装置の書込ユニット、感光体ユニット、及び転写ユニット部分の拡大概略斜視図である。
【図３】図１のカラー画像形成装置の現像ユニットの一部、感光体ユニット、転写ユニット、及びマーク検出センサ部分の拡大概略正面図である。
【図４】図３のマーク検出センサを透過型とした場合の構成例を示す図である。
【図５】図１の書込ユニットのＬＤユニットとポリゴンミラーの拡大平面図である。
【図６】図５のＬＤユニットの正面図である。
【図７】図５及び図６のＬＤユニットの回転による感光体ベルト上でのレーザービームの副走査方向の移動状態を示す図である。
【図８】図１のカラー画像形成装置の要部回路ブロック図である。
【図９】図８の主走査同期信号、中間転写１回転検知信号及び画像書出タイミングのタイミング図である。
【図１０】中間転写ベルトの周長の部品公差や経時変化等による画素の副走査方向のずれを示す図である。
【図１１】ＬＤユニットの回転による感光体ベルト上でのレーザービームの変位の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ カラー画像形成装置
２ 本体筐体
３ 書込ユニット、
４ 帯電ローラ
５ 感光体ユニット
６ 現像ユニット
６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｂ 現像器
７ 転写ユニット
８ マーク検出センサ
８Ａ、８Ｂ 透過型フォトセンサ
９ 転写ローラ
１０ クリーニング部
１１ 給紙ユニット
１２ 定着ユニット
１３ 排紙部
１４ 除電ランプ
１５ 排紙台
２１、２２ ローラ
２３ 感光体ベルト
３１ ＬＤ
３２ ポリゴンミラー
３３ 駆動モータ
３４ ｆθレンズ
３５ 折返しミラー
３６ 同期検知センサ
４１ 回転ドラム
５１ 中間転写ベルト
５２、５３ ローラ
６１ 給紙カセット
６２ 給紙ローラ
６３ 搬送ローラ
６４ レジストローラ
６５ 中間転写ベルトクリーニング部
６６Ａ〜６６Ｆ 基準マーク
７０ ＬＤユニット
７１ カップリングレンズ
７２ 保持部材
７３ アパーチャ
７４ シリンダレンズ
７５ ビーム位置調整モータ
７６ リードスクリュウ
８１ 画像形成制御回路
８２ カウンタ
８３ ビーム位置制御回路
８４ ＬＤ駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段とを有する画像形成装置において、
各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有し、
前記レーザ発光素子は、前記カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定され、
前記色ずれ補正手段は、前記カップリングレンズの光軸を回転軸として前記レーザ発光素子を回転させることにより色ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段は、ジョブ間に各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段は、１ページごとに各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記色ずれ補正手段は、前記検出手段による検出結果の平均に基いて前記色ずれを補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記静電潜像を形成するレーザ光から各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１】
画像信号に基いて変調された複数の光源からの光ビームによって、前記各光ビームに対応する像担持体を走査し、静電潜像を形成する光走査手段と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化し、トナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を重ね合わせてカラー画像を形成する転写手段とを有する画像形成装置において、
各色の前記トナー像の色ずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段による検出結果に基いて色ずれを補正する色ずれ補正手段とを有し、
前記レーザ発光素子は、前記カップリングレンズの光軸から微小量だけ変位させた位置に固定され、
前記色ずれ補正手段は、前記カップリングレンズの光軸を回転軸として前記レーザ発光素子を回転させることにより色ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段は、ジョブ間に各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段は、１ページごとに各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記色ずれ補正手段は、前記検出手段による検出結果の平均に基いて前記色ずれを補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記静電潜像を形成するレーザ光から各色の前記トナー像の色ずれ量を検出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−１８１８７９（Ｐ２００６−１８１８７９Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７８２００（Ｐ２００４−３７８２００）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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