特許 6647054 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6647054

(24)【登録日】2020年1月16日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   B41J 2/47 20060101AFI20200203BHJP

   G03G 15/01 20060101ALI20200203BHJP

   G03G 15/04 20060101ALI20200203BHJP

   G03G 21/00 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   B41J2/47 101M

   B41J2/47 101D

   G03G15/01 112A

   G03G15/04 111

   G03G21/00 370

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-12472(P2016-12472)

(22)【出願日】2016年1月26日

(65)【公開番号】特開2017-132084(P2017-132084A)

(43)【公開日】2017年8月3日

【審査請求日】2018年11月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】000003562

【氏名又は名称】東芝テック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(72)【発明者】

【氏名】濱中 隆宏

【審査官】 村石 桂一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−３０９３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１６１８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２８６３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２７０３６３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｊ ２／４７

Ｇ０３Ｇ １５／０１

Ｇ０３Ｇ １５／０４

Ｇ０３Ｇ ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光源が射出するレーザ光を各色（ｘ：例えばｙ、ｍ、ｃ）の光路に向けて主走査方向に偏向する偏向器と、
前記各光路にあり、レーザ光に露光されて形成される静電潜像が現像されることにより各色の画像が形成される感光体と、
前記各光路にあり、レーザ光を前記各感光体に向けて反射するミラーと、
前記各ミラーに設けられ、各色（ｘ）の画像間の傾きずれを補正するために前記ミラーの前記主走査方向における走査終了側の端部を走査開始側の端部を中心として前記感光体に対して変位させる変位機構と、
色（ｘ）毎に、前記感光体において主走査方向にレーザを走査する主走査領域を分割した複数のセグメント（Ｎ）の画像クロックを補正することで、各色（ｘ）の画像における前記主走査方向の倍率を補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、
セグメント（Ｎ）毎の画像クロックの補正量（Ｍ（Ｎ））を第１補正量（Ｍｏｘ）に第２補正量（ΔＭ（Ｎ））を加算することで設定し、
各色（ｘ）の前記第１補正量（Ｍｏｘ）を、各色（ｘ）の画像の主走査方向の倍率ずれ量に基づいて設定し、
各色（ｘ）の前記第２補正量（ΔＭ（Ｎ））を各色（ｘ）の画像の傾き補正量および当該セグメント（Ｎ）に基づいてセグメント（Ｎ）毎に設定し、
中央のセグメント（Ｎ）の前記第２補正量（ΔＭ（Ｎ））を０に設定し、前記第２補正量（ΔＭ（Ｎ））において、前記中央のセグメント（Ｎ）を中心に前記主走査方向の走査開始側および走査終了側のうち一方を正に設定し他方を負に設定し、
前記走査開始側の各セグメント（Ｎ）の前記第２補正量（ΔＭ（Ｎ））と、前記走査終了側の各セグメント（Ｎ）の前記第２補正量（ΔＭ（Ｎ））とを、前記中央のセグメント（Ｎ）を挟んで絶対値では対称となるように設定する画像形成装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置において、
前記制御部は、前記第２補正量（ΔＭ（Ｎ））を

【数1】

・・・（１）
βｘ= δｘ×Ｓｘ （ｘは例えばｙ、ｍ、ｃ） ・・・（２）

式（１）（２）により設定し、αは補正係数であり（０＜α＜１）、Ｐは前記主走査領域を複数のセグメント（Ｎ）に分割したピッチの長さであり、δｘは補正係数、Ｓｘは前記傾き補正量である画像形成装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の装置において、
前記制御部は、同一の前記傾き補正量に対し、各色の画像における前記主走査方向の倍率の補正量が異なる画像形成装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の装置において、
前記ミラーにおいて、入射光と反射光との間の角度が鋭角である画像形成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この明細書に記載の実施形態は、各色の画像間のずれに対する補正技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、タンデム方式の画像形成装置では、形成される画像の位置が各色間でずれてしまうことがあるため、位置合わせの制御を行なっていた。

【0003】

しかしながら、位置合わせの制御を行うことに伴い、主走査方向に対して各色で画像が伸び縮みすることがあり、結果として重なるべき各色の画像にずれが生じることがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平２−２８２７６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、各色の画像間のずれを抑制できる画像形成装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態によれば、画像形成装置は、偏向器と、感光体と、ミラーと、変位機構と、制御部と、を備える。偏向器は、光源が射出するレーザ光を各色の光路に向けて主走査方向に偏向する。感光体は、各光路にあり、レーザ光に露光されて形成される静電潜像が現像されることにより各色の画像が形成される。ミラーは、各光路にあり、レーザ光を各感光体に向けて反射する。変位機構は、各ミラーに設けられ、各色の画像間の傾きずれを補正するためにミラーを変位させる。制御部は、各色の画像の傾き補正量に応じて、各色の画像における主走査方向の倍率を補正する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】画像形成装置を示す図である。

【図2】レーザ光学系の構成を示す図である。

【図3】Ｙ用の反射ミラーに設けられる変位機構を示す斜視図である。

【図4】反射ミラーを変位させた際の光路長の変動を示す図である。

【図5】位置合わせ用のテストパターンを示す図である。

【図6】各セグメントＮの補正量ΔＭ（Ｎ）を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、画像形成装置２００を示す図である。
画像形成装置２００の制御部８０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、メモリ８０３が格納するプログラムを実行し、画像形成装置２００の各種処理を行う。ＨＤＤ８０４は、画像読取部Ｒにて読み取った画像データを保存する。表示部８００は、画像形成装置２００の設定情報や動作ステータス、ログ情報、ユーザへの通知を表示する。入力部８０２は、ユーザの入力を受け付ける。

【0009】

以下、制御部８０１によるコピー処理を説明する。
制御部８０１は、自動原稿搬送装置９により原稿トレイＲｔ上の原稿を走査光学系１０によって読み取る。制御部８０１は、ピックアップローラ５１〜５４によりカセットからシートをピックアップし、シートを複数の搬送ローラによって二次転写位置Ｕへ搬送する。制御部８０１は、画像読取部Ｒが読み取る原稿の画像データに基づき、レーザ光学系３０によって感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋ上に静電潜像を形成する。なお、２Ｙ〜２Ｋは、２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋを指す。以下、他の符号においても同様である。トナーカートリッジ１Ｙ〜１Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のトナーを現像器３Ｙ〜３Ｋに供給する。制御部８０１は、現像器３Ｙ〜３Ｋを駆動し、Ｙ〜Ｋのトナーにより感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋ上の静電潜像を現像し、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋ上にＹ〜Ｋのトナー画像を形成する。

【0010】

制御部８０１は、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋ上のＹ〜Ｋのトナー画像を転写ベルト６０上にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの順に重ねて転写し、転写ベルト６０上に１枚のカラー画像を形成する。制御部８０１は、転写ベルト６０を回転させ、転写ベルト６０上の画像を二次転写位置Ｕにてシートに転写する。制御部８０１は、シートを定着器２０にて加熱し、画像をシートに定着させた後、シートを排出トレイ８上に排出する。

【0011】

転写ベルト６０の外周面の回転方向（図１において反時計方向）における感光体ドラム２Ｋと二次転写位置Ｕとの間の領域と対向する位置にセンサ４０がある。センサ４０は、フォトダイオード等を備え、図１の紙面垂直方向に並んで一対ある。後述するが、センサ４０は、画像を位置合わせするためのテストパターンを撮像する。

【0012】

図２は、レーザ光学系３０の構成を示す図である。
レーザ光学系３０は、光源３１、ポリゴンミラー３２（偏向器）、ｆθレンズ３３，３４、反射ミラー３５、変位機構３６を備える。光源３１は、半導体レーザ素子であり、Ｙ〜Ｋ毎にある。ポリゴンミラー３２は、各光源３１が射出するレーザ光をＹ〜Ｋの光路ＬＹ〜ＬＫに向けて主走査方向に偏向する。主走査方向とは、レーザ光が感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋに照射される際に、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋの軸方向に沿う方向である。

【0013】

ｆθレンズ３３，３４は、ポリゴンミラー３２が反射するレーザ光を、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋ上に等速で走査させるとともに、レーザ光を感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋに対して垂直に入射させるためのものである。

【0014】

反射ミラー３５は、各光路ＬＹ〜ＬＫにあり、レーザ光を各感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋに向けて反射する。反射ミラー３５は、光路ＬＹには１枚あり、光路ＬＭ〜ＬＫには３枚ある。以下、Ｋ以外のＹ〜Ｃの反射ミラー３５において、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃの前段にあるものを反射ミラー３５１と記載する。

【0015】

変位機構３６は、Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１に設けられる。本実施形態では、画像形成装置２００は、Ｋを基準色として画像の位置合わせを行うため、変位機構３６はＹ〜Ｃの反射ミラー３５１にのみ設けられ、Ｋの反射ミラー３５には設けられない。なお、画像の位置合わせを行う際の基準色はＹ〜Ｋのいずれであってもよい。

【0016】

図３は、Ｙの反射ミラー３５１に設けられる変位機構３６を示す斜視図である。Ｍ，Ｃの変位機構３６も図３の変位機構３６と同様の構成である。
Ｙ〜Ｃの変位機構３６は、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｋに形成されるＹ〜Ｋの画像間の傾きずれを補正するためにＹ〜Ｃの反射ミラー３５１をそれぞれ変位させる。変位機構３６は、反射ミラー３５１の主走査方向における走査終了側の端部を、走査開始側の端部を中心として感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃに対して変位させる。変位機構３６は、モータを一方向に回転させることにより反射ミラー３５１を感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃに近づけ、モータを他方向に回転させることにより反射ミラー３５１を感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃから離す。

【0017】

図４は、反射ミラー３５１を変位させた際の光路長の変動を示す図である。
Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１において、入射光と反射光との間の角度θは鋭角となる。該角度θが鋭角の場合、変位機構３６により反射ミラー３５１を変位させると、光源３１から感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃに至る光路長ＬＹ〜ＬＣが変動する。そして、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃ上において、主走査方向における画素（ビームスポット）の位置が理想位置に対してずれ、画素間距離が理想距離に対してずれる、すなわち、主走査方向における倍率ずれが生じる。

【0018】

例えば、変位機構３６が反射ミラー３５１を図４の（１）位置から（２）の位置へと感光体ドラム２Ｙに近づけると、光源３１から感光体ドラム２Ｙに至る光路長ＬＹが短くなる。すると、画素間距離が理想距離に対して小さくなり、主走査方向における倍率が理想倍率に対して小さくなる。

【0019】

Ｙ〜Ｋの画像間の傾きずれを補正する際に、Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１を変位させると、主走査方向における倍率ずれがＹ〜Ｃで生じる。Ｙ〜Ｃの画像における主走査方向の倍率ずれの大きさは、Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１の変位量が異なるために互いに異なる。また、反射ミラー３５１の走査終了側の端部を走査開始側の端部を中心に変位させるため、反射ミラー３５１の走査終了側ほど変位量が大きくなる。そのため、主走査方向における画素の位置ずれの生じ方も、主走査方向の領域毎に異なることとなる。以上の結果、本発明者は、Ｙ〜Ｋの画像間の傾きずれの補正に起因し、Ｙ〜Ｋの画像間に主走査方向における倍率ずれが生じることを見出した。

【0020】

そこで、制御部８０１は、Ｙ〜Ｋの画像間の傾きずれを補正するためのＹ〜Ｃの反射ミラー３５１の変位量に応じて、Ｙ〜Ｃの画像における主走査方向の倍率を補正する。以下、制御部８０１による画像間のずれ補正処理について説明する。

【0021】

制御部８０１は、以下のずれ補正処理を、ウォーミングアップ時、コピーの規定枚数到達時、ジョブを受け付けるＲｅａｄｙモードの累積時間が規定時間に到達した時に行う。制御部８０１は、ずれ補正処理の実行条件が満たされると、転写ベルト６０に、図５に示すように、楔形のテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋを副走査方向に沿って形成する。テストパターン７２Ｙ〜７２Ｋは、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色のものが１セットとなる。制御部８０１は、テストパターン７２Ｙ〜７２Ｋを主走査方向に２セット形成する。

【0022】

制御部８０１は、センサ４０によりテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋを撮像する。
制御部８０１は、テストパターン７２Ｙ〜７２Ｋのずれ量に基づき、本実施形態では、基準色をＫとして、Ｙ〜Ｃの画像の位置ずれを補正する。

【0023】

制御部８０１は、撮像結果からテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋの副走査方向の平行度のずれ量〔Ｐｋ−ｃ〕、〔Ｐｃ−ｍ〕、〔Ｐｍ−ｙ〕を算出し、該ずれ量に基づいて副走査方向におけるレーザ光の書き出し位置を補正する。

【0024】

制御部８０１は、撮像結果からテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋの主走査方向の平行度のずれ量〔Ｗｘ−ｒ〕―〔Ｗｋ−ｒ〕（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を算出し、該ずれ量に基づいて主走査方向におけるレーザ光の書き出し位置を補正する。

【0025】

制御部８０１は、撮像結果からテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋの傾きずれ量Ｔｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を算出し、該ずれ量に基づいてＹ〜Ｃの反射ミラー３５１の変位量Ｇｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を算出する。制御部８０１は、Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１を変位量Ｇｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）だけ変位させる。

【0026】

制御部８０１は、Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１を変位させることによるＹ〜Ｃの画像の傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を、傾きずれ量Ｔｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に基づき算出する。

【0027】

制御部８０１は、撮像結果からテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋの主走査方向の倍率ずれ量（〔Ｗｘ−ｒ〕＋〔Ｗｘ−ｆ〕）―（〔Ｗｋ−ｒ〕＋〔Ｗｋ−ｆ〕）（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を算出し、該ずれ量に基づいて画像クロックの第１補正量Ｍｏｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を算出する。第１補正量ＭｏｘはＹ〜Ｃ毎に算出される。第１補正量Ｍｏｘは、後述するが、主走査方向の各領域に亘って同一の値が用いられる。

【0028】

前述したように、Ｙ〜Ｋの画像間の傾きずれを補正するために、Ｙ〜Ｃの反射ミラー３５１を変位させると、Ｙ〜Ｃの画像に主走査方向における倍率ずれが生じる。そこで、制御部８０１は、Ｙ〜Ｃの画像の傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に応じて画像クロックの周波数を補正し、これによりＹ〜Ｃの画像における主走査方向の倍率を補正する。

【0029】

また、本実施形態では、反射ミラー３５１の走査終了側の端部を変位させるので、反射ミラー３５１の走査終了側程、光路長の変位量が大きくなる。そのため、主走査方向における画素の位置ずれの生じ方も、主走査方向の領域毎に異なることとなる。そこで、制御部８０１は、主走査方向における各領域の画像の傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に応じて、主走査方向の各領域に対応する画像クロックの周波数を補正する。

【0030】

なお、画像の傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）は、反射ミラー３５１の変位量Ｇｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）と対応関係にあり、反射ミラー３５１の変位量Ｇｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に比例する。従って、「Ｙ〜Ｃの画像の傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に応じて画像クロックの周波数を補正する」とは、画像クロックの周波数を、反射ミラー３５１の変位量Ｇｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）あるいはテストパターン７２Ｙ〜７２Ｋの傾きずれ量Ｔｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に応じて補正する態様を含む。

【0031】

本実施形態では、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃにおいて主走査方向にレーザを走査する領域を、Ｐｍｍピッチで３２セグメントに分割して考える。走査開始側から各セグメントの番号を１、２、・・３１、３２と割り付ける。主走査方向における中央の領域はセグメント１６となる。

【0032】

制御部８０１は、各セグメントＮ（Ｎ＝１〜３２）における画像の傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）に対応する画像クロックの第２補正量ΔＭ（Ｎ）を、以下の式（１）（２）により算出する。そして、制御部８０１は、以下の式（３）に示すように、テストパターン７２Ｙ〜７２Ｋの主走査方向の倍率ずれ量に基づいて算出する画像クロックの第１補正量Ｍｏｘに、主走査方向の各セグメントＮの第２補正量ΔＭ（Ｎ）を加算する。制御部８０１は、これにより、主走査方向の各セグメントＮに対応する画像クロックの補正量Ｍ（Ｎ）を算出する。

【0033】

・・・（１）

βｘ= δｘ×Ｓｘ （ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ） ・・・（２）

Ｍ（Ｎ）＝Ｍｏｘ＋ΔＭ（Ｎ） （ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ） ・・・（３）

式（１）中のαは、補正係数（０＜α＜１）であり、Ｐは、主走査領域を３２セグメントに分割するピッチ（ｍｍ）である。βｘは、傾き補正（反射ミラー３５１の変位）に伴う倍率シフト量に相当する。式（２）は、βｘを示す式であり、式（２）中のδｘは、補正係数（-１×１０^-6）である。傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）は、感光体ドラム２Ｙ〜２Ｃに近づける方向を正とする。式（３）の補正量Ｍ（Ｎ）は、画像クロックの周波数変調量（％）に相等する。Ｙ〜Ｃ毎に第１補正量Ｍｏｘや補正係数δｘの大きさが異なるため、Ｙ〜Ｃの補正量Ｍ（Ｎ）は、傾き補正量Ｓｘ（ｘ＝ｙ、ｍ、ｃ）を同一としても異なることとなる。

【0034】

Ｙに関し、δｙ＝−２×１０^−６、α＝２／３、Ｐ＝１０（ｍｍ）とすると、制御部８０１は、画像クロックの第２補正量ΔＭ（Ｎ）を各セグメントＮについて以下のように算出する。なお、セグメント１については第２補正量ΔＭ（Ｎ）を０とする。
Ｎ＝１：ΔＭ（１）＝０
Ｎ＝２：ΔＭ（２）＝（２／３）×{(２−１６)／１０×（−２×１０^−６）×Ｓｙ}
Ｎ＝３：ΔＭ（３）＝（２／３）×{（３−１６）／１０×（−２×１０^−６）×Ｓｙ}
：
Ｎ＝１６：ΔＭ(１６)＝(２／３)×{（１６−１６）／１０×（−２×１０^−６）×Ｓｙ}
：
Ｎ＝３２：ΔＭ(３２)＝(２／３)×{（３２−１６）／１０×（−２×１０^−６）×Ｓｙ}

【0035】

図６は、Ｙの画像の傾き補正量Ｓｙが２００（μｍ）である場合における各セグメントＮの第２補正量ΔＭ（Ｎ）を示す図である。
画素クロックの周波数を小さくすると、主走査方向における画素間の間隔が拡大し、主走査倍率が大きくなる。反対に、画素クロックの周波数を大きくすると、主走査方向における画素間の間隔が縮小し、主走査倍率が小さくなる。

【0036】

反射ミラー３５１において、走査終了側（セグメント３２に対応する側）程、傾き補正により感光体ドラム２Ｙへ近づくように変位させる場合、走査終了側のレーザ光の光路ＬＹ程、光路長が短くなる。そのため、感光体ドラム２Ｙ上に形成される画像は、走査終了側程、主走査倍率が小さくなる。

【0037】

そこで、制御部８０１は、図６に示すように、主走査方向において走査終了側程、画素クロックの周波数が小さくなるように画素クロックを補正する。画素クロックの周波数を小さくすると主走査倍率は大きくなるので、これより、主走査方向における走査終了側程、主走査倍率を大きくできる。従って、傾き補正によって主走査方向における走査終了側程、主走査倍率が小さくなる影響を、該画素クロックに対する補正により打ち消すことができ、結果、Ｙ〜Ｋ間の画像の主走査倍率ずれを解消できる。

【0038】

以上のように、本実施形態では、主走査方向における各セグメントＮに対して画像クロックの周波数の補正量Ｍ（Ｎ）を設定することで、画像クロックの周波数を部分的に変調でき、傾き補正量を考慮した主走査倍率を設定できる。本実施形態では、このような構成をとることにより、傾き補正の影響による部分的な色ずれを解消できる。

【符号の説明】

【0039】

２Ｙ〜２Ｋ…感光体ドラム（感光体）、３１…光源、３２…ポリゴンミラー（偏向器）、３６…変位機構、２００…画像形成装置、３５１…反射ミラー（ミラー）、８０１…制御部、ＬＹ〜ＬＫ…各色の光路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】