(57)【要約】【課題】  主走査方向の画像倍率を常に的確に補正することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】  画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体１１０上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段１０９と、内部の温度を測定する温度センサ１１１と、偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する２つの光ビーム検出手段１０１、１０２と、２つの光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段１０４と、時間差計測手段で計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段１０５とを備え、加重平均の平均化するデータ個数を、画像書込みユニット内の温度変化量によって可変する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、内部の温度を測定する温度センサと、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段により計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の平均化するデータ個数を前記画像書込みユニット内の温度変化量によって可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段により計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の平均化するデータ個数を連続印刷時の印刷枚数のカウント値によって可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、内部の温度を測定する温度センサと、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段で計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の重み付け係数を画像書込みユニット内の温度変化量によって可変することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段で計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の重み付け係数を連続印刷時の印刷枚数のカウント値によって可変することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ビームを用いて像担持体上にフルカラー画像または複数色を重ね合わせる画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、印刷機などの画像形成装置に関し、特に主走査方向の画像倍率補正技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、レーザの走査時間を測定したら、その測定時間より得られた倍率補正値をリアルタイムに反映したり、あるいはポリゴンミラー各面の走査時間を個別に測定し、ポリゴンミラー各面に違った倍率補正値をリアルタイムに反映したりする画像形成装置が知られている。また、レーザの走査時間を平均化して、倍率補正値を決定する画像形成装置もある（例えば特許文献１〜３）。
【特許文献１】特開２００２−９６５０２公報
【特許文献２】特開平６−１８９０７２号公報
【特許文献３】特開２００１−１０８９２１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記したような従来技術では、いずれも高速の処理が求められ、構成容量が大きくなってしまうという欠点があった。
また、平均化処理などは単純な平均化のため、印刷し始めの画像書込みユニット内部の温度変化が激しい時の、レーザ走査時間の変化が急な時間帯や、印刷枚数が中盤にかかる画像書込みユニット内部の温度変化が落ち着き、レーザ走査時間の変化が緩やかになる時間帯などがあり、その変化に適切に対応した倍率補正ができなかった。
そこで本発明は上記したような問題点を解決するため、主走査方向の画像倍率を常に的確に補正できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、内部の温度を測定する温度センサと、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段により計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の平均化するデータ個数を前記画像書込みユニット内の温度変化量によって可変することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段により計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の平均化するデータ個数を連続印刷時の印刷枚数のカウント値によって可変することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、内部の温度を測定する温度センサと、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段で計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の重み付け係数を画像書込みユニット内の温度変化量によって可変することを特徴とする。
請求項４記載の発明は、画像信号に応じて変調された光ビームを走査することによって像担持体上に画像を形成する画像書込みユニットを備えた画像形成装置であって、前記画像書込みユニットは、画像信号に応じて変調された光ビームを主走査方向に偏向する偏向手段と、前記偏向手段により偏向された光ビームを主走査線上の２箇所でそれぞれ検出する光ビーム検出手段と、前記光ビーム検出手段のうちの一方が光ビームを検出してから他方が光ビームを検出するまでの時間差を計測する時間差計測手段と、前記時間差計測手段で計測した時間差の加重平均値より、主走査方向における像担持体上の画像の倍率を補正する倍率補正制御手段と、を備え、加重平均の重み付け係数を連続印刷時の印刷枚数のカウント値によって可変することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１、３の画像形成装置によれば、画像書込みユニット内部の温度変化に合わせて、１ラインの走査時間を加重平均する時の、データ数および重み付け係数を調整しているので、温度変化により１ラインの走査時間の変動に緩急があっても、その変化率に合わせて最適な倍率補正を行うことができる。
請求項２、４の画像形成装置によれば、連続印刷中の印刷カウント数に合わせて、１ラインの走査時間を加重平均する時の、データ数および重み付け係数を調整しているので温度センサが必要なく、より低コストで最適な倍率補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。
この画像形成装置は、搬送ベルトに沿って画像形成部が並んだタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置であり、各々異なる色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）の画像形成部が、転写紙１を搬送する搬送ベルト２に沿って一列に配置されている。
搬送ベルト２は、その一方が駆動回転する駆動ローラと他方が従動回転する従動ローラである搬送ローラ３、４によって架設されており、搬送ローラ３、４の回転により矢印方向に回転駆動される。
搬送ベルト２の下部には、転写紙１が収納された給紙トレイ５が備えられている。収納された転写紙１のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時には給紙され、途中レジストセンサ１４により各ユニットとのタイミングが取られ、静電吸着によって搬送ベルト２上に吸着される。
吸着された転写紙１は、第１の画像形成部（イエロー）に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。第１の画像形成部（イエロー）は、感光体ドラム６Ｙと、感光体ドラム６Ｙの周囲に配置された帯電器７Ｙ、現像器９Ｙ、感光体クリーナ１０Ｙ等から構成されている。
【０００７】
感光体ドラム６Ｙの表面は、帯電器７Ｙで一様に帯電された後、露光器８によりイエローの画像に対応したレーザ光１１Ｙで露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器９Ｙで現像され、感光体ドラム６Ｙ上にトナー像が形成される。
このトナー像は感光体ドラム６Ｙと搬送ベルト２上の転写紙と接する位置（転写位置）で転写器１２Ｙによって転写され、転写紙１上に単色（イエロー）の画像を形成する。転写が終わった感光体ドラム６Ｙは、ドラム表面に残った不要なトナーを感光体クリーナ１０Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備えることとなる。
このように、第１の画像形成部（イエロー）で単色（イエロー）を転写された転写紙１は、搬送ベルト２によって第２の画像形成部（マゼンタ）に搬送される。
第２の画像形成部は、感光体ドラム６Ｍ、帯電器７Ｍ、現像器９Ｍ、感光体クリーナ１０Ｍ等から構成され、同様に感光体ドラム６Ｍ上に形成されたトナー像（マゼンタ）は、転写紙１上に重ねて転写される。
転写紙１は、さらに感光体ドラム６Ｃ、帯電器７Ｃ、現像器９Ｃ、感光体クリーナ１０Ｃ等から構成され第３の画像形成部（シアン）、感光体ドラム６Ｋ、帯電器７Ｋ、現像器９Ｋ、感光体クリーナ１０Ｋ等から構成され第４の画像形成部（ブラック）に搬送され、同様に形成されたトナー像を形成されたトナー像を転写されてカラー画像を形成してゆく。第４の画像形成部（ブラック）を通過してカラー画像が形成された転写紙１は、搬送ベルト２から剥離され、定着器１３にて定着された後、排紙される。
【０００８】
図２は本発明の画像形成装置における画像書込みユニットであるレーザビーム走査装置の制御系の構成例を示した図である。以下その構成を動作と併せて説明する。
レーザビーム走査装置は、主走査方向両端部に光ビーム（レーザビーム）を検知する光ビーム検出手段としてのセンサ１０１、１０２が備えられており、ｆθレンズ１０３を透過したレーザビームがセンサ１０１、１０２に入射し検知されるような構成となっている。図２においては、複数あるレンズの代表としてｆθレンズ１０３のみを示している。
センサ１０１は、同期検知信号となるレーザビーム走査同期信号の検知を行うための同期検知センサの役割も果たしている。
レーザビームが走査されることにより、センサ１０１、１０２がそれぞれレーザビームを検知してレーザビーム検知信号ＤＥＴＰ１、ＤＥＴＰ２を出力し、このレーザビーム検知信号ＤＥＴＰ１、ＤＥＴＰ２が、時間差計測部１０４へ送られる。
時間差計測部１０４は、センサ１０１の出力信号ＤＥＴＰ１とセンサ１０２の出力信号ＤＥＴＰ２との時間差を測定し、平均化するなどの算術機能を有し、図示しないＣＰＵ（制御装置）からの設定タイミングに応じて測定／演算を行い、測定／算術結果を倍率補正制御部１０５へ送る。
倍率補正制御部１０５は、ＣＰＵから設定された書込クロック周波数および位相シフト値の初期設定値や現在の設定値を記憶する記憶部を有し、例えば、書込クロック周波数によって主走査方向の画像倍率が変わることを利用して最適な書込クロック周波数および位相シフト値を算出する。書込クロック調整単位では調整することができない微少時間の位相をシフトすることにより、画像倍率が変わることを利用して最適な書込クロック周波数および位相シフト値を算出する。
また書込クロック周波数を固定して最適な位相シフト値を算出し、位相シフト値とＣＰＵから設定された基準値を比較して、ＣＰＵの設定により書込クロック設定および位相シフトを制御するための制御信号を書込クロック生成部１０６へ送る。
【０００９】
書込クロック生成部１０６は、ＰＬＬ発信部１０６−１と位相制御部１０６−２とから構成され、倍率補正制御部１０５の制御を受けて書込クロックの生成、および位相シフトを実行する。ＰＬＬ発信部１０６−１は図に示していない発振器からのクロックを受けて、書込クロックＶＣＬＫのｎ倍のクロックを生成する。位相制御部１０６−２はレーザビーム信号ＤＥＴＰ１に同期してＰＬＬ発信クロックをｎ分周し、レーザビーム信号ＤＥＴＰ１に同期した書込クロックＶＣＬＫを生成したり、ＰＬＬ発信クロック半周期の整数倍量を書込クロックの特定周期に加減して１画素単位で書込クロック周期をシフトしたりする。
書込クロック生成部１０６で周波数可変および位相可変による主走査の画像倍率補正がなされた書込クロックＶＣＬＫは、光ビーム発生手段駆動部としてのＬＤ変調装置１０７へ送られる。
ＬＤ変調装置１０７は、レーザビーム走査装置のＬＤユニット内に設けられているレーザダイオード（ＬＤ）１０８の点灯を書込クロック生成部１０６からの書込クロックＶＣＬＫに同期させた画像信号に応じて制御する。
従って、ＬＤ１０８からは、画像信号に応じて変調されたレーザビームが出射され、このレーザビームがポリゴンミラー１０９により偏向されてｆθレンズ１０３を介して感光体１１０上を走査することになる。
【００１０】
図３は本発明の画像形成装置における画像書込みユニットであるレーザビーム走査装置の制御系の他の構成例を示した図である。
図３においては、上記図２に示した制御系では独立制御部として設けられていた倍率補正制御部１０５をＣＰＵ内に設け、時間差計測部１０４は測定／算術結果をＣＰＵへ送る。ＣＰＵは、例えば書込クロック周波数および位相シフト値の初期設定値や現在の設定値を記憶し、書込クロック周波数によって主走査方向の画像倍率が変わることを利用して最適な書込クロック周波数および位相シフト値を算出する。書込クロック調整単位では調整することができない微少時間の位相をシフトすることにより、画像倍率が変わることを利用して最適な書込クロック周波数および位相シフト値を算出する。また書込クロック周波数を固定して最適な位相シフト値を算出し、位相シフト値とＣＰＵから設定された基準値を比較して、ＣＰＵの設定により書込クロック設定および位相シフトを制御するための制御信号を書込クロック生成部１０６へ送ることになる。
なお、図２及び図３においては、書込クロック生成部１０６と時間差計測部１０４および倍率補正制御部１０５は別々のブロックとして示しているが、これらが１つのブロックとして書込クロック生成部となる構成もある。
加重平均によるレーザの１ライン走査時間の平均方法では、先行同期検知用のセンサ１０１と後行同期検知用のセンサ１０２のレーザビーム信号ＤＥＴＰの差より複数回１ライン走査時間を測定する。いま、測定回数をｎ回とし、その時間をＴ１〜Ｔｎとすると、Ｔ１〜Ｔｎ各々に異なった重み付け係数ω１〜ωｎを掛けて平均化する。この時重み付け係数はω１＋ω２＋…＋ωｎ＝１の関係が成り立つようにする。ｎ＝３の場合は、ω１＝０．２５、ω２＝０．２５、ω３＝０．５０するなどが考えられる。
【００１１】
［第１の実施形態］
そして、本発明の第１の実施形態では、図２に示すように、レーザビーム走査装置の画像書込みユニット内部に温度センサ１１１を設け、この温度センサ１１１により測定される温度の変化量により、上記した１ライン走査時間を測定する回数ｎを調整する。
図４に示すように、連続印刷中の初期時は、画像書込みユニット内部の温度変化が急であり、それに合わせて１ライン走査時間も急激に変化する。この時、１ラインの走査時間測定回数ｎを少な目に設定して、急な変化に倍率調整が対応できるようにする。そして、連続印刷の中盤になり画像書込みユニット内部の温度変化が緩やかになったら、１ラインの走査時間測定回数ｎを多めにして倍率補正を緩やかにする。
［第２の実施形態］
第２の実施形態では、第１の実施形態のように画像書込みユニット内の温度を実際には読取らず、連続印刷中にカウントされる印刷枚数より、画像書込みユニット内の温度変化量を予測し、１ライン走査時間を測定する回数ｎを調整するようにする。例えば、図５に示すように予測する温度変化の様子を３つに分け、それぞれ対応する印刷枚数のところで、１ライン走査時間を測定する回数ｎを調整する。
【００１２】
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、第１の実施形態の画像書込みユニット内部の温度変化に対応して、１ライン走査時間を測定する回数ｎを変化させるのではなく、温度変化に対応して重み付け係数を変化させるようにする。
図４に示すように、連続印刷中の初期時は、画像書込みユニット内部の温度変化が急であり、それに合わせて１ライン走査時間も急激に変化する。この時、重み付け係数を測定した順番が新しい方を大きくし、古い方を小さくする。
例えば、１ライン走査時間を測定する回数を５回とした場合、Ｔ１、Ｔ２〜Ｔ５と測定したなら、重み付け係数を、ω１＝０．１、ω２＝０．１、ω３＝０．２、ω４＝０．２、ω５＝０．６にするなどし、より現在の方に重み付けをして、急な変化に倍率調整が対応できるようにする。そして、連続印刷の中盤になり画像書込みユニット内部の温度変化が緩やかになったら、ω１＝０．１５、ω２＝０．１５、ω３＝０．２５、ω４＝０．２５、ω５＝０．３にするなどして、倍率補正を緩やかにする。
［第４の実施形態］
第４の実施形態では、第１の実施形態のように画像書込みユニット内の温度を実際には読取らず、連続印刷中にカウントされる印刷枚数より、画像書込みユニット内の温度変化量を予測し重み付け係数を変化させる。
例えば図６に示すように予測する温度変化の様子を３つに分け、それぞれ対応する印刷枚数のところで重み付け係数を変化させる。
第１及び第３の実施形態においては、レーザ走査時間の短時間の変化ではなく、長時間の変化の様子に重点を置き、測定したレーザの走査時間は加重平均で平滑化し、平均化するデー多数、および重み付け係数を、画像書込みユニット内の温度変化量によって可変することにより、画像書込みユニット内部の温度変化に合わせて適切な倍率補正ができる。
第２及び第４の実施形態においては、第１の実施形態の平均化するデータ数、及び重み付け係数の変更を、連続印刷時の印刷枚数をカウント値によって可変することにより、印刷枚数より画像書込みユニット内部の温度を想定して倍率補正ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図。
【図２】本発明の画像形成装置における画像書込みユニットであるレーザビーム走査装置の制御系の構成例を示した図。
【図３】本発明の画像形成装置における画像書込みユニットであるレーザビーム走査装置の制御系の他の構成例を示した図。
【図４】書き込みユニット内温度と連続印刷枚数との関係を示した特性図（その１）。
【図５】書き込みユニット内温度と連続印刷枚数との関係を示した特性図（その２）。
【図６】書き込みユニット内温度と連続印刷枚数との関係を示した特性図（その３）。
【符号の説明】
【００１４】
１０１、１０２  センサ（光ビーム検出手段）、１０４  時間差計測部（時間差計測手段）、１０５  倍率補正制御部（倍率補正制御手段）、１０９  ポリゴンミラー（偏向手段）、１１０  感光体（像担持体）、１１１  温度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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