JP5124390B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、コピー機やプリンタ、複合機等の画像形成装置に関する。

近年、複写機やプリンタに代表される電子写真法を用いた画像形成装置における画像形成方式の１つとして、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色分の感光体ドラムを一列に配置し、各感光体ドラムに形成（現像）された各色のトナー像を、用紙または中間転写体に順次転写することにより高速フルカラー印刷を実現するカラータンデム方式が知られている。例えば、下記特許文献１及び２には、このようなカラータンデム方式を採用した画像形成装置において、感光体ドラム等の機械部品の寸法誤差や取付け誤差に起因して発生する色ズレを防止するための補正処理に関する技術が開示されている。
特開平１０−２７８３３８号公報 特開２００７−３０２０７号公報

ところで、カラータンデム方式を採用した画像形成装置において、色ズレが発生する要因は機械部品の寸法誤差や取付け誤差だけに限らない。例えば、近年の画像形成装置では、高速化を図るために、各種センサの出力信号を基に所定の演算処理を実行して各種の制御信号を出力する演算回路を複数設置する構成が採用されている。これらの演算回路は、基板規模を小さくするためにそれぞれ個別の基板上に配置され、さらに各基板上には、それぞれの演算回路を動作させるためのクロック信号源である発振回路が個別に設けられていることが一般的である。このように基板毎に（演算回路毎に）発振回路を個別に設ける構成を採用する理由は、仮にある基板上の発振回路で生成したクロック信号を他の基板に供給する構成を採用すると、発振周波数が高いことによりクロック伝送品質上問題が生じたり、不要な電磁輻射が大きくなるためである。

しかしながら、基板毎に発振回路を設ける構成を採用した場合であっても、それぞれの発振回路は理想の発振周波数に対して公差を有するため、全ての発振回路の発振周波数が全く同じ関係を保つことはない。このような発振回路間に存在する発振周波数の公差ズレが上述した色ズレの要因となる可能性がある。ここで、発振周波数の公差ズレに起因する色ズレを具体的に説明するために、例えば、感光体ドラムに対してポリゴンミラーによってレーザを照射することで露光を行うレーザ・スキャニング・ユニット（以下、ＬＳＵと称す）を搭載し、各色の感光体ドラムに形成（現像）された各色のトナー像を、中間転写体である転写ベルトに順次転写（１次転写）した後、転写ベルトに形成された画像を２次転写ローラによって用紙に一括転写（２次転写）する構成のカラータンデム方式を採用した画像形成装置を想定する。

このような画像形成装置において、ＬＳＵのレーザ走査速度を決定付けるポリゴンモータ（ポリゴンミラーを駆動するモータ）の制御クロック信号を生成する演算回路と、転写ベルトを駆動する転ベルモータの制御クロック信号を生成する演算回路とに対し、クロック信号を供給する発振回路が個別に設けられている場合、発振回路間に発振周波数の公差ズレが存在するため、感光体ドラムへのレーザ走査による露光処理速度と転写ベルトの移動速度との間に速度差が発生し、その結果、転写ベルト上に１次転写された画像の副走査方向に色ズレが発生することになる。

本出願人は、上記のような発振回路毎に存在する発振周波数の公差ズレに起因して発生する色ズレを防止し得る発明を、特願２００７−３００２４０として出願している。以下、この特願２００７−３００２４０に記載されている発明について、図６に示すように、ポリゴンモータに第１制御クロック信号を供給する第１演算回路３３と、転ベルモータに第２制御クロック信号を供給する第２演算回路３７とを含むモータ制御回路を例示して説明する。

図６において、基準発振回路３０は、周波数ｆｏを有する基準クロック信号を生成して第１周波数カウンタ３２及び第２周波数カウンタ３６に出力する。ここで、基準クロック信号の周波数ｆｏは、以下に述べる第１クロック信号の周波数ｆａ及び第２クロック信号の周波数ｆｂと比べて十分低い値（例えば１／１０００）に設定されている。第１発振回路３１は、周波数ｆａを有する第１クロック信号を生成して第１周波数カウンタ３２及び第１演算回路３３に出力する。

第１周波数カウンタ３２は、基準クロック信号を被計測クロック、第１クロック信号を計測クロックとする周波数カウンタであり、基準クロック信号の周期を第１クロック信号で計測した結果を表す第１カウント値Ｃａ（＝ｆａ／ｆｏ）を第１演算回路３３に出力する。第１センサ群３４は、ポリゴンモータの駆動開始タイミングや駆動停止タイミング等、第１制御クロック信号の生成に必要な情報を検出するためのセンサであり、この情報を表す出力信号を第１演算回路３３に出力する。

第１演算回路３３は、第１カウント値Ｃａ及び第１センサ群３４から取得した情報に基づいて、第１クロック信号を分周（分周比Ｎａ）してポリゴンモータを制御するための第１制御クロック信号を生成する。ここで、第１演算回路３３は、第１カウント値Ｃａを基に、基準クロック信号と第１クロック信号との周波数ズレを補正して第１制御クロック信号を生成する機能を有している。具体的には、第１演算回路３３は、基準発振回路３０と第１発振回路３１の発振周波数に公差ズレがない理想的な場合の第１カウント値Ｃａｏを予め記憶しており、第１周波数カウンタ３２から出力される第１カウント値Ｃａを理想的な第１カウント値Ｃａｏで除算することにより、周波数ズレ率Ｚａ（＝Ｃａ／Ｃａｏ）を算出する。

そして、第１演算回路３３は、上記のように算出した周波数ズレ率Ｚａを用いて分周比Ｎａを補正し（具体的には、分周比Ｎａに周波数ズレ率Ｚａを乗算する）、補正後の分周比Ｎａ’を用いて第１制御クロック信号を生成する。この時、第１制御クロック信号の周波数ｆａ１は、ｆａ１＝ｆａ／Ｎａ’＝ｆａ／（Ｎａ・Ｚａ）で表される。つまり、基準クロック信号と第１クロック信号との周波数ズレが補正された状態で第１制御クロック信号が生成される。

第２発振回路３５は、周波数ｆｂを有する第２クロック信号を生成して第２周波数カウンタ３６及び第２演算回路３７に出力する。第２周波数カウンタ３６は、基準クロック信号を被計測クロック、第２クロック信号を計測クロックとする周波数カウンタであり、基準クロック信号の周期を第２クロック信号で計測した結果を表す第２カウント値Ｃｂ（＝ｆｂ／ｆｏ）を第２演算回路３７に出力する。第２センサ群３８は、転ベルモータの駆動開始タイミングや駆動停止タイミング等、第２制御クロック信号の生成に必要な情報を検出するためのセンサであり、この情報を表す出力信号を第２演算回路３７に出力する。

第２演算回路３７は、第２カウント値Ｃｂ及び第２センサ群３８から取得した情報に基づいて、第２クロック信号を分周（分周比Ｎｂ）して転ベルモータを制御するための第２制御クロック信号を生成する。ここで、第２演算回路３７は、第２カウント値Ｃｂを基に、基準クロック信号と第２クロック信号の周波数ズレを補正して第２制御クロック信号を生成する機能を有している。具体的には、第２演算回路３７は、基準発振回路３０と第２発振回路３５の発振周波数に公差ズレがない理想的な場合の第２カウント値Ｃｂｏを予め記憶しており、第２周波数カウンタ３６から出力される第２カウント値Ｃｂを理想的な第２カウント値Ｃｂｏで除算することにより、周波数ズレ率Ｚｂ（＝Ｃｂ／Ｃｂｏ）を算出する。

そして、第２演算回路３７は、上記のように算出した周波数ズレ率Ｚｂを用いて分周比Ｎｂを補正し（具体的には、分周比Ｎｂに周波数ズレ率Ｚｂを乗算する）、補正後の分周比Ｎｂ’を用いて第２制御クロック信号を生成する。この時、第２制御クロック信号の周波数ｆｂ１は、ｆｂ１＝ｆｂ／Ｎｂ’＝ｆｂ／（Ｎｂ・Ｚｂ）で表される。つまり、基準クロック信号と第２クロック信号との周波数ズレが補正された状態で第２制御クロック信号が生成される。

このような構成を採用することにより、第１発振回路３１及び第２発振回路３５の発振周波数ｆａ、ｆｂに公差ズレが存在する場合であっても、第１演算回路３３にて生成される第１制御クロック信号と、第２演算回路３７にて生成される第２制御クロック信号とは、基準クロック信号に対して同期関係に維持されるため、レーザ走査速度（露光処理速度）と転写ベルトの移動速度との間に速度差が発生することを防止することができ、その結果、転写ベルト上に１次転写された画像の副走査方向に色ズレが発生することを防止することができる。

一方、近年の画像形成装置では、複数のメカトロ部品に対して各々の制御クロック信号を供給して動作させている。よって、上述した特願２００７−３００２４０の発明を用いて、画像形成装置内部のシステム全体における発振回路同士の公差ずれを完全に補正しようとすると、各々の制御クロック信号を生成している全ての回路（ハード・ソフトを含む）に対して補正演算を行う必要があり、それらの補正演算のためにＣＰＵや演算回路等のリソースが消費されてしまう。

このように、クロック補正処理の演算のためにＣＰＵや演算回路等のリソースを使用すると、システム全体の処理能力が低下してしまう。また、システム全体の処理能力の低下を抑制するためには、高速・複雑な処理を行うことが可能な高性能ＣＰＵや演算回路が必要となるため、装置コストの増加を招くことになる。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、リソースの消費を最低限に抑えつつ、高精度に色ズレを防止することの可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、画像形成装置に係る第１の解決手段として、駆動部を制御するための制御クロック信号を生成する演算回路にクロック信号を供給する発振回路を、前記演算回路毎に個別に備える画像形成装置であって、少なくとも副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成を採用すると共に、各現像器に対応する各色のパッチを副走査方向に沿って所定間隔で形成する制御部と、所定箇所に設置され、前記各色のパッチが通過する毎に所定レベルとなるパッチ検出信号を出力するパッチ検出センサと、１ライン周期を規定する水平同期信号を計測クロック、前記パッチ検出信号を被計測クロックとするカウンタとを備え、前記制御部は、前記カウンタのカウント値を基に色ズレ量を把握し、該色ズレ量が補正されるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする。

また、画像形成装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成として、前記クロック信号より低い周波数を有する基準クロック信号を生成する基準クロック生成回路と、前記演算回路毎に個別に設けられ、前記基準クロック信号を被計測クロックとし、前記発振回路から供給されるクロック信号を計測クロックとする周波数カウンタとを備え、前記演算回路の各々は、自己に対応する周波数カウンタのカウント値を基に、自己に対応する発振回路から供給されるクロック信号の前記基準クロック信号に対する周波数ズレを補正して前記制御クロック信号を生成するという構成を採用することを特徴とする。

また、画像形成装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記演算回路の各々は、自己に対応する周波数カウンタのカウント値を、自己に対応する発振回路の発振周波数が理想的な場合のカウント値で除算することにより周波数ズレ率を算出し、該周波数ズレ率を前記制御クロック信号の生成に使用する分周比に乗算し、該乗算後の分周比にて自己に対応する発振回路から供給されるクロック信号を分周して前記制御クロック信号を生成することを特徴とする。

また、画像形成装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、露光器としてレーザ・スキャニング・ユニットを用いる場合において、ドットの大きさを規定するドットクロック信号を分周することで生成した基準クロック信号と、レーザを走査するモータの速度を規定する制御クロック信号と、搬送系モータの速度を規定する制御クロック信号と、感光体ドラムを回転駆動するモータの速度を規定する制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用することを特徴とする。

また、画像形成装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、露光器としてＬＥＤプリントヘッドを用いる場合において、水平同期信号を分周することで生成した基準クロック信号と、搬送系モータの速度を規定する制御クロック信号と、感光体ドラムを回転駆動するモータの速度を規定する制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用することを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成を採用すると共に、個体ばらつきや環境変動等による、ローラ径やベルトの延び量、用紙のスリップ量の変化が原因で発生する色ズレに関しては、クロック同士の同期関係を維持するための構成が不要となるため、リソースの消費を最低限に抑えつつ、高精度に色ズレを防止することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。なお、本実施形態に係る画像形成装置として、カラータンデム方式を採用したレーザカラープリンタを例示して説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成図である。図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１００は、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂと、転写ベルト２０と、搬送ローラ２１、２２と、１次転写ローラ２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂと、２次転写ローラ２４と、用紙カセット２５と、給紙ローラ２６と、定着器２７と、排紙ローラ２８とから構成されている。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の４色の各色に対応して設けられていると共に、図中のＹ軸方向（副走査方向）に沿って一列に配置されており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各処理によって、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を転写ベルト２０に順次転写（１次転写）する。以下、これら画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂの詳細な構成について説明するが、各ユニットは使用する現像剤（トナー）の色が異なるだけで主要な構成は同一であるため、代表的に画像形成ユニット１０Ｙを用いて説明する。

画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１１Ｙ、帯電器１２Ｙ、露光器１３Ｙ、現像器１４Ｙから構成されている。感光体ドラム１１Ｙは、図中のＸ軸方向（主走査方向）を回転軸とする円筒形状の静電潜像担持体であり、転写ベルト２０を挟持した状態で１次転写ローラ２３Ｙと対向するように、図示の回転方向に回転自在に設置されている。感光体ドラム１１Ｙの回転速度は、不図示の感光体ドラムモータの回転速度によって決定付けられており、この感光体ドラムモータは後述する第３演算回路４２から供給される第３制御クロック信号によって制御されるものである。

帯電器１２Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向（つまりＸ軸方向）に沿って延在しており、感光体ドラム１１Ｙの表面に向かってマイナスに帯電した電荷を放出することにより、感光体ドラム１１Ｙの表面を一様に帯電させる（帯電処理）。

露光器１３Ｙは、不図示のレーザ光源、ポリゴンモータ等を備えるレーザ・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）から構成されており、レーザ光源から出射されるレーザ光を、ポリゴンモータを回転駆動することで感光体ドラム１１Ｙの主走査方向に沿って走査することにより、感光体ドラム１１Ｙの表面における所定の位置のマイナス電荷を消去し、イエロー画像に対応する静電潜像を形成する（露光処理）。つまり、レーザ走査速度（露光処理速度）は、ポリゴンモータの回転速度で決定付けられており、このポリゴンモータは後述する第１演算回路３３から供給される第１制御クロック信号によって制御されるものである。

現像器１４Ｙは、感光体ドラム１１Ｙの回転軸方向に沿って延在しており、不図示のイエロー用のトナーカートリッジからトナーの供給を受け、このトナーを感光体ドラム１１Ｙの表面に向かって放出することにより、感光体ドラム１１Ｙの表面に露光処理により形成された静電潜像に応じたトナー像を形成する（現像処理）。このように感光体ドラム１１Ｙの表面に形成されたトナー像は、感光体ドラム１１Ｙと１次転写ローラ２３Ｙとの間をＹ軸方向に移動する転写ベルト２０上に転写される（１次転写処理）。具体的には、１次転写ローラ２３Ｙに所定の転写電圧が印加され、転写ベルト２０をプラスに帯電させることにより、感光体ドラム１１Ｙの表面に形成されたトナー像を転写ベルト２０上に転写させる。

画像形成ユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂも上述した画像形成ユニット１０Ｙと同様の構成となっている。つまり、画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１１Ｍ、帯電器１２Ｍ、露光器１３Ｍ、現像器１４Ｍから構成されており、感光体ドラム１１Ｍの表面に形成されたマゼンタ画像に対応するトナー像は、感光体ドラム１１Ｍと１次転写ローラ２３Ｍとの間をＹ軸方向に移動する転写ベルト２０上に転写される。

また、画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１１Ｃ、帯電器１２Ｃ、露光器１３Ｃ、現像器１４Ｃから構成されており、感光体ドラム１１Ｃの表面に形成されたシアン画像に対応するトナー像は、感光体ドラム１１Ｃと１次転写ローラ２３Ｃとの間をＹ軸方向に移動する転写ベルト２０上に転写される。また、画像形成ユニット１０Ｂは、感光体ドラム１１Ｂ、帯電器１２Ｂ、露光器１３Ｂ、現像器１４Ｂから構成されており、感光体ドラム１１Ｂの表面に形成されたブラック画像に対応するトナー像は、感光体ドラム１１Ｂと１次転写ローラ２３Ｂとの間をＹ軸方向に移動する転写ベルト２０上に転写される。

以上のように画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂによって、中間転写体である転写ベルト２０上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各画像に対応するトナー像が順次転写されて１つのトナー像に重ね合わされる。この転写ベルト２０は、搬送ローラ２１、２２の回転によってＹ軸方向（副走査方向）を往復移動するものであり、その移動速度と画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂによる画像形成速度（現像処理が完了するまでの速度）とは、転写ベルト２０上にトナー像が順次転写されて重ね合わされる際に色ズレが発生しないように同期制御されている。転写ベルト２０の移動速度は、搬送ローラ２１、２２を回転駆動するための不図示の転ベルモータによって決定付けられており、この転ベルモータは後述する第２演算回路３７から供給される第２制御クロック信号によって制御されるものである。

２次転写ローラ２４は、転写ベルト２０を狭持した状態で搬送ローラ２１と対向するように設置されており、用紙カセット２５から給紙ローラ２６によって用紙Ｐが２次転写ローラ２４と転写ベルト２０との間に搬送されることにより、転写ベルト２０上に形成されたトナー像が用紙Ｐ上に一括転写される（２次転写処理）。このような２次転写処理によってトナー像が形成された用紙Ｐは定着器２７に搬送される。

定着器２７は、互いに対向配置された加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとから構成されており、これら加熱ローラ２７ａと加圧ローラ２７ｂとの間に搬送された用紙Ｐを加熱及び加圧することによりトナー像を用紙Ｐに定着させる（定着処理）。これにより、用紙Ｐ上には所望のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、 排紙ローラ２８によって装置本体外部に排紙される。

一方、図２は、上述した画像形成装置１００の要部ブロック構成図である。この図２では、Ｖｉｄｅｏクロック（ドットの大きさを規定するドットクロック）と、ポリゴンクロック（ポリゴンモータの速度を規定する第１制御クロック信号）と、搬送クロック（搬送系の転ベルモータの速度を規定する第２制御クロック信号）と、ドラム駆動クロック（感光体ドラムモータの速度を規定する第３制御クロック信号）との同期関係を維持して色ズレ発生を防止するためのモータ制御回路のブロック構成例を示している。なお、図２において、図６と同様の構成要素には同一符号を付し、以下での説明を省略する。

この図２に示すように、基準発振回路３０の代わりに基準クロック生成回路として、Ｖｉｄｅｏクロック生成回路３０Ａ及び分周回路３０Ｂが設けられており、さらに、感光体ドラムモータ用の第３制御クロック信号を生成するための、第３発振回路４０、第３周波数カウンタ４１、第３演算回路４２及び第３センサ群４３が設けられている。

Ｖｉｄｅｏクロック生成回路３０Ａは、Ｖｉｄｅｏクロック信号を生成して分周回路３０Ｂに出力する。分周回路３０Ｂは、Ｖｉｄｅｏクロック信号を所定の分周比で分周することで基準クロック信号を生成し、該基準クロック信号を第１周波数カウンタ３２、第２周波数カウンタ３５及び第３周波数カウンタ４１に出力する。

第３発振回路４０は、第３クロック信号を生成して第３周波数カウンタ４１及び第３演算回路４２に出力する。第３周波数カウンタ４１は、基準クロック信号を被計測クロック、第３クロック信号を計測クロックとする周波数カウンタであり、基準クロック信号の周期を第３クロック信号で計測した結果を表す第３カウント値を第３演算回路４２に出力する。

第３演算回路４２は、第１演算回路３３及び第２演算回路３７と同様に、第３クロック信号、第３カウント値、第３センサ群４３の出力信号に基づいて、感光体ドラムモータを駆動するための第３制御クロック信号を生成し、当該第３制御クロック信号を感光体ドラムモータに供給する。第３センサ群４３は、感光体ドラムモータの駆動開始タイミングや駆動停止タイミング等、第３制御クロック信号の生成に必要な情報を検出するためのセンサであり、この情報を表す出力信号を第３演算回路４２に出力する。

このような構成を採用することにより、第１発振回路３１と、第２発振回路３５と、第３発振回路４０との間に発振周波数の公差ずれが存在している場合であっても、Ｖｉｄｅｏクロック（ドットクロック）と、ポリゴンクロック（第１制御クロック信号）と、搬送クロック（第２制御クロック信号）と、ドラム駆動クロック（第３制御クロック信号）との同期関係が維持され、高精度に副走査方向の色ズレ及び主走査方向の等倍度ズレを防止することが可能となる。

なお、図１では、露光器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ、１３Ｋとして、レーザ光源、ポリゴンモータ等からなるレーザ・スキャニング・ユニット（ＬＳＵ）を使用した画像形成装置１００を例示したが、ＬＥＤプリントヘッドを露光器として使用する場合もあり得る。この場合、水平同期信号（１ライン周期を規定するラインクロック）と、搬送クロック（転ベルモータ用の第２制御クロック信号）と、ドラム駆動クロック（感光体ドラムモータ用の第３制御クロック信号）との同期関係を維持すれば、副走査方向の色ズレを防止することができる。

このように、水平同期信号と、搬送クロック（第２制御クロック信号）と、ドラム駆動クロック（第３制御クロック信号）との同期関係を維持するためには、図２において、Ｖｉｄｅｏクロック生成回路３０Ａを水平同期信号生成回路に替えると共に、ポリゴンモータを使用する必要がないため、第１発振回路３１、第１周波数カウンタ３２、第１演算回路３３及び第１センサ群３４を削除すれば良い。

一方、画像形成装置１００では、個体ばらつきや環境変動等が原因で、ローラ径やベルトの延び量、用紙のスリップ量などが変化するため、センサを用いて色ズレ量を計測し、その計測結果を基に色ズレをフィードバック制御によって補正する手法が従来から採用されている。この場合、色ズレ量を計測する方法として、図３に示すように、各現像器１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｍ、１４Ｂの各々に対応する各色（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ））のパッチを副走査方向に沿って所定間隔で形成し、各色のパッチが固定設置されたセンサ面上を通過する時間の計測を行い、この計測結果とパッチの移動速度（搬送速度）との関係からパッチ間の距離を算出し、この算出結果とパッチ間距離の目標値との差分を色ズレ量とする方法が一般的である。

例えば、パッチ間距離の目標値を５０ラインと設定してパッチを形成し、パッチがセンサ面上を通過する時間から得られたパッチ間距離の算出結果が５２ラインであったとすると、２ライン分の色ズレが発生していることがわかる。従って、この２ライン分の色ズレ量を補正するように、搬送系の転ベルモータや感光体ドラムモータ等の速度をフィードバック制御すれば良い。

しかしながら、このように時間計測方法を用いてパッチ間距離を算出する場合、タイマ等の時間計測手段を用いることになるが、本来ならばこのタイマの動作クロックも上述した基準クロック信号との同期関係を維持させる必要がある。すなわち、別途、タイマの動作クロックと基準クロック信号との同期関係を維持させるための、カウンタ回路や周波数ズレ補正機能を有する演算回路が必要となる（リソースの消費増大を招く）。

このため、本実施形態では、リソースの消費を最低限に抑えつつ、高精度に色ズレを防止するために、少なくとも副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成を採用する。つまり、図２に示すように、露光器としてレーザ・スキャニング・ユニットを用いる場合は、Ｖｉｄｅｏクロック信号（ドットクロック）を分周することで生成した基準クロック信号と、ポリゴンモータの速度を規定する第１制御クロック信号と、転ベルモータの速度を規定する第２制御クロック信号と、感光体ドラムモータの速度を規定する第３制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用し、露光器としてＬＥＤプリントヘッドを用いる場合は、水平同期信号を分周することで生成した基準クロック信号と、第２制御クロック信号と、第３制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用する。

そして、本実施形態では、個体ばらつきや環境変動等による、ローラ径やベルトの延び量、用紙のスリップ量の変化が原因で発生する色ズレに関しては、図４に示す構成を採用する。図４において、符号５０はパッチ検出センサ、符号５１はカウンタ、符号５２は制御部である。パッチ検出センサ５０は、例えば光センサであり、転写ベルト２０の近傍または用紙搬送経路のいずれかの所定箇所に設置され、各色のパッチが通過する毎にハイレベルとなるパッチ検出信号をカウンタ５１に出力する。

カウンタ５１は、１ライン周期を規定する水平同期信号を計測クロック、パッチ検出信号を被計測クロックとするカウンタであり、パッチ検出信号の周期を水平同期信号で計測した結果を表すカウント値を制御部５２に出力する。ここで、露光器としてＬＥＤプリントヘッドを用いる場合は、ＬＥＤプリントヘッドの駆動に用いられる水平同期信号をそのまま使用することができる。また、露光器としてレーザ・スキャニング・ユニットを用いる場合は、水平同期信号として、１ライン毎のレーザの走査タイミングを規定するタイミング信号や、ポリゴンモータの回転数から演算した理論値を使用することができる。

制御部５２は、図３に示すように、画像形成装置１００内の各駆動部を制御して各現像器に対応する各色のパッチを副走査方向に沿って所定間隔で形成する機能と、カウンタ５１のカウント値を基に色ズレ量を把握し、該色ズレ量が補正されるようにフィードバック制御を行う機能を有している。

図５は、パッチ検出センサ５０から出力されるパッチ検出信号と、水平同期信号との時間的対応関係を示すタイミングチャートである。図５に示すように、パッチ検出信号は、各色のパッチが通過したタイミングでハイレベルに遷移する。一方、水平同期信号は、１ライン周期を規定する信号であるため、パッチ検出信号よりも高い周波数を有する。カウンタ５１は、パッチ検出信号の１周期（隣接するパッチ間）内に存在する水平同期信号のパルス数をカウントする。言い換えれば、カウンタ５１のカウント値は、隣接するパッチ間に存在するライン数（つまりパッチ間距離）を表すものである。

制御部５２は、上記のようにカウンタ５１から得られるカウント値（パッチ間距離）と、パッチ間距離の目標値との差分を色ズレ量として把握し、該色ズレ量が補正されるようにフィードバック制御を行う。例えば、パッチ間距離の目標値を５０ラインと設定してパッチを形成し、カウンタ５１から得られたカウント値（パッチ間距離）が５２ラインであったとすると、２ライン分の色ズレが発生していることがわかる。従って、この２ライン分の色ズレ量を補正するように、搬送系の転ベルモータや感光体ドラムモータ等の速度をフィードバック制御すれば良い。

このように、図４の構成によると、タイマ等の時間計測手段を用いてパッチ間距離を算出する必要がなく、直接的にパッチ間距離を求めることができるので、タイマの動作クロックと基準クロック信号との同期関係を維持させるための、カウンタ回路や周波数ズレ補正機能を有する演算回路が不要となる。

以上のように、本実施形態では、少なくとも副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成を採用すると共に、個体ばらつきや環境変動等による、ローラ径やベルトの延び量、用紙のスリップ量の変化が原因で発生する色ズレに関しては、図４に示す構成を採用することにより、リソースの消費を最低限に抑えつつ、高精度に色ズレを防止することの可能な画像形成装置１００を提供することが可能となる。

なお、上記実施形態では、少なくとも副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成として、レーザ・スキャニング・ユニットを用いる場合は、Ｖｉｄｅｏクロック信号（ドットクロック）を分周することで生成した基準クロック信号と、ポリゴンモータの速度を規定する第１制御クロック信号と、転ベルモータの速度を規定する第２制御クロック信号と、感光体ドラムモータの速度を規定する第３制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用し、ＬＥＤプリントヘッドを用いる場合は、水平同期信号を分周することで生成した基準クロック信号と、第２制御クロック信号と、第３制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用する場合を例示したが、本発明はこれに限定されず、この他、副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号が存在する場合は同様に基準クロック信号に対して同期関係を維持可能な構成を設けても良い。

また、上記実施形態では、カウンタ５１をハードウェアとしたが、このカウンタ５１の機能を制御部５２に持たせてソフトウェアカウンタとしても良い。また、画像形成装置１００としてレーザカラープリンタを例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、複写機（コピー機）や、複合機（プリンタやコピー機、ＦＡＸ機等の複数機器の機能を備えるもの）等にも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成概略図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００におけるモータ制御回路のブロック構成図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００において個体ばらつきや環境変動等に起因する色ズレ量の計測に関する説明図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００において個体ばらつきや環境変動等に起因する色ズレ量の補正するための回路ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００において個体ばらつきや環境変動等に起因する色ズレ量の補正に関する補足説明図である。 先に出願した画像形成装置の色ズレ防止用の回路構成に関する説明図である。

符号の説明

１００…画像形成装置、１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂ…画像形成ユニット、２０…転写ベルト、２１、２２…搬送ローラ、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｂ…１次転写ローラ、２４…２次転写ローラ、２５…用紙カセット、２６…給紙ローラ、２７…定着器、２８…排紙ローラ、３０Ａ…Ｖｉｄｅｏクロック生成回路、３０Ｂ…分周回路、３１…第１発振回路、３２…第１周波数カウンタ、３３…第１演算回路、３４…第１センサ群、３５…第２発振回路、３６…第２周波数カウンタ、３７…第２演算回路、３８…第２センサ群、４０…第３発振回路、４１…第３周波数カウンタ、４２…第３演算回路、４３…第３センサ群、５０…パッチ検出センサ、５１…カウンタ、５２…制御部

Claims (5)

1. 駆動部を制御するための制御クロック信号を生成する演算回路にクロック信号を供給する発振回路を、前記演算回路毎に個別に備える画像形成装置であって、
   少なくとも副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成を採用すると共に、
   各現像器に対応する各色のパッチを副走査方向に沿って所定間隔で形成する制御部と、
   所定箇所に設置され、前記各色のパッチが通過する毎に所定レベルとなるパッチ検出信号を出力するパッチ検出センサと、
   １ライン周期を規定する水平同期信号を計測クロック、前記パッチ検出信号を被計測クロックとするカウンタと、を備え、
   前記制御部は、前記カウンタのカウント値を基に色ズレ量を把握し、該色ズレ量が補正されるようにフィードバック制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記副走査方向の色ズレ発生の原因となる制御クロック信号と、所定の基準クロック信号との同期関係の維持を可能とする構成として、
   前記クロック信号より低い周波数を有する基準クロック信号を生成する基準クロック生成回路と、
   前記演算回路毎に個別に設けられ、前記基準クロック信号を被計測クロックとし、前記発振回路から供給されるクロック信号を計測クロックとする周波数カウンタと、を備え、
   前記演算回路の各々は、自己に対応する周波数カウンタのカウント値を基に、自己に対応する発振回路から供給されるクロック信号の前記基準クロック信号に対する周波数ズレ
   を補正して前記制御クロック信号を生成する、という構成を採用することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記演算回路の各々は、自己に対応する周波数カウンタのカウント値を、自己に対応する発振回路の発振周波数が理想的な場合のカウント値で除算することにより周波数ズレ率を算出し、該周波数ズレ率を前記制御クロック信号の生成に使用する分周比に乗算し、該乗算後の分周比にて自己に対応する発振回路から供給されるクロック信号を分周して前記制御クロック信号を生成することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 露光器としてレーザ・スキャニング・ユニットを用いる場合において、
   ドットの大きさを規定するドットクロック信号を分周することで生成した基準クロック信号と、レーザを走査するモータの速度を規定する制御クロック信号と、搬送系モータの速度を規定する制御クロック信号と、感光体ドラムを回転駆動するモータの速度を規定する制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 露光器としてＬＥＤプリントヘッドを用いる場合において、
   水平同期信号を分周することで生成した基準クロック信号と、搬送系モータの速度を規定する制御クロック信号と、感光体ドラムを回転駆動するモータの速度を規定する制御クロック信号との同期関係を維持する構成を採用することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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