JP2009047983A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レジスト補正用のトナーパターンが検出位置に対して主走査方向に大きくずれて先頭ライン又は後尾ラインと傾斜ラインが近接する部分においても、ライン間の検出時間を精度良く検出し、色ずれ量を正確に検出する。
【解決手段】像担持体５上に主走査方向に平行な２本の平行ライン２１ａ、２１ｂと傾斜ライン２１ｃとからなるトナーパターン２１を形成する画像形成手段６Ｙ、６Ｍ，６Ｃ，６Ｋと、トナーパターンを検出する検出手段１６と、該検出手段１６により検出したトナーパターンより主走査方向の色ずれ量を補正する補正手段２０とを備える。検出手段１６は、トナーパターンの先頭の平行ライン２１ａと傾斜ライン２１ｂの間の第１検出時間ｔ１と、傾斜ライン２１ｃと後尾の平行ライン２１ｂとの間の第２検出時間ｔ２を検出し、補正手段２０は、第１検出時間ｔ１と第２検出時間ｔ２のうち長い方の検出時間を用いて主走査方向の色ずれ量を補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は主操作方向の色ずれ量を補正する画像形成装置に関する。

画像信号に基づいて感光体を主走査方向に露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー画像を形成し、該４色のトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせてカラーのトナー画像を形成し、該トナー画像を用紙に転写する画像形成装置では、４色のトナー画像の色ずれを小さくして画像品質を向上するために、レジスト補正動作が行われる。レジスト補正動作では、各色のトナー画像の主走査方向の色ずれを高精度で検出することが要求される。従来、４色のトナー画像の主走査方向の色ずれ量を検出して色ずれ補正を行う種々の装置が提案されている。

例えば、特許文献１では、２つの直角三角形の斜辺が対向し底辺が主走査方向に一致する重ね合わせマークを形成し、該重ね合わせマークを構成する全てのラインの検出時刻から、基準となる色の重ね合わせマークの中心に対する他の色の重ね合わせマークの中心の主走査方向の位置を求めて、色ずれを補正する画像形成装置が提案されている。

特許文献２では、主走査方向に平行な２つのラインと該２つのラインを結ぶ傾斜ラインとからなるＺ形のレジストパターンを形成し、該レジストパターンを構成する先頭ラインから傾斜ラインまでの時間と、傾斜ラインから後尾ラインまでの時間とを検出し、これら２つの時間が一致するように画像書き込み位置を定める画像形成装置が提案されている。

特許文献３，４では、特許文献２と同様にＺ形のレジストパターンを形成し、先頭ラインから後尾ラインまでの時間に対する先頭ラインから傾斜ラインまでの時間の時間比率（又は距離比率）に基づいて色ずれ量を補正する画時形成装置が提案されている。
特開平６−１７１１５６号公報 特開平５−１００５５６号公報 特開２００３−１０７８４２号公報 特開平１１−３１１８８５号公報

ところが、前記特許文献に記載の装置では、先頭ライン又は後尾ラインと傾斜ラインが近接する部分では２本のライン間隔が短いため、２本のライン間の検出時間を精度良く検出できないという問題がある。特に光学式トナーセンサを用いてラインを検出する場合は、図７に示すように、スポット径が小さいとき（ａ）に比べてスポット径が大きいとき（ｂ）は、２つのラインが通過するときセンサ出力の波形が緩慢で接近した状態になり、各ラインの位置の読み取りに誤差が生じやすい。

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、レジスト補正用のトナーパターンが検出位置に対して主走査方向に大きくずれて先頭ライン又は後尾ラインと傾斜ラインが近接する部分においても、ライン間の検出時間を精度良く検出することができ、色ずれ量を正確に検出することができる画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、
像担持体上に主走査方向に平行な２本の平行ラインと該２本の横ラインの間に傾斜ラインとからなるトナーパターンを形成する画像形成手段と、
前記トナーパターンを検出する検出手段と、
該検出手段により検出したトナーパターンより主走査方向の色ずれ量を補正する補正手段とを備えた画像形成装置において、
前記検出手段は、前記トナーパターンの先頭の平行ラインと傾斜ラインの間の第１検出時間と、傾斜ラインと後尾の平行ラインとの間の第２検出時間を検出し、
前記補正手段は、前記第１検出時間と前記第２検出時間のうち長い方の検出時間を用いて主走査方向の色ずれ量を補正するものである。

前記構成では、第１検出時間と第２検出時間の２つの検出時間のうち長い方の検出時間のみを用いるので、読み取り誤差が少ない。また、位置の読み取り誤差が１箇所しか現れず、検出精度を向上させることができる。

前記検出手段は、前記トナーパターンにスポット光を照射してその反射光量から前記トナーパターンを検出するセンサであり、前記トナーパターンのトナー付着量を検出するセンサを兼用し、前記トナーパターンのライン幅より大きいスポット径を有することが好ましい。

前記構成では、検出手段がトナー付着量を検出するときは、スポット径が大きいので、付着量むらの影響が少ない。また、レジスト補正用のトナーパターンの位置を検出するときは、スポット径が大きくても、読み取り誤差の少ない長い方の検出時間を用いるので、読み取り誤差の影響が少ない。

本発明によれば、トナーパターンの先頭の平行ラインと傾斜ラインの間の第１検出時間と、傾斜ラインと後尾の平行ラインとの間の第２検出時間を検出し、第１検出時間と第２検出時間のうち短い方の検出時間を使用せずに、長い方の検出時間を用いて主走査方向の色ずれ量を補正するので、トナーパターンが検出位置に対して主走査方向に大きくずれて先頭ライン又は後尾ラインと傾斜ラインが近接する部分においても、ライン間の検出時間を精度良く検出することができ、色ずれ量を正確に検出することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す。この画像形成装置は電子写真方式のタンデム型フルカラープリンタである。画像形成装置は、ローラ１，２，３，４に巻きつけられて図中反時計方向（図中矢印Ａ方向）に回転駆動する中間転写ベルト５を備えている。

中間転写ベルト５のローラ１，２間には、ローラ２からローラ１に向けてイエロー画像形成部６Ｙ、マゼンタ画像形成部６Ｍ、シアン画像形成部６Ｃ及びブラック画像形成部６Ｋがこの順序で配置されている。各画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋは、中間転写ベルト５に近接するドラム型の感光体７を備えている。感光体７の周囲には、帯電ユニット８、露光ユニット９、現像ユニット１０、１次転写ローラ１１及び感光体７上の残留トナー等を除去するクリーナユニット１２がこの順序で配置されている。１次転写ローラ１１は、中間転写ベルト５を介して感光体７に対向している。

中間転写ベルト５の図中右側のローラ１には、２次転写ローラ１３が中間転写ベルト５を介して対向して配置されている。図中左下のローラ２には中間転写ベルト５上の残留トナー等を除去するクリーナ１４が対向して配置されている。２次転写ローラ１３の用紙搬送方向上流側には、図示しない給紙部が配置され、下流側には定着ユニット１５が設置されている。

中間転写ベルト５のローラ１，３間のベルト部に近接してトナーセンサ１６が配置されている。このトナーセンサ１６は、画像安定化制御時に中間転写ベルト５上に形成されるトナーパッチのトナー付着量を検出する機能と、レジスト補正時にレジストトナーパターンのパターン位置を検出する機能を兼用している。トナーセンサ１６の検出信号は制御部１７に送信され、この制御部１７でトナー濃度制御及びレジスト補正が行われる。制御部１７は、演算処理部１８、メモリ１９、色ずれ補正部２０を備えている。なお、画像形成装置の構成は本実施例に限定されるものではない。

前記画像形成装置の画像形成動作を概略的に説明すると、各画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋでは、画像信号に基づいて、感光体７の軸方向に平行な主走査方向に露光ユニット９からレーザ光が照射されて感光体７上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット１０により現像されてトナー像となり、該トナー像は１次転写ローラ１１により中間転写ベルト５上に転写される。中間転写ベルト５上では、各画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋで形成される各色のトナー像が重ねて転写されてカラーのトナー画像となる。このカラーのトナー画像は２次転写ローラ１３により、図示しない給紙部から給紙されて搬送されてくる用紙Ｓに転写され、定着ユニット１５で定着された後、排紙される。

レジスト補正時には、各画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより中間転写ベルト５上に、レジストトナーパターンが所定のタイミングで形成される。図２は、主走査方向を補正するためのレジストトナーパターンの一例である。図２中、中間転写ベルト５は左方のＡ方向に移動し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順でレジストトナーパターン２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋが２列に形成され、各列のレジストトナーパターン２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋがそれぞれトナーセンサ１６により検出される。図２は、ブラックのレジストトナーパターン２１Ｋが基準線Ｌ上にあり、イエロー、マゼンタ、シアンのレジストトナーパターン２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃが基準線Ｌに直交する主走査方向にずれて形成されている状態が示されている。トナーセンサ１６が中間転写ベルト５上に形成されたレジストトナーパターン２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋの検出を開始し、その検出データに演算処理部１８が所定の演算処理を施す。そして、その結果を色ごとにメモリ１９に記憶し、色ずれ補正部２０が記憶された演算結果を解析して、各画像形成部６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋでの色ずれ量を補正する。

図３は、中間転写ベルト５上に描かれる主走査方向の色ずれ量検出用のＺ形のレジストトナーパターン２１の拡大図である。このレジストパターン２１は、主走査方向（図３中左右方向）に平行な２つの平行ライン２１ａ，２１ｂと、該２つの平行ライン２１ａ，２１ｂの間にあって先頭の平行ライン２１ａの図３において右端と後尾の平行ライン２１ｂの左端を結ぶ傾斜角４５°の傾斜ライン２１ｃとからなっている。

主走査方向に直角なトナーセンサの検出基準線Ｌ（図３中上下方向）上でトナーセンサが検出する先頭の平行ライン２１ａと傾斜ライン２１ｃの間の検出時間をｔ１、また、傾斜ライン２１ｃと後尾の平行ライン２１ｂの間の検出時間をｔ２とする。このとき、２箇所の検出時間ｔ１、ｔ２のうち、
ｔ１≧ｔ２であるならば、検出時間ｔ１を補正の算出に使う時間とし、
ｔ１≦ｔ２であるならば、検出時間ｔ２を補正の算出に使う時間とする。
ライン間隔の検出時間ｔ１、ｔ２は、検出時間が長い方が、それぞれのラインの位置の読み取り精度が悪いときでも、検出時間に対する読み取り誤差の割合が小さくなるので、精度良く検出することができる。

図４は、基準の色となるトナーパターンに対する他の色のトナーパターンの色ずれの補正方法を説明する図である。ここでは、基準となるのはブラックのトナーパターン２１Ｋであり、シアンとマゼンタのトナーパターン２１Ｃ，２１Ｍの色ずれを補正する場合について考える。ここでは、基準となるトナーパターンは、ブラックとして説明するが、他の色であってもかまわない。

シアンのトナーパターン２１Ｃの先頭ライン２１ａと傾斜ライン２１ｃ間の検出時間をｔ１_Ｃ、傾斜ライン２１ｃと後尾ライン２１ｂの検出時間をｔ２_Ｃとする。
マゼンタのトナーパターン２１Ｍの先頭ライン２１ａと傾斜ライン２１ｃ間の検出時間をｔ１_Ｍ、傾斜ライン２１ｃと後尾ライン２１ｂの検出時間をｔ２_Ｍとする。
ブラックのトナーパターン２１Ｋの先頭ライン２１ａと傾斜ライン２１ｃ間の検出時間をｔ１_Ｋ、傾斜ライン２１ｃと後尾ライン２１ｂの検出時間をｔ２_Ｋとする。
これらの検出時間のデータに対して、演算処理部は以下の演算処理を施す。
基準パターン（ブラック）との検出時間の差Δｔは、
ｔ１_Ｃ≧ｔ２_Ｃのとき、Δｔ_Ｃ＝ｔ１_Ｃ−ｔ１_Ｋとし、
ｔ１_Ｃ≦ｔ２_Ｃのとき、Δｔ_Ｃ＝ｔ２_Ｋ−ｔ２_Ｃとし、
ｔ１_Ｍ≧ｔ２_Ｍのとき、Δｔ_Ｍ＝ｔ１_Ｍ−ｔ１_Ｋとし、
ｔ１_Ｍ≦ｔ２_Ｍのとき、Δｔ_Ｍ＝ｔ２_Ｋ−ｔ２_Ｍとする。

図４の例では、
ｔ１_Ｃ≧ｔ２_Ｃであるから、Δｔ_Ｃ＝ｔ１_Ｃ−ｔ１_Ｋであり、
ｔ１_Ｍ≦ｔ２_Ｍであるから、Δｔ_Ｍ＝ｔ２_Ｋ−ｔ２_Ｍである。
位置の補正量ｘは、中間転写ベルトの搬送速度をｖとして、
ｘ_Ｃ=ｖ×Δｔ_Ｃとなり、
ｘ_Ｍ=ｖ×Δｔ_Ｍとなる。
このように計算された位置の補正量ｘに対して、その結果を色ごとにメモリに記憶し、色ずれ補正部が記憶された演算結果を解析して、各画像形成部の露光部によるレーザ光の感光体への書き込み開始位置を変更し、色ずれを補正する。

すなわち、図４の例では、シアンの画像形成部６Ｃの露光ユニット９に対して、補正量ｘ_Ｃだけ矢印Ｐ方向にトナーパターン２１Ｃが書き込まれるように、感光体７に対する露光開始位置を補正する。また、マゼンタの画像形成部６Ｍの露光ユニット９に対して、補正量ｘ_Ｍだけ矢印Ｑ方向にトナーパターン２１Ｍが書き込まれるように、感光体７に対する露光開始位置を補正する。

図５は、Ｚ形のトナーパターン２１を用いた他の色ずれ補正方法を説明する図である。この方法では、検出時間ｔ１とｔ２のうちの短い方を用いずに、長い方の検出時間と、先頭ライン２１ａから後尾ライン２１ｂまでの時間ｔ０を利用して、
ｔ１≧ｔ２のときは、ｔ１＝ｔ０／２、
ｔ１≦ｔ２のときは、ｔ２＝ｔ０／２
となるように、画像書き込み位置を定める。

図６は、Ｚ形のトナーパターン２１を用いたさらに他の色ずれ補正方法を説明する図である。この方法では、検出時間ｔ１とｔ２のうちの短い方を用いずに、長い方の検出時間と、先頭ライン２１ａから後尾ライン２１ｂまでの時間ｔ０と、先頭ラインから後尾ラインまでの理想距離Ｌとを用いて、補正距離Ｈを、
ｔ１≧ｔ２のときは、Ｈ＝Ｌ×ｔ１／ｔ０として演算する。
ｔ１≦ｔ２のときは、Ｈ＝Ｌ×ｔ２／ｔ０として演算し、補正する方向を逆にする。

本実施形態では、トナーセンサ１６は、トナーパターンのトナー付着量検出と、位置検出との２つの検出を行う。このため、トナー付着量検出において、付着量むらの影響を受けないように、スポット径が大きくしてある。したがって、このトナーセンサ１６で、レジストトナーパターン２１の位置検出を行うときは、トナーセンサ１６のスポット２２の径が約３ｍｍ、ライン幅が１ｍｍ（図７（ｂ））というように、スポット径がライン幅より大きくなる場合がある。スポット径が大きいと、ラインの位置の読み取り誤差が大きくなる。しかし、本実施形態では、検出時間の長い方を用いるので、ライン間隔の読み取りでの相対誤差をより小さくできる。

以上の実施形態では、像担持体を、中間転写ベルトとして説明してきたが、中間転写ドラムでも適用できる。
また、本発明は、画像形成装置として、フルカラーの複写機、プリンタ、FAX、これら複合機などどれにでも適用できる。

本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す図である。 中間転写ベルト上に形成されたトナーパターンの一例を示す図である。 中間転写ベルト上に描かれる主走査方向の色ずれ量検出用のＺ形のトナーパターンの拡大図である。 基準の色となるトナーパターンに対する他の色のトナーパターンの色ずれの補正方法を説明する図である。 Ｚ形パターンを用いた他の色ずれ補正方法を説明する図である。 Ｚ形パターンを用いたさらに他の色ずれ補正方法を説明する図である。 トナーセンサにより近接したラインを検出するときのスポット径とセンサ出力の関係を示す図である。

符号の説明

５ 中間転写ベルト（像担持体）
６Ｙ、６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ 画像形成部
１６ トナーセンサ
２０ 色ずれ補正部
２１ トナーパターン
２１ａ 先頭ライン
２１ｂ 後尾ライン
２１ｃ 傾斜ライン
２２ スポット

Claims (2)

1. 像担持体上に主走査方向に平行な２本の平行ラインと該２本の横ラインの間に傾斜ラインとからなるトナーパターンを形成する画像形成手段と、
   前記トナーパターンを検出する検出手段と、
   該検出手段により検出したトナーパターンより主走査方向の色ずれ量を補正する補正手段とを備えた画像形成装置において、
   前記検出手段は、前記トナーパターンの先頭の平行ラインと傾斜ラインの間の第１検出時間と、傾斜ラインと後尾の平行ラインとの間の第２検出時間を検出し、
   前記補正手段は、前記第１検出時間と前記第２検出時間のうち長い方の検出時間を用いて主走査方向の色ずれ量を補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出手段は、前記トナーパターンにスポット光を照射してその反射光量から前記トナーパターンを検出するセンサであり、前記トナーパターンのトナー付着量を検出するセンサを兼用し、前記トナーパターンのライン幅より大きいスポット径を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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