JP2004046001A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置ズレ（色ずれ）補正を高精度に行うことのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写ベルト１０上にトナー像によるパターンを形成してそれをセンサ２０ｆ，２０ｒで読み取り、理想位置とのズレ量を計算してそれを補正する場合において、各色のトナー像マーク間隔ｄを１回目の間隔をｄ１とし、２回目以降の間隔をｄｎとするとき、ｄ１とｄｎとを異ならせ、且つｄ１＞ｄｎとする。１回目より２回目のパターン間隔を狭めることで、マーク間隔を小さくしてやることで位相の影響を少なくすることができる。
【選択図】　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファクシミリ、プリンタ、複写機等の画像形成装置に関し、さらに詳しくは、中間転写ベルトや用紙搬送転写ベルト（以下、転写ベルトと総称する）などの移動体上にトナー像によるマークを形成し、該マーク位置を検知して画像ズレ（色ズレ）補正を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
感光体に各色カラー顕像を形成し用紙上に重ね転写するカラー画像形成装置は周知である。本願出願人は、トナー像による色ズレ補正用マークを形成し、これを転写ベルト上にその移動方向に並べて転写し、各色マークの配列であるマークセットの各マークをセンサで検出して、異なるマークセット上の同色の基準位置に対するずれ量を算出することにより、色ズレ補正を行うようにした画像形成装置を先に提案した。
【０００３】
その画像形成装置においては、実際には、スキュー補正、倍率補正、レジスト補正の精度を上げるために、上記ずれ量の算出を三回程度繰り返すことで高精度な位置補正を達成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転写ベルトを回動させる駆動ローラに加工・組立て等による偏心がある場合は、転写ベルトの移動速度が一定にならずに、理想位置に対する累積誤差（以後、位置ずれ量と記す）は図８のように駆動ローラ１回転の周期Ｔで正弦波的に変化する（駆動ローラの偏心は、ローラ軸に対するローラ表面の振れや、ローラ軸を回転させるため軸に取り付けたプーリ等の振れにより生じる）。
【０００５】
このような誤差に関し、特公平６−１３３７３号公報に記載されたように、各色ステーション（感光体を中心とする作像ユニット）間の距離を上記回転周期Ｔの整数倍にすることで、重ね合わせた時の位相を合わせることで理論上は相対的な位置ずれをゼロにすることが可能になっている。
【０００６】
ところが位置補正（色ズレ補正）用のトナーマークを検出するセンサは通常反射型もしくは透過型のフォトセンサが用いられ、反射率または透過率に応じた出力を検知してパターンを認識する。そのため、上記の本願出願人が先に提案した画像形成装置のようにパターンを分離した状態で位置検出する。したがって、正弦波的に変動するベルト上に搬送されるトナーパターンはセンサ上位相がずれた状態の出力を検出することになるため、図９のように、ベルト上のトナーマークの実際の各色間の距離が例えばｄで一定であったとしてもＫ−Ｙ間がｄ、Ｋ−Ｃ間が２×ｄ、Ｋ−Ｍ間が３×ｄであるので、それぞれにベルト変動による誤差分を検知してしまうことになり、トナーマーク各色間の関係が実際よりもずれた値と判断してしまうことになり、高精度の位置ずれ補正を妨げていた。
【０００７】
これに対しては、パターン（マーク）間隔を狭めることで、変動周期Ｔに対してｄを小さくしてやる（図９右側のｄ’を参照）ことにより、位相の影響を小さくすることができるが、生じている位置ずれ量が大きい場合にはパターン（マーク）が重なったり入れ替わってしまう可能性があるため、安易にｄの値を小さく設定することができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、位置ズレ（色ずれ）補正を高精度に行うことのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、像担持体上に形成した各色カラー画像を直接又は中間転写体を介して用紙上に重ね転写するカラー画像形成装置であって、用紙搬送ベルト又は中間転写ベルト等の移動体を有し、該移動体上に各色マークを転写し、該各色マークを検知し、その検知したマーク間距離から理想位置とのズレ量を計算して各色作像タイミングを補正するようにしたカラー画像形成装置において、前記移動体上に形成する各色マークの間隔を変更可能に設けることにより解決される。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記各色マーク検知による各色作像タイミング補正を複数回繰り返して各色カラー画像間の位置ズレ補正を行う場合に、１回目の前記各色マーク検知の際の各色マークの間隔と、２回目以降の前記各色マーク検知の際の各色マークの間隔とを変更し、かつ１回目の各色マーク間隔よりも２回目以降の各色マーク間隔を小さくすることを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記２回目以降の各色マーク検知の際の各色マークの間隔は、直前の検知の際の前記ズレ量に基づいて決定されることを提案する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明が適用される画像形成装置の一例であるデジタルカラー複写機の外観図である。この図に示すカラー複写機は、カラープリンタＰＴＲに画像スキャナＳＣＲ，自動原稿供給装置ＡＤＦ，ソータＳＯＲ及びその他を組付けて構成され、複合機能を有するデジタルカラー複写機である。このカラー複写機は、それ自身で原稿のコピ−を生成することができ、また、パ−ソナルコンピュ−タ（以下ＰＣと表現）等のホストＰＣから、通信インターフエイスを通じて、画像情報である印刷デ−タが与えられるとそれをプリントアウト（画像出力）できるシステムとなっている。
【００１３】
図２は、カラープリンタＰＴＲの内部構成を示す断面図である。
スキャナＳＣＲ（図１）が発生する各色の画像データは、後述する画像処理４０（図４）で、Ｂｋ（ブラック），Ｙ（イエロ−），Ｃ（シアン）およびＭ（マゼンタ）各々の、カラ−記録用の画像データ（以下、記録画像データ又は単に画像データ）に変換された後、各々、プリンタＰＴＲの書込みユニット（露光装置）５へと送られる。書込みユニット５は、記録画像データに従い、Ｍ，Ｃ，ＹおよびＢｋ記録用の各感光体ドラム６ａ，６ｂ，６ｃおよび６ｄ上に、Ｍ，Ｃ，ＹおよびＢｋ記録用の画像データで変調したレーザービーム光を走査投射し、静電潜像を形成する。各静電潜像は各現像器７ａ，７ｂ，７ｃおよび７ｄにより、Ｍ，Ｃ，ＹおよびＢｋトナ−のそれぞれで現像され、各色のトナー像（顕像）を形成する。
【００１４】
一方、転写紙は、給紙カセット８より転写ベルトユニットの転写ベルト１０上に搬送され、各感光体ドラム上に現像形成された各色画像（顕像）が、転写器１１ａ，１１ｂ，１１ｃおよび１１ｄにて転写紙上に順に転写され、重ね合わさった後に、定着装置１２によって定着される。定着を終えた転写紙は機外に排出される。
【００１５】
転写ベルト１０は、駆動ロ−ラ９，テンションロ−ラ１３ａおよび従動ロ−ラ１３ｂで支持された透光性のエンドレスベルトであり、テンションロ−ラ１３ａが図示しないばねでベルト１０を押し下げるので、ベルト１０の張力は略一定である。
【００１６】
プリンタＰＴＲは、上述の重ね合せ転写の色ズレ（色間ズレ）を防止するために、露光装置５によって各感光体ドラム６ａ，６ｂ，６ｃおよび６ｄ上の手前（図２において図面垂直方向の上側：以下、フロントと表現）と奥（図２において図面垂直方向の下側：以下、リアと表現）に位置検出用のテストパターン（図３）を書き込み現像し、転写ベルト１０上に転写し、転写ベルト１０に転写したテストパタ−ンを、反射型光センサ２０ｆ（フロント側），２０ｒ（リア側）で読みとることによって、各感光体ドラム６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに対する露光装置５の書き込み位置ずれ，傾き，倍率等を検知し、これらによる色ずれをなくすように、各感光体ドラムに対する露光装置５の書き込みのタイミング等を補正するように構成されている。
【００１７】
「色合わせ」を実施する時に、プリンタＰＴＲの転写ベルト１０上に図３に示すようなテストパタ−ンが形成される。すなわち、リアには、ブラックＢｋのスタートマークＭｓｒを先頭に、マークピッチｄの４ピッチ４ｄの空きの後に、８セットのマークセットが、転写ベルト１０の１周長以内に、セットピッチ（定ピッチ）７ｄ＋Ａ＋ｃで順次形成される。
【００１８】
この実施例では、このセットピッチは、同一径の感光体ドラム６ａ〜６ｄの１周長の３／４であり、スタートマークを含めて８セット、合計６５個のマークが、転写ベルト１０の１周長以内に形成される。
【００１９】
第１マークセットは、主走査方向ｘ（転写ベルト１０の幅方向）に平行な次の直交マーク群、
ブラックＢｋの第１直交マークＡｋｒ，
イエローＹの第２直交マークＡｙｒ，
シアンＣの第３直交マークＡｃｒ、および、
マゼンタＭの第４直交マークＡｍｒ、
【００２０】
ならびに、主走査方向ｘに対して４５゜の角度をなす次の斜交マーク群、
Ｂｋの第１斜交マークＢｋｒ，
Ｙの第２斜交マークＢｙｒ，
Ｃの第３斜交マークＢｃｒ、および、
Ｍの第４斜交マークＢｍｒ、
を含んでいる。第２〜８マークセットの内容は、第１マークセットと同じである。フロントにも、上述のリアのテストパターンと同じテストパターンが同時に同じく形成される。これらのテストパターンに含まれる各マークに付した記号の、末尾のｒはリア側のものであることを、ｆはフロント側のものであることを、示す。
【００２１】
図４は、プリント制御における調整（ａ）と色合せ（ｂ）の概要を示すフローチャートである。同図の調整（ａ）では、まず「プロセスコントロール」（ｍ２７）で、帯電，露光，現像および転写等、作像条件をすべて基準値に設定して、転写ベルト１０上のリアｒ又はフロントｆに、Ｂｋ，Ｙ，ＣおよびＭ像を形成して、光センサ２０ｒ又は２０ｆで像濃度を検出して、それが基準値となるように、帯電ローラ印加電圧，露光強度および現像バイアスを調整し設定する。そして次に、「色合わせ」（ＣＰＡ）を実行する。
【００２２】
図４の（ｂ）に、「色合わせ」（ＣＰＡ）の内容を示す。この「色合わせ」（ＣＰＡ）に進むと、プロセスコントローラのＭＰＵは、先ず、「テストパターンの形成と計測」（ＰＦＭ）にて、前記「プロセスコントロール」（ｍ２７）で設定した作像条件（パラメータ）で、転写ベルト１０上に、図３に示すように、リアｒ，フロントｆのそれぞれに、スタートマークＭｓｒ，Ｍｓｆならびに８セットのテストパターンを形成して、光センサ２０ｒ，２０ｆでマークを検出して、マーク検出信号Ｓｄｒ，ＳｄｆをＡ／Ｄコンパータ３６ｒ，３６ｆでデジタルデータすなわちマーク検出データＤｄｒ，Ｄｄｆに変換して読みこむ。そして、各マークの中心点の、転写ベルト１０上の位置（分布）を算出する。更に、リア側８セットの平均パターン（マーク位置の平均値群）と、同様なフロント側８セットの平均パターンを算出する。
【００２３】
平均パターンを算出すると、平均パターンにもとづいてＢｋ，Ｙ，ＣおよびＭ作像ユニットのそれぞれによる作像のずれ量を算出し（ＤＡＣ）、算出したずれ量に基づいてずれをなくするための調整を行う（ＤＡＤ）。
【００２４】
その調整（ＤＡＤ）では、ＭＰＵは、次のように、各色の作像ずれ量を調整する。Ｙのずれ量調整（Ａｄｙ）を、具体的に次に示す。
【００２５】
副走査ずれ量ｄｙｙの調整：
Ｙトナー像形成のための画像露光（潜像形成）の開始タイミングを、基準のタイミング（ｙ方向）から、算出したずれ量ｄｙｙずらして設定する。
【００２６】
主走査ずれ量ｄｘｙの調整：
Ｙトナー像形成のための画像露光（潜像形成）の、ライン先頭をあらわすライン同期信号に対する、書込みユニット５の露光レーザ変調器への、ライン先頭の画像データの送出タイミング（ｘ方向）を、基準のタイミングから、算出したずれ量ｄｘｙ分ずらして設定する。
【００２７】
スキューｄＳｑｙの調整：
書込みユニット５の、感光体ドラム６ｂに対向してＹ画像データで変調したレーザビームを反射して感光体ドラム６ｂに投射する、ｘ方向に延びるミラーのリアｒ側は支点支持され、フロントｆ側が、ｙ方向に摺動可のブロックで支持されている。このブロックをパルスモータとスクリューを主体とするｙ駆動機構で、ｙ方向に往，復駆動してスキューｄＳｑｙを調整できる。「スキューｄＳｑｙの調整」では、このｙ駆動機構のパルスモータを駆動して、ブロックを基準のｙ位置から、算出したスキューｄＳｑｙに相当する分駆動する。
【００２８】
主走査線長のずれ量ｄＬｘｙの調整：
ライン上に画素単位で画像データを割りつける画素同期クロックの周波数を、基準周波数×Ｌｓ／（Ｌｓ＋ｄＬｘｙ）に設定する。Ｌｓは基準ライン長である。
【００２９】
他の、ＣおよびＭの作像ずれ量の調整は、上記Ｙに関する調整と同様にして調整する（Ａｄｃ，Ａｄｍ）。Ｂｋも大略では同様であるが、この実施例では、副走査方向ｙの色あわせはＢｋを基準にしているので、Ｂｋに関しては、副走査方向の位置ずれ量ｄｙｋの調整は行わない（Ａｄｋ）。次回の「色合わせ」まで、このように調整した条件でカラー画像形成を行う。
【００３０】
上記のように、ズレ量の補正そのものは、テストパターンにおける平均値のズレを算出し、それを狙いの間隔ｄとなるように、レジストのタイミングを制御するものである。ここで、補正の精度を上げるために繰り返し補正動作を行うに際し、本実施例では、例えば２ｍｍまでのズレが生じている場合でも、各色の重なりや入れ替わりが生じないように１回目の狙いの間隔ｄを、ｄ＝６ｍｍに設定する。
【００３１】
１回目の補正が終わり、２回目の補正を行うときには、補正誤差は含むもののズレは小さくなるので、例えばｄ＝１ｍｍに設定することができる。
これについて図５〜７を参照して説明する。まず、図５および図６には、ｄ＝６ｍｍの場合（図５）とｄ＝１ｍｍの場合（図６）のそれぞれにおいて、補正パターンを８回繰り返し作成し、Ｋ（黒）を基準に、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）とのズレ量を８回について、ｄ＝６の場合とｄ＝１の場合について表している。図５，６において、縦軸は位置ズレ検出量（ｍｍ）、横軸はパターンセットの番号である。また、グラフの実線はマゼンタ，一点鎖線はシアン，点線はイエローである。そして、図７には、ｄの値を異ならせた場合の平均（ａｖｅ）とσを表している。図７において、縦軸はズレ量（ｍｍ）、横軸はパターン間隔（ｍｍ）である。同じくグラフの実線はマゼンタ，一点鎖線はシアン，点線はイエローであり、「×」印は平均を「○」印はσをそれぞれ表す。これらの図から、明らかにｄの値が小さいほど精度が高いことが分る。
【００３２】
このように、本実施例においては、転写ベルト上にトナー像によるパターンを形成してそれをセンサで読み取り、理想位置とのズレ量を計算してそれを補正する場合において、各色のトナー像マーク間隔ｄを１回目の間隔をｄ１とし、２回目以降の間隔をｄｎとするとき、ｄ１とｄｎとを異ならせ、且つｄ１＞ｄｎとしたことにより、センサ位置でトナーマークを検知する際に、１回目より２回目のパターン間隔を狭めることで、変動周期Ｔに対してｄ（マーク間隔）を小さくしてやることで位相の影響を小さくすることができ、位置ズレ補正を高精度に行うことが可能となる。
【００３３】
また、二回目以降の間隔ｄｎは、直前の補正サイクルで検出された位置ズレ量に基づいて決定するようにすると好適である。
仮に、１回目の補正の中で検出された色ズレ量ｘが１ｍｍであった場合、補正量ｙの式が例えばｙ＝（Ａ＋α）ｘで表されるとする。ここでαは補正誤差、すなわち次の補正時にはαｘのズレを持っているパターンが書かれるので、少なくともマーク間隔としてはｄ＝β＋αｘが必要である。ここでβは、変動を含めてパターンの分離検出に必要なパターン間隔である。逆に言えば、この値（ｄ＝β＋αｘ）までパターン間隔を狭めることが可能といえる。
【００３４】
このように、二回目以降の間隔ｄｎを直前の補正サイクルで検出された位置ズレ量に基づいて決定することで、パターンが重なったり入れ替わってしまう可能性を生じない最小の間隔にすることができ、より高精度な位置ずれ補正を行うことが可能になる。
【００３５】
以上、本発明を図示の実施形態により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、中間転写体を有し、その中間転写体上に位置ずれ補正用のマーク（パターン）を転写して検出する方式でも良い。また、作像部の構造も図示例に限定されない。さらに、位置ずれ補正用のマークも一例であって、任意な形状・形態に形成できるものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のカラー画像形成装置によれば、移動体上に形成する各色マークの間隔を変更可能に設けたので、複数回の補正を繰り返すような場合に高精度な位置ズレ補正を行うことが可能となる。
【００３７】
請求項２の構成により、各色マーク検知による各色作像タイミング補正を複数回繰り返して各色カラー画像間の位置ズレ補正を行う場合に、１回目の前記各色マーク検知の際の各色マークの間隔と、２回目以降の前記各色マーク検知の際の各色マークの間隔とを変更し、かつ１回目の各色マーク間隔よりも２回目以降の各色マーク間隔を小さくするので、周期的に変動する位置ズレの影響を抑えることができ、高精度な位置ズレ補正を行うことができる。
【００３８】
請求項３の構成により、２回目以降の各色マーク検知の際の各色マークの間隔は、直前の検知の際の前記ズレ量に基づいて決定されるので、補正用マークのパターンが重なったり入れ替わったりすることがない最小間隔に、各色マークの間隔を設定することができ、より高精度な位置ズレ補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例であるデジタルカラー複写機の外観図である。
【図２】そのカラー複写機におけるプリンタ部の内部構成を示す断面図である。
【図３】そのカラー複写機における色ズレ補正用のテストパターンを説明するための模式図である。
【図４】そのカラー複写機のプリント制御における調整（ａ）と色合せ（ｂ）の概要を示すフローチャートである。
【図５】マーク間隔６ｍｍで補正パターンを８回繰り返し作成した場合の黒を基準とする各色のズレ量を示すグラフである。
【図６】マーク間隔１ｍｍで補正パターンを８回繰り返し作成した場合の黒を基準とする各色のズレ量を示すグラフである。
【図７】マーク間隔を異ならせた場合のズレ量の平均について説明するグラフである。
【図８】駆動ローラに偏心が有る場合のベルト速度の周期的変動を示すグラフである。
【図９】周期的な位置ズレにおけるマーク各色間の関係を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
５　　　　　　　書込みユニット
６　　　　　　　感光体ドラム
９　　　　　　　駆動ロ−ラ
１０　　　　　　転写ベルト
２０ｆ，２０ｒ　光センサ
ＰＴＲ　　　　　カラープリンタ
ＰＣ　　　　　　パ−ソナルコンピュ−タ

Claims (3)

1. 像担持体上に形成した各色カラー画像を直接又は中間転写体を介して用紙上に重ね転写するカラー画像形成装置であって、
   用紙搬送ベルト又は中間転写ベルト等の移動体を有し、該移動体上に各色マークを転写し、該各色マークを検知し、その検知したマーク間距離から理想位置とのズレ量を計算して各色作像タイミングを補正するようにしたカラー画像形成装置において、
   前記移動体上に形成する各色マークの間隔を変更可能に設けたことを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記各色マーク検知による各色作像タイミング補正を複数回繰り返して各色カラー画像間の位置ズレ補正を行う場合に、
   １回目の前記各色マーク検知の際の各色マークの間隔と、２回目以降の前記各色マーク検知の際の各色マークの間隔とを変更し、かつ１回目の各色マーク間隔よりも２回目以降の各色マーク間隔を小さくすることを特徴とする、請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記２回目以降の各色マーク検知の際の各色マークの間隔は、直前の検知の際の前記ズレ量に基づいて決定されることを特徴とする、請求項２に記載のカラー画像形成装置。

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