JP2006091472A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ラインスクリーンによりマーク像を形成し、位置ずれ補正を行う場合に、マーク像の外形線の誤検知を防ぐことができるカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】
画像データ信号に応じ各色のトナー像が感光体の表面に形成される複数の作像手段と、前記感光体から各色のトナー像が多重転写される像担持体と、前記像担持体の表面に画像を補正するための各色のマーク像を順次転写させる補正モード制御部と、各色のマーク像を読み込む検出手段と、この検出手段の検出信号から各色トナー像の位置ずれ情報及び濃度誤差情報を抽出する検出情報抽出部と、これら情報に応じ作像条件を補正する条件補正部とから構成されるカラー画像形成装置において、前記補正モード制御部は、各色の前記マーク像のラインスクリーンの角度を前記マーク像における前記検出手段の視野領域内を通過する部位の外形線の角度と交差する角度に設定させることを特徴とするものである。
【選択図】 図１０

Description

本発明は、各色の階調がラインスクリーンの粗密により表現されるカラー画像形成装置での位置ずれ補正時に、像担持体の表面に形成されるマーク像の階調を表現しているラインスクリーンの角度の設定方法に関する。

特開平８−２４８７２１号公報 特開２００２−４４４６７号公報 (第３頁、第１図)

近年、電子写真方式のカラー画像形成装置では高い生産性を達成するため、タンデム方式が採用されているものが主流となっている。このタンデム方式では、各色の感光体に形成されたトナー像が像担持体上へ多重転写され、この多重転写された記録画像が像担持体から記録シートへ転写されるものと、転写搬送体による記録シートの搬送経路の対向位置に各色の感光体が配設され、記録シートが搬送されると共に順次各色のトナー像が記録シートへ多重転写され、記録画像が形成されるものとがある。何れのものであっても、露光装置、感光体、像担持体、そして転写搬送体のアライメントのずれ等により、各色のトナー像が相対的にずれた位置に記録シートへ転写され、記録画像に位置ずれが発生することがあるため、このような位置ずれの補正を行うことが不可欠である。

この位置ずれ補正を行う方法としては、一般的に像担持体や転写搬送体等の表面にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色のマーク像を連続して複数個形成し、これらマーク像の位置をセンサにより検出し、位置ずれを補正する方法がある(特開平８−２４８７２１号公報)。この方法においては、センサでの検出結果から各色の成分ごとの平均値が求められることにより、各色の位置ずれ量が算出され、この位置ずれ量に基づきＲＯＳ、ＬＥＤアレイやレーザアレイ等の作像手段へ画像の描きこみタイミングがフィードバックされている。

マーク像の位置をセンサにより検出するには、各色のマーク像がセンサの視野領域を通過する際、発光素子により照射されたマーク像の反射光を受光素子により受光し、その出力波形から位置ずれが検出されている。具体的には、マーク像がセンサの視野領域を通過する際のマーク像と視野領域との重複面積の経時変化により出力波形が決まり、そのピーク位置により各色のマーク像の重心位置を把握し、位置ずれが検出されている。従って、マーク像と視野領域との重複面積の時間当たりの変化量が最大となるように設定することで、急峻な出力波形を得られる。そのため、マーク像及びセンサの視野領域の形状は急峻な出力波形が得られるような工夫が成されている。

一般的に電子写真方式のカラー画像形成装置においては、複数画素内にドット画像から成るラインスクリーンを各色について所定の角度(以下「スクリーン角」という)に設定し、ラインスクリーンを階調に応じた所定の間隔を空け形成することにより階調を表現する方法が知られている(特開２００２−４４４６７号公報、第３頁、第１図)。

ここで、マーク像ｍ_Aの外形線Ｕと、当該マーク像ｍ_Aの階調を表現するラインスクリーンＳのスクリーン角とが互いに平行な関係となるように設定されている例を示しているのが図１４である。本図において、マーク像ｍ_Aは、図中矢印の方向に移動しており、２本の点線ｒはセンサの視野領域の幅を示しており、視野領域外のラインスクリーンＳは省略されている。外形線ＵとラインスクリーンＳとが互いに平行である場合、複数のラインスクリーンＳは所定の間隔を空け形成されていることから、ラインスクリーンＳにより表現されるマーク像ｍ_Aの幅ｔ₁と、本来のマーク像の幅ｔ₂とに差が生じる。その結果として、ラインスクリーンＳにより表現されるマーク像ｍ_Aの重心位置Ｇ₁と、本来のマーク像の重心位置Ｇ₂とにずれが生じ、マーク像ｍ_Aをセンサにより検出する際、その重心位置が誤検知されてしまい、記録画像の位置ずれ補正の精度を低下させてしまうという問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ラインスクリーンによりマーク像を形成し、位置ずれ補正を行う場合に、マーク像の外形線の誤検知を防ぐことができるカラー画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明のカラー画像形成装置は、画像データ信号に応じ各色のトナー像が感光体の表面に形成される複数の作像手段と、前記感光体から各色のトナー像が多重転写される像担持体と、各作像手段へ信号を送り、前記像担持体の表面に画像の位置ずれ及び濃度誤差を補正するための各色のマーク像を順次転写させる補正モード制御部と、各色のマーク像を光学的に読み込む検出手段と、この検出手段の検出信号から各色トナー像の位置ずれ情報及び濃度誤差情報の双方を抽出する検出情報抽出部と、前記位置ずれ情報及び濃度誤差情報に応じ各作像手段におけるトナー像の作像条件を補正する条件補正部とから構成されるカラー画像形成装置において、前記補正モード制御部は、各色の前記マーク像のラインスクリーンの角度を前記マーク像における前記検出手段の視野領域内を通過する部位の外形線の角度と交差する角度に設定させることを特徴とするものである。

このような本発明の画像形成装置において、前記作像手段は、前記像担持体に各色の画像を多重転写させることができるものであればよく、電子写真方式用いた画像形成装置に用いられている作像手段を適用することが好ましいが、各色の画像を重ね合わせてフルカラー画像を形成する装置ならば、電子写真方式に限らない。また、シアン、イエロー、マゼンタ、ブラックの４色以外にもコーポレートカラーなどの特色を加えた構成とすることもできる。

前記像担持体としては、タンデム方式のカラー画像形成装置において各色の感光体表面に形成される記録画像が多重転写される中間転写体を適用することができる。または、記録シートを静電吸着し搬送する搬送ベルトの対向位置に各色の感光体を配設し、記録シートの搬送と共に順次各色の記録画像が記録シートへ静電転写される搬送ベルトを適用することも可能である。

前記補正モード制御部は、前記マーク像の検出が必要となった際、各色の前記作像手段へマーク像を前記像担持体表面へ転写させるための画像データ信号を送るように設定されていればよい。そして、前記マーク像の形成位置は前記像担持体の対向位置に配設されている検出手段の読み込み位置に対応させることが好ましい。

前記像担持体に形成された前記マーク像を検出する前記検出手段は、発光素子と受光素子とを組み合わせ、該マーク像を発光素子により照射した際に、受光素子へマーク像からの反射光またはマーク像を透過した透過光を入射できる位置に配置されているものであれば差し支えない。

前記条件補正部は、前記検出手段の検出結果から導き出された各色トナー像の位置ずれ情報及び濃度誤差情報に基づき、前記作像手段により前記像担持体表面に形成される記録画像の作像位置を補正し、この補正された作像位置を記録画像へ反映させるため、前記作像手段へ作像位置を調整するために補正された信号を出力できるものであれば差し支えない。

前記ラインスクリーンと、前記マーク像の外形線とが同一の角度、要するに、前記ラインスクリーンと前記外形線とが平行な関係に設定されている場合においては、図１４に示されているように、ラインスクリーンにより形成されたマーク像の幅が本来のマーク像の幅と異なってしまい、前記マーク像を誤って検出してしまうことがある。そのため、本発明では、前記ラインスクリーンと前記外形線とが交差する角度に設定されるものとなっている。これにより、前記マーク像の外形線は、所定の間隔に設定されている前記ラインスクリーンの先端で本来のマーク像の幅を正確に表現することができ、前記マーク像の誤検知を防止することが可能となる。この時、前記ラインスクリーンの角度を前記外形線と交差する角度に設定する領域は、前記検出手段の視野領域内であれば十分であり、前記マーク像の全体について、或いは前記検出手段の視野領域内のみについて前記ラインスクリーンの角度を前記外形線と交差する角度に設定するかは適宜選択することができる。

また、画像形成装置における階調の表現は、ラインスクリーンの他にドットスクリーンや誤差拡散スクリーンによるものがあり、それぞれのスクリーンは一般的に知られている画像処理方法により階調の表現が可能である。そして、これらのスクリーンは、ラインスクリーンのように当該ラインスクリーンを構成している線分の間隔や太さを変化させることにより階調が表現されていないため、前記マーク像の外形線が誤って検出されることはなく、前記マーク像を正確に検出することができる。

以上のように構成される本発明のカラー画像形成装置によれば、ラインスクリーンによりマーク像を形成し、位置ずれ補正を行う場合に、マーク像の外形線の誤検知を防ぐことが可能となる。

以下添付図面に基づいて本発明のカラー画像形成装置を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。本構成図は、接触帯電器で感光体表面を帯電した後、レーザ光線の照射により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像するゼログラフィエンジンをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について備えたタンデム型のカラー電子写真方式の画像形成装置のＩＯＴ（イメージアウトプットターミナル：画像出力部）の概要が示されている。尚、図中では画像形成装置の画像読取部や画像処理部などは省略している。

この画像形成装置のＩＯＴは、図中矢印Ａの方向にて回転する４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、この各感光体の表面を帯電する接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、帯電された各感光体表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、各感光体上に静電潜像を形成するＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、各感光体上の静電潜像を各色現像剤で現像して感光体上にトナー像を形成する現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、感光体上の各色トナー像を中間転写体ベルト６に転写する一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、中間転写体ベルト６上のトナー像を用紙Ｐに転写する二次転写器７と、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器９と、用紙Ｐを収納する用紙トレイＴと、各感光体の表面をクリーニングするクリーナ(図示せず)と、各感光体表面の残留電荷を除去する除電器(図示せず)と、中間転写体ベルト６表面に転写されたマーク像を検出するフォトセンサ１０と、中間転写体ベルト６表面をクリーニングするベルトクリーナ８とから構成されている。

本構成図に示されている画像形成装置における画像形成動作としては、先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータ（図示せず）などで作成された原画像信号は画像処理部（図示せず）に入力される。この入力画像信号は、各色の画像情報に分解された後、ＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力され、レーザ光線Ｌが変調される。そして、この変調されたレーザ光線Ｌは、接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより一様帯電された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に照射される。この各感光体表面にレーザ光線Ｌがラスタ照射されると、各感光体上にはそれぞれ入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。続いて、各色現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより各感光体上の静電潜像がトナーにより現像され、各感光体上にトナー像が形成される。各感光体上に形成されたトナー像は、各一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより中間転写体ベルト６に転写される。この中間転写体ベルト６へトナー像の転写が終了した各感光体は、クリーナにより表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、除電器により残留電荷が除去される。

次に、中間転写体ベルト６上のトナー像は、二次転写器７により、用紙トレイＴから送られてくる用紙Ｐ上に転写された後、定着器９により用紙Ｐ上に転写されたトナー像が定着され所望の画像が得られる。用紙Ｐ上へのトナー像の転写が終了した中間転写体ベルト６は、ベルトクリーナ８により表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、温度・湿度などの環境条件や経時劣化などの影響により、画像濃度、各色トナー像の位置ずれ、色再現及び階調性やカブリといった画像変動が起こる。そのため、用紙Ｐへの画像出力前、或いは出力待機中に位置ずれや濃度誤差の補正を行う必要がある。その方法としては、まず、中間転写体ベルト６上に、マーク像を形成する。そして、マーク像をフォトセンサ１０により検出し、制御部へ出力信号を送る。更に、この出力信号から得られた位置ずれ量や濃度誤差の結果より、必要に応じ、位置ずれ及び濃度誤差の補正を行っている(以下この補正動作を「補正モード」という)。

図２は、図１に示されているカラー画像形成装置における、位置ずれ及び濃度誤差の補正の流れを示しているブロック図である。本図においては、まず、感光体１を接触帯電器２で帯電し、補正モード制御部１１から出力されるマーク像の信号に応じてＲＯＳ３で感光体１を露光することで静電潜像が形成される。次に、現像器４により現像した後、中間転写体ベルト６の表面にマーク像が転写され、このマーク像はフォトセンサ１０により読み込まれる。

検出情報抽出部１２は、フォトセンサ１０から出力される信号より、マーク像の情報を検出し、条件補正部１３は、検出情報抽出部１２から送られる検出情報に応じてＲＯＳ３のレーザパワーを制御して画像を補正する。また、条件補正部１３は、ＲＯＳ３の書き込みタイミングを制御し、画像形成位置を補正する。

本発明に適用されているマーク像の配列を示しているのが図３である。本実施例においては、シアンを基準色としており、基準色シアンの基準マーク象(Ｍｃ)とその他の比較色とが組合わされ、シアン(Ｍｃ)とイエロー(Ｍｙ)の組合せ、シアン(Ｍｃ)とマゼンタ(Ｍｍ)の組合せ、シアン(Ｍｃ)とブラック(Ｍｂ)の組合せが順に配列されている。そして、これらマーク像は図中矢印の方向に移動し、マーク像Ｍｃからマーク像Ｍｂまで順次フォトセンサ１０の視野領域Ｒを通過することにより、位置ずれ及び濃度誤差が検出される構成となっている。分図(ａ)に示されているのがＬ字形状のマーク像であり、分図(ｂ)に示されているのが直角三角形状のマーク像である。尚、マーク像の説明に当たり、全ての組合せをまとめてパターンブロックＭとする。

本発明が適用されているカラー画像形成装置におけるフォトセンサ１０の概略構成図を示しているのが図４である。このフォトセンサ１０は、照明手段と、受光光学系と、受光素子とから構成されている。この照明手段は、２つのＬＥＤ１０ａ、１０ｂから成る。そして、受光光学系は、レンズ１０ｃと、マスク１０ｅとから構成されている。本図において、左右方向が主走査方向である。また、図５は、フォトダイオード１０ｄからの出力信号が条件補正部１３で処理される流れを示すブロック図であり、ＡＭＰと、ピーク検出回路と、アンダーピーク検出回路と、２つのサンプル＆ホールド回路とから構成されている。

フォトセンサ１０で位置ずれ及び濃度誤差を検知するためには、図３に示されているパターンブロックＭを照明手段により照射する必要がある。従って、シアン、イエロー、シアン、マゼンタ、シアン、ブラックの順に並ぶマーク像から成るパターンブロックＭを照明手段により照射する。しかし、シアン、イエロー、マゼンタのマーク像からの反射光と、ブラックのマーク像からの反射光とは、反射光の種類が異なる。そのため、これら２種類の反射光をひとつの受光素子(フォトダイオード１０ｄ)で検知するには、この受光素子へそれぞれの反射光が入射し得る位置からパターンブロックＭを照射しなければならず、照射するマーク像に応じ、２つの照明手段を使い分けている。

受光光学系のレンズ１０ｃは、２種類の反射光のうち、１つの反射光については、フォトダイオード１０ｄの受光面上に、反射光を結像させられるような配置となっている。しかし、反射光をフォトダイオード１０ｄへ入射させる際には、その受光面上に反射光を結像させるか結像させないかに限らず、位置ずれ検出や濃度誤差検出に不要な反射光も入射してしまう。そのため、この不要な反射光を遮り、それぞれの検出に有効な反射光の成分だけをフォトダイオード１０ｄ受光面上へ導く必要がある。そこで、フォトダイオード１０ｄの直前には、フォトダイオード１０ｄ受光面の視野領域を規制するマスク１０ｅが設けられている。そして、このマスク１０ｅは、迷光防止のため、黒色としている。この受光光学系を構成するレンズ１０ｃとマスク１０ｅにより、何れの反射光を入射させる場合であっても、フォトダイオード１０ｄ受光面の視野領域をほぼ等しくすることが可能となっている。

マーク像からの反射光がフォトダイオード１０ｄの受光面上に投影されると、フォトダイオード１０ｄはこの反射光量、すなわちマーク像の濃淡に応じた電流を出力する。図５に示すように、フォトダイオード１０ｄから出力された電流は、ＡＭＰ２０で電流電圧変換／増幅された後、センサ出力信号として条件補正部(図示せず)のピーク検出回路２１、アンダーピーク検出回路２３、及び、２つのサンプル＆ホールド回路２２、２４に供給される。

ピーク検出回路２１では、センサ出力信号の最大位置を検出し、ピーク検出信号としてサンプル＆ホールド回路２２に供給される。このピーク検出回路２１を用い、センサ出力信号の最大位置を検出することで、マーク像の太さ方向における中心位置の検出が可能となる。そして、サンプル＆ホールド回路２２では、ピーク検出回路２１から出力されるピーク検出信号をトリガとして、ＡＭＰ２０から出力されるセンサ出力信号をホールドする。これにより、センサ出力信号の最大値がホールドされ、ピークホールド信号として出力される。また、アンダーピーク検出回路２３では、センサ出力信号の最小位置を検出し、アンダーピーク検出信号としてサンプル＆ホールド回路２４に供給する。サンプル＆ホールド回路２４では、アンダーピーク検出回路２３から出力されるアンダーピーク検出信号をトリガとして、ＡＭＰ２０から出力されるセンサ出力信号をホールドする。これにより、センサ出力信号の最小値がホールドされ、アンダーピークホールド信号として出力される。尚、ＡＭＰ２０、ピーク検出回路２１、アンダーピーク検出回路２３、サンプル＆ホールド回路２２、２４は、一般的な電気回路を適用すればよく、それらの説明は省略する。

フォトダイオード１０ｄからの出力信号によりパターンブロックＭの各マーク像の濃度を検出するには、基準となる出力信号と各マーク像より検出される出力信号とを比較しなければならない。そのため、基準光をフォトダイオード１０ｄへ入射させる場合とパターンブロックＭからの反射光を入射させる場合とで切換えが可能な手段が必要となる。そこで、フォトセンサ１０には、図６に示されているようなシャッター１０ｆが、中間転写体ベルト６に対面するフォトセンサ１０の筐体に摺動可能な状態で取り付けられている(図４)。本図は、シャッター１０ｆをＬＥＤ側から見た平面図である。このシャッター１０ｆには、測定用窓１０ｇと、センサの出力電圧の基準を得るための基準板１０ｈが設けられている。そして、フォトダイオード１０ｄへ入射させる反射光に応じ、図中の矢印方向に駆動装置(図示せず)により移動する機構を備えている。シャッター１０ｆは、通常閉じた状態において基準板１０ｈが受光系光軸上に配置されるような位置にあり、パターンブロックＭ測定時のみシャッター１０ｆが開き測定用窓１０ｇが受光系光軸上に配置されるように移動する。

図７は、中間転写体ベルト６上に形成されたマーク像ｍとフォトセンサ１０の中間転写体ベルト６上における視野領域Ｒとの位置関係を時経過に沿って示しているものであり、下方のグラフ（ａ）はフォトセンサ１０の視野領域Ｒの位置に応じたセンサ出力信号の波形を示すものである。また、最下段のグラフ（ｂ）は前記ピーク検知回路から出力されるマーク像ｍのピーク検知信号を時経過と対応させて示したものである。ここで、マーク像はその各辺ｍ₁、ｍ₂の太さｔが視野領域Ｒの直径ｄ（１ｍｍ）と同一より僅かに小さく形成されている。

中間転写体ベルト６上に一次転写されたマーク像ｍは、かかる中間転写体ベルト６の回転に伴ってフォトセンサ１０の前面を通過し、フォトセンサ１０の視野領域Ｒを横切ることになる。マーク像ｍが中間転写体ベルト６と共に移動し、フォトセンサ１０の視野領域Ｒが図７に示される中間転写体ベルト６上のＡ点に差し掛かると、かかる視野領域Ｒ内にマーク像ｍの一辺ｍ₁が進入してくることになるので、センサ出力信号が変化を開始する。更にマーク像ｍが移動すると、視野領域Ｒに含まれるマーク像ｍの面積、すなわち視野領域Ｒとマーク像ｍの一辺ｍ₁との重複面積が拡大するので、センサ出力信号は徐々に上昇し、視野領域Ｒがマーク像ｍによって略覆われるＢ点においてセンサ出力信号は最大となる。

前述の如く、マーク像ｍの各辺ｍ₁、ｍ₂の太さｔはフォトセンサ１０の視野領域Ｒの直径ｄよりも僅かに小さく形成されていることから、マーク像ｍがＢ点を過ぎると、今度は視野領域Ｒに含まれるマーク像ｍの面積、すなわち視野領域Ｒとマーク像ｍとの重複面積が減少していくので、センサ出力信号は徐々に下降し、マーク像ｍがフォトセンサ１０の視野領域Ｒから完全に脱した時点でセンサ出力信号は最小となる（Ｃ点）。

このように図７に示した例では、マーク像ｍの一辺ｍ₁がフォトセンサ１０の視野領域Ｒを通過する際に（Ａ点からＢ点の間）、かかる視野領域Ｒとマーク像ｍとの重複面積が中間転写体ベルト６の進行に伴って連続的に変化しており、同じ強度のセンサ出力信号が継続してフォトセンサ１０から出力されることがないように構成されている。すなわち、センサ出力信号には瞬間的に最大値が発生することになる。このようなセンサ出力信号の波形は、フォトセンサ１０の視野領域Ｒを円形状に形成すると共に、マーク像ｍの太さｔを視野領域Ｒの直径ｄと同一にするか、それよりも小さくすることで容易に得ることができる。

多色刷印刷機、カラー複写機、カラープリンタ等では、マーク像ｍを中間転写体ベルト等の移動体上に形成する際に、その時の温度湿度等の環境条件によってマーク像ｍの太さｔが変化してしまうこともあり、フォトセンサ１０の視野領域Ｒの直径ｄと完全に同一の太さのマーク像ｍを形成することは困難である。従って、前述の如く、マーク像ｍの太さｔが視野領域Ｒの直径ｄよりも小さい場合であっても、センサ出力信号の波形に瞬間的な最大値が発生することは、実際にカラープリンタ等を構成する際に有利である。

図７に示すようにセンサ出力信号の波形に瞬間的な最大値が発生する場合、その最大値はマーク像ｍの一辺ｍ₁の太さ方向の中心位置（重心位置）がフォトセンサ１０の視野領域Ｒの中心位置に合致した場合に発生する。従って、前記ピーク検知回路でセンサ出力信号の最大値（ピーク）を検知し、図７（ｂ）に示すように、この最大値に合わせてパルス状のピーク検知信号を出力するように構成すれば、かかるピーク検知信号の立ち上がりエッジ部分がマーク像ｍの一辺ｍ₁の中心位置（重心位置）を示していることになり、かかるｍ₁の位置を正確に検出することができる。

また、図７に示したマーク像ｍは、中間転写体ベルト６の移動方向に対して異なる方向へ略４５度に傾斜した２辺ｍ₁、ｍ₂を有してＶ字状に形成されていることから、このマーク像ｍの一つを本実施例のフォトセンサ１０で検出することにより、主走査方向と副走査方向の位置ずれ量を一度に把握することができるようになっている。すなわち、センサ出力信号は視野領域ＲがＣ点に達することで一旦は最小となるが、かかる視野領域ＲがＤ点を過ぎると、再びマーク像ｍの辺ｍ₂と視野領域Ｒが重なり始めることから、再度立ち上がり始め、かかる辺ｍ₂の太さ方向の中心位置が視野領域Ｒの中心位置と重なったＥ点で最大値を示す。そして、ｍ₂と視野領域Ｒの重複面積が減少するにつれて、センサ出力信号も小さくなり、マーク像ｍが視野領域Ｒから脱したＦ点で最小出力に戻るのである。

このため、Ｖ字状のマーク像ｍをフォトセンサ１０で読み込むと、図７（ｂ）に示すように、マーク像ｍの各辺ｍ₁、ｍ₂太さ方向の中心位置（重心位置）が視野領域Ｒの中心位置と重なったＢ点及びＥ点に対応して、一対のパルス状ピーク検知信号がピーク検知回路から出力される結果となる。

続いて、本発明の補正モードにおける位置ずれ補正及び濃度誤差補正の動作について図８のフローチャートを用いて説明する。先ず、ステップＳ１において、図３の分図(ａ)或いは分図(ｂ)に示したパターンブロックＭを中間転写体ベルト６上に形成する。そして、ステップＳ２において、フォトセンサ１０によりパターンブロックＭを測定する。

まず、位置ずれ補正では、ステップＳ１１において、フォトダイオード１０ｄの出力信号をもとに検出情報抽出部１２にてピーク検出回路２１から出力されたピーク検出信号より、基準色シアンの主走査方向の目標値に対する絶対値位置ずれ量、基準色シアンに対する、イエロー、マゼンタの相対位置ずれ量の測定および計算を条件補正部１３で行うものとなっている。

本実施例において、マーク像の位置ずれ量は、図９に示されているマーク像測定時のタイミングチャートから計算して求められている。図９において、上からフォトセンサ１０のシャッター１０ｆの動作信号、フォトセンサ１０のＬＥＤ１０ａ、１０ｂの点灯信号、そして、図３(ａ)でのＬ字形状のマーク像から成るパターンブロックＭがフォトセンサ１０を通過した際のセンサ出力信号、ピーク検知信号、ピークホールド信号、アンダーピーク検知信号、アンダーピークホールド信号の波形が示されている。

図９中に示されているように、補正モードでは、先ず、シャッター１０ｆを閉じた状態でＬＥＤ１０ｂを点灯させ、濃度誤差補正のため基準板１０ｈの反射光を測定する。その後、中間転写体ベルト６の移動方向に対し先頭に配列されているマーク像がフォトセンサ１０の視野領域Ｒを通過する前にシャッター１０ｆを開き、フォトダイオード１０ｄへマーク像からの反射光を入射できる状態にする。この時、センサ出力信号は、０Ｖとなっている。これは、本実施例で使用されている中間転写体ベルト６は、表面が黒色で鏡面または光沢を持ったものであり、中間転写体ベルト６表面の非画像部では、ＬＥＤ照明光をほとんど拡散しないため、センサ出力信号は０Ｖとなるのである。

センサの出力信号は、シャッター１０ｆが開いた状態のまま、シアンのマーク像の１辺が通過することにより、シアンのトナー量に対応したパルス状の波形となる。この際、図５に示されているように、ピーク検出回路２１で、センサ出力信号の最大値を検出し、ピーク検出信号が出力される。ここで、位置ずれ測定開始からピーク検出信号が出力されるまでの時刻をｔＡ１とする。そして、マーク像の残り１辺の通過に伴い、ピーク検出回路２１で検出されるピーク検出信号が出力されるまでの時刻をｔＡ２とする。以後、同様にして、イエロー、シアン、マゼンタ、シアン、ブラックのマーク像の通過に伴い、ピーク検出信号が出力されるまでの時刻ｔＴ１、ｔＴ２、ｔＢ１、ｔＢ２を順次測定する。

前述の通り、ブラックのマーク像の反射光は、シアン、イエロー、マゼンタのマーク像の反射光と種類が異なるため、ブラックのマーク像の通過に合わせＬＥＤ１０ｂを消灯すると同時にＬＥＤ１０ａを点灯させる。この時、センサ出力信号は中間転写体ベルト６からの反射光に応じた電圧値にて出力される。そして、ブラックのマーク像の通過により、センサの出力電圧は、ブラックのトナー量に対応して減少するパルス状の波形となる。ここで、図５に示されているように、アンダーピーク検出回路２３により、センサ出力信号の最小値が検出され、このアンダーピーク検出信号が出力されるまでの時刻ｔＵ１、ｔＵ２を測定する。尚、図９においては、シアン、イエロー、シアン、そして一部省略し、ブラックのマーク像、つまり１つのパターンブロックＭがフォトセンサ１０の視野領域Ｒを通過するまでの状態が示されており、通常の補正モードにおいては、濃度の異なる複数のパターンブロックＭが連続して中間転写体ベルト６上に形成される。

位置ずれ量の計算は、基準色シアンの主走査方向の目標値に対する絶対値位置ずれ量、基準色シアンに対する、イエロー、マゼンタの相対位置ずれ量を求めることにより行っている。先ず、基準色シアンの主走査方向絶対値位置ずれ量は、
主走査方向絶対値位置ずれ量 ＝｛(ｔＡ２−ｔＡ１)−目標値｝/２
で求められ、基準色シアンに対する、イエローの相対位置ずれは、
副走査方向位置ずれ=[(ｔＴ２＋ｔＴ１)/２−((ｔＡ２＋ｔＡ１)/2＋(ｔＢ２＋ｔＢ１)/２)/２]×ＰＳ
= [(ｔＴ２＋ｔＴ１)/２−(ｔＡ２＋ｔＡ１)/4−(ｔＢ２＋ｔＢ１)/４]×ＰＳ
主走査方向位置ずれ = [((ｔＢ１＋ｔＡ１)/２−ｔＴ１＋副走査方向誤差
＋ｔＴ２−(ｔＢ２＋ｔＡ２)/２−副走査方向誤差)/２]×ＰＳ
= [((ｔＢ１＋ｔＡ１)/２−ｔＴ１＋ｔＴ２−(ｔＢ２＋ｔＡ２)/２)/２]×ＰＳ
で求めることができる。ここで、ｔＡ１、ｔＡ２、ｔＴ１、ｔＴ２、ｔＢ１、ｔＢ２は、位置ずれ測定開始からピーク検出信号が出力されるまでの時刻(μｓ)、ＰＳは、プロセス速度（ｍｍ/ｓ)である。基準色シアンに対する、マゼンタ、ブラックの相対位置ずれ量も同様に計算する。これを主走査方向の２箇所で検出すれば、主走査、副走査のオフセットずれに加え、副走査方向のスキューずれや、主走査方向の全倍率ずれを検出できる。更に、３箇所以上で検出すれば、走査線の曲がりによる位置ずれ(ＢＯＷずれやリニアリティずれ)や主走査方向の部分倍率ずれなどを検出できる。

この計算は、図８のステップＳ１１に該当し、条件補正部１３で、位置ずれ量の測定および計算終了後、ステップＳ１２で出力画像形成時の画像形成位置、すなわちＲＯＳによる主走査方向、および副走査方向の露光タイミングを設定する。これら一連の動作により補正モードにおける１回の位置ずれ補正が行われている。

次に、濃度誤差補正では、図８のステップＳ２１において、フォトダイオード１０ｄの検出信号をもとに検出情報抽出部１２にてサンプル＆ホールド回路から出力されたホールド信号から、マーク像の濃度誤差を条件補正部１３で計算されるものとなっている。

本実施例において、マーク像の濃度誤差は、図９に示されているマーク像測定時のタイミングチャートから計算して求められている。前述の通り、補正モードでは、先ず、シャッター１０ｆを閉じた状態でＬＥＤ１０ｂを点灯させる。これにより、センサ出力信号は、シャッター１０ｆの基準板１０ｈからの反射光に対応した電圧値が出力され、これをセンサの基準板出力電圧（Ｖｒｅｆ）として測定する。そして、中間転写体ベルト６の移動方向に対し先頭に配列されているマーク像がセンサの測定位置を通過する前にシャッター１０ｆを開き、フォトダイオード１０ｄへマーク像からの反射光を入射できる状態にする。

センサの出力信号は、シャッター１０ｆを開いた後、シアンのマーク像の通過により、シアンのトナー量に対応したパルス状の波形となる。この際、ピーク検出回路２１により、センサ出力信号の最大値が検出され、ピーク検出信号が出力される。サンプル＆ホールド回路２２では、ピーク検出回路２１から出力されるピーク検出信号の立上がりパルスをトリガとして、シアンのトナー量に対応したセンサ出力信号の最大値をホールドすることにより、シアンの濃度電圧（Ｖｃ）が測定される。以後、同様にして、イエロー、シアン、マゼンタ(図中省略)、シアン(図中省略)のマーク像の通過により、イエローの濃度電圧（Ｖｙ）、マゼンタの濃度電圧（Ｖｍ）を測定する。

次に、ブラックのマーク像の通過に合わせＬＥＤ１０ｂを消灯すると同時にＬＥＤ１０ａを点灯させる。この時、センサ出力信号は中間転写体ベルト６からの反射光に応じた電圧値にて出力される。そして、ブラックのマーク像の通過により、センサの出力電圧は、ブラックのトナー量に対応して減少するパルス状の波形となる。ここで、図５に示されているように、アンダーピーク検出回路２３により、センサ出力信号の最小値が検出され、アンダーピーク検出信号が出力される。サンプル＆ホールド回路２４では、アンダーピーク検出回路２３から出力されるアンダーピーク検出信号の立上がりパルスをトリガとして、ブラックのトナー量に対応したセンサ出力信号の最小値をホールドすることにより、ブラックの濃度電圧（Ｖｋ）が測定される。次に、ブラックのマーク像通過後、センサ出力信号は、再び、中間転写体ベルト６からの正反射光に応じた電圧値を示すこととなり、この値をベルト面電圧（Ｖｂｅｌｔ）として測定する。そして、このベルト面電圧測定後、ＬＥＤ１０ａを消灯すると共に、ＬＥＤ１０ｂを点灯することにより、センサ出力信号は０Ｖとなる。

画像濃度の計算は、ブラックと、カラー(ＣＹＭ)でその計算方法が異なる。ブラックの画像濃度は、中間転写体ベルト６の非画像面に対する相対値を
画像濃度：Ｄｋ＝ Ｖｋ ／ Ｖｂｅｌｔ
と定義し、計算する。それに対し、カラー（ＣＹＭ）の画像濃度は、基準板１０ｈの出力に対する相対値を
画像濃度：Ｄｎ＝(( Ｖｎ平均値 ) / Ｖｒｅｆ )
ただし、ｎ＝トナー色（ｃ、ｙ、ｍ）
定義し、計算する。

このように、画像濃度として中間転写体ベルト６面、或いは基準板１０ｈの出力に対する相対値を用いる理由は、センサの汚れや、経時変化、温度変化によりＬＥＤ光量やＰＤ感度などの変動が生じても、パターンブロックＭの濃度を高精度に測定するためである。このようにして、図８のステップＳ２１で、パターンブロックＭの画像濃度が計算され、ステップＳ２２で予め決められている濃度目標値と、計算された画像濃度との誤差が計算される。

図８のステップＳ２３における、ＲＯＳレーザーパワーの補正量：ΔＬＰは、
レーザーパワーの補正量：ΔＬＰ＝ΔＤｎ ／ Ａｎ
ただし、ｎ＝トナー色（ｋ、ｃ、ｙ、ｍ）
で求められる。ここで、ΔＤｎはステップＳ２２で求めた、パターンブロックＭの濃度誤差、ＡｎはレーザーパワーとパターンブロックＭの画像濃度との対応関係を示す係数である。この係数は、予め実験などにより求めておく。

次に、ステップＳ２４で、パターンブロックＭ形成時のレーザーパワーから、ステップＳ２３で求めたレーザーパワーの補正量：ΔＬＰを減じることにより、レーザーパワーの設定値を補正する。この際得られたレーザーパワー設定値は、出力画像形成時のレーザーパワーとしてＲＯＳ３に供給される。以上のように、補正モードにおいて位置ずれ補正及び濃度誤差補正を同時に行い、これら補正を定期的に繰り返すことにより、画像形成位置及び出力画像濃度が一定に保たれている。

本発明の第１実施例におけるＬ字形状を有するマーク像でのラインスクリーンの設定例を示しているのが図１０である。分図(ａ)において、Ｌ字形状を有するシアンのマーク像Ｍｃは図中矢印の方向に移動しており、フォトセンサ１０の視野領域Ｒに近付いている。そして、点線ｒは、視野領域Ｒの幅を示している。分図(ｂ)は、分図(ａ)の点線円Ｚで囲まれている部分を拡大したものであり、視野領域Ｒ近傍におけるラインスクリーンＳが便宜上黒色の線分で示されている。

分図(ｂ)に示されているように、マーク像Ｍｃは階調に応じた所定の間隔を空け配列されている複数のラインスクリーンＳによりその階調が表現されている。そして、そのスクリーン角はマーク像Ｍｃの移動方向と平行となる角度に設定されており、マーク像Ｍｃの各外形線ｕと各ラインスクリーンＳとは交差するものとなっている。従って、ラインスクリーンＳの両端によりマーク像Ｍｃの外形の一部が表現され、そのラインスクリーンＳが複数集合することによりマーク像Ｍｃの外形及び階調が表現されている。これにより、視野領域Ｒ近傍のマーク像Ｍｃ各辺の幅ｗ、ひいてはその重心位置Ｇを正確に検知し、マーク像Ｍｃの位置ずれ情報の精度を向上させることが可能となる。尚、図１０ではシアンのマーク像Ｍｃにおける例が示されているが、イエロー、マゼンタ、ブラックのマーク像のラインスクリーンＳについても同様にスクリーン角を設定することができる。

本発明の第１実施例における直角形状を有するマーク像でのラインスクリーンの設定例を示しているのが図１１である。分図(ａ)において、直角三角形状を有するイエローのマーク像Ｍｙは図中矢印の方向に移動しており、フォトセンサ１０の視野領域Ｒに近付いている。そして、点線ｒは、視野領域Ｒの幅を示している。分図(ｂ)は、分図(ａ)の点線楕円Ｚで囲まれている部分を拡大したものであり、視野領域Ｒ近傍におけるラインスクリーンＳが便宜上黒色の線分で示されている。

分図(ｂ)に示されているように、マーク像Ｍｙは階調に応じた所定の間隔を空け配列されている複数のラインスクリーンＳによりその階調が表現されている。そして、そのスクリーン角はマーク像Ｍｙの移動方向と平行となる角度に設定されており、マーク像Ｍｙの各外形線ｕと各ラインスクリーンＳとは交差するものとなっている。従って、ラインスクリーンＳの両端によりマーク像Ｍｙの外形の一部が表現され、そのラインスクリーンＳが複数集合することによりマーク像Ｍｙの外形及び階調が表現されている。これにより、視野領域Ｒ近傍におけるマーク像Ｍｙの外形を正確に検知し、マーク像Ｍｙの位置ずれ情報の精度を向上させることができる。尚、図１１ではイエローのマーク像Ｍｙにおける例が示されているが、シアン、マゼンタ、ブラックのマーク像のラインスクリーンＳについても同様にスクリーン角を設定することが可能である。

本発明の第２実施例におけるＬ字形状を有するマーク像での外形線の設定例を示しているのが図１２である。分図(ａ)において、シアン及びマゼンタのＬ字形状を有するマーク像Ｍｃ、Ｍｍは図中矢印の方向に移動しており、フォトセンサ１０の視野領域Ｒに近付いている。そして、点線ｒは、視野領域Ｒの幅を示している。また、マーク像Ｍｃ、Ｍｍのラインスクリーンのスクリーン角は、図中に示されているように移動方向に対しそれぞれ４５度の角度に設定され、便宜上黒色の線分で示されている。そのため、点線円Ｚ₁及びＺ₄で囲まれている部分におけるラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とは平行であるのに対し、点線円Ｚ₂及びＺ₃で囲まれている部分におけるラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とは交差するものとなっている。従って、点線円Ｚ₁及びＺ₄で囲まれている部分については、マーク像Ｍｃ、Ｍｍの各辺の幅が誤検知されてしまうことがある。

そこで、点線円Ｚ₁及びＺ₄で囲まれている部分についてもラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とが交差するようにそれぞれの外形線を設定した例を示しているのが分図(ｂ)である。本図に示されているようにマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線を設定することにより、それぞれのラインスクリーンのスクリーン角を変更することなく、点線円Ｚ₁、Ｚ₂、Ｚ₃、Ｚ₄で囲まれている全ての部分についてラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とを交差させることができ、マーク像Ｍｃ、Ｍｍの位置ずれ情報の精度を確保させることが可能となる。

本発明の第２実施例における三角形状を有するマーク像での外形線の設定例を示しているのが図１３である。分図(ａ)において、シアン及びマゼンタの三角形状を有するマーク像Ｍｃ、Ｍｍは図中矢印の方向に移動しており、フォトセンサ１０の視野領域Ｒに近付いている。そして、点線ｒは、視野領域Ｒの幅を示している。また、マーク像Ｍｃのラインスクリーンのスクリーン角は、図中に示されているように移動方向に対し４５度の角度に設定され、マーク像Ｍｍのそれは移動方向と直交する角度に設定され、便宜上黒色の線分で示されている。そのため、点線円Ｚ₂及びＺ₃で囲まれている部分におけるラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とは平行であるのに対し、点線円Ｚ₁及びＺ₄で囲まれている部分におけるラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とは交差するものとなっている。従って、点線円Ｚ₂及びＺ₃で囲まれている部分については、マーク像Ｍｃ、Ｍｍの幅が誤検知されてしまうことがある。

そこで、点線円Ｚ₂及びＺ₃で囲まれている部分についてもラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とが交差するようにそれぞれの外形線を設定した例を示しているのが分図(ｂ)である。本図示されているようにマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線を設定することにより、それぞれのラインスクリーンのスクリーン角を変更することなく、点線円Ｚ₁、Ｚ₂、Ｚ₃、Ｚ₄で囲まれている全ての部分についてラインスクリーンのスクリーン角とマーク像Ｍｃ、Ｍｍの外形線とを交差させることができ、マーク像Ｍｃ、Ｍｍの位置ずれ情報の精度を確保させることが可能となる。

また、図１２及び図１３では、ラインスクリーンのスクリーン角に応じてマーク像の外形線を設定する例が示されているが、ラインスクリーンのスクリーン角と、マーク像の外形線とを互いに交差する角度に設定してもよい。尚、これらの図においてはシアン及びマゼンタのマーク像Ｍｃ、Ｍｍでの例が示されているが、イエロー、ブラックのマーク像の外形線についても同様に設定することができる。

第１実施例及び第２実施例では、ラインスクリーンにより階調が表現される画像形成装置におけるマーク像の外形線の誤検知を防ぐ方法を示したが、この他に、ドットスクリーンや誤差拡散スクリーンによる階調の表現がある。これらのスクリーンを適用した場合には、ラインスクリーンのように当該ラインスクリーンを構成している線分の間隔や太さを変化させることにより階調が表現されていないため、マーク像の外形線が誤検知されることはない。従って、マーク像を正確に検出することが可能となる。

本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。 カラー画像形成装置における位置ずれ及び濃度誤差の補正の流れを示している図である。 本発明に適用されているＬ字形状及び直角三角形状のマーク像の配列を示している図である。 本発明が適用されているカラー画像形成装置におけるフォトセンサの概略構成図を示している図である。 フォトダイオードからの出力信号が検出情報抽出部で処理される流れを示すブロック図である。 フォトセンサに取り付けられているシャッターをＬＥＤ側から見た平明図である。 中間転写体ベルト上に形成されたマーク像とフォトセンサの中間転写体ベルト上における視野領域との位置関係を時経過に沿って示している図である。 本発明の補正モードにおける位置ずれ補正及び濃度誤差補正の動作を示しているフローチャートである。 マーク像測定時のシャッターの動作信号、フォトセンサの点灯信号、センサ出力信号、ピーク検知信号、ピークホールド信号、アンダーピーク検知信号、アンダーピークホールド信号の波形を示しているタイミングチャートである。 本発明の第１実施例におけるＬ字形状を有するマーク像でのラインスクリーンの設定例を示している図である。 本発明の第１実施例における直角三角形状を有するマーク像でのラインスクリーンの設定例を示している図である。 本発明の第２実施例におけるＬ字形状を有するマーク像での外形線の設定例を示している図である。 本発明の第２実施例における三角形状を有するマーク像での外形線の設定例を示している図である。 マーク像の外形線とその階調を表現するラインスクリーンのスクリーン角とが互いに平行な関係となるように設定されている例を示している図である。

符号の説明

Ｍｃ・・・マーク像、Ｒ・・・視野領域、ｒ・・・視野領域幅、Ｓ・・・ラインスクリーン、ｕ・・・外形線、ｗ・・・辺の幅、Ｇ・・・重心位置

Claims (3)

1. 画像データ信号に応じ各色のトナー像が感光体の表面に形成される複数の作像手段と、前記感光体から各色のトナー像が多重転写される像担持体と、各作像手段へ信号を送り、前記像担持体の表面に画像の位置ずれ及び濃度誤差を補正するための各色のマーク像を順次転写させる補正モード制御部と、各色のマーク像を光学的に読み込む検出手段と、この検出手段の検出信号から各色トナー像の位置ずれ情報及び濃度誤差情報の双方を抽出する検出情報抽出部と、前記位置ずれ情報及び濃度誤差情報に応じ各作像手段におけるトナー像の作像条件を補正する条件補正部とから構成されるカラー画像形成装置において、
   前記補正モード制御部は、各色の前記マーク像のラインスクリーンの角度を前記マーク像における前記検出手段の視野領域内を通過する部位の外形線の角度と交差する角度に設定させることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 画像データ信号に応じ各色のトナー像が感光体の表面に形成される複数の作像手段と、前記感光体から各色のトナー像が多重転写される像担持体と、各作像手段へ信号を送り、前記像担持体の表面に画像の位置ずれ及び濃度誤差を補正するための各色のマーク像を順次転写させる補正モード制御部と、各色のマーク像を光学的に読み込む検出手段と、この検出手段の検出信号から各色トナー像の位置ずれ情報及び濃度誤差情報の双方を抽出する検出情報抽出部と、前記位置ずれ情報及び濃度誤差情報に応じ各作像手段におけるトナー像の作像条件を補正する条件補正部とから構成されるカラー画像形成装置において、
   前記補正モード制御部は、各色の前記マーク像のラインスクリーンの角度と、前記マーク像における前記視野領域内を通過する部位の外形線とを互いに交差する角度に設定させることを特徴とするカラー画像形成装置。
3. 画像データ信号に応じ各色のトナー像が感光体の表面に形成される複数の作像手段と、前記感光体から各色のトナー像が多重転写される像担持体と、各作像手段へ信号を送り、前記像担持体の表面に画像の位置ずれ及び濃度誤差を補正するための各色のマーク像を順次転写させる補正モード制御部と、各色のマーク像を光学的に読み込む検出手段と、この検出手段の検出信号から各色トナー像の位置ずれ情報及び濃度誤差情報の双方を抽出する検出情報抽出部と、前記位置ずれ情報及び濃度誤差情報に応じ各作像手段におけるトナー像の作像条件を補正する条件補正部とから構成されるカラー画像形成装置において、
   前記補正モード制御部は、各色の前記マーク像の階調をドットスクリーン或いは誤差拡散スクリーンにより表現することを特徴とするカラー画像形成装置。

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