JP2011197099A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写ベルト上に色ずれ補正用のトナーパターンを画像形成する技術において、連続印刷中に生産性を落とすことなく転写ベルト全体のずれ量を適切に測定する。
【解決手段】光学部と感光体をトナー色毎に各々有する複数の画像形成手段１０３は、印刷データから生成されるトナー像を転写ベルト３３上に画像形成する処理のインターバルに、位置ずれ補正用パターンを前記転写ベルト上に画像形成する。転写ベルト３３上における、２つの前記印刷データから生成されるトナー像の間の領域を「画像間」とすると、該画像間の位置情報を取得する画像間位置情報取得手段１０２と、前記位置ずれ補正用パターンを読み取って得られた検知結果、及び、前記画像間の位置情報に基づいて、位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定手段１０１と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、転写ベルト上に色ずれ補正用のトナーパターンを画像形成する技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、環境の変化による部品の変形や部品の個体バラツキにより、各色のトナー像を重ね合わせて作像する際に、ずれが生じることがある。そのため、特定のパターンを形成し、パターンを検知することでずれ量を測定する。さらに、転写ベルトに各色を重ね合わせて作像するシステムにおいては、転写ベルトの各場所においてベルトの厚みや伸び量が異なるため、ベルト１周分のパターンを形成してずれ量を測定する。測定したずれ量を作像タイミングにフィードバックすることでずれを抑制することを行っている。

上述のような補正制御は時間が掛かるため、パターンの画像形成を連続印刷時の画像間で行い、印刷中の生産性を向上させることが考えられる（例えば、特許文献１）。

しかしながら、上述の従来の補正制御では、印刷中の画像間で補正制御を行うために、次に述べるような問題があった。すなわち、この補正制御においては、転写ベルトに画像間のタイミングでパターンを画像形成し、そのパターンを検知する方式であるが、印刷中の画像の種類や印刷の条件によって画像間の距離や位置は様々に異なるため、パターンを形成したベルトの位置を特定できず、転写ベルト１周分のずれ量を適切に測定できないという問題である。

そこで本発明は、上記実情に鑑みて、連続印刷中に生産性を落とすことなく転写ベルト全体のずれ量を適切に測定することが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、光学部と感光体をトナー色毎に各々有する複数の画像形成手段と、前記画像形成手段によってトナー像が画像形成される転写ベルトと、を有する画像形成装置であって、前記画像形成手段は、印刷データから生成されるトナー像を前記転写ベルト上に画像形成する処理のインターバルに、位置ずれ補正用パターンを前記転写ベルト上に画像形成する手段であって、さらに、前記転写ベルト上における、２つの前記印刷データから生成されるトナー像の間の領域を画像間とすると、該画像間の位置情報を取得する画像間位置情報取得手段と、前記位置ずれ補正用パターンを読み取って得られた検知結果、及び、前記画像間の位置情報に基づいて、位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定手段と、を備えることを特徴とする、画像形成装置を提供するものである。

本発明によれば、連続印刷中に生産性を落とすことなく転写ベルト全体のずれ量を適切に測定することが可能な画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明による実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す図である。 本実施形態の転写部の構成を示す模式図である。 本実施形態の要部の機能ブロック図である。 転写ベルト３３上の位置情報を関連づけられた位置ずれデータを格納したずれ量テーブルの一例を示す図である。 本実施形態における連続印刷時の制御信号のタイミングチャートである。 本実施形態におけるずれ量測定制御の流れを示すフローチャート（その１）である。 連続印刷時に異常を検知した際のずれ量テーブルの一例を示す図である。 本実施形態の色ずれ補正を説明するための模式図である。 本実施形態における印刷速度変更時の制御信号のタイミングチャートである。 本実施形態におけるずれ量測定制御の流れを示すフローチャート（その２）である。

以下に本発明の実施の形態を説明する。本実施形態においては、連続印刷時のベルト１周分のずれ量の検知に際して、要するに、連続印刷中の画像間に対応するベルトの位置情報を取得して連続印刷中の画像間においてパターンを形成し、ずれ量を測定したベルト位置を特定する点に特徴がある。
上記記載の特徴について、以下、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に、本実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す。
図示のように、本実施形態に係る画像形成装置には、各色（本例では４つ）の感光体１−ａ，１−ｂ，１−ｃ，１−ｄ（以下では総称して「感光体１」と呼ぶことがある）と、感光体に接触する転写ベルト３３、各色の感光体１にレーザダイオード光を照射するＬＤ装置３−ａ，３−ｂ，３−ｃ，３−ｄ、転写ベルト３３上のトナー像の濃度を読み取るセンサ４、トナー像を用紙に転写するための転写ローラ５−ａ，５−ｂ、トナー像に熱を印加してトナー像を用紙に定着させる定着部のローラ６−ａ，６−ｂ、用紙をセットする用紙トレイ７、用紙トレイ７にセットされている用紙を転写ユニットへ給紙するための給紙ローラ８、用紙が給紙されたか確認するためのレジストセンサ９、用紙を転写ユニットに搬送するための搬送ローラ１０−ａ，１０−ｂ、用紙を装置外へ排出するための排紙ローラ１１−ａ，１１−ｂ、用紙が装置から排紙されたか確認するための排紙センサ１２、定着ローラに熱を供給するヒータ１３、転写ユニット上のトナーを清掃するためのクリーニングユニット１４、転写ユニットから除去されたトナーを貯めるトナーボックス１５から構成される。また、トナーカードリッジは図示していないが、感光１−ａ，１−ｂ，１−ｃ，１−ｄにそれぞれ隣接して設置されているものとする。

図１中の転写ベルト３３と関連するセンサ等の機構及び転写ベルト３３のことを、以下では、「転写部」と呼ぶ。

図２に、転写部の構成例を示す。また、図３に弧の転写部を中心とした機能ブロック図を示す。
図２に図示のように、転写部は、転写ベルト３３と、二次転写ユニット３４と、駆動ローラ３５を有する。転写ベルト３３は、トナー像を現像する現像器からトナー像を転写される無端状のベルトである。二次転写ユニット３４は、転写ベルト３３上に転写された画像を用紙に転写する機構である。駆動ローラ３５は、転写ベルト３３を駆動させる機構である。また、転写ベルト３３上に転写された位置ずれ補正用パターンを読み取る読取センサ３６は、転写ベルト３３と非接触の状態で筐体に固定されているものとする。

図２には、連続印刷時のトナー像３７ａ，３７ｂを転写ベルト３３上に転写し、その画像間３９で位置ずれ補正用パターン４２を転写している状態を記載している。区間４０は、位置ずれ補正用パターン４２を書き込む区間を表している。

図３の画像形成手段１０３は、画像間のタイミングを計算し、画像間３９の特定の区間に位置ずれ補正用パターン４２を書き込む。画像間３９に書かれた位置ずれ補正用パターン４２は読取センサ３６により検知され、位置ずれデータとして保存する。位置ずれデータを保存する際に、転写ベルト３３上の位置情報を関連づけて保存する。この位置情報は、画像間位置情報取得手段１０２が以下に記載の手順で取得する。

画像間３９に書かれた位置ずれ補正用パターン４２の転写ベルト３３上の位置は、調整開始の画像書き出しタイミングから位置ずれ補正用パターン４２形成タイミングまでに走行したベルトの距離３８を用いて特定する。つまり、連続印刷中の画像書き出しタイミングと画像送り方向の画像長と印刷速度から画像間に対応するベルト位置を取得（計算）し、画像間におけるパターンが形成されたベルト位置を特定する。このベルト位置の特定の方法によれば、パターンの位置を特定するための機構が不要のためコストを上げないで実現できる。

一方で、より精度の高い位置特定の方法として、転写ベルト３３上の画像形成に用いられない領域に配置されたマーク４３，４４及び読取センサ４５を用いて特定する方法がある。

マーク４３，４４は、あらかじめ、例えば等間隔に配置しておく。マーク４３は、他のマーク４４とは異なるパターンをしており、これにより各マークの転写ベルト３３上の位置を特定する。例えば、マーク４３を読み取ってから５番目のマーク４４を読み取ったときに、位置ずれ補正用パターン４２が読取センサ３６により読み取られたとすると、当該位置ずれ補正用パターン４２の位置は、５番目のマーク４４の位置に該当すると特定できる。マーク４３，４４は、あらかじめ配置されているものであるから、位置ずれ補正用パターン４２の転写ベルト上の絶対位置を特定できることになる。

本実施形態は、上記のように位置特定用のマークを用いて位置ずれ補正用パターン４２の転写ベルト上の絶対位置を特定できるため、調整を中断した際の位置の特定が容易である。さらに、マークが転写ベルト３３上に固定されているため、特定した位置の精度が高い。

以降の説明では、調整開始の画像書き出しタイミングから位置ずれ補正用パターン４２形成タイミングまでに走行したベルトの距離３８を用いて、画像間３９に書かれた位置ずれ補正用パターン４２の転写ベルト３３上の位置を特定する構成を前提に説明する。

図３に、本実施形態の要部の機能ブロック図を示す。
図示のように、本実施形態の要部は、転写ベルト３３を中心に、読取センサ３６，４５、画像間位置情報取得手段１０２、位置ずれ量測定手段１０１、画像形成手段１０３を備える構成である。画像間位置情報取得手段１０２は、図２を参照しながら述べたように、「画像書きだしタイミングからパターン形成タイミングまでに走行したベルトの距離３８」もしくは、位置特定用のマーク４３，４４を用いて、画像間の位置情報を取得する。位置ずれ量測定手段１０１は、少なくとも、位置ずれ補正用パターン４２を読み取って得られた検知結果と、画像間位置情報取得手段１０２が取得した画像間の位置情報とに基づいて、位置ずれ量を測定し、画像形成手段１０３に出力する。画像形成手段１０３は、この位置ずれ量に基づいて実際の補正処理（図５等を用いて後述）を実行する。

図４に、転写ベルト３３上の位置情報を関連づけられた位置ずれデータを格納したずれ量テーブルの一例を示す。
図４に示すずれ量テーブルは、ベルトの各位置のずれ量測定状態と、測定したずれ量を格納するテーブルである。連続印刷中の画像間においてずれ量の測定を開始したときに、上記テーブルを更新する。このテーブルは、各色とも作成する。ずれ量テーブル中に記載されている「相対位置（ｍｍ）」は、ずれ量測定が開始された時点での連続印刷中の画像書きだしタイミングからの距離（すなわち、図２中の距離３８）である。「測定状態」は、対応する区間のずれ量が測定されたか否かの情報である。「ずれ量」は、ある１色に対して画像送り方向にどれだけずれているかを示すものである。

例えば、図２に記載の距離３８が７５０ｍｍの場合で画像間が３００ｍｍだとすると、画像間に相当する位置は、画像書き出しタイミングから７５０ｍｍから１０５０ｍｍとなる。この位置に該当するテーブルを検索するとＮｏ．９，１０，１１であることがわかるため、ずれ測定パターンは、画像書き出しタイミングから８００ｍｍ、９００ｍｍ、１０００ｍｍの位置に描写し、ずれ量を測定する。測定した結果は、対応するＮｏ．に該当する箇所に保存する。

画像書き出しタイミングから１周以上ベルトを回転させている場合、上記テーブルでは検索できなくなるため、画像書き出しタイミングからの累積搬送距離Ｄを保存し、累積走行距離Ｄとベルト１周の長さＳ、画像書き出しタイミングのベルト回転数Ｎを用いて以下のように相対位置ＲＤを求める。
ＲＤ＝Ｄ−Ｓ＊Ｎ

次に、画像形成手段１０３による連続印刷時のタイミング制御について説明する。
図５に、印刷時の制御信号のタイミングチャートを示す。図５中、画像生成信号５０は、アクティブの間、印刷データを生成するものである。パターン生成信号５１は、アクティブの間、ずれ量検知パターンデータを生成するものである。マーク読み取り信号５２は、マークに対して光を照射し、その反射量を量子化したデータ信号である。

印刷指示後、各デバイスの立ち上げ動作が完了すると、画像生成信号５０をアクティブにして露光を開始する。画像長分の露光が終了した時点で、画像生成信号５０をネガティブにして画像生成を終了する。パターン生成信号５１をアクティブにするタイミングは、前記ずれ量テーブルの実施例に記載したタイミングで行う。前記条件の場合において、ベルトの搬送速度を１００ｍｍ／ｓとすると図に示す画像形成タイミングからパターン生成信号５１をアクティブにするタイミングまでの時間５３は、８００／１００＝８秒である。したがって、画像形成タイミングから８秒後にパターン生成信号をアクティブにする。露光される感光体の位置からパターン読み取りセンサまでの距離を５００ｍｍだとすると、パターン形成からパターンが読み取りセンサに到達するまでの時間は、５００ｍｍ／１００＝５０秒となる。したがって、パターンの読み取りタイミング５４は、パターン形成から５０秒後となり、そのタイミングで読み取りを開始する。

次に、連続印刷中でのずれ量測定制御の流れについて説明する。図６のフローチャートを参照する。

まず、ずれ量を測定する画像間の前の画像形成タイミングを基準として、前記ずれ量テーブルを作成する。この際にずれ量を検知する位置がベルト１周分を補うように作成する。前記テーブルの例では、ずれ量を測定する間隔を１００ｍｍ、ベルト１周の距離を２０００ｍｍとしてテーブルを作成している。（ステップＳ１０１）

ターゲットとする画像間の前の画像形成タイミングと画像長からターゲットとする画像間のベルト位置を取得（算出）する。例えば、図２に記載の距離３８が７５０ｍｍの場合で画像間が３００ｍｍだとすると、画像間に相当する位置は、画像書き出しタイミングから７５０ｍｍから１０５０ｍｍとなる。（ステップＳ１０２）

ステップＳ１０２で求めた画像間に該当する測定区間をテーブルから検索する。詳細は、ずれ量テーブルでの説明で記載しているので省略する。（ステップＳ１０３）

画像信号をＯＮとして印刷する画像を形成し、画像長が終了するタイミングで画像信号をＯＦＦにする。画像間でパターンの生成タイミングかどうかステップＳ１０２で求めたテーブルから判定し、形成タイミングに到達したらパターン生成信号をＯＮとして、パターンの形成を行い、パターン長が終了するタイミングでパターン生成信号をＯＦＦにする。フローには記載されていないが、形成された測定パターンは、パターン読み取りセンサによって検知され、ずれ量としてテーブルに保存する。（ステップＳ１０４〜Ｓ１０８）

ステップＳ１０３で求めた画像間に該当する測定区間の測定が完了していれば、その画像間でのずれ量の測定は終了する。もし、画像間に相当する測定区間の測定が終了していなければ、ステップＳ１０６に戻りパターン形成、ずれ量の検知を行う。（ステップＳ１０９）

印刷動作が終了すれば、画像間での測定も終了となるが印刷枚数が少ない場合など、ベルト１周分の測定が完了していないことも想定される。印刷が終了した時点で、ずれ量テーブルを検索し、全てのベルト位置で測定が完了していれば、ずれ量の計測は終了とする。もし、未測定区間があれば未測定区間について検知パターンを形成し、補正する。（ステップＳ１１０〜１１３）

画像間におけるずれ量の更新がされなかった場合、画像間がベルトの特定位置に偏っていることになるため、次の印刷時の画像形成タイミングを遅延させて、画像間が未測定位置に該当するように変更する。（ステップＳ１１４〜１１５）

次に、連続印刷時に異常を検知した際のずれ補正制御について説明する。
図７に、連続印刷時に異常を検知した際のずれ量テーブルの一例を示す。
連続印刷中に画像間でずれ量を検知している際に、なんらかの理由で装置に用紙の搬送不良などの異常が発生した場合、操作者によって装置を復帰した際に、印刷動作とずれ量の測定を再開する。上記ずれ量テーブルの相対距離は、画像書き出しタイミングを基準としているため、再開する際にも、画像書き出しタイミングに合わせて印刷動作を再開する。停止する前の画像書き出しタイミングを求めるために、停止する前の画像書き出しタイミングからのベルト走行距離Ｓを保存しておく。ベルトの走行距離Ｓがベルト１周の距離の整数倍になったタイミングで、連続印刷を再開することで、上記ずれ量のテーブルの相対距離と画像の形成タイミングとの関係が正しくなるため、停止前に行っていた測定を再開することができる。

本実施形態における色ずれ補正は、画像形成手段１０３が画像形成タイミングの制御を行うことによって実現させる。
図８に、本実施形態の色ずれ補正を説明するための模式図を示す。
連続印刷中に画像間でパターンを形成し色ずれ量を検知している場合、色ずれ量が取得された位置と画像の形成タイミングが一致すれば、画像形成タイミングの補正を行う。色ずれ量が取得された位置と画像形成のタイミングが一致したかどうかは、ＬＤ装置４６から露光されたタイミングと、露光された点から転写ベルトまでの感光体上の距離４７を使用して判断する。距離４７と感光体の回転速度から露光の開始位置が転写ベルトに到達する時間を算出し、その時点での転写ベルト上の位置４８について、ずれ量テーブルを検索しずれ量がわかっていれば、各色の画像形成タイミングを補正する。
上述のような画像形成タイミングの制御によって、印刷速度が、変更される。

図９に、印刷速度変更時の制御信号のタイミングチャートを示す。図９中の各信号は、上から順に、印刷開始信号５５、印刷速度の状態５８、画像生成信号５０、パターン生成信号５１、マーク読み取り信号５２である。

印刷開始信号５５は、アクティブになったら画像形成装置の状態が印刷状態となる信号である。印刷速度の状態５８は、印刷速度の状態を表す。画像生成信号５０は、アクティブの間、印刷データを生成する信号である。パターン生成信号５１は、アクティブの間、ずれ量検知パターンデータを生成する信号である。マーク読み取り信号５２は、マークに対して光を照射し、その反射量を量子化したデータ信号である。

連続印刷中に印刷速度が変わる場合は、画像間で形成するパターンの形状を速度に合わせて変更する。印刷速度の情報は、印刷開始信号５５がアクティブになった時点で確定する。図９のタイミングチャートでは、印刷開始信号５５がアクティブ５６の時点では、印刷速度は、通常の速度５９で動作しており、アクティブ５７の印刷要求を起点に通常より速度を低下させる（速度６０）という例である。印刷速度を低下させた状態における画像間では、生成信号６１と比較した生成信号６２のように、パターンの生成間隔を広くし、印刷速度が変わってもパターンの形状が、読み取ったパターン６３と読み取ったパターン６４で同じになるように制御する。

ここまでで説明した、ずれ量の測定からこれを用いた補正までの処理の流れは、全て連続印刷中に行うものであった。したがって、時間の掛かる色ずれ補正を連続印刷中に実行することができ、生産性の向上が実現する。しかしながら、本実施形態に係る画像形成装置は、ずれ量測定を連続印刷中にのみ行うものではなく、画像形成処理等の待機時からずれ量測定を行うこともできる。この構成により更なる生産性の向上が実現する。
以下、待機時のずれ量測定から画像間でのずれ量測定へ移行する処理の流れを説明する。図１０のフローチャートを参照する。

待機時にずれ量を測定する場合、まず、ずれ量を測定する基準となるベルト位置を保存する。この基準となる位置（ずれ量測定基準位置）からの距離ごとに前記ずれ量テーブルを作成する。ずれ量テーブルの作成が完了したら、ベルトの位置を確認し、パターン生成のタイミングであれば、パターン形成を行う。（ステップＳ２０１〜２０５）

パターン形成が終わり、テーブルを検索して、印刷要求がなく、未測定の区間があれば、ステップＳ２０３からのフローを繰り返す。しかし、印刷要求が入れば、待機中のずれ量測定は終了する。印刷中の画像間での調整フローに入る前に、１枚目の画像形成位置を前記ずれ量測定基準位置とする。こうすることで、測定途中のずれ量テーブルの相対距離がそのまま印刷中にも適応できる。この処理が終わったら、画像間での測定フロー（図６）に移行する。

３３ 転写ベルト
３４ 二次転写ユニット
３５ 駆動ローラ
３６，４５ 読取センサ
３７ａ，３７ｂ トナー像
３９ 画像間
４０ 区間
４２ 位置ずれ補正用パターン
４３，４４ マーク
１０１ 位置ずれ量測定手段
１０２ 画像間位置情報取得手段
１０３ 画像形成手段

特開２００６−１７１３５２号公報

Claims (10)

1. 光学部と感光体をトナー色毎に各々有する複数の画像形成手段と、前記画像形成手段によってトナー像が画像形成される転写ベルトと、を有する画像形成装置であって、
   前記画像形成手段は、印刷データから生成されるトナー像を前記転写ベルト上に画像形成する処理のインターバルに、位置ずれ補正用パターンを前記転写ベルト上に画像形成する手段であって、
   さらに、
   前記転写ベルト上における、２つの前記印刷データから生成されるトナー像の間の領域を画像間とすると、該画像間の位置情報を取得する画像間位置情報取得手段と、
   前記位置ずれ補正用パターンを読み取って得られた検知結果、及び、前記画像間の位置情報に基づいて、位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定手段と、
   を備えることを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷中の画像書き出しタイミングと画像送り方向の画像長と印刷速度から画像間に対応するベルト位置を計算し、画像間におけるパターンが形成されたベルト位置を特定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷中にパターンを形成し、ずれ量を検知したベルト位置と、測定されたずれ量とを関連付けてずれ量テーブルとして記憶し、パターンを形成する際のベルト位置がずれ量を測定されているかテーブルから検索することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷中にパターンを形成する際に、パターンが形成されるベルト位置のずれ量が測定されたか否か検索して、パターン形成の有無を判断することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記位置ずれ量測定手段は、前記ずれ量テーブルのずれ量が更新されない場合、次の画像形成タイミングを遅延させることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
6. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷中にずれ量検知を行っているときに連続印刷中に異常が起きて印刷動作が停止した場合、異常が起きた時点でのベルト位置を記憶し、ずれ量検知を再開する際にずれ量測定開始位置を特定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
7. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷中に画像を形成する際に、前記転写ベルト上の画像の形成位置がずれ量が測定された位置に該当する場合、各色の画像形成タイミングを補正することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
8. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷中に印刷速度が変更になる場合、形成するパターンを切り替えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
9. 前記位置ずれ量測定手段は、連続印刷が終了する際に前記テーブルを検索し、ずれ量を検知していない位置が存在する場合、印刷完了後、ずれ量を検知していない位置にパターンを形成し、ずれ量の測定をすることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
10. 前記位置ずれ量測定手段は、待機時に連続してベルト１周分のずれ量を測定しているときに印刷指示があった場合、ずれ量の測定を中断し、印刷動作を開始し、画像間でずれ量測定を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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