JP2014102479A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】位置ずれ及び濃度ずれを精度よく検出して画像位置及び画像濃度を適正に調整することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】一系統の検知パターン200における基準パターン200Kの前側エッジの測定時刻を“T0”、測定パターン200Yの前側エッジの測定時刻を“T1”、他系統の検知パターン200における測定パターン200Yの対応する前側エッジの測定時刻を“T2”とし、T0からT1までの時間Tlと本来の第1の基準時間とを用いてトナー画像の中間転写ベルトの搬送方向Bにおける位置ずれを調整し、T1からT2までの時間Twと本来の第2の基準時間とを用いて中間転写ベルトの搬送方向Bと直角する方向における画像の倍率ずれを調整し、測定パターン200Yの2つのエッジ201a、201b相互間の濃度補正領域202の測定結果と基準となる濃度を用いて画像濃度を調整する。
【選択図】図7
【解決手段】一系統の検知パターン200における基準パターン200Kの前側エッジの測定時刻を“T0”、測定パターン200Yの前側エッジの測定時刻を“T1”、他系統の検知パターン200における測定パターン200Yの対応する前側エッジの測定時刻を“T2”とし、T0からT1までの時間Tlと本来の第1の基準時間とを用いてトナー画像の中間転写ベルトの搬送方向Bにおける位置ずれを調整し、T1からT2までの時間Twと本来の第2の基準時間とを用いて中間転写ベルトの搬送方向Bと直角する方向における画像の倍率ずれを調整し、測定パターン200Yの2つのエッジ201a、201b相互間の濃度補正領域202の測定結果と基準となる濃度を用いて画像濃度を調整する。
【選択図】図7
Description
本発明は、電子写真プロセス方式を用いた画像形成装置に関する。
複数の像担時体を備え、各像担時体にそれぞれ形成された静電潜像を現像し、記録媒体上に転写する複写機やプリンタ等の画像形成装置は、従来から知られている。
このような画像形成装置では、現像した各色のトナー画像は、中間転写体上で重ね合わせられ、該中間転写体上において、画像位置や倍率がずれることなく全ての色のトナー画像が重なるように設計されている。しかし、部品のばらつき及び組立時のばらつきを全て無くすことは非常に困難であるため、画像位置及び倍率を調整する手段が必要になる。そこで、画像位置及び倍率の調整手段の1つとして、各色ごとの位置ずれを検出するための位置検出用パターンを形成し、当該パターンの位置を検出して位置ずれを補正する制御が行われている。
この補正制御では、パターンの位置を検出するために光学式センサを用いており、光学式センサは、位置検出用パターンに光を照射し、反射する光を検出する。
また、光学式センサは、印刷濃度の補正条件を決定する制御においても使用されている。この制御は、印加電圧や露光光量などの潜像形成条件やトナー画像を形成する現像条件を変更して濃度の異なる濃度検出用パターンを形成し、該濃度検出用パターンからの反射光を光学式センサを用いて検出する。そして、検出された反射光から濃度検出用パターンの濃度を求め、求めた濃度と本来の濃度との誤差である濃度ずれを算出し、該濃度ずれに基づいて潜像形成条件や現像条件を補正するものである。
位置検出用パターンは、画像形成位置が精度よく検出できる形状であることが好ましい。一方、濃度検出用パターンは、高濃度から低濃度までの広い濃度範囲が光学センサの出力変化として得られるような形状であることが好ましい。つまり、各補正項目によって好ましいパターンの形状が異なる。
図11は、従来の画像形成装置におけるフォトセンサと中間転写ユニットを示す斜視図である。図11において、中間転写ベルト(中間転写体)31の幅方向に沿った2つの端部に、それぞれ位置検出用パターン1001と濃度検出用パターン1002が別々に形成されたパターン列が形成されている。また、2つのパターン列に対向する位置に、それぞれフォトセンサ60a及び60bが配置されている。フォトセンサ60a及び60bは、それぞれ中間転写体31に形成された位置検出用パターン1001と濃度検出用パターン1002を順次検出する。そして、パターン1001の検出結果に基づいてパターン1001の位置を検知する。そして、パターン1002の検出結果に基づいてパターン1002の濃度を検知する。
図11から分かるように、位置ずれ補正と濃度ずれ補正を行うのに要する時間は、少なくとも位置検出用パターン1001がセンサ60a及び60bを通過する時間と、濃度検出用パターン1002がセンサ60a及び60bを通過する時間の合計時間である。
位置ずれや濃度ずれは、画像形成装置本体の使用累積時間が経過するほど顕在化するので、位置ずれ補正と濃度ずれ補正は、できるだけ頻繁に行うことが望ましい。しかし、過度に上記補正動作を行うと、補正に要する時間、すなわち、本来の画像形成に寄与しない時間が増加して画像形成の生産性が低下することになる。そして、1回の補正に要する時間が長くなればなるほど、生産性の低下幅が増大する。
また、図11に示したように、位置検出用パターン及び濃度検出用パターンを個別に形成することは、装置を調整するために使用するトナー量の増加を招き、使用者の不利益が増大することにもなる。
このような問題に対処するために、濃度検出用のパターン内部に位置検出用濃度変化部(中抜き)を形成し、濃度ずれ検出と同時に位置ずれ検出を行うパターンを適用した画像形成装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の画像形成装置では、濃度ずれ検出用パターンの中に位置ずれ検出用パターンが形成されているので、位置ずれの検出精度が周囲のトナー濃度によって左右されてしまう可能性がある。また、パターンの濃度を検出中に位置ずれ検出用パターンも読み取られるので、濃度検出精度が低下して濃度補正データに誤差が生じる可能性がある。
本発明の課題は、位置ずれ及び濃度ずれを精度よく検出して画像位置及び画像濃度を適正に調整することができる画像形成装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1記載の画像形成装置は、像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上のパターンを測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果から、前記画像形成手段によって前記像担持体上に形成された検知パターンのエッジ部の位置情報及び該エッジ部以外の領域の濃度情報を取得する取得手段と、前記検知パターンのエッジ部の位置情報から前記画像の形成位置を調整し、前記検知パターンのエッジ部以外の領域の濃度情報から濃度補正条件を調整する制御手段と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、像担持体上に形成された検知パターンのエッジ部の位置情報及びエッジ部以外の領域の濃度情報を取得し、取得したエッジ部の位置情報から画像の形成位置を調整し、エッジ部以外の領域の濃度情報から濃度補正条件を調整する。従って、位置ずれ及び濃度ずれを精度よく測定して画像位置及び画像濃度を適正に調整することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(第1の実施例の形態)
図1は、第1の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図1の画像形成装置は、複数の画像形成部を並列に配した電子写真方式のカラー複写機である。なお、本実施の形態では、画像形成装置として、電子写真方式のカラー複写機を採用したが、これに限らず、電子写真方式のモノクロ複写機、電子写真方式のファクシミリ、電子写真方式のプリンタ又はこれらを複合した複合機など、いずれを採用してもよい。
図1は、第1の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。図1の画像形成装置は、複数の画像形成部を並列に配した電子写真方式のカラー複写機である。なお、本実施の形態では、画像形成装置として、電子写真方式のカラー複写機を採用したが、これに限らず、電子写真方式のモノクロ複写機、電子写真方式のファクシミリ、電子写真方式のプリンタ又はこれらを複合した複合機など、いずれを採用してもよい。
本実施の形態に係る電子写真方式のカラー複写機(以下、単に「複写機」という)は、画像読取部1R及び画像出力部1Pを有する。画像読取部1Rは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部1Pに送信する。
画像出力部1Pは、画像形成部(画像形成手段)10、給紙ユニット20、中間転写ユニット30、定着ユニット40、クリーニングユニット50及び70、並びに中間転写ユニット30の上方に設けられたフォトセンサ60a及び60bを有する。また、画像出力部1Pは、制御ユニット80を備えている。
先ず、画像形成部10について説明する。画像形成部10において、像担持体としての感光ドラム11a〜11dは、その中心で回転自在に軸支され、図1中、矢印A方向に回転駆動する。各感光ドラム11a〜11dの周囲には、一次帯電器12a〜12d、レーザスキャナユニット13a〜13d、折り返しミラー16a〜16d、現像装置14a〜14d及びクリーニング装置15a〜15dが配置されている。
一次帯電器12a〜12dはそれぞれ、感光ドラム11a〜11dの各表面に均一な帯電量の電荷を与える。レーザスキャナユニット13a〜13dは、画像読取部1Rからの画像信号に応じて変調されたレーザビームなどの光線を射出する。レーザスキャナユニット13a〜13dから射出された光線は、折り返しミラー16a〜16dによって偏向され、像担持体上、すなわち感光ドラム11a〜11d上を露光する。この露光により感光ドラム11a〜11d上に静電潜像が形成される。
現像装置14a〜14dは、感光ドラム11a〜11d上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。トナー像は、中間転写ユニット30に転写され、さらに、給紙ユニット20から感光ドラム11a〜11dに供給された記録媒体上に転写される。その後、トナー像が転写された記録媒体は定着ユニット40に搬送され、該定着ユニット40において加熱及び加圧されてトナー像が定着された後、画像形成部の外部に排出される。
フォトセンサ60a及び60bは、中間転写ベルト31の上方に、該中間転写ベルト31上に形成された位置ずれ・濃度検知パターンに対向するように配置され、該位置ずれ・濃度検知パターンを測定する。すなわち、フォトセンサ60a及び60bは、像担持体としての感光ドラム11a〜11d上に形成された画像が転写された中間転写ベルト31上の画像を測定する。フォトセンサ60a及び60bは、測定手段として機能する。
図2は、図1のフォトセンサ60a及び60bと中間転写ユニット30の斜視図である。この斜視図は、フォトセンサ60a及び60bと中間転写ユニット30を、図1中の矢印Y方向から見た図である。図2において、フォトセンサ60a及び60bは、中間転写ベルト31に形成された位置ずれ・濃度検知パターン200に対向するように配置されている。
位置ずれ・濃度検知パターン(以下、単に「検知パターン」という。)200は、画像位置情報及び画像濃度情報が予め記憶されている。また、検知パターン200は、同一の形状及び大きさの複数のパターンの組合せによって構成されている。図2の例では、1つのパターン群は、例えば14個の平行四辺形状のパターンの集合からなり、中間転写ベルト31上(中間転写体上)には、2つのパターン群をそれぞれ一列に連結したパターン群が、搬送方向Bに沿って、所定の間隔をもって2系統配列されている。後述するように、一系統のパターン群に含まれる一部のパターンによって、中間転写ベルト31上に形成される画像の画像位置情報としての位置ずれ及び画像濃度情報としての濃度ずれが検出される。また、一系統のパターン群に含まれる1つのパターンと、この1つのパターンに対応する、他系統のパターン群に含まれる1つのパターンとに基づいて、中間転写ベルト31の搬送方向Bに対して直角方向の画像の倍率ずれが検出される。
フォトセンサ60a及び60bは、中間転写体としての中間転写ベルト31に光を照射する。中間転写ベルト31上に検知パターン200が形成されている場合には、フォトセンサ60a及び60bは、その検知パターン200からの反射光を測定する。検知パターン200は、上述のように中間転写ベルト31の搬送方向に沿って、且つ幅方向に所定の幅をもって、例えば両端にそれぞれ1系統ずつ形成されている。なお、検知パターン200を検知する検知手段としてのフォトセンサ60a及び60bは、各系統の検知パターンにそれぞれ対向して設けられている。
図3は、図2におけるフォトセンサ60aの構成を示す図である。フォトセンサ60a及び60bは、同一の構成である。
図3において、フォトセンサ60aは、発光部60a1と、正反射光受光部60a2と、乱反射光受光部60a3とを有する。発光部60a1としては、例えばLED(light emitting diode)が用いられ、正反射光及び乱反射光受光部60a2及び60a3としては、例えばフォトダイオードが用いられる。発光部60a1から射出された光は、中間転写ベルト31上に入射する。入射光は、中間転写ベルト31又は中間転写ベルト31上に形成された検知パターン200によって反射する。正反射光受光部60a2は、正反射光を測定できる位置に配置され、乱反射光受光部60a3は、主として乱反射光を測定する位置に配置される。正反射光及び乱反射光受光部60a2及び60a3はそれぞれ、受光した光の強度に対応した信号を出力し、この出力信号が電気信号に変換される。
中間転写ベルト31上に形成された検知パターン200がフォトセンサ60aの検知位置に到達すると、フォトセンサ60aは、検知パターン200のトナー濃度に応じたレベルの電気信号(電圧)を出力する。
図4は、検知パターン200のトナー濃度と、正反射光受光部60a2及び乱反射光受光部60a3のセンサ出力値(電圧値)との関係を示す図である。
図4において、センサ出力特性C1が、正反射光受光部60a2からの正反射光の出力特性を示し、センサ出力特性C2が、乱反射光受光部60a3からの乱反射光の出力特性を示している。
図4から分かるように、センサ出力特性C1の出力範囲の方が、センサ出力特性C2の出力範囲より広い。トナー濃度を精度よく測定するためには、出力範囲のより広いセンサ出力特性を使用する方が有利である。従って、本実施の形態では、センサ出力特性C1、すなわち、正反射光受光部60a2からのセンサ出力を使用する。
図5は、図1中の制御ユニット80に含まれる制御部100の構成を示すブロック図である。
制御部100は、CPU(central processing unit)101、ROM(read only memory)102、RAM(random access memory)103を備えている。また、制御部100は、エッジ検出部104及びADC(analog-to-digital converter)105を備えている。
CPU101には、ROM102、RAM103、エッジ検出部104、ADC105及びレーザスキャナユニット13a〜13d(図1参照)が接続されている。CPU101は、ROM102に格納された制御プログラムを実行し、エッジ検出部104及びADC105からの各出力に基づいて、各レーザスキャナユニット13a〜13dを制御する。CPU101は、制御手段として機能する。
ROM102には、制御プログラムの他に、検知パターン200を形成するための基になるパターンデータ(以下、「画像パターン形成データ」という。)も格納されている。
RAM103は、CPU101による演算結果等を一時的に記憶するワークエリアとして用いられる。
エッジ検出部104には、フォトセンサ60a及び60bが接続され、エッジ検出部104は、フォトセンサ60a及び60bから供給される各測定信号に基づいて検知パターン200の縁部(エッジ)を検出して、CPU101に出力する。CPU101は、エッジ検出部104からの出力に基づいて検知パターンのエッジ部の位置情報を取得する。このとき、CPU101は、取得手段として機能する。
ADC105にも、フォトセンサ60a及び60bが接続され、ADC105は、フォトセンサ60a及び60bの各出力信号(アナログ信号)を所定の周波数のサンプリング信号でサンプリングしてデジタル信号に変換し、CPU101に出力する。この所定の周波数は、エッジ検出部104が検知パターン200のエッジを検出する際に用いるサンプリング信号の周波数より低周波のものでよい。すなわち、ADC105の時間分解能は、エッジ検出部104の時間分解能より低くてもよい。ADC105からの出力信号はトナー濃度の測定に用いられる。トナーの濃度の測定期間中、出力信号レベルの変動幅は小さいので(後述する図8参照)、ADC105の時間分解能を高く設定する必要はない。CPU101は、ADC105からの出力信号に基づいて検知パターンの濃度情報を取得する。このときCPU101は、取得手段として機能する。
以上のように構成されたカラー複写機が実行する制御処理を、図6〜図8を参照して詳細に説明する。
図6は、図1の画像形成装置、特にCPU101が実行する位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。
図6において、位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理が開始されると、まずCPU101は、ROM102に格納された画像パターン形成データを読み出す。そして、CPU101は、読み出した画像パターン形成データに従ってレーザスキャナユニット13a〜13dを駆動して検知パターン200を形成する(ステップS1)。
ここで、位置ずれ・濃度検知パターンについて詳細に説明する。
図7は、図1中の中間転写ベルト31に形成された位置ずれ・濃度検知パターン200の一例を示す図である。
図7において、同一の形状及び大きさの複数のパターンからなる2系統の検知パターン200が中間転写ベルト31の幅方向に所定の間隔をもって(図示例では、両端に)、且つ搬送方向Bに沿って形成されている。
検知パターン200は、例えば、1つの基準パターン200Kと複数の測定パターン200Yとで構成されている。1つの基準パターン200K及び複数の測定パターン200Yは、それぞれ平行四辺形状を呈しており、平行四辺形を構成する4辺のうち、一対の2辺が中間転写ベルト31の搬送方向Bと所定角度で交差する傾斜辺となっている。
中間転写ベルト31の搬送方向Bに沿った先頭には、位置ずれ検知基準となる黒トナーによる基準パターン200Kが設けられており、これに続く、例えば4つのパターンが、色トナーの一例としての黄トナーによる測定パターン200Yである。各測定パターン200Yにおける一対の傾斜辺に沿って所定幅で、且つ第1濃度の位置ずれ検知用端部201a及び201bが設けられている。位置ずれ検知用端部201a及び201bは、測定パターンのエッジ部を構成する第1の濃度領域である。位置ずれ検知用端部201a及び201bに挟まれた部分が、測定パターンのエッジ部以外の領域であり、濃度補正領域202である。濃度補正領域202は、第2の濃度領域である。
第2の濃度領域の色が低濃度の場合は、測定パターン200Yにおける第1の濃度領域の色を、第2の濃度領域の色よりも濃くしたことにより、当該第1の濃度領域である位置ずれ検知用端部のエッジ部の検出精度、ひいては位置ずれ検出の精度が向上する。4つの測定パターン200Yにおいて、第2の濃度領域202の濃度は、中間転写ベルト31の搬送方向Bに対する後流側ほど、その濃度が、例えば順次薄くなるように形成されている。
他の色トナー、例えばマゼンタ(M)トナー及びシアン(C)トナーによって検知パターンを形成する場合も、基準パターン200Kに続く、複数、例えば4つの測定パターンは、測定パターン200Yと同様に形成される。すなわち、中間転写ベルト31の搬送方向の先頭の黒トナーからなる基準パターン200Kに続いて、それぞれ順次異なる濃度のマゼンタ(M)又はシアンからなる複数の測定パターンを搬送方向Bに沿って並べることによって形成される。
図6に戻って、位置すれ・倍率ずれ・濃度補正データを作成したCPU101は、エッジ検出部104から出力されたエッジ検出信号に基づいて、基準パターン200K及び測定パターン200Yの搬送方向に沿った端部を検出する(ステップS2)。以下、各パターンの端部を「パターンエッジ」という。
ここで、パターンエッジの検出について、詳細に説明する。
本位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理の実行中は、中間転写ベルト31が駆動、搬送されるので、フォトセンサ60a及び60bはそれぞれ中間転写ベルト31上に形成された対応する系統の検知パターン200を順次読み取る。フォトセンサ60a及び60bからの測定出力は、測定結果として上述のようにエッジ検出部104に供給される。
図8は、フォトセンサ60a及び60bが検知パターン200を読み取ったときに、フォトセンサ60a及び60bから出力されるセンサ出力の推移の一例を示す図である。図8(a)は、読み取り対象である検知パターン200のうちの一の測定パターン200Yを示し、図8(b)は、測定パターン200Yにおける濃度補正領域202のトナー濃度が低濃度である場合のセンサ出力O1の推移を示す。また、図8(c)は、測定パターン200Yにおける濃度補正領域202のトナー濃度が高濃度である場合のセンサ出力O2の推移を示す。
フォトセンサ60a及び60bは、図8に示すように、測定パターン200Yの位置ずれ検知用端部201a及び201bの前側エッジを読み取ると(時刻t1及びt3)、センサ出力O1及びO2のレベルは急減する。そして、位置ずれ検知用端部201a及び201bが読み取られている間(時間t1−t2及びt3−t4)、フォトセンサ60a及び60bは、急減したレベルを維持したセンサ出力O1及びO2を出力する。一方、濃度補正領域202が読み取られている間(時間t2−t3)は、フォトセンサ60a及び60bは測定パターン200Yの外部の領域が読み取られているとき(時刻t1以前又は時刻t4以降)のレベルより低いレベルのセンサ出力O1及びO2を出力する。この低下の程度は、濃度補正領域202のトナー濃度に応じて変化する。すなわち、図8(b)及び(c)に示すように、濃度補正領域202のトナー濃度が高濃度の場合は、低濃度の場合に比べてセンサ出力の低下の程度が大きくなる。
エッジ検出部104は、センサ出力O1及びO2のレベルの変動分が所定の閾値より大きくなると、例えばハイレベルを所定時間継続する信号(以下、「エッジ検出信号」という。)を出力して、エッジが検出されたことをCPU101に知らせる。
図7の検知パターン200では、フォトセンサ60a及び60bは、まず基準パターン200Kを読み取る。このとき、エッジ検出部104は、基準パターン200Kの前側エッジが読み取られたときに、エッジ検出信号を出力する。なお、このときのエッジ検出信号は、フォトセンサ60a及び60bからの各出力に応じてエッジ検出部104から合計2つ出力される。この2つのエッジ検出信号はそれぞれ、フォトセンサ60a及び60bのうち、いずれのセンサからの出力に基づいて出力されたものか分かるようになっている。
次に、フォトセンサ60a及び60bは、測定パターン200Yを読み取る。このとき、エッジ検出部104は、最初の測定パターン200Yの前側エッジ読み取られたときに、エッジ検出信号を出力する。
このように構成された検知パターン200,フォトセンサ60a及び60b、並びにエッジ検出部104において、以下のようにしてパターンエッジが検出される。すなわち、例えば、フォトセンサ60aに対応する検知パターン200における基準パターン200Kの前側パターンエッジ及び該基準パターン200Kに続く測定パターン200Yの最初のパターンの前側パターンエッジが測定される。また、フォトセンサ60bに対応する基準パターン200における最初の測定パターン200Yの前側パターンエッジが測定される。測定されたパターンエッジの測定時刻は、測定値として、例えばRAM103に(図5参照)記憶される。
図6に戻って、パターンエッジの測定が終了した後、CPU101は、RAM103に記憶されたパターンエッジの測定時刻に基づいて、位置ずれ及び倍率ずれのない基準状態に対する位置ずれ量と倍率ずれ量を算出する(ステップS3)。
すなわち、図7に示すように、フォトセンサ60aに対応する手前側の基準パターン200Kの前側エッジの測定時刻を“T0”とし、該手前側の基準パターン200Kに続く手前側の最初の測定パターン200Yの前側エッジの測定時刻を“T1”とする。一方、フォトセンサ60bに対応する奥側の最初の測定パターン200Yの前側エッジの測定時刻を“T2”とする。
時刻T0から時刻T1までの時間Tl(=T0−T1)は、基準パターン200Kから最初の測定パターン200Yの前エッジまでの検知パターン200の搬送時間を示している。CPU101は、この時間Tlを、例えばROM102に予め記憶されている位置ずれ、すなわち形成位置のずれがない基準状態における対応する搬送時間(第1の基準時間)と比較する。これによって、各色のトナー像(図7の例では、黄トナー像)の中間転写ベルト31の搬送方向Bに沿った位置ずれ量を検出することができる。
一方、時刻T1から時刻T2までの時間Tw(=T1−T2)は、フォトセンサ60a及び60bがそれぞれ対応する最初の測定パターン200Yを測定する際の測定ずれに相当する。CPU101は、この時間Twを、例えば、ROM102に予め記憶されている倍率ずれのない基準状態における対応する搬送時間(第2の基準時間)と比較する。これによって、中間転写ベルト31の搬送方向Bと直交する主走査方向における倍率ずれ量をすることができる。
ここで、本実施の形態における倍率ずれ検出の原理について説明する。
手前側のフォトセンサ60aの測定位置は、図7に示すように、対応する検知パターン200の各パターンにおける平行四辺形の、例えば、2つの対角線の交点を通るように構成されている。一方、奥側のフォトセンサ60bの測定位置は、対応する検知パターン200の各パターン200における平行四辺形の2つの対角線の交点を結ぶ線とは所定幅だけずれるように構成されている。また、上述したように、検知パターン200を構成する各パターンは、それぞれ同じ大きさの平行四辺形であり、該平行四辺形における中間搬送ベルト31の搬送方向Bと交叉する2辺が該搬送方向Bに対して所定角度で傾斜する傾斜辺となっている。
従って、この傾斜辺の傾斜角度と、両フォトセンサ60a及び60bの測定位置のズレ量に基づいて、フォトセンサ60a及び60bにおけるそれぞれ対応する最初の測定パターン200Yの前側エッジを検出する時刻に差が生じる。この差に相当する時間Twは、検知パターンが主走査方向に沿って変位する変位量に伴って変化する。従って、この時間Twを、例えばROM102に予め記憶されている倍率ずれがない場合の時間Tw(第2の基準時間)と比較することによって倍率ずれ量を検出することができる。
ステップS3が終了した後、CPU101は、手前側のフォトセンサ60aが最初の測定パターン200Yの位置ずれ検知用端部201aの後側エッジを検出したタイミング(図8の時刻t2)に応じて濃度補正領域202の濃度測定を開始する(ステップS4)。フォトセンサ60a及び60bからの出力は、上述のように、ADC105にも供給され、CPU101における濃度測定は、ADC105からの出力に基づいてなされる。フォトセンサ60a及び60bが濃度補正領域202を読み取っている間、フォトセンサ60a及び60bは、図8(b),(c)に示したように、濃度補正領域202のトナー濃度に応じた信号を出力する。ADC105は、この出力信号(電圧)をデジタル信号に変換する。CPU101は、ADC105から出力されたデジタル信号をサンプリングし、サンプリングされた複数のデジタル信号に対して平均化などの処理を施して濃度補正領域202の濃度測定データを求める。
次に、CPU101は、測定パターン200Yの濃度補正領域202を作成した際の画像データと得られた濃度測定データとから、上記画像データで得られるべき基準濃度で画像が形成されるための濃度補正データ(濃度補正条件)を算出する(ステップS5)。そして、CPU101は、その後、本処理を終了する。なお、本処理終了後、CPU101は、求めた位置ずれ量及び倍率ずれ量を用いて位置ずれ及び倍率ずれを調整するよう制御する。また、CPU101は、求めた濃度補正データを用いて、画像形成時に画像の濃度を調整するように制御する。
図6の処理によれば、位置ずれ検知用のパターンと濃度検知用のパターンとを組み合わせて検知パターン200を構成したので、位置ずれ、倍率ずれ及び濃度ずれを精度よく検出して画像位置、画像倍率及び画像濃度を適正に調整することができる。
すなわち、検知パターン200を、該検知パターンが転写される中間転写ベルト31の搬送方向Bと所定角度で交叉する一対の傾斜辺を有する平行四辺形からなる基準パターン200Kと、これと同一の大きさ及び形状の複数の測定パターン200Yとで構成した。また、測定パターン200Yにおける一対の傾斜辺に沿って第1の濃度の位置ずれ検知用端部201a、201bを設け、該位置ずれ検知用端部201a、201b相互間に濃度が第1の濃度よりも薄い第2濃度の濃度補正領域202を設けた。このような構成の検知パターン200を中間転写ベルト31の搬送方向に直交する幅方向に所定の間隔をもって、2系列配列した。また、2系統の検知パターン200をそれぞれ対応するフォトセンサ60a及び60bで監視すると共に、フォトセンサ60bの測定位置をフォトセンサ60aの測定位置に比べて、平行四辺形の対角線の交点から所定幅だけずらした。
これによって、一の検知パターン200における基準パターン200Kの前側エッジ測定時刻から一の測定パターン200Yの前側エッジ測定時刻までの経過時間と、基準となる第1基準時間とを比較することによって、画像の位置ずれを検出できる。また、フォトセンサ60a及び60bにおけるそれぞれ対応する測定パターン200Yの前側エッジの測定時刻の差と、第2の基準時間(例えば、ゼロ時間)とを比較することによって、画像形成装置で形成される画像の主走査方向の倍率ずれを検出できる。さらに、一のフォトセンサによる測定パターン200Yにおける濃度補正領域202の濃度測定結果と、該測定パターン200Yを作成した際の濃度である基準濃度とを比較することによって、濃度ずれ、ひいては濃度補正条件を求めることができる。また、求めた位置ずれ、倍率ずれ及び濃度補正条件に基づいて画像の位置ずれ、倍率ずれ及び濃度すれを調整することができる。
本実施の形態において、位置ずれ検知用のパターンと濃度ずれ検知用のパターンとを組み合わせたことによって、別々に構成された検知パターンを採用する場合に比べて測定時間の短縮及びトナー消費量の低減を図ることができる。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について説明する。
次に、第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態に係る複写機は、上述の第1の実施の形態に係る複写機と比較して適用される検知パターン200’の構成が異なる。従って、第2の実施の形態に係る複写機は、第1の実施の形態に係る複写機と比較して制御部100’の構成が異なるのみであり、ハードウェアは、第1の実施の形態の複写機のハードウェア、すなわち図1〜図4に記載のハードウェアがそのまま採用される。
図9は、第2の実施の形態に係る画像形成装置の制御ユニット80に含まれる制御部100’の構成を示すブロック図である。
図9において、制御部100’は、図5の制御部100と比較して、微分回路111(微分手段)を追加した点のみが異なる。従って、他のブロックについては、図5のブロックと同一符号を付して、その説明を省略する。微分回路111は、エッジ検出部104とフォトセンサ60a及び60bとの間に挿入され、フォトセンサ60a及び60bからの出力信号を微分して微分信号としてエッジ検出部104に出力する。
図10は、第2の実施の形態における中間転写ベルト31上に形成された検知パターン200’の一例を示す図である。
図10において、フォトセンサ60a及び60bのうちの一方が検知パターン200’における一の測定パターン200Y’を読み取ったときのセンサ出力O3の推移(図10(b))が示されている。また、図10には、センサ出力O3を微分回路111で微分した微分出力O4の推移(図10(c))が記載されている。
図10において、検知パターン200’を構成する各パターンの形状は、第1の実施の形態における検知パターン200を構成する各パターンと同様、中間転写ベルト31の搬送方向Bに対して所定角度で交叉する一対の傾斜辺を有する平行四辺形状を呈している。一方、測定パターン200Y’の平行四辺形状の領域内の濃度は、検知パターン200における測定パターン200Yと異なり、当該領域の全域で一様である。なお、この濃度は、濃度補正値を得るために画像形成条件を規定したときに得られる濃度で形成されている。したがって、フォトセンサ60a及び60bによって測定されたときの出力は、図10(b)のように各濃度に応じて均一なものとなっている。
一方、微分出力O4は、上述のように、センサ出力O3を微分回路111によって微分したものであり、測定パターン200Y’の前側端部で大きな出力変化がある信号となっている。従って、測定パターン200Y’のトナー濃度が低濃度である場合でも、その前側端部での出力が基準値(閾値)を超えるように微分回路111の増幅度を十分大きく設定しておけば、微分回路111からは、その前側端部で大きな出力変化がある信号が出力される。すなわち、センサ出力O3を微分回路111に通すことで、CPU101は、センサ出力O3から、測定パターン200Y’の前側端部を精度よく抽出することができる。従って、本実施の形態に係る画像形成装置を、第1の実施の形態に係る画像形成装置と同様に適用することによって、各色トナー像の中間転写ベルト31の搬送方向Bに沿った位置ずれ量及び主走査方向に沿った画像の倍率ずれを高精度に検出することができる。
位置ずれ量及び倍率ずれ量を検出した後の制御処理は、第1の実施の形態における制御処理と同様であるので、その説明を省略する。
本実施の形態によれば、微分回路111を用いたことにより、中間転写ベルト31上に形成される画像の位置ずれ量と倍率ずれ量を検出する処理において、検知パターン200’のエッジ位置を精度よく検出することができる。また、これによって、高精度に位置ずれ及び倍率ずれを調整することができる。
なお、第1及び第2の実施の形態では、位置ずれ検知用の基準パターンとして、黒トナーによる基準パターン200Kを用いたが、基準パターンは、黒トナーによるパターン200Kに限定されるものではない。すなわち、基準パターン200Kに代えて、第1の実施の形態では、測定パターン200Yのうちのいずれか1つ、第2の実施の形態では、測定パターン200Y’のうちのいずれか1つを用いてもよい。この場合、第1の実施の形態では、位置ずれ検知基準として用いた1つの測定パターン200Yの前側エッジを測定した時刻から、その次に続く測定パターン200Yの前エッジを測定した時刻までの時間を時刻T0から時刻T1までの時間Tlとすればよい。第2の実施の形態についても同様である。
10 画像形成部
11a〜11d 感光ドラム
30 中間転写ユニット
31 中間転写ベルト
40 定着ユニット
60a,60b フォトセンサ
80 制御ユニット
100,100′ 制御部
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 エッジ検出部
105 ADC
111 微分回路
200,200′ 位置ずれ・濃度検知パターン
201a,201b 位置ずれ検知用端部
202 濃度補正領域
11a〜11d 感光ドラム
30 中間転写ユニット
31 中間転写ベルト
40 定着ユニット
60a,60b フォトセンサ
80 制御ユニット
100,100′ 制御部
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 エッジ検出部
105 ADC
111 微分回路
200,200′ 位置ずれ・濃度検知パターン
201a,201b 位置ずれ検知用端部
202 濃度補正領域
Claims (10)
- 像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体上のパターンを測定する測定手段と、
前記測定手段の測定結果から、前記画像形成手段によって前記像担持体上に形成された検知パターンのエッジ部の位置情報及び該エッジ部以外の領域の濃度情報を取得する取得手段と、
前記検知パターンのエッジ部の位置情報から前記画像の形成位置を調整し、前記検知パターンのエッジ部以外の領域の濃度情報から濃度補正条件を調整する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 - 前記検知パターンの画像位置情報及び画像濃度情報はあらかじめ記憶されていることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
- 前記検知パターンは、同一の形状及び大きさの複数のパターンの組合せからなり、該複数のパターンは、前記検知パターンが前記像担持体から転写体に転写された際、該転写体の搬送方向に沿って一列に配列されており、
前記制御手段は、前記測定手段による前記複数のパターンのうち一のパターンのエッジ部の測定時刻から他の一のパターンのエッジ部の測定時刻までの経過時間と、該経過時間に対応する第1の基準時間とを比較して前記転写体の搬送方向に沿った画像の位置ずれを調整することを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。 - 前記検知パターンを構成する複数のパターンは、前記転写体の搬送方向と所定角度で交叉する一対の傾斜辺を有する平行四辺形状を呈しており、
前記検知パターンは、前記転写体にその幅方向に間隔をもって2系統配列されており、且つ前記2系統の検知パターンにそれぞれ対向する測定手段が設けられ、一の測定手段が対向する検知パターンの測定位置が、他の測定手段が対向する検知パターンの測定位置に比べて前記転写体の幅方向に所定幅だけずれており、
前記制御手段は、前記一の測定手段が対向する前記検知パターンのうちの一のパターンのエッジ部の測定時刻と前記他の測定手段が対向する前記検知パターンのうちの前記一のパターンに対応する他の一のパターンのエッジ部の測定時刻との差と、該差に対応する第2の基準時間とを比較して前記転写体の幅方向における画像の倍率ずれを調整することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。 - 前記検知パターンを構成する前記複数のパターンは、前記平行四辺形における前記一対の傾斜辺に沿ってそれぞれ設けられた第1の濃度領域と、該第1の濃度領域の相互間に設けられ前記第1の濃度領域よりも濃度が薄い第2の濃度領域を有し、
前記制御手段は、前記第1の濃度領域のエッジ部の測定結果を用いて前記位置ずれ及び倍率ずれを調整することを特徴とする請求項3又は4記載の画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記測定手段による前記第2の濃度領域の濃度の測定結果と、前記第2の濃度領域の基準濃度を比較して画像の濃度ずれを調整することを特徴とする請求項5記載の画像形成装置。
- 前記測定手段は、前記検知パターンの前記第2の濃度領域から反射する正反射光を用いて前記第2の濃度領域の濃度を測定することを特徴とする請求項6記載の画像形成装置。
- 前記第2の濃度領域の濃度は、前記検知パターンを構成する前記複数のパターンごとに異なることを特徴とする請求項6又は7記載の画像形成装置。
- 前記測定手段の測定信号を微分する微分回路を有し、
前記制御手段は、前記測定手段から出力された出力信号を微分した微分信号を用いて前記位置ずれ及び倍率ずれを補正することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記測定手段が前記濃度ずれを測定するときの時間分解能は、前記測定手段が前記位置ずれ又は倍率ずれを測定するときの時間分解能よりも低く設定されていることを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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