JP4138446B2 - カラー画像形成方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像形成装置に係り、特に、カラー画像の位置あわせに特徴のあるカラー画像形成方法、及び前記方法を用いたカラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリなどのカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のカラー画像形成装置において、感光体とレジストローラとの間の転写紙の受け渡しは非常に重要である。従来ではレジスト線速を転写ＯＰＣ線速よりも若干速めにし感光体〜転写間に転写紙のたわみができるように各々の線速設定を行っていた。また、初期から経時に渡って品質を維持することも大きな課題となっており、これに対応した技術としては、例えば特開２００１−１６６６０７号公報に開示された発明が公知である。また、レジストローラの回転開始タイミングを制御して、転写紙先端からの画像書き出し位置の距離を制御する技術も知られており、これらの技術として、例えば特許第２７０９２１８号公報、特開２０００−１５９３９５号公報、あるいは特開平５−１２７４８４号公報などに開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６６６０７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第２７０９２１８号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２０００−１５９３９５号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開平５−１２７４８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、レジスト線速と転写・ＯＰＣ線速を良好な関係（上述の線速設定）維持し続けることが画像劣化を防ぐ重要な技術課題となっている。
【０００８】
さらに、近年の画像形成装置のフルカラー化とプリントスピードの向上に対応して、４連タンデム方式の画像形成装置がこの種のカラー画像形成装置の主流となってきている。この４連タンデム方式の画像形成装置は、
（１） レジスト線速と転写・ＯＰＣ線速が前述の従来の関係と異なり、ほぼ同一でないと色ずれになってしまう。
【０００９】
（２） 紙種により良好な画像得るための感光体〜レジストローラ間の線速設定が若干異なる。
【００１０】
（３） 使用環境により良好な画像得るための感光体〜レジストローラ間の線速設定が若干異なる。
【００１１】
などの理由により感光体とレジストローラとの間の転写紙の受け渡し精度を従来に比べ大幅に向上させる必要があり、従来のようなレジスト線速を転写・ＯＰＣ線速よりも若干速めに設定することでは画像品質の向上は望めない。
【００１２】
一方、４連タンデム方式で感光体〜レジストローラ間の線速の設定が悪いと、以下のような理由で色ズレが発生する。
【００１３】
レジストローラに最も近い側の画像形成ステーションを第１ステーションとし、最も遠い側を第４ステーション（定着側には最も近い）と呼ぶが、レジストローラから搬送されてきた転写紙は、転写ベルト上に吸着されて搬送される。この転写紙と転写ベルトは完全に密着し、外乱に対して全く影響を受けないのが理想的である。これならば色ずれは発生しない。しかし、実際は外乱により数μｍ〜数百μｍのズレ（滑り）が転写紙と転写ベルト間で生じるため色ズレが発生する。また、外乱により転写ベルトの走行自体も乱される。具体的には転写ベルト線速が不安定になってしまう。これらを踏まえ、レジストローラ線速が転写・ＯＰＣ線速よりも速い場合の色ずれ発生プロセスを転写紙の流れに沿って説明する。
【００１４】
レジストローラよりＶｒで搬送されている転写紙は転写ベルトに吸着されると転写ベルト線速Ｖｔでは搬送されずにＶｔａ（ＶｔａはＶｔ＜Ｖｔａ＜Ｖｒ）で搬送され第１ステーションに進入する。その後、ステーションを第２から第４へと移動するに従って転写紙の搬送速度は、レジストローラから転写ベルトが支配するように変ってくる。これは、転写紙が転写ベルトに密着する面積が増えるため、レジストローラの影響が小さくなってくるためである。そして、第４ステーションに達するころには転写紙の線速はほぼ転写ベルト線速Ｖｔとなっている。４連タンデムの場合には、各ステーションを通過する際の搬送速度が全く一致しないと色は合わない。従って、上記のような状態であると、第１ステーションを通過する際の速度がＶｔａで第４ステーションを通過する際の速度がＶｔとなり、異なっているので、その速度差に対応する分だけ色ずれが発生することになる。また、レジストローラ線速が転写・ＯＰＣ線速よりも遅い場合も同様な理由で色ずれが発生する。
【００１５】
以上から分かるように、レジストローラ線速と転写・ＯＰＣ線速を高精度で合せ込むことは良好な画像品質を得るためには必須である。
【００１６】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、色ずれを最小限に抑え、良好な品質のカラー画像を形成することができるカラー画像形成方法及びカラー画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第１ないし第４ステーションで各々１色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第１ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成方法において、前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第１ステーションと最下流に位置する第４ステーションで形成される２色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させ、前記レジスト調整用の２色の画像を読み取り、前記変更して出力された２色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定することを特徴とする。
【００１８】
第２の手段は、原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第１ないし第４ステーションで各々１色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第１ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成装置において、前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第１ステーションと最下流に位置する第４ステーションで形成される２色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させる手段と、前記レジスト調整用の２色の画像を読み取り、前記変更して出力された２色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
第３の手段は、第２の手段において、前記予め設定された刻み幅分の変更は、少なくとも１枚の画像出力分行われることを特徴とする。
【００２０】
第４の手段は、第２の手段において、前記予め設定された刻み幅を、当該刻み幅×ｎ倍（ｎ＝１，２，３・・・）で変更し、レジスト調整用の画像を順次ｎ枚出力することを特徴とする。
【００２１】
第５の手段は、第３または第４の手段において、前記刻み幅は、前記予め設定された刻み幅に対して０．２％以下の刻みであることを特徴とする。
【００２５】
第６の手段は、第２の手段において、前記レジスト調整用の画像はレジストローラの線速を判別する識別パターンからなることを特徴とする。
【００２６】
第７の手段は、第２ないし第５の手段において、前記レジストローラの線速に代えてレジストローラの回転数としたことを特徴とする。
【００２７】
以上のように第１及び第２の手段によれば、レジスト調整用の画像が第１ステーションと第４ステーションの色で印字され、それらが一致するように調整を行うので、初期・経時に渡ってレジストローラ線速と転写・ＯＰＣ線速間の線速設定を最適にすることが可能となり、その結果、良好な画像を維持していくことができる。
【００２８】
第３及び第４の手段によれば、レジストローラ線速を変更して画像出力を行うことが可能で、且つ同一線速で複数枚出力できるので、精度良くレジストローラ線速を決定できる。
【００２９】
第５の手段によれば、０．２％以下の刻み幅で画像出力が可能となるので、充分な精度を持ってレジストローラ線速と転写・ＯＰＣ線速間の線速設定を行うことができる。
【００３２】
第６の手段によれば、出力パターンが幾つのレジストローラ線速で印字されたかが識別できるように所定のパッチも同時に印字しているので、使用者はただ単に順不動で出力画像をスキャナに読込ませるだけで最適なレジストローラ線速を選択できる。
【００３３】
第７の手段によれば、レジストローラの線速に代えて回転数としたので、モータの回転数制御で簡単に対応することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としての４連タンデムのカラープリンタの概略構成を示す図である。カラープリンタＰＲは、作像部１、光書込部２、第１及び第２の給紙トレイ３，４、給紙部５、転写部６、定着部７及び排紙部８から基本的に構成され、下部の給紙トレイ３，４から供給された記録紙に画像を形成し、上部の排紙部８に排紙する構成となっている。
【００３６】
作像部１は、４個所の作像ステーション１−１〜４を備え、ぞれぞれ第１ステーション１ＭでＭ（マゼンタ）、第２ステーション１ＣでＣ（シアン）、第３ステーション１ＹでＹ（イエロー）、第４ステーション１ＫでＫ（ブラック）の４色のトナーによる作像が行われる。
【００３７】
図２は、第３ステーション１Ｙの構成を詳細に示す図である。第３ステーション１Ｙは、感光体１１Ｙ、帯電・クリーニングユニット１０Ｙ、現像ユニット２０Ｙ及び転写ベルト６０からなり、帯電・クリーニングユニット１０Ｙ、現像ユニット２０Ｙ及び転写ベルト６０はそれぞれ感光体１１Ｙの外周に配置されている。光書き込みのためのレーザ光Ｌは、帯電・クリーニングユニット１０Ｙと現像ユニット２０Ｙとの間から感光体１１Ｙ表面に照射される。帯電・クリーニングユニット１０Ｙは、帯電ローラ１５Ｙと、クリーニングブラシ１２Ｙと、剥離爪１３Ｙを備え、帯電ローラ１５Ｙによって感光体表面を帯電し、クリーニングブラシ１２Ｙによって感光体１１Ｙ上の残トナーを回収し、回収できなかったトナーをさらに剥離爪１３Ｙで剥離させて、感光体表面を次の画像形成が可能な状態にする。
【００３８】
現像ユニット２０Ｙは、現像ローラ２２Ｙ、攪拌ローラ２３Ｙ、搬送ローラ２４Ｙ、ドクタブレード２５Ｙ、トナー濃度センサ２６Ｙ及びトナーボトル２７Ｙから基本的に構成され、これらは現像タンク２１Ｙ内に収納され、あるいは現像タンク２１Ｙに設置されている。トナーボトル２７Ｙから現像タンク２１Ｙ内に供給されたトナーは、搬送ローラ２４Ｙによって攪拌されながらさらに攪拌ローラ２３Ｙ側に送られ、攪拌ローラ２３で攪拌されて摩擦によりさらに電位が付与され、現像ローラ２２Ｙ側に移行する。現像ローラ２２Ｙ表面に移行したトナーは、ドクタブレード２５Ｙによって所定の層厚に規制され、現像ローラ２２Ｙの回転に伴って感光体１１の表面側に移動し、前記光書き込みによって形成された潜像をトナー現像する。感光体表面に形成されたトナー像は転写ベルト６０と接する個所で記録紙Ｐ上に転写される。感光体１１Ｙの表面に付着し、残存したトナーは、クリーニングブラシ１２Ｙによって回収され、さらに剥離爪１３Ｙによって感光体１１Ｙ表面がさらにきれいにされる。なお、図２で示した作像ステーション１−３は、各部の符号にＹを付けてイエローであることを示しているが、他のステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについても同様である。
【００３９】
光書込部２は、２段のポリゴンミラー２ａを使用し、４色それぞれの書き込み光路が独立して４系統設けられたもので、前述のように各ステーション１Ｍ〜Ｋの帯電ローラ１５と現像ローラ２２の間で感光体１１にレーザ光Ｌを照射して光書き込みを行う。
【００４０】
給紙部５は、給紙トレイ３，４から記録紙Ｐをピックアップする給紙ローラ５ａ，５ｂ、給紙経路５ｅに沿って設けられた給紙ローラ５ｃ、及び作像部１の上流側の直前に設けられたレジストローラ５ｄからなり、レジストローラ５ｄは、第１ステーション１Ｍにおける感光体１１Ｍ上に形成された画像先端とタイミングを取って記録紙Ｐを作像部に送り込む。
【００４１】
第１ないし第４ステーション１Ｍ〜Ｋで作像され、画像が転写された記録紙Ｐは定着部７に送り込まれ、定着される。定着部７は熱ローラ７ａと定着ベルト７ｂとからなる公知のもので、定着された記録紙Ｐは排紙経路８ａを経て、排紙トレイ８に排紙される。
【００４２】
図３は、作像部１の第１ないし第４の転写ステーション１Ｍ〜Ｋの転写部の状態を示す概略図である。同図において、記録紙Ｐの搬入側の従動ローラ６１と、排出側の駆動ローラ６２間に加圧ローラ６３，６４を介して転写ベルト６０が張架されている。従動ローラ６１の感光体１１の配設側には、記録紙Ｐに電荷を付与して転写ベルト６０に記録紙Ｐを吸着させる吸着ローラ６５が設けられている。この吸着ローラ６５には、バイアス電源６５ａが接続され、所定の電荷が付与される。記録紙Ｐは従動ローラ６１と吸着ローラ６５にニップ間に搬入され、前述のように電荷が付与され、転写ベルト６０とともに第１ステーション１ＭでマゼンタＭのトナーが転写される。
【００４３】
各ステーション１Ｍ〜Ｋには、転写ブラシ６７Ｍ，６７Ｃ，６７Ｙ，６７Ｋに対して転写用のバイアス電圧６９Ｍ，６９Ｃ，６９Ｙ，６９Ｋが印加され、転写ベルト６０に吸着された状態で搬送される記録紙Ｐに各色の画像が転写される。なお、６８Ｍ，６８Ｃ，６８Ｙ，６８Ｋはバックアップローラである。転写ベルト６０の駆動ローラ６２の下流側であって、従動ローラ６１の上流側の部分には、クリーニングローラ６６ｂ，６６ｃが設けられ、バイアス電源６６ａからのバイアスによって転写ベルト６０の表面に残った残留トナーを除去し、再度の画像形成を可能にしている。
【００４４】
また、カラープリンタＰＲには、入力された画像信号を処理し、記録紙に画像を形成して排紙する制御を司る制御基板９が設けられている。制御基板９には、前記制御を司るための制御回路が搭載されている。制御回路は、図４のブロック図に示すように、入力された画像信号に対してγ補正、ＭＴＦ補正、シェーディング補正などを行う画像処理部９１と、画像処理された画像情報に基づいて前記作像部１、光書込部２、給紙部５を制御して記録紙に画像を形成させるＣＰＵ９２と、ＣＰＵ９２が実行するプログラムが書き込まれたＲＯＭ９３と、ＣＰＵ９２のワークエリアとして機能するとともにＣＰＵ９２が処理時に使用するデータが記憶されるＲＡＭ９４と、ＣＰＵ９２に対して指示情報を入力する操作表示部９５と、後述の画像品質を画像を維持するための画像データを記憶したＥＰＲＯＭ９６を含んで構成されている。なお、これらの各部はバス９７によって接続され、各部の必要な信号の授受が可能となっている。
【００４５】
以上のように大略構成された本実施形態に係る画像形成装置では、図５に示すような画像品質を維持するための画像が出力される。この画像を出力するための画像データは前記ＥＰＲＯＭ９６に格納され、使用者（ユーザ、サービスマン、工程作業者等）の要求があった際にはＥＰＲＯＭ９６から読み出され、いつでも出力できるようになっている。なお、前記要求は操作表示部９５から行われる。
【００４６】
出力された画像は、その画像を出力した画像形成装置に接続されているスキャナによって読み取られ、読み取られた画像データに基づいてＣＰＵ９２は自動的にレジストローラ線速を、最適な速度に変更あるいは設定する。また、画像出力をするタイミングが所定の期間または枚数を超えてから要求があって出力する場合は、経時でのレジストローラ径変化や摩擦係数の変化によりレジストローラ線速が設定値よりも遅くなっていることが予想されるので、あらかじめ所定量だけレジストローラ回転数を変化させて画像出力を行う。このとき出力する枚数は少なくとも１枚であり、複数枚出力して調整したほうが精度よく調整できる。
【００４７】
しかしながら、予想される分だけレジストローラ回転数を変化させたとしても、ユーザの使用状況により必ずしもそれが最適とは限らない。そこで設計狙い値に対して０．２％以下の刻み幅を持って複数枚画像を出力するようにしている。一例を挙げると、設計狙い値を１００％とした時に９９．７５％、９９．８０％、、９９．８５％、９９．９０％、９９．９５％、１００．００％、１００．０５％、１００．１０％と０．０５％刻みで８枚出力し、その画像を前述のスキャナで読取り、最適と考えられる画像、すなわち前記８枚の内の１つの刻み幅の画像を選択し、その値を画像形成装置にフィードバックするようにしても良い。これらの制御は、前記ＣＰＵ９２がＲＯＭ９３に記憶されたプログラムにしたがって実行する。
【００４８】
ここで、最適と考える線速の選択方法について説明する。
【００４９】
図５はレジスト調整用の画像の一例を示す図で、同図に示す画像は黒（第４ステーション１Ｋ）とマゼンタ（第１ステーション１Ｍ）の２色によって印字されている。パターンＰＫ，ＰＭは黒とマゼンタがラダ−状に並んでおりＬ１，Ｌ２，Ｌ３で示すように転写紙の前・中・奥に３組列並んでいる。パターンピッチは５ｍｍで副走査方向に４０組あり、これが前記パターンＬ１，Ｌ２，Ｌ３を構成する。前・中・奥に３列並んでいる。このパターンをスキャナで読込んで、黒とマゼンタの位置を検出する。実際は副走査倍率の関係からマゼンタの黒に対する相対的な位置を求める。その結果、図６に示すような波形を得ることができる。この波形は黒に対するマゼンタの位置ズレプロファイルそのものとなり、この波形が水平であることが最も望ましい。従って、画像形成装置内で演算した結果、水平となっている線速のものを選択してフィードバックをかけている。方法としては、図７に示すようにそれぞれの線に対して標準偏差を求め、その値が最小のものを選択するようにしている。
【００５０】
以上のような画像出力が必要となる時は、工場出荷時と設置後ユーザ先で所定期間過ぎた時、もしくはユーザの使用紙が想定外のものであり調整が必要な時等である。この内、ある期間過ぎた時に調整が必要である事は予め予想が立てやすい。従って、所定期間過ぎた際には、前述のレジストローラ線速調整を行うように使用者にメッセージを出して画像出力を促すようにすることが望ましい。
【００５１】
４連タンデム方式において、色ずれが発生しやすい理由は前述の通りである。従って、本実施形態のような調整を行うことは４連タンデム方式の画像形成装置に特に有用である。
【００５２】
前記図５の説明で触れたように、この実施形態では、画像のパターンは第１ステーション１Ｍと第４ステーション１Ｋの色Ｍ，Ｋから印字されている。これは、図８に示すように第１ステーション１Ｍはレジストローラ５の影響を受けて搬送される距離が最も長く、また転写ベルト６０のみで搬送される距離が最も短い。これに対して第４ステーション１Ｋはレジストローラ５の影響を受けて搬送される距離が最も短く、また転写ベルト６０のみで搬送される距離が最も長い。従って第１ステーション１Ｍで印字された物と第４ステーション１Ｋで印字された画像のずれの差が小さい程、レジストローラ線速と転写ベルト線速が合っていることになる。
【００５３】
以上のような理由から黒ＫとマゼンタＭで印字された画像をレジスト線速を所定の刻み幅を持って複数枚印字した際、その画像が幾つのレジスト線速で出力されたが分かる様に識別パターンも同時に印字されている。具体的には図５に示すように、ラダ−パターンとラダ−パターンの間に黒の矩形のパッチが印字されている。このパッチの位置・個数からレジスト線速を認識するようにしている。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、色ずれを最小限に抑え、良好な品質のカラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としての４連タンデムのカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２】図１のカラープリンタの第３ステーションの構成を詳細に示す図である。
【図３】作像部１の第１ないし第４ステーションの転写部の状態を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係るカラープリンタの制御回路の概略を示すブロック図である。
【図５】レジスト調整用の画像の一例を示す図である。
【図６】レジストローラ線速調整時の変化を示す図である。
【図７】レジストローラ線速の変化と、その変化の標準偏差とを比較して示す図である。
【図８】各ステーションで形成される画像と搬送距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 作像部
１Ｍ〜Ｋ 第１〜第４ステーション
２ 光書込部
５ 給紙部
５ｄ レジストローラ
６ 転写部
７ 定着部
８ 排紙８
９ 制御基板
１１ 感光体
２２ 現像ローラ
６０ 転写ベルト
９１ 画像処理部
９２ ＣＰＵ
９５ 操作表示部
９６ ＥＰＲＯＭ
ＰＲ カラープリンタ
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像形成装置に係り、特に、カラー画像の位置あわせに特徴のあるカラー画像形成方法、及び前記方法を用いたカラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリなどのカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式のカラー画像形成装置において、感光体とレジストローラとの間の転写紙の受け渡しは非常に重要である。従来ではレジスト線速を転写ＯＰＣ線速よりも若干速めにし感光体〜転写間に転写紙のたわみができるように各々の線速設定を行っていた。また、初期から経時に渡って品質を維持することも大きな課題となっており、これに対応した技術としては、例えば特開２００１−１６６６０７号公報に開示された発明が公知である。また、レジストローラの回転開始タイミングを制御して、転写紙先端からの画像書き出し位置の距離を制御する技術も知られており、これらの技術として、例えば特許第２７０９２１８号公報、特開２０００−１５９３９５号公報、あるいは特開平５−１２７４８４号公報などに開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１６６６０７号公報
【０００４】
【特許文献２】
特許第２７０９２１８号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２０００−１５９３９５号公報
【０００６】
【特許文献４】
特開平５−１２７４８４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、レジスト線速と転写・ＯＰＣ線速を良好な関係（上述の線速設定）維持し続けることが画像劣化を防ぐ重要な技術課題となっている。
【０００８】
さらに、近年の画像形成装置のフルカラー化とプリントスピードの向上に対応して、４連タンデム方式の画像形成装置がこの種のカラー画像形成装置の主流となってきている。この４連タンデム方式の画像形成装置は、
（１） レジスト線速と転写・ＯＰＣ線速が前述の従来の関係と異なり、ほぼ同一でないと色ずれになってしまう。
【０００９】
（２） 紙種により良好な画像得るための感光体〜レジストローラ間の線速設定が若干異なる。
【００１０】
（３） 使用環境により良好な画像得るための感光体〜レジストローラ間の線速設定が若干異なる。
【００１１】
などの理由により感光体とレジストローラとの間の転写紙の受け渡し精度を従来に比べ大幅に向上させる必要があり、従来のようなレジスト線速を転写・ＯＰＣ線速よりも若干速めに設定することでは画像品質の向上は望めない。
【００１２】
一方、４連タンデム方式で感光体〜レジストローラ間の線速の設定が悪いと、以下のような理由で色ズレが発生する。
【００１３】
レジストローラに最も近い側の画像形成ステーションを第１ステーションとし、最も遠い側を第４ステーション（定着側には最も近い）と呼ぶが、レジストローラから搬送されてきた転写紙は、転写ベルト上に吸着されて搬送される。この転写紙と転写ベルトは完全に密着し、外乱に対して全く影響を受けないのが理想的である。これならば色ずれは発生しない。しかし、実際は外乱により数μｍ〜数百μｍのズレ（滑り）が転写紙と転写ベルト間で生じるため色ズレが発生する。また、外乱により転写ベルトの走行自体も乱される。具体的には転写ベルト線速が不安定になってしまう。これらを踏まえ、レジストローラ線速が転写・ＯＰＣ線速よりも速い場合の色ずれ発生プロセスを転写紙の流れに沿って説明する。
【００１４】
レジストローラよりＶｒで搬送されている転写紙は転写ベルトに吸着されると転写ベルト線速Ｖｔでは搬送されずにＶｔａ（ＶｔａはＶｔ＜Ｖｔａ＜Ｖｒ）で搬送され第１ステーションに進入する。その後、ステーションを第２から第４へと移動するに従って転写紙の搬送速度は、レジストローラから転写ベルトが支配するように変ってくる。これは、転写紙が転写ベルトに密着する面積が増えるため、レジストローラの影響が小さくなってくるためである。そして、第４ステーションに達するころには転写紙の線速はほぼ転写ベルト線速Ｖｔとなっている。４連タンデムの場合には、各ステーションを通過する際の搬送速度が全く一致しないと色は合わない。従って、上記のような状態であると、第１ステーションを通過する際の速度がＶｔａで第４ステーションを通過する際の速度がＶｔとなり、異なっているので、その速度差に対応する分だけ色ずれが発生することになる。また、レジストローラ線速が転写・ＯＰＣ線速よりも遅い場合も同様な理由で色ずれが発生する。
【００１５】
以上から分かるように、レジストローラ線速と転写・ＯＰＣ線速を高精度で合せ込むことは良好な画像品質を得るためには必須である。
【００１６】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、色ずれを最小限に抑え、良好な品質のカラー画像を形成することができるカラー画像形成方法及びカラー画像形成装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第１ないし第４ステーションで各々１色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第１ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成方法において、前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第１ステーションと最下流に位置する第４ステーションで形成される２色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させ、前記レジスト調整用の２色の画像を読み取り、前記変更して出力された２色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定することを特徴とする。
【００１８】
第２の手段は、原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第１ないし第４ステーションで各々１色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第１ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成装置において、前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第１ステーションと最下流に位置する第４ステーションで形成される２色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させる手段と、前記レジスト調整用の２色の画像を読み取り、前記変更して出力された２色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定する手段とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
第３の手段は、第２の手段において、前記予め設定された刻み幅分の変更は、少なくとも１枚の画像出力分行われることを特徴とする。
【００２０】
第４の手段は、第２の手段において、前記予め設定された刻み幅を、当該刻み幅×ｎ倍（ｎ＝１，２，３・・・）で変更し、レジスト調整用の画像を順次ｎ枚出力することを特徴とする。
【００２１】
第５の手段は、第３または第４の手段において、前記刻み幅は、前記予め設定された刻み幅に対して０．２％以下の刻みであることを特徴とする。
【００２５】
第６の手段は、第２の手段において、前記レジスト調整用の画像はレジストローラの線速を判別する識別パターンからなることを特徴とする。
【００２６】
第７の手段は、第２ないし第５の手段において、前記レジストローラの線速に代えてレジストローラの回転数としたことを特徴とする。
【００２７】
以上のように第１及び第２の手段によれば、レジスト調整用の画像が第１ステーションと第４ステーションの色で印字され、それらが一致するように調整を行うので、初期・経時に渡ってレジストローラ線速と転写・ＯＰＣ線速間の線速設定を最適にすることが可能となり、その結果、良好な画像を維持していくことができる。
【００２８】
第３及び第４の手段によれば、レジストローラ線速を変更して画像出力を行うことが可能で、且つ同一線速で複数枚出力できるので、精度良くレジストローラ線速を決定できる。
【００２９】
第５の手段によれば、０．２％以下の刻み幅で画像出力が可能となるので、充分な精度を持ってレジストローラ線速と転写・ＯＰＣ線速間の線速設定を行うことができる。
【００３２】
第６の手段によれば、出力パターンが幾つのレジストローラ線速で印字されたかが識別できるように所定のパッチも同時に印字しているので、使用者はただ単に順不動で出力画像をスキャナに読込ませるだけで最適なレジストローラ線速を選択できる。
【００３３】
第７の手段によれば、レジストローラの線速に代えて回転数としたので、モータの回転数制御で簡単に対応することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としての４連タンデムのカラープリンタの概略構成を示す図である。カラープリンタＰＲは、作像部１、光書込部２、第１及び第２の給紙トレイ３，４、給紙部５、転写部６、定着部７及び排紙部８から基本的に構成され、下部の給紙トレイ３，４から供給された記録紙に画像を形成し、上部の排紙部８に排紙する構成となっている。
【００３６】
作像部１は、４個所の作像ステーション１−１〜４を備え、ぞれぞれ第１ステーション１ＭでＭ（マゼンタ）、第２ステーション１ＣでＣ（シアン）、第３ステーション１ＹでＹ（イエロー）、第４ステーション１ＫでＫ（ブラック）の４色のトナーによる作像が行われる。
【００３７】
図２は、第３ステーション１Ｙの構成を詳細に示す図である。第３ステーション１Ｙは、感光体１１Ｙ、帯電・クリーニングユニット１０Ｙ、現像ユニット２０Ｙ及び転写ベルト６０からなり、帯電・クリーニングユニット１０Ｙ、現像ユニット２０Ｙ及び転写ベルト６０はそれぞれ感光体１１Ｙの外周に配置されている。光書き込みのためのレーザ光Ｌは、帯電・クリーニングユニット１０Ｙと現像ユニット２０Ｙとの間から感光体１１Ｙ表面に照射される。帯電・クリーニングユニット１０Ｙは、帯電ローラ１５Ｙと、クリーニングブラシ１２Ｙと、剥離爪１３Ｙを備え、帯電ローラ１５Ｙによって感光体表面を帯電し、クリーニングブラシ１２Ｙによって感光体１１Ｙ上の残トナーを回収し、回収できなかったトナーをさらに剥離爪１３Ｙで剥離させて、感光体表面を次の画像形成が可能な状態にする。
【００３８】
現像ユニット２０Ｙは、現像ローラ２２Ｙ、攪拌ローラ２３Ｙ、搬送ローラ２４Ｙ、ドクタブレード２５Ｙ、トナー濃度センサ２６Ｙ及びトナーボトル２７Ｙから基本的に構成され、これらは現像タンク２１Ｙ内に収納され、あるいは現像タンク２１Ｙに設置されている。トナーボトル２７Ｙから現像タンク２１Ｙ内に供給されたトナーは、搬送ローラ２４Ｙによって攪拌されながらさらに攪拌ローラ２３Ｙ側に送られ、攪拌ローラ２３で攪拌されて摩擦によりさらに電位が付与され、現像ローラ２２Ｙ側に移行する。現像ローラ２２Ｙ表面に移行したトナーは、ドクタブレード２５Ｙによって所定の層厚に規制され、現像ローラ２２Ｙの回転に伴って感光体１１の表面側に移動し、前記光書き込みによって形成された潜像をトナー現像する。感光体表面に形成されたトナー像は転写ベルト６０と接する個所で記録紙Ｐ上に転写される。感光体１１Ｙの表面に付着し、残存したトナーは、クリーニングブラシ１２Ｙによって回収され、さらに剥離爪１３Ｙによって感光体１１Ｙ表面がさらにきれいにされる。なお、図２で示した作像ステーション１−３は、各部の符号にＹを付けてイエローであることを示しているが、他のステーション１Ｍ，１Ｃ，１Ｋについても同様である。
【００３９】
光書込部２は、２段のポリゴンミラー２ａを使用し、４色それぞれの書き込み光路が独立して４系統設けられたもので、前述のように各ステーション１Ｍ〜Ｋの帯電ローラ１５と現像ローラ２２の間で感光体１１にレーザ光Ｌを照射して光書き込みを行う。
【００４０】
給紙部５は、給紙トレイ３，４から記録紙Ｐをピックアップする給紙ローラ５ａ，５ｂ、給紙経路５ｅに沿って設けられた給紙ローラ５ｃ、及び作像部１の上流側の直前に設けられたレジストローラ５ｄからなり、レジストローラ５ｄは、第１ステーション１Ｍにおける感光体１１Ｍ上に形成された画像先端とタイミングを取って記録紙Ｐを作像部に送り込む。
【００４１】
第１ないし第４ステーション１Ｍ〜Ｋで作像され、画像が転写された記録紙Ｐは定着部７に送り込まれ、定着される。定着部７は熱ローラ７ａと定着ベルト７ｂとからなる公知のもので、定着された記録紙Ｐは排紙経路８ａを経て、排紙トレイ８に排紙される。
【００４２】
図３は、作像部１の第１ないし第４の転写ステーション１Ｍ〜Ｋの転写部の状態を示す概略図である。同図において、記録紙Ｐの搬入側の従動ローラ６１と、排出側の駆動ローラ６２間に加圧ローラ６３，６４を介して転写ベルト６０が張架されている。従動ローラ６１の感光体１１の配設側には、記録紙Ｐに電荷を付与して転写ベルト６０に記録紙Ｐを吸着させる吸着ローラ６５が設けられている。この吸着ローラ６５には、バイアス電源６５ａが接続され、所定の電荷が付与される。記録紙Ｐは従動ローラ６１と吸着ローラ６５にニップ間に搬入され、前述のように電荷が付与され、転写ベルト６０とともに第１ステーション１ＭでマゼンタＭのトナーが転写される。
【００４３】
各ステーション１Ｍ〜Ｋには、転写ブラシ６７Ｍ，６７Ｃ，６７Ｙ，６７Ｋに対して転写用のバイアス電圧６９Ｍ，６９Ｃ，６９Ｙ，６９Ｋが印加され、転写ベルト６０に吸着された状態で搬送される記録紙Ｐに各色の画像が転写される。なお、６８Ｍ，６８Ｃ，６８Ｙ，６８Ｋはバックアップローラである。転写ベルト６０の駆動ローラ６２の下流側であって、従動ローラ６１の上流側の部分には、クリーニングローラ６６ｂ，６６ｃが設けられ、バイアス電源６６ａからのバイアスによって転写ベルト６０の表面に残った残留トナーを除去し、再度の画像形成を可能にしている。
【００４４】
また、カラープリンタＰＲには、入力された画像信号を処理し、記録紙に画像を形成して排紙する制御を司る制御基板９が設けられている。制御基板９には、前記制御を司るための制御回路が搭載されている。制御回路は、図４のブロック図に示すように、入力された画像信号に対してγ補正、ＭＴＦ補正、シェーディング補正などを行う画像処理部９１と、画像処理された画像情報に基づいて前記作像部１、光書込部２、給紙部５を制御して記録紙に画像を形成させるＣＰＵ９２と、ＣＰＵ９２が実行するプログラムが書き込まれたＲＯＭ９３と、ＣＰＵ９２のワークエリアとして機能するとともにＣＰＵ９２が処理時に使用するデータが記憶されるＲＡＭ９４と、ＣＰＵ９２に対して指示情報を入力する操作表示部９５と、後述の画像品質を画像を維持するための画像データを記憶したＥＰＲＯＭ９６を含んで構成されている。なお、これらの各部はバス９７によって接続され、各部の必要な信号の授受が可能となっている。
【００４５】
以上のように大略構成された本実施形態に係る画像形成装置では、図５に示すような画像品質を維持するための画像が出力される。この画像を出力するための画像データは前記ＥＰＲＯＭ９６に格納され、使用者（ユーザ、サービスマン、工程作業者等）の要求があった際にはＥＰＲＯＭ９６から読み出され、いつでも出力できるようになっている。なお、前記要求は操作表示部９５から行われる。
【００４６】
出力された画像は、その画像を出力した画像形成装置に接続されているスキャナによって読み取られ、読み取られた画像データに基づいてＣＰＵ９２は自動的にレジストローラ線速を、最適な速度に変更あるいは設定する。また、画像出力をするタイミングが所定の期間または枚数を超えてから要求があって出力する場合は、経時でのレジストローラ径変化や摩擦係数の変化によりレジストローラ線速が設定値よりも遅くなっていることが予想されるので、あらかじめ所定量だけレジストローラ回転数を変化させて画像出力を行う。このとき出力する枚数は少なくとも１枚であり、複数枚出力して調整したほうが精度よく調整できる。
【００４７】
しかしながら、予想される分だけレジストローラ回転数を変化させたとしても、ユーザの使用状況により必ずしもそれが最適とは限らない。そこで設計狙い値に対して０．２％以下の刻み幅を持って複数枚画像を出力するようにしている。一例を挙げると、設計狙い値を１００％とした時に９９．７５％、９９．８０％、、９９．８５％、９９．９０％、９９．９５％、１００．００％、１００．０５％、１００．１０％と０．０５％刻みで８枚出力し、その画像を前述のスキャナで読取り、最適と考えられる画像、すなわち前記８枚の内の１つの刻み幅の画像を選択し、その値を画像形成装置にフィードバックするようにしても良い。これらの制御は、前記ＣＰＵ９２がＲＯＭ９３に記憶されたプログラムにしたがって実行する。
【００４８】
ここで、最適と考える線速の選択方法について説明する。
【００４９】
図５はレジスト調整用の画像の一例を示す図で、同図に示す画像は黒（第４ステーション１Ｋ）とマゼンタ（第１ステーション１Ｍ）の２色によって印字されている。パターンＰＫ，ＰＭは黒とマゼンタがラダ−状に並んでおりＬ１，Ｌ２，Ｌ３で示すように転写紙の前・中・奥に３組列並んでいる。パターンピッチは５ｍｍで副走査方向に４０組あり、これが前記パターンＬ１，Ｌ２，Ｌ３を構成する。前・中・奥に３列並んでいる。このパターンをスキャナで読込んで、黒とマゼンタの位置を検出する。実際は副走査倍率の関係からマゼンタの黒に対する相対的な位置を求める。その結果、図６に示すような波形を得ることができる。この波形は黒に対するマゼンタの位置ズレプロファイルそのものとなり、この波形が水平であることが最も望ましい。従って、画像形成装置内で演算した結果、水平となっている線速のものを選択してフィードバックをかけている。方法としては、図７に示すようにそれぞれの線に対して標準偏差を求め、その値が最小のものを選択するようにしている。
【００５０】
以上のような画像出力が必要となる時は、工場出荷時と設置後ユーザ先で所定期間過ぎた時、もしくはユーザの使用紙が想定外のものであり調整が必要な時等である。この内、ある期間過ぎた時に調整が必要である事は予め予想が立てやすい。従って、所定期間過ぎた際には、前述のレジストローラ線速調整を行うように使用者にメッセージを出して画像出力を促すようにすることが望ましい。
【００５１】
４連タンデム方式において、色ずれが発生しやすい理由は前述の通りである。従って、本実施形態のような調整を行うことは４連タンデム方式の画像形成装置に特に有用である。
【００５２】
前記図５の説明で触れたように、この実施形態では、画像のパターンは第１ステーション１Ｍと第４ステーション１Ｋの色Ｍ，Ｋから印字されている。これは、図８に示すように第１ステーション１Ｍはレジストローラ５の影響を受けて搬送される距離が最も長く、また転写ベルト６０のみで搬送される距離が最も短い。これに対して第４ステーション１Ｋはレジストローラ５の影響を受けて搬送される距離が最も短く、また転写ベルト６０のみで搬送される距離が最も長い。従って第１ステーション１Ｍで印字された物と第４ステーション１Ｋで印字された画像のずれの差が小さい程、レジストローラ線速と転写ベルト線速が合っていることになる。
【００５３】
以上のような理由から黒ＫとマゼンタＭで印字された画像をレジスト線速を所定の刻み幅を持って複数枚印字した際、その画像が幾つのレジスト線速で出力されたが分かる様に識別パターンも同時に印字されている。具体的には図５に示すように、ラダ−パターンとラダ−パターンの間に黒の矩形のパッチが印字されている。このパッチの位置・個数からレジスト線速を認識するようにしている。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、色ずれを最小限に抑え、良好な品質のカラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としての４連タンデムのカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図２】図１のカラープリンタの第３ステーションの構成を詳細に示す図である。
【図３】作像部１の第１ないし第４ステーションの転写部の状態を示す概略図である。
【図４】本発明の実施形態に係るカラープリンタの制御回路の概略を示すブロック図である。
【図５】レジスト調整用の画像の一例を示す図である。
【図６】レジストローラ線速調整時の変化を示す図である。
【図７】レジストローラ線速の変化と、その変化の標準偏差とを比較して示す図である。
【図８】各ステーションで形成される画像と搬送距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 作像部
１Ｍ〜Ｋ 第１〜第４ステーション
２ 光書込部
５ 給紙部
５ｄ レジストローラ
６ 転写部
７ 定着部
８ 排紙８
９ 制御基板
１１ 感光体
２２ 現像ローラ
６０ 転写ベルト
９１ 画像処理部
９２ ＣＰＵ
９５ 操作表示部
９６ ＥＰＲＯＭ
ＰＲ カラープリンタ
Claims (7)
- 原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第１ないし第４ステーションで各々１色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第１ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成方法において、
前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第１ステーションと最下流に位置する第４ステーションで形成される２色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させ、
前記レジスト調整用の２色の画像を読み取り、
前記変更して出力された２色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、
当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定すること、
を特徴とするカラー画像形成方法。 - 原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第１ないし第４ステーションで各々１色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第１ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、
前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成装置において、
前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第１ステーションと最下流に位置する第４ステーションで形成される２色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させる手段と、
前記レジスト調整用の２色の画像を読み取り、前記変更して出力された２色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定する手段と、
を備えていることを特徴とするカラー画像形成装置。 - 前記予め設定された刻み幅分の変更は、少なくとも１枚の画像出力分行われることを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置。
- 前記予め設定された刻み幅を、当該刻み幅×ｎ倍（ｎ＝１，２，３・・・）で変更し、レジスト調整用の画像を順次ｎ枚出力することを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置。
- 前記刻み幅は、前記予め設定された刻み幅に対して０．２％以下の刻みであることを特徴とする請求項３または４記載のカラー画像形成装置。
- 前記レジスト調整用の画像はレジストローラの線速を判別する識別パターンからなることを特徴とする請求項２記載のカラー画像形成装置。
- 前記レジストローラの線速に代えてレジストローラの回転数としたことを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
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