JP4622551B2 - 画像形成装置および色ずれ補正方法 - Google Patents

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Description

この発明は、それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを、転写媒体の移動方向に沿って配置した、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置に関するものであり、両面印刷に伴う色ずれを補正する技術に関するものである。
この種の画像形成装置として、例えば特許文献1に記載の装置が知られている。この画像形成装置では、感光体ドラムなどの潜像担持体の周囲に帯電部、像書込部および現像部を配置した画像形成ステーションが転写ベルトなどの転写媒体に沿って各色毎に設けられている。そして、各画像形成ステーションで形成されたトナー像を転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成している。
複数の画像形成ステーションを有する画像形成装置における重大な問題のひとつとして、色ずれがある。これは、互いに異なる画像形成ステーションで形成された各トナー像の転写媒体への転写位置が相互にずれることによって発生するものであり、色調の変化として現れる。そこで、この問題を解消するため、予め色ずれを検出するための基準パターン像(以下、「レジストマーク」という)を転写媒体上に形成するとともに、各レジストマークを光学センサで検出することでレジストマークの位置情報を求める。そして、これらの位置情報に基づき各画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係が把握することができる。そこで、従来よりトナー像の相対的な色ずれを補正するためのレジスト制御量を上記位置情報から求め、実際にカラー画像を形成する際には、レジスト制御量に基づき各色のトナー像の形成位置を調整することで色ずれを抑制している。
特開2004−109617号公報(第4頁)
ところで、画像形成を実行していくと、動作環境、特に装置の内部温度(いわゆる機内温度)などが変化することがある。そして、それによりレジスト制御量が上記のようにして求めた値からずれてしまい、色ずれが発生してしまうことがある。ここで、機内温度の変動に起因するレジスト制御量の変動については、従来より提案されているように機内温度を温度センサにより計測し、該計測結果に基づきレジスト制御量を調整すればよい。しかしながら、両面印刷を連続的に行った場合には、機内温度によるレジスト制御量の調整により適切に対応することができないことがあった。というのも、例えば特許文献1に記載の装置では、中間転写ベルト(転写媒体)に形成される第1画像をシート状の記録材の第1面に転写した後、定着ユニットにより熱定着している。また、記録材の第2面に印刷すべき第2画像を中間転写ベルトに形成するのと並行して、熱定着を受けた記録材を再び2次転写位置に搬送する。そして、2次転写位置で記録材の第2面に第2画像を転写して両面印刷を行う。したがって、第1面への画像の印刷(片面印刷)時には室温程度の記録材が2次転写位置で2次転写されるが、両面印刷を行うためには定着ユニットにより加熱された記録材が2次転写位置に搬送されてくるため、中間転写ベルト、駆動ローラや2次転写ローラなどの転写に関連する部品が2次転写位置で局部的に加熱されることとなる。その結果、機内温度の変動が少ないにもかかわらず、両面印刷を連続的に行うことで熱定着された記録材による局部的な熱影響によって中間転写ベルトの移動速度が変動してレジスト制御量が最適値からずれてしまうことがある。
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、両面印刷を含む印刷動作を連続的に実行する画像形成装置において、連続印刷動作中にレジスト制御量を適宜調整して色ずれが発生するのを効果的に防止することを目的とする。
この発明は、それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを、所定の速度で移動する転写媒体の移動方向に沿って配置し、複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係をレジスト制御量に基づき制御しながら、該複数のトナー像を転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成可能となっており、しかも、転写媒体に形成される第1画像をシート状の記録材の第1面に転写するとともに熱定着した後に該記録材の第2面に転写媒体に形成される第2画像を転写する、両面印刷を含む印刷動作を連続的に実行する画像形成装置および該装置における色ずれ補正方法に関するものである。
このように構成された画像形成装置では、連続印刷動作中に両面印刷が実行されると、熱定着されて熱を帯びた記録材に対して第2画像が転写されることとなり、転写媒体上の画像を記録材に転写する領域において局部的な温度上昇が発現する。そして、この温度上昇により転写媒体の移動速度が変動することにより、複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係が変動する。このような変動は後で詳述するように連続印刷動作中に実行される両面印刷の枚数や第2面への第2画像の転写時間と密接に関連しており、両面印刷枚数や転写時間の増大にしたがって変動量は大きくなる。
そこで、この発明にかかる画像形成装置および色ずれ補正方法の第1態様では、連続印刷動作中に両面印刷される記録材の枚数を計測し、その計測結果に基づきレジスト制御量を調整している。したがって、両面印刷に起因する色ずれ要因を考慮して調整されたレジスト制御量によりカラー画像形成が実行される。その結果、連続印刷動作に両面印刷が含まれたとしても、その連続印刷動作中に色ずれが発生するのを効果的に防止することができる。
また、この発明にかかる画像形成装置および色ずれ補正方法の第2態様では、連続印刷動作中に第2画像が第2面に転写される転写時間(以下「第2面転写時間」という)を計測し、その計測結果に基づきレジスト制御量を調整している。したがって、第1態様と同様に、両面印刷に起因する色ずれ要因を考慮して調整されたレジスト制御量によりカラー画像形成が実行される。その結果、連続印刷動作に両面印刷が含まれたとしても、その連続印刷動作中に色ずれが発生するのを効果的に防止することができる。
ここで、両面印刷により転写媒体の移動速度が変動することによる直接的な影響は画像ステーション間におけるトナー像の相対位置関係に現れる。したがって、計測手段の計測結果(両面印刷枚数や第2面転写時間)に基づき各画像ステーション間でのトナー像のずれ量を推測し、該ずれ量に応じてレジスト制御量を調整することで連続印刷動作中においてレジスト制御量が適正な値に調整されて色ずれを確実に防止することができる。
また、両面印刷に起因する転写媒体の速度変動は両面印刷の度に増大するため、両面印刷が行われる度に該両面印刷によるトナー像のずれ量を求め、レジスト制御量を調整するのが望ましい。また、両面印刷が転写媒体の速度変動に与える影響は両面印刷される記録材のサイズや種類などにより相違しており、サイズや種類ごとに両面印刷によるトナー像のずれ量も相違している。したがって、記録材のサイズや種類に応じてトナー像のずれ量を補正するのが望ましく、該ずれ量の補正によりレジスト制御量をさらに高精度に、しかも的確に調整することができる。
また、複数の連続印刷動作を時間間隔をあけて実行する場合があるが、前回の連続印刷動作から今回の連続印刷動作までに経過時間により前回の連続印刷動作による影響度合いが相違する。例えば経過時間が比較的長い場合には、そのインターバルの間に熱影響が緩和されて転写媒体は定常状態に戻り、前回の連続印刷動作中に実行された両面印刷による熱影響を無視または軽視することができるかもしれない。これに対し、経過時間が短い場合には、前回の連続印刷動作中に実行された両面印刷による熱影響をそのまま引きずって今回の連続印刷動作が実行されることがある。そこで、これに対応するために、前回の連続印刷動作から今回の連続印刷動作までに経過した時間を計時する計時手段と、計時手段による計時結果と、前回の連続印刷動作中に求めたずれ量とに基づき、今回の連続印刷動作中におけるずれ量を補正するように構成してもよい。これにより、複数の連続印刷動作を時間間隔をあけて実行する場合においても、レジスト制御量をさらに高精度に、しかも的確に調整することができる。
A.両面印刷に起因する転写媒体の速度変動について
電子写真方式の画像形成装置では、転写媒体上にトナー像を形成するとともに、カセットや手差しトレイなどに収容されている記録材を転写位置に搬送し、転写媒体上のトナー像を記録材の第1面に転写する。また、該トナー像を記録材に熱定着する。そして、片面印刷の場合には、そのまま排紙トレイに向けて排出する。一方、両面印刷の場合には、熱定着された記録材を再度転写位置に搬送して第2面にトナー像を転写する。したがって、片面印刷(両面印刷の第1面の印刷も含む)を行う場合には常温に近い記録材にトナー像の転写が行われるのに対し、両面印刷の第2面目を行う場合には熱定着されて高温状態となっている記録材にトナー像の転写が行われて転写位置で局部的な温度上昇を招くおそれがある。このように片面印刷と両面印刷とでは熱影響が大きく相違しているため、片面印刷における熱影響と両面印刷における熱影響とを実測して比較検討した。
図1は連続片面印刷と連続両面印刷における熱影響を示すグラフであり、セイコーエプソン製のカラーレーザープリンタ(型番:LP−9000C)によりA3サイズの普通用紙にモノクロ印刷を連続的に行った際の結果を示している。より具体的には、同図(a)中のプロットはモノクロ両面印刷を250枚(片面印刷換算で500枚)連続して実行した際の中間転写ベルト(転写媒体)の2点間の移動経過時間をプロットしたものであり、同図(b)中のプロットはモノクロ片面印刷を500枚連続して実行した際の中間転写ベルト(転写媒体)の2点間の移動経過時間をプロットしたものである。また、同図中の直線は、両面印刷と片面印刷における、印刷枚数と移動経過時間との関係をそれぞれ示している。同図から明らかなように、片面印刷を連続印刷したとしても移動経過時間はほとんど変化せず、中間転写ベルトの速度変動はほとんど認められない。これに対し、両面印刷では両面印刷枚数に比例して移動経過時間が長くなり、中間転写ベルトの速度変動が減少していることがわかる。因みに、図1(a)に示す実測結果に基づき両面印刷1枚あたりの速度変動率は、−0.001(%)程度であった。
このように両面印刷が増えると、両面印刷に起因する熱影響により速度変動が発生して各画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係がその熱影響により大きくずれてしまうことがある。その結果、予めレジストマークなどの基準パターン像を形成してレジスト制御量を求めるとともに該レジスト制御量に基づき色ずれ補正を行っているにもかかわず、色ずれが発生してしまうことがある。
そこで、この発明にかかる実施形態では、連続印刷動作中に両面印刷される記録材の枚数や第2面転写時間を計測し、その計測結果に基づきレジスト制御量を調整している。以下、具体的な実施形態について詳述する。
B.装置構成および動作
以下、本発明にかかる画像形成装置の4つの実施形態について説明するが、これらの実施形態の装置構成および基本動作は同一であり、その動作が一部異なるのみであるので、まず両者に共通する装置の構成および動作について説明し、その後に、各実施形態に特有の動作について述べる。
図2は本発明にかかる画像形成装置の基本構成を示す図である。また、図3は図2の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置1は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印刷処理、およびブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印刷処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置1では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令(印刷指令)がメインコントローラ51に与えられると、このメインコントローラ51からの指令に応じてエンジンコントローラ52がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、普通用紙、厚紙およびOHP用透明シートなどのシート(記録材)Sに画像形成指令に対応する画像を形成する。
図2において、本実施形態の画像形成装置1は、ハウジング本体2と、ハウジング本体2の前面(同図の右手側面)に開閉自在に装着された第1の開閉部材3と、ハウジング本体2の上面に開閉自在に装着された第2の開閉部材(排紙トレイを兼用している)4とを有している。また、第1の開閉部材3には、開閉蓋3aがハウジング本体2の前面に開閉自在に装着されている。なお、この開閉蓋3aは第1の開閉部材3と連動して、または独立して開閉可能となっている。
ハウジング本体2内には、電源回路基板、メインコントローラ51およびエンジンコントローラ52を内蔵する電装品ボックス5が設けられている。また、画像形成ユニット6、送風ファン7、転写ベルトユニット9および給紙ユニット10もハウジング本体2内に配設されている。一方、第1の開閉部材3側には、2次転写ユニット11、定着ユニット12およびシート搬送機構13が配設されている。なお、この実施形態では、画像形成ユニット6および給紙ユニット10内の消耗品は、装置本体に対して着脱自在に構成されている。そして、これらの消耗品および転写ベルトユニット9については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
転写ベルトユニット9は、ハウジング本体2の下方に配設された駆動モータ(図示省略)により回転駆動される駆動ローラ14と、駆動ローラ14の斜め上方に配設される従動ローラ15と、この2本のローラ14、15間に張架されて図示矢印方向D16へ循環駆動される中間転写ベルト16と、中間転写ベルト16の表面に当接されるベルトクリーナ17とを備えている。この従動ローラ15は駆動ローラ14に対して斜め上方(図2中の左手上方)に配置されている。このため、中間転写ベルト16は傾斜状態のまま方向D16に回転移動する。また、中間転写ベルト16を駆動した際のベルト搬送方向D16が下向き(図2の右下向き)になるベルト面16aは下方に位置している。本実施形態においては、ベルト面16aがベルト駆動時のベルト張り面(駆動ローラ14により引っ張られる面)となっており、各色の感光体ドラム(像担持体)20の周速よりも遅い周速を有している。このように中間転写ベルト16の周速を各感光体ドラム20の周速よりも遅くなるように設定することで、感光体ドラム20は中間転写ベルト16に回転を抑える向きに引っ張られるようにして駆動している。
駆動ローラ14は、2次転写ローラ19のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ14の周面には、厚さ3mm程度、体積抵抗率が10Ω・cm以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する2次転写バイアス発生部から2次転写ローラ19を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ14に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、2次転写部へシートSが進入する際の衝撃が中間転写ベルト16に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
また、本実施形態においては、駆動ローラ14の径を従動ローラ15の径より小さくしている。これにより、2次転写後のシートSがシートS自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ15をベルトクリーナ17のバックアップローラとして兼用させている。このベルトクリーナ17は、搬送方向下向きのベルト面16a側に設けられており、図2に示すように、残留トナーを除去するクリーニングブレード17aと、除去したトナーを搬送するトナー搬送部材とを備えている。そして、クリーニングブレード17aは従動ローラ15への中間転写ベルト16の巻きかけ部において中間転写ベルト16に当接して2次転写後に中間転写ベルト16の表面に残留しているトナーをクリーニング除去する。
駆動ローラ14および従動ローラ15は転写ベルトユニット9の支持フレーム(図示省略)に回転自在に支持されている。また、中間転写ベルト16の搬送方向下向きのベルト面16a裏面には、後述する各画像形成ステーションY,M,C,Kの感光体ドラム20に対向して1次転写ローラ21が設けられている。これら4つの1次転写ローラ21は上記支持フレームに対して回転自在に軸支され、1次転写バイアス発生部525と電気的に接続されており、適当なタイミングで1次転写バイアス発生部525から1次転写バイアスが印加される。
上記支持フレームは、駆動ローラ14を回動中心として矢印方向D21にハウジング本体2に対して回動自在となっている。そして、図示を省略するアクチュエータを作動させることで支持フレームが回動してイエロー(Y)、マゼンタ(M)およびシアン(C)の画像形成ステーションY,M,Cの感光体ドラム20に対向して配置された1次転写ローラ21が感光体ドラム20に向かって近接し、また感光体ドラム20から離間移動する。このため、イエロー、マゼンタおよびシアン用の1次転写ローラ21が感光体ドラム20に向かって近接移動すると、中間転写ベルト16を挟んで該感光体ドラム20に当接する(図2中の実線)。そして、この当接位置が1次転写位置となっており、該1次転写位置でトナー像が中間転写ベルト16に転写される。逆に、イエロー、マゼンタおよびシアン用の1次転写ローラ21が感光体ドラム20から離間移動すると、画像形成ステーションY,M,Cの感光体ドラム20と中間転写ベルト16とは互いに離間する(図2中の破線)。一方、ブラック(K)の画像形成ステーションKの感光体ドラム20に対向して配置された1次転写ローラ21については、中間転写ベルト16を挟んで該感光体ドラム20に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図2の実線で示すように、全1次転写ローラ21を感光体ドラム20側に位置させることでカラー印刷処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の1次転写ローラ21を残して他の1次転写ローラ21を感光体ドラム20から離間させることでモノクロ印刷処理のみを実行しつつ中間転写ベルト16が画像形成ステーションY,M,Cから離間してイエロー、マゼンタおよびシアン色については非印刷状態とすることができる。なお、ブラック用の1次転写ローラ21についても、必要に応じて感光体ドラム20から離間移動させるように構成してもよい。
転写ベルトユニット9の支持フレームには、駆動ローラ14に近接してテストパターンセンサ18が設置されている。このテストパターンセンサ18は、いわゆる反射方式の光センサであり、中間転写ベルト16に向けて光を照射する投光部(図示省略)と、中間転写ベルト16の表面やレジストマークにより反射された光を受光する受光部(図示省略)を備えている。そして、投光部から中間転写ベルト16上のレジストマークに光が照射される一方、該レジストマークからの光が受光部で受光されて該受光部での受光量に対応する信号がテストパターンセンサ18から出力される。そして、テストパターンセンサ18からの出力信号に基づきレジスト制御量を求めることが可能となっている。なお、レジスト制御量の導出方法については従来より数多く提案されているため、ここでは説明を省略する。
画像形成ユニット6は、複数(本実施形態では4つ)の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イエロー用),M(マゼンタ用),C(シアン用),K(ブラック用)を備えている。各画像形成ステーションY,M,C,Kには、感光体ドラム20が設けられている。また、各感光体ドラム20の周囲には、帯電部22、像書込部23、現像部24および感光体クリーナ25が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。なお、図2において、画像形成ユニット6の各画像形成ステーションは構成が互いに同一のため、図示の便宜上、一部の画像形成ステーションのみに符号を付けて他の画像形成ステーションについては符号を省略する。また、各画像形成ステーションY,M,C,Kの配置順序は任意である。
各画像形成ステーションY,M,C,Kの感光体ドラム20は1次転写位置TR1で中間転写ベルト16の搬送方向下向きのベルト面16aに当接されるように配置されている。また、これらの感光体ドラム20はそれぞれ専用の駆動モータに接続され、図示矢印D20に示すように、中間転写ベルト16の搬送方向に所定周速で回転駆動される。
帯電部22は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラを備えている。この帯電ローラは帯電位置で感光体ドラム20の表面と当接して従動回転するように構成されており、感光体ドラム20の回転動作に伴って感光体ドラム20に対して従動方向に周速で従動回転する。また、この帯電ローラは帯電バイアス発生部(図示省略)に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電位置で感光体ドラム20の表面を帯電させる。
像書込部23は、発光ダイオードやバックライトを備えた液晶シャッタ等の素子を感光体ドラム20の軸方向(図2の紙面に対して垂直な方向)に列状に配列したアレイ状書込ヘッドを用いており、感光体ドラム20から離間配置されている。また、アレイ状書込ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトである。そのため、感光体ドラム20に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。
そして、本実施形態においては、各画像形成ステーションY,M,C,Kの感光体ドラム20、帯電部22、現像部24および感光体クリーナ25を交換カートリッジ6Y,6M,6C,6K(図3)としてユニット化している。また、各交換カートリッジ6Y,6M,6C,6Kには、該交換カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリ91〜94がそれぞれ設けられている。そして、各交換カートリッジに設けられた送受信部53Y,53M,53C,53Kと、本体側に設けられた送受信部522Y,522M,522C,522Kとがそれぞれ互いに近接配置され、エンジンコントローラ52のCPU521とメモリ91〜94との間で無線通信が行われる。こうすることで、各交換カートリッジに関する情報がCPU521に伝達されるとともに、各メモリ91〜94内の情報が更新記憶される。
次に、現像部24の詳細について、画像形成ステーションKを代表して説明する。この現像部24は、トナーを貯留するトナー貯留容器26と、このトナー貯留容器26内に配設された2つのトナー撹拌供給部材28,29と、トナー撹拌供給部材29に近接配置された仕切部材30と、仕切部材30の上方に配設されたトナー供給ローラ31と、トナー供給ローラ31および感光体ドラム20に当接して所定の周速で図示矢印方向に回転する現像ローラ33と、現像ローラ33に当接される規制ブレード34とから構成されている。
そして、各現像部24では、トナー撹拌供給部材29により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材30の上面に沿ってトナー供給ローラ31に供給される。また、こうして供給されたトナーは供給ローラ31を介して現像ローラ33の表面に供給される。そして、現像ローラ33に供給されたトナーは規制ブレード34により所定厚さの層厚に規制され、感光体ドラム20へと搬送される。そして、現像ローラ33と電気的に接続された現像バイアス発生部(図示省略)から現像ローラ33に印加される現像バイアスによって、現像ローラ33と感光体ドラム20とが当接する現像位置において、帯電トナーが現像ローラ33から感光体ドラム20に移動して、像書込部23により形成された静電潜像が顕像化される。
また、この実施形態では、感光体ドラム20の回転方向D20において1次転写位置TR1の下流側に、感光体ドラム20の表面に当接して感光体クリーナ25が設けられている。この感光体クリーナ25は、感光体ドラム20の表面に当接することで1次転写後に感光体ドラム20の表面に残留するトナーをクリーニング除去する。
給紙ユニット10は、シートSが積層保持されている給紙カセット35と、給紙カセット35からシートSを一枚ずつ給送するピックアップローラ36とからなる給紙部を備えている。第1の開閉部材3内には、2次転写領域TR2へのシートSの給紙タイミングを規定するレジストローラ対37と、駆動ローラ14および中間転写ベルト16に圧接される2次転写手段としての2次転写ローラ19と、定着ユニット12と、排紙ローラ対39と、両面プリント用搬送路40を備えている。
2次転写ローラ19は、中間転写ベルト16に対して離当接自在に設けられ、2次転写ローラ駆動機構(図示省略)により離当接駆動される。定着ユニット12は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ45と、この加熱ローラ45を押圧付勢する加圧ローラ46とを有している。そして、シートSに2次転写された画像は、加熱ローラ45と加圧ローラ46で形成するニップ部で所定の温度(例えば150゜C〜180゜C)でシートSに熱定着される。本実施形態においては、中間転写ベルト16の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト16に対して画像形成ユニット6と反対側の空間に定着ユニット12を配設することが可能になり、電装品ボックス5、画像形成ユニット6および中間転写ベルト16への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。
また、こうして熱定着処理を受けたシートSは排紙ローラ対39を経由してハウジング本体2の上面部に設けられた第2の開閉部材(排紙トレイ)4に搬送される。また、シートSの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートSの後端部が排紙ローラ対39後方の反転位置まで搬送されてきた時点で排紙ローラ対39の回転方向を反転し、これによりシートSは両面プリント用搬送路40に沿って搬送される。そして、レジストローラ対37の手前で再び搬送経路に乗せられるが、このとき、2次転写領域TR2において中間転写ベルト16と当接して画像を転写されるシートSの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートSの両面に画像を形成することができる。
また、この装置1では、図3に示すように、メインコントローラ51のCPU511により制御される表示部54を備えている。この表示部54は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU511からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
なお、図3において、符号513はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース512を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ51に設けられた画像メモリである。また、符号523はCPU521が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号524はCPU521における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。
この装置では、適当なタイミング、例えば電源投入直後に初期プロセスの一環としてレジスト制御量の制定処理(レジストマークの形成・検出およびレジスト制御量の算出)を行ってトナー像の相対的な色ずれを補正するためのレジスト制御量を求め、メモリに記憶しておく。そして、実際にカラー画像を形成する際には、メモリからレジスト制御量に基づき各色のトナー像の形成位置を調整して色ずれを防止している。なお、以下の実施形態では、次に説明するように、連続印刷動作中の両面印刷の枚数や第2面転写時間に基づきレジスト制御量を適宜調整し、その調整されたレジスト制御量でカラー画像形成を行っている。
C.第1実施形態
図4は本発明にかかる画像形成装置の第1実施形態を示すフローチャートである。また、図5はレジスト制御量の調整動作を示すフローチャートである。また、図6および図7は調整動作を模式的に示す図である。この装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令(印刷指令)がメインコントローラ51に与えられると、メインコントローラ51のCPU511はエンジン部EGの動作指示に適した形式のジョブデータに変換し、エンジンコントローラ52に送出する。一方、エンジンコントローラ52はCPU511からのジョブデータに基づきエンジン部EG各部を制御して片面印刷や両面印刷を実行し、シートSに画像信号に対応する画像を形成する。また、画像形成指令に複数枚の印刷指令が含まれる場合はもちろんのこと、複数の画像形成指令が連続的に与えられる場合にもジョブを連結して連続印刷動作を実行する。また、エンジンコントローラ52のCPU521は後述するように本発明の「計測手段」および「調整手段」としての機能を有しており、予めROM523に記憶されているレジスト制御量の調整プログラムにしたがって装置各部を以下のように制御して連続印刷動作中における色ずれ補正を行っている。
まず、印刷動作を開始する際に、RAM524に記憶されている両面印刷枚数nをクリアする(ステップS1)。そして、印刷態様が両面印刷か、片面印刷かを判定し(ステップS2)、両面印刷の場合にはステップS3〜S5を実行してレジスト制御量を調整した後で調整後のレジスト制御量に基づき印刷を実行する。より具体的には、次のようにして一連の処理を実行する。
ステップS3で中間転写ベルト16の速度変動に伴う画像形成ステーション間でのトナー像のずれ量を推測する(ステップS3)。「A.両面印刷に起因する転写媒体の速度変動について」の項で詳述したように、両面印刷を実行した際には、その両面印刷枚数nの増大にしたがって中間転写ベルト16の移動速度が変動する。そして、その速度変動により画像形成ステーション間でトナー像の相対的な位置関係がずれる。そこで、この実施形態では、次式
R=Ka*PD*n
ただし、R:速度変動に伴うずれ量、
Ka:速度変動係数、
PD:画像形成ステーション間の距離、
に基づき、中間転写ベルト16の速度変動に伴うトナー像のずれ量Rを求めている。ここでは、両端の画像形成ステーションY,K間でのずれ量に着目して具体的に説明するが、その他の画像形成ステーション間についても同様である。
この実施形態にかかる装置では、画像形成ステーションY,Kの距離PDは300mmである。また、中間転写ベルト16はポリイミドをベルト基材とするものであり、LP−9000Cの実測結果に基づき速度変動係数Ka、つまり両面印刷1枚当りの中間転写ベルト16の速度変動率を(−0.001%)として設定している。したがって、両面印刷が1枚実行される度に画像形成ステーションY,Kで形成されるトナー像の相対的位置は、
R=(−0.001%)*(300mm)*1=3μm
ずつずれると推定され、両面印刷枚数nでは、
R=3*n(μm)
ずれると推定される。例えば、図6に示すように、イエローに対してブラックのトナー像は両面印刷枚数nが5、10、20、30、…と増えていくごとにずれ量R(5)、R(10)、R(20)、R(30)、…はそれぞれ15μm、30μm、60μm、90μm、…と大きくなっていく。そこで、次のステップS4でずれ量Rに基づきレジスト制御量を調整する。
このレジスト制御量の調整処理においては、ステップS3で求められたずれ量RとドットピッチPとに基づきトナー像の相対位置関係を求める。具体的には、ピッチ単位ずれ量PMを関数式QUOTIENT(R,P)により求める(ステップS41)とともに、微小ずれ量FMを関数式MOD(R,P)により求める(ステップS42)。これらの関数式QUOTIENT(R,P)およびMOD(R,P)で求められる値は、図6に示すように、ずれ量RをドットピッチPで除算した際の商と、余りとである。すなわち、関数式QUOTIENT(R,P)により求められるトナー像のずれ量が何ドット分ずれているかを示し、そのドット分だけトナー像をずらしたとしてもトナー像がドットピッチの範囲内でどの程度ずれいるのかを関数式MOD(R,P)により求められる値が示している。例えば、解像度が600dpiの装置では、ドットピッチPは約42μmであるため、各両面印刷枚数に対するQUOTIENT(R,P)およびMOD(R,P)の値は同図に示す値となる。
次のステップS43では、微小ずれ量FMがドットピッチPの半分を超えているか否かを判定する。そして、微小ずれ量FMが値(P/2)を超えている場合には、ピッチ単位ずれ量PMよりもさらに1ドット分ずれていると判断し、レジスト補正量RRを次式
RR=(PM+1)*P
に基づき算出する(ステップS44)。例えば、両面印刷枚数nが10枚の場合には、微小ずれ量FMは30μmとなり、21(=42/2)μmを超えているため、レジスト補正量RRをPとする。一方、微小ずれ量FMが値(P/2)を超えていない場合には、トナー像の位置ずれはピッチ単位ずれ量PMとほぼ等しいと判断し、レジスト補正量RRを次式
RR=PM*P
に基づき算出する(ステップS45)。例えば、両面印刷枚数nが5,20,30枚の場合には、微小ずれ量FMはそれぞれ15、18、6μmとなり、21(=42/2)μm以下であるため、レジスト補正量RRを0、P,2Pとする。
このように本実施形態では、図7に示すように、両面印刷枚数nに応じてレジスト補正量RRがドットピッチ単位でステップ状に変化していく。そして、レジスト補正量RRが求まると、次にレジスト補正量RRに基づきレジスト制御量を補正する(ステップS46)。そして、該レジスト制御量に基づきトナー像の形成位置を制御するこで、両面印刷に起因する色ずれを(P/2)未満に抑えることができる。
図4に戻って説明を続ける。レジスト制御量の調整が完了すると、両面印刷枚数nを1枚インクリメントし(ステップS5)、両面印刷を実行する。つまり、ステップS4により調整されたレジスト制御量に基づき各画像形成ステーションでのトナー像の形成位置が制御されるため、両面印刷に起因する中間転写ベルト16の速度変動にかかわらず、色ずれを確実に抑制することができる。
一方、ステップS2で片面印刷と判定された場合には上記したレジスト制御量の調整を行うことなく、そのままステップS6に進んで現在RAM524に記憶されているレジスト制御量に基づき印刷を実行する。また、印刷完了後と、次の印刷が存在するか否か、つまり連続印刷か否かを判定し(ステップS7)、引き続き印刷すべきデータがある際にはステップS2に戻って一連の動作を実行する。
以上のように、第1実施形態によれば、連続印刷動作中に両面印刷されるシートSの枚数(両面印刷枚数)nをCPU521が内部カウンター(図示省略)で計測し、その計測結果(両面印刷枚数n)に基づきレジスト制御量を調整しているので、両面印刷に起因する中間転写ベルト16の速度変動が生じたとしても、該速度変動に応じてレジスト制御量が調整される。したがって、連続印刷動作に両面印刷が含まれたとしても、その連続印刷動作中に色ずれが発生するのを効果的に防止することができる。
D.第2実施形態
図8は本発明にかかる画像形成装置の第2実施形態を示すフローチャートである。第1実施形態では、両面印刷枚数nに基づくレジスト制御量の調整を印刷実行前に行っているが、両面印刷に起因する中間転写ベルト16の速度変動は両面印刷の度に増大するため、図8に示すように、両面印刷を実行する度に該1枚の両面印刷によるトナー像のずれ量を求め(ステップS14〜S15)、第1実施形態のレジスト制御量の調整処理(ステップS4)と同様にして、レジスト制御量を調整してもよい(ステップS16)。つまり、印刷動作を開始する際に、RAM524に記憶されているずれ量Rをクリアした(ステップS11)後、各印刷動作についてはRAM524に記憶されているレジスト制御量に基づき印刷を実行する(ステップS12)。その印刷態様が両面印刷である場合には、その1枚の両面印刷に伴うずれ量Rprを次式
Rpr=Ka*PD
に基づき推定する(ステップS14)。そして、その両面印刷に伴うずれ量Rprを元のずれ量Rに加えてずれ量を補正し、その補正後のずれ量RをRAM524に記憶する(ステップS15)。また、その補正後のずれ量Rに基づきレジスト制御量を調整する(ステップS16)。
このように、両面印刷を実行するごとにレジスト制御量が調整されるとともに、その調整されたレジスト制御量がRAM524に記憶されるため、次の印刷態様が両面印刷か片面印刷かを問わず、連続印刷動作中に既に実行された両面印刷による影響を考慮して調整されたレジスト制御量に基づき印刷動作が実行される。したがって、色ずれを確実に、しかも的確に防止することができる。
E.第3実施形態
図9は本発明にかかる画像形成装置の第3実施形態を示すフローチャートである。また、図10は第3実施形態における速度変動係数の設定方法を示すフローチャートである。この第3実施形態が第2実施形態と大きく相違する点は、速度変動係数KaをシートSの種類に応じて変更設定している点であり、その他の構成および動作は第2実施形態と同一である。したがって、ここでは相違点を中心に説明する。
両面印刷が中間転写ベルト16の速度変動に与える影響は両面印刷されるシートSの種類により相違する。そこで、この第3実施形態では、両面印刷の実行後に該両面印刷に伴うずれ量Rprを推定する(ステップS14)前に速度変動係数の設定処理(ステップS18)を実行している。すなわち、両面印刷が実行される度に該両面印刷が施されたシートSの種類を判定する(ステップS141)。そして、シートSの種類に応じて速度変動係数Kaを値Ka1〜Ka3から選択して設定している(ステップS142〜S144)。この画像形成装置により両面印刷を行うシートSの代表的な種類は「普通用紙」、「厚紙」および「OHPシート」であるが、それぞれ物理特性、特に熱容量が相互に異なっている。本願発明者が「A.両面印刷に起因する転写媒体の速度変動について」の項で説明したと同様の実測を「厚紙」および「OHPシート」について行ったところ、両面印刷1枚当りの中間転写ベルト16の速度変動率はそれぞれ(−0.002%)、(−0.003%)程度となった。そこで、本実施形態では、
普通用紙:Ka1=0.001
厚紙:Ka2=0.002
OHPシート:Ka3=0.003
に設定している。
また、この第3実施形態では、シートSの種類に着目しているが、両面印刷が中間転写ベルト16の速度変動に与える影響は両面印刷されるシートSのサイズによっても相違する。したがって、図11に示すように、両面印刷されたシートSの用紙サイズを判定し(ステップS145)、その判定結果に応じて速度変動係数Kaを3種類の値Ka4、Ka5、Ka6から選択する(ステップS146〜S148)ように構成してもよい。また、シートSの種類とサイズとを組み合わせて速度変動係数Kaを変更設定するようにしてもよい。
以上のように、この第3実施形態によれば、両面印刷されたシートSの種類やサイズに応じて速度変動係数Kaを変更設定しているので、両面印刷に伴うトナー像のずれ量を正確に求めることができる。その結果、該ずれ量の補正によりレジスト制御量をさらに高精度に、しかも的確に調整することができる。
F.第4実施形態
図12は本発明にかかる画像形成装置の第4実施形態を示すフローチャートである。また、図13は第4実施形態における印刷開始時点でのずれ量の推定方法を示すフローチャートである。この第4実施形態が第2実施形態と大きく相違する点は、印刷動作を開始する際に前回の連続印刷動作によるずれ量を考慮している点にあり、その他の構成および動作は第2実施形態と同一である。したがって、ここでは相違点を中心に説明する。
第2実施形態では印刷開始時点で両面印刷によるずれ量Rをクリアしており、前回の連続印刷動作による影響を全く考慮していない。しかしながら、前回の連続印刷動作から比較的短時間の間に次の印刷動作が開始されると、前回の連続印刷動作中に実行された両面印刷によるずれ量を無視できないことがある。そこで、この第4実施形態では、印刷開始時点において、両面印刷によるずれ量Rを一律的にクリアするのではなく、前回の連続印刷動作から今回の印刷動作までの経過時間に基づき前回の連続印刷動作によるずれ量が今回の印刷動作に与える影響、つまり該印刷開始時点でのずれ量を推定している(ステップS19)。すなわち、図13に示すように、前回の印刷終了からCPU521は内部タイマーのカウントを開始し、前回の印刷動作から今回の印刷動作までの経過時間を取得する(ステップS191)。また、前回の連続印刷動作の終了時点での両面印刷によるずれ量を参考ずれ量Rfとして取得する(ステップS192)。
そして、ステップS191で取得した経過時間に応じてずれ量Rを設定している(ステップS193〜S199)。すなわち、経過時間が短く、前回の連続印刷動作から短時間で印刷動作が開始される場合には、参考ずれ量Rfをそのままずれ量Rとして設定する(ステップS196)。また、経過時間が長くなるにしたがって、参考ずれ量Rfよりも小さな値をずれ量Rとして設定する。さらに、前回の連続印刷動作から十分に時間経過した場合(この実施形態では15分を超えた場合)には、印刷待機中に両面印刷による熱影響は解消されるため、ずれ量Rをクリアする(ステップS199)。
以上のように、この第4実施形態によれば、前回の連続印刷動作から今回の連続印刷動作までに経過時間に応じて今回の印刷開始時点でのずれ量を設定しているので、複数の連続印刷動作を時間間隔をあけて実行する場合においても、レジスト制御量をさらに高精度に、しかも的確に調整することができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、連続印刷動作中に両面印刷によるずれ量が増大したとしても、ずれ量に基づきレジスト制御量を調整し、調整後のレジスト制御量に基づき色ずれを補正しているが、両面印刷による熱影響が大きくなった場合には、連続印刷動作を一時的に中断してレジスト制御量の制定処理(レジストマークの形成・検出およびレジスト制御量の算出)を行ってレジスト制御量を更新してもよい。また、この更新プロセス(レジスト制御量の制定処理)については、連続印刷動作を完全に停止した上で行ってもよいし、中間転写ベルト16の移動を継続させたまま連続印刷中にカラー画像の形成動作を一時的に中断してレジスト制御量を新たに求めてレジスト制御量を更新してもよい。これらのうち、動作効率や動作の安定性などを考慮すると、上記のように単に一時的にカラー画像の形成動作を中断してレジスト制御量の更新プロセスを実行するのが望ましい。
また、上記実施形態では、関数式QUOTIENT(R,P)およびMOD(R,P)を利用してずれ量Rに基づくレジスト制御量の調整動作を実行しているが、レジスト制御量の調整動作についてはこれに限定されるものではない。
また、上記実施形態では、両面印刷によるずれ量を両面印刷枚数に基づき推定しているが、連続印刷動作中に画像がシートSの第2面に転写される転写時間、つまり第2面が2次転写領域TR2を通過する転写時間をエンジンコントローラ52で計測し、その計測結果に基づきレジスト制御量を調整してもよい。
連続片面印刷と連続両面印刷における熱影響を示すグラフ。 本発明にかかる画像形成装置の基本構成を示す図。 図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 本発明にかかる画像形成装置の第1実施形態を示すフローチャート。 レジスト制御量の調整動作を示すフローチャート。 第1実施形態における調整動作を模式的に示す図。 第1実施形態における調整動作を模式的に示す図。 本発明にかかる画像形成装置の第2実施形態を示すフローチャート。 本発明にかかる画像形成装置の第3実施形態を示すフローチャート。 第3実施形態における速度変動係数の設定方法を示すフローチャート。 第3実施形態における速度変動係数の設定方法を示すフローチャート。 本発明にかかる画像形成装置の第4実施形態を示すフローチャート。 印刷開始時点でのずれ量の推定方法を示すフローチャート。
符号の説明
1…画像形成装置、 9…転写ベルトユニット、 16…中間転写ベルト、 52…エンジンコントローラ(計測手段および調整手段)、 521…CPU(計測手段および調整手段)、 D16…(中間転写ベルトの)移動方向、 R…(両面印刷に起因するトナー像の)ずれ量、 S…シート(記録材)、 Y,M,C,K…画像形成ステーション

Claims (9)

  1. それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを、所定の速度で移動する転写媒体の移動方向に沿って配置し、前記複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係をレジスト制御量に基づき制御しながら、該複数のトナー像を前記転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成可能となっており、しかも、前記転写媒体に形成される第1画像をシート状の記録材の第1面に転写するとともに熱定着した後に該記録材の第2面に前記転写媒体に形成される第2画像を転写する、両面印刷を含む印刷動作を連続的に実行する画像形成装置において、
    連続印刷動作中に両面印刷される記録材の枚数を計測する計測手段と、
    前記計測手段の計測結果に基づき前記レジスト制御量を調整する調整手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを、所定の速度で移動する転写媒体の移動方向に沿って配置し、前記複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係をレジスト制御量に基づき制御しながら、該複数のトナー像を前記転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成可能となっており、しかも、前記転写媒体に形成される第1画像をシート状の記録材の第1面に転写するとともに熱定着した後に該記録材の第2面に前記転写媒体に形成される第2画像を転写する、両面印刷を含む印刷動作を連続的に実行する画像形成装置において、
    連続印刷動作中に第2画像が第2面に転写される転写時間を計測する計測手段と、
    前記計測手段の計測結果に基づき前記レジスト制御量を調整する調整手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  3. 前記調整手段は、両面印刷により前記転写媒体の速度が変動することで発生する各画像ステーション間でのトナー像のずれ量と、前記計測手段により計測される値との関連を予め求めており、前記計測手段の計測結果と前記関連とに基づき前記計測結果が得られた時点における各画像ステーション間でのトナー像のずれ量を求め、該ずれ量に応じて前記レジスト制御量を調整する請求項1または2記載の画像形成装置。
  4. 前記調整手段は、両面印刷が行われる度に該両面印刷による前記トナー像のずれ量を求め、前記レジスト制御量を調整する請求項3記載の画像形成装置。
  5. 前記調整手段は、両面印刷される記録材のサイズに応じて前記トナー像のずれ量を補正する請求項3または4記載の画像形成装置。
  6. 前記調整手段は、両面印刷される記録材の種類に応じて前記トナー像のずれ量を補正する請求項3ないし5のいずれかに記載の画像形成装置。
  7. 複数の連続印刷動作を時間間隔をあけて実行する請求項3ないし6のいずれかに記載の画像形成装置であって、
    前回の連続印刷動作から今回の連続印刷動作までに経過した時間を計時する計時手段と、
    前記計時手段による計時結果と、前回の連続印刷動作中に求めたずれ量とに基づき、今回の連続印刷動作中におけるずれ量を補正する画像形成装置。
  8. それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを、所定の速度で移動する転写媒体の移動方向に沿って配置し、前記複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係をレジスト制御量に基づき制御しながら、該複数のトナー像を前記転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成可能となっており、しかも、前記転写媒体に形成される第1画像をシート状の記録材の第1面に転写するとともに熱定着した後に該記録材の第2面に前記転写媒体に形成される第2画像を転写する、両面印刷を含む印刷動作を連続的に実行する画像形成装置において、前記レジスト制御量を制御して色ずれを補正する色ずれ補正方法であって、
    連続印刷動作中に両面印刷される記録材の枚数を計測する計測工程と、
    前記計測工程における計測結果に基づき前記レジスト制御量を調整する調整工程と、
    調整されたレジスト制御量に基づき前記複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係を補正して色ずれを補正するレジスト工程と
    を備えたことを特徴とする色ずれ補正方法。
  9. それぞれが互いに異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ステーションを、所定の速度で移動する転写媒体の移動方向に沿って配置し、前記複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係をレジスト制御量に基づき制御しながら、該複数のトナー像を前記転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を形成可能で、しかも、前記転写媒体に形成される第1画像をシート状の記録材の第1面に転写するとともに熱定着した後、該熱定着を受けた記録材の第2面に前記転写媒体に形成される第2画像を転写する両面印刷を含む印刷動作を連続的に実行する画像形成装置において、前記レジスト制御量を制御して色ずれを補正する色ずれ補正方法であって、
    連続印刷動作中に第2画像が第2面に転写される転写時間を計測する計測工程と、
    前記計測工程における計測結果に基づき前記レジスト制御量を調整する調整工程と、
    調整されたレジスト制御量に基づき前記複数の画像形成ステーションにより形成されるトナー像の相対的な位置関係を補正して色ずれを補正するレジスト工程と
    を備えたことを特徴とする色ずれ補正方法。
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