JP5222831B2

JP5222831B2 - カラー画像形成装置

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Publication number: JP5222831B2
Application number: JP2009267238A
Authority: JP
Inventors: 興人小笠原
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2013-06-26
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2011112755A

Description

本発明はカラー画像形成装置に関し、特に色ずれ判定機能に関するものである。

カラー画像形成装置には各色のパターンのトナー画像を転写ベルトに重畳して転写することによって転写ベルトにカラーのトナー画像を形成し、このカラーのトナー画像を用紙に転写するタイプのものがある。各色のパターンのトナー画像を重畳した際の色ずれを防止するために、所定パターンのトナー画像を検出して色ずれを判定し、補正する技術(レジストレーション技術)が提案されている(例えば特許文献１参照)。

特開２００２−５５５０６号公報

上記所定パターンに部分的に高濃度領域が存在すれば、所定パターン検出の精度が低下することがある。

本発明は、各色のパターンのトナー画像を転写ベルトに重畳した際の色ずれの判定に用いられる判定用パターンのトナー画像を、高精度でかつ低コストで検出することができるカラー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本発明の一の局面に係るカラー画像形成装置は、各色のパターンのトナー画像を重畳してカラーのトナー画像を形成する機能を有し、かつ各色のパターンのトナー画像を重畳した際の色ずれを各色の判定用パターンのトナー画像を利用して判定する機能を有するカラー画像形成装置であって、前記判定用パターンのデータが記憶されているパターンデータ記憶部と、通常動作時には各色のパターンの静電潜像が形成され、色ずれ判定時には前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを基にした各色の前記判定用パターンの静電潜像が形成される感光ドラムと、前記通常動作時には各色のパターンの静電潜像を現像してトナー画像を前記感光ドラムに形成し、前記色ずれ判定時には各色の前記判定用パターンの静電潜像を現像してトナー画像を前記感光ドラムに形成する複数の現像装置と、前記通常動作時には前記複数の現像装置により現像された各色のパターンのトナー画像が重畳されて転写され、前記色ずれ判定時には前記複数の現像装置により現像された各色の前記判定用パターンのトナー画像が転写される転写ベルトと、前記色ずれ判定時に動作をし、前記転写ベルトに転写された各色の前記判定用パターンのトナー画像に光を照射して反射された光を受光する光センサと、前記光センサからの出力を基にして前記判定用パターンのトナー画像を検出する判定用パターン検出部と、を備えており、前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを基にして形成される各色の前記判定用パターンのトナー画像は、前記光センサから照射された光のスポットの径よりも前記転写ベルトの動く方向の寸法が小さく、かつ前記判定用パターンのトナー画像と比べて細幅である複数の細幅パターンのトナー画像を、前記スポットの径よりも小さい間隔で前記転写ベルトの動く方向に沿って並べた構成を有する、ことを特徴とする。

この構成によれば、判定用パターンのトナー画像は光センサから照射された光のスポットの径よりも転写ベルトの動く方向の寸法が小さい複数の細幅パターンのトナー画像を、スポットの径よりも小さい間隔で転写ベルトの動く方向に沿って並べた構成を有する。したがって、色ずれの判定において、判定用パターンのトナー画像を高精度でかつ低コストで検出することができる。

本発明の一の局面に係るカラー画像形成装置は、前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを変更することにより、前記複数の細幅パターンのトナー画像において、数、間隔、濃度及び前記転写ベルトの動く方向の寸法の少なくとも一つを変えて、前記判定用パターンのトナー画像の濃度を調整する濃度調整部を備える構成を有する。

この構成によれば、判定用パターンのトナー画像の検出に適するように、判定用パターンのトナー画像の濃度を調整することができる。

本発明の一の局面に係るカラー画像形成装置は、前記転写ベルトの光の反射率を基にして、前記判定用パターンのトナー画像の検出に用いられる閾値を設定する閾値設定部を備え、前記濃度調整部は、前記閾値設定部が設定した前記閾値が、予め設定された値の範囲を超えているかを、各色の前記判定用パターンのトナー画像について判断し、超えていると判断された色の前記判定用パターンのトナー画像について、前記光センサが光を照射し、反射された光を受光することにより、前記光センサが出力する信号のレベルと、前記閾値との差が大きくなるように、超えていると判断された色の前記判定用パターンのトナー画像の濃度を調整する構成を有する。

この構成によれば、転写ベルトの光の反射率が経時的に変化しても、判定用パターンのトナー画像の検出に適するように、判定用パターンのトナー画像の濃度を調整することができる。

上記構成において、前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを基にして形成される各色の前記判定用パターンのトナー画像は、前記転写ベルトの動く方向に対して斜めに延びる形状を有しており、前記判定用パターンのトナー画像と同じ方向に延びる前記複数の細幅パターンのトナー画像を前記転写ベルトの動く方向に沿って並べて構成される、ようにすることができる。

この構成によれば、判定用パターンのトナー画像のエッジ上に照射光のスポットがあるにも関わらず、エッジが検出されないことを防止することができる。

本発明によれば、各色のパターンのトナー画像を転写ベルトに重畳した際の色ずれの判定に用いられる判定用パターンのトナー画像を、高精度でかつ低コストで検出することができる。

本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装置の内部構造の概略を示す図である。上記画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。転写ベルトに転写された第１比較例の判定用パターンのトナー画像の平面図である。エッジＥ１，Ｅ２を検出して、色ずれ判定をする処理の一例のフローチャートである。図３のＩ-Ｉ線に沿った断面図である。照射光のスポットと判定用パターンのトナー画像の大きさの関係を示す平面図である。第１比較例の判定用パターンのトナー画像と第２比較例の判定用パターンのトナー画像を示す図である。第１比較例の判定用パターンのトナー画像と第３比較例の判定用パターンのトナー画像を示す図である。第１比較例の判定用パターンのトナー画像と本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像を示す図である。転写ベルトに転写された本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像の平面図である。マゼンタ、シアン、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｙとそれらに対応する信号ＳＧを示す図である。濃度調整部による濃度を調整する処理の一例を説明するフローチャートである。シアンの判定用パターンのトナー画像３１Ｃとそれに対応する信号ＳＧを示す図である。濃度調整部による濃度を調整する処理の他の例を説明するフローチャートである。転写ベルトに転写された本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像の変形例の平面図である。本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像と照射光のスポットの位置関係を示す図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装置１の内部構造の概略を示す図である。カラー画像形成装置１は例えば、カラーコピー、カラープリンタ及びカラーファクシミリ機能を有するデジタル複合機に適用することができる。カラー画像形成装置１はタンデム方式であり、装置本体１００と装置本体１００の上に配置された画像読取部２００を備える。

画像読取部２００はＣＣＤ(Charge Coupled Device)等によって画像(文字、図、写真等)を読み取り、画像データとして出力する。画像読取部２００はカラー画像を読み取る機能を有する。これによりカラーコピー及びカラーファクシミリの送信が可能となる。

装置本体１００は用紙貯留部１１０、画像形成部１３０及び定着部１６０を備える。

用紙貯留部１１０は装置本体１００の最下部に配置されており、用紙Ｐの束を貯留することができる用紙トレイ１１１を備えている。用紙トレイ１１１は装置本体１００に差し込んで装着される。用紙Ｐを補給するときは装置本体１００から用紙トレイ１１１を引き出す。用紙トレイ１１１に貯留された用紙Ｐの束において、最上位の用紙Ｐがピックアップローラ１１３の駆動により、用紙搬送路１１５へ向けて繰り出される。用紙Ｐは用紙搬送路１１５を通って、画像形成部１３０へ搬送される。

画像形成部１３０は搬送されてきた用紙Ｐにトナー画像を形成する。画像形成部１３０はトナー画像を転写ベルト１３１に転写する順番に従って配置された、マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｋを備える。これらのユニットは同様の構成を有しており、マゼンタ用ユニット１３３Ｍを例にして説明する。

マゼンタ用ユニット１３３Ｍは感光ドラム１３５及び露光装置１３７を備える。感光ドラム１３５の周りには帯電器１３９、現像装置１４１及びクリーナ１４３が配置されている。帯電器１３９は感光ドラム１３５の周面を一様に帯電させる。露光装置１３７は画像データ(画像読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)の中でマゼンタのデータに対応する光を生成し、一様に帯電された感光ドラム１３５の周面に照射する。これにより、感光ドラム１３５の周面にはマゼンタのパターンの静電潜像が形成される。この状態で感光ドラム１３５の周面に現像装置１４１からマゼンタトナーを供給することにより、周面にはマゼンタのパターンのトナー画像が形成される。

転写ベルト１３１は感光ドラム１３５と１次転写ローラ１４５により挟まれた状態で時計周りに動くことができる。マゼンタのパターンのトナー画像は感光ドラム１３５から転写ベルト１３１に転写される。感光ドラム１３５の周面に残っているマゼンタトナーはクリーナ１４３によって除去される。以上がマゼンタ用ユニット１３３Ｍの説明である。

マゼンタ用ユニット１３３Ｍ、シアン用ユニット１３３Ｃ、イエロー用ユニット１３３Ｙ、ブラック用ユニット１３３Ｋの上方には、対応する色のトナーを収容したコンテナ、すなわち、マゼンタトナー用コンテナ１４７Ｍ、シアントナー用コンテナ１４７Ｃ、イエロートナー用コンテナ１４７Ｙ、ブラックトナー用コンテナ１４７Ｋが配置されている。各色の現像装置１４１には対応するコンテナからトナーが補給される。

上述したように転写ベルト１３１にはマゼンタのパターンのトナー画像が転写され、このトナー画像に重ねてシアンのパターンのトナー画像が転写され、同様に、イエローのパターンのトナー画像、ブラックのパターンのトナー画像が重ねて転写される。これにより転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。このように各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１３１に重畳して転写することにより、転写ベルト１３１にカラーのトナー画像が形成される。カラーのトナー画像は２次転写ローラ１４９によって、先ほど説明した用紙貯留部１１０から搬送されてきた用紙Ｐに転写される。

カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐは定着部１６０に送られる。定着部１６０は加熱ローラ１６１と定着ローラ１６３に定着ベルト１６５が掛けられた構造を有する。定着ベルト１６５は定着ローラ１６３と加圧ローラ１６７により挟まれている。これらのローラによって、カラーのトナー画像が転写された用紙Ｐが挟まれる。これにより、カラーのトナー画像と用紙Ｐに熱と圧力が加えられて、カラーのトナー画像を用紙Ｐに定着させる。用紙Ｐは排紙トレイ１６９に排紙される。

図２は図１に示すカラー画像形成装置１の電気的な構成を示すブロック図である。カラー画像形成装置１は装置本体１００、画像読取部２００、制御部３００、操作表示部４００、通信部５００及び光センサ１１がバスによって相互に接続された構成を有する。装置本体１００及び画像読取部２００に関しては図１で説明しているので、説明を省略する。

制御部３００はＭＰＵ(Micro Processing Unit)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＲＡＭ(Random Access Memory)及び画像メモリ等を備える。ＭＰＵはカラー画像形成装置１を動作させるために必要な制御を、カラー画像形成装置１を構成する上記ハードウェアに対して実行する。ＲＯＭはカラー画像形成装置１の動作の制御に必要なソフトウェアを記憶している。ＲＡＭはソフトウェアの実行時に発生するデータの一時的な記憶及びアプリケーションソフトの記憶等に利用される。画像メモリは画像データ(画像読取部２００から出力された画像データ、パソコンから送信された画像データ、ファクシミリ受信の画像データ等)を一時的に記憶する。

操作表示部４００にはハードキーからなる操作キーが設けられている。具体的にはスタートキー、テンキー、ストップキー、リセットキー、コピー、プリンタ、スキャナ及びファクシミリを切り換えるための機能切換キー等が設けられている。また、操作表示部４００にはタッチパネルが設けられている。タッチパネルの画面には各種の操作及び動作の内容等が表示されると共にソフトキーからなる操作キーが表示される。

通信部５００はファクシミリ通信部５０１及びネットワークＩ／Ｆ部５０３を備える。ファクシミリ通信部５０１は相手先ファクシミリとの電話回線の接続を制御するＮＣＵ(Network Control Unit)及びファクシミリ通信用の信号を変復調する変復調回路を備える。ファクシミリ通信部５０１は電話回線５０５に接続される。

ネットワークＩ／Ｆ部５０３はＬＡＮ(Local Area Network)５０７に接続される。ネットワークＩ／Ｆ部５０３はＬＡＮ５０７に接続されたパソコン等の端末装置との間で通信を実行するための通信インターフェイス回路である。

光センサ１１は色ずれ判定時に動作をし、転写ベルト１３１に転写された各色の判定用パターンのトナー画像に光を照射して反射された光を受光する。

制御部３００はパターンデータ記憶部３０１、判定用パターン検出部３０３、濃度調整部３０５及び閾値設定部３０７の機能を含む。パターンデータ記憶部３０１は色ずれ判定用パターンのトナー画像の基になる判定用パターンのデータを予め記憶している。判定用パターン検出部３０３は光センサ１１からの出力を基にして判定用パターンのトナー画像を検出する。閾値設定部３０７は転写ベルト１３１の光の反射率を基にして、判定用パターンのトナー画像の検出に用いられる閾値を設定する。濃度調整部３０５については後で説明する。

上述したようにマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１３１に重畳して転写することによって転写ベルト１３１にカラーのトナー画像を形成する。各色のパターンのトナー画像を重畳した際の色ずれを防止するために、各色の判定用パターンのトナー画像を利用して、色ずれが判定される。

本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像を理解する前提として、第１〜第３比較例の判定用パターンのトナー画像について説明する。図３は転写ベルト１３１に転写された第１比較例の判定用パターンのトナー画像の平面図である。符号Ｄ１は転写ベルト１３１の動く方向を示しており、この方向は副走査方向と一致している。符号Ｄ２は転写ベルト１３１の幅の方向を示しており、この方向は主走査方向と一致している。

判定用パターンのトナー画像として、マゼンタの判定用パターンのトナー画像２１Ｍ，２３Ｍ、シアンの判定用パターンのトナー画像２１Ｃ，２３Ｃ、イエローの判定用パターンのトナー画像２１Ｙ，２３Ｙ、ブラックの判定用パターンのトナー画像２１Ｋ，２３Ｋがある。これらの色の判定用パターンのトナー画像を区別する必要がなければ、単に判定用パターンのトナー画像２１，２３と記載する。

判定用パターンのトナー画像２１，２３はそれぞれ長方形の形状を有し、長手方向のエッジＥ１，Ｅ２を有する。転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に対してエッジＥ１がエッジＥ２よりも前にある。

判定用パターンのトナー画像２１は転写ベルト１３１の幅の方向Ｄ２に延びている。一方、判定用パターンのトナー画像２３は転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に対して斜めに延びている。

エッジＥ１，Ｅ２は色ずれの判定に利用される。エッジＥ１，Ｅ２を検出して、色ずれを判定する処理ついて説明する。図４はこの処理の一例のフローチャートを示している。エッジＥ１，Ｅ２は図３に示す光センサ１１を用いて検出される。図５は図３のＩ-Ｉ線に沿った断面図であり、光センサ１１と転写ベルト１３１の位置関係を示している。光センサ１１は転写ベルト１３１よりも上に配置されている。光センサ１１は投光部１３と受光部１５を備える。

光センサ１１の下を通過する転写ベルト１３１に対して、投光部１３から照射された光(以下、照射光ＩＬ)を当てて反射された光(以下、反射光ＲＬ)を受光部１５によって受光する(ステップＳ１)。照射光ＩＬは転写ベルト１３１上の領域のうち、判定用パターンのトナー画像２１，２３が転写される領域に当てられる。転写ベルト１３１上で照射光ＩＬが当たるスポットＳＰの径は例えば約３ｍｍである。図６は照射光ＩＬのスポットＳＰと判定用パターンのトナー画像２１，２３の大きさの関係を示す平面図である。判定用パターンのトナー画像２１，２３の幅はスポットＳＰの径よりも大きくされている。これにより、十分な強度を有する反射光ＲＬを得ている。

反射光ＲＬは受光部１５によって受光され、受光部１５からは図３に示すように、反射光ＲＬの強度に対応した波形の信号ＳＧが出力される。信号ＳＧが所定の閾値ＴＨとなる位置をエッジＥ１，Ｅ２の位置とする。閾値ＴＨは転写ベルト１３１の光の反射率を基にして予め設定されている。この反射率の測定には光センサ１１が利用される。

エッジＥ１，Ｅ２が検出されない場合(ステップＳ３でＮｏ)、ステップＳ３の処理が繰り返される。エッジＥ１，Ｅ２が検出された場合(ステップＳ３でＹｅｓ)、中心点ＣＰが演算される(ステップＳ５)。

エッジＥ１とエッジＥ２に対する中央の位置を中心点ＣＰとする。すなわち、光センサ１１を用いて判定用パターンのトナー画像２１，２３のエッジＥ１，Ｅ２を検出し、エッジＥ１，Ｅ２の位置から計算により中心点ＣＰを求めている。

中心点ＣＰを求めた後、色ずれが判定される(ステップＳ７)。中心点ＣＰが光センサ１１の下を通過する時間的間隔を測定して、これを基にして色ずれが判定される。時間的間隔が所定値を外れた場合、色ずれと判定される。判定用パターン２１の他に判定用パターン２３を設けたのは、各色の方向Ｄ２(主走査方向)のずれを判定するためである。例えば、マゼンタのパターンのトナー画像の場合、判定用パターンのトナー画像２１Ｍの中心点ＣＰと判定用パターンのトナー画像２３Ｍの中心点ＣＰの時間的間隔を測定して、方向Ｄ２(主走査方向)のずれが判定される。

ところで、トナー画像にはエッジ効果と称される原因により、高濃度領域が生じることがある。これについて図７を用いて説明する。図７は第１比較例の判定用パターンのトナー画像２１と第２比較例の判定用パターンのトナー画像２５を示す図である。第１比較例はエッジ効果が原因となる高濃度領域が発生していない理想のトナー画像である。これに対して、第２比較例はエッジ効果が原因となる高濃度領域２７が発生しているトナー画像である。判定用パターンのトナー画像２１に対する信号ＳＧを符号ＳＧ(２１)で示し、判定用パターンのトナー画像２５に対する信号ＳＧを符号ＳＧ(２５)で示している。照射光ＩＬのスポットＳＰは判定用パターンのトナー画像２１，２５とスポットＳＰの大きさを比較するために記載している。

転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１において、判定用パターンのトナー画像２５の前端領域にはエッジ効果が原因となる高濃度領域２７が生じている。転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１は副走査方向である。エッジ効果は図１の現像装置１４１内のローラ(マグネットローラ等)と感光ドラム１３５の回転速度差によって起きる。エッジ効果により、副走査方向での前端領域及び／又は後端領域に高濃度領域２７が発生する。

エッジＥ１，Ｅ２を検出する精度を上げるために、判定用パターンのトナー画像は同じ色で塗りつぶされている。このためエッジ効果が原因となる高濃度領域２７が発生しやすい。上記回転速度差はカラー画像形成装置１の印刷システムと関連しているので、回転速度差をなくすのは困難である。よって、エッジ効果が原因となる高濃度領域２７は不可避的に発生する。

信号ＳＧ(２１)の波形は中心点ＣＰに対して左右対称である。これに対して、信号ＳＧ(２５)の波形は左右非対称となり、中心点ＣＰよりエッジＥ１側では信号ＳＧ(２５)が強くなっている。これは高濃度領域２７が他の領域に比べて反射光ＲＬの強度が高くなるからである。信号ＳＧ(２５)が中心点ＣＰよりエッジＥ１側で強くなることにより、エッジＥ１が本来の位置とずれて検出される。これにより、判定用パターンのトナー画像２５の中心点ＣＰが本来の値からずれた値となる。

エッジ効果による高濃度領域２７の幅は０．５〜１．０ｍｍ程度である。したがって、判定用パターンのトナー画像の幅を０．５〜１．０ｍｍにすれば、判定用パターンのトナー画像は高濃度領域２７のみで構成されるので、判定用パターンのトナー画像に高濃度領域２７とその他の領域が発生することはない。０．５〜１．０ｍｍの幅を有する判定用パターンのトナー画像を第３比較例として図８を用いて説明する。

図８は第１比較例の判定用パターンのトナー画像２１と第３比較例の判定用パターンのトナー画像２９を示す図である。判定用パターンのトナー画像２９に対する信号ＳＧを符号ＳＧ(２９)で示している。判定用パターンのトナー画像２９は高濃度領域２７だけで構成されるので、信号ＳＧ(２９)は左右対称となる。判定用パターンのトナー画像２９は濃度が均一なので、エッジＥ１，Ｅ２を正しく検出することが可能に思われる。

しかし、判定用パターンのトナー画像２９の幅は照射光ＩＬのスポットＳＰの径よりも小さいので、十分な強度の反射光ＲＬを得ることができない。このため、信号ＳＧ(２９)のレベルが低下するので、信号ＳＧ(２９)が閾値ＴＨを超えないことが起きる。また信号ＳＧ(２９)が閾値ＴＨを超えても波形の傾きが小さいので、信号ＳＧ(２９)が閾値ＴＨを超えた判定に誤差が生じる。したがって、エッジＥ１，Ｅ２を検出する精度が低下する。

スポットＳＰの径を判定用パターンのトナー画像２９の幅よりも小さくすれば、判定用パターンのトナー画像２９であっても十分な強度の反射光ＲＬを得ることができるので、エッジＥ１，Ｅ２を正確に検出することができる。しかし、スポットＳＰの径を小さく制御できるセンサは高価なので、カラー画像形成装置１のコストが上昇する。

本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像は転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１(副走査方向)に不連続なパターンを有するトナー画像であり、第３比較例の判定用パターンのトナー画像２９を方向Ｄ１に沿って一定の間隔で並べた構成を有する。図９は第１比較例の判定用パターンのトナー画像２１と本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像３１を示す図である。判定用パターンのトナー画像３１に対する信号ＳＧを符号ＳＧ(３１)で示している。

判定用パターンのトナー画像３１はこのトナー画像と同じ方向に延びる複数の細幅パターンのトナー画像３５により構成される。細幅パターンのトナー画像３５の幅は判定用パターンのトナー画像３１の幅と比べて小さい。細幅パターンのトナー画像３５の幅、言い換えれば転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１(副走査方向)の寸法は、照射光ＩＬのスポットＳＰの径よりも小さい。複数の細幅パターンのトナー画像３５はスポットＳＰの径よりも小さい間隔で方向Ｄ１に沿って周期的に並べられている。

細幅パターンのトナー画像３５は同じ色で塗りつぶされている。細幅パターンのトナー画像３５の幅の寸法は０．５〜１．０ｍｍである。これにより、エッジ効果が原因となる高濃度領域２７が生じても、細幅パターンのトナー画像３５は高濃度領域２７のみにより構成される。したがって、細幅パターンのトナー画像３５に高濃度領域２７とその他の領域が形成されることを防止できる。

判定用パターンのトナー画像３１に対する信号ＳＧ(３１)は判定用パターンのトナー画像２１のそれに比べて小さいが、スポットＳＰ内に二つ以上の細幅パターンのトナー画像３５が位置するので、信号ＳＧ(３１)のレベルの低下を防止できる。そして、判定用パターンのトナー画像３１は細幅パターンのトナー画像３５と下地(転写ベルト１３１)のパターンが交互に並べられた構成なので、判定用パターンのトナー画像３１で反射される光は平均化される。これにより信号ＳＧ(２１)の波形は中心点ＣＰに対して左右対称にすることができる。この左右対称にできること及び上述した信号ＳＧ(３１)のレベルの低下を防止できることによって、エッジＥ１，Ｅ２を検出する精度を高くすることができる。

図１０は転写ベルト１３１に転写された本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像の平面図であり、図３と対応している。本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像として、マゼンタの判定用パターンのトナー画像３１Ｍ，３３Ｍ、シアンの判定用パターンのトナー画像３１Ｃ，３３Ｃ、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｙ，３３Ｙ、ブラックの判定用パターンのトナー画像３１Ｋ，３３Ｋがある。これらの色の判定用パターンのトナー画像を区別する必要がなければ、単に判定用パターンのトナー画像３１，３３と記載する。

判定用パターンのトナー画像３１，３３はそれぞれ複数の細幅パターンのトナー画像３５により構成されている。複数の細幅パターンのトナー画像３５は転写ベルト１３１の幅の方向Ｄ２に延びている。判定用パターンのトナー画像３１，３３はそれぞれ長方形の形状を有し、長手方向のエッジＥ１，Ｅ２を有する。判定用パターンのトナー画像３１は転写ベルト１３１の幅の方向Ｄ２に延びている。一方、判定用パターンのトナー画像３３は転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に対して斜めに延びている。

マゼンタの判定用パターンのトナー画像３１Ｍ，３３Ｍは図１のマゼンタ用ユニット１３３Ｍにより形成され、シアンの判定用パターンのトナー画像３１Ｃ，３３Ｃはシアン用ユニット１３３Ｃにより形成され、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｙ，３３Ｙはイエロー用ユニット１３３Ｙにより形成され、ブラックの判定用パターンのトナー画像３１Ｋ，３３Ｋはブラック用ユニット１３３Ｋにより形成される。判定用パターンのトナー画像３１，３３はマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの順番に転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に沿って所定の間隔を有して転写される。

判定用パターンのトナー画像３１，３３の形成について簡単に説明する。判定用パターンのトナー画像３１，３３の基になる判定用パターンのデータは、図２に示すパターンデータ記憶部３０１に予め記憶されている。色ずれ判定時、各色の感光ドラム１３５にはパターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを基にした静電潜像であって、対応する色の判定用パターンの静電潜像が形成される。各色の現像装置１４１は対応する色の判定用パターンの静電潜像を現像してトナー画像を形成する。転写ベルト１３１には各色の現像装置１４１により現像された各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３が転写される。

以上説明したように本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像３１，３３は、パターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを基にして形成されている。判定用パターンのトナー画像３１，３３は複数の細幅パターンのトナー画像３５により構成されている。細幅パターンのトナー画像３５は照射光ＩＬのスポットＳＰの径よりも転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１の寸法が小さく、かつスポットＳＰの径よりも小さい間隔で転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に沿って周期的に並べられている。よって、スポットＳＰ内に二つ以上の細幅パターンのトナー画像３５を位置させることができるので、スポットＳＰの径が大きくても光センサ１１から出力される信号のレベルの低下を防止できる。

また、判定用パターンのトナー画像３１，３３は細幅パターンのトナー画像３５と下地(転写ベルト１３１)のパターンが交互に並べられた構成なので、判定用パターンのトナー画像３１，３３で反射される光は平均化される。これにより光センサ１１から出力される信号ＳＧの波形を中心点ＣＰに対して左右対称にすることができる。

したがって、本実施形態によれば各色のパターンのトナー画像を転写ベルト１３１に重畳した際の色ずれの判定において、判定に用いられる判定用パターンのトナー画像３１，３３のエッジＥ１，Ｅ２を、高精度でかつ低コストで検出することができる。

複数の細幅パターンのトナー画像３５はスポットＳＰの径よりも小さい間隔で並べられていればよく、周期的に並べられていなくてもよい。

複数の細幅パターンのトナー画像３５の数は二つ以上であればよい。

判定用パターンのトナー画像３１，３３は複数の細幅パターンのトナー画像３５を一定の間隔で転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に沿って並べられている。これはマゼンタ(シアン、イエロー)パターンと下地(転写ベルト１３１)の色のパターンを交互に方向Ｄ１に沿って並べられていると言うことができる。これに限らず、高い濃度を有する細幅パターンのトナー画像３５と低い濃度を有する細幅パターンのトナー画像３５を交互に方向Ｄ１に沿って並べた構成でもよい。

本実施形態では光センサ１１によって各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３のエッジＥ１，Ｅ２を検出している。光センサ１１の照射光ＩＬの光量は一定であり、かつトナー画像の光の反射率は各色で異なるので、信号ＳＧのレベルが各色で異なる。信号ＳＧのレベルは小さすぎても、大きすぎても、エッジＥ１，Ｅ２を検出する精度に悪影響を与える可能性がある。

そこで、本実施形態では判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を調整することにより、信号ＳＧのレベルを調整している。これを図１１で説明する。図１１はマゼンタ、シアン、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｍ，３１Ｃ，３１Ｙとそれらに対応する信号ＳＧを示す図である。図１１(Ａ)は信号ＳＧのレベルを調整する前の状態を示し、図１１(Ｂ)は調整後の状態を示している。

判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を高くすれば信号ＳＧのレベルが高くなり、濃度を低くすれば信号ＳＧのレベルが低くなる。判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度は細幅パターンのトナー画像３５の数、細幅パターンのトナー画像３５の間隔、細幅パターンのトナー画像３５の濃度及び細幅パターンのトナー画像３５の方向Ｄ１の寸法の少なくとも一つを変えることによって調整することができる。

イエローはマゼンタ及びシアンに比べて光の反射率が小さい。したがって、図１１(Ａ)に示すように、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｙに対応する信号ＳＧのレベルは、他の二色に対応する信号ＳＧのレベルと比べて小さくなっている。これにより、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｙにおいて、信号ＳＧのレベルと閾値ＴＨの差が比較的小さくなっている。

そこで、図１１(Ｂ)に示すように、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｙを構成する複数の細幅パターンのトナー画像３５の数を増やし、かつ細幅パターンのトナー画像３５が並ぶ間隔を小さくしている。これにより、判定用パターンのトナー画像３１Ｙの濃度を高く調整して、イエローの判定用パターンのトナー画像３１Ｙにおいて信号ＳＧのレベルを上げる調整をしている。

一方、信号ＳＧのレベルが大きすぎる場合は複数の細幅パターンのトナー画像３５の数を減らし、かつ複数の細幅パターンのトナー画像３５が並ぶ間隔を大きくする。これにより、判定用パターンのトナー画像３１の濃度を低く調整して、判定用パターンのトナー画像３１において信号ＳＧのレベルを下げる調整をする。

複数の細幅パターンのトナー画像３５の濃度を変えること及び転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１の寸法を変えることによっても、判定用パターンのトナー画像３１の濃度を調整することができる。

濃度調整をする場合、図２に示す濃度調整部３０５がパターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを変更する。

濃度調整部３０５による濃度を調整する処理を説明する。図１２はこの処理の一例を説明するフローチャートである。この処理は色ずれ判定の前段階で実行される。まず、濃度調整部３０５は各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３の信号ＳＧのレベルが、予め設定された値の範囲を外れているか判断する(ステップＳ１１)。これらの信号ＳＧのデータは前回の色ずれ判定した時のデータが用いられる。

信号ＳＧのレベルが設定された値の範囲を外れている場合(ステップＳ１１でＹｅｓ)、濃度調整部３０５は信号ＳＧのレベルが設定された値の範囲を外れている判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を調整するために、パターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを変更する(ステップＳ１３)。

データ変更後又は信号ＳＧのレベルが設定された値の範囲を外れていない場合(ステップＳ１１でＮｏ)、濃度を調整する処理が終了する。

以上説明したように本実施形態によれば、パターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを変更することにより、細幅パターンのトナー画像３５において、数、間隔、濃度及び転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１の寸法の少なくとも一つを変えて、判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を調整している。したがって、判定用パターンのトナー画像３１，３３のエッジＥ１，Ｅ２の検出に適するように、判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を調整することができる。

ところで、転写ベルト１３１が使用されるにしたがって、その表面がトナーで傷つけられる等の理由により、転写ベルト１３１の光の反射率は経時的に変化する。これにより、エッジＥ１，Ｈ２を検出する閾値ＴＨが変化することがある。上述したように、図２に示す閾値設定部３０７は光センサ１１から出力を基にして閾値ＴＨを予め設定する。転写ベルト１３１の光の反射率が高くなることにより閾値ＴＨが大きくなれば、信号ＳＧのレベルと閾値ＴＨの差が小さくなるので、エッジＥ１，Ｅ２を検出する精度が低下する。

そこで、本実施形態では転写ベルト１３１の光の反射率が経時的に変化することにより、閾値ＴＨが大きくなった場合、信号ＳＧのレベルを上げる調整をする。これについて図１３を用いて説明する。図１３はシアンの判定用パターンのトナー画像３１Ｃとそれに対応する信号ＳＧを示す図である。図１３(Ａ)は閾値ＴＨが大きくなる前の状態を示し、図１３(Ｂ)は閾値ＴＨが大きくなった後の状態を示し、図１３(Ｃ)は信号ＳＧのレベルを上げる調整をした後の状態を示している。

図１３ではシアンを例に説明したが、マゼンタ及びイエローについても同じことが言える。信号ＳＧのレベルを上げる調整は図１１で説明した場合と同じである。細幅パターンのトナー画像３５において、数、間隔、濃度及び転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１の寸法の少なくとも一つを変えることにより、判定用パターンのトナー画像３１の濃度を調整する。これによって信号ＳＧのレベルを調整する。

閾値ＴＨの変化に基づいて濃度を調整する処理を説明する。図１４はこの処理の一例を説明するフローチャートである。この処理は色ずれ判定の前段階で実行される。まず、光センサ１１を用いて転写ベルト１３１の光の反射率を測定する(ステップＳ２１)。閾値設定部３０７は測定された反射率を基にして閾値ＴＨを設定する。濃度調整部３０５は閾値ＴＨが予め設定された値の範囲を外れているかを各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３について判断する(ステップＳ２３)。

閾値ＴＨが設定された値の範囲を外れている場合(ステップＳ２３でＹｅｓ)、濃度調整部３０５は閾値ＴＨが設定された値の範囲を外れている判定用パターンのトナー画像３１，３３について濃度を調整するために、パターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを変更する(ステップＳ２５)。

データ変更後又は閾値ＴＨが設定された値の範囲を外れていない場合(ステップＳ２３でＮｏ)、濃度を調整する処理が終了する。

以上説明したように本実施形態において、濃度調整部３０５は閾値設定部３０７で設定された閾値ＴＨを基にして、判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を調整する。したがって、転写ベルト１３１の光の反射率が経時的に変化しても、判定用パターンのトナー画像３１，３３の検出に適するように、判定用パターンのトナー画像３１，３３の濃度を調整することができる。

次に、本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像の変形例を説明する。図１５は転写ベルト１３１に転写された本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像３１，３３の変形例の平面図であり、図１０と対応している。図１５に示す判定用パターンのトナー画像３１の構成は図１０に示す判定用パターンのトナー画像３１の構成と同じである。これに対して、図１５に示す判定用パターンのトナー画像３３の構成は図１０に示す判定用パターンのトナー画像３３の構成と異なる。

図１０及び図１５に示す判定用パターンのトナー画像３３は転写ベルトの動く方向Ｄ１に対して斜めに延びる形状を有する。図１０に示す判定用パターンのトナー画像３３は転写ベルトの幅の方向Ｄ２(主走査方向)に延びた、長さが異なる複数の細幅パターン３５により構成されている。これに対して、図１５に示す判定用パターンのトナー画像３３はこのトナー画像と同じ方向に延びる形状を有する複数の細幅パターンのトナー画像３５を、転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に沿って並べることによって構成される。

図１５に示す判定用パターンのトナー画像３３の効果について図１６を用いて説明する。図１６は本実施形態に係る判定用パターンのトナー画像３１，３３とスポットＳＰの位置関係を示す図である。図１６(Ａ)は図１０の判定用パターンのトナー画像３１，３３を示しており、図１６(Ｂ)は図１５の判定用パターンのトナー画像３１，３３を示している。図１６(Ａ)及び図１６(Ｂ)において、スポットＳＰの位置Ｐ１は同じであり、スポットＳＰの位置Ｐ２は同じである。

図１６(Ａ)に示す判定用パターンのトナー画像３３は、転写ベルト１３１の幅の方向Ｄ２に延びた、長さの異なる複数の細幅パターンのトナー画像３５により構成されている。このため複数の細幅パターンのトナー画像３５はエッジＥ１，Ｅ２に沿って階段状に配置されている。

細幅パターンのトナー画像３５の段差と段差との間に位置Ｐ１がある。位置Ｐ１では細幅パターンのトナー画像３５が存在しないので、スポットＳＰがエッジＥ２上にあるにも関わらず、エッジＥ２が検出されない。一方、位置Ｐ２は段差の箇所にある。位置Ｐ２では細幅パターンのトナー画像３５が存在するので、スポットＳＰがエッジＥ２上にあればエッジＥ２が検出される。このようにスポットＳＰの径が小さくなれば、段差と段差との間である位置Ｐ１ではエッジＥ２が検出されないことが起きる。また、信号ＳＧの波形が階段状となり、エッジＥ２を正確に検出できない可能性がある。

これに対して図１６(Ｂ)に示すように、判定用パターンのトナー画像３３において、複数の細幅パターンのトナー画像３５は転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１に対して斜めに延びる形状を有する。したがって、位置Ｐ１、位置Ｐ２のいずれにも細幅パターンのトナー画像３５が存在するので、スポットＳＰがエッジＥ２上にあればエッジＥ２が検出される。

以上説明したように本実施形態の変形例によれば、エッジＥ１，Ｅ２の検出においてスポットＳＰの径の大きさの影響を小さくできる。判定用パターンのトナー画像３３のエッジＥ１，Ｅ２上にスポットＳＰがあるにも関わらず、エッジＥ１，Ｅ２が検出されないことを防止することができる。

最後に図１及び図２を用いて、本実施形態に係るカラー画像形成装置１の全体構成について補足する。カラー画像形成装置１は各色のパターンのトナー画像を重畳してカラーのトナー画像を形成する機能を有し、かつ各色のパターンのトナー画像を重畳した際の色ずれを各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３を利用して判定する機能を有する。カラー画像形成装置１は複数の感光ドラム１３５、複数の現像装置１４１及び転写ベルト１３１を備える。

複数の感光ドラム１３５は各色に対応して設けられてタンデムに配置されており、通常動作時には対応する色のパターンの静電潜像が形成され、色ずれ判定時にはパターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを基にした静電潜像であって、対応する色の判定用パターンの静電潜像が形成される。

複数の現像装置１４１は複数の感光ドラム１３５に対応して設けられており、通常動作時には対応する色のパターンの静電潜像を現像してトナー画像を形成し、色ずれ判定時には対応する色の判定用パターンの静電潜像を現像してトナー画像３１，３３を形成する。

転写ベルト１３１は通常動作時には複数の現像装置１４１により現像された各色のパターンのトナー画像が重畳されて転写され、色ずれ判定時には複数の現像装置１４１により現像された各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３が転写される。

パターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを基にして形成される各色の判定用パターンのトナー画像３１，３３は、以下の細幅パターンのトナー画像３５により構成される。細幅パターンのトナー画像３５は光センサ１１から照射された光のスポットＳＰの径よりも転写ベルト１３１の動く方向Ｄ１の寸法(幅)が小さい。細幅パターンのトナー画像３５は判定用パターンのトナー画像３１，３３と比べて細幅である。細幅パターンのトナー画像３５はスポットＳＰの径よりも小さい間隔で転写ベルト１３１の動く方向に沿って並べられている。

本実施形態ではカラー画像形成装置１が複数の感光ドラム１３５を有する場合で説明した。しかしながら、１つの感光ドラムを有するカラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。この場合は、１つの感光ドラムに通常動作時には各色のパターンの静電潜像が形成され、色ずれ判定時にはパターンデータ記憶部３０１に記憶されている判定用パターンのデータを基にした各色の判定用パターンの静電潜像が形成される。

１カラー画像形成装置
１１光センサ
３１判定用パターンのトナー画像
３３判定用パターンのトナー画像
３５細幅パターンのトナー画像
１３１転写ベルト
１３５感光ドラム
１４１現像装置
３０１パターンデータ記憶部
３０３判定用パターン検出部
３０５濃度調整部
３０７閾値設定部
Ｄ１転写ベルトの動く方向
Ｄ２転写ベルトの幅の方向
ＩＬ光センサから照射された光(照射光)
ＲＬ反射光
ＳＰ照射光のスポット
Ｅ１判定用パターンのトナー画像のエッジ
Ｅ２判定用パターンのトナー画像のエッジ
ＣＰ中心点
ＴＨ閾値
ＳＧ信号
Ｐ１位置
Ｐ２位置

Claims

各色のパターンのトナー画像を重畳してカラーのトナー画像を形成する機能を有し、かつ各色のパターンのトナー画像を重畳した際の色ずれを各色の判定用パターンのトナー画像を利用して判定する機能を有するカラー画像形成装置であって、
前記判定用パターンのデータが記憶されているパターンデータ記憶部と、
通常動作時には各色のパターンの静電潜像が形成され、色ずれ判定時には前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを基にした各色の前記判定用パターンの静電潜像が形成される感光ドラムと、
前記通常動作時には各色のパターンの静電潜像を現像してトナー画像を前記感光ドラムに形成し、前記色ずれ判定時には各色の前記判定用パターンの静電潜像を現像してトナー画像を前記感光ドラムに形成する複数の現像装置と、
前記通常動作時には前記複数の現像装置により現像された各色のパターンのトナー画像が重畳されて転写され、前記色ずれ判定時には前記複数の現像装置により現像された各色の前記判定用パターンのトナー画像が転写される転写ベルトと、
前記色ずれ判定時に動作をし、前記転写ベルトに転写された各色の前記判定用パターンのトナー画像に光を照射して反射された光を受光する光センサと、
前記光センサからの出力を基にして前記判定用パターンのトナー画像を検出する判定用パターン検出部と、を備えており、
前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを基にして形成される各色の前記判定用パターンのトナー画像は、
前記光センサから照射された光のスポットの径よりも前記転写ベルトの動く方向の寸法が小さく、かつ前記判定用パターンのトナー画像と比べて細幅である複数の細幅パターンのトナー画像を、
前記スポットの径よりも小さい間隔で前記転写ベルトの動く方向に沿って並べた構成を有し、
前記カラー画像形成装置は、さらに、
前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを変更することにより、前記複数の細幅パターンのトナー画像において、数、間隔、濃度及び前記転写ベルトの動く方向の寸法の少なくとも一つを変えて、前記判定用パターンのトナー画像の濃度を調整する濃度調整部と、
前記転写ベルトの光の反射率を基にして、前記判定用パターンのトナー画像の検出に用いられる閾値を設定する閾値設定部と、を備え、
前記濃度調整部は、前記閾値設定部が設定した前記閾値が、予め設定された値の範囲を超えているかを、各色の前記判定用パターンのトナー画像について判断し、超えていると判断された色の前記判定用パターンのトナー画像について、前記光センサが光を照射し、反射された光を受光することにより、前記光センサが出力する信号のレベルと、前記閾値との差が大きくなるように、超えていると判断された色の前記判定用パターンのトナー画像の濃度を調整する、ことを特徴とするカラー画像形成装置。
前記パターンデータ記憶部に記憶されている前記判定用パターンのデータを基にして形成される各色の前記判定用パターンのトナー画像は、前記転写ベルトの動く方向に対して斜めに延びる形状を有しており、前記判定用パターンのトナー画像と同じ方向に延びる前記複数の細幅パターンのトナー画像を前記転写ベルトの動く方向に沿って並べて構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。