JP5610938B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
本実施例は、カラー電子写真画像形成装置を例として説明する。カラー電子写真画像形成装置の全体構成について、図1(a)を参照して概略を説明する。本実施例に示す画像形成装置は電子写真画像形成プロセス利用のレーザプリンタである。図1(a)に示すカラーの画像形成装置(以下、「装置本体」と称す)は、装置本体に対して着脱可能なプロセスステーション(プロセスカートリッジ)(画像形成部)5Y,5M,5C,5Kを備える。4個のプロセスステーション5Y,5M,5C,5Kは、同一構造であるが、異なる色、即ち、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(K)のトナー(現像剤)による画像を形成する点で相違する。尚、特定のプロセスステーションの説明を行う場合を除き、以下、YMCKの符号を省略する。各プロセスステーション5は、それぞれ、トナー容器23、感光体である感光ドラム1、帯電ローラ2、現像ローラ3、クリーニングブレード4(感光体クリーニング手段)、廃トナー容器24を有する。プロセスステーション5の下方には露光装置7が配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム1に対して行う。
図1(b)は、本実施例の制御ブロック図である。プリンタ制御部101は、不図示のCPU、メモリ等からなり、画像形成装置としてのプリンタ100内の各装置を制御するプログラムを実行する。プリンタ制御部101は、各種制御プログラムに基づいてメモリを作業領域に用いて画像形成装置の各部を制御する。ホストコンピュータ104は、プリンタ100に印刷するデータを転送する。コントローラ103は、プリンタ100とホストコンピュータ104との通信を行う。コントローラ103は、ホストコンピュータ104から画像情報と印字命令を受け取り、受け取った画像情報を解析してビットマップデータに変換し、プリント中は、TOP信号に同期して、ビットマップデータをプリンタ制御部101に送信する。モータ駆動制御部110は、プリンタ制御部101の指示により、感光ドラム1や駆動ローラ9を駆動する不図示のモータを回転させる。一次転写バイアス制御部111は、プリンタ制御部101の指示により、一次転写ローラ6と感光ドラム1間に印加する一次転写バイアスの電源を制御する。露光制御部112は、プリンタ制御部101の指示により露光装置7を制御する。色ずれセンサLED発光部113は、プリンタ制御部101の指示により色ずれ検出センサ41の発光素子51を制御する。色ずれセンサ受光部114は、色ずれ検出センサ41の受光素子52からの信号を電気信号に変換する。コンパレータ115は、後述する図2(c)に示すように、色ずれセンサ受光部114から出力された色ずれ検出センサ41の出力値(図2(c)(c−1))を2値化し(図2(c)(c−2))、2値化した信号をプリンタ制御部101に入力する。また、以降、プリンタ制御部101は、例えばカウンタを用いて後述する制御シーケンスを管理しているものとする。尚、カウンタに代えて例えばタイマを用いる構成としてもよい。
図2(a)は色ずれ検出センサ41の構成説明図である。色ずれ検出センサ41は、LEDなどの発光素子51と、フォトダイオードなどの受光素子52、受光データを処理する不図示のICなどとこれらを収容する不図示のホルダーで構成される。発光素子51は中間転写ベルト8に対して光を照射し(53)、受光素子52は中間転写ベルト8又は中間転写ベルト8上のトナーパッチからの反射光(54)を受光することにより反射光強度を検出する。本実施例の色ずれ検出センサ41は正反射光を検出する構成である。色ずれ検出センサ41は、中間転写ベルト8の表面が露出している状態(トナー量が0)のときには、受光素子52が反射光を検出する。これは、中間転写ベルト8の表面が光沢性を有するからである。一方、中間転写ベルト8にトナー像が形成された場合、トナーパッチの濃度(トナー量)が増加するに従って、受光素子52により検出される反射光が減少し受光素子52の正反射出力は次第に減少する。これは、トナーが中間転写ベルト8の表面を覆い隠すことにより、中間転写ベルト表面からの正反射光が減少するからである。図2(c)(c−1)に、中間転写ベルト8→中間転写ベルト8上のトナー像が形成された部分(以下、トナーベルトという)→中間転写ベルト8の順番で、受光素子52が反射光を検出した様子を示す。この受光素子52からの信号は、コンパレータ115に入力され、信号レベルが所定の閾値レベルより大きい場合は1(ON)に、所定の閾値レベルより小さい場合は0(OFF)に変換され、プリンタ制御部101に入力される(図2(c)(c−2))。また、プリンタ制御部101は、色ずれセンサ割り込み制御部122のプログラムを起動することで、コンパレータ115により2値化された色ずれセンサ受光部114からの信号の論理が変化したタイミングを正確に測定することができる。
本実施例のプリンタ100では、プリンタ制御部101は、吐き出しタイミング判断部120により、感光ドラム1の回転数を例えば不図示のカウンタを用いてカウントする。吐き出しタイミング判断部120がカウントしたカウント値が一定回転数を超えると、強制的にトナー吐出を行う吐き出し制御に入るように制御される。吐き出しタイミング判断部120は、プリンタ制御部101が、モータ駆動制御部110に感光ドラム1の駆動を担う不図示のモータに対する駆動指示をしている間、感光ドラム1の回転数をカウントする。フルカラープリント中は、Y、M、Cの感光ドラム1Y,1M,1Cはほぼ同回転数であり、モノカラープリント中はKの感光ドラム1Kのみ回転している。これを踏まえ、吐き出しタイミング判断部120は、感光ドラム1Yを含むYステーションと感光ドラム1Kを含むKステーションの二つのステーションの回転数をカウントする。
本実施例では、フルカラー吐き出し動作において、全色のトナー像を作成していることを利用し、各ステーション間の副走査方向の色ずれを検出し、色ずれ補正制御の実行タイミングを判断する。これにより、トナー吐き出しで消費されるトナーを例えば色ずれ検出に係るトナー画像として有効利用することができる。これは、色ずれ補正制御の実行頻度の削減等にも結び付く。図3から図6を参照し、本実施例の吐き出し制御について説明する。図3は、本実施例の吐き出し制御のフローチャートである。図4は、本実施例の吐き出し制御のタイミングチャートである。尚、図4には記載していないが、帯電バイアスは画像形成(転写材への画像形成)から後回転(吐き出しトナー形成)を含む区間にわたって印加される(即ちON状態)。また、現像バイアスも図4には記載していないが、帯電バイアス同様、画像形成から吐き出しトナー形成を含む区間にわたって印加される(即ちON状態)。また、画像形成でのレーザ露光(斜線網掛け)は、コントローラ103からのビットマップデータに従って露光しており、後回転でのレーザ露光は、プリンタ制御部101からの指示により露光動作を実施している。図4において、横軸は時間であり、図中のタイミングの基準は、全て、プリント開始時点とする。また、色ずれ検出センサ41の反射光としては、2つ配置された色ずれ検出センサ41R,41Lの片側の出力値のみを示しているが(反射光値)、もう片側の出力値もほぼ同様の変化を示す。
本実施例では、吐き出しトナーの中間転写ベルト8の回転方向における長さを次のように定める。既に知られているように、トナー像の搬送に関わるローラの速度の周期むらが色ずれ検出精度に影響を与えてしまう。本実施例の構成では、感光ドラム1の速度の周期むらが色ずれに影響を与える。そこで、本実施例では、図5に示すように、吐き出しトナーの先端から後端までの長さを、着目する回転体(感光ドラム1)の回転周期むらの半周期の長さとすることで、先端と後端で、いずれかの周期むらをキャンセルできるようにする。
本実施例では、全ステーション同時に露光開始と終了を実施しているため、各色の吐き出しトナーパッチが、色ずれ検出センサ41を通過するタイミングは、おおよそステーション間距離分だけずれている。理論のステーション間距離からの差分は、理論の書き出し位置からの色ずれとみなすことができ、それを色ずれ補正制御の結果と比較すれば、吐き出し制御実施時点の色ずれを算出することができる。
Tk1R=(Tk1_1R+Tk1_2R)/2 [式1]
Tc1R=(Tc1_1R+Tc1_2R)/2 [式2]
Tm1R=(Tm1_1R+Tm1_2R)/2 [式3]
Ty1R=(Ty1_1R+Ty1_2R)/2 [式4]
ついで、副走査方向の色ずれの基準色であるY基準に直す。
Tk_yR=Ty1R−Tk1R [式5]
Tc_yR=Ty1R−Tc1R [式6]
Tm_yR=Ty1R−Tm1R [式7]
本実施例の画像形成装置は、600dpiであるから、
1lineあたりの時間[ms]=1(inch)/600/180×1000≒0.235185
であり、この時間を元に、ライン数に変換する。
YkR[line]=Tk_yR/(1lineあたりの時間) [式8]
YcR[line]=Tc_yR/(1lineあたりの時間) [式9]
YmR[line]=Tm_yR/(1lineあたりの時間) [式10]
Yk[line]=(YkR[line]+YkL[line])/2 [式11]
Yc[line]=(YcR[line]+YcL[line])/2 [式12]
Ym[line]=(YmR[line]+YmL[line])/2 [式13]
そして、色ずれ補正制御でプリンタ制御部101がコントローラ103に通知するY基準の副走査方向の書き出しライン数をそれぞれLk[line],Lc[line],Lm[line]とすると、色ずれ補正制御時に比べた各色の色ずれ量は、
Rk[line]=Yk[line]−Lk[line] [式14]
Rc[line]=Yc[line]−Lc[line] [式15]
Rm[line]=Ym[line]−Lm[line] [式16]
となる。
本実施例では、図8に示すように実施例1の吐き出しトナー(第1のトナー像)に加え、駆動ローラ9の周期むらをキャンセルできる位置に微細パッチ(第2のトナー像)を現像する。微細パッチは、吐き出しトナーの中点と駆動ローラ9の半周期47.1mm(ベルトを駆動する駆動手段の回転半周期)離れた箇所に微細パッチの中点が合うように配置する。そして、微細パッチの搬送方向の長さは、色ずれ検出センサ41の測定スポット径である5mmとし、長手方向の長さは、主走査方向の色ずれが最も大きくなる場合を考慮し、10mmとする。
吐き出し色ずれ計算部125は、吐き出しトナーパターンと微細パッチ検出タイミングから、色ずれを算出する。まず、各色の吐き出しトナーから、中点を算出する。
Tk21R=(Tk21_1R+Tk21_2R)/2 [式17]
Tc21R=(Tc21_1R+Tc21_2R)/2 [式18]
Tm21R=(Tm21_1R+Tm21_2R)/2 [式19]
Ty21R=(Ty21_1R+Ty21_2R)/2 [式20]
ついで、微細パッチの中点を算出する。
Tk22R=(Tk22_1R+Tk22_2R)/2 [式21]
Tc22R=(Tc22_1R+Tc22_2R)/2 [式22]
Tm22R=(Tm22_1R+Tm22_2R)/2 [式23]
Ty22R=(Ty22_1R+Ty22_2R)/2 [式24]
吐き出しトナーと微細パッチの結果を平均化する。
Tk2R=(Tk21R+Tk22R)/2 [式25]
Tc2R=(Tc21R+Tc22R)/2 [式26]
Tm2R=(Tm21R+Tm22R)/2 [式27]
Ty2R=(Ty21R+Ty22R)/2 [式28]
平均化の後は、副走査方向の色ずれの基準色であるY基準に直す。
Tk_yR=Ty2R−Tk2R [式29]
Tc_yR=Ty2R−Tc2R [式30]
Tm_yR=Ty2R−Tm2R [式31]
本実施例では、吐き出しトナーを横帯一つの構成にするのでなく、図10に示すように、現像ローラ2周の長さの範囲の中に、横帯の繰り返しを配置する構成とする。また、現像ローラ1周目の長さ内における空白のスペースに現像ローラ2周目の長さ内で横帯を配置する構成とする。
このタイミングをもとに、吐き出し色ずれ計算部125は色ずれを算出する。吐き出し色ずれ計算部125は、各色のそれぞれのパッチの中点を算出する。Kステーションのパッチを対象に計算を行う場合、
Tk31R=(Tk31_1R+Tk31_2R)/2 [式32]
Tk34R=(Tk34_1R+Tk34_2R)/2 [式33]
Tk35R=(Tk35_1R+Tk35_2R)/2 [式34]
となる。吐き出し色ずれ計算部125は同様に全色計算を行い、CステーションのパッチTc31R,Tc34R,Tc35R,MステーションのパッチTm31R,Tm34R,Tm35R,YステーションのパッチTy31R,Ty34R,Ty35Rを算出する。
Tk314R=(Tk31R+Tk34R)/2 [式35]
また、吐き出し色ずれ計算部125は、駆動ローラ9の速度むら(周期むら)をキャンセルするために、1番目のパッチと5番目のパッチを平均化する。
Tk315R=(Tk31R+Tk35R)/2 [式36]
さらに、その2つのデータを平均化する。
Tk3R=(Tk314R+Tk315R)/2 [式37]
Tk_yR=Ty3R−Tk3R [式38]
Tc_yR=Ty3R−Tc3R [式39]
Tm_yR=Ty3R−Tm3R [式40]
尚、中間転写ベルト8を有する画像形成装置について述べたが、感光ドラム1に現像されたトナー像を転写材に直接転写する方式を採用した画像形成装置にも転用できる。即ち、中間転写ベルト8を転写材搬送ベルト(記録材担持体上)に置き換え、この転写材搬送ベルト上に図6、9、11で説明したようなトナーパッチを形成するようにしても同様の効果を得ることができる。転写材搬送ベルト上には、パッチのトナー像を担持可能であり、この点で、中間転写ベルト8と同様に像担持体として機能させることができる。また、転写材搬送ベルトは、感光ドラム1上に現像されたトナー像を転写するためのベルトとしても機能する。
3 現像ローラ
4 クリーニングブレード
6 一次転写ローラ
8 中間転写ベルト
121 吐き出し実行部
Claims (9)
- 感光体、前記感光体上にトナー像を現像するための現像手段、転写バイアスを印加し前記感光体上に現像されたトナー像を転写するためのベルト上に前記感光体上に現像されたトナー像を転写する転写手段、及び前記感光体に残留したトナーを除去する感光体クリーニング手段を含む画像形成部を各色に対応して備え、更に前記画像形成部により前記ベルト上に転写されたトナー像を検出する検出手段を備えた画像形成装置であって、
前記現像手段から強制的にトナーを吐出させ前記感光体上にトナー像を形成するトナー吐出手段を備え、
前記転写手段は、前記トナー吐出手段により前記感光体上に形成されたトナー像の転写について、前記トナー像の所定領域部分に対しては前記ベルトへの所定の転写効率である第1の転写バイアスを印加し、前記トナー像の前記所定領域部分を除く部分に対しては少なくとも前記第1の転写バイアスの前記所定の転写効率に比べて転写効率が小さい第2の転写バイアスを印加することを特徴とする画像形成装置。 - 前記検出手段は、前記第1の転写バイアスの印加に応じて前記ベルト上に転写されたトナー像を検出し、
前記検出手段の検出結果に応じて色ずれ補正制御を行う制御手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記転写手段により転写されたトナー像よりも数の多いトナー像を含むテストパターンを前記ベルト上に形成し、前記テストパターンを前記検出手段により検出し、前記検出手段による検出結果に基づき色ずれ補正制御を行う制御手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段により前記トナー像の前記所定領域部分を検出した結果に基づき色ずれ量を算出し、前記色ずれ量に基づき、前記色ずれ補正制御を実行するか否かを判断することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - 前記トナー像の所定領域部分は複数のトナー像の領域に対応し、前記複数のトナー像について、前記ベルトの回動方向における間隔が、前記感光体又は前記ベルトを駆動するための駆動ローラの回転半周期の奇数倍の長さであることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記トナー像の所定領域部分には、少なくとも第1〜第3の所定領域部分に対応するトナー像の領域が対応し、
前記第1の所定領域部分に対応するトナー像と前記第2の所定領域部分に対応するトナー像の前記ベルトの回動方向における間隔が、前記感光体の回転半周期の奇数倍又は略奇数倍の長さであり、
前記第1及び第2の所定領域部分に対応するトナー像に基づく位置と前記第3の所定領域部分に対応するトナー像の前記ベルトの回動方向における位置との間隔が、前記ベルトを駆動するための駆動ローラの回転半周期の奇数倍或いは略奇数倍の長さであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記トナー像の所定領域部分には、少なくとも第1〜第3の所定領域部分に対応するトナー像の領域が対応し、
前記第1の所定領域部分に対応するトナー像と前記第2の所定領域部分に対応するトナー像の前記ベルトの回動方向における間隔が、前記現像手段の回転1周期より大きく前記感光体の回転半周期の奇数倍或いは略奇数倍の長さであり、
前記第1の所定領域部分に対応するトナー像と前記第3の所定領域部分に対応するトナー像の前記ベルトの回動方向における間隔が、前記ベルトを駆動するための駆動ローラの回転半周期の奇数倍或いは略奇数倍の長さであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記第1〜第3の所定領域部分に対応して前記感光体上に現像されたトナー像について、少なくとも前記ベルトの回動方向の前後の何れかにトナー像が形成されていない空白部が設けられていることを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成装置。
- 前記所定領域部分を除く部分は非連続的な領域であり、前記所定領域部分を除く部分に対応するトナー像について、少なくとも前記ベルトの回動方向の前後の何れかにトナー像が形成されていない空白部が設けられていることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記第1及び第2の転写バイアスが印加されるトナー像の前記ベルトの回動方向における総長は、前記ベルトの回動方向における前記現像手段の回転1周期の長さよりも大きいことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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