以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、搬送体に転写される第一トナー像と第二トナー像とが所定の走査線本数分の間隔だけずれている限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
従って、第二像担持体の制御は、周速度、回転速度の制御には限らず、第二像担持体の搬送体回転方向の位置の制御でもよい。ただし、副走査方向における露光開始位置の制御は含まない。搬送体は、像担持体に当接する中間転写ベルトには限らず、記録材を吸着搬送して像担持体からトナー像が転写される記録材搬送ベルトを含む。画像形成装置は、フルカラー/モノクロ、1ドラム型/タンデム型、記録材搬送方式/中間転写方式、像担持体の種類、帯電方式、露光方式、転写方式、定着方式によらず実施できる。本実施形態では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。
<画像形成装置>
図1は画像形成装置の構成の説明図である。図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト9に沿って画像形成部PY、PM、PC、PKを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。
画像形成部PYでは、感光ドラム1Y(第一像担持体)にイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト9に転写される。画像形成部PMでは、感光ドラム1M(第二像担持体)にマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト9に転写される。画像形成部PC、PKでは、それぞれ感光ドラム1C、1Kにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて中間転写ベルト9に転写される。
中間転写ベルト9に転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて記録材Pへ二次転写される。分離ローラ15は、記録材カセット20から引き出した記録材Pを1枚ずつに分離して、レジストローラ16へ送り出す。レジストローラ16は、中間転写ベルト9のトナー像にタイミングを合わせて記録材Pを二次転写部T2へ送り込む。二次転写部T2で四色のトナー像を二次転写された記録材Pは、中間転写ベルト9から曲率分離して定着装置17へ搬送される。記録材Pは、定着装置17で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に機体外部へ排出される。
画像形成部PY、PM、PC、PKは、現像装置4Y、4M、4C、4Kで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部PYについて説明し、他の画像形成部PM、PC、PKについては、重複する説明を省略する。
画像形成部PYは、感光ドラム1Yを囲んで、コロナ帯電器2Y、露光装置3Y、現像装置4Y、転写ローラ5Y、ドラムクリーニング装置6Yを配置している。感光ドラム1Yは、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成されており、所定のプロセススピードで矢印A方向に回転する。コロナ帯電器2Yは、コロナ帯電に伴う荷電粒子を感光ドラム1Yに照射して感光ドラム1Yを一様な負極性の暗部電位VDに帯電させる。露光装置3Yは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム1Yの表面に画像の静電像を書き込む。現像装置4Yは、トナーを感光ドラム1Yに供給して静電像をトナー像に現像する。
転写ローラ5Yは、中間転写ベルト9の内側面を押圧して、感光ドラム1Yと中間転写ベルト9の間に一次転写部TYを形成する。転写ローラ5Yに直流電圧が印加されることにより、感光ドラム1Yに担持されたトナー像が、中間転写ベルト9へ一次転写される。ドラムクリーニング装置6Yは、感光ドラム1Yにクリーニングブレードを摺擦させて、一次転写部TYを通過した感光ドラム1Yの表面に付着した転写残トナーを回収する。
中間転写ベルト9は、テンションローラ12、対向ローラ10、及び駆動ローラ13に掛け渡して支持され、駆動ローラ13に駆動されて矢印B方向に回転する。二次転写部T2は、対向ローラ10に支持された中間転写ベルト9に二次転写ローラ11を当接して構成される。二次転写ローラ11に直流電圧が印加されることで、中間転写ベルト9に担持されたトナー像は、二次転写部T2を搬送される記録材Pへ二次転写される。ベルトクリーニング装置18は、中間転写ベルト9にクリーニングブレードを摺擦させて、中間転写ベルト9に付着した転写残トナーを回収する。
<光学式センサ>
図2は中間転写ベルト上に転写されるパターン画像の説明図である。図1に示すように、光学式センサ31は、発光素子から射出した赤外光の正反射光を受光素子で検知して入射光量に応じたアナログ電圧を出力する反射型の光量センサである。中間転写ベルト9の表面が鏡面として赤外光を効率的に正反射するのに対して、トナー粒子は反射光を散乱させるので、中間転写ベルト9にトナー像が転写されていると、受光素子で検知される光量が減少する。光学式センサ31は、中間転写ベルト9上に転写された4色のトナー像を検出して、画像形成装置100の4色の色ずれ状態を検出する。
図2の(a)に示すように、中間転写ベルト9は、不図示の駆動モータによって矢印B方向にほぼ一定速度で移動させられて、向かって右から左へ移動する。画像形成部PYは、色ずれ調整用のパターン画像35を形成して、中間転写ベルト9に転写する。画像形成部PMは、色ずれ調整用のパターン画像36を形成して中間転写ベルト9上のパターン画像35の間隔に転写する。図2の(a)に示すように、中間転写ベルト9が矢印B方向に移動すると、パターン画像35、36のある部分とない部分とで赤外光の反射状態が異なるため、光学式センサ31からパターン画像35、36の有無に応じた出力が得られる。
図2の(b)は、光学式センサ31からの出力をデジタル化した信号を示している。パターン画像35、36がある部分がLowレベル、ない部分がHighレベルのパルス信号になっている。パルス信号の時間間隔から、主走査方向の色ずれ状態を算出することができる。
<静電像目盛りと電位センサ>
図3は感光ドラム及び中間転写ベルトへの目盛りの書き込みの説明図である。図4は電位センサの説明図である。図5は電位センサの出力の説明図である。図3には、イエローとマゼンタの画像形成部PY、PMにおける画像位置指標のみ記載される。シアン、ブラックの画像形成部PC、PKについては、マゼンタの画像形成部PMと同様のため重複する説明を省略する。
図3に示すように、露光装置3Yは、通常の画像形成と同期して感光ドラム1Y上に静電像目盛り21Yを記録する。電位センサ22Y、22Mは、感光ドラム1Y、1Mに形成された静電像目盛り21Y、21Mを検知する。図5の(a)に示すように、静電像目盛り21Yは、600dpi単位の4画素ごとにラインとスペースを繰り返す縞状のパターンである。
電位センサ22Yは、導体からなるアンテナ部を備えている。静電像目盛り21Yが記録された感光ドラム1Yが矢印A方向に回転する。電位センサ22Yのアンテナ部には、静電像目盛り21Yの移動に伴う電界に変化に応答して誘導電流が生じる。誘導電流を検知することで、画像位置指標である静電像目盛りの位置を検知できる。静電像目盛り21Yは、感光ドラム1Yの回転に伴って帯電手段2Yの位置まで移動すると、帯電手段2Yによる帯電動作で消去される。
図4の(a)に示すように、電位センサ22Y、22Mは、横幅4mm、縦幅15mm、厚さ25μmのポリイミドのフィルムからなるベースフィルム332の上に接着剤を塗布した後にL字型の導線331を配置している。L字型の導線331を覆って、ベースフィルム332と同等な大きさと厚さを有するポリイミドのフィルムからなる保護フィルム333が接着されている。電位センサ22Y、22Mは、検出部334と静電像目盛り21Y、21Mの目盛り線が平行になるように位置決めて根本を画像形成装置の筐体側に固定されている。
図4の(b)に示すように、ベースフィルム332側が感光ドラム1Y、1Mと接触するように、電位センサ22Y、22Mは先端側を湾曲させている。湾曲のばね力によって電位センサ22Y、22Mは感光ドラム1Y、1Mに密着している。
図3を参照して図5の(b)に示すように、感光ドラム1Y、1Mの回転方向における静電像目盛り21Y、21Mの電位分布は、周辺部で電位が減少して矩形波にはならない。このような電位分布の静電像目盛り21Y、21Mに沿って電位センサ22Y、22Mが相対移動すると、図5の(c)に示すような信号出力が得られる。相対移動に伴って近傍の電位が変化することで、電位センサ22Y、22Mに誘導電流が発生し、電位センサ22Y、22Mの出力部335から、図5の(b)の電位分布を微分した波形の出力電圧が出力される。
電位センサ22Yの検知位置から一次転写部TYへの距離と、磁気書込ヘッド25の書込み位置から一次転写部TYへの距離とは等しく設定されている。磁気書込ヘッド25は、電位センサ22による静電像目盛り21Yの検知に同期して、中間転写ベルト9の磁気記録層へ磁気目盛り24を記録する。感光ドラム1Y上に記録された静電像目盛り21Yは、中間転写ベルト9上に磁気目盛り24として転記される。
<副走査方向の位置ずれ修正制御>
図6はマゼンタの感光ドラムの周速度制御の構成の説明図である。図7はマゼンタの感光ドラムの周速度制御のブロック図である。ここでは、マゼンタの画像形成部PMにおける画像形成時の副走査方向の位置合わせについて説明して、シアン、ブラックの画像形成部PC、PKに関する重複した説明を省略する。
図1に示すように、感光ドラム1Yは、駆動モータ32Mによって矢印A方向にほぼ一定の回転速度で回転駆動される。中間転写ベルト9は、不図示の駆動モータによって矢印B方向に回転駆動される。画像形成装置100は、画像形成時、画像形成部PY、PMにおけるトナー像の副走査方向の形成タイミングがずれると、フルカラー画像の細部に中間転写ベルト9の回転方向の色ずれが発生する。また、中間転写ベルト9に速度変動が発生して、感光ドラム1Yの一次転写部TY及び感光ドラム1Mの一次転写部TMで中間転写ベルト9上のトナー像の転写位置が副走査方向にずれると、出力画像の細部に中間転写ベルト9の回転方向の色ずれが発生する。
図3に示すように、第一目盛り形成手段の一例である磁気書込ヘッド25は、パターン画像35を形成する走査線に関連付けて中間転写ベルト9に第一目盛りの一例である磁気目盛り24を形成する。第二目盛り形成手段の一例である露光装置3Mは、パターン画像36を形成する走査線に関連付けて感光ドラム1Mに第二目盛りの一例である静電像目盛り21Mを形成する。像担持体回転制御部43は、マゼンタ画像のトナー像を中間転写ベルト9に転写する際に、イエロー画像のトナー像と等しい位置に転写するように、搬送体上の磁気目盛り24に感光ドラム1Mの静電像目盛り21Mを位置決める。
露光装置3Yは、パターン画像35の走査線の主走査方向の端部を用いて感光ドラム1Yに所定本数の走査線ごとの静電像の一例である静電像目盛り21Yを形成する。磁気書込ヘッド25は、パターン画像35の転写部の近傍で静電像目盛り21Yをアンテナ型の電位センサ22Yで読取るごとに中間転写ベルト9の磁気トラックに磁気目盛り24を記録する。露光装置3Mは、パターン画像36の走査線の主走査方向の端部を用いて感光ドラム1Mに所定本数の走査線ごとの静電像の一例である静電像目盛り21Mを形成する。
画像形成装置100では、感光ドラム1Mと中間転写ベルト9のそれぞれにトナー像の走査線に対応させた目盛りを形成している。マゼンタの一次転写部TMの近傍で、感光ドラム1Mと中間転写ベルト9の目盛りを検出して、感光ドラム1Mと中間転写ベルト9の速度差を検出し、検出した速度差に基づいて感光ドラム1Mの回転速度を刻々と変化させている。これにより、感光ドラム1M上のトナー像と中間転写ベルト9上のトナー像との副走査方向のずれを補正して、出力画像におけるイエローとマゼンタの色ずれを低減させている。
中間転写ベルト9の矢印B方向の移動に伴って磁気目盛り24はマゼンタの画像形成部PMに到る。磁気読取ヘッド26Mは、中間転写ベルト9上に記録されている磁気目盛り24を検知する。一方、画像形成部PMにおいては、イエローの画像形成部PYと同様にして静電像目盛り21Mが記録され、電位センサ22Mにより検知される。画像形成部PMでは、電位センサ22Mで検知した静電像目盛り21Mと磁気読取ヘッド26Mで検知した磁気目盛り24とが一次転写部TMで互いに位置が合うように、感光ドラム1Mの回転制御が行われる。
図6に示すように、画像形成部PM(PC、PK)は、静電像目盛り21、電位センサ22、磁気目盛り24、磁気読取ヘッド26を主走査方向の両端部にそれぞれ備えている。感光ドラム1Mの両端部には、図1に示す露光装置3Mの露光による走査線の端部を用いて第1静電像目盛り21MTと第2静電像目盛り21MEとが記録されている。電位センサ22MT、22MEは、それぞれ第1静電像目盛り21MT、第2静電像目盛り21MEを検知する。
中間転写ベルト9の両端部には磁気記録層が配置され、図1に示す感光ドラム1Yの両端部の一対の静電像目盛り21Yをそれぞれ転記した第1磁気目盛り24T及び第2磁気目盛り24Eが記録されている。磁気読取ヘッド26MT、26MEは、それぞれ第1磁気目盛り24T、第2磁気目盛り24Eを検知する。
図7に示すように、第1電位センサ22MTは、第1静電像目盛り21MTを検知し、第1静電像目盛り検知信号27Tを画像位置補正量算出部41へ入力する。第1静電像目盛り検知信号27Tは、第1静電像目盛り21MTに対応したパルス信号である。第2電位センサ22MEは、第2静電像目盛り21MEを検知し、第2静電像目盛り検知信号27Eを画像位置補正量算出部41へ入力する。第2静電像目盛り検知信号27Eは、第2静電像目盛り21MEに対応したパルス信号である。
第1磁気読取ヘッド26MTは、第1磁気目盛り24Tを検知し、第1磁気目盛り検知信号28Tを画像位置補正量算出部41へ入力する。第1磁気目盛り検知信号28Tは、第1磁気目盛り24Tに対応したパルス信号である。第2磁気読取ヘッド26MEは、第2磁気目盛り24Eを検知し、第2磁気目盛り検知信号28Eを画像位置補正量算出部41へ入力する。第2磁気目盛り検知信号28Eは、第2磁気目盛り24Eに対応したパルス信号である。
画像位置補正量算出部41は、入力された4信号から、中間転写ベルト9の幅方向における光学式センサ31の検出位置(図中破線)での像担持体画像位置と搬送体画像位置とが一致するように画像位置補正量42を算出する。画像位置補正量算出部41で算出された画像位置補正量42は、像担持体回転制御部43へ入力される。像担持体回転制御部43では、入力された画像位置補正量42に基づいて感光ドラム1Mの回転速度を決定し、モータ駆動信号44を駆動モータ32Mへ入力して感光ドラム1Mを回転駆動する。
画像形成装置100は、感光ドラム1M、1C、1Kの回転速度をリアルタイムに制御することで、プリント生産性を維持しながら、各色画像の副走査方向の色ずれを解消している。しかし、感光ドラム1M、1C、1Kの回転速度の制御では、各色の主走査方向の色ずれについては解消することができない。各色画像の主走査方向の色ずれは、感光ドラム1M、1C、1Kにおいて走査線上の画像形成の開始タイミングを調整しないと解消できない。
<主走査方向の位置ずれ修正制御>
ここでは、マゼンタの画像形成部PMにおける主走査方向の位置合わせについて説明して、シアン、ブラックの画像形成部PC、PKに関する重複した説明を省略する。イエロートナー像に対するマゼンタトナー像の位置合わせについてのみ説明し、イエロートナー像に対するシアントナー像及びブラックトナー像の位置合わせに関する重複した説明を省略する。シアン、ブラックも含めた4色において、以下に説明する方法で色ずれ状態の検出が可能である。
図1に示すように、画像形成装置100は、画像形成部PYにおけるトナー像の形成位置と画像形成部PMにおけるトナー像の形成位置とが主走査方向にずれると、出力画像のイエローとマゼンタに主走査方向の色ずれが発生する。そこで、画像形成装置100は、非画像形成時に、調整モードを実行して、イエロートナー像とマゼンタトナー像の主走査方向の色ずれの状態を検出して、自動的に色ずれを補正している。
図2の(a)に示すように、中間転写ベルト9は、矢印B方向に移動する。調整モードでは、感光ドラム1Y、1Mが色ずれ調整用のパターン画像35、36を形成して中間転写ベルト9に転写する。パターン画像35、36は、感光ドラム1Y、1Mにおけるレジストレーション補正用のトナー像である。レジストレーション補正用のイエローのパターン画像35と、マゼンタのパターン画像36とが中間転写ベルト9上に交互に転写される。パターン画像35、36は、中間転写ベルト9の搬送方向に対して45度傾いたライン状のパターンである。
調整モードでは、中間転写ベルト9上に転写されたパターン画像35、36を光学式センサ31により検出する。パターン画像35、36を反射型の光学式センサ31で読み取って、画像形成部PMにおける主走査方向の画像形成の開始タイミングを調整して、中間転写ベルト9の幅方向におけるイエローとマゼンタの色ずれを低減させる。
図2の(b)に示すように、イエローのパターン画像35を検出したパルス信号からマゼンタのパターン画像36を検出したパルス信号までの時間間隔をT1とする。マゼンタのパターン画像36を検出したパルス信号からイエローのパターン画像35を検出したパルス信号までの時間間隔をT2とする。中間転写ベルト9の移動速度をvとする。このとき、次式を用いて、画像形成時のイエロー画像とマゼンタ画像の主走査方向の色ずれ量ΔLを算出することができる。
ΔL=((T2−T1)/2)×v ・・・(1)
図2の(a)は、主走査方向の色ずれが全くない状態を示している。このとき、図2の(b)に示すように、光学式センサ31の出力をデジタル化したパルス信号は、一定周期となる。図2の(b)では、T1=T2であるから、(1)式により、色ずれ量ΔL=0となる。
図2の(c)は、マゼンタ画像がイエロー画像に対してL1だけ主走査方向にずれている状態を示している。このとき、図2の(d)に示すように、光学式センサ31の出力をデジタル化したパルス信号は、一定周期とならない。図2の(d)では、T1’<T2’であるから、(1)式により、色ずれ量L1>0となる。
L1=((T2´−T1´)/2)×v
このように算出された主走査方向の色ずれ量L1は、図1に示す露光装置3Mにおける走査線上の画像露光の開始タイミングを調整することで解消される。
<中間転写ベルトの速度変動の影響>
図2の(a)に示すように、調整モードにおいて、中間転写ベルト9に速度変動が発生すると、感光ドラム1Yの一次転写部TY及び感光ドラム1Mの一次転写部TMで中間転写ベルト9上のパターン画像35、36の転写位置が副走査方向にずれる。例えば、パターン画像36の転写位置がパターン画像36’まで副走査方向にずれると、図2の(b)に示すT1は、T2よりも小さくなる。その結果、イエロー画像とマゼンタ画像の主走査方向のずれ量が0であるにもかかわらず、(1)式で計算されるずれ量ΔL>0が発生して、自動的に露光装置3Mにおける走査線上の画像露光の開始タイミングが調整されてしまう。その結果、出力画像の細部に中間転写ベルト9の幅方向の色ずれが発生する。
すなわち、色ずれ調整用のパターン画像35、36の形成時にも、中間転写ベルト9の速度変動など色ずれ状態を変動させる要因が存在して主走査方向の色ずれ調整の誤差となる。このため、従来は、中間転写ベルト9の一周にわたってパターン画像35、36を繰り返し形成して、光学式センサ31で多数のT1、T2を読み取った結果を平均化処理することで誤差を減らしていた。
しかし、中間転写ベルト9の一周にわたってパターン画像35、36を形成すると、画像形成を中断する時間が長くなる。マゼンタに続いてシアン、ブラックと主走査方向の色ずれ調整を行うと、中間転写ベルト9の三周分の中断となって、画像形成装置の稼働率が低下する。本来の画像形成以外に使用するトナー量が増大して、トナーと消費電力の無駄使いとなる。二次転写ローラ11が汚れる。廃棄トナーが増える。
そこで、以下の実施例では、画像形成時に実行される副走査方向の位置ずれ修正制御を、調整モードでも実行して、中間転写ベルト9の速度変動が主走査方向の色ずれ調整に及ぼす影響を減らしている。また、感光ドラム1Mの回転速度を制御して色ずれを低減させる制御を主走査方向の画像位置の調整モードに適用しようとする場合、次のような課題が存在する。
<実施例1>
図8は光学式センサの位置における主走査方向の位置ずれ検出の説明図である。図9は4色の主走査方向の色ずれ補正時のパターン画像の配置の説明図である。図10は比較例のパターン画像の配置の説明図である。
図1に示すように、実行手段の一例である露光制御部7は、非画像形成時に、画像形成部PY、PM、PC、PKを制御して、画像形成部PY、PM、PC、PKにおけるトナー像の主走査方向の相対位置を調整する調整モードを実行する。調整モードでは、1つの画像形成部PY及び複数の画像形成部PM、PC、PKは、走査線に対して一方向にのみ傾いた平行直線状のトナー像を中間転写ベルト9上で配列させる。
図3に示すように、搬送体の一例である中間転写ベルト9は、走査線を用いて形成されたトナー像を搬送可能である。第一画像形成部の一例である画像形成部PYは、走査線に対して斜めに傾いたエッジを有する第一トナー像を第一像担持体上の一例である感光ドラム1Yに形成して中間転写ベルト9に転写する。第二画像形成部の一例である画像形成部PMは、第一トナー像と等しい傾きのエッジを有する第二トナー像を第二像担持体上に形成して中間転写ベルト9に転写する。
図6に示すように、検知手段の一例である光学式センサ31は、中間転写ベルト9の回転方向に直角な幅方向及び回転方向の所定位置で第一トナー像の一例であるパターン画像35と第二トナー像の一例であるパターン画像36とを検知する。調整手段の一例である露光制御部7は、光学式センサ31がパターン画像35とパターン画像36とを検知する時間差に基づいて、感光ドラム1Yに形成されるトナー像と感光ドラム1Mに形成されるトナー像の主走査方向の相対位置を調整する。
制御手段の一例である像担持体回転制御部43は、パターン画像36を中間転写ベルト9に転写する際に、搬送体上の磁気目盛り24に感光ドラム1Mの静電像目盛り21Mを位置決める。中間転写ベルト9上でパターン画像35から所定本数の走査線分ずれた位置にパターン画像36が転写されるように、中間転写ベルト9の回転方向における感光ドラム1Mの位置又は感光ドラム1Mの周速度を制御する。
磁気書込ヘッド25は、感光ドラム1Yにトナー像を形成する走査線の両端部に対応させて中間転写ベルト9の両端部に配置される。電位センサ22ME、MTは、感光ドラム1Mにトナー像を形成する走査線の両端部に対応させて感光ドラム1Mの両端部に配置される。露光制御部7は、中間転写ベルト9の幅方向の両端部における磁気目盛り24E、24Tと静電像目盛り21ME、21MTのずれ量を光学式センサ31の位置に比例配分したずれ量が相殺されるように感光ドラム1Mを制御する。
反射型の光学式センサ31は、中間転写ベルト9上に形成されたレジストレーション補正用のパターン画像35、36を検出する。図6では、中間転写ベルト9の幅方向における光学式センサ31の検出位置を破線で模式的に示している。
画像形成部PM(PY、PC、PK)は、静電像目盛り21、電位センサ22、磁気目盛り24、磁気書込ヘッド25、磁気読取ヘッド26を主走査方向の両端部にそれぞれ備えている。感光ドラム1Mの両端部には、図1に示す露光装置3Mの露光による走査線の端部を用いて第1静電像目盛り21MTと第2静電像目盛り21MEとが記録されている。電位センサ22MT、22MEは、それぞれ第1静電像目盛り21MT、第2静電像目盛り21MEを検知する。
中間転写ベルト9の両端部には磁気記録層が配置され、図6に示す感光ドラム1Yの静電像目盛り21YT、21YEをそれぞれ転記した第1磁気目盛り24T、第2磁気目盛り24Eが記録されている。磁気読取ヘッド26MT、26MEは、それぞれ第1磁気目盛り24T、第2磁気目盛り24Eを検知する。
図7に示すように、第1電位センサ22MTは、第1静電像目盛り21MTを検知し、第1静電像目盛り検知信号27Tを画像位置補正量算出部41へ入力する。第1静電像目盛り検知信号27Tは、第1静電像目盛り21MTに対応したパルス信号である。第2電位センサ22MEは、第2静電像目盛り21MEを検知し、第2静電像目盛り検知信号27Eを画像位置補正量算出部41へ入力する。第2静電像目盛り検知信号27Eは、第2静電像目盛り21MEに対応したパルス信号である。
第1磁気読取ヘッド26MTは、第1磁気目盛り24Tを検知し、第1磁気目盛り検知信号28Tを画像位置補正量算出部41へ入力する。第1磁気目盛り検知信号28Tは、第1磁気目盛り24Tに対応したパルス信号である。第2磁気読取ヘッド26MEは、第2磁気目盛り24Eを検知し、第2磁気目盛り検知信号28Eを画像位置補正量算出部41へ入力する。第2磁気目盛り検知信号28Eは、第2磁気目盛り24Eに対応したパルス信号である。
画像位置補正量算出部41は、入力された4信号から、中間転写ベルト9の幅方向における光学式センサ31の検出位置(図中破線)での像担持体画像位置と搬送体画像位置とが一致するように画像位置補正量42を算出する。画像位置補正量算出部41で算出された画像位置補正量42は、像担持体回転制御部43へ入力される。像担持体回転制御部43では、入力された画像位置補正量42に基づいて感光ドラム1Mの回転速度を決定し、モータ駆動信号44を駆動モータ32Mへ入力して感光ドラム1Mを回転駆動する。
ところで、図1に示すように、露光装置3M、3C、3Kが感光ドラム1M、1C、1Kに形成する走査線に傾きが存在した場合、画像形成時において、主走査方向の全領域について完全に色ずれを解消することができない。感光ドラム1M上の中間転写ベルト9の搬送方向に傾いた走査線を、中間転写ベルト9上の傾いていない走査線に対して中間転写ベルト9の幅方向の一端側でずれ量=0に重ね合わせると、中間転写ベルト9の幅方向の他端側で大きな重ね合わせ誤差が生じる。
このため、画像形成装置100では、通常画像形成時には、主走査方向の中央位置において、像担持体画像位置と搬送体画像位置とが一致するように感光ドラム1Mの周速度を制御して画像全域における見かけの色ずれを最少に誘導する。画像形成時は、感光ドラム1Mの走査線の主走査方向の中央位置におけるずれ量を0に補正するように、感光ドラム1Mの周速度をリアルタイムに制御する。これにより、中間転写ベルト9の幅方向の両端部で走査線の傾きによる影響が少し出るものの、全体としては見かけの色ずれ量がかなり小さくなる。
しかし、この状態のまま調整モードを実行して、色ずれ調整用のパターン画像35、36の形成・読み取りを行った場合、光学式センサ31によるパターン画像35、36の検知タイミングに誤差が生じる。画像形成装置100は、主走査方向の中央から外れた位置に光学式センサ31が設置されている。このため、図2の(a)に示すように、光学式センサ31の位置において、パターン画像36に感光ドラム1M上の走査線の傾きに起因する一定の位置ずれが発生して、調整モードを繰り返しても、色ずれが解消されない事態となる。感光ドラム1M上の走査線の傾きに起因する色ずれは、光学式センサ31の設置位置が主走査方向の中央から離れるほど大きくなり、主走査方向の端部で最も顕著となる。その結果、せっかく副走査方向の色ずれ調整を行っても、従来技術と同様に多数のパターン画像35、36を形成して平均化処理する対応が必要となる。
そこで、実施例1の調整モードでは、感光ドラム1M上の走査線と中間転写ベルト9上の傾きの異なる走査線とを重ね合わせる主走査方向の位置を通常画像形成時の位置とは異ならせる。搬送方向に所定の走査線本数分離れた傾きの異なる走査線を中間転写ベルト1上で交差させる位置を、画像形成時の主走査方向中央部から光学式センサ31の位置へシフトさせる。画像全域における見かけの色ずれを意図的に拡大して、光学式センサ31の位置での走査線のずれを最少に誘導する。主走査方向の光学式センサ31の位置でイエローとマゼンタの走査線のずれ量が0になるように、画像形成時とは異なる速度補正量で感光ドラム1Mを制御して、走査線の傾きによる色ずれ誤差を解消する。
図7に示すように、画像位置補正量算出部41には、第1静電像目盛り検知信号27T、第2静電像目盛り検知信号27E、第1磁気目盛り検知信号28T、第2磁気目盛り検知信号28Eが入力されている。第1静電像目盛り立上り検出部51では、第1静電像目盛り検知信号27Tの立上りエッジを検出すると、その検出時刻を第1静電像目盛り時刻格納FIFO53に格納する。同様に、第2静電像目盛り検知信号27Eの立上りエッジは、第2静電像目盛り立上り検出部52で検出され、その検出時刻が第2静電像目盛り時刻格納FIFO54に格納される。
目標像高静電像目盛り時刻算出部55は、第1静電像目盛り時刻格納FIFO53と第2静電像目盛り時刻格納FIFO54の両方にデータが格納されるとそれぞれからデータを読み出し、目標像高での静電像目盛り時刻を算出する。ここで、目標像高は図6において破線で示した中間転写ベルト9の幅方向における光学式センサ31の検出位置である。目標像高における静電像目盛り時刻算出、すなわち光学式センサ31における画像位置補正量42の算出は次のように行う。
図8に示すように、第1静電像目盛り検知位置とパターン画像検出位置との距離をLD1とし、第2静電像目盛り検知位置とパターン画像検出位置との距離をLD2とする。第1静電像目盛り時刻格納FIFO53から読み出した時刻をTD1とし、第2静電像目盛り時刻格納FIFO54から読み出した時刻をTD2とする。このとき、目標像高での静電像目盛り時刻TDは、両端部のずれ量を光学式センサ31の位置へ比例配分する次式で求められる。
TD=TD1+(TD2−TD1)×(LD1/(LD1+LD2))・・・(2)
こうして算出された結果は、目標像高静電像目盛り時刻格納FIFO56に格納される。目標像高での磁気目盛り時刻TBについても同様の処理を適用して次式で算出される。
TB=TB1+(TB2−TB1)×(LB1/(LB1+LB2))・・・(3)
磁気目盛り時刻TBは、目標像高磁気目盛り時刻格納FIFO66に格納される。画像位置差分算出部57は、目標像高目盛り時刻格納FIFO56と目標像高磁気目盛り時刻格納FIFO66の両方にデータが格納されると、それぞれからデータを読み出す。画像位置差分算出部57は、読み出したデータから、目標像高での像担持体画像位置と搬送体画像位置のずれ量ΔXを次式により算出する。次式におけるvは中間転写ベルト9の移動速度である。
ΔX=(TD−TB)×v・・・(4)
画像位置差分算出部57は、(4)式で算出されたΔXに−1を乗じて符号を反転し、画像位置補正量42として出力する。図6に示すように、算出された画像位置補正量42は、像担持体回転制御部43へ入力される。像担持体回転制御部43は、図3に示す一次転写部TMで感光ドラム1M上のパターン画像36が中間転写ベルト9上のパターン画像35から所定の走査線本数の距離に位置決めて転写されるように、感光ドラム1Mの回転速度制御を行う。
以上説明した所定の走査線本数の距離に位置決めてパターン画像36を転写する制御は、レジストレーション補正用のパターン画像36の転写時にのみ行われる。これにより、中間転写ベルト9の速度変動の影響を抑制した状態で感光ドラム1M上のパターン画像36の主走査方向の色ずれ状態を正確に検出できる。
図9に示すように、画像形成部PMは、画像形成部PYが中間転写ベルト9の回転方向に所定本数の2倍の走査線分の距離を隔てて転写した2つのパターン画像35の間隔の中央にパターン画像35と同一形状のパターン画像36を転写する。露光制御部7は、光学式センサ31がパターン画像35からパターン画像36までの経過時間と、その後パターン画像36からパターン画像35までの経過時間との差分に応じて、画像形成部PMが感光ドラム1Mに書き込む画像の主走査方向の位置を調整する。
実施例1の調整モードでは、主走査方向の色ずれ検出に特化した簡易なパターンで検出が行える。このため、調整モードに要するダウンタイムが短くなる。トナーの消費量も少なくなる。
これに対して、図10に示すように、従来のパターン画像81、82、83、84は、それぞれ中間転写ベルト9上の第1色、第2色、第3色、第4色のトナー像である。この場合、ダウンタイムは実施例1よりも長くなり、トナー消費量も多くなる。
実施例1の調整モードでは、感光ドラムと中間転写ベルトのそれぞれに副走査方向に沿って画像位置指標を記録し、転写位置で対応するそれぞれの画像位置指標が一致するように感光ドラムの回転速度を制御する。
レジストレーション補正用パターン画像形成時には、主走査方向におけるレジストレーション補正用パターン画像の検出が行われる像高で、それぞれの画像位置指標が一致するように感光ドラムの回転速度を制御する。
実施例1の調整モードによれば、主走査方向の色ずれ検出の際に、搬送体の副走査方向の速度変動の影響を抑制できる。そのため、副走査方向の変動を平均化するなどの処理が不要となり、画像形成装置の生産性の低下を抑制しつつ高品質な画像形成が可能となる。
実施例1の調整モードによれば、画像形成時の各色トナー像の副走査方向の位置合わせを行うための磁気記録層、磁気書込ヘッド、磁気読取ヘッド、電位センサ等をそのまま用いて、各色トナー像の主走査方向の位置合わせ精度を高めることができる。調整モードにおける感光ドラム1M、1C、1Kの周速度制御は、画像形成時の感光ドラム1M、1C、1Kの周速度制御プログラムにおいて、画像位置補正量算出部の演算に用いる1つのパラメータを変更するのみで実現できる。したがって、きわめて低コストに各色トナー像の主走査方向の位置合わせ精度を高めることができる。新たな追加部品を要せず、画像形成装置の大型化を招くこともない。
実施例1の調整モードによれば、レジストレーション補正用パターン画像の形成および検出にかかる時間の短縮と消費されるトナーの低減を図り、生産性の高い画像形成装置を提供することができる。
なお、レジストレーション補正用のパターン画像を検出する光学式センサは、1つには限らない。光学式センサを複数用いる場合には、実施例1で説明した走査線の位置合わせを行う主走査方向の位置を切り替える処理を光学式センサごとに順次行えばよい。
<実施例2>
図11は実施例2の調整モードの説明図である。図11にはイエローとマゼンタの画像形成部TY、TMにおける画像位置指標についてのみ記載している。シアン、ブラックについてはマゼンタと同様のため説明を省略する。
実施例1では、中間転写ベルト9の磁気記録層に、感光ドラム1Yの走査線に対応させた磁気信号を記録した。これに対して、実施例2は、中間転写ベルト9にあらかじめ固定的に形成されている光学スケールを感光ドラム1Yの走査線に対応させている。実施例2は、中間転写ベルト9に形成された目盛りを、マゼンタの一次転写部TMにおいて搬送体画像位置指標として用いる。
実施例2では、感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに形成される静電像目盛りの記録および検知等、搬送体画像位置指標以外の構成、処理に関しては実施例1と同様のため、重複する説明を省略して、以下では搬送体画像位置指標についてのみ説明する。
図11に示すように、第一目盛り関連付け手段の一例であるアドレス比較部76は、中間転写ベルト9に固定して予め設けられた第一目盛りの一例である光学スケール71に対して感光ドラム1Y上のパターン画像35を形成する走査線を関連付ける。
第二目盛り形成手段の一例である露光装置3Mは、パターン画像36を形成する走査線に関連付けて感光ドラム1Mに第二目盛りの一例である静電像目盛り21Mを形成する。
制御手段の一例である像担持体回転制御部43は、パターン画像36を中間転写ベルト9に転写する際に、搬送体上の磁気目盛り24に感光ドラム1Mの静電像目盛り21Mを位置決める。中間転写ベルト9上でパターン画像35から所定本数の走査線分ずれた位置にパターン画像36が転写されるように、中間転写ベルト9の回転方向における感光ドラム1Mの位置又は感光ドラム1Mの周速度を制御する。
スケール71は、中間転写ベルト9のほぼ全長に渡って、中間転写ベルト9表面にあらかじめ固定的に形成されている。スケール71は、感光ドラム1Y、1Mに形成されるトナー像の走査線ピッチ600dpiの2倍に相当させて、300dpi(84.7μm)のピッチごとに光反射率が異なるように加工された縞状のパターンである。スケール71は、中間転写ベルト9の全長の一部において、部分的に縞状パターンを欠落させて、カウントの原点となる基準部を形成している。
光学式センサ72Yは、発光素子から射出した検出光の正反射光を受光素子で検知する反射型である。光学式センサ72Yは、スケール71からの反射光量変化の繰り返しを検出して、デジタル化したパルス状のスケール検出信号をスケールアドレスカウント部73Yへ入力する。
スケールアドレスカウント部73Yは、スケール検出信号の立上りエッジごとにカウンタをインクリメントして、光学式センサ72Yが検出しているスケールのアドレスをカウントする。スケールアドレスカウント部73Yのカウンタは、前述した基準部を検出するとリセットされるので、スケールのアドレスは、基準部からのパルスカウント値である。
立上り検出部74は、電位センサ22Yから入力される静電像目盛り検知信号の立上りエッジを検出すると、スケールアドレスカウント部73Yに対してアドレス格納要求を出力する。イエローのトナー像のスケールアドレスカウント部73Yは、立上り検出部74からアドレス格納要求が入力されると、スケールのアドレスカウント値を画像位置アドレス格納FIFO75に格納する。
マゼンタのトナー像のスケールアドレスカウント部73Mは、スケールアドレスカウント部73Yと同様に、基準部からのパルスカウント値として、光学式センサ72Yが検出しているスケールのアドレスをカウントしている。アドレス比較部76は、画像位置アドレス格納FIFO75にデータが格納されていると、1データを読み出し、スケールアドレスカウント部73Mでのアドレスカウント値との比較を行う。アドレス比較部76は、スケールアドレスカウント部73Mでのアドレスカウント値が増加していき、画像位置アドレス格納FIFO75から読み出したデータと等しくなると、画像位置検知信号であるパルス信号を出力する。
画像位置補正量算出部41は、静電像目盛り21Yをアドレス比較部76が出力したスケール71のアドレスと対応させることにより、画像位置スケール71を搬送体画像位置指標として使用する。実施例2では、上述したアドレス比較部76から出力される画像位置検知信号を、実施例1における磁気目盛り検知信号に置き換えて使用することで、実施例1と同様の機能を実現する。
なお、実施例2では、スケール検出信号の立上りエッジをそのままカウントしていたが、スケール検出信号の立上りエッジ間を電気分割してカウントすることで、より高精細な画像位置の制御が可能となる。