JP2003223033A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容易で安価な方法で、色ずれの少ない画像を形
成する。 【解決手段】カラー画像を形成するために各色に対応し
た複数の画像形成部２１〜２４を有するカラー画像形成
装置であって、カラー画像を形成する対象物を搬送する
搬送ベルト６１と、搬送ベルトに複数の画像形成部によ
り形成された、各色の画像のずれを検出するための周期
的な検出パターンを検出する検出センサ９０と、検出パ
ターンの１周期内の山部と谷部の幅の比率により各色の
画像位置の補正量を設定する設定部とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子写真方式や静電
潜像方式を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリ等の
カラー画像形成装置に関し、特にカラー画像形成装置に
おいて、各色の画像形成位置であるカラーレジストレー
ション（色ずれ）を制御する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー画像を高速に形成する画像
形成装置として、搬送ベルトに沿ってＹ （イエロ
ー）、Ｍ （マゼンタ）、Ｃ （シアン）、Ｂｋ （ブラ
ック）の各色毎に感光ドラムを配置し、搬送ベルトによ
って転写紙を順次搬送して各色の像を順次転写する装置
が提案されている。もしくは中間転写ベルト上に順次各
色のトナー像を重ね合うように転写して、最後に一括し
て用紙にトナー像を転写するインライン方式といわれる
ものも提案されておりプリント印刷速度の大幅な高速化
が図られている。

【０００３】このようなカラー画像を形成する装置は、
種々提案されており、また実際に製品化（商品化）も活
発に行なわれている。

【０００４】しかしながら、このようなカラー画像形成
装置における主な問題点の一つとして、カラー画像形成
ユニットがそれぞれ独立しているために、カラー画像の
画像形成位置の位置ずれ、すなわちカラーレジストレー
ション（色ずれ）が生じて、画質が低下する問題が挙げ
られる。

【０００５】この色ずれの主な成分としては、 （１）レーザによるスキャン方向(主走査方向)のずれ （２）主走査方向の像の伸縮 （３）主走査方向の水平角度ずれ 等が挙げられる。

【０００６】この問題を解決するために、各色の画像形
成位置のずれは、従来では装置の出荷時において、所定
の許容値以下となるように調整されていた。

【０００７】しかしながら、調整時と使用時では、周囲
の環境温度や装置温度の変化、床面の違いによる装置の
ひずみ、カートリッジの交換等による感光ドラムの位置
ずれ等により、調整値が変化してしまい、許容値以上の
画像形成位置ずれ、つまりカラーレジストレーション
（以下、色ずれと省略する）が生じてしまうこととな
る。

【０００８】そこで、適時この色ずれ量、特に感光ドラ
ムの主走査方向（横方向）に発生するズレを補正する手
段として、搬送ベルト上、または中間転写ベルト上に所
定の間隔で画像形成位置ずれ検出パターンを形成し、こ
の検出パターンをトナー像検出器によって検出し、その
検出結果に基づいて色ずれ量を演算し、この演算結果に
基づいて画像形成位置を補正する制御が行なわれる。

【０００９】このとき、色ずれ検出用のパターンは例え
ば図３に示すように搬送方向に対して所定の間隔で４色
の線が等間隔で形成される。また図４に示すように色ず
れ検出用パターンを等間隔で複数回形成し、それぞれの
検出値を平均し、算出した値をもとに画像形成位置を制
御して画像形成位置を補正することもできる。このよう
な制御により、結果として色ずれ量を補正し、色ずれ量
を許容値以内に抑え、常に最適な画像形成位置に印字さ
れた画像を提供することが可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の方法では感光ドラムや搬送ベルト、または中間転
写ベルトの１回転の周期には、駆動モータ、ギアなどの
駆動ムラ等の影響が重畳され、色ずれ検出パターンが搬
送ベルトの搬送方向にずれ、色ずれ検出パターンをサン
プリングする際に誤差も含んだ検出結果となる。

【００１１】本来、静的要因による形成位置ずれパター
ンは図３に図示する実線の値である。しかしながら駆動
モータ等の駆動ムラの影響は、検出するタイミングによ
って変化するため、この値を用いて色ずれの補正を行な
った場合、補正後の値は色ずれ量が小さくなる方向に収
束せず、正確な補正を行うことができない問題があっ
た。このような問題を解決するためには静的な要因のみ
の色ずれ量を検出する必要がある。

【００１２】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、容易で安価な方法で、
色ずれの少ない画像を形成することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるカラー画像形成
装置は、カラー画像を形成するために各色に対応した複
数の画像形成部を有するカラー画像形成装置であって、
前記カラー画像を形成する対象物を搬送する搬送手段
と、該搬送手段の移動部に前記複数の画像形成部により
形成された、各色の画像のずれを検出するための周期的
な検出パターンを検出する検出手段と、前記検出パター
ンの１周期内の山部と谷部の幅の比率により各色の画像
位置の補正量を設定する設定手段とを具備することを特
徴としている。

【００１４】また、この発明に係わるカラー画像形成装
置において、前記周期的な検出パターンの、ある１周期
の長さと、それに隣接する１周期の長さが略同一である
ことを特徴としている。

【００１５】また、この発明に係わるカラー画像形成装
置において、前記周期的な検出パターンの、ある１周期
の長さと、それに隣接する１周期の長さの差が大きい場
合には、その２つの周期内の山部と谷部の幅の比率を前
記各色の画像位置の補正量の設定に反映させないことを
特徴としている。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形
態について図１、図２を参照して説明する。この図１は
本実施形態が対象とするカラーレーザプリンターの概略
構成の一例に過ぎないものであり、本発明は他のカラー
画像形成装置（複写機、ＦＡＸ等）にも適用可能であ
る。

【００１８】図１において、１１，１２，１３，１４は
それぞれ、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シア
ン）、Ｂｋ（ブラック）（以下Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋと省略
する）のスキャナーユニット、２１，２２，２３，２４
はそれぞれ、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各色の感光ドラム、３
１，３２，３３，３４はそれぞれ、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各
色の帯電ローラ、４１，４２，４３，４４はそれぞれ、
Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各色のスリーブローラ、５１，５２，
５３，５４はそれぞれ、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各色の転写ロ
ーラ、６１は搬送ベルト、６２，６３は搬送ベルト支持
ローラ、６４ａはカセット給紙用ピックアップローラ、
６４ｂは手差し給紙用ピックアップローラ、６５はレジ
ローラ、６６は吸着ローラ、７１は定着器、８１は普通
紙用カセット、８２は手差し給紙トレー、９０，９１
（図２も参照）はトナー像検出センサである。

【００１９】スキャナーユニット１１，１２，１３，１
４内に配置された各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ）のレーザ
（不示図）は、所定の画像データに基づいて駆動され、
Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各色の感光ドラム２１，２２，２３，
２４にそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像に
従いＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ各色のトナーが、図示する矢印の
方向に回転駆動される感光ドラム上に画像を形成する。
その形成された画像は、給紙カセット８１もしくは手差
し給紙トレー８２に配置され所定のタイミングで給紙さ
れた用紙に転写され、最後に定着器７１でトナーが定着
されてプリント画像が形成された用紙が排紙され、一連
の動作が終了する。

【００２０】ここで、図２に示す如く、用紙への画像の
転写を開始することに先立って、図４に示すような所定
の色ずれ検出用パターンを搬送ベルト６１の表面へ転写
させる。この動作は、通常の用紙への印字動作と同様
に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の感光ドラムに検出用パタ
ーンを帯電させ、その静電潜像をトナーにより現像し、
そのトナーを搬送ベルト６１の表面に転写させることに
より行なわれる。なお、搬送ベルト６１に印刷された色
ずれ検出用パターンは、後述するトナー像検出センサ９
０，９１によって検出された後に、不図示のクリーニン
グ手段により搬送ベルト６１上から消去される。

【００２１】カラー画像形成装置には、搬送ベルト６１
による記録用紙の搬送方向に沿った最も定着器７１側の
位置に、上記の工程により搬送ベルト６１の表面に形成
された色ずれ検出用パターンの画像位置を検出するため
のトナー像検出センサ９０，９１が設けられている。そ
して、図４に示すようにＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色につい
て所望の間隔で搬送ベルト６１上に印刷された色ずれ検
出用パターンがトナー像検出センサ９０，９１の直下の
位置に来たとき、トナー像検出センサ９０，９１は、各色
ずれ検出用パターンを光センサにより光強度分布波形と
して検出する。トナー像検出センサ９０，９１に備えら
れている光センサは、搬送ベルト６１に光を照射する発
光光源と、搬送ベルト６１の表面で反射された光を受光
する受光部とを備えており、トナー像の有無によって搬
送ベルト６１表面からの反射光量が異なることを利用し
てトナー像の有無を検出する。なお、受光部は、反射光
量を電圧値に変換し、その電圧値の変化に基づいてトナ
ー像の有無が検出される。

【００２２】トナー像検出センサ９０，９１によりトナ
ー像が検出される様子を図５を参照して説明する。

【００２３】搬送ベルト６１の表面の光照射位置にトナ
ー像が位置している場合は、反射光量が少なくなるので
受光部の出力電圧が低下し、トナー像が位置していない
場合は、反射光量が多くなるので受光部の出力電圧も増
加し、結果として図５の上側に示すようなアナログ的な
電圧波形が出力される。図中、Ａで示す部分がトナー像
がある部分であり、Ｂで示す部分がトナー像がない部分
である。このアナログ的な電圧波形を所定のしきい値で
２値化し、トナー像の有無によって変化するディジタル
波形に変換する。これらの処理は画像位置検出回路１０
４で行われる。

【００２４】出力された各色のディジタル電圧波形は制
御回路基板に入力され、トナー画像の位置を検出する制
御回路１０３に入力される。この制御回路では検出され
た電圧波形のローレベルの間隔を計測することで各色の
色ずれ検出用パターンのピッチを検出する。この測定を
複数回行い実際に印刷された色ずれ検出用パターンのピ
ッチ間隔と、規定値との違いを求め、色ずれ量を算出す
る。そしてこの値を基に制御回路１０３が主走査方向
（感光ドラムの横方向）の画像の書き出しタイミングを
変化させて、画像の書き出し位置を補正することにより
色ずれの少ない高品位な画像を得ることができる。

【００２５】図６にトナー像検出センサ９０，９１と色
ずれ検出用パターンの位置関係を示す。

【００２６】カラー色ずれ検出用パターンが理想状態の
場合には、検出用パターンは図６（ａ）に実線で示した
ような位置となるが、実際には、感光ドラムの左右方向
（主走査方向）の位置ズレ、搬送ベルトの駆動モータの
回転ムラなどにより、色ずれ検出用パターンは図６
（ａ）に破線で示したような位置、あるいは図６
（ｂ）、（ｃ）に実線又は破線で示したような位置とな
る。

【００２７】図６（ａ）の破線は、感光ドラムが左右方
向（主走査方向）に位置ズレしていた場合の色ずれ検出
用パターンの位置を示す。また、図６（ｂ）及び図６
（ｃ）の実線は、搬送ベルトの駆動モータに回転ムラが
あった場合の色ずれ検出用パターンの位置を示し、図６
（ｂ）及び図６（ｃ）の破線は、感光ドラムの左右方向
の位置ズレと駆動モータの回転ムラが重畳された場合を
示している。

【００２８】ここで、図６（ａ）に実線で示す理想状態
では、検出用パターンの各１周期の比率（Ｍ：Ｎ）は
１：１となる。

【００２９】なお、感光ドラムが主走査方向に位置ずれ
している場合には、位置ズレ検出用パターンは、図６
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に破線で示すような位置にずれ
るが、本実施形態では、図中のＬ１とＬ２の比率が５
０：５０（１：１）となるように画像の主走査方向への
書き出しタイミングを変化させるようにする。

【００３０】また、上記の理想状態に対し、駆動モータ
の回転ムラがあった場合には、図６（ｂ）に示すように
検出用パターンに対し、ゆっくりとした周期の回転ムラ
成分が重畳される。よってベルト駆動１周分の回転ムラ
成分が徐々に重畳された検出用パターンが形成されるこ
とになり検出用パターンもその回転ムラが重畳された検
出用パターンとなり、１周期の間隔（Ｍ：Ｎ）もベルト
駆動１周分で時間とともに変動する。

【００３１】一方、図６（ｃ）に示すように駆動ムラ周
期が検出用パターンの周期より早い場合でも、同様に検
出用パターンの１周期の間隔も時間と共に変化する。

【００３２】しかしながら、上記のような駆動ムラが発
生した場合でも、色ずれ検出用パターンの隣り合う各１
周期の比率（Ｍ：Ｎ）は略等しく、駆動ムラの周期が重
畳された場合でも、Ｌ１：Ｌ２の検出誤差への影響が少
ない、すなわち駆動ムラ等に対して隣接する検出用パタ
ーンを比較すると駆動ムラの影響を受けにくいこととな
る。

【００３３】次に図７に示す検出用パターンの検出値に
ついて図６も参照して説明する。

【００３４】図６（ｂ）の破線にて示す、ある検出用パ
ターンを検出した場合の１周期を図７に示す。この１周
期に対してＬ１とＬ２の区間が例えば波形のＨｉ区間と
Ｌｏ区間の比率が７０：３０であったと仮定する。

【００３５】ここで、その検出された波形のＨｉレベル
（もしくはＬｏレベル）を所定のクロックを用いカウン
タにてカウントする。このカウンタのＨｉレベル（もし
くはＬｏレベル）の値も、便宜上７０カウントもしくは
３０カウントすることとなる。

【００３６】次に隣接する検出用パターンも検出用パタ
ーンの周期は同等なので前記と同様に７０カウントもし
くは３０カウントすることとなる。

【００３７】ここでこのカウンタのＨｉレベル（もしく
はＬｏレベル）の値の差分は２０カウントであり、主走
査方向が左から右に走査される場合、遅れる方向（すな
わち右）に２０カウント分の画像形成位置のずれを検出
した事となる。よってこのカウント値が５０（Ｈｉレベ
ル）対５０（Ｌｏレベル）になるように、主走査の書き
出しタイミングを早める方向に制御することにより色ず
れ量を補正する。

【００３８】ここでは説明を簡略化するために検出用パ
ターンの周期を１００カウントとして波形の検出比率
（デュティ）も同様にして説明したが、検出用パターン
の周期を広く設定するとそれだけでサンプリング時に回
転ローラ等の影響及び汚れや傷の影響を受けやすくな
り、検出用パターンの信頼性の低下を招くことにもな
る。よって実際には画像を形成するベルトの周長及び速
度の変位、各画像形成装置の寸法公差等から色ずれ検出
パターンを設定する。

【００３９】さらに、ここでの説明では、くの字の検出
パターンを１例として説明したが、このパターンに限定
されることなく、例えばくの字の検出パターンを反転さ
せたパターンでも同様であることは言うまでもない。つ
まり検出する検出用パターンの周期は隣接するパターン
においては、駆動ムラ等が重畳された場合でも、隣接す
る検出パターンは１周期の比率が同等であることに着目
している。

【００４０】このような制御によって、余分なコストア
ップがなく容易な手法で色ずれ量の少ないカラー画像を
形成することが可能となる。

【００４１】（第２の実施形態）基本的な構成は第１の
実施例形態と同様なので、第１の実施形態と同一の部分
については同一符号を用いて説明を省略し、第１の実施
形態と異なる場合についてのみ説明する。

【００４２】本実施形態では、第１の実施形態の色ずれ
検出用パターンをトナー像検出センサ９０，９１にて検
出して、隣接する色ずれ検出用パターンのそれぞれの周
期の差分を求める方式とする。

【００４３】この検出用パターンを図８を基に説明す
る。

【００４４】第１の実施形態と同様に駆動ムラが生じて
いる場合でも検出用パターンの隣接する周期は同等であ
り、回転ムラ等の影響を低減することが可能である。し
かしながら更に駆動ムラ等の外乱の要因を低減するため
に、それぞれ隣接する検出用パターンの１周期におい
て、比較する１周期の差分が大きい場合には、搬送ベル
ト上に傷もしくは汚れ等があり、明らかに検出結果に誤
差を含んでいるものと判断して、画像形成位置ずれ量を
算出する演算処理に反映させないものとする。

【００４５】具体的に図８に示す第１周期は便宜上１０
０カウントであったと仮定する、つぎの第２周期も同様
に１００カウントであったと仮定するその次の第３周期
は１３０カウントであったと仮定する。第４周期も同様
に１３０カウントであったと仮定する。

【００４６】ここで第１と第２は同様に１周期が１００
カウントなので同等とみなす。次に第２カウントと第３
カウントを比較すると周期に３０カウントの差異が生じ
る。次の第３と第４は同様に１３０カウントなので同等
とみなす。ここでは、第２と第３の周期において３０カ
ウントの差異が生じているので、検出誤差が大きいと判
断する。

【００４７】つまり繰り返し検出される検出用パターン
において、それぞれ隣接する検出用パターンの１周期の
差分値を求めて、その差分値が所定の差分値より大きい
値として検出された場合は、駆動ムラ等の影響が大であ
ると判断し、その後段の色ずれ算出手段に出力すること
はなく、その後の演算は行なわないものとする。すなわ
ち駆動ムラ等による検出誤差を更に低減することによ
り、結果的に駆動ムラ等の影響を更に抑えた検出値を得
ることができる。

【００４８】このような手段で求められた色ずれ量を基
に各色の画像書き出しタイミングを変化させて、色ずれ
量を補正することにより、余分なコストアップがなく容
易な手法で色ずれの少ないカラー画像を形成することが
可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
駆動ムラの影響を低減することが可能となり、色ずれ量
の少ない良好なカラー画像を形成することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１及び第２の実施形態に係わる画像
形成装置を表す図である。

【図２】色ずれ量測定用センサの概略を表す図である。

【図３】色ずれ検出用パターンの例を示す図である。

【図４】各色の色ずれ検出用パターン全体を示す図であ
る。

【図５】検出用パターンを電気的に検出する概念図であ
る。

【図６】第１の実施形態に関わる色ずれ量測定用パター
ンの概念図である。

【図７】色ずれ検出用パターンの検出概念図である。

【図８】第２の実施形態の色ずれ検出用パターンを検出
する様子を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２，１３，１４ スキャナーユニット ２１，２２，２３，２４ 感光ドラム ３１，３２，３３.３４ 帯電ローラ ４１，４２，４３，４４ スリーブローラ ５１，５２，５３，５４ 各色の転写ローラ ６１ 搬送ベルト ６２，６３ 搬送ベルト支持ローラ ６４ａ カセット給紙用ピックアップローラ ６４ｂ 手差し給紙用ピックアップローラ ６５ レジローラ ６６ 吸着ローラ ６７ 転写ローラ ６８，６９，７０ 中間転写ベルト支持ローラ ７１ 定着器 ８１ 普通紙用カセット ８２ 手差し給紙トレー ９０、９１ トナー像検出センサ １００ 制御回路基板 １０３ 制御回路 １０４ 画像位置検出回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｇ 21/14 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３７２ ５Ｃ０７４ Ｈ０４Ｎ 1/04 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/29 Ｈ０４Ｎ 1/04 Ｄ Ｆターム(参考） 2C362 CA23 2H027 DA09 DA38 DE02 DE07 EA20 EB04 EC03 EC06 EC07 ED06 ED16 EE06 EF06 EK19 ZA07 2H030 AA01 AB02 AD01 AD02 AD04 AD05 AD17 BB23 BB42 BB44 BB56 BB58 2H200 FA01 FA02 FA12 GA12 GA23 GA34 GA47 HA02 HB12 HB22 JA02 JB06 JB20 JB25 JB39 JB49 JB50 PA10 PA11 PA19 PB16 PB20 PB39 5C072 AA03 BA19 QA14 QA17 RA20 UA18 5C074 AA10 BB02 BB17 DD15 DD24 DD28 EE04 EE12 FF15 GG14 HH02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カラー画像を形成するために各色に対応
   した複数の画像形成部を有するカラー画像形成装置であ
   って、 前記カラー画像を形成する対象物を搬送する搬送手段
   と、 該搬送手段の移動部に前記複数の画像形成部により形成
   された、各色の画像のずれを検出するための周期的な検
   出パターンを検出する検出手段と、 前記検出パターンの１周期内の山部と谷部の幅の比率に
   より各色の画像位置の補正量を設定する設定手段とを具
   備することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記周期的な検出パターンの、ある１周
   期の長さと、それに隣接する１周期の長さが略同一であ
   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。
3. 【請求項３】 前記周期的な検出パターンの、ある１周
   期の長さと、それに隣接する１周期の長さの差が大きい
   場合には、その２つの周期内の山部と谷部の幅の比率を
   前記各色の画像位置の補正量の設定に反映させないこと
   を特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。