JP2005266238A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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【課題】 レジセンサの高い取り付け精度を必要とせず、下地の反射率の変化の影響も受けにくく、常に正確に色ずれ補正をすることのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 複数色のトナー像を形成する画像形成手段7a、7b、7c、7dと、記録材を担持して搬送する搬送手段と、前記搬送手段上に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段24a、24bとを備えた画像形成装置において、前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し、色ずれを補正する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、カラー画像形成装置に関する。
カラーの画像形成装置において、画像品質が高く、画像形成速度の速い画像形成装置として、タンデム型の画像形成装置が知られている。
図6にその一例を示す。同図に示すカラーの画像形成装置は、画像形成装置本体Aに対して画像形成ユニット7a,7b,7c,7dを備えている。これら4個の画像形成ユニット7a,7b,7c,7dは、同一構造であるが、異なる色、すなわち、イエロー(Y),マゼンタ(M),シアン(C),ブラック(Bk)のトナーによる画像を形成する点で相違している。画像形成ユニット7a,7b,7c,7dは、ドラムユニット5a,5b,5c,5dと、現像ユニット4a,4b,4c,4dとによって構成されている。このうち前者のドラムユニット5a,5b,5c,5dは、それぞれ像担持体である感光ドラム1a,1b,1c,1dと、帯電ローラ2a,2b,2c,2dと、クリーニングブレード8a,8b,8c,8dと、廃トナー容器とを有している。
また後者の現像ユニット4a,4b,4c,4dは、現像ローラ40a,40b,40c,40dと、現像剤塗布ローラ41a,41b,41c,41dと、現像剤塗布ブレード42a,42b,42c,42dとを有している。
なお、これら画像形成ユニット7a,7b,7c,7dはしばしば画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジの形態をとることもある。
画像形成ユニット7a,7b,7c,7dのほぼ水平方向にはスキャナユニット3a,3b,3c,3dが配置され、画像信号に基づく露光を感光ドラム1a,1b,1c,1dに対して行う。
感光ドラム1a,1b,1c,1dは、帯電ローラ2a,2b,2c,2dによって所定の負極性の電位に帯電された後、スキャナユニット3a,3b,3c,3dによってそれぞれ静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ユニット4a,4b,4c,4dによって反転現像されて負極性のトナーが付着され、それぞれY、M、C、Bkのトナー像が形成される。感光ドラム1a,1b,1c,1d上に形成されたトナー像は、給搬送装置13によって供給される転写材(被転写体)Pに順次転写される。給搬送装置13は、転写材Pを収納する給紙カセット11内から転写材Pを給紙する給紙ローラ9と、給紙された転写材Pを搬送する搬送ローラ10とを有している。そして、給搬送装置13から搬送された転写材Pは吸着ローラ16によって静電転写ベルト12表面に吸着される。
静電転写ベルト12は、ローラ17,18,19,20に掛け渡されており、転写材Pを表面に担持して矢印R12方向に回転する。また、静電転写ベルト12の内側には、感光ドラム1a,1b,1c,1dにほぼ対向した位置に転写ローラ6a,6b,6c,6dが並設される。前述の感光ドラム1a,1b,1c,1d上に形成されたY,M,C,Bkの各色のトナー像は、静電転写ベルト12上の転写材P上に転写ローラ(転写部材)6a,6b,6c,6dへの正極性のバイアス印加によって順次転写されて重ね合わされる。トナー像転写後の転写材Pは、静電転写ベルト12から分離されて定着装置14に搬送され、定着ローラ141と加圧ローラ142とによって加熱、加圧されて表面にトナー像が定着される。定着された転写材Pは排紙ローラ対15によって排紙トレー21に排出される。
一方、トナー像転写後に、感光ドラム1a,1b,1c,1d表面に残ったトナーは、クリーニングブレード8a,8b,8c,8dによって除去され、また、転写材Pの分離後に静電転写ベルト12上に残ったトナーは、静電転写ベルトクリーニング装置22によって除去される。
以上のように構成されるタンデム型のカラー画像形成装置は、複数個の画像形成ユニットを用いて一つの画像を形成する方式であるため、高速にカラー画像を形成することが可能である。
しかし、画像形成の高速化を図ると、各色の画像形成ユニット7a,7b,7c,7dにより形成される画像の位置合わせ具合、すなわちカラーのレジストレーションが極度に悪化して色ずれを起こすため、高画質化および高速化を両立させることは極めて困難であった。
これは画像形成装置の機内温度の変化や画像形成装置に外力が加わることにより、各色の画像形成ユニット7a,7b,7c,7dの位置や大きさ、さらには画像形成ユニット7a,7b,7c,7d内の部品の位置や大きさが微妙に変化することに起因する。
このうち、機内温度の変化や外力は避けられないものであり、例えば、紙詰まりの復帰、メンテナンスによる部品交換、カラー画像形成装置の移動などの日常的な作業が、カラー画像形成装置への外力を加えることとなる。
また色ずれの種類としては、画像が転写される静電転写ベルト12の進行方向(副走査方向)のずれ、進行方向に対して直角方向(主走査方法)のずれなどがある。
このような色ずれの発生を解消するために、カラー画像形成装置における各色のトナー像の転写位置ずれを補正する色ずれ補正方法が提案されている。
この色ずれ補正方法としては、例えば、Y、M、C、Bkの画像形成ユニット7a,7b,7c,7dによって、静電転写ベルト12上に、静電転写ベルト12の進行方向に対して直交する方向に沿って、所定の間隔で複数のトナー像パターンa、bを形成する。次に、図7に示すような位置に発光素子と受光素子とからなる色ずれ検出センサ(レジセンサ)23a、23bを配置し、これらによってトナー像パターンa、bを測定し、静電転写ベルトの反射率とトナー像パターンの反射率の差とから各色のトナー像パターンの間隔を求める。そして、これらを基に、トナー像パターンの間隔が所定の基準値に等しくなるように各画像形成ユニット7a,7b,7c,7dの画像形成タイミングを補正する。
このような方法により、色ずれを補正し高画質化を実現するのである。
前述の色ずれ補正を高精度で行うためには色ずれ補正用のトナー像パターンの間隔を高精度で計測する必要がある。そのためにはレジセンサから照射される光は静電転写ベルト上でできるだけ小さなスポットに集光されることが望ましい。しかしながら、照射光を集光してしまうとレジセンサの静電転写ベルトに対する距離や照射角度がわずかでも変動するとスポット径が変動して検出精度がばらついてしまう。そのためレジセンサの取り付け位置の精度を上げようとすると今度はコストアップを招いてしまう。また、静電転写ベルトとトナー像パターンの反射率の差を検出しているため静電転写ベルトが摺擦等で傷ついてしまうと反射率が変わってしまい、検出精度の低下を招いてしまう。このように従来の手法ではトナー像パターンを形成する下地の反射率の変化の影響も受けやすかった。
本出願に係る発明の目的は、以上のような状況に鑑み、レジセンサの高い取り付け精度を必要とせず、下地の反射率の変化の影響も受けにくく、常に正確に色ずれ補正をすることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。
前述の目的を達成するたの請求項1に係る発明は、複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材を担持して搬送する搬送手段と、前記搬送手段上に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段とを備えた画像形成装置において、前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し補正することを特徴とする。
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記搬送手段は無端状の搬送ベルトであることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、請求項1に記載の画像形成装置において、前記搬送手段は無彩色であることを特徴とする。
請求項4に係る発明は、複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、中間転写体と、前記中間転写体に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し補正することを特徴とする。
請求項5に係る発明は、請求項4に記載の画像形成装置において、前記中間転写体は無端状の中間転写ベルトであることを特徴とする。
請求項6に係る発明は、請求項4に記載の画像形成装置において、前記中間転写対は無彩色であることを特徴とする。
請求項7に係る発明は、複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材上に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段とを備えた画像形成装置において、前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し補正することを特徴とする。
請求項8に係る発明は、請求項7に記載の画像形成装置において、前記画像検出手段は定着装置の後方に配置されることを特徴とする。
請求項9に係る発明は、請求項1または4または7に記載の画像形成装置において、前記画像検出手段は色調補正用の検知パターンの測定も可能であることを特徴とする。
請求項10に係る発明は、請求項1または5または7に記載の画像形成装置において、前記色ずれ測定用パターンは少なくとも2色から形成される同一画像で、色ずれが無い時とある時とで色味が変化することを特徴とする。
請求項11に係る発明は、請求項10に記載の画像形成装置において、前記色ずれ測定用パターンは、所定の長さと幅の帯を非等間隔に並べたものであることを特徴とする。
本発明によれば、色ずれ補正をカラーセンサを使って行うことにより、センサの取り付けに高い精度を必要とせず、また色ずれ測定パターンを形成する下地の反射率の変化の影響も受けにくく、常に正確に色ずれ補正をすることが可能になり高画質の画像を得ることができる。
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
図1は実施例1である“画像形成装置”の構成を示す。なお、従来例と同様の動作作用をするものは同一番号を付し説明は省略する。本実施例では図7にあるレジセンサ23a、23bの代わりにトナー像パターンの色味を検出することのできるカラーセンサ24a、24bを配置しこれを用いて色ずれ補正を行うことを特徴とする。
カラーセンサ24a、24bは、図2に示すように白色LED241とRGBオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ242により構成される。白色LED241を静電転写ベルト12上のトナー像Pに対して斜め45度より入射させ、0度方向への乱反射光強度をRGBオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ242により検知する。RGBオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ242の受光部は、243のようにRGBが独立した画素となっている。RGBオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ242の電荷蓄積型センサは、フォトダイオードでも良く、RGBの3画素のセットが数セット並んでいるものでも良い。また、入射角が0度、反射角が45度の構成でも良い。この構成のセンサで静電転写ベルト12上に乗っているCトナー像を測定するとRの出力が主に変化し、Mトナー像を測定するとGの出力が、Yトナー像の場合にはBの出力がそれぞれ主に変化することによりトナーの色味を判断することが出来る。もちろんY、M、C単色だけではなく他の色を測定することが可能でこの場合はカラーセンサのRGBの各出力を演算処理をしてLh等の表色系に変換すれば色をさらに取り扱いやすい数値で表すことが出来る。
次に本実施例における色ずれ補正の原理について説明する。色ずれ補正は画像形成装置本体の電源投入時や所定の印字枚数、環境変化、時間経過、ユーザーからの指示等のタイミングで実行される。そして、本実施例ではまず、Y、M、C三色それぞれに対し、Bkの色ずれが無くなるようにするためにBkの書き出しタイミングを変えるべき量すなわち、Y、M、Cに対するBkのずらし量をそれぞれ求める。そのために図3に示すような測定パターンを静電転写ベルト12上に形成する。矢印は静電転写ベルト12の進行方向である。進行方向に対して長さ1ドット、幅10mm程度の帯を1〜5ドットと順に間隔を増やしながら形成したものを10セット繰り返す。これで長さ8mm、幅10mmの測定パターンができる。Yに対するBkの副走査方向のずれを測定するにはこの測定パターンをYとBkとで形成する。このようにするとYとBkとの副走査方向の色ずれが全く無いときにはYトナーはBkトナーによって隠される。本実施例の静電転写ベルトとしてはカーボンを分散させて体積抵抗率を10〜1011Ω・cm程度に調整したPVdF(ポリフッ化ビニリデン)を用いているためベルトの色は黒色をしておりカラーセンサ24a、24bで静電転写ベルト自体を測定するとRGB各出力は低いレベルである。そして、YとBkの色ずれが全くないトナー像を測定する場合は静電転写ベルト上には見かけ上Bkトナーのみが乗っているように見えるのでRGB各出力は低いレベルのままである。一方、少しでもYとBkのトナー像がずれるとY成分の光が、すなわちBの出力が変化するので色ずれが起こっていることがわかる。
以上から色ずれ補正時には、まずYトナーによって測定パターンY1〜Y11の11個を所定の間隔で形成していく。そして、Bkトナーによる測定パターンのうちY1に重ねるべきBk1は、本来の副走査方向の画像書き出しタイミングよりも5ドット分早めて画像露光を行う。Y2に重ねるべきBkの画像Bk2は4ドット分早め、Bk3は3ドット分早め、Bk4は2ドット分早め、Bk5は1ドット分早め、Bk6は本来の画像書きだしタイミングで、Bk7は1ドット分遅らせ、Bk8は2ドット分遅らせ、Bk9は3ドット分遅らせ、Bk10は4ドット分遅らせ、Bk11は5ドット分遅らせる。これをカラーセンサ24a、24bの位置に対応するように静電転写ベルト12の左右に形成する。なお、Bkのずらし量は±5ドット以外でもよく、特に画像形成装置の印字精度のばらつきから決定するのが好ましい。
静電転写ベルト12上に形成された各測定パターンはカラーセンサ24a、24bによってタイミングを合わせて測定される。そして、Y成分の光が検出されない、すなわちYとBkの色ずれが発生しない測定パターンを調べていき、発生しないパターンを形成した左右のBkの書き出しタイミングTs_Y−Bk_LとTs_Y−Bk_Rをそれぞれ求め、これらの平均値Ts_Y−BkをYに対するBkのずらし量とする。
M、Cに対するBkのずらし量Ts_M−Bk、Ts_C−Bkも同様に図3と同じ画像をMとBk、CとBkとでそれぞれ形成してカラーセンサ24a、24bで計測して求めることができる。
前述の画像は副走査方向の色ずれを求めるためのもので、主走査方向の色ずれに関しては図4のように副走査用の画像を90°回転させたものを用いる。そして、Bkの主走査方向の書き出しタイミングを本来のタイミングから±5ドットまでずらした計11個のトナー像を用意して副走査方向の時と同様にしてY、M、Cに対するBkの主走査方向のずらし量Tm_Y−Bk、Tm_M−Bk、Tm_C−Bkをそれぞれ求める。
以上のようにしてY、M、Cに対するBkの主走査、副走査方向のずらし量を求めることができる。そして、実際にはY、M、Cそれぞれに対してBkの書き出しタイミングをずらすことはできないのでBkの書き出しタイミングを固定してY、M、Cの各書き出しタイミングを逆にずらすことで色ずれを補正する。すなわち、Ts−Y−Bkが2ドット、つまりYに対するBkのずらし量が2ドット遅らせるのならば、Bkに対してYの書き出しタイミングを2ドット早めるようにする。このようにしてBkを基準としてY、M、Cの主走査、副走査方向の書き出しタイミングのずらし量を求め以後の画像形成ではこのずらし量を使うようにする。
パターンの帯の間隔を1〜5ドットと順に増やしたのは、カラーセンサによる計測はトナー像の中心部分で行うので例えば1ドットの等間隔の帯とすると2ドットずれるとふたたび下の色とBkとが重なってしまい中心部分では下の色の成分の光が観測されず見かけ上色ずれがないように見えてしまう。そのため帯の間隔を変えることで下の色とBkの画像が一致している時以外は必ず下の色とBkとがずれるようにしている。本実施例ではBkの書き出しタイミングを±5ドットずらしたので1〜5ドットと間隔を開けた。したがって、Bkの書き出しタイミングのずらし量によってこの間隔は変更するのが好ましい。また、測定パターンのずらし量は本実施例では5ドットであるがこれは画像形成装置の印字精度のばらつきによって決定するのが好ましい。
本実施例で静電転写ベルトとして黒色のベルトを用いているが、色ずれの検出は色味の変化によって行っているためY、M、Cの各トナーと全く同一の分光反射特性を持つ下地を使わない限りはどのような色のベルトを用いても原理的に検出可能である。しかし、精度良く安定して検出するには黒や白といった可視光領域における分光反射特性がほぼフラットになっている無彩色のベルトの使用が好ましい。
また、本実施例は静電転写ベルトだけではなく、転写ドラムや中間転写ベルト、中間転写ドラムを備えたカラー画像形成装置にも実施可能である。
なお、本実施例で用いたカラーセンサ24a、24bは色ずれ補正だけではなく従来知られている静電転写ベルトや中間転写ベルト上に形成された各色のトナー像(パッチ)の濃度を検知して色調補正を行うセンサとしても用いることができるので、色ずれ補正と色調補正の両方を行うこともできる。
図5は実施例2である“画像形成装置”の構成を示す。なお、従来例と同様の動作作用をするものは同一番号を付し説明は省略する。本実施例ではカラーセンサ24a、24bを定着装置14の出口付近に配置したことを特徴とする。
原理は実施例1で説明したことと同じで、画像形成装置本体の電源投入時や所定の印字枚数、環境変化、時間経過、ユーザーからの指示等のタイミングで色ずれ補正が実行される。そして、実施例1で静電転写ベルト12上に形成していた色ずれ補正用のパターンと同様のパターンを転写材P上に形成し、定着装置14から出てきたところをカラーセンサ24a、24bによって計測してBkを基準としたY、M、Cの主走査、副走査方向の書き出しタイミングのずらし量を求める。
実施例1のように静電転写ベルト上で色ずれ補正をして静電転写ベルト上での画像形成では色ずれがなくなったとしても、転写材上への画像形成では転写材が感光ドラムや転写ベルトに対して滑ったりして実際には色ずれが起こってしまう可能性がある。そこで本実施例のように転写材上で色ずれ補正を行えば確実に色をあわせることができるので非常に有効である。
なお、本実施例で用いたカラーセンサ24a、24bは色ずれ補正だけではなく従来知られている転写材上に形成されたパッチの色や濃度を検知して色調補正を行うセンサとしても用いることができ、本実施例のように定着装置の出口付近に配置すればカラーセンサ24a、24bで色ずれ補正と色調補正の両方を行うこともできる。
なお、本発明に係る画像形成装置は、前述の実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲で種々に変更可能である。すなわち、色ずれに左右差が無い場合には静電転写ベルトの両端にそれぞれ色ずれ検知パターンを形成するのではなく、静電転写ベルトの中央に色ずれ検知パターンを形成し、それに対応する位置にカラーセンサを配置して色ずれ補正を行ってもよい。色ずれ検知パターンも前述したもの以外でもよく、さらに検知パターンよりも大きめのベタのトナー像を形成した上に前述の色ずれ検知パターンを形成してもよい。また、効果が大きいということで上ではタンデム型のカラー画像形成装置について説明してきたが他の方式のカラー画像形成装置に対しても本発明は適用することができる。
以前述べてきたように、本発明では、色ずれが発生しないための書き出し位置のずらし量を測定パターンの色味の変化によって検出しているためセンサの取り付けには、測定パターンの位置をセンサによって正確に検出するものに比べて高い精度は要求されない。
また、取り付け精度を上げることが可能であれば従来のレジセンサのような使い方も可能である。従来のレジセンサでは測定パターンの反射率とそれを形成する転写ベルトの下地の反射率との差から測定パターン位置を検出しているため転写ベルトが傷ついて反射率が変化してしまうと検出精度が低下するといった問題もあった。その点、色味の変化を測定しているカラーセンサは、測定パターンを形成する転写ベルトが傷つくことによる反射率の変化の影響も受けにくい。
本発明の実施例1に係る画像形成装置の全体構成を示す縦断面図、 カラーセンサの構成を示す図、 副走査方向の色ずれを計測するためのパターンを示す図、 主走査方向の色ずれを計測するためのパターンを示す図、 本発明の実施例2に係る画像形成装置の全体構成を示す縦断面図、 従来の画像形成装置の概略構成を示す縦断面図、 従来の画像形成装置のレジセンサの取り付け位置を示す図。
符号の説明
1a、1b、1c、1d 感光ドラム
2a、2b、2c、2d 帯電ローラ
3a、3b、3c、3d 露光装置
6a、6b、6c、6d 転写ローラ
7a、7b、7c、7d 画像形成ユニット
8a、8b、8c、8d クリーニングブレード
12 転写ベルト
16 吸着ローラ
14 定着装置
22 転写ベルトクリーニング装置
24a、24b カラーセンサ
40a、40b、40c、40d 現像ローラ
41a、41b、41c、41d 現像剤塗布ローラ
42a、42b、42c、42d 現像ブレード

Claims (11)

  1. 複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材を担持して搬送する搬送手段と、前記搬送手段上に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段とを備えた画像形成装置において、
    前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し補正することを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記搬送手段は無端状の搬送ベルトであることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  3. 前記搬送手段は無彩色であることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
  4. 複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、中間転写体と、前記中間転写体に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段とを備えた画像形成装置において、
    前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し補正することを特徴とする画像形成装置。
  5. 前記中間転写体は無端状の中間転写ベルトであることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  6. 前記中間転写対は無彩色であることを特徴とする請求項4記載の画像形成装置。
  7. 複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、記録材上に形成された色ずれ測定用パターンを検出する画像検出手段とを備えた画像形成装置において、
    前記画像検出手段は、前記色ずれ測定用パターンの色味を検知し、その検知結果から基準色に対する検出色の色ずれ量を算出し補正することを特徴とする画像形成装置。
  8. 前記画像検出手段は定着装置の後方に配置されることを特徴とする請求項7記載の画像形成装置。
  9. 前記画像検出手段は色調補正用の検知パターンの測定も可能であることを特徴とする求項1または4または7記載の画像形成装置。
  10. 前記色ずれ測定用パターンは少なくとも2色から形成される同一画像で、色ずれが無い時とある時とで色味が変化することを特徴とする請求項1または4または7記載の画像形成装置。
  11. 前記色ずれ測定用パターンは、所定の長さと幅の帯を非等間隔に並べたものであることを特徴とする請求項10記載の画像形成装置。
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