JP2007065113A - 画像形成装置の位置ずれ補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置の正確な位置ずれ補正を、低コストで行う。
【解決手段】複数色を重ね合わせて可視画像を得る電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置の無端状の搬送手段上に、位置ずれ補正用パターンを複数組作成する。位置ずれ補正用パターンの位置を、センサ17、18、19で検出する。受光部22で得られた信号は、増幅器24、フィルタ25、A/D変換器26を経由して、FIFOメモリ28に格納される。そのデータは、I/Oポート29、データバス30を介してRAM32に転送され、CPU31で各種ずれ量を求める。１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報を取得する毎に、位置ずれ量を求める。位置ずれ補正用パターンの位置情報を消去するので、メモリは少なくてすむ。すべての位置ずれ補正用パターンの位置ずれ量を求めたら、最大値および最小値を除いた要素の平均値を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置の位置ずれ補正装置に関し、特に、複数色を重ね合わせることで可視化された画像を得るための電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置における位置ずれ補正装置に関する。

従来の画像形成装置は、図３に示すように、搬送ベルト（無端状移動手段）に沿って、各色の画像形成部が並べられている。これは、タンデムタイプといわれる画像形成装置である。用紙（記録紙）４は、給紙トレイ１から、給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離されて給紙される。用紙（記録紙）４を搬送する搬送ベルト５に沿って、搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）6Y、6M、6C、6BKが配列されている。これら複数の画像形成部6Y、6M、6C、6BKは、画像を形成するトナーの色が異なるだけで、内部構成は共通である。

画像形成部6Yはイエローの画像を、画像形成部6Mはマゼンタの画像を、画像形成部6Cはシアンの画像を、画像形成部6BKはブラックの画像をそれぞれ形成する。以下の説明では、画像形成部6Yについて具体的に説明する。他の画像形成部6M、6C、6BKは、画像形成部6Yと同様である。画像形成部6M、6C、6BKの各構成要素については、画像形成部6Yの各構成要素に付したYに替えて、M、C、BKによって区別した符号を図に表示して説明は省略する。

搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。この駆動ローラ７は、図示していない駆動モータにより回転駆動される。この駆動モータと、駆動ローラ７と、従動ローラ８とが、無端状移動手段である搬送ベルト５を移動させる駆動手段として機能する。画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は、最も上のものから順に送り出される。静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて、回転駆動される搬送ベルト５により、最初の画像形成部6Yに搬送される。ここで、イエローのトナー画像を転写される。画像形成部6Yは、感光体としての感光体ドラム9Yと、感光体ドラム9Yの周囲に配置された帯電器10Yと、露光器11と、現像器12Yと、図示していない感光体クリーナと、除電器13Y等から構成されている。露光器11は、各画像形成部6Y、6M、6C、6BKが形成する画像色に対応する露光光であるレーザ光14Y、14M、14C、14BKを照射するように構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム9Yの外周面は、暗中にて帯電器10Yにより一様に帯電される。その後、露光器11からのイエロー画像に対応したレーザ光14Yにより露光され、静電潜像が形成される。現像器12Yは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、感光体ドラム9Y上にイエローのトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム9Yと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で、転写器15Yの働きにより用紙４上に転写される。この転写により、用紙４上にイエローのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム9Yは、外周面に残留した不要なトナーを、感光体クリーナにより払拭された後、除電器13Yにより除電され、次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、画像形成部6Yでイエローのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって、次の画像形成部6Mに搬送される。画像形成部6Mでは、画像形成部6Yでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより、感光体ドラム9M上にマゼンタのトナー画像が形成される。そのトナー画像が、用紙４上に形成されたイエローの画像に重畳されて転写される。用紙４は、さらに次の画像形成部6C、6BKに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム9C上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム9BK上に形成された黒のトナー画像とが、用紙４上に重畳されて転写される。こうして、用紙４上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて、定着器16にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

このようなカラー画像形成装置では、感光体ドラム9Y、9M、9C、9BKの軸間距離の誤差、感光体ドラム9Y、9M、9C、9BKの平行度誤差、露光器11内でレーザ光を偏向する偏向ミラー（図示せず）の設置誤差、感光体ドラム9Y、9M、9C、9BKへの静電潜像の書込みタイミング誤差等により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずるという問題が発生することがある。こうした各色の位置ずれの成分としては、主にスキュー、副走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれなどが知られている。そこで、各色のトナー画像の位置ずれを補正する必要がある。図３に示すように、画像形成部6BKの下流側に、搬送ベルト５に対向するセンサ17、18、19が設けられている。センサ17、18、19は、用紙４の搬送方向と直交する主走査方向に沿うように、同一の基板上に支持されている。

図４に、画像検知手段（センサ17、18、19）とその周辺部を示す。図５に、画像検知手段の拡大図を示す。画像検知手段は、発光部20と、スリット21と、受光部22と備え、搬送ベルト５上に形成された位置ずれ検知用マーク23を検知する。画像検知手段は、主走査方向の両端と中央とに配置され、各々に対して検知用マーク23が形成される。図６に、スリット21の拡大図を示す。主走査方向に平行なライン（以下、平行ラインと呼ぶ）と、そのラインに対して傾斜したライン（以下、傾斜ラインと呼ぶ）それぞれを検知するように、それらと平行の開口部を持っている。図７に、検知用マーク23の拡大図を示す。Ｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃそれぞれ平行ラインと傾斜ラインとにより構成されている。各ラインの間隔は、所定の長さｄを目標として形成される。このようにすることで、ラインがスリットの開口部に来た際の検知信号は、きれいな山形もしくは谷形の波形となり、ライン中央を正確に求めることができる。

図７には、各色の各種色ずれ量を求めるために必要な最低限の一組のマーク列を示してあるが、感光体、中間転写ベルト、搬送ベルト等の回転変動による変動誤差を相殺するため、例えば、感光体１周期間に対し複数組のマーク列を形成して、センサ17、18、19により、それらの検知用マーク列の検知を行い、その検知結果の平均をとることとしてもよい。こうすれば、より正確に検知できる。このようにして、画像の位置ずれを検出して補正している。以下、これに関連する従来技術の例をいくつかあげる。

特許文献１に開示された「カラー画像形成装置」は、各色の位置ずれについて、位置ずれ補正後に残るずれ量をなくしたものである。このカラー画像形成装置は、画像プロセス部によって形成した複数色のトナー画像を、転写ベルト上に重ね合わせて転写用カラー画像を形成し、転写紙に転写する。転写ベルト上に、補正パターンを形成する。一通り補正パターンの検知が終了した後、格納されていたデータは、CPU及びRAMに転送され、種々のずれ量を算出するための演算処理を行なう。すなわち、補正パターンの検出・認識結果に基づいて、補正値を算出する。補正値に対して、オペレーションパネル等の入力手段から入力された値を加味した最終的な補正値を算出する。転写紙上にカラー画像を形成するに際して、算出した最終的な補正値に基づいて、駆動対象物を駆動制御する。各色の色ずれをより確実になくすことができ、各色の色ずれがないカラー画像を得ることができる。

特許文献２に開示された「画像形成装置」は、画像全面の各画素について、画像のゆがみやカラー画像の色ずれについての補正を高精度で行うことが可能な画像形成装置である。記録紙の所定の位置にテストパターンを付すためのパターンデータを発生する。テストパターンが付された状態で画像形成された記録紙を、画像読み取り手段で読み取って得た画像データから、テストパターンに含まれる特徴点における位置ずれを検出する。画像読み取り手段で読み取られる際のずれあるいは傾きを補正したうえで、特徴点について本来出力すべき位置との位置ずれを検出する。検出された特徴点の位置ずれを参照して、各画素の補正のための演算値を算出する。この演算値を用いて、画像形成の際の各画素の位置ずれを解消する処理を行う。
特開2002-244393号公報 特開2003-255626号公報

しかし、従来の位置ずれ検出方法には、次のような問題がある。全組の位置ずれ補正用パターンの位置情報を検出した後に位置ずれ演算を実行すると、全組の位置ずれ補正用パターンの位置情報をメモリに格納しておく必要があり、メモリの必要量が多い。位置情報に含まれるノイズにより、第１の演算の誤差が大きくなる恐れがあり、正確な位置ずれ補正ができない可能性がある。算出された位置ずれ量を、第２の位置ずれ演算まで格納しておくため、メモリの必要量が多い。

本発明の目的は、上記従来の問題を解決して、画像形成装置において、安価で正確な位置ずれ補正を実現することである。

上記の課題を解決するために、本発明では、位置ずれ補正装置の位置ずれ演算手段に、１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報が検出結果保存手段に保存される毎に位置ずれ量を計算する第１演算手段と、全ての位置ずれ補正用パターンの位置ずれ量から位置ずれ量の代表値を求める第２演算手段とを備えた構成とした。

上記のように構成したことにより、全ての位置ずれ補正用パターンの位置情報も、各位置ずれ量も、メモリに格納しておく必要がないので、メモリの必要量が削減できて、安価に位置ずれ補正ができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１と図２を参照しながら詳細に説明する。

本発明の実施例は、１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報を取得する毎に、位置ずれ量を求めて位置ずれ補正用パターンの位置情報を消去し、すべての位置ずれ量を求めたあとに、位置ずれ量の最大値および最小値を除いた要素の平均値を算出する位置ずれ補正装置である。

本発明の実施例における位置ずれ補正装置を用いる画像形成装置の基本的な構成は、従来の装置と同様である。図１は、本発明の実施例における位置ずれ補正装置の構成を示すブロック図である。図２は、位置ずれ補正装置の動作手順を示す流れ図である。図１において、センサ17、18、19は、位置ずれ補正用パターンの位置を検出する光学センサである。発光部20は、位置ずれ補正用パターンを照らす照明手段である。スリット21は、位置ずれ補正用パターンからの光以外を遮るための絞りである。受光部22は、位置ずれ補正用パターンからの光を検知する半導体光センサである。増幅器24は、受光部22から得られた信号を増幅するアンプである。フィルタ25は、ライン検知信号成分のみを通過させる手段である。A/D変換器26は、アナログ検知信号をデジタルデータに変換する手段である。サンプリング制御部27は、データのサンプリングを制御する手段である。FIFOメモリ28は、サンプリングデータを一時的に保持するバッファである。I/Oポート29は、データ入出力用の接続手段である。データバス30は、CPUとメモリとI/Oを結ぶ転送路である。CPU31は、全体を制御する演算制御手段である。RAM32は、主記憶装置である。ROM33は、プログラムなどを格納してある固定記憶装置である。発光量制御部35は、発光部の光量を制御する手段である。

上記のように構成された本発明の実施例における位置ずれ補正装置の機能と動作を説明する。最初に、図１を参照しながら、位置ずれ補正装置の機能の概要を説明する。位置ずれ補正用パターンの検知結果をもとに、CPUが所定の演算処理を行うことにより、スキュー、副走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれ量が各々求められる。この結果をもとに補正が行われる。スキューの補正方法としては、例えば、露光器11内の偏向ミラー若しくは露光器11自体を、アクチュエーターによって傾きを加える方法などがある。副走査方向のレジストずれに対しては、例えば、ラインの書き出しタイミングおよびポリゴンミラーの面位相制御によって補正が行われる。主走査方向の倍率誤差に関しては、例えば、書き込み画素周波数を変更することによって補正を行う。主走査方向のレジストずれに関しては、主走査ラインの書き出しタイミングの調整によって補正を行うことができる。

検知されたデータの処理方法を説明する。受光部22から得られた信号は、増幅器24によって増幅され、フィルタ25によってライン検知の信号成分のみを通過させ、A/D変換器26によってアナログデータからデジタルデータに変換される。データのサンプリングは、サンプリング制御部27によって制御され、サンプリングされたデータはFIFOメモリ28に格納される。一組の位置ずれ補正用パターンの検知が終了した後、格納されていたデータは、I/Oポート29を介して、データバス30によりCPU31およびRAM32に転送され、CPU31は所定の演算処理を行い、各種ずれ量を求める。

ROM33には、各種ずれ量を演算するためのプログラムをはじめ、位置ずれ補正装置および画像形成装置を制御するための各種プログラムが格納されている。また、CPU31は、受光部22からの検知信号を適当なタイミングでモニタしており、搬送ベルトおよび発光部20の劣化等が起こっても、確実に検知ができるように、発光量制御部35によって発光量を制御しており、受光部22からの受光信号のレベルが常に一定になるようにしている。このように、CPU31とROM33とが、画像形成装置全体の動作を制御する制御手段として機能する。

次に、図２を参照しながら、位置ずれ補正方法の演算手順を説明する。ステップ１において、一組の位置ずれ補正用パターンの位置情報データを、I/Oポート29を介してRAM32に転送する。ステップ２において、転送された一組の位置ずれ補正用パターンの位置情報データをもとに、その一組の位置ずれ補正用パターンに対するスキューずれ量、副走査方向レジストずれ量、主走査方向レジストずれ量および主走査方向の倍率誤差をそれぞれ算出する。ステップ３において、算出された各種ずれ量を、RAMに保存する。１組のマーク列の位置情報をRAM32に格納したあとに、各種のずれ量を算出する。各種ずれ量が算出できた時点で、その位置ずれ補正用パターンの位置情報は不要となる。位置情報を格納するRAM32のエリアは、一組の位置ずれ補正用パターン分だけ確保すればよい。ステップ４において、最終組の位置ずれ補正用パターンまで終わったかチェックする。終わっていなければ、ステップ１に戻り、ステップ１からステップ３まで繰り返す。

ステップ５において、各組の位置ずれ補正用パターンに対応した各種ずれ量から代表値を算出して、位置ずれ補正演算を終了する。代表値としては、各組の位置ずれ補正用パターンから算出された各種ずれ量の平均値でもよいし、中央値でも最多値でもよい。各ずれ量にはノイズ成分が含まれている可能性があるために、ずれ量の最大値と最小値を取り除き、残されたずれ量の平均をとることで、正確なずれ量の代表値が得られる。あるいは、ステップ３にて、各種ずれ量の算出結果から、そのつど平均値を求め、ステップ５にて、最終組のずれ量を算入した平均値を求めて、各種ずれ量の代表値を得ることもできる。この方法では、ステップ３で各種ずれ量を保存するRAM領域が少なくて済み、一層メモリ量が削減できる。

位置ずれ補正用パターンを搬送ベルトに形成する例を説明したが、画像が形成される無端状移動手段は、中間転写ベルトであってもよい。画像検知手段にスリットを用いる例を説明したが、位置ずれ補正用パターンを検知できれば、スリットを用いない構成であってもよい。縦横に描かれた位置ずれ補正用パターンの例を説明したが、位置ずれを検知できれば、位置ずれ補正用パターンは山形のパターン等でもよい。

上記のように、本発明の実施例では、位置ずれ補正装置を、１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報を取得する毎に、位置ずれ量を求めて位置ずれ補正用パターンの位置情報を消去し、すべての位置ずれ量を求めたあとに、位置ずれ量の最大値および最小値を除いた要素の平均値を算出する構成としたので、メモリの必要量が削減できて、安価に位置ずれ補正ができる。

本発明の位置ずれ補正装置は、複数色を重ね合わせて可視画像を得る電子写真方式のプリンタ等の画像形成装置の位置ずれ補正装置として最適である。

本発明の実施例における位置ずれ補正装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における位置ずれ補正装置の動作手順を示す流れ図である。 従来の画像形成装置の全体構成図である。 従来の画像検知手段とその周辺部を示す図である。 従来の画像検知手段の拡大図である。 従来の画像検知手段のスリットの拡大図である。 従来の検知用マークの拡大図である。

符号の説明

１・・・給紙トレイ、２・・・給紙ローラ、３・・・分離ローラ、４・・・用紙、５・・・搬送ベルト、６・・・画像形成部、７・・・駆動ローラ、８・・・従動ローラ、９・・・感光体ドラム、10・・・帯電器、11・・・露光器、12・・・現像器、13・・・除電器、14・・・レーザ光、15・・・転写器、16・・・定着器、17・・・センサ、18・・・センサ、19・・・センサ、20・・・発光部、21・・・スリット、22・・・受光部、23・・・検知用マーク、24・・・増幅器、25・・・フィルタ、26・・・A/D変換器、27・・・サンプリング制御部、28・・・FIFOメモリ、29・・・I/Oポート、30・・・データバス、31・・・CPU、32・・・RAM、33・・・ROM、35・・・発光量制御部。

Claims (12)

1. 画像形成装置の無端状の搬送手段上に位置ずれ補正用パターンを複数組作成する作像手段と、位置ずれ補正用パターンの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出した結果を保存する検出結果保存手段と、前記検出結果保存手段に保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を実行する位置ずれ演算手段とを具備する位置ずれ補正装置であって、前記位置ずれ演算手段は、１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報が前記検出結果保存手段に保存される毎に位置ずれ量を計算する第１演算手段と、全ての位置ずれ補正用パターンの位置ずれ量から位置ずれ量の代表値を求める第２演算手段とを備えていることを特徴とする位置ずれ補正装置。
2. 第２演算手段は、代表値として位置ずれ量の平均値を算出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の位置ずれ補正装置。
3. 第２演算手段は、代表値として位置ずれ量の最大値および最小値を除いた要素の平均値を算出する手段であることを特徴とする請求項１に記載の位置ずれ補正装置。
4. 第２演算手段は、位置ずれ量が求められるごとにそれまでの位置ずれ量の平均値を求める手段であることを特徴とする請求項１に記載の位置ずれ補正装置。
5. 画像形成装置の無端状の搬送手段上に位置ずれ補正用パターンを複数組作成し、位置ずれ補正用パターンの位置を検出し、検出した結果を保存し、１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報を保存するごとに、保存された位置情報に基づいて位置ずれ量を求め、全ての位置ずれ補正用パターンの位置ずれ量から位置ずれ量の代表値を求めることを特徴とする位置ずれ補正方法。
6. 代表値として、位置ずれ量の平均値を算出することを特徴とする請求項５に記載の位置ずれ補正方法。
7. 代表値として、位置ずれ量の最大値および最小値を除いた要素の平均値を算出することを特徴とする請求項５に記載の位置ずれ補正方法。
8. 代表値として、位置ずれ量が求められるごとにそれまでの位置ずれ量の平均値を求めることを特徴とする請求項５に記載の位置ずれ補正方法。
9. 無端状の搬送手段上に位置ずれ補正用パターンを複数組作成する作像手段と、位置ずれ補正用パターンの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出した結果を保存する検出結果保存手段と、前記検出結果保存手段に保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を実行する位置ずれ演算手段とを具備する画像形成装置であって、前記位置ずれ演算手段は、１組の位置ずれ補正用パターンの位置情報が前記検出結果保存手段に保存される毎に位置ずれ量を計算する第１演算手段と、全ての位置ずれ補正用パターンの位置ずれ量から位置ずれ量の代表値を求める第２演算手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
10. 第２演算手段は、代表値として位置ずれ量の平均値を算出する手段であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 第２演算手段は、代表値として位置ずれ量の最大値および最小値を除いた要素の平均値を算出する手段であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 第２演算手段は、位置ずれ量が求められるごとにそれまでの位置ずれ量の平均値を求める手段であることを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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