以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係るカラー画像形成装置及びカラー画像形成方法について説明をする。
図1は、本発明に係る実施形態としてのカラー複写機100の構成例を示す概念図である。
図1は実施形態としてのカラー複写機100の構成例を示す概念図である。図1に示すカラー複写機100は、タンデム方式のカラー画像形成装置の一例を構成し、画像情報に基づいて像担持体に色を重ね合わせて色画像を形成する。カラー複写機100は、必要に応じて、色ズレ補正モードを実行する。
ここに色ズレ補正モードとは、像担持体に色ズレ補正用の印画像を書き込み、印画像書き込み処理後に、当該印画像の通過タイミングを読み取って、基準色の印画像に対する他の色の印画像の位置ずれ量を算出し、該位置ずれ量に基づいて画像形成位置を補正する動作をいう(色ズレ補正処理)。
カラー複写機100は、複写機本体101と画像読取装置102とから構成される。複写機本体101の上部には、自動原稿給紙装置201と原稿画像走査露光装置202から成る画像読取装置102が設置されている。自動原稿給紙装置201の原稿台上に載置された原稿dは、図示しない搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置202の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、原稿画像を反映する入射光がラインイメージセンサCCDにより読み込まれる。
ラインイメージセンサCCDにより光電変換されたアナログ画像信号は、図示しない画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正及び画像圧縮処理等がなされ、デジタルの画像情報となる。画像情報は画像形成手段(作像ユニット)を構成する書込みユニット3Y、3M、3C、3Kへ送られる。
画像形成手段は各色毎に像担持体を有する複数組の画像形成ユニット(以下画像形成系IIともいう)10Y、10M、10C、10Kと、無終端状の中間転写ベルト6(以下画像転写系Iともいう)と、再給紙機構(ADU機構)を含む給紙搬送手段と、トナー像を定着するための定着装置17とを備えている。
この例で、画像形成ユニット10Yは、感光体ドラム1Y、帯電器2Y、書込みユニット3Y、現像ユニット4Y及び像形成体用のクリーニング部8Yを有して、イエロー(Y)色の画像を形成するようになされる。
感光体ドラム1Yは像担持体の一例を構成し、例えば、中間転写ベルト6の右側上部に近接して回転自在に設けられ、Y色のトナー像を形成するようになされる。この例で、感光体ドラム1Yは、図示しない駆動機構によって、反時計方向に回転される。感光体ドラム1Yの斜め右側下方には、帯電器2Yが設けられ、感光体ドラム1Yの表面を所定の電位に帯電するようになされる。
感光体ドラム1Yのほぼ真横に対峙して、各々のレーザ光源を有した書込みユニット3Yが設けられ、事前に帯電された感光体ドラム1Yに対して、Y色用の画像データに基づく所定の強度を有したY色用のレーザビーム光を走査するようになされる。このレーザビーム光は、例えば、Y色用のポリゴンミラーを回転して偏向走査される、いわゆるY色画像データの主走査方向への書込みである。主走査方向は、感光体ドラム1Yの回転軸に平行する方向である。感光体ドラム1Yは、副走査方向に回転する。副走査方向は、感光体ドラム1Yの回転軸に対して直交する方向である。この感光体ドラム1Yが副走査方向に回転し、かつ、レーザビーム光の主走査方向への偏向走査によって、感光体ドラム1YにはY色用の静電潜像が形成される。
書込みユニット3Yの上方には現像ユニット4Yが設けられ、感光体ドラム1Yに形成されたY色用の静電潜像を現像するように動作する。現像ユニット4Yは、図示しないY色用の現像ローラを有している。現像ユニット4Yには、Y色用のトナー剤及びキャリアが収納されている。Y色用の現像ローラは、内部に磁石が配置され、現像ユニット4Y内でキャリアとY色トナー剤を攪拌して得られる2成分現像剤を感光体ドラム1Yの対向部位に回転搬送し、Y色のトナー剤により静電潜像を現像するようになされる。この感光体ドラム1Yに形成されたY色のトナー像は、1次転写ローラ7Yを動作させて中間転写ベルト6に転写される(1次転写)。感光体ドラム1Yの左側下方には、クリーニング部8Yが設けられ、前回の書込みで感光体ドラム1Yに残留したトナー剤を除去(クリーニング)するようになされる。
この例で、画像形成ユニット10Yの下方には画像形成ユニット10Mが設けられる。画像形成ユニット10Mは、感光体ドラム1M、帯電器2M、書込みユニット3M、現像ユニット4M及び像形成体用のクリーニング部8Mを有して、マゼンタ(M)色の画像を形成するようになされる。画像形成ユニット10Mの下方には画像形成ユニット10Cが設けられる。画像形成ユニット10Cは、感光体ドラム1C、帯電器2C、書込みユニット3C、現像ユニット4C及び像形成体用のクリーニング部8Cを有して、シアン(C)色の画像を形成するようになされる。
画像形成ユニット10Cの下方には画像形成ユニット10Kが設けられる。画像形成ユニット10Kは、感光体ドラム1K、帯電器2K、書込みユニット3K、現像ユニット4K及び像形成体用のクリーニング部8Kを有して、ブラック(BK)色の画像を形成するようになされる。なお、画像形成ユニット10M〜10Kの各部材の機能については、画像形成ユニット10Yの同じ符号のものについて、YをM、C、Kに読み替えることで適用できるので、その説明を省略する。上述の1次転写ローラ7Y,7M,7C及び7Kには、使用するトナー剤と反対極性(本実施例においては正極性)の1次転写バイアス電圧が印加される。
中間転写ベルト6は像担持体の一例を構成し、感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kや、2次転写ローラ7A、1次転写ローラ7Y,7M,7C及び7K等の周期変動要因の最短周期の整数倍に、その像担持面を構成するベルトの長さLa(周長)が合わせ込まれている。2次転写ローラ7Aや、1次転写ローラ7Y,7M,7C及び7K等は、ベルト駆動ローラを構成する。
1次転写ローラ7Y,7M,7C及び7Kによって転写されたトナー像を重合してカラートナー像(カラー画像)を形成する。例えば、中間転写ベルト6上に形成されたカラー画像は、中間転写ベルト6が時計方向に回転することで、2次転写ローラ7Aに向けて搬送される。2次転写ローラ7Aは中間転写ベルト6の下方に位置しており、中間転写ベルト6に形成されたカラートナー像を給紙部20から搬送されてきた用紙Pに一括して転写するようになされる(2次転写)。
上述の書込みユニット3Kの下方には給紙部20が設けられる。給紙部20は給紙トレイ20A,20B,20Cを有して構成される。給紙トレイ20A,20B,20C内に収容された用紙Pは、給紙トレイ20A,20B,20Cにそれぞれ設けられる送り出しローラ21及び給紙ローラ22Aにより給紙され、搬送ローラ22B,22C,22D、レジストローラ23及び28等を経て、2次転写ローラ7Aに搬送される。2次転写ローラ7Aの左側には定着装置17が設けられ、カラー画像を転写された用紙Pを定着処理するようになされる。定着後の用紙Pは、排紙ローラ24に挟持されて機外の排紙トレイ25上に載置される。
この例で、中間転写ベルト6の左側上方にはクリーニング部8Aが設けられ、転写後の中間転写ベルト6上に残存するトナー剤をクリーニングするように動作する。これにより、用紙Pにカラー画像を形成できるようになる。
この複写機本体101のクリーニング部8Aの上流側であって、中間転写ベルト6上面の各々端部を見通せる領域には、レジストセンサ12が設けられており、上述した画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kによって中間転写ベルト6の両側端部に形成された色ズレ補正用のY、C、M、BKの各色のレジストマークCRを検知して画像検知信号を発生するようになされる。この画像検知信号に基づいて、色ズレ補正モードを実行できるようになる。
図2A〜Cは、感光体ドラム1Y等の構成例を示す側面図及び正面図である。図2Aに示す感光体ドラム1Yは画像形成ユニット10Yに設けられ、半径rを有しており、その周長La’は2πrである。他の感光体ドラム1M〜1Kも同様にして構成される。感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kには有機感光体(Organic Photo Conductor;OPC)ドラムが使用される。
図2Bに示す感光体ドラム1Yは、露光可能幅W0を有している。露光可能幅W0は、最大画像形成領域の主走査方向の幅を成す。露光可能幅W0は書き込みユニット3Yのレーザ走査幅とほぼ等しく、例えば、最大画像形成領域は、幅W1の画像領域(有効画像領域)と、幅W2l,W2rの非画像領域とに区分されることもある。非画像領域は、有効画像領域の両側に割り当てられる。
感光体ドラム1Yは回転軸81を有している。感光体ドラム1Yは、副走査方向に回転する。副走査方向は、感光体ドラム1Yの回転軸81に対して直交する方向である。感光体ドラム1Yが副走査方向に回転し、かつ、レーザビーム光の主走査方向への偏向走査によって、感光体ドラム1YにはY色用の静電潜像が形成される。他の感光体ドラム1M〜1Kも同様にして構成される。
図3A〜Eは、感光体ドラム1Y〜1KにおけるレジストマークCRの書込み例を示す図である。
この例で、図2に示した感光体ドラム1Y等の1周期の変動は、図3Aに示すような正弦波形状に分布する。感光体ドラム1Yの変動周期は、λ=周長La’で示される。この周期変動を中間転写ベルト6上で再現できるようにレジストマークCRの書込み間隔(マーク間隔Mk)を決定する。ここで決定された書込み間隔でレジストマーク形成用の画像データDy’等が作成される。
図3Bに示すBK色のレジストマークCRは、矩形状の細長いBK色パッチPki(i=1〜4)から構成される。BK色パッチPkiは図10で示すようなフ字状のレジストマークCRの直線部分であって、主走査方向において横線部分を構成する。
この例で、感光体ドラム1Kの変動周期λに対してBK色パッチPkiは、λ/4毎に感光体ドラム1Kに書き込まれる。例えば、BK色パッチPk1は基準位置に書き込まれる。BK色パッチPk2は基準位置からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、BK色パッチPk3は基準位置から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、BK色パッチPk4は基準位置から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込まれる。BK色パッチPk1〜Pk4は、書込みユニット3Kにおいて、レジストマーク形成用の画像データDk’に基づいて書き込まれる。
図3Cに示すC色のレジストマークCRは、矩形状の細長いC色パッチPci(i=1〜n)から構成される。C色パッチPciも、フ字状のレジストマークCRの直線部分であって、主走査方向において横線部分を構成する。この例で、感光体ドラム1Cの変動周期λに対してC色パッチは、λ/4毎に感光体ドラム1Cに書き込まれる。
例えば、C色のフ字状のレジストマークCRは、BK色パッチPk1(基準位置)から距離Xk-cを隔てた書き出し位置において、C色パッチPc1が書き始められる。C色パッチPc2はC色パッチPc1からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、C色パッチPc3はC色パッチPc2から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、C色パッチPc4はC色パッチPc3から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込まれる。C色パッチPc1〜Pc4は、書込みユニット3Cにおいて、レジストマーク形成用の画像データDc’に基づいて書き込まれる。
図3Dに示すM色のレジストマークCRは、矩形状の細長いM色パッチPmi(i=1〜n)から構成される。M色パッチPmiも、フ字状のレジストマークCRの直線部分であって、主走査方向において横線部分を構成する。この例で、感光体ドラム1Mの変動周期λに対してM色パッチは、λ/4毎に感光体ドラム1Mに書き込まれる。
例えば、M色のフ字状のレジストマークCRは、BK色パッチPk1(基準位置)から距離Xk-mを隔てた書き出し位置において、M色パッチPm1が書き始められる。M色パッチPm2はM色パッチPm1からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、M色パッチPm3はM色パッチPm2から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、M色パッチPm4はM色パッチPm3から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込むようになされる。M色パッチPm1〜Pm4は、書込みユニット3Mにおいて、レジストマーク形成用の画像データDm’に基づいて書き込まれる。
図3Eに示すY色のレジストマークCRは、矩形状の細長いY色パッチPyi(i=1〜n)から構成される。Y色パッチPyiも、フ字状のレジストマークCRの直線部分であって、主走査方向において横線部分を構成する。この例で、感光体ドラム1Yの変動周期λに対してY色パッチPyiは、λ/4毎に感光体ドラム1Yに書き込まれる。
例えば、Y色のフ字状のレジストマークCRは、BK色パッチPk1(基準位置)から距離Xk-yを隔てた書き出し位置において、Y色パッチPy1が書き始められる。Y色パッチPy2はY色パッチPy1からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、Y色パッチPy3はY色パッチPy2から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、Y色パッチPy4はY色パッチPy3から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込まれる。Y色パッチPy1〜Py4は、書込みユニット3Yにおいて、レジストマーク形成用の画像データDy’に基づいて書き込まれる。これにより、感光体ドラム1Y〜1Kにおける周期変動を考慮した各色のレジストマークCRを書込むことができる。
図4は、中間転写ベルト6上における各色のレジストマークCRの間隔例を示す図である。この例では、レジストマークCRに乗るノイズ成分を主にサンプリングの定理から最小周期で検知し、これを平均化する方法が採られる。
図4に示すレジストマークCRの間隔例によれば、BK色パッチPkiとC色パッチPciとの間隔や、C色パッチPciとM色パッチPmiとの間隔、及び、M色パッチPmiとY色パッチPyiとの間隔等をマーク間隔Mxとし、感光体ドラム1Y等の半径をrとしたとき、マーク間隔Mxは、(1)式、すなわち、
に設定される。このように設定されたマーク間隔Mxと、図3に示したBK色パッチPk1(基準位置)からC色パッチPc1、M色パッチPm1、Y色パッチPy1の各々の書き出し位置に至る距離Xk-c、Xk-m、Xk-yとの関係は、次のようになる。
BK色パッチPk1とC色パッチPc1との間の距離Xk-cは、マーク間隔Mk×1倍(整数倍)に設定される。BK色パッチPk1とM色パッチPm1との間の距離Xk-mは、マーク間隔Mk×2倍に設定される。BK色パッチPk1とY色パッチPy1との間の距離Xk-yは、マーク間隔Mk×3倍に設定される。このように、一番小さいマーク間隔MkをN倍することで、感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kの書込み周期変動を中間転写ベルト6の変動周期λに含まれるようにしている。
図5は、中間転写ベルト6におけるマークパターンMPの転写例を示す図である。
図5に示すマークパターンMPは、感光体ドラム1Y〜1Kにより形成された、Y,M,C,BK色のレジストマークCRを中間転写ベルト6に転写したものである。ここにマークパターンMPとは、Y,M,C,BKの各々の色のレジストマークCRを1個ずつ並べ、これを1組のレジストマークCRとしたとき、2組み以上のレジストマークCRを集合したパターンをいう。
この例では、BK色のレジストマークCRの書込みピッチ(書込み周期)をTk1、Tk2、Tk3、Tk4・・・・・Tknとしたとき、BK色パッチPk1の転写に続いて、BK色パッチPk2は、書込み周期Tk1の後に転写され、BK色パッチPk3は、BK色パッチPk2の転写に続いて、書込み周期Tk2の後に転写される。更に、BK色パッチPk4はBK色パッチPk3の転写に続いて、書込み周期Tk3の後に転写される。BK色パッチPk5はBK色パッチPk4の転写に続いて、書込み周期Tk4の後に転写される。
また、C色のレジストマークCRの書込みピッチ(書込み周期)をTc1、Tc2、Tc3、Tc4・・・・・Tcnとしたとき、BK色パッチPk1を基準にした距離Xk-c後のC色パッチPc1の転写に続いて、C色パッチPc2は書込み周期Tc1の後に転写される。C色パッチPc3はC色パッチPc2の転写に続いて書込み周期Tc2の後に転写される。C色パッチPc4は、C色パッチPc3の転写に続いて書込み周期Tc3の後に転写される。C色パッチPc5はC色パッチPc4の転写に続いて書込み周期Tc4の後に転写される。
更に、M色のレジストマークCRの書込みピッチ(書込み周期)をTm1、Tm2、Tm3、Tm4・・・・・Tmnとしたとき、BK色パッチPk1を基準にした距離Xk-m後のM色パッチPm1の転写に続いて、M色パッチPm2は書込み周期Tm1の後に転写される。M色パッチPm3はM色パッチPm2の転写に続いて書込み周期Tm2の後に転写される。M色パッチPm4は、M色パッチPm3の転写に続いて書込み周期Tm3の後に転写される。M色パッチPm5はM色パッチPm4の転写に続いて書込み周期Tm4の後に転写される。
また、Y色のレジストマークCRの書込みピッチ(書込み周期)をTy1、Ty2、Ty3、Ty4・・・・・Tynとしたとき、BK色パッチPk1を基準にした距離Xk-y後のY色パッチPy1の転写に続いて、Y色パッチPy2は書込み周期Ty1の後に転写される。Y色パッチPy3はY色パッチPy2の転写に続いて書込み周期Ty2の後に転写される。Y色パッチPy4は、Y色パッチPy3の転写に続いて書込み周期Ty3の後に転写される。Y色パッチPy5はY色パッチPy4の転写に続いて書込み周期Ty4の後に転写される。これにより、5組(サンプル)のY,M,C,BK色のレジストマークCRを集合したマークパターンMPが中間転写ベルト6に転写される。
この例では、色ズレ補正処理時に、このようなマークパターンMPを1セットとして取り扱われる。YMCK各色1セットのマークパターンMPは、各色のレジストマークCRの配置間隔が感光体ドラム(作像ユニット)1Y等の最短周期の整数倍に設定されている。色ズレ補正処理では、中間転写ベルト6に転写されたマークパターンMPが読み取られ、速度概念が導入されて、各色のレジストマークCRの実ズレ量を演算するようになされる。
例えば、各色のレジストマークCRの書込み周期の平均(時間平均)を採り、レジストセンサ12に対する各色のレジストマークCRの特有の平均速度を算出する。その後、基準となるBk色の平均速度との差を算出し、それにBk色パッチPk1(基準位置)からの距離(ずれ量)を乗算して、機械特有の係数を乗算することで、実ずれ量εを算出するようになされる。
[K−C間の実ずれ量]
BK色のレジストマークCR(BK色パッチPk1)とC色のレジストマークCR(C色パッチPc1)との実ズレ量εk-cは、BK色パッチ(基準位置)からC色パッチに至る書込み位置ずれ量を距離Xk-cとし、BK色パッチの書込み周期をTknとし、C色パッチの書込み周期をTcnとし、機械固有の係数を考慮したき、(2)式、すなわち、
[K−M間の実ずれ量]
BK色のレジストマークCR(BK色パッチPk1)とM色のレジストマークCR(M色パッチPm1)との実ズレ量εk-mは、BK色パッチからM色パッチに至る書込み位置ずれ量を距離Xk-mとし、BK色パッチの書込み周期をTknとし、M色パッチの書込み周期をTmnとし、機械固有の係数を考慮したき、(3)式、すなわち、
[K−Y間の実ずれ量]
BK色のレジストマークCR(BK色パッチPk1)とY色のレジストマークCR(Y色パッチPy1)との実ズレ量εk-yは、BK色パッチからY色パッチに至る書込み位置ずれ量を距離Xk-yとし、BK色パッチの書込み周期をTknとし、Y色パッチの書込み周期をTynとし、機械固有の係数を考慮したき、実ズレ量εk-yは、(4)式、すなわち、
図6A〜Fは、ベルト1周期に対するマークパターンMP1,MP2の書込み例を示す図である。この例では、感光体ドラム1Y等(作像ユニット)の最短周期の整数倍に設定されたYMCK各色1セットのマークパターンMPを基準にして、中間転写ベルト6の1周期に対して180°位相をずらしてレジストマークCRを書き込むようになされる。
図6Aに示す正弦波形は、中間転写ベルト6の1周期のベルト変動である。図6Bに示す長さl1 は中間転写ベルト6のベルト長さであり、例えば、解像度1200dot/inのカラー複写機100の場合、ベルト長さl1=約1070mm(50551dot)である。長さl2 は中間転写ベルト6の半周分の長さ(以下半周長という)であり、半周長l2=約530mm(25275dot)である。
図6Cに示す正弦波形は、ベルト駆動ローラ7A等の8周期分のローラ変動である。図6D又は図6Eに示す長さl4はベルト駆動ローラ7A等のローラ周長であり、同様な解像度の場合、ローラ周長l4=約145mm(6850dot)である。中間転写ベルト6の1周期のベルト変動と、1個のベルト駆動ローラ7A等のローラ変動との関係は、図6Aに示した正弦波形の周波数を8倍に逓倍した周波数変動を成している。つまり、図6Dに示すベルト駆動ローラ7A等のローラ周長l4は、中間転写ベルト6の周長Laの1/8に設定される。例えば、感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kの配置ピッチをl4とし、ベルト厚みを0.1mmとしたとき、ベルト駆動ローラ7A等の半径は、145/(PI−T)=46.05mm程度となる。PIは演算定数である。
また、図6Eに示すレジストマークCR(印画像)の1個のマーク長をl5とすると、マーク長l5は12.53mm(592dot)である。これは、フ字状のレジストマークCRの間隔を考えると十分な寸法である。フ字状のレジストマークCRは、横線部分と斜め線部分から構成される。この例で、マーク長さl5のフ字状のレジストマークCRを各色6個ずつ副走査方向に並べると、マークパターンMP(印画像パターン)の長さをl6としたとき、パターン長さはl6=300.736mmとなる。
図6Fは、マークパターンMP1及びMP2の書込み例を示している。この例では、YMCK各色1組みから成るレジストマークCRを6組み(整数倍)を1セットのマークパターンMP1として感光体ドラム1Y〜1Kに書き込み、ベルト半周期の位置で、再度、YMCK各色1組みから成るレジストマークCRを6組みを1セットのマークパターンMP2として感光体ドラム1Y〜1Kに書き込み、該YMCK各色2セットのマークパターンMP1,MP2を感光体ドラム1Y〜1Kから中間転写ベルト6へ転写するようになされる。
ここで、中間転写ベルト6の速度補正データVaveを算出するために、まず、第1のマークパターンMP1の6組のBK色のレジストマークCRから連続する5組のレジストマークCRの書込み周期τ1(Tk1),τ2(Tk2),τ3(Tk3),τ4(Tk4),τ5(Tk5)を抽出する。この書込み周期τ1〜τ5を1セットのマークパターンMP1とする。
同様にして、第2のマークパターンMP2の6組のBK色のレジストマークCRから連続する5組のレジストマークCRの書込み周期τ6(Tk1),τ7(Tk2),τ8(Tk3),τ9(Tk4),τ10(Tk5)を抽出する。この書込み周期τ6〜τ10を1セットのマークパターンMP2とする。ここで、書込み周期をτn(n=1〜10)としたとき、平均時間データVaveは、(5)式、すなわち、
Vave=Στn/10・・・・・(5)
によって算出される。
また、ベルト1周=La、ベルト駆動ローラ7A及びマーク長l5を含んだ速度補正値Vaは、(6)式、すなわち、
補正値Va=592dot×4/Vave・・・・・(6)
によって算出される。ベルト1周期l1=1070mmの速度平均値を最小限で検知するためには、ベルト1周期の1/4の長さをl7としたとき、1/4周長l7=267.5mm以上の長さをπ位相ずらしてレジストセンサ12等で検知して、その平均値を算出する方法を採用するとよい。
この例では、ベルト駆動ローラ7Aの周長はl4である。従って、周長l4=145mmの速度平均値を中間転写ベルト6の1周期に対応させると、レジストセンサ12等が検知するレジストマークCRの検知長をl3とすると、検知長l3は、145mm×2=290mm(13700dot)となる。これにより、中間転写ベルト6のベルト周期、ベルト駆動ローラ7A及び「フ」字間隔の条件が満足される。ベルト駆動ローラ7Aの周期変動や感光体ドラムの周期変動を中間転写ベルト6上で再現できるようになる。
上述の2セットのレジストマークMP1,MP2で位置ずれ量を演算し、色ズレ補正量を算出する。なお、ジョブ停止による画像データDyの読み取り時間は2.9847secである。なお、画像処理部70では、このようなマーク書込み処理対応策として、任意のタイミングでメモリから画像データDy’を出力できるオーバーレイ機能を実装するようになされる。これにより、レジストマークCRのSGU(System Graphic Unit)化を図ることができる。
図7はカラー複写機100の画像転写系I及び画像形成系IIの構成例を示すブロック図である。図7に示すカラー複写機100は、図1に示した中間転写ベルト6や、レジストセンサ12等を含む処理系を画像転写系Iとし、画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kを画像形成系IIとして抜き出したものである。
図7において、カラー複写機100は、画像形成ユニット10Y,10M,10C,10K、レジストセンサ12、不揮発メモリ14、制御部15、操作部16、表示部18及び画像処理部70を有している。
制御部15内には、記録媒体の一例となるROM59が設けられ、コンピュータが読取り可能な色ズレ補正モード用のプログラムが記録される。その記録内容には、例えば、像担持面の周長が作像ユニットの周期変動要因の最短周期の整数倍に合わせられた像担持体に、イエロー(Y),マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の各色印画像の組み合わせを1セットとする印画像パターンを任意のタイミングで1/2周長毎に書き込むステップと、像担持体に書き込まれた印画像を読み取るステップと、読み取られた印画像の読取情報から位置ずれ量を演算するステップと、演算された印画像の位置ずれ量に基づいてYMCKの各色間における色ズレ補正を実行するステップとが含まれる。
制御部15には検知手段の一例を構成するレジストセンサ12が接続され、色ズレ補正モード実行時、中間転写ベルト6上に形成されたレジストマークCRを検知して画像検知信号S2を出力する。画像検知信号S2には、レジストマークCRの前端エッジ検知信号成分や後端エッジ検知信号成分が含まれる。
レジストセンサ12には、反射型の光学式センサやイメージセンサ等が使用される。これらのセンサには、発光素子及び受光素子が備えられ、光が発光素子からレジストマークCRへ照射され、その反射光を受光素子で検知するようになされる。
制御部15は、ROM59のプログラムに基づいてYMCKの各色レジストマークCRの組み合わせを1セットとするレジストマークCRを任意のタイミングで1/2周長毎に中間転写ベルト6に書き込むように画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kを制御する。制御部15は、レジストセンサ12によって検知されたレジストマークCRの検知情報から位置ずれ量を演算し、かつ、レジストマークCRの位置ずれ量に基づいてY,M、C及びBKの各色間における色ズレ補正処理を実行する。例えば、制御部15は、レジストセンサ12から得られる画像検知信号S2をアナログ・デジタル変換した後の画像検知データDpに基づいて書込みユニット3Y,3M,3Cの露光タイミングを制御する。
制御部15には操作部16が接続され、通常のプリントモード時にユーザによって画像形成条件や強制的な色ズレ補正等を指示する際の操作データD31が入力される。操作はユーザによってなされる。制御部15には操作部16の他に表示部18が接続され、例えば、強制的に補正指示する際に表示データDvに基づいて色ズレ補正処理内容を表示するようになされる。表示部18には液晶ディスプレイが使用され、液晶ディスプレイは、操作部16を構成する図示しないタッチパネルと組み合わせて使用される。
制御部15には操作部16の他に不揮発メモリ14が接続される。不揮発メモリ14には、画像検知データDp、色ズレ補正データDε、表示データDv等が記憶される。不揮発メモリ14にはハードディスクやEEPROM等が使用される。
上述の制御部15には不揮発メモリ14の他に画像処理部70が接続される。画像処理部70は画像処理回路71、Y−信号切換部72Y、M−信号切換部72M、C−信号切換部72C及び、K−信号切換部72Kを有している。画像処理回路71には、原稿から読み取ったカラー画像のR,G,B色成分に係るR,G,B信号及び、プリンタ等の外部機器から出力される任意のプリントに係るY,M,C,K信号が入力される。
画像処理回路71では、画像処理制御信号S4に基づいてR,G,B信号を色変換して画像データDyをY−信号切換部72Yに出力する。また、色ズレ補正モード時、画像処理制御信号S4に基づいて色ズレ補正用の画像データDy’をY−信号切換部72Yに出力する。ここに画像データDyは、通常の画像形成モード時のJOBに係るY色用の画像形成信号をアナログ・デジタル変換した後のデータである。画像データDy’は、図3Eに示したY色レジストマーク形成用のデータである。
同様にして、画像処理回路71は、画像処理制御信号S4に基づいてR,G,B信号を色変換して画像データDmをM−信号切換部72Mに出力する。また、色ズレ補正モード時、画像処理制御信号S4に基づいて色ズレ補正用の画像データDm’をM−信号切換部72Mに出力する。ここに画像データDmは、通常の画像形成モード時のJOBに係るM色用の画像形成信号をアナログ・デジタル変換した後のデータである。画像データDm’は、図3Dに示したM色レジストマーク形成用のデータである。
また、画像処理回路71は、画像処理制御信号S4に基づいてR,G,B信号を色変換して画像データDcをC−信号切換部72Cに出力する。更に、色ズレ補正モード時、画像処理制御信号S4に基づいて色ズレ補正用の画像データDc’をC−信号切換部72Cに出力する。ここに画像データDcは、通常の画像形成モード時のJOBに係るC色用の画像形成信号をアナログ・デジタル変換した後のデータである。画像データDc’は、図3Cに示したC色レジストマーク形成用のデータである。
また、画像処理回路71は、画像処理制御信号S4に基づいてR,G,B信号を色変換して画像データDkをK−信号切換部72Kに出力する。更に、色ズレ補正モード時、画像処理制御信号S4に基づいて色ズレ補正用の画像データDk’をK−信号切換部72Kに出力する。ここに画像データDkは、通常の画像形成モード時のJOBに係るBK色用の画像形成信号をアナログ・デジタル変換した後のデータである。画像データDk’は、図3Bに示したBK色レジストマーク形成用のデータである。画像処理制御信号S4は制御部15から画像処理回路71に出力される。
Y−信号切換部72Yは、画像データDy又は画像データDy’を書込選択信号S5に基づいて選択し、この画像データDy又は画像データDy’を書込みユニット3Yに出力する。書込みユニット3YはY色用のレーザ光の照射タイミングを検知してレーザ検知信号(以下Y−INDEX信号という)を出力するようになされる。
M−信号切換部72Mは、画像データDm又は画像データDm’を書込選択信号S5に基づいて選択し、この画像データDm又は画像データDm’を書込みユニット3Mに出力する。書込みユニット3MはM色用のレーザ光の照射タイミングを検知してレーザ検知信号(以下M−INDEX信号という)を出力するようになされる。
C−信号切換部72Cは、画像データDc又は画像データDc’を書込選択信号S5に基づいて選択し、この画像データDc又は画像データDc’を書込みユニット3Cに出力する。書込みユニット3CはC色用のレーザ光の照射タイミングを検知してレーザ検知信号(以下C−INDEX信号という)を出力するようになされる。
K−信号切換部72Kは、画像データDk又は画像データDk’を書込選択信号S5に基づいて選択し、この画像データDk又は画像データDk’を書込みユニット3Kに出力する。書込みユニット3KはBK色用のレーザ光の照射タイミングを検知してレーザ検知信号(以下K−INDEX信号という)を出力するようになされる。書込選択信号S5は制御部15からY〜K−信号切換部72Y〜72Kに各々出力される。
制御部15には画像処理部70の他に画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kが接続されており、画像形成ユニット10Yでは、画像処理部70から出力されるY色用の書込みデータWyに基づいて感光体ドラム1Yを介して中間転写ベルト6にY色のトナー像を形成する。書込みデータWyには、通常の画像形成モード時の画像データDyや、色ズレ補正モード時のレジストマーク形成用の画像データDy’が含まれる。この例で、色ズレ補正モードが選択されると、書込みデータWy=画像データDy’を書込みユニット3Yに出力される。
例えば、図3Eに示したように、BK色パッチPk1(基準位置)から距離Xk-yを隔てた書き出し位置において、画像データDy’に基づいてY色パッチPy1が書き始められる。Y色パッチPy2はY色パッチPy1からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、Y色パッチPy3はY色パッチPy2から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、Y色パッチPy4はY色パッチPy3から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込まれる。Y色パッチPy1〜Py4は、書込みユニット3Yにおいて、レジストマーク形成用の画像データDy’に基づいて書き込まれる。これにより、感光体ドラム1Yの変動周期λに対してY色パッチPyiをλ/4毎に書き込むことができる。
画像形成ユニット10MではM色用の書込みデータWmに基づいて感光体ドラム1Mを介して中間転写ベルト6にM色のトナー像を形成する。書込みデータWmには、通常の画像形成モード時の画像データDmや、色ズレ補正モード時のレジストマーク形成用の画像データDm’が含まれる。この例で、画像形成ユニット10Mでも、色ズレ補正モードが選択されると、書込みデータWm=画像データDm’を書込みユニット3Mに出力される。
例えば、図3Dに示したように、BK色パッチPk1(基準位置)から距離Xk-mを隔てた書き出し位置において、画像データDm’に基づいてM色パッチPm1が書き始められる。M色パッチPm2はM色パッチPm1からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、M色パッチPm3はM色パッチPm2から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、M色パッチPm4はM色パッチPm3から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込むようになされる。M色パッチPm1〜Pm4は、書込みユニット3Mにおいて、レジストマーク形成用の画像データDm’に基づいて書き込まれる。これにより、感光体ドラム1Mの変動周期λに対してM色パッチPmiをλ/4毎に書き込むことができる。
画像形成ユニット10CではC色用の書込みデータWcに基づいて感光体ドラム1Cを介して中間転写ベルト6にC色のトナー像を形成する。書込みデータWcには、通常の画像形成モード時の画像データDcや、色ズレ補正モード時のレジストマーク形成用の画像データDc’が含まれる。画像形成ユニット10Cでも、色ズレ補正モードが選択されると、書込みデータWc=画像データDc’を書込みユニット3Cに出力される。
例えば、図3Cに示したように、BK色パッチPk1(基準位置)から距離Xk-cを隔てた書き出し位置において、画像データDc’に基づいてC色パッチPc1が書き始められる。C色パッチPc2はC色パッチPc1からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、C色パッチPc3はC色パッチPc2から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、C色パッチPc4はC色パッチPc3から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込まれる。C色パッチPc1〜Pc4は、書込みユニット3Cにおいて、レジストマーク形成用の画像データDc’に基づいて書き込まれる。これにより、感光体ドラム1Cの変動周期λに対してC色パッチPciをλ/4毎に書き込むことができる。
画像形成ユニット10KではBK色用の書込みデータWkに基づいて感光体ドラム1Kを介して中間転写ベルト6にBK色のトナー像を形成するようになされる。書込みデータWkには、通常の画像形成モード時の画像データDkや、色ズレ補正モード時のレジストマーク形成用の画像データDkが含まれる。画像形成ユニット10Kでも、色ズレ補正モードが選択されると、書込みデータWk=画像データDk’を書込みユニット3Kに出力される。
例えば、図3Bに示したBK色パッチPk1が画像データDk’に基づいて基準位置に書き込まれる。BK色パッチPk2は基準位置からλ/4だけ離れた位置に書き込まれ、BK色パッチPk3は基準位置から2λ/4だけ離れた位置に書き込まれ、BK色パッチPk4は基準位置から3λ/4だけ離れた位置に各々書き込まれる。BK色パッチPk1〜Pk4は、書込みユニット3Kにおいて、レジストマーク形成用の画像データDk’に基づいて書き込まれる。これにより、感光体ドラム1Kの変動周期λに対してBK色パッチPkiをλ/4毎に感光体ドラム1Kに書き込むことができる。画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kでは、感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kに書き込まれたレジストマークCRが、各々の色のトナー剤により現像されて中間転写ベルト6に転写される。
上述の制御部15及びレジストセンサ12は速度変動検知手段を構成し、中間転写ベルト6に形成されたレジストマークCRを検知する際に、中間転写ベルト6(作像系)の速度変動を検知するようになされる。もちろん、レジストセンサ12の他に速度変動検知用の専用センサを設けてもよい。レジストセンサ12により検知された速度変動値は、画像検知データDpによって検知演算した各色の色ズレ補正値にフィードバックするようになされる。画像検知データDpは、各マークパターンMP1,MP2のレジストマークCRの読み取り処理から得られたものである。
このようにすると、ベルト駆動ローラ7Aや感光体ドラム1Y等(各作像ユニット)の速度変動を色ズレ補正値に反映することができ、感光体ドラム1Y〜1K及び中間転写ベルト6の周期変動等の低周波変動を除去できるようになる。また、ベルト1周全てに、レジストマークCRを書き込む必要がなく、短時間に色ズレ補正処理を終了できるようになる。
この例ではY色用の書込みユニット3Yには補正部5Yが取り付けられており、制御部15からのユニット位置補正信号Syに基づいて当該書込みユニット3Yの水平位置の傾きを調整するようになされる。同様にしてM色用の書込みユニット3Mには補正部5Mが取り付けられており、制御部15からのユニット位置補正信号Smに基づいて当該書込みユニット3Mの水平位置の傾きを調整するようになされる。C色用の書込みユニット3Cには補正部5Cが取り付けられており、制御部15からのユニット位置補正信号Scに基づいて当該書込みユニット3Cの水平位置の傾きを調整するようになされる(部分横倍補正処理)。
この例で色ズレ量の算出に関しては、BK色のレジストマークCRを基準にしている。Y,M,C色の色画像の書込み位置をBK色に合わせるように調整するためである。例えば、Y色の書込み位置調整に関しては、BK色のレジストマークCRの書込み位置と、Y色のレジストマークCRの書込み位置とを検知し、Y色のレジストマークCRの書込み位置とBK色のレジストマークCRの書込み位置とのズレ量からその補正量を算出する。同様にして、M、C色の書込み位置調整に関しても、BK色のレジストマークCRの書込み位置と、MやC色のレジストマークCRの書込み位置とのズレ量を各々検知し、このズレ量から各々の補正量を算出する。その後、Y、M、C色の画像形成位置を調整するようになされる。
図8は、Y色用の書込みユニット3Y及びそのスキュー調整部9Yの構成例を示す概念図である。図8に示すY色用の書込みユニット3Yは、半導体レーザ光源31、コリメータレンズ32、補助レンズ33、ポリゴンミラー34、ポリゴンモータ35、f(θ)レンズ36、ミラー面結像用のCY1レンズ37、ドラム面結像用のCY2レンズ38、反射板39、ポリゴンモータ駆動基板45及び、LD駆動基板46を有している。
半導体レーザ光源31は、Y色用のLD駆動基板46に接続される。LD駆動基板46には書込みユニット3Yからの書込みデータWyが供給される。色ズレ補正モードが選択されると、書込みデータWy=画像データDy’が書込みユニット3Yに出力される。LD駆動基板46では書込みデータWyがPWM変調され、PWM変調後の所定のパルス幅のレーザ駆動信号SLyを半導体レーザ光源31に出力する。半導体レーザ光源31では、Y色用のレーザ駆動信号SLyに基づいてレーザ光が発生される。半導体レーザ光源31から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ32,補助レンズ33及びCY1レンズ37によって所定のビーム光に整形される。
このビーム光は、ポリゴンミラー34によって主走査方向に偏向される。例えば、ポリゴンミラー34はポリゴンモータ35により駆動される。ポリゴンモータ35にはポリゴン駆動基板45が接続され、先に述べた制御部15からポリゴン駆動基板45には、YポリゴンCLKが供給される。ポリゴン駆動基板45は、YポリゴンCLKに基づき、ポリゴンモータ35を所定の回転速度で回転するようになされる。ポリゴンミラー34によって偏向されるビーム光は、f(θ)レンズ36及びCY2レンズ38によって感光体ドラム1Yの方へ結像される。
この書込みユニット3Yにはスキュー調整部9Yが設けられる。スキュー調整部9Yは本体部に取り付けられる。この本体部には反射板39が設けられ、この反射板39に対峙した位置には、レーザインデックスセンサ49が取り付けられる。レーザインデックスセンサ49はポリゴンミラー34によって偏向されるビーム光を検知して、Y−INDEX信号を制御部15に出力するようになされる。
スキュー調整部9Yは、調整ギヤユニット41及び調整用のモータ42を有している。調整ギヤユニット41にはCY2レンズ38が取り付けられている。調整ギヤユニット41はCY2レンズ38に対して可動自在に取り付けられる。調整用のモータ42ではスキュー調整信号SSyに基づいて調整ギヤユニット41を垂直方向に移動調整するようになされる。なお、他の色用の書込みユニット3M,3C,3K及びそのスキュー調整部の構成例については、その説明を省略する。
この例で色ズレ量の算出に関しては、BK色のレジストマークCRを基準にしている。Y,M,C色の色画像の書込み位置をBK色に合わせるように調整するためである。補正処理内容は例えば、次のi〜vの5つある。補正処理内容のうち、i〜iiiは画像データを補正することにより実現され、iv及びvはモータ42を駆動し、実際に、書込みユニット3Y,3M,3C,3Kを駆動して調整するようになされる。
i.主走査補正処理
この処理は、Y,M,C、BK色の色画像の主走査方向の書出し位置を揃える補正である。例えば、Y色の書込み位置補正に関しては、BK色のレジストマークCRの画像検知データDpと、Y色のレジストマークCRの画像検知データDpからBK色に対するY色の主走査方向の位置ずれ量を求め、ここで求めた位置ずれ量からその補正量を算出する。この補正量に基づいて、Y,M,C色の主走査方向の書込みタイミングを調整してBK色と他のY,M,C色の書込み位置とを揃えるようになされる。
ii.副走査補正処理
この処理は、Y,M,C,BK色の色画像の副走査方向における書出し位置を揃える補正である。例えば、Y色の書込み位置調整に関しては、BK色のレジストマークCRの画像検知データDpと、Y色のレジストマークCRの画像検知データDpからBK色に対するY色の副走査方向の位置ずれ量を求め、ここで求めた位置ずれ量からその補正量を算出する。この補正量に基づいて、Y,M,C色の副走査方向の書込みタイミングを調整してBK色と他のY,M,C色の書込み位置とを揃えるようになされる。
iii.全体横倍補正処理
この処理は、Y,M,C,BK色の色画像の全体における画像形成位置を揃える補正である。例えば、画像クロック信号の周期を調整して、レーザ発光タイミングを調整し、この調整に基づいて全体横倍ズレ量を補正するようになされる。
iv.部分横倍補正処理
この処理は、各書込みユニット3Y,3M,3C,3K等の水平位置の傾きを調整する補正である。例えば、書込みユニット3Yの水平方向の一方が本体部に固定され、他方が可動可能になされ、図7に示したY色用の補正部5Yで位置補正信号Syに基づいて図示しないモータを回転して調整ギヤユニット41を駆動し、書込みユニット3YをX−Y(水平)方向に傾き調整するようになされる。感光体ドラム1Yに対する書込みユニット3Yの水平位置の傾きを調整するためである。他の画像形成ユニット10M,10Cにおいても同様な処理がなされる。
v.スキュー補正処理
この処理は、各書込みユニット3Y,3M,3C,3K内のCY2レンズ38の垂直位置の傾きを調整する補正である。例えば、CY2レンズ38の一方の側は、書込みユニット3Yに支持固定され、他方の側は上下に可動可能になされ、図8に示したY色用のスキュー調整部9Yでモータ42は、スキュー調整信号SSyに基づいて調整ギヤユニット41を駆動し、CY2レンズ38を垂直方向に移動調整するようになされる。感光体ドラム1Yに対するCY2レンズ38の垂直位置の傾きを調整するためである。他の画像形成ユニット10M,10Cにおいても同様な処理がなされる。
図9は、カラー複写機100の制御系の構成例を補足するブロック図である。図9に示すカラー複写機100は、レジストセンサ12、不揮発メモリ14、制御部15、操作部16及び表示部18を有している。制御部15は例えば、A/D変換器13、補正量演算部51、主走査開始タイミング制御部52、副走査開始タイミング制御部53、画素クロック周期制御部54、書込みユニット駆動部55、画像形成ユニット駆動部56及びCPU57から構成される。
レジストセンサ12はA/D変換器13に接続される。A/D変換器13では、色ズレ補正モード時に、レジストセンサ12から出力された画像検知信号S2をA/D変換して二値化した後の画像検知データDpを出力するようになされる。
不揮発メモリ14には、画像検知データDp、色ズレ補正データDεの他に、経過時間情報D[T1]、D[T2]、D[T3]、D[T4]等が格納される。
不揮発メモリ14は、補正量演算部51及びCPU57に接続される。補正量演算部51は主走査補正量算出部511、副走査補正量算出部512、全体横倍補正量算出部513、部分横倍補正量算出部514及びスキュー補正量算出部515から構成される。補正量演算部51では、色ズレ補正モード又は色ズレ補正モード時に、不揮発メモリ14から画像検知データDpを読み出し、この画像検知データDpから各誤差要因(主走査、全体倍率、部分横倍、スキュー)のズレ量が算出され、ここで算出されたズレ量より各誤差要因毎の補正量が求められる。
例えば、主走査補正量算出部511では、不揮発メモリ14から画像検知データDpを読み出して主走査方向の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量を無くすように主走査方向の書き出しタイミングを調整するためのタイミング制御データD11を出力する。このタイミング制御データD11により、主走査方向の位置ずれを補正するようになされる。
副走査補正量算出部512では、不揮発メモリ14から画像検知データDpを読み出して副走査方向の位置ずれ量を算出し、この位置ずれ量を無くすように副走査方向の書き出しタイミングを調整するためのタイミング制御データD12を出力する。このタイミング制御データD12により、副走査方向の位置ずれを補正するようになされる。
全体横倍補正量算出部513では、不揮発メモリ14から画像検知データDpを読み出して全体横倍ズレ量を算出し、この全体横倍ズレ量を無くすように画素クロック信号の周波数を調整するためのクロック制御データD13を出力する。このクロック制御データD13により、全体横倍ズレ量を補正することができる。
部分横倍補正量算出部514では、不揮発メモリ14から画像検知データDpを読み出して部分横倍ズレ量を算出し、この部分横倍ズレ量を無くすように書込みユニット3Y等の水平方向の傾きを調整するためのユニット制御データD14を出力する。このユニット制御データD14により、部分横倍ズレ量を補正することができる。
スキュー補正量算出部515では、不揮発メモリ14から画像検知データDpを読み出してスキューズレ量を算出し、このスキューズレ量を無くすように書込みユニット3Y等の垂直方向の傾きを調整するためのスキュー制御データD15を出力する。このスキュー制御データD15により、スキューズレ量を補正することができる。
図10は、色ズレ補正用のレジストマークCRとレジストセンサ12との関係例を示す図である。
図10に示すレジストマークCRは、色ズレ補正モード時に適用され、主走査方向に平行な線分と、主走査方向に対してθ=45°の角度を有した線分で構成される。例えば、レジストマークCRは「フ」字を構成する。レジストマークCRは、レジストセンサ12のスポット径の照射位置にその中央の点eを合わせ込むように書き込まれる。レジストマークCRは、図9に示したCPU57によって、中間転写ベルト6に形成するように画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kが制御される。
この例で、主走査方向に平行な線分の中央の点eから、副走査方向に平行な補助線を引いて、この45°の角度を有した線分とこの補助線とが交わる点をfとしたとき、この点e−f間の線分の長さをLbとする。この例では、レジストマークCRの点eと点fとの検知時刻の差から点e−f間の線分の長さLbを算出することで、色ズレ補正用のレジストマークCRのレジストセンサ12の検知点に対する主走査方向の位置ずれを検知することができる。
これらの色ズレ補正用のレジストマークCRをレジストセンサ12により検知し、各色のレジストマークCRの画像形成位置に対する色ズレ量を算出し、Y、M、C色の画像形成位置を補正する。この補正は、色ズレ補正モード実行後の画像形成系で次の用紙Pに色画像を形成するための画像データDy,Dm,Dc,Dkを補正して、この色ズレ補正を基づく色画像を精度良く重ね合わせるためである。
図11A〜Hは、レジストセンサ12等による画像検知信号S2の二値化例を示す図である。
この例でCPU57は、中間転写ベルト6に形成されたレジストマークCRを検知する際に、感光体ドラム1Y,1M,1C,1KへのレジストマークCRの書込み開始を許可する書込み開始信号(以下VTOP信号という)を基準にして、中間転写ベルト6上のレジストマークCRの前端エッジ検知時刻と後端エッジ検知時刻とを検知し、レジストマークCRの前端エッジ検知時刻と後端エッジ検知時刻とに基づいて色ズレ補正データDεを演算する。
図11Aに示すレジストセンサ12は、中間転写ベルト6上のレジストマークCRの、図中、直線部(i)及び傾斜部(ii)のエッジを検知して画像検知信号S2を出力する。この例で、「フ」字状のレジストマークCRの成す角度θは45°である。中間転写ベルト6は、一定線速で副走査方向に移動する。レジストセンサ12では、図示しない発光素子からレジストマークCRへ光が照射され、その反射光を受光素子で検知するようになされる。
図11Bに示す画像検知信号S2はレジストセンサ12から得られ、この画像検知信号S2において、L1はベルト(面)検知レベルである。Lthは、画像検知信号S2を二値化するための閾値であり、L2はレジストマークCRに係るマーク検知レベルである。a点は、レジストマーク直線部(i)の前端エッジがレジストセンサ12により検知され、その画像検知信号S2が閾値Lthをクロスした点であり、前端エッジ検知時刻taを与える。この前端エッジ検知時刻taに、図11Dに示す1個目の通過タイミングパルス信号Spが立ち上がる。
b点は、レジストマーク直線部(i)の後端エッジが同様に検知され、その画像検知信号S2が閾値Lthをクロスした点であり、後端エッジ検知時刻tbを与える。この後端エッジ検知時刻tbには、図11Dに示した通過タイミングパルス信号Spが立ち下がる。
同様にして、c点は、レジストマーク傾斜部(ii)の前端エッジがレジストセンサ12により検知され、その画像検知信号S2が閾値Lthをクロスした点であり、前端エッジ検知時刻tcを与える。この前端エッジ検知時刻tcには、図11Dに示す2個目の通過タイミングパルス信号Spが立ち上がる。
d点は、レジストマーク傾斜部(ii)の後端エッジが同様に検知され、その画像検知信号S2が閾値Lthをクロスした点であり、後端エッジ検知時刻tdを与える。この後端エッジ検知時刻tdには、図11Dに示した通過タイミングパルス信号Spが立ち下がる。この二値化後の通過タイミングパルス信号Spは、画像検知データDpとなる。画像検知データDpはBK色のレジストマークCRの書込み位置に対するY,M,C色の書き込み位置のズレ量算出に使用される。
レジストマーク直線部(i)の副走査方向のマーク幅は、中間転写ベルト6が一定線速で副走査方向に移動する場合、図11Fに示す経過時間T2と、図11Eに示す経過時間T1とに基づいて得られる。経過時間T1は、図11Cに示す時刻t0で書込み開始信号(VTOP信号)が立ち上がって、図示しないカウンタが起動され、その後、基準クロック信号のパルス数がカウントされ、前端エッジ検知時刻taになったとき、そのカウンタから出力される出力値(経過時間情報D[T1])によって得られる。
VTOP信号は、感光体ドラム1Y,1M,1C,1KにレジストマークCRの書込みを許可する信号(画像先端信号)である。同様にして、経過時間T2は、カウンタが更に基準クロック信号のパルス数をカウントし、後端エッジ検知時刻tbになったとき、そのカウンタから出力される出力値(経過時間情報D[T2])によって得られる。これらの経過時間情報D[T1]、D[T2]は、不揮発メモリ14に格納される。
色ズレ算出時には、不揮発メモリ14から経過時間情報D[T1]、D[T2]が読み出される。制御部15では、レジストマーク直線部(i)の副走査方向のマーク幅を経過時間情報D[T1]、D[T2]に基づいて(T2−T1)により演算するようになされる。
また、レジストマーク傾斜部(ii)の副走査方向のマーク幅は、同様にして、図11Hに示す経過時間T4と、図11Gに示す経過時間T3とに基づいて与えられる。経過時間T3は、図11Cに示した時刻t0でVTOP信号が立ち上がって、カウンタが起動され、その後、基準クロック信号のパルス数がカウントされ、前端エッジ検知時刻tcになったとき、そのカウンタから出力される出力値(経過時間情報D[T3])によって得られる。
同様にして、経過時間T4は、カウンタが更に基準クロック信号のパルス数をカウントし、後端エッジ検知時刻tbになったとき、そのカウンタから出力される出力値(経過時間情報D[T4])によって得られる。これらの経過時間情報D[T3]、D[T4]は、不揮発メモリ14に格納される。
色ズレ算出時には、不揮発メモリ14から経過時間情報D[T3]、D[T4]が読み出される。制御部15では、レジストマーク傾斜部(ii)の副走査方向のマーク幅を経過時間情報D[T3]、D[T4]に基づいて√2・(T4−T3)/2により演算するようになされる。これらの演算後に得られる情報は、色ズレ補正データとなる。なお、これらのレジストマークCRは、中間転写ベルト6の両側に形成し、これらを2つのレジストセンサ12A,12Bにより検知するようにしてもよい。
図12は、2つのレジストセンサ12A,12BによるレジストマークCRの検知例を示す斜視図である。図12に示すレジストセンサ12A及び12Bは、中間転写ベルト面を見通せる領域であって、中間転写ベルト6の両側端部上に設けられ、画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kによって中間転写ベルト6の両側に形成されたレジストマークCRを検知するようになされる。レジストセンサ12A及び12Bには、光学式センサやラインイメージセンサが使用される。レジストセンサ12A及び12Bは、幅W2l,W2rの非画像領域上に配置される。
図12に示す中間転写ベルト6は、感光体ドラム1Y〜1Kによって形成されたトナー画像を図示しない用紙Pに転写するため、感光体ドラム1Y〜1Kの露光可能幅W0にほぼ等しいベルト幅W0’を有している。
例えば、中間転写ベルト6は、A3サイズの用紙Pの短辺よりも長いベルト幅W0’を有している。感光体ドラム1Y等と同様にして、幅W1の画像領域と、当該画像領域以外であって色ズレ補正用のY、C、M、BKの各色のレジストマークCRが転写される幅W2l,W2rの非画像領域とが主走査方向に並設され、かつ、主走査方向の露光可能幅W0が用紙Pの最大幅よりも大きく設定される。幅W1の画像領域には、幅W2l,W2rの非画像領域へのY、C、M、BKの各色のレジストマークCRの形成と連続して用紙Pに転写するための画像が形成される(同時書込み方式)。
この同時書込み方式において、ベルト駆動ローラ7A等の周期変動の影響をキャンセルさせるためには、ベルト駆動ローラ7A等の周長l4=145mmの3倍である3・l4=435mmの位置へ書き込みが必要になる。つまり、ベルト変動をキャンセルするためには、レジストマークMPの書込み周期をπ位相ずらして検知(測定)すればよい。
例えば、図6Fに示したように、最初のYMCK各色1組みのレジストマークCRを6倍した1セット分の第1のマークパターンMP1を感光体ドラム1Y〜1Kを介して中間転写ベルト6に書き込む。このマークパターンMP1を書き込んだ位置を第1の位置としたとき、その中間転写ベルト6の第1の位置から180°位相がずれた位置に、次のYMCK各色1組みのレジストマークCRを6倍した1セット分の第2のマークパターンMP2を感光体ドラム1Y〜1Kを介して中間転写ベルト6に書き込むようになされる。なお、ジョブ停止による画像データDyの読み取り時間は3.4642secである。
続いて、カラー複写機100の動作例について説明する。図13は、実施形態としてのカラー複写機100の色ズレ補正例を示すフローチャートである。
この実施例では、その像担持面の周長Laがベルト駆動ローラ7A等(作像ユニット)の周期変動要因の最短周期の8倍に合わせられ、その像担持面の周長Laが感光体ドラム1Y〜1K(作像ユニット)の周期変動要因の最短周期の16倍に合わせられた中間転写ベルト6に、Y,M,C及びBKの各色レジストマークCRの6組みを1セットとするマークパターンMPを1/2周長(位相180°)毎に書き込む。中間転写ベルト6を含め、それぞれ速度変動を検知し、各色の位置ずれ量を検知演算して色ズレ補正値を算出するようになされる。
この例では、図5に示したようにベルト駆動ローラ7Aの周長l4=145mmの速度平均値を中間転写ベルト6の1周期に対応させており、レジストセンサ12A等は、レジストマークCRの検知長l3=145mm×2=290mm(13700dot)を検知する。各色のレジストマークCRの実ずれ量は、これらの書込み周期の平均(時間平均)を採り、レジストセンサ12A等に対する各色のレジストマークCRの特有の平均速度を算出する。その後、基準となるBk色の平均速度との差を算出し、それにBk色パッチPk1(基準位置)からの距離(ずれ量)を乗算して、機械特有の係数を乗算するようになされる。
これらを色ズレ補正条件にして、図13に示すフローチャートのステップST1で色ズレ補正検知タイミングか否かを判別する。この際の判別基準は、定着装置17の定着温度が変化して温度差が例えば、前回の温度検知値に対してΔ2℃だけ増加又は減少したとき、画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kが一定時間停止していたとき、主電源がオンされた時、ユーザにより、強制的に補正指示がなされたときに色ズレ補正処理を実行する。
色ズレ補正検知タイミングに到達したと判別された場合は、ステップST2に移行して制御部15は、1回目のマークパターンMP1を構成するレジストマークCRの書き込み処理を開始するように画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kを制御する。色ズレ補正モードでは、制御部15が幅W2l、W2rの非画像領域にレジストマークCRを書き込む処理を実行する。
例えば、書込みデータWy=画像データDy’を書込みユニット3Yに出力される。つまり、感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kの両側端部の幅W2l及びW2rの非画像領域に書き込む色ズレ補正用の画像データDy’がY−信号切換部72Yから書込みユニット3Yに出力される。
書込みユニット3Yでは、制御部15によって色ズレ補正用のレジストマークCRを感光体ドラム1Yを介して中間転写ベルト6に形成するように制御される。
このとき、図6Fに示したように、YMCK各色1組みから成るレジストマークCRを6組み(整数倍)を1セットのマークパターンMP1として感光体ドラム1Y〜1Kに書き込み、該YMCK各色2セットのマークパターンMP1,MP2を感光体ドラム1Y〜1Kから中間転写ベルト6へ転写するようになされる。他の書込みユニット3M,3C,3Kでも、同様にして、制御部15によって色ズレ補正用のレジストマークCRを感光体ドラム1M,1C,1Kを介して中間転写ベルト6に形成するように制御される。
次に、ステップST3に移行して、制御部15はレジストマークCRを順次、読み取って得られる画像検知データDpを入力し、基準位置からの時間(間隔)データを保持するように不揮発メモリ14を制御する。このとき、レジストセンサ12A等は、中間転写ベルト6に書き込まれたレジストマークCRを読み取る。例えば、レジストセンサ12A等は、レジストマークCRの検知長l3=145mm×2=290mm(13700dot)を検知する。レジストセンサ12から出力された画像検知信号S2は、A/D変換器13でA/D変換され、二値化された後の画像検知データDpが不揮発メモリ14等へ記録される。
その後、ステップST4で制御部15は、前回のマークパターンMP1の書き込み開始位置から2回目の書き込み位置に到達したか否かを判別する。このとき、判別基準は、書き込み開始位置から中間転写ベルト6の1/2周期分の位置、すなわち、書き込み開始位置からの経過時間情報が、比較基準値である中間転写ベルト6の半周長l2=約530mm(25275dot)に到達した時刻を検出することにより、2回目の書き込み位置に到達したと判断される。
そして、ステップST5で制御部15は、書き込み位置に到達すると、2回目のマークパターンMP2の書き込みを開始するように画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kを制御する。2回目のマークパターンMP2の書き込みは、前回のレジストマークCRと同様に、幅W2l、W2rの非画像領域にレジストマークCRを書き込むようになされる。
例えば、書込みデータWy=画像データDy’を書込みユニット3Yに出力される。つまり、感光体ドラム1Y,1M,1C,1Kの両側端部の幅W2l及びW2rの非画像領域に書き込む色ズレ補正用の画像データDy’がY−信号切換部72Yから書込みユニット3Yに出力される。
書込みユニット3Yでは、制御部15によって色ズレ補正用のレジストマークCRを感光体ドラム1Yを介して中間転写ベルト6に形成するように制御される。このとき、図6Fに示したように、ベルト半周期の位置で、再度、YMCK各色1組みから成るレジストマークCRを6組みを1セットのマークパターンMP2として感光体ドラム1Y〜1Kに書き込み、該YMCK各色2セットのマークパターンMP1,MP2を感光体ドラム1Y〜1Kから中間転写ベルト6へ転写するようになされる。他の書込みユニット3M,3C,3Kでも、同様にして、制御部15によって色ズレ補正用のレジストマークCRを感光体ドラム1M,1C,1Kを介して中間転写ベルト6に形成するように制御される。
これにより、中間転写ベルト6のベルト周期、ベルト駆動ローラ7A及び「フ」字間隔の条件が満足される。ベルト駆動ローラ7Aの周期変動や感光体ドラムの周期変動を中間転写ベルト6上で再現できるようになる。
その後、ステップST6に移行して、制御部15はレジストマークCRを順次、読み取って得られる画像検知データDpを入力し、基準位置からの時間(間隔)データを保持するように不揮発メモリ14を制御する。例えば、ベルト1周期l1=1070mmの速度平均値を最小限で検知するために、ベルト1周期の1/4の長さl7(=267.5mm以上)をπ位相ずらしてレジストセンサ12等でマークパターンMP2を検知する。このとき、レジストセンサ12A等は、中間転写ベルト6に書き込まれたレジストマークCRを読み取る。例えば、レジストセンサ12A等は、レジストマークCRの検知長l3=145mm×2=290mm(13700dot)を検知する。レジストセンサ12から出力された画像検知信号S2は、A/D変換器13でA/D変換され、二値化された後の画像検知データDpが不揮発メモリ14等へ記録される。
次に、ステップST7に移行して制御部15は、レジストマークCRの読み取りを全部終了したかを検知する。レジストマークCRを全部読み取っていない場合は、ステップST6に戻ってレジストマークCRの読み取り処理を継続する。上述のマークパターンMp1,Mp2の各々のレジストマークCRを全部読み取った場合は、ステップST8に移行して、BK、C,M,Yの各色のレジストマークCRから構成されるnセット目のマークパターンMPnの書込み周期(間隔データ)を算出する。
例えば、1セット目のマークパターンMP1について、図5に示したマークパターンMPの5組のBK、C,M,Yの各色のレジストマークCRからBK色パッチPk1,Pk2,Pk3,Pk4,Pk5の各々の書込み周期Tk1,Tk2,Tk3,Tk4を算出する。同様にして、C色パッチPc1,Pc2,Pc3,Pc4,Pc5の各々の書込み周期Tc1,Tc2,Tc3,Tc4を算出し、M色パッチPm1,Pm2,Pm3,Pm4,Pm5の各々の書込み周期Tm1,Tm2,Tm3,Tm4を算出し、Y色パッチPy1,Py2,Py3,Py4,Py5の各々の書込み周期Ty1,Ty2,Ty3,Ty4を算出する。
そして、ステップST9に移行して、制御部15は、BK、C,M,Yの各色のレジストマークCRから構成されるn+1セット目のマークパターンMPn+1の書込み周期(間隔データ)を算出する。例えば、2セット目のマークパターンMP2について、マークパターンMP1の書込み周期(間隔データ)と同様にして、図5に示したマークパターンMPの5組のBK、C,M,Yの各色のレジストマークCRからBK色パッチPk1,Pk2,Pk3,Pk4,Pk5の各々の書込み周期Tk1,Tk2,Tk3,Tk4を算出する。
更に、C色パッチPc1,Pc2,Pc3,Pc4,Pc5の各々の書込み周期Tc1,Tc2,Tc3,Tc4を算出し、M色パッチPm1,Pm2,Pm3,Pm4,Pm5の各々の書込み周期Tm1,Tm2,Tm3,Tm4を算出し、Y色パッチPy1,Py2,Py3,Py4,Py5の各々の書込み周期Ty1,Ty2,Ty3,Ty4を算出する。その後、ステップST10に移行して制御部15は、マークパターンMP1,MP2の各セットについて、算出した書込み周期Pk1〜Pk4、Pc1〜Pc4Pm1〜Pm4、Py1〜Py4(間隔データ)を平均化する。
そして、ステップST11に移行し、制御部15は、マークパターンMP1,MP2の各セットについて書込み周期Pk1〜Pk4、Pc1〜Pc4Pm1〜Pm4、Py1〜Py4(間隔データ;時間)を各色の基準値からの到達時間に乗算する。例えば、K−C間の実ズレ量εk-cは、図4に示したように、(2)式により演算され、K−M間の実ずれ量εk-mは、(3)式により演算され、K−Y間の実ずれ量εk-yは、(4)式により各々演算される。これにより、レジストセンサ12A等により読み取られたレジストマークCRの画像検知データDpから実ずれ量を算出することができる。
なお、実ズレ量算出時に速度情報を補正するようにしてもよい。例えば、中間転写ベルト6の速度補正データVaveを算出するために、図6Fに示したマークパターンMP1の6組のBK、C,M,Yの各色のレジストマークCRから連続する5組のレジストマークCRの書込み周期τ1(Tk1),τ2(Tk2),τ3(Tk3),τ4(Tk4),τ5(Tk5)を抽出する。1セット目のマークパターンMP1の間隔は、書込み周期τ1〜τ5で与えられる。
また、マークパターンMP2の6組のBK、C,M,Yの各色のレジストマークCRから連続する5組のレジストマークCRの書込み周期τ6(Tk1),τ7(Tk2),τ8(Tk3),τ9(Tk4),τ10(Tk5)を抽出する。2セット目のマークパターンMP2の間隔は、書込み周期τ6〜τ10で与えられる。ここで、書込み周期をτn(n=1〜10)としたとき、平均時間データVaveは、(5)式によって算出される。また、ベルト1周=La、ベルト駆動ローラ7A及びマーク長l5を含んだ速度補正値Vaは、(6)式によって算出される。
その後、ステップST12に移行して制御部15は色ズレ量に基づいて色ズレ補正を実行する。このとき、制御部15は、演算したレジストマークCRの位置ずれ量に基づいてYMCKの各色間における色ズレ補正を実行する。例えば、制御部15は、感光体ドラム1Y,1M,1C,1KへのレジストマークCRの書込み開始を許可する書込み開始信号(以下VTOP信号という)を基準にして、中間転写ベルト6上のレジストマークCRの前端エッジ検知時刻と後端エッジ検知時刻とを検知し、レジストマークCRの前端エッジ検知時刻と後端エッジ検知時刻とに基づいて色ズレ補正データDεを演算する(図11参照)。
このように実施形態に係るカラー複写機100によれば、色ズレ補正処理を実行する際に、制御部15は、Y,M,C及びBKの各色レジストマークCRの組み合わせを1セットとするマークパターンMPを任意のタイミングで1/2周長毎に感光体ドラム1Y〜1Kを介して、中間転写ベルト6に書き込むように画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kを制御する。レジストセンサ12は、画像形成ユニット10Y,10M,10C,10Kによって感光体ドラム1Y〜1Kを介して、中間転写ベルト6に書き込まれたレジストマークCRを検知する。制御部15は、レジストセンサ12によって検知されたレジストマークCRの検知情報から位置ずれ量を演算し、かつ、レジストマークCRの位置ずれ量に基づいてYMCKの各色間における色ズレ補正処理を実行するようになる。
従って、YMCK各色のレジストマークCRを1セットのマークパターンMP1やMP2等として取り扱えるので、感光体ドラム1Y〜1Kを介して、図12に示したような中間転写ベルト6の幅W1の画像領域に画像を書き込む処理と、幅W2l、W2rの非画像領域にレジストマークCRを書き込む処理とを並行して行なうリアルタイム補正モードを容易に実現できるようになる。
リアルタイム補正モードでは、例えば、通常の画像形成ジョブに係るY色用の画像データDy及び色ズレ補正用の画像データDy’がY−信号切換部72Yに出力される。Y−信号切換部72Yでは、Y色用の画像データDy及び色ズレ補正用の画像データDy’を合成して書込みデータWy=Dy+Dy’として書込ユニット3Yに出力される。他のM,C,K色用のM−信号切換部72M,C−信号切換部72C及びK−信号切換部72Kにおいても同様に合成処理され、書込みデータWm=Dm+Dm’が書込ユニット3Mに出力され、書込みデータWc=Dc+Dc’が書込ユニット3Cに出力され、書込みデータWk=Dk+Dk’が書込ユニット3Kに各々出力される。
また、感光体ドラム1Y〜1K(作像ユニット)の周期変動を中間転写ベルト6の周期変動に吸収させることができ、速度変動要因が除かれたレジストマークCRの位置ずれ量を最短時間に検知できるようになる。従って、カラーレジスト補正精度を向上できるようになり、中間転写ベルト6の1周の全ての非画像領域にレジストマークCRを同時に書き込みを行う必要がなく、短時間に補正を終了できるようになる。トナー消費量も必要最小限に抑制できるようになる。
なお、制御部15がYMCK色のレジストマークCRの組み合わせた1セットのマークパターンMP1,MP2を1/2周長毎に感光体ドラム1Y〜1Kに書き込むように書込みユニット3Y,3M,3C,3Kを制御する場合において、前回作成した1セットのマークパターンMP1から連続的に中間転写ベルト6の1/2周期で書き込むタイミングが取れなかった場合に、再度、1/2周期の整数倍を待って残りの1セットのマークパターンMP2を感光体ドラム1Y〜1Kに書き込むように補正するようにしてもよい。
このようにすると、制御部15で連続補正制御を行う場合、ジャムなどで1セットのマークパターンMP1の形成しか実行できなかった場合でも、その1セットを実行した中間転写ベルト6の画像検知データDpを不揮発メモリ14等に記憶し保持していれば、次のチャンスに1/2周期の整数倍遅れで、残り1セットのマークパターンMP2をその不揮発メモリ14から読み出した画像検知データDpに基づいて形成できるようになる。この結果、レジストセンサ12で検知した画像検知データDpが無駄にならならず、このことで、トナー消費量が低減され、フレキシブルな補正制御を実行できるようになる。