JP2008129285A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重ねズレ検知と補正にあたって、連続印刷時の経時変化による色間レジ量を最小限に抑え、かつ、突発的な色間レジ補正量の変化を低減して、また、その補正にかかる時間は短時間とする。
【解決手段】レジストマークが配置された重ね合わせ画像の重ねズレ検出用の色間レジ補正パターンを形成し、それ読み取って、重ねズレ（位置ズレ）を検出する。色間レジ補正パターンには、画像形成の速度を特に重視したパターンＰと、正確に位置ズレ量を測定ができるよう副走査方向に長いパターン（好適には、パターンＰを複数回繰り返したパターン）と、の２種類を用いる。検出した位置ズレ量をそのまま補正量としてもよいが、検出の精度が高くない場合があるので、好適には、固定の補正量を用いるか、検出した位置ズレ量のうち何割かを補正量とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数個の電子写真プロセス部によって形成された画像を搬送体上の記録媒体に順次重ねて転写紙カラー画像を形成するカラー画像形成装置に関し、特に、各色間の画像位置ズレ量を検出する手段を備えたカラー画像形成装置に関する。

従来、搬送体（搬送ベルト等）に沿って複数個配置された像担持体（感光体等）を含む電子写真プロセス部によって形成された画像を、前記搬送体により搬送される単一の記録媒体（記録用紙等）上に順次重ね合わせて転写することにより、前記記録媒体上にカラー画像を得る電子写真方式を用いたカラー画像形成装置が知られている。

このような電子写真方式を用いた画像形成装置においては、機構の寸法及び駆動系に誤差があると、トナー像が本来形成される位置とはズレた位置に形成されることになるので、画像ムラや、歪み等が発生する。特に上記カラー画像形成装置のように、単一の記録媒体に各色画像を重ねて複数回転写させる方式においては、各色同士の相対的な位置ズレが新たな問題として発生する。

つまり、このようなカラー画像形成装置では、電子写真プロセス部を構成する複数の感光体ドラム（像担持体）の軸間距離の誤差、各感光体ドラムの平行度誤差、光源部から感光体ドラムまで光を導く折り返しミラーなどの光学系の設置誤差、画像の書き込みのタイミング誤差などにより、本来、重ならなければならない記録媒体上の位置に各色画像が重ならず、色間で位置がズレた画像が形成される。この色間の相対的な位置ズレは色ズレとして視覚的に目立ちやすく、画像品質を著しく低下させるという問題がある。とりわけ、複数の感光体を有してなるフルカラー画像形成装置では位置ズレ要因が多いために、その対策は最も難易度が高いとされている。

このような色ズレの原因となる誤差は、機械製造の直後等、初期的に調整を行っても、作像ユニットの交換や、メンテナンス、製品の運搬等によって再び発生するほか、複数枚の画像形成後の各機構部の温度膨張によっても経時的に誤差が変動するため、より短いレンジで調整を行う必要がある。

そこで、このようなカラー画像形成装置において発生する色ズレを補正する手段として、搬送ベルト上に位置ズレ検知マークとなるレジストマーク（トナーマーク）を所定間隔で形成して、形成したレジストマークを検出器で読み取って、その読み取り結果に基づいて位置ズレ量を求め、求めた位置ズレ量に応じて画像形成位置を補正することが行われている。

また、感光体やベルトの周期に依存する位置ズレ量を吸収するために、同色同形状のトナーマークからなるトナーマーク対を複数対用意し、位置ズレ量を測定する技術も提案されている（例えば、特許文献１）。

また、他に、特許文献２では簡素な構成でトナー画像（レジストマークに相当する）の位置ズレ及び濃度の検出を図る従来発明の開示があり、特許文献３及び４では最適な色ズレの安定化を図る従来発明の開示がある。また、特許文献５記載の従来発明は、位置ズレ量検出・補正において要処理時間の圧縮を優先する場合に補正量の過度な変更を防ぐものであり、特許文献６記載の従来発明は、位置ズレ検知を画像形成作業の作業能率を低下させることなく行うためのものである。
特開平１１−０６５２０８号公報 特許第３６４４９２３号公報 特開２００６−０３９０９２号公報 特開２００３−３３７４５６号公報 特開２００４−２９４８４６号公報 特開平１０−０７３９７９号公報

しかしながら、複数個のトナーマークを用意した場合、その原理上位置ズレ検出パターンの副走査方向の長さが長くなり、パターンの形成時間・検知時間がかかるため、位置ズレ補正にかかる時間が長くなるという欠点があった。

また、通常、温度などによって経時的に各色間のズレが発生する場合は、図５のズレ量の経時的変化の推移Ｖのような変化を見せる。色ズレ量は、最初は加速度的に増大するが、ある一定まで大きくなると、飽和してくる。ある一定の枚数間隔で色ズレ補正パターンを形成・検知・補正する場合、その補正間隔を短くすることによって、色ズレ量が許容範囲外になる前に、補正することが可能である。

しかし、補正間隔を短くすると、補正に必要な時間がより一層かかることとなり、マシンダウンタイムの増大となるため、好ましくない。正確に位置ズレ量を測定するにあたって、位置ズレ調整にかかるマシンダウン時間を最小限にしつつ、経時的な位置ズレを補正しなければならない。

そこで本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、連続印刷時の経時変化による色間レジ量を最小限に抑え、かつ、突発的な色間レジ補正量の変化を低減して、また、その補正にかかる時間は短時間とすることを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、各々光学部と潜像形成媒体とを備える複数の画像形成手段と、該複数の画像形成手段を順次通過する無端状ベルト上の記録媒体に、潜像形成された画像を転写する複数の転写手段と、を有し、重ね合わせ画像を形成する画像形成装置であって、重ね合わせ画像の重ねズレ検出用の色間レジ補正パターンを、前記記録媒体に形成する色間レジ補正パターン形成手段と、該色間レジ補正パターン形成手段により形成された色間レジ補正パターンを検出する色間レジ補正パターン検出手段と、該色間レジ補正パターン検出手段による検出結果から基準色に対する検出色の色間レジ補正量を算出する色間レジ補正量算出手段と、該色間レジ補正量算出手段により算出された色間レジ補正量から前記画像形成手段の画像形成条件を補正する補正手段と、を有し、前記色間レジ補正パターンは、色間レジ補正量を正確に測定するための第１の色間レジ補正パターンと、該第１の色間レジ補正パターンに比較して前記色間レジ補正パターン形成手段による形成にかかる時間が短縮されている第２の色間レジ補正パターンと、のいずれか１つを用いることを特徴とする画像形成装置である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、前記第１の色間レジ補正パターンは、前記第２の色間レジ補正パターンを、副走査方向に複数回繰り返して形成されることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像形成装置において、前記色間レジ補正パターンは、前記第２の色間レジ補正パターンを、副走査方向に圧縮した圧縮パターンも用いることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記色間レジ補正パターンは、前記第１の色間レジ補正パターンと、前記第２の色間レジ補正パターンとを、同等の頻度で用いるのではなく、前記第２の色間レジ補正パターンを用いる頻度は、画像形成装置の特性に合わせて変化させられることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記色間レジ補正量算出手段は、前記第２の色間レジ補正パターンを用いる場合には、色間レジの方向成分だけから固定の補正量をもって色間レジ補正量の算出を行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置において、前記色間レジ補正量算出手段は、前記第２の色間レジ補正パターンを用いる場合には、色間レジ補正量を、基準色に対する検出色のズレ量に対する所定の割合とすることを特徴とする。

本発明によれば、連続印刷時の経時変化による色間レジ量を最小限に抑え、かつ、突発的な色間レジ補正量の変化を低減して、また、その補正にかかる時間は短時間とすることができる。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明による実施形態のカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。本実施例による画像形成装置は、イエロー（以下Ｙ）、シアン（以下Ｃ）、マゼンダ（以下Ｍ）、ブラック（以下Ｋ）の４色トナーから一画像を形成するタンデム型の画像形成装置である。この画像形成装置は、それぞれ前記４色のトナー像を形成する４つの感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを備えており、後述するように、これらの感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋを中心として、その外周表面に、帯電装置２、現像装置４、潤滑剤塗布装置３、クリーニング装置８を備えた作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋが、それぞれ図の左から順に配列されている。これらの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ上には、４つのローラ５２、５３、５４、５５に掛け回されて支持された無端状の中間転写ベルト３１が各に感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋに接触しながら図中Ａの方向に駆動移動されている。

４つの作像ユニット１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋの下方には、帯電した各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋの表面に各色の画像データに基づいて照射されるレーザー光Ｌによって潜像を形成する書き込みユニット２５が備えられている。また、中間転写ベルト３１を挟んで、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋと対向する位置には、感光体ドラム１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１上に一次転写する一次転写ローラ３２がそれぞれ配置されている。一次転写ローラ３２は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。

中間転写ベルト３１のローラ５２で支持された部分の外側には、二次転写ローラ３４が圧接されている。二次転写ローラ３４は、図示しない電源に接続されており、所定の電圧が印加される。二次転写ローラ３４と中間転写ベルト３１との接触部が二次転写部であり、中間転写ベルト３１上のトナー像が転写紙に転写される。中間転写ベルト３１のローラ５５で支持された部分の外側には、二次転写後の中間転写ベルト３１の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置３３が設けられている。

二次転写部の上方には、転写紙上のトナー像を転写紙に半永久的に定着させる定着ユニット４０が備えられている。定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータを有する加熱ローラ４２及び定着ローラ４４に巻き掛けられた無端の定着ベルト４３と、定着ベルト４３を介して定着ローラ４４に対向、圧接して配置される加圧ローラ４５とから構成されている。画像形成装置の下部には、転写紙を載置し、二次転写部に向けて転写紙を送り出す給紙装置２０が備えられている。

次に、本実施形態における色間レジ補正機構について説明する。本実施形態においては、上記の感光ドラム１を中心にした画像形成部が、重ね合わせ画像の重ねズレ検出用の色間レジ補正パターン（詳細は後述する）を、中間転写ベルト３１上の記録媒体に形成する。このようにして形成された色間レジ補正パターンを、中間転写ベルト３１の外側であってローラ５３近傍に配置する図示しない読み取り素子が検出する。このようにして得られた検出結果から、本実施形態の図示しない制御部は、基準色に対する検出色の色間レジ補正量を算出する。また、制御部は、このようにして得られた色間レジ補正量から、上記の画像形成部の画像形成条件を補正する。

次に、本実施形態の色間レジ補正パターンについて図面を参照して説明する。本実施形態の色間レジ補正パターンは、図２に示す第１の色間レジ補正パターンと、図３に示す第２の色間レジ補正パターンと、を用いて構成される。

先に、第２の色間レジ補正パターンについて説明する。図３に示すパターンＰが第２の色間レジ補正パターンである。好適には主走査方向に沿って中間転写ベルト３１の幅に広がり、左右と中央に横線と斜め線との組合せによってなる。横線Ｃ１、Ｋ１、Ｍ１、Ｙ１は、副走査方向の色間レジ補正量を測定するために、主走査方向に平行に伸びる。これらに対し、適当な角度（例えば、４５度）をもって傾いた斜め線Ｃ２、Ｋ２、Ｍ２、Ｙ２を置く。上記の横線Ｃ１、Ｋ１、Ｍ１、Ｙ１から斜め線Ｃ２、Ｋ２、Ｍ２、Ｙ２までの相対距離から主走査方向の色間レジ補正量を測定する。

第１の色間レジ補正パターンは、図２に示すように、第２の色間レジ補正パターンを４回繰り返したものであるが、回数に限定されるものではなく８回でも何回でもよい。また、繰り返しパターンに限定するものでもなく、補正の精度を重視するパターンであればよい。もっとも、繰り返したものとすることによって、パターン生成の処理を簡易なものとするという効果が得られるため有利である。

なお、本実施形態による補正をした場合の色間レジ量の推移を、図５の通常の補正をする場合の推移Ｖｏｆｆｓｅｔに示す。

本実施形態が上述のように構成されることによって、すなわち、色間レジの補正を正確な各色間のズレ量を測定するフルセットの色間レジ補正パターンと、パターンの作成時間を優先した最小限の色間レジ補正パターンと、の２種類を用いることによって、連続印刷時の経時変化による色間レジ量を最小限に抑え、かつ、突発的な色間レジ補正量の変化を低減して、また、その補正にかかる時間は短時間となるという効果が得られる。

〔第２の実施形態〕
また、本発明は、上記実施形態において、以下のようにして実施することもできる。
図４の（ｂ）に示すように、パターンの間隔を副走査方向に短縮して第２の色間レジ補正パターンを構成する。図４の（ａ）は、上述の第２の色間レジ補正パターンの一部を示す。（ｂ）と対比するために記載する。（ｂ）は、本実施形態の第２の色間レジ補正パターンの一例を一部だけ示す図である。
本実施形態がこのように構成されることによって、パターンの形成時間が短縮されるという効果が得られる。

本実施形態をより詳細に説明する。すなわち、第２の色間レジ補正パターンは、速度を優先させているため、副走査方向に短縮した補正パターンを用いるのである。パターン形成（及び検知にかかる）時間は、無端状ベルトである中間転写ベルト３１上へのパターン形成の場合、副走査方向の長さに比例するため、時間が節約できる。しかしながら、色間のパターンの相対距離が短くなると、大きな色ズレが発生した場合、色が重なってしまい正しい検知が難しくなる。そのため、第１の色間レジ補正パターンによって、大きなズレを除去しておくことが必要である。

〔第３の実施形態〕
また、本発明は、上記実施形態において、以下のようにして実施することもできる。
色間レジ補正パターンの生成（形成）において、第２の色間レジ補正パターンを用いる頻度を、搭載機の特性によって変化させる構成にする。例えば、経時での色間レジ変化が少ないマシンでは、第２の色間レジ補正パターンの形成を少なくすることによって、全体としてのダウンタイムを低減可能である。逆に経時で色間レジ変化が大きいマシンでは、第２の色間レジ補正パターンを形成する頻度を多くすることによって、突然の色間レジ量の変動を最小限に抑えることができる。本実施形態はより詳細には、例えば、第２の色間レジ補正パターンを用いた色間レジ補正は、１０枚印刷おきに行い、第１の色間レジ補正パターンを用いた色間レジ補正は、２００枚に行う、という構成である。

〔第４の実施形態〕
また、本発明は、上記実施形態において、以下のようにして実施することもできる。
本実施形態の構成は、第２の色間レジ補正パターンの色間レジ検知精度が悪かった場合に、検知されたズレ量の方向成分のみから、色間レジ補正を行うものである。このときの補正量は、固定の値を用いる。本実施形態をこのように構成することによって、検知結果が著しく現実の色間レジ量と異なった場合でも、突発的に大きく色間レジがずれることを防止することができる。

本実施形態をより詳細に説明する。すなわち、第２の色間レジ補正パターンを用いての色間レジ量の検知の精度が悪い場合を考慮して、最大でズレると思われる補正量の、例えば１０分の１の補正量をあらかじめ設定しておいて、第２の色間レジ補正パターンを用いての色間レジ補正は、このあらかじめ設定してある補正量をもって補正を行うのである。この際、第２の色間レジ補正パターンの検知結果は、補正を行う方向のみとする。

この場合のズレ量の推移の予測を、図５の固定補正１による推移Ｖｆｉｘ１と、固定補正２による推移Ｖｆｉｘ２で例示する。

図５の固定補正１による推移Ｖｆｉｘ１は、あらかじめ設定した（固定）補正量をズレ量の予測より十分小さくとった場合のシミュレーションである。実際に色間レジがズレる量より補正量が少ないため、完全に色間レジを補正することはできないが、第１の色間レジ補正パターンを用いた色間レジ補正を行うまでの間のズレ量を抑えることができる。

図５の固定補正２による推移Ｖｆｉｘ２は、あらかじめ設定した（固定）補正量をズレ量の予測より大きめにとった場合のシミュレーションである。実際のズレ量が小さかった場合に、固定値による補正のために逆方向にずれてしまう可能性があるが、全体的には、固定補正１よりも精度よく補正できる。ユーザから許容されるズレ量の最大値（許容ズレ量）が決まっている場合は、あらかじめ設定した補正量を許容ズレ量に設定しておけば、ズレ量が収束に向かうことはないが、逆に大きく外れることもない。

〔第５の実施形態〕
また、本発明は、上記実施形態において、以下のようにして実施することもできる。
上記第４の実施形態において補正量に固定の値を用いるのではなく、これに代えて、検出された色間レジ量の所定の割合を用いる。このように構成することによって、第２の色間レジ補正パターンの、検知精度の悪さを補うことができるという効果が得られる。

本実施形態をより詳細に説明する。すなわち、上記第４の実施形態で用いる補正量に代えて、第２の色間レジ補正パターンで検出した補正量の所定の割合を補正量として用いるのである。例えば、所定の割合を２分の１とした場合、検知されたズレ量が１００μｍだった場合、補正量として５０μｍを用いる。

本発明による実施形態のカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明による実施形態の第１の色間レジ補正パターンの一例を示す図である。 本発明による実施形態の第２の色間レジ補正パターンの一例を示す図である。 （ａ）は、上述の第２の色間レジ補正パターンの一部であり、（ｂ）は、本発明による実施形態の第２の色間レジ補正パターンの他の一例の一部を示す図である。 本発明による色間レジ補正量の推移を補正しない場合のズレ量と比較して示すグラフである。

符号の説明

１、１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ 感光体ドラム
２ 帯電装置
２ａ 帯電ローラ
２ｂ クリーニング装置
３ 潤滑剤塗布装置
３ａ ブラシローラ
３ｂ 固形潤滑剤
３ｃ 潤滑剤保持手段
３ｅ 検出器
３ｆ 加圧手段
３ｇ 駆動手段
３ｊ レバー
４ 現像装置
５ フィードバック制御回路
８ クリーニング装置
１０、１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋ 作像ユニット
２０ 転写紙
２５ 書き込みユニット
３１ 中間転写ベルト
３２ １次転写ロール
３３ 転写ベルトクリーニング装置
３４ ２次転写ローラ
４０ 定着ユニット
Ｃ１ シアン色の横線
Ｃ２ シアン色の斜め線
Ｋ１ 黒色の横線
Ｋ２ 黒色の斜め線
Ｍ１ マゼンダ色の横線
Ｍ２ マゼンダ色の斜め線
Ｙ１ イエロー色の横線
Ｙ２ イエロー色の斜め線
Ｐ パターン
Ｐ１〜Ｐ４ パターンＰの繰り返し

Claims (6)

1. 各々光学部と潜像形成媒体とを備える複数の画像形成手段と、
   該複数の画像形成手段を順次通過する無端状ベルト上の記録媒体に、潜像形成された画像を転写する複数の転写手段と、を有し、重ね合わせ画像を形成する画像形成装置であって、
   重ね合わせ画像の重ねズレ検出用の色間レジ補正パターンを、前記記録媒体に形成する色間レジ補正パターン形成手段と、
   該色間レジ補正パターン形成手段により形成された色間レジ補正パターンを検出する色間レジ補正パターン検出手段と、
   該色間レジ補正パターン検出手段による検出結果から基準色に対する検出色の色間レジ補正量を算出する色間レジ補正量算出手段と、
   該色間レジ補正量算出手段により算出された色間レジ補正量から前記画像形成手段の画像形成条件を補正する補正手段と、を有し、
   前記色間レジ補正パターンは、色間レジ補正量を正確に測定するための第１の色間レジ補正パターンと、該第１の色間レジ補正パターンに比較して前記色間レジ補正パターン形成手段による形成にかかる時間が短縮されている第２の色間レジ補正パターンと、のいずれか１つを用いることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の色間レジ補正パターンは、前記第２の色間レジ補正パターンを、副走査方向に複数回繰り返して形成されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記色間レジ補正パターンは、前記第２の色間レジ補正パターンを、副走査方向に圧縮した圧縮パターンも用いることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記色間レジ補正パターンは、前記第１の色間レジ補正パターンと、前記第２の色間レジ補正パターンとを、同等の頻度で用いるのではなく、前記第２の色間レジ補正パターンを用いる頻度は、画像形成装置の特性に合わせて変化させられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の画像形成装置。
5. 前記色間レジ補正量算出手段は、前記第２の色間レジ補正パターンを用いる場合には、色間レジの方向成分だけから固定の補正量をもって色間レジ補正量の算出を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置。
6. 前記色間レジ補正量算出手段は、前記第２の色間レジ補正パターンを用いる場合には、色間レジ補正量を、基準色に対する検出色のズレ量に対する所定の割合とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の画像形成装置。

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