JP2008203670A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー残量が低下したときに、当該トナーのテストパターンによる消費量を低減させながらも適正に色ずれ補正できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数の画像形成ユニット５１により形成された異なる色のトナー像を転写合成してカラー画像を形成すると共に、予め設定されたタイミングで各画像形成ユニット５１により所定濃度のテストパターンの相対位置に基づいて合成画像の色ずれを補正する色ずれ補正手段５０ｂを備えた画像形成装置で、前記画像形成ユニット５１の何れかのトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニット５１により形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット５１及び他の画像形成ユニット５１により前記所定濃度より低い濃度で形成して合成テストパターンを形成するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、各画像形成ユニットにより形成されたトナー像を転写合成してカラー画像を形成する転写ベルトと、予め設定されたタイミングで各画像形成ユニットにより所定濃度のテストパターンを各別に形成するパターン形成手段と、前記転写ベルトに転写されたテストパターンを夫々検出するパターン検出センサと、前記パターン検出センサにより検出された各テストパターンの相対位置に基づいて合成画像の色ずれを補正する色ずれ補正手段を備えて構成される画像形成装置に関する。

特許文献１では、トナー色毎に生成されたテストパターンをトナー像検知手段により検出して、レジストレーションのずれの補正やトナー濃度の調整を行なう際に、トナー像検知手段の検出感度を最適値に切り替える画像形成装置が提案されている。
特開２００６−１２６６５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された技術によれば、本来、画像の形成に用いられるトナーが、テストパターンの生成のために消費されてしまうため、トナー残量が低下しているときに所定濃度のテストパターンを生成すると、それだけ画像形成可能な枚数が少なくなる。そこで、テストパターンの生成のために消費されるトナー量を少なくするとトナー濃度が低下してトナー像検知手段により適正に検出できず、レジストレーションのずれの補正やトナー濃度の調整が困難になるという問題があった。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、トナー残量が低下したときに、当該トナーのテストパターンによる消費量を低減させながらも適正に色ずれ補正できる画像形成装置を提供する点にある。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置の第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、各画像形成ユニットにより形成されたトナー像を転写合成してカラー画像を形成する転写ベルトと、予め設定されたタイミングで各画像形成ユニットにより所定濃度のテストパターンを各別に形成するパターン形成手段と、前記転写ベルトに転写されたテストパターンを夫々検出するパターン検出センサと、前記パターン検出センサにより検出された各テストパターンの相対位置に基づいて合成画像の色ずれを補正する色ずれ補正手段を備えて構成される画像形成装置であって、前記パターン形成手段は、前記画像形成ユニットの何れかのトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニットにより形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット及び他の画像形成ユニットにより前記所定濃度より低い濃度で形成し、前記パターン検出センサは前記転写ベルトに転写された合成テストパターンを検出するように構成されている点にある。

単一の画像形成ユニットにより形成された所定濃度より低い濃度のテストパターンをパターン検出センサにより検出することは困難であるが、当該画像形成ユニットと他の画像形成ユニットとが協働して、当該画像形成ユニットが形成するテストパターンを合成すれば、それぞれの濃度が低い場合であっても合成した濃度のテストパターンであればパターン検出センサにより検出可能となる。

そこで、画像形成ユニットの何れかのトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニットにより形成するテストパターンを他の画像形成ユニットと協働して形成した所定濃度の合成テストパターンをパターン形成手段で検出することにより、当該画像形成ユニットのトナー消費量を低減することができるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、前記パターン形成手段は、少なくとも黄色のトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニットにより形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット及び他の画像形成ユニットにより前記所定濃度より低い濃度で形成する点にある。

各色のトナー像による吸光度の違いにより、一般的に黄色のトナー像は他の色のトナー像に較べてパターン検出センサに検出され難いためが、上述の構成によれば、パターン検出センサは黄色の画像形成ユニットに対応するテストパターンを確実に検出することができる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二特徴構成に加えて、前記パターン検出センサにより検出された合成テストパターンに基づく前記色ずれ補正手段による補正量が所定範囲を逸脱するときに、前記パターン形成手段は、前記画像形成ユニットのトナー残量が設定量より低下したときであっても、当該画像形成ユニットにより前記所定濃度のテストパターンを形成する点にある。

合成テストパターンは、少なくとも２つのテストパターンにより構成されるものであり、パターン検出センサの検出方向から見て、夫々が完全一致に重ね合わされて合成テストパターンが形成されることは実際には稀である。合成テストパターンに基づく色ずれ補正手段による補正量が大きいときには、合成テストパターンに対応する複数のテストパターンが重なって濃度が高くなる部分は小さく、夫々に対応する各画像形成ユニットの書き出しタイミングが大きくずれている可能性が高い。即ち、この状態で検出された各テストパターンの相対位置に基づいて合成画像の色ずれ補正を行うことは困難であり、逆に合成画像の色ずれを大きくして画像形成品質を低下させる虞がある。

上述の構成によれば、合成テストパターン形成による色ずれ補正が困難であるときには、所定濃度のテストパターンを形成して色ずれ補正を行うことで、対応する画像形成ユニットにおけるトナー消費量の低減よりも重要な画像形成品質を
一定に維持することができる。

本発明によれば、トナー残量が低下したときに、当該トナーのテストパターンによる消費量を低減させながらも適正に色ずれ補正できる画像形成装置を提供することができるようになった。

以下に、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式による複写機の実施形態について説明する。

本発明による複写機Ａは、図２に示すように、カラー表示部やハードウェアキー等が配置された操作部１と、原稿載置部２にセットされた一連の原稿を順次読込んで電子データからなる画像データに変換する画像読取部３と、画像データに所定の画像処理を施し、給紙カセット４から搬送した記録媒体である用紙上にトナー像を形成して出力する画像形成部５とを備えて構成される。

画像形成部５は、図３に示すように、三本のローラ５４に支持された無端状の転写ベルト５３と、最下部のローラ５４と挟み込むように転写ベルト５３に接触配置された転写ローラ５５と、記録媒体に転写されたトナー像を定着処理する定着ローラ５６と、転写ベルト５３に残留したトナーを除去するクリーナ５７と、転写ベルト５３の周方向に沿って配置されたＭ（マゼンダ）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色に対応した４つの画像形成ユニット５１と、各画像形成ユニット５１に形成され、転写ベルト５３に転写された各色のテストパターンからの反射光量に基づいて各色のテストパターンの濃度を検出するトナー濃度センサ５２と、画像形成部５を制御する画像形成制御部５０とで構成される。

各画像形成ユニット５１は同一ハード構成でなり、図４に示すように、感光体５１０と、感光体５１０の周方向に沿って、感光体５１０表面を一様に帯電させる帯電チャージャー５１１と、画像形成する画像データに応じて感光体５１０表面に光線束を照射して静電潜像を形成する露光ヘッド５１２ａと、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置５１３と、感光体５１０表面のトナーを除去するクリーナ５１４と、感光体５１０の表面電荷を除電する除電ランプ５１５等が配置されて構成されている。

現像装置５１３は、夫々に対応した色のトナーが充填されたトナーカートリッジ５１３ａと、キャリアとトナーカートリッジ５１３ａから補給されるトナーとを撹拌して二成分現像剤５１６として格納する現像槽５１３ｂと、現像槽５１３ｂ内のトナー濃度を検出するインダクタンス検知型のトナー濃度センサ５１３ｃと、二成分現像剤５１６がブラシ状になった磁気ブラシを保持する磁気ロール５１３ｄと、磁気ロール５１３ｄから搬送されたトナーをトナー薄層として保持して感光体５１０表面に形成された静電潜像を現像する現像ロール５１３ｅを備えて構成されている。

露光ヘッド５１２ａは、図５に示すように、感光体５１０表面に静電潜像を形成する光線束の光源であるレーザ素子５１２ｂと、コリメータレンズ５１２ｃ及び絞り５１２ｄとから構成され、ポリゴンミラー５１２ｅ等と共に走査ユニットを構成する。走査ユニットは、図示しないポリゴンモータにより回転駆動され、露光ヘッド５１２ａから射出される光線束をｆ−θレンズ５１２ｆを介して被走査面である感光体５１０表面に向けて偏向走査するポリゴンミラー５１２ｅと、ポリゴンミラー５１２ｅから偏向走査される光線束を検出したときに検出信号であるＢＤ信号を出力するＢＤセンサ５１２ｇとを備える。

トナー濃度センサ５２は、図３に示すように、転写ベルト５３の周方向に沿って配置された画像形成ユニット５１の下流側に配置され、図６に示すように、転写ベルト５３の法線方向に対して所定の傾斜角度で単一の偏光光を投光する投光部５２０と、前記法線方向に対して投光部５２０と反対側に配置され、転写ベルト５３からの反射光を前記投光光と同一の第１の偏光光と前記投光光と異なる第２の偏光光とに分離する偏光分離部５２２と、前記第１及び前記第２の偏光光を受光する第１及び第２の受光部５２１とを備えて構成され、前記第１及び前記第２の偏光光の光量差から転写ベルト５３に転写されたトナー像のトナー濃度を検出する。

画像形成制御部５０は、各ＢＤ信号に基づいて、画像形成ユニット５１毎にポリゴンミラー５１２ｅの回転速度を調整して、光線束による感光体５１０表面の走査タイミングを調整した後、画像読取部３に生成された画像データに基づいて各画像形成ユニット５１にトナー像を形成させ、転写ベルト５３に転写させて合成しカラー画像を形成させる。画像形成制御部５０は、カラー画像を形成するため、各画像形成ユニット５１によるトナー像形成タイミングや転写ベルト５３への転写タイミングを制御している。

更に、画像形成制御部５０は、各画像形成ユニット５１により形成されるトナー像を合成して色ずれのないカラー画像を形成するため、複写機Ａの電源投入時や所定枚数の画像形成を実行した時などの予め設定されたタイミングで、各画像形成ユニット５１に所定濃度のテストパターンを各別に形成させ、転写ベルト５３に転写されたテストパターンをトナー濃度センサ５２に夫々検出させ、トナー濃度センサ５２により検出された各テストパターンの相対位置に基づいて合成画像の色ずれを補正する。

即ち、画像形成制御部５０は、図１に示すように、本発明におけるパターン形成手段５０ａと色ずれ補正手段５０ｂを備え、トナー濃度センサ５２は本発明におけるパターン検出センサであり、色ずれ補正手段５０ｂは、予め設定されたタイミングでパターン形成手段５０ａに指令して、各画像形成ユニット５０に同時にテストパターンを形成させて転写ベルト５３に転写させ、トナー濃度センサ５２からの検出信号を受信して各テストパターンの相対位置を検出し、色ずれ補正を実行する。

トナー濃度センサ５２は、図７に示すように、パターン形成手段５０ａからの制御をうけた各画像形成ユニット５１が同時に形成して転写ベルト５３に転写したテストパターンの濃度を検出し、検出濃度が所定の検出閾値を超えると検出信号を出力するように構成され、色ずれ補正手段５０ｂは、各検出信号の立上りエッジと立下りエッジの中央をもってテストパターンが検出されたものとして、その検出時間差（ｔ２−ｔ１）、（ｔ３−ｔ２）、（ｔ４−ｔ３）から各テストパターンの相対位置を取得し、相対位置に基づいて各画像形成ユニット５１により形成されるトナー像が一致して転写ベルト５３に転写されるように各転写タイミングを補正して合成画像の色ずれを補正するように構成されている。なお、転写ベルト５３は所定の一定速度で回転し、また、転写ベルト５３へのテストパターンの転写タイミングは同時であるので、色ずれ補正手段５０ｂは、各テストパターンの検出時間差（ｔ２−ｔ１）、（ｔ３−ｔ２）、（ｔ４−ｔ３）から各テストパターンの相対位置を取得することが可能であり、相対位置が等間隔となるように転写タイミングを調整するのである。

ところで、画像形成ユニット５１の現像槽５１３ｂに設置されたトナー濃度センサ５１３ｃに検出された二成分現像剤５１６のトナー濃度は、画像形成制御部５０に出力されるが、パターン形成手段５０ａは、黄色の画像形成ユニット５１の現像槽５１３ｂのトナー濃度、つまり、トナー残量が予め設定した設定量より低下したときに、当該画像形成ユニット５１及び他の画像形成ユニット５１により前記所定濃度より低い濃度でテストパターンを形成し、トナー濃度センサ５２は転写ベルト５３に転写された合成テストパターンを当該画像形成ユニット５１に対応するテストパターンとして検出するように構成されている。

二成分現像剤５１６のトナー残量として予め設定した設定量は、複写機Ａの使用状況により適正な値を設定すればよく、例えば、ベタ画像を出力するなどしてトナーが大量消費されてトナーカートリッジ５１３ａからのトナー補給を緊急に行う必要がある残量である３０％などを設定すればよい。

合成テストパターンの形成について説明すると、パターン形成手段５０ａは、トナー残量の少ない黄色の画像形成ユニット５１により所定濃度より低い濃度で形成されて転写ベルト５３に転写されたテストパターンに重なるようにタイミングを調整して、他の画像形成ユニット５１に所定濃度より低い濃度でテストパターンを形成させて転写ベルト５３に転写させ合成テストパターンを形成させる。

トナー濃度センサ５２は、図８に示すように、単色のテストパターンと同様に合成テストパターンの濃度を検出し、検出濃度が所定の検出閾値を超えると検出信号を出力する。色ずれ補正手段５０ｂは、前記検出信号の立上りエッジと立下りエッジの中央をもって黄色のテストパターンが検出されたものとし、各テストパターンの検出時間差（ｔ２−ｔ１）、（ｔ３−ｔ２）、（ｔ４−ｔ３）から各テストパターンの相対位置を取得し、相対位置に基づいて各画像形成ユニット５１により形成されるトナー像が一致して転写ベルト５３に転写されるように各転写タイミング等を補正して合成画像の色ずれを補正する。なお、図８では、合成テストパターンは、黄色とマゼンダのテストパターンが重ね合わせられて形成されているが、合成テストパターンは黄色とマゼンダのテストパターンだけでなく、黄色とシアンのテストパターンや黄色とブラックのテストパターンにより形成されるものであっても良い。つまり、各テストパターンは、単独ではトナー濃度センサ５２に検出されない濃度で、且つ、他のテストパターンと合成された際にはトナー濃度センサ５２に検出される濃度で形成されるものであればよい。

更に、トナー濃度センサ５２により検出された合成テストパターンに基づく色ずれ補正手段５０ｂによる補正量が所定範囲を逸脱するときに、パターン形成手段５０ａは、黄色の画像形成ユニット５１のトナー残量が設定量より低下したときであっても、当該画像形成ユニット５１により所定濃度のテストパターンを形成するように構成されている。

以下に、色ずれ補正手段５０ｂによる色ずれ補正動作を、図９に示すフローチャートを用いて説明する。

複写機Ａに電源が投入され、または複写機Ａで所定枚数の印刷が実行されるなどの予め設定された所定のタイミングで（Ｓ１）、色ずれ補正手段５０ａは黄色の画像形成ユニット５１のトナー濃度センサ５１３ｃにより検出されたトナー残量を取得する（Ｓ２）。

トナー残量が設定量以上であるとき（Ｓ３）、パターン形成手段５０ａに指令して、各画像形成ユニット５１に所定濃度のテストパターンを形成させて（Ｓ４）、各テストパターンを転写ベルト５３に転写させ（Ｓ５）、トナー残量が設定量より低下したとき（Ｓ３）、ブラックとシアンとマゼンダの画像形成ユニット５１に所定濃度のテストパターンを形成させると共に、黄色の画像形成ユニット５１のテストパターン形成のタイミングで黄色とマゼンダの画像形成ユニット５１とに所定濃度よりも低い濃度のテストパターンを形成させて（Ｓ６）、各テストパターンを転写ベルト５３に転写させる（Ｓ５）。

各テストパターンはトナー濃度センサ５２に検出され（Ｓ７）、トナー濃度が予め設定した検出閾値を超えると（Ｓ８）、トナー濃度センサ５２は検出信号を出力し（Ｓ９）、色ずれ補正手段は当該検出信号に基づいて各テストパターンの相対位置を検出する（Ｓ１０）。

合成テストパターン形成時であって（Ｓ１１）、相対位置に基づく補正量が所定範囲を逸脱するときには（Ｓ１２）、色ずれ補正手段５０ｂは、パターン形成手段５０ａに指示して、黄色を含む各画像形成ユニット５１に所定濃度のテストパターンを形成させて（Ｓ４）、ステップ５からの各ステップを実行させ、合成テストパターン形成時でなく（Ｓ１１）、または相対位置に基づく補正量が所定範囲を逸脱しないときには（Ｓ１２）、相対位置に基づいて色ずれ補正を行う（Ｓ１３）。

以下に、別実施形態について説明する。

上述の実施形態では、合成画像の色ずれ補正は、色ずれ補正手段５０ｂが色ずれ補正動作を制御する構成としたが、パターン形成手段５０ａが制御するものであっても良い。

上述の実施形態では、パターン形成手段５０ａは黄色のトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニット５１により形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット５１及び他の画像形成ユニット５１により所定濃度より低い濃度で形成するものとして説明したが、画像形成ユニット５１の何れかのトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニット５１により形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット５１及び他の画像形成ユニット５１により所定濃度より低い濃度で形成するものであってもよく、合成テストパターンを形成する際には、対応する各テストパターンは、単独ではトナー濃度センサ５２に検出されない濃度で、且つ、他のテストパターンと合成された際にはトナー濃度センサ５２に検出される濃度で形成されるものであればよい。

上述の実施形態では、色ずれ補正手段５０ｂは、トナー濃度センサ５２から出力された検出信号の立上りエッジと立下りエッジの中央をもってテストパターンが検出されたものと判断するものとしたが、検出信号の立上りエッジまたは立下りエッジを持ってテストパターンが検出されたものと判断するものであってもよい。

上述の実施形態では、トナー濃度センサ５２は、色ずれ補正においてパターン検出センサとして説明したが、色ずれ補正だけではなく、各画像形成ユニット５１により形成されるトナー像のトナー濃度調整におけるトナー濃度センサとして用いることも可能である。

上述の実施形態では、合成テストパターンに基づく色ずれ補正手段５０ｂによる補正量が所定範囲を逸脱するときに、パターン形成手段は、画像形成ユニット５０のトナー残量が設定量より低下したときであっても、当該画像形成ユニット５０により所定濃度のテストパターンを形成するとして説明したが、補正量が所定範囲を逸脱するときには色ずれ補正を行わず、トナー残量が設定量に復帰したときに、各画像形成ユニット５０に所定濃度のテストパターンを形成させて色ずれ補正を実行するものであってもよい。

上述した実施形態では、転写ベルト５３にテストパターンを転写してトナー濃度を検出するものとしたが、記録媒体にテストパターンを転写してトナー濃度を検出するものであっても良い。

上述した実施形態では、現像槽５１３ｂ内のトナー残量が設定量より低下したときに、対応する画像形成ユニット５１に対する合成パターンを形成するものとしたが、トナーカートリッジ５１３ａに充填されたトナー残量が設定量より低下したときに、対応する画像形成ユニット５１に対する合成パターンを形成するものであってもよい。

上述した複数の実施例は共に単独で構成されるものばかりではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜組み合わせるも可能である。

上述した実施形態は何れも本発明の一実施例に過ぎず、当該記載により本発明の範囲が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更することができることは言うまでもない。

本発明に関する画像形成制御部のブロック構成図 複写機の説明図 画像形成部の説明図 画像形成ユニットの説明図 走査ユニットの説明図 パターン検出センサ（トナー濃度センサ）の説明図 パターン検出センサによるテストパターン検出の説明図（合成テストパターンを含まない） パターン検出センサによるテストパターン検出の説明図（合成テストパターンを含む） 色ずれ補正動作の説明に用いるフローチャート

符号の説明

５０：画像形成制御部
５０ａ：パターン形成手段
５０ｂ：色ずれ補正手段
５１：画像形成ユニット
５２：パターン検出センサ（トナー濃度センサ）
５３：転写ベルト
５１３ｃ：トナー濃度センサ（インダクタンス検知型）

Claims (3)

1. 異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、各画像形成ユニットにより形成されたトナー像を転写合成してカラー画像を形成する転写ベルトと、予め設定されたタイミングで各画像形成ユニットにより所定濃度のテストパターンを各別に形成するパターン形成手段と、前記転写ベルトに転写されたテストパターンを夫々検出するパターン検出センサと、前記パターン検出センサにより検出された各テストパターンの相対位置に基づいて合成画像の色ずれを補正する色ずれ補正手段を備えて構成される画像形成装置であって、
   前記パターン形成手段は、前記画像形成ユニットの何れかのトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニットにより形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット及び他の画像形成ユニットにより前記所定濃度より低い濃度で形成し、前記パターン検出センサは前記転写ベルトに転写された合成テストパターンを検出するように構成されている画像形成装置。
2. 前記パターン形成手段は、少なくとも黄色のトナー残量が設定量より低下したときに、当該画像形成ユニットにより形成するテストパターンを、当該画像形成ユニット及び他の画像形成ユニットにより前記所定濃度より低い濃度で形成する請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記パターン検出センサにより検出された合成テストパターンに基づく前記色ずれ補正手段による補正量が所定範囲を逸脱するときに、前記パターン形成手段は、前記画像形成ユニットのトナー残量が設定量より低下したときであっても、当該画像形成ユニットにより前記所定濃度のテストパターンを形成する請求項１または２記載の画像形成装置。