JP2009053500A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】主走査方向の色ずれ検出用トナーパターンを高精度に、かつ、短時間で検出できる画像形成装置を得る。
【解決手段】複数色のトナーを用いてカラー画像を形成する画像形成装置。主走査方向Ｙの色ずれ検出用トナーパターン５０Ａは、主走査方向Ｙに延在する基準線５１と、所定の角度θを有する第１及び第２斜線５２，５３を備えている。所定位置に固定されているセンサ４５が二つの斜線５２，５３を検出した場合には、基準線５１を検出してからの検出時間に基づいて該検出時間のより大きな斜線５２又は５３の検出信号を用いて色ずれ補正量を算出する。センサ４５が一つの斜線５２又は５３のみを検出した場合には、基準線５１を検出してからの検出時間に基づいて該一つの斜線５２又は５３を特定して色ずれ補正量を算出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置、特に、トナーを用いて画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機などの画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリなどカラー画像を形成するための画像形成装置においては、ＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の４色のトナー画像を感光体上に形成して一つのカラー画像に合成している。合成に際しては、種々の方式が採用されているが、通常、中間転写ベルト上に各色のトナー画像を転写するようにしている。

このようなカラー画像形成装置においては、各色のトナー画像の主走査方向における色ずれを補正するために、特許文献１に記載のように、略三角形状のトナーパターンを中間転写ベルト上に形成し、該トナーパターンを光学的に読み取り、読取り情報から色ずれ補正量を算出している。

図２（Ａ）に、従来一般的に用いられているトナーパターン６０を示す。このトナーパターン６０は、主走査方向Ｙに延在する基準線６１と、該基準線６１の一端から角度θ（通常４５°）で斜めに延在する斜線６２とで構成され、センサ４５を基準線６１及び斜線６２が通過した時間Ｔの情報に基づいて各色の主走査方向Ｙの色ずれを補正している。主走査方向Ｙの色ずれは、通常、レーザにより感光体上に画像を書き込む際の書込みタイミングを調整することにより補正する。

ところで、この種の主走査方向Ｙの色ずれ補正に関しては、トナーパターン６０を高精度に検出できること、トナーパターン６０を短時間で検出できることが要求されている。検出を短時間で行うことは、トナーパターン６０を副走査方向Ｚに短くすることにより達成可能である。即ち、斜線６２を角度θを変えずに副走査方向Ｚの長さを短くすればよい。しかし、この対策では、主走査方向Ｙのずれ量検出範囲がａからａ’へと小さくなり、センサ４５の取付け精度に要求されるレベルが高くなってしまう。

一方、斜線６２の角度θを４５°よりも小さくすることにより、トナーパターン６０が副走査方向Ｚに短くなり、短時間での検出が可能になる。しかし、この対策でも、検出時間Ｔが小さくなるために、検出ノイズなどの影響で検出精度が低下してしまう。

逆に、斜線６２の角度θを４５°よりも大きくすると、検出時間Ｔが大きくなり、検出誤差の影響を小さくすることができ、検出精度が向上する。しかし、トナーパターン６０自体が副走査方向Ｚに長くなってしまうので、検出時間Ｔが増大するのみならず、トナーパターン６０の形成や補正量の演算に要する時間が長くなってしまう。
特開２００６−２５１６３４号公報

そこで、本発明の目的は、色ずれ検出用トナーパターンを検出時間を増大させることなく高精度に検出できかつ検出範囲を大きくもできる、又は、色ずれ検出用トナーパターンの検出精度や主走査方向の検出範囲を低下させることなく短時間で検出できる、画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、
複数色のトナーを用いてそれぞれの色のトナーで画像を形成し、該トナー画像を合成して転写材上に転写する画像形成装置において、
像担持体上に各色のトナーを用いて色ずれ検出用トナーパターンを作成する手段と、
前記トナーパターンを読み取る読取り手段と、
前記読取り手段で読み取った情報から色ずれ補正量を算出し、該補正量に基づいて色ずれ補正を制御する制御手段と、
を備え、
前記トナーパターンには、主走査方向に延在する基準線と、主走査方向に対して所定の角度を有する複数の斜線とが含まれ、
前記制御手段は、前記読取り手段が一つの斜線のみを検出した場合、前記基準線を検出してからの検出時間に基づいて該一つの斜線を特定して色ずれ補正量を算出し、かつ、前記読取り手段が複数の斜線を検出した場合、前記基準線を検出してからの検出時間に基づいて該検出時間のより大きな斜線の検出信号を用いて色ずれ補正量を算出すること、
を特徴とする。

本発明に係る画像形成装置においては、像担持体上に形成される各色の色ずれ検出用トナーパターンは基準線と複数の斜線とで構成されている。読取り手段が複数の斜線を検出した場合には、基準線を検出してからの検出時間に基づいて該検出時間のより大きな斜線の検出信号を用いて色ずれ補正量を算出するため、検出誤差の影響を小さくして高精度に検出でき、主走査方向の検出範囲を大きくすることもできる。また、同じ程度の精度や検出範囲であれば、トナーパターンの副走査方向の長さを短くして、短時間での検出が可能であり、トナーパターンの形成や補正量の演算に関する時間を短縮できる。

一方、読取り手段が一つの斜線のみを検出した場合には、基準線を検出してからの検出時間に基づいて該一つの斜線を特定して色ずれ補正量を算出するため、斜線の基準線に対する角度を４５°よりも大きく設定しておけば、検出誤差の影響を小さくして検出精度が向上し、トナーパターンを副走査方向に長くする必要もない。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に本発明に係る画像形成装置の一実施例である電子写真方式によるカラープリンタ１０の概略構成を示す。このカラープリンタ１０は、いわゆるタンデム式で４色の画像を合成するように構成したもので、感光体ドラム２１、帯電装置２２、画像露光装置２３、現像装置２４、残留トナーや残留電荷のクリーニング装置２５などを含むＹＭＣＫ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像を形成するプリントヘッド２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）が中間転写ベルト１１の直下に並置されている。

画像データは図示しない画像読取り装置（スキャナ）あるいはコンピュータなどから制御部４０の画像メモリに送信される。制御部４０は前記各種作像装置を駆動し、送信された画像データに基づいて各感光体ドラム２１上に静電潜像を形成し、該潜像を現像することでトナー画像を形成する。このような画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

中間転写ベルト１１は、駆動ローラ１２、支持ローラ１３，１４に無端状に張り渡され、矢印Ａ方向に回転可能とされ、２次転写部１５には転写ローラ１６が配置されている。

プリンタ１０の下段には、積載されている転写材を１枚ずつ給紙する自動給紙部３０が設置されている。２次転写部１５の直上にはトナー定着装置４１が設置されている。

各感光体ドラム２１上に形成されたトナー画像は、矢印Ａ方向に回転駆動される中間転写ベルト１１上に１次転写ローラ２６から付与される電界にて順次１次転写され、４色の画像が合成される。一方、転写材は１枚ずつ自動給紙部３０から上方に給紙され、２次転写部１５で転写ローラ１６から付与される電界にて中間転写ベルト１１から合成画像が２次転写される。その後、転写材は定着装置４１に搬送されてトナーの加熱定着が施され、排紙ローラ３８からトレイ３９上に排出される。

（色ずれ補正、図２〜図８参照）
前記カラープリンタ１０においては、各色のトナー画像を中間転写ベルト１１に１次転写して合成した際、各トナー画像が主走査方向Ｙ及び副走査方向Ｚに色ずれを生じていてはならない。ここでは、主走査方向Ｙの色ずれ補正に関して説明する。

主走査方向Ｙの色ずれ補正は、まず、中間転写ベルト１１上に各色のトナーで図２（Ｂ）、図６（Ｂ），（Ｃ）、図７、図８に示すトナーパターン５０Ａ〜５０Ｅのいずれかを形成する。この種のトナーパターンを形成する方法については周知であり、その説明は省略する。そして、トナーパターンを中間転写ベルト１１に近接して設けたセンサ４５（図１参照）にて光学的に読み取る。センサ４５は発光部から所定波長の光をトナーパターンに向けて照射し、正反射／乱反射した光を受光部で受け、受光量に対応する電気出力を発生する。その出力は、通常、トナーの濃度が増してベルト面の露出が少なくなると低くなる。

センサ４５の出力は前記制御部４０に入力され、制御部４０はこの出力（検出情報）から色ずれ補正量を算出し、該補正量に基づいて色ずれ補正を制御する。主走査方向Ｙの色ずれは、前記画像露光装置２３により感光体ドラム２１上に画像を書き込む際の書込みタイミングを調整するなどにより補正する。

図２（Ａ）は、従来、色ずれ補正に用いられていたトナーパターン６０を示す。主走査方向Ｙに延在する基準線６１と、基準線６１の一端から角度θ（４５°）で斜めに延在する斜線６２とで構成されている。主走査方向ＹのサイズＳｙと副走査方向ＺのサイズＳｚとの関係は、Ｓｙ＝Ｓｚとなっている。センサ４５による基準線６１の検出から斜線６２の検出までの時間Ｔに基づいてトナーパターン６０の主走査方向Ｙの位置情報Ｄｘが得られる。

図２（Ｂ）は、本発明で色ずれ補正に用いられる第１例であるトナーパターン５０Ａを示す。このトナーパターン５０Ａは、主走査方向Ｙに延在する基準線５１と、基準線５１の一端から寸法ｄだけ離れた位置から角度θ（約６０°）で斜めに延在する第１斜線５２と、基準線５１の一端から第１斜線５２と平行に延在する第２斜線５３とで構成されている。トナーパターン５０Ａは従来のトナーパターン６０と同様にＳｙ＝Ｓｚであって同じ寸法とされている。従って、トナーパターン５０Ａは、センサ４５による検出時間や主走査方向Ｙの検出範囲ａ、パターン形成時間は従来と同じであるが、以下に説明するように、検出精度が向上している。

前記トナーパターン５０Ａがセンサ４５に対して図２（Ｂ）に示す位置関係で通過する場合、基準線５１、第１斜線５２、第２斜線５３の順にセンサ４５によって検出される。基準線５１の検出から第１斜線５２の検出までの時間をＴ１とし、第２斜線５３の検出までの時間をＴ２とすると、主走査方向Ｙの検出距離Ｄｘは、以下の式（１），（２）で求められる。また、図３には、検出時間に対する検出距離Ｄｘを示している。

時間Ｔ１からは、Ｄｘ＝Ｖ・Ｔ１・（１／ｔａｎθ）＋ｄ …（１）
時間Ｔ２からは、Ｄｘ＝Ｖ・Ｔ２・（１／ｔａｎθ） …（２）
ここで、Ｖはトナーパターン（中間転写ベルト）の移動速度である。

図４は、センサ４５による第１及び第２斜線５２，５３の検出態様を示す。トナーパターン５０Ａの中央領域Ｂ１がセンサ４５を通過する場合、２本の斜線５２，５３が検出される。端部領域Ｂ２がセンサ４５を通過する場合は第２斜線５３のみが検出され、いま一つの端部領域Ｂ３がセンサ４５を通過する場合は第１斜線５２のみが検出される。

斜線のいずれか１本のみが検出された場合に、いずれの斜線が検出されたかを判別するため、各斜線５２，５３は、基準線５１を検出してからの検出時間の範囲が重複しないように、配置されている。具体的には、この条件を満たす配置は、例えば、Ｓｙ＝Ｓｚである場合、

第２斜線５３は基準線５１の一端部からｔａｎθ＝２／３の角度θとなるように、第１斜線５２は第２斜線５３と平行に距離ｄ＝Ｓｙ／３の間隔で、それぞれ２本の斜線５２，５３を配置すればよい。図４において、第１斜線５２のみが検出される時間範囲をＣ１で示し、第２斜線５３のみが検出される時間範囲をＣ２で示す。

ここで、トナーパターン５０Ａを用いて前記制御部４０によって色ずれを検出・補正する制御手順について図５のフローチャートを参照して説明する。

まず、基準線５１を検出し（ステップＳ１）、次に、トナーパターン５０Ａが副走査方向Ｚに移動する時間内で斜線５２，５３が検出された回数とその検出時間を得る（ステップＳ２）。次に、検出回数に基づいて検出本数を判定して２本の場合は（ステップＳ３でＹＥＳ）、検出時間が長いほうの第２斜線５３から検出距離Ｄｘを算出する（ステップＳ６）。

検出が１本の場合は（ステップＳ３でＮＯ）、その検出時間が所定時間内か否かを判定する。ここで、所定時間とは図４に示すＣ２に相当する時間である。所定時間内であれば（ステップＳ４でＹＥＳ）、第２斜線５３が検出されたと判別し、第２斜線５３から検出距離Ｄｘを算出する（ステップＳ６）。一方、所定時間内でなければ（ステップＳ４でＮＯ）、第１斜線５２が検出されたと判別し、第１斜線５２から検出距離Ｄｘを算出する（ステップＳ５）。

続いて、前記ステップＳ５又はＳ６にて算出された検出距離Ｄｘに基づいて、主走査方向Ｙに関する色ずれの補正量を算出する（ステップＳ７）。なお、このような色ずれの補正量を算出する方法、及び、色ずれ補正量に基づいて感光体ドラム２１上への画像形成を制御する方法は従来と同様であり、その説明は省略する。

次に、本発明による効果を図６を参照して説明する。図６（Ａ）は従来のトナーパターン６０を比較のために示している。図６（Ｂ）に示すように、第２例であるトナーパターン５０Ｂは、副走査方向Ｚの長さをΔＺだけ短くしたもので、検出精度を低下させることなく、検出時間を短縮できる。また、主走査方向Ｙの検出範囲も従来と同等である。斜線５２，５３を角度θが従来と同じ４５°で配置することにより、従来のパターン６０よりも副走査方向Ｚの長さを最大で１／３縮小することができる。

図６（Ｂ）に示したトナーパターン５０Ｂでは角度θを４５°よりも大きく設定しているため、センサ４５にて第２斜線５３が検出される場合には従来のパターン６０よりも検出時間が大き目になり、相対的に検出時のノイズなどによる検出誤差の影響が低減され、より精度の高い検出が可能になる。

図６（Ｃ）に示す第３例であるトナーパターン５０Ｃは副走査方向Ｚの長さを大きくすることなく、主走査方向Ｙの検出範囲を大きくしたものである。２本の平行な斜線５２，５３を角度θを４５°で配置した場合、従来のパターン６０よりも主走査方向Ｙの検出範囲ａを最大で３／２倍まで大きくすることができる。

次に、３本以上の斜線を備えた第４例及び第５例であるトナーパターン５０Ｄ，５０Ｅを図７及び図８に示す。第４例は３本の斜線５２，５３，５４を備えたパターン、第５例は４本の斜線５２，５３，５４，５５を備えたパターンである。いずれのトナーパターン５０Ｄ，５０Ｅにおいても、斜線５２〜５５はセンサ４５によって１本又は２本が検出されるように配置され、かつ、検出時間からいずれの１本又は２本が検出されたのかが特定できるように配置されている。

即ち、以上説明したトナーパターン５０Ａ〜５０Ｅにおいては、基準線５１を第１辺とし、基準線５１と平行な辺を第２辺とし、基準線５１の両端から副走査方向Ｚに延在する辺を第３辺及び第４辺としたとき、第１辺〜第４辺で形成される四角形の領域内に、複数の斜線５１〜５５が配置されている。即ち、トナーパターン５０Ａ〜５０Ｅの副走査方向Ｚの寸法は主走査方向Ｙの寸法以下である。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

例えば、画像形成装置は、前述したタンデム方式以外に、一つの感光体を備えた４サイクル方式であってもよく、あるいは、中間転写ベルトに代えて中間転写ドラムを使用する装置であってもよい。また、感光体から直接転写材にトナー画像を転写して合成する装置であってもよい。

本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 トナーパターンの説明図であり、（Ａ）は従来例を示し、（Ｂ）は本発明で用いられる第１例を示す。 トナーパターンの第１例に関して検出時間と検出距離の関係を示すグラフである。 トナーパターンの第１例に関する検出態様の説明図である。 トナーパターンの第１例を使用した検出・補正量算出の制御手順を示すフローチャート図である。 トナーパターンの説明図であり、（Ａ）は従来例を示し、（Ｂ）は本発明で用いられる第２例を示し、（Ｃ）は第３例を示す。 本発明で用いられるトナーパターンの第４例を示す説明図である。 本発明で用いられるトナーパターンの第５例を示す説明図である。

符号の説明

１０…カラープリンタ（画像形成装置）
１１…中間転写ベルト
２１…感光体ドラム
４０…制御部
４５…センサ
５０Ａ〜５０Ｅ…トナーパターン
５１…基準線
５２〜５５…斜線

Claims (4)

1. 複数色のトナーを用いてそれぞれの色のトナーで画像を形成し、該トナー画像を合成して転写材上に転写する画像形成装置において、
   像担持体上に各色のトナーを用いて色ずれ検出用トナーパターンを作成する手段と、
   前記トナーパターンを読み取る読取り手段と、
   前記読取り手段で読み取った情報から色ずれ補正量を算出し、該補正量に基づいて色ずれ補正を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記トナーパターンには、主走査方向に延在する基準線と、主走査方向に対して所定の角度を有する複数の斜線とが含まれ、
   前記制御手段は、前記読取り手段が一つの斜線のみを検出した場合、前記基準線を検出してからの検出時間に基づいて該一つの斜線を特定して色ずれ補正量を算出し、かつ、前記読取り手段が複数の斜線を検出した場合、前記基準線を検出してからの検出時間に基づいて該検出時間のより大きな斜線の検出信号を用いて色ずれ補正量を算出すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記トナーパターンの副走査方向の寸法は主走査方向の寸法以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナーパターンは１本の基準線と互いに平行な２本の斜線とを含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナーパターンは主走査方向に対して４５°以上の角度を有する斜線を含むことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の画像形成装置。

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