JP2009122138A

JP2009122138A - 画像形成装置、プログラムおよび記録媒体

Info

Publication number: JP2009122138A
Application number: JP2007292583A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Shirasaki; 吉徳白崎
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】色合わせ制御実行時間を短縮することができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】画像形成装置は、転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段と、演算された色合わせパターン信号の中心位置によって、各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段とを備え、この手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の画像形成部を並置して、各画像形成部で形成された画像を記録用紙に順次重ねて転写してカラー画像を形成する画像形成装置に関し、特に、色合わせ制御を行なう画像形成装置に関するものである。

一般に、電子写真方式のカラー画像形成装置においては、高速化のために複数の画像形成部を有し、記録用紙上に順次異なる色の像を転写ベルトを介して転写する方式が各種提案されている。

ところで、複数の画像形成部を有する装置の問題点としては、機械精度などの原因により、複数の感光ドラムや搬送ベルトの移動ムラや、各画像形成部の転写位置での感光ドラム外周面と搬送ベルトの移動量の関係などが各色毎にバラバラに発生し、画像を重ね合わせたときに一致せず、色ずれを生じる点が挙げられる。

その色ずれ補正に対する先行技術としては、搬送ベルト上に形成された一連の位置ずれ検知パターン像を正反射光学系からなる光センサを介して読み取り、該読み取られる画像パターンに基づき各色画像間の位置ずれ量を演算し、該演算された位置ずれ量に基づいて、基準色以外の各画像形成部による画像の位置を補正制御するもの等が挙げられる。

ここで、感光体に各色カラー顕像を形成し転写紙上に重ね転写するカラー画像形成装置の、転写ベルト上に、その移動方向に並んだ各色のマークＡｋｒ，・・・／Ａｋｆ，・・・の配列でなるマークセットの複数を形成し、各マークセットの各マークをセンサで検出して、異なるマークセット上の同色マークの基準位置に対するずれ量の平均値を算出するカラー画像形成の色ずれ検出において、転写ベルトの一周範囲内に前記マークセットの前記複数を形成し、異なるマークセット上の同色マークを感光体の３／４周ピッチで形成し、メモリに、２−３Ｖ範囲内のＡ／Ｄ変換データのみを、走査位置Ｎｏｓ宛て格納し、マーク中心点Ａｋｒｐ，Ａｙｒｐを算出することで、色ずれ検出の信頼性を高くし、テストパターンのマーク配列を確実に検出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２０７３３８号公報

しかしながら、前記従来のカラー画像形成装置では、緒原因による位置ずれによって、色ずれ検知パターンが重なって作像されないように、複数の画像形成部によって作像される色ずれ検知パターンの各色間の間隔は、ある程度のマージンを持って作像されている。各色の色ずれ検知パターン間でマージンを取っていることで、色ずれ検知パターン全長は長くなってしまい、色合わせ制御実行時間が長くなってしまう。

本発明の目的は、色合わせ制御実行時間を短縮することができる画像形成装置を提供することである。

請求項１記載の発明は、複数の画像形成部を並置して、各画像形成部の像担持体上に形成された画像を転写ベルトを介して記録用紙に順次重ねて転写してカラー画像を形成する画像形成装置において、転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段と、該演算された色合わせパターン信号の中心位置によって、各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段と備え、この手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させ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、画像形成タイミングを変化させる手段において、全パターンセットのうち、第一セット目の色合わせパターン信号の中心位置を演算し、演算終了後、直後に各画像形成部の像担持体上に形成される色合わせパターンに対して、該演算された色合わせパターン信号の中心位置によって、各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段と備え、この手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、画像形成タイミングを変化させる手段において、全パターンセットの色合わせパターン信号の中心位置を演算し、演算終了後、次回の色合わせ制御実行時に各画像形成部の像担持体上に形成される色合わせパターンに対して、該演算された色合わせパターン信号の中心位置によって、各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段と備え、この手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、画像形成タイミングを変化させる手段において、転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段とを用いて該演算された色合わせパターン信号の中心位置によって、各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段において、タイミングを変化させることで各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を規定量に変化させることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、画像形成タイミングを変化させる手段において、転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段とを用いて該演算された色合わせパターン信号の中心位置によって、各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる場合、タイミングを変化させることで各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を徐々に狭め、色合わせ制御実行時にパターンが重なって作像された場合には失敗とし、各各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を一段階拡げ、その間隔を保つことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項４または５記載の画像形成装置において、各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を狭めることで、パターン全長が短縮され、色合わせ制御実行時間が短縮されることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項４または５記載の画像形成装置において、各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を狭めることで、パターン全長が短縮され、短縮された分さらに追加で色合わせパターンを作像し、色合わせ制御に用いる全パターンの絶対数を増やすことにより色合わせ制御の精度を向上させることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項４または５記載の画像形成装置において、各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を狭めることで、パターン全長が短縮され、転写ベルトの全範囲に対して色合わせパターンが作像されなくなった場合、転写ベルトの周期性に対する補正ができなくなることを考慮し、事前に転写ベルトの各領域の周期性をテーブル値として保管しておき、演算により周期性に対する補正を行なうことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８に記載の機能を制御用情報処理装置に実行させるプログラムである。

請求項１０記載の発明は、請求項９に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。

複数の画像形成部を並置して、各画像形成部の像担持体上に形成された画像を転写ベルトを介して記録用紙に順次重ねて転写してカラー画像を形成する画像形成装置において、各画像形成部の機械的要因での位置ずれによる作像パターンの色ずれを補正するために、色合わせパターンを作像して行なう色合わせ制御において、各画像形成部で作像される色合わせパターン各色間での間隔を変化させることで、パターン全長を狭めることが可能となり、その結果色合わせ制御実行時間を短縮することができる。また、同色合わせ制御実行時間でもパターンセット数を追加することが可能となるため、より高精度の色合わせ制御を行なうことが可能である。

第一の実施の形態ではカラー画像形成装置であるカラーレーザプリンタについての実施の形態を示す。レーザプリンタの構成例を図１に示す。レーザプリンタでは、図１に示す書込ユニット内部において、ＬＤから射出されたレーザ光が回転多面鏡（以下ポリゴンミラー）によって偏光走査された後、fθレンズによってドラム状の感光体の帯電した表面に画像を形成する。この際、レーザ光は画像信号に基づいて変調され点灯、消灯を繰り返し、ポリゴンミラーの回転に従って主走査方向に反復して走査されると同時に、感光体が回転して副走査を行なうことによって感光体上に静電潜像を形成する。

形成された静電潜像は帯電した現像剤（以下トナー）によって現像され、さらにトナーとは反対の電荷を与えられた転写紙等の転写材が感光体に密着させられることでトナーが転写材に転写される。そして、転写材が感光体から分離した後、加熱されることでトナーが転写材上に融着して定着が行なわれる。

図１に示した光センサは、各感光体によって作像される各色の静電潜像の理想位置からの位置ずれを検出するために用いられる。

位置ずれ検出のための色合わせパターンを光センサで読み取り、そこで得られる色合わせパターン信号より位置ずれ量を検出し、その結果を制御ＣＰＵにより書込ユニット部にフィードバックすることで、レーザ光の点灯タイミングを制御し、位置ずれを補正する。

以下、図２を参照する。
色合わせパターンを用いた色合わせ制御の例を以下に示す。

光センサ出力レベルは照射スポット位置が転写ベルト上のときに比べ、色合わせパターン上では低くなる。

これを利用して色合わせパターンの位置を検出する。そして色合わせパターン信号の中心位置を算出することで、色あわせパターンの中心位置を算出する。

各色の色合わせパターン毎に中心位置を算出し、ある基準の色に対して各色の理想位置と中心位置とのずれ量が色ずれ量となる。

この色ずれ量を書込ユニット部にフィードバックし、ＬＤ点灯タイミングを制御することでずれ量を補正する。

上記演算の例を示すと、図２において基準色をKとしたときに、Ｙ、Ｃ、Ｍ各色のＫに対するずれ量のｎセット分（色合わせパターンのセット数）の平均をΔFRyn、ΔFRcn、ΔFRmnとし、各色の理想位置をFRy、FRc、FRmとする。主走査方向に光センサをｍ個設置した場合、そのｍ個の光センサのうち、ΔFRyn、ΔFRcn、ΔFRmnのmax値を示したものをそれぞれΔFRyn-max、ΔFRcn-max、ΔFRmn-maxとし、min値を示したものをΔFRyn-min、ΔFRcn-min、ΔFRmn-minとした場合、最終的なずれ量ΔFRy、ΔFRc、ΔFRmは
ΔFRy = (ΔFRyn-max − ΔFRyn-min)／２ − FRy （Yの場合）（１）
として求められ、他色も同様に求められる。

このずれ量ΔFRy、ΔFRc、ΔFRmを書込ユニット部にフィードバックしてＬＤ点灯タイミングを制御し、色ずれ量の補正を行なう。

ここでは色合わせ制御実行時に第１セット目色ずれ量のみで色合わせパターン間隔を狭める方法を記述する。以下、図３を参照する。

まず、第１セット目色合わせパターンの作像を開始し、光センサにより色合わせパターン信号の位置を検出する。そして算出された第１セット目色合わせパターンの中心位置より色ずれ量を上記の方法で算出する。この第１セット目色ずれ量算出結果を書込ユニット部にフィードバックし、そのタイミングで作像しているｎセット数目色合わせパターン各色の間隔に反映する。

第１セット目色ずれ量のみで色合わせパターン間隔の補正を行なうので、色合わせ制御全体に対してより早いタイミングで効果が得られる。

例えば図４において、１セットパターン長：３８mm、感光体周長：７５mm、転写ベルト片面長：４００mm、
転写位置間隔：８０mm、色合わせパターンセット数：１６セット、
最下流転写位置−光センサ読み取り位置：８０mmとした場合、
第１セット目の色合わせパターン色ずれ量結果による間隔補正制御は第１１セット目から反映することが可能である。

ここでは色合わせ制御実行時に全セットの色ずれ量を用いて、次回色あわせ制御実行時の色合わせパターン間隔を狭める方法を記述する。以下、図５を参照する。

まず、色合わせパターンを順次作像し、光センサにより色合わせパターン信号の位置を順次検出する。そして算出された色合わせパターンの中心位置より全パターンでの色ずれ量を上記で示した方法で算出する。算出した色ずれ量を書込ユニット部にフィードバックし、次回色あわせ制御実行時に色合わせパターン各色の間隔を狭める。

全セットの色ずれ量を用いて、次回色あわせ制御実行時の色合わせパターン間隔を補正するので、次回色合わせ制御の全パターンは同一間隔を保っているため、転写ベルトの周期性に対して均等を保ったまま色合わせ制御が行なえる。

ここでは上記で示した方法で色合わせパターン間隔を狭めるときのその補正間隔の定義の例を記述する。以下、図６を参照する。

まず、色合わせパターン間隔：L、照射スポット径：P、検出ずれ量：FR、検出ずれ量誤差：FReと定義する。

ここでの検出ずれ量誤差：Freとは、緒原因による光センサの取り付け位置の変化による誤差を示している。

色合わせパターンの１セットが《横線＋斜め線（４５°）》で成り立つ色合わせ制御において、
横線での補正後のパターン間隔newLtは
newLt = P + FR +Fre （２）
で定義でき、斜め線での補正後のパターン間隔newLsは
newLs = √２×P + FR +Fre （３）
で定義できる。

各色の色合わせパターンに対して、上記方法で常に一定量に補正間隔を定義することができる。

ここでは上記で示した方法で色合わせパターン間隔を狭めるときのその補正間隔の定義の例を記述する。以下、図７を参照する。

上記で示したように一回の位置検出で一定量までパターン間隔を狭める方法では、一回の色合わせパターンの検出ずれ量結果が他の色合わせパターンの結果と大きく異なった場合、色合わせ制御を失敗してしまう可能性がある。

そこで、一気に間隔を狭めるのではなく、徐々に間隔を狭める方法の例を示す。

まず、色合わせパターン間隔：L、照射スポット径：P、検出ずれ量：FR、検出ずれ量誤差：Fre、
色合わせパターン検出成功回数：nと定義する。

色合わせパターンの１セットが《横線＋斜め線（４５°）》で成り立つ色合わせ制御において、
横線での補正後のパターン間隔newLtは
newLt = L − (FR＋Fre)×n ＞ P + FR +Fre （４）
で定義でき、斜め線での補正後のパターン間隔newLsは
newLt = L − (FR＋Fre)×n ＞ P + FR +Fre （５）
で定義できる。

各色の色合わせパターンに対して、上記の方法で徐々に狭める補正間隔を定義することができる。

ここでは上記で示した方法で実際にパターン間隔を狭めた場合の補正量の例を示す。
色合わせパターン１セット《横線×４色＋斜め線(４５°)×４色》とし、一回の色合わせ制御のセット数を１６セットとする。

まず、色合わせパターン間隔：L = ３.５mm、照射スポット径：P = ０.６mm、検出ずれ量：FR = ２００um、検出ずれ量誤差：Fre = ３０um、１セット全長：SL = ３７.７mm、セット間隔：T = ３.０mm、全パターン長：ALL = ６５９.３mmと仮定すると、
式（２）、（３）より横線補正間隔：ΔLt = L − newLt = ２.６７mm、
斜め線補正間隔：ΔLs = L − newLs = ２.４２mmとなる。

ここで１セット《横線×４色＋斜め線(４５°)×４色》より、
１セット短縮分：ΔSL = SL − ４(L − newLt) − ４(L − newLs) （６）
= １７.９４mm
となる。また、一回の色合わせ制御のセット数は１６セットなので、
長短縮分：ΔALL = ALL −ΔSL×１５（７）
=２６９.２mm
となる。しかし、第１セットの色ずれ量の結果を用いる場合、すでに作像されている色合わせパターンもあるため、全セットに対して間隔を狭めることはできない。

上記の例で示したように第１１セット目から反映することが可能なので、
６セット短縮分：Δ６set =ΔSL×５（８）
= ８９.７mm
となり、８９.７mm全パターン長を短縮することが可能である。

ここでは上記において６セット短縮可能であったときの色合わせパターン追加可能セット数の例を示す。

まず、色合わせパターン間隔を狭めた１セット長：newSLは
newSL = SL − ΔSL （９）
=１９.７６mm
となる。
よって６セット短縮した場合に追加可能なセット数：Nsetは
Nset =Δ６set／newSL （１０）
= ４.５４
となり、最大４セット追加可能となる。

ここでは上記で示した６セット短縮した場合の色合わせ制御短縮時間の例を示す。
例えば線速：F = １２０mm/sとすると、
６セット短縮分時間：Δ６set-time =Δ６set／F （１１）
=７００ms
となり、７００ms色合わせ制御実行時間を短縮することができる。

上記色ずれ量による色合わせパターン間隔補正を行なった場合、転写ベルトの周期特性変化に対応できず、誤差が生じてしまう可能性がある。以下、図８を参照する。

元々、工程段階において転写ベルトの各領域における周期的特性を補正値としてテーブルに保管しておく。そして、色合わせパターン間隔補正により作像されなくなった転写ベルト領域に関しては、補正値よりその周期的特性に対応した色ずれ量を算出し、平均の演算内に含める。

以下に、本発明の第二の実施の形態について説明する。
実施の形態１で記載した転写ベルトを用いずに直接転写紙にトナーを転写させる画像形成装置に対しても同様の効果が得られる。この場合、色合わせパターンは搬送ベルト上に作像される。

以下に、本発明の第三の実施の形態について説明する。
実施の形態１で記載した方法以外の、他の演算方法を用いて色合わせパターンの中心位置を検出する画像形成装置においても同様の効果が得られる。

なお、上述する各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更実施が可能である。本発明は、光センサの出力信号に対してフィードバック制御を行なうことを特徴としているため、光センサを用いての距離測定や位置測定を行なっている分野に応用可能である。

本発明のレーザプリンタ断面図の例である。色合わせパターンの例である。色合わせパターン検出例１である。色合わせパターン間隔補正の例である。色合わせパターン検出例２である。色合わせパターン補正間隔定義の例１である。色合わせパターン補正間隔定義の例２である。転写ベルトの周期的特性対応の例である。

Claims

複数の画像形成部を並置して、各画像形成部の像担持体上に形成された画像を転写ベルトを介して記録用紙に順次重ねて転写してカラー画像を形成する画像形成装置において、
前記転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、
前記色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段と、
該演算された前記色合わせパターン信号の中心位置によって、前記各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段と備え、
前記手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させることを特徴とする画像形成装置。
前記画像形成タイミングを変化させる手段において、
全パターンセットのうち、第一セット目の色合わせパターン信号の中心位置を演算し、演算終了後、直後に各画像形成部の像担持体上に形成される色合わせパターンに対して、該演算された前記色合わせパターン信号の中心位置によって、前記各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段と備え、
前記手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成タイミングを変化させる手段において、
全パターンセットの色合わせパターン信号の中心位置を演算し、演算終了後、次回の色合わせ制御実行時に各画像形成部の像担持体上に形成される色合わせパターンに対して、該演算された前記色合わせパターン信号の中心位置によって、前記各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段と備え、
前記手段により、各画像形成部で作像される色合わせパターンの各色間での間隔を変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成タイミングを変化させる手段において、
前記転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、
前記色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段とを用いて該演算された前記色合わせパターン信号の中心位置によって、前記各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる手段において、タイミングを変化させることで各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を規定量に変化させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記画像形成タイミングを変化させる手段において、
前記転写ベルト上に作像された色あわせパターンを検出して色合わせパターン信号を得る色合わせパターン検出手段と、
前記色合わせパターン信号の中心位置を演算する手段とを用いて該演算された前記色合わせパターン信号の中心位置によって、前記各画像形成部の像担持体上への画像形成タイミングを変化させる場合、タイミングを変化させることで各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を徐々に狭め、色合わせ制御実行時にパターンが重なって作像された場合には失敗とし、各各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を一段階拡げ、その間隔を保つことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を狭めることで、パターン全長が短縮され、色合わせ制御実行時間が短縮されることを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。
各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を狭めることで、パターン全長が短縮され、短縮された分さらに追加で色合わせパターンを作像し、色合わせ制御に用いる全パターンの絶対数を増やすことにより色合わせ制御の精度を向上させることを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。
各画像形成部の像担持体上への作像される色合わせパターンの各色間の間隔を狭めることで、パターン全長が短縮され、転写ベルトの全範囲に対して色合わせパターンが作像されなくなった場合、転写ベルトの周期性に対する補正ができなくなることを考慮し、事前に転写ベルトの各領域の周期性をテーブル値として保管しておき、演算により周期性に対する補正を行なうことを特徴とする請求項４または５記載の画像形成装置。
請求項１〜８に記載の機能を制御用情報処理装置に実行させるプログラム。
請求項９に記載のプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。