JP2010032852A

JP2010032852A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2010032852A
Application number: JP2008195902A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Sunayama; 智志砂山
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2008-07-30
Publication date: 2010-02-12

Abstract

【課題】タンデム方式の画像形成装置におけるレジスト補正処理のために，中間転写体に転写された色の異なる複数のパッチトナー像が所定位置（パッチ通過部）を通過するタイミングを検出する場合に，レジスト補正手段としてのＣＰＵに必要入力ポートの数を減少させること。
【解決手段】パッチ通過部に照射された光の正反射光の強度を検出する正反射光検出手段と，前記パッチ通過部に照射された光の散乱反射光の強度を検出する散乱反射光検出手段と，正反射光検出手段からの信号と前記散乱反射光検出手段からの信号と１つの信号に合成して前記レジスト補正手段に入力する信号合成回路とを備え，前記レジスト補正手段が，入力された合成信号に基づいて前記中間転写体への各色のトナー像の転写位置のずれを修正してなる画像形成装置。
【選択図】図１

Description

本発明は，中間転写体にトナー像を転写する複数の画像形成手段を備え，中間転写体に転写された異なる色の複数のパッチトナー像が所定位置を通過するタイミングを検出し，その検知結果に基づいて中間転写体への各色のトナー像の転写位置のずれを修正するレジスト補正機能を備えた画像形成装置に関するものである。

いわゆるタンデム方式の画像形成装置は，それぞれ異なる色（一般に，ブラック，マゼンダ，シアン，イエロー）のトナー像を感光体（像担持体）から移動中の中間転写ベルト（中間転写体）へ転写する複数の画像形成部を備え，それら複数の画像形成部が各色のトナー像を中間転写ベルト上に重ねて転写することにより，カラーのトナー像を中間転写ベルト表面に形成させ，さらに，そのカラーのトナー像を中間転写ベルトから記録紙へ転写することにより，記録紙上にカラー画像を形成させる。
タンデム方式の画像形成装置において，複数の画像形成部から中間転写ベルトへのトナー像の転写タイミングが，予め想定したタイミングからずれると，中間転写ベルト上に形成されるカラートナー像にいわゆる色ずれが生じ，画質が悪化する。
そこで，タンデム方式の画像形成装置は，複数の画像形成部から中間転写ベルトへ各色のパッチトナー像（パッチパターンのトナー像）を並べて転写し，さらに，その複数のパッチトナー像が所定位置（以下，パッチ通過部Ｑという）を通過するタイミングを検出し，その検知結果に基づいて中間転写ベルトへの各色のトナー像の転写位置のずれを修正するレジスト補正処理を実行する機能を備えるものが多い。
なお，中間転写ベルトへの各色のトナー像の転写位置のずれを修正（補正）する方法としては，複数の画像形成部における感光体ドラムに対する露光タイミングの補正や，中間転写ベルトの移動速度（回転速度）の補正等が採られている。

通常のカラー画像形成装置では，Y（イエロー），M（マゼンダ），C（シアン）のカラートナーと，B（ブラック）のモノクロトナーを用いることが多い。もちろん，M（或いはYやC）とBのみをもちいる場合などもあり得るが，少なくとも１つのカラートナーと，１つのモノクロトナーを用いる場合が一般的である。
ところで，前記したY，M，Cといったカラートナーに光を照射するとその反射光は乱反射成分が多いことが知られている。それとは異なりB（ブラック）のモノクロトナーからの反射光は正反射成分が多くを占める。そのようなトナーの性質に鑑み，カラートナーパッチの間隔を検出するには乱反射成分を検出し，モノクロパッチの間隔を検出するには正反射成分を検出することが行われている。
従って，前記パッチ通過部Ｑに照射した光の正反射光の強度あるいは乱反射光の強度を連続的に検出すれば，その検出信号は，パッチトナー像が前記パッチ通過部Ｑを通過する際に大きく低下或いは上昇する。そのため，前記パッチ通過部Ｑからの正反射光および乱反射光の強度信号の波形から，各色のパッチトナー像それぞれが前記パッチ通過部Ｑを通過するタイミングを検出できる。
図４は，前記パッチ通過部Ｑからの正反射光の強度信号Ｒｍの波形から，パッチトナー像Ｐが前記パッチ通過部Ｑを通過するタイミングを検出する方法の一例を説明する図である。なお，図４（ａ）は，パッチトナー像Ｐが転写されている中間転写ベルト５を表す図，図４（ｂ）は，その中間転写ベルト５のパッチトナー像Ｐの部分が通過する前記パッチ通過部Ｑからの正反射光の強度信号Ｒｍの変化を表す図である。
例えば，正反射光の強度信号Ｒｍが所定のしきい値Ｌｓに対し往復して交差する２回の交差時点ｔ１，ｔ２の中央の時点ｔｘ１（＝（ｔ１＋ｔ２）／２）を前記パッチ通過タイミングとして検出することが考えられる。
また，正反射光の強度信号Ｒｍの波形を所定のしきい値Ｌｓでカットして得られる波形（図４における斜線部の外形）の重心位置に対応する時点ｔｘ２を前記パッチ通過タイミングとして検出することも考えられる。なお，重心位置に対応する時点ｔｘ２は，強度信号Ｒｍの波形を所定のしきい値Ｌｓでカットして得られる波形内の面積Ｓを二等分する位置に相当する時点である。
以上に示す方法により，中間転写ベルト５のパッチトナー像Ｐの中心部分が光の照射部（前記パッチ通過部Ｑ）の中心位置を通過するタイミングを検出できる。
また，特許文献１には，パッチトナー像（トナーパターン）に照射した光の反射光におけるＰ偏光の強度（光量）及びＳ偏光の強度（光量）の両検出信号の時間的ずれを遅延回路により修正し，時間的ずれを修正した両検出信号の差信号を所定のしきい値でカットした波形の重心位置（時間軸上の位置）を検出することにより，パッチトナー像が所定位置（光の照射位置）を通過するタイミングを検出することについて示されている。
特開２００５−１３４７７８号公報

上記のような光強度の信号は乱反射光を計測するＳ波検出器と正反射光を計測するＰ波検出器が異なるため，その間隔については精度の高い方法を採用することが必要である。
図３は，中間転写ベルト５に並べて転写された４色（ブラック(Bk)，イエロー(Y)，シアン(C)，マゼンダ(M)）のパッチトナー像Ｐ（Ｐ１〜Ｐ４）を表す図（ａ），及び上記Ｓ波検出器からの信号を所定のＳ波基準値（カラートナーパッチ幅基準値信号の一例）を閾値として２値化処理したカラーパッチ幅信号と，上記Ｐ波検出器からの信号を所定のＰ波基準値（モノクロトナーパッチ幅基準値信号の一例）を閾値として２値化処理したモノクロパッチ幅信号とを示す図（ｂ）である。

従来は，上記のようにして得られたＳ波検出器からの閾値による２値化処理をした信号と，Ｐ波検出器からの閾値による２値化処理をした信号とをそのままCPUからなるレジスト補正手段に入力し，このレジスト補正手段において，前記中間転写体への各色のトナー像の転写位置のズレを演算していた。

この場合，上記レジスト補正手段としてのＣＰＵには，Ｓ波検出器からの閾値による２値化処理をした信号と，Ｐ波検出器からの閾値による２値化処理をした信号とを入力する２つの入力ポートが必要であると共に，これらのパルス信号の時間差が転写位置のずれに基づくものであるので，上記時間差を求めるためには，１つの方法として，２つの入力ポートから入力された信号を同時に計測するという煩雑な手法を用いるか，あるいは２つの入力ポートから入力された信号を加算して１つの信号とし，その上でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ４つのパルス間の間隔を計測するという手法を用いる必要がある。
しかし，いずれの手法を用いるとしても，上記レジスト補正手段としてのＣＰＵにおける動的信号を入力するための２つの入力ポートを独占せざるを得ない。また，後者の手法では，上記２つの動的な信号を一度記憶する必要があり，上記転写位置のずれに基づく時間差の修正は非常に精度の高い処理を必要とするものであるために大きい記憶領域を必要とする装置とならざるを得ない。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，タンデム方式の画像形成装置におけるレジスト補正処理のために，中間転写体に転写された色の異なる複数のパッチトナー像が所定位置（前記パッチ通過部）を通過するタイミングを検出する場合に，レジスト補正手段としてのＣＰＵに必要入力ポートの数を減少させることができ，それによって，コストダウンを達成できる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は，
それぞれ異なる色のトナー像を像担持体から移動中の中間転写体へ転写する複数の画像形成手段と，該複数の画像形成手段から前記中間転写体へ転写された異なる色の複数のパッチトナー像それぞれが所定のパッチ通過部を通過するタイミングであるパッチ通過タイミングの検出結果に基づいて前記中間転写体への各色のトナー像の転写位置のずれを演算するＣＰＵからなるレジスト補正手段と，を備えた画像形成装置であって，
前記パッチ通過部に照射された光の正反射光の強度を検出する正反射光検出手段と，前記パッチ通過部に照射された光の散乱反射光の強度を検出する散乱反射光検出手段と，前記正反射光検出手段からの信号と前記散乱反射光検出手段からの信号と１つの信号に合成して前記レジスト補正手段に入力する信号合成回路とを備え，
前記レジスト補正手段が，入力された合成信号に基づいて前記中間転写体への各色のトナー像の転写位置のずれを修正してなる画像形成装置として構成されている。
前記信号合成回路の具体的構成としては，
前記正反射光検出手段からの信号とモノクロパッチからの正反射信号に対する基準値であるモノクロトナーパッチ幅基準値信号とを比較する正反射信号比較器と，
前記乱反射光検出手段からの信号とカラーパッチからの乱反射信号に対する基準値であるカラートナーパッチ幅基準値信号とを比較する乱反射信号比較器と，
前記正反射信号比較器からの信号と乱反射信号比較器からの信号とを合成する合成回路とを備えてなる画像形成装置が挙げられる。
前記信号合成回路が，さらに乱反射信号比較器からの信号あるいは正反射信号比較器からの信号を反転させる反転回路を備えてなるものであれば，乱反射信号比較器からの信号と正反射信号比較器からの信号を一連の信号にすることができ，その後の演算が容易となる。

本発明によれば，前記正反射光検出手段からの信号と前記散乱反射光検出手段からの信号とを１つの信号に合成して前記レジスト補正手段に入力するので，レジスト補正手段には，正反射光検出手段からの信号と前記散乱反射光検出手段からの信号とを入力する２つの入力ポートが必要でなく，ポートが１つに省略される。これにより動的データの入力ポートの数を減らすことによって大幅なコストダウンが可能となる。さらに，２つの入力ポートから入力された信号を同時に計測するという煩雑な手法が必要でなく，また，２つの入力ポートから入力された信号を加算して１つの信号とし，その上でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ４つのパルス間の間隔を計測するという手法を用いる場合と比較して上記２つの動的な信号を一度記憶するための大きい記憶領域も必要でなくなり，両方の意味でコストの低い画像形成装置が提供される。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘの主要部の構成を表す図，図２は画像形成装置Ｘが備えるレジスト検出センサ６の構成を表す図，図３は中間転写ベルトに転写された複数色のパッチトナー像とが形成された中間転写ベルトそれぞれに対する正反射光及び散乱反射光の各強度信号の変化，およびその２値化データを表す図，図４はパッチトナー像の通過部からの正反射光の強度信号の波形に基づきパッチトナー像がその通過部を通過するタイミングを検出する方法の一例を説明する図，図５はパッチトナー像の通過部からの反射光の強度信号検出する本発明の一実施形態を示す回路図である。

まず，図１を参照しつつ，本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘの構成について説明する。
画像形成装置Ｘは，いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置であり，図１に示すように，複数の画像形成部０１〜０４と，中間転写ベルト５と，レジスト検出センサ６と，ベルト支持ローラ７と，制御部８とを備えている。
前記画像形成部０１〜０４は，それぞれ異なる色のトナー像を感光体ドラム１１〜１４（像担持体）から移動中の中間転写ベルト５へ転写する電子写真方式の画像形成部（画像形成手段の一例）である。図１に示す例では，中間転写ベルト５の移動方向下流側から順に，ブラック用の画像形成部０１，イエロー用の画像形成部０２，シアン用の画像形成部０３及びマゼンダ用の画像形成部０４が一列に配列されている。
各画像形成部０１〜０４は，トナー像を担持する感光体ドラム１１〜１４，その感光体ドラム１１〜１４の表面を帯電させる帯電装置２１〜２４，帯電された感光体ドラム１１〜１４の表面を露光して静電潜像を書き込む露光装置３１〜３４，感光体ドラム１１〜１４上の静電潜像をトナーにより現像する現像装置４１〜４４，回転する感光体ドラム１１〜１４上のトナー像を移動する中間転写ベルト５に転写する一次転写装置５１〜５４等を備えている。なお，図１には示されていないが，各画像形成部０１〜０４は，感光体ドラム１１〜１４上の残存トナー像を除去するクリーニング装置等も備えている。

前記中間転写ベルト５は，例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端ベルトであり，ベルト支持ローラ７によって支持及び回転駆動される。これにより，中間転写ベルト５は，その表面が各感光体ドラム１１〜１４の表面に接しながら移動する。そして，中間転写ベルト５は，その表面が感光体ドラム１１〜１４と前記一次転写装置５１〜５４との間を通過する際に，感光体ドラム１１〜１４からトナー像が転写される。
なお，図１には図示していないが，画像形成装置Ｘは，中間転写ベルト５に転写されたトナー像を記録紙に転写する二次転写装置，及び記録紙に転写されたトナー像を加熱定着させる定着装置等も備えている。
このように，画像形成装置Ｘは，複数の画像形成部０１〜０４によって各色のトナー像を中間転写ベルト５上に重ねて転写することにより，カラーのトナー像を中間転写ベルト５の表面に形成させ，さらに，そのカラーのトナー像を前記二次転写装置によって中間転写ベルト５から記録紙へ転写することにより，記録紙上にカラー画像を形成させる。

また，制御部８は，ＭＰＵ及びその周辺装置等からなる回路であり，ＭＰＵが所定の制御プログラムを実行することにより，当該画像形成装置Ｘが備える各種の構成部品を制御するものである。
例えば，制御部８は，４つの画像形成部０１〜０４を制御することにより，それらの感光体ドラム１１〜１４から中間転写ベルト５へ各色（ブラック，イエロー，シアン，マゼンダ）のパッチトナー像Ｐ１〜Ｐ４（パッチパターンのトナー像）を並べて転写させ（図３（ａ）参照），さらに，その４色のパッチトナー像Ｐ１〜Ｐ４それぞれが予め定められた位置（以下，パッチ通過部Ｑという）を通過するタイミング（以下，パッチ通過タイミングという）を検出し，その検知結果に基づいて中間転写ベルト５への各色のトナー像の転写位置のずれを演算するレジスト補正処理を実行する（本発明におけるレジスト補正手段の一例）。なお，以下において４色のパッチトナー像Ｐ１〜Ｐ４を総称する場合，パッチトナー像Ｐと称する。

また，レジスト検出センサ６は，前記パッチ通過部Ｑに光を照射するとともに，その反射光の強度を検出する光学センサである。
以下，図２に示す構成図を参照しつつ，レジスト検出センサ６の構成について説明する。
図２に示すように，レジスト検出センサ６は，ＬＥＤ光源６１，第１偏光フィルタ６２，第２偏光フィルタ６３，Ｐ偏光受光素子６４及びＳ偏光受光素子６５を備えている。ここで，第１偏光フィルタ６２及び第２偏光フィルタ６３は，Ｐ偏光（正反射光）のみを通過させ，Ｓ偏光（乱反射光）を反射する光学フィルタである。
レジスト検出センサ６において，ＬＥＤ光源６１の出射光は，第１偏光フィルタ６２の通過によりＰ偏光の成分が抽出され，そのＰ偏光が前記パッチ通過部Ｑに照射される。さらに，前記パッチ通過部Ｑに照射されたＰ偏光の正反射方向において，Ｐ偏光受光素子６４が，第２偏光フィルタ６３を通過したＰ偏光を受光して光電変換することにより，受光したＰ偏光の強度を検出する。これにより，Ｐ偏光受光素子６４は，前記パッチ通過部Ｑに照射された光の正反射光の強度を検出するセンサとして機能する（本発明における正反射光検出手段の一例）。
また，上記Ｐ偏光受光素子６４によって検出されたＰ偏光は、図５において、Ｐ偏光用２値化回路ＣＰ（本発明における正反射信号比較器の一例）に入力され，Ｄ／Ａコンバータより出力される所定のＰ波用基準値（本発明におけるモノクロトナーパッチ幅基準値信号の一例）と比較され，高低の２値信号となって合成回路Ａに入力される。
また，レジスト検出センサ６において，前記パッチ通過部Ｑに照射され，カラーパッチにて反射されたＳ偏光成分は，第２偏光フィルタ６３において反射してＳ偏光受光素子６５に入射される。こうしてＳ偏光受光素子６５が，第２偏光フィルタ６３で反射したＳ偏光を受光して光電変換することにより，受光したＳ偏光の強度を検出する。これにより，Ｓ偏光受光素子６５は，前記パッチ通過部Ｑに照射された光の乱反射光の強度を検出するセンサとして機能する（本発明における乱反射光検出手段の一例）。
また，上記Ｓ偏光受光素子６５によって検出されたＳ偏光はＳ偏光用２値化回路ＣＳ（本発明における乱反射信号比較器の一例）に入力され，Ｄ／Ａコンバータより出力される所定のＳ波用基準値（本発明におけるカラートナーパッチ幅基準値信号の一例）と比較され，高低の２値信号となり，反転回路ＢＸに入力され高低反転された後，合成回路Ａに入力される。
上記反転回路ＢＸに入力されるのは，Ｓ偏光とＰ偏光が高低方向に逆向きになっているからであって，Ｐ偏光側を高低反転しても構わない。
上記のようにして合成回路Ａに入力されたＰ波側の高低２値信号とＳ波側の高低２値信号は合成回路Ａに入力されることで図３（ｃ）に合成信号として示されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂの順に連なる一連のパルス信号となって制御部８（本発明におけるレジスト補正手段の一例）に入力され各色間のズレ量が検出され，その検出量に基づいてレジスト補正が行われる。

上記したようにこの実施形態では，２値化されたＰ波偏光とＳ波偏光が１つの信号に合成された後にＣＰＵよりなる制御部８に入力されるので，レジスト補正手段としてのＣＰＵには，Ｓ波検出器からの閾値による２値化処理をした信号と，Ｐ波検出器からの閾値による２値化処理をした信号とを入力する２つの入力ポートが必要でなく，１つに省略される。これにより動的データの入力ポートの数を減らすことによって大幅なコストダウンが可能となる。さらに，この実施形態では，すでに２値化されたＰ波偏光とＳ波偏光が１つの信号に合成された後にＣＰＵよりなる制御部８に入力されるので，２つの入力ポートから入力された信号を同時に計測するという煩雑な手法が必要でなく，また，２つの入力ポートから入力された信号を加算して１つの信号とし，その上でＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ４つのパルス間の間隔を計測するという手法を用いる場合と比較して上記２つの動的な信号を一度記憶するための大きい記憶領域も必要でなくなり，両方の意味で簡素な画像形成装置を構成することに成功したものである。

本発明は，画像形成装置への利用が可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘの主要部の構成を表す図。画像形成装置Ｘが備えるレジスト検出センサ６の構成を表す図。中間転写ベルトに転写された複数色のパッチトナー像とが形成された中間転写ベルトそれぞれに対する正反射光及び散乱反射光の各強度信号の変化，およびその２値化データを表す図。パッチトナー像の通過部からの正反射光の強度信号の波形に基づきパッチトナー像がその通過部を通過するタイミングを検出する方法の一例を説明する図。パッチトナー像の通過部からの反射光の強度信号検出する本発明の一実施形態を示す回路図。

符号の説明

Ａ：合成回路
ＢＸ：反転回路
ＣＰ，ＣＳ：２値化回路
Ｘ：画像形成装置
５：中間転写ベルト
６：レジスト検出センサ
７：ベルト支持ローラ
８：制御部
１１〜１４：感光体ドラム
２１〜２４：帯電装置
３１〜３４：露光装置
４１〜４４：現像装置
５１〜５４：一次転写装置
６１：ＬＥＤ光源
６２：第１偏光フィルタ
６３：第２偏光フィルタ
６４：Ｐ偏光受光素子
６５：Ｓ偏光受光素子
Ｐ１〜Ｐ４：パッチトナー像
Ｑ：パッチ通過部

Claims

それぞれ異なる色のトナー像を像担持体から移動中の中間転写体へ転写する複数の画像形成手段と，該複数の画像形成手段から前記中間転写体へ転写された異なる色の複数のパッチトナー像それぞれが所定のパッチ通過部を通過するタイミングであるパッチ通過タイミングの検出結果に基づいて前記中間転写体への各色のトナー像の転写位置のずれを演算するＣＰＵからなるレジスト補正手段と，を備えた画像形成装置であって，
前記パッチ通過部に照射された光の正反射光の強度を検出する正反射光検出手段と，
前記パッチ通過部に照射された光の散乱反射光の強度を検出する散乱反射光検出手段と，
前記正反射光検出手段からの信号と前記散乱反射光検出手段からの信号とを１つの信号に合成して前記レジスト補正手段に入力する信号合成回路とを備え，
前記レジスト補正手段が，入力された合成信号に基づいて前記中間転写体への各色のトナー像の転写位置のずれを修正してなる画像形成装置。
前記信号合成回路が，
前記正反射光検出手段からの信号とモノクロパッチからの正反射信号に対する基準値であるモノクロトナーパッチ幅基準値信号とを比較する正反射信号比較器と，
前記乱反射光検出手段からの信号とカラーパッチからの乱反射信号に対する基準値であるカラートナーパッチ幅基準値信号とを比較する乱反射信号比較器と，
前記正反射信号比較器からの信号と乱反射信号比較器からの信号とを合成する合成回路とを備えてなる請求項１に記載の画像形成装置。
前記信号合成回路が，さらに乱反射信号比較器からの信号あるいは正反射信号比較器からの信号を反転させる反転回路を備えてなる請求項２に記載の画像形成装置。