JP2010102168A - カラー画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】画像形成中であってもレジストの検出が実施可能であり、更に当該レジスト検出時の印字率とレジスト補正時における印字率が異なる場合であっても高精度でレジスト補正を行うことが可能なカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】前記中間転写体上の画像形成領域外に形成された位置ずれ検出用のレジストマークの通過タイミングを検出するレジスト検出部を有し、
補正制御部は、レジストマークの通過タイミングを検出した時における中間転写体6上の画像形成領域内の印字率p1と、
レジスト補正を実行する時の前記中間転写体上の画像形成領域内の印字率p2と、
を比較し、その比較結果に基づいて前記シフト量の補正を行い、補正したシフト量に基づいて該レジスト補正を実行する。
【選択図】図5

Description

本発明は、複数の画像形成ユニットを中間転写ベルトの周辺に配置した複写機、プリンタ、ファクシミリ等のカラー画像形成装置に関する。
近年、カラー画像形成装置の高速化及び高機能化の流れにより、中間転写ベルトを用いたタンデム方式のカラー画像形成装置が市場に出回っている。中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置は、一般に、中間転写ベルトの近傍に像担持体、帯電手段、書込手段、現像手段、及びクリーニング手段からなる異なる色のトナーを現像する複数の画像形成ユニットを配設する。そして当該画像形ユニットにより中間転写ベルト表面に複数色のトナー像を転写させて重ね合わせのカラー画像を形成し、転写位置で用紙に一括して転写する。
このような構成を有するタンデム方式のカラー画像形成装置においては、それぞれの画像形成ユニットにより形成されるトナー像間の位置精度は重要であり、位置精度が不十分な場合にはトナー像同士の色ずれの問題となる。
色ずれは、一般に、書込みユニット、像担持体の組み立て公差により生じる。また、外気温の変化や、連続使用により機内温度が変化することで、書込部や、像担持体等の支持部が伸縮し経時的に位置ずれを生じ、これを原因として発生すると考えられる。
また、色ずれの対策としての代表的な技術の一つに、中間転写ベルト上にそれぞれの画像形成ユニットによりレジストマーク(位置ずれ検出用マーク)を形成し、このレジストマークの位置と基準の画像形成ユニット(基準色)で形成したレジストマークの位置とを比較し、色ずれ量としてセンサで検知し、検知した色ずれ量に応じて書込装置の書込開始位置(タイミング)を制御することにより色ずれの補正(以下、レジスト補正という)を行うという技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また一方で、以下に説明する「中抜け」現象に対する対策や、所定以上の負荷を付与した方が高精度で回転できる等の理由により、中間転写ベルトの周速度(移動速度ともいう)と、像担持体の周速度とを異ならせた設定にする必要が生じる場合がある。
「中抜け」現象とは、中間転写ベルトを用いた転写方式において生じる問題であり、像担持体から中間転写ベルトへの一次転写の際に細線やドット画像の中央部にトナー像が十分に転写できず、周囲との比較において白く抜ける虫食い状態の画像が形成される現象のことである。このような「中抜け」現象へ防止対策として、特許文献1に開示されている画像形成装置では、中間転写ベルトの周速度を像担持体の周速度よりも僅かに速くしている。
更に、像担持体と中間転写ベルトとの間には静電吸着力や摩擦力による付着力が作用しているが、当該付着力は中間転写ベルトの内側から像担持体側への付勢力や転写電界を形成する一次転写ローラの状態によっても異なるが、像担持体と中間転写ベルトの間のトナー像の量、つまり印字率に依存して大きく異なる。一般的に、前記付着力が大きい場合には像担持体の周速度は、中間転写ベルトの周速度に倣うことになり両者は一致する傾向となり、逆に前記付着力が小さい場合には、像担持体の周速度は自身の本来の周速度に近づくことになり両者の速度差は広がることになる。
しかしながら、位置ずれ検出時の印字率と、通常の画像形成時の印字率とを一致させることは困難であり、異なる印字率では像担持体と中間転写ベルト間の付着力が異なることにより周速度が異なり、そのためにレジスト補正を精度よく行えないという問題があった。
このような問題に対して、特許文献2では、色ずれ量算出手段が算出した色ずれ量に対して印字率の影響を考慮して当該色ずれ量を補正する画像形成装置が開示されている。当該画像形成装置は、印字率と色ずれ補正値の対応関係を予め記憶しておき、画像を形成する際には画像情報から印字率を算出し、算出した印字率から色ずれ補正値を算出して、算出した色ずれ補正値により色ずれ量算出手段が算出した各色の色ずれ量を補正するものである。
特開2007−47654号公報 特開2006−154072号公報
しかし、特許文献1又は2に開示されている画像形成装置においては、画像形成領域内に形成したレジストマークをセンサで検出することによりレジスト補正を行っている。このようなことから、レジスト補正時においては、画像形成を中断してから実行する必要があり生産性が低くなるという問題があった。
本願発明は上記問題に鑑み、画像形成中であってもレジストの検出が実施可能であり、更に当該レジスト検出時の印字率とレジスト補正時における印字率が異なる場合であっても高精度でレジスト補正を行うことが可能なカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
1.像担持体と、画像データに基づいて該像担持体に潜像を形成する書込部と、該像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、を備えた複数の画像形成ユニットと、
それぞれの前記画像形成ユニットの像担持体に形成された各色のトナー像を逐次転写し、重ね合わせのトナー像を形成する中間転写体と、
前記中間転写体の画像形成領域内に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部と、
前記中間転写体の画像形成領域外に形成された位置ずれ検出用のレジストマークの通過タイミングを検出するレジスト検出部と、
画像データにより印字率を算出する印字率算出部と、
前記レジスト検出部が検出した各色のレジストマークの通過タイミングの差分に基づいて複数の前記書込部間の書き出しタイミングのシフト量を決定しておき、決定したシフト量に基づいて複数の前記書込部間の書き出しタイミングの補正を行うレジスト補正を実行する補正制御部と、を有し、
前記補正制御部は、前記レジストマークの通過タイミングを検出した時における前記中間転写体上の画像形成領域内の印字率と、
前記レジスト補正を実行する時の前記中間転写体上の画像形成領域内の印字率と、
を比較し、その比較結果に基づいて前記シフト量の補正を行い、補正したシフト量に基づいて該レジスト補正を実行することを特徴とするカラー画像形成装置。
2.前記補正制御部は、前記レジスト検出部によるレジストマークの通過タイミングの検出を、画像形成中に実行させることを特徴とする前記1に記載のカラー画像形成装置。
3.前記補正制御部は、予め前記中間転写体上の印字率を異ならせてレジストマークの通過タイミングの検出を行うことにより、レジストマークの通過タイミングの検出時の印字率と、レジスト補正を実行する時の印字率における前記シフト量に対する補正値又は補正係数との対応関係を算出した参照テーブルを決定しておき、
該参照テーブルに基づいて前記シフト量の補正を行うことを特徴とする前記1又は2に記載のカラー画像形成装置。
4.前記レジスト補正実行時の前記中間転写体上の印字率は、
1枚の用紙に画像形成を行うページ内の画像データにおける各色の印字率の平均値であることを特徴とする前記1から3のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
本願発明によれば、画像形成領域外にレジスト検出部を設けることにより画像形成中であってもレジストの検出が実施可能であり、更に、印字率によりシフト量を補正することにより当該レジスト検出時の印字率とレジスト補正時における印字率が異なる場合であっても高精度でレジスト補正を行うことが可能なカラー画像形成装置を提供できる。
本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
図1は、本実施形態に係るカラー画像形成装置の全体構成図である。カラー画像形成装置は画像読取装置YS、画像形成装置GH等で構成される。画像形成装置GHは、タンデム方式のカラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成ユニット10Y、10M、10C、10K、中間転写ベルト6、二次転写部7A、定着装置9、給紙手段20等で構成される。
画像形成装置GHの上部には、自動原稿送り装置501と原稿画像走査露光装置502からなる画像読取装置YSが設置されている。自動原稿送り装置501の原稿台上に載置された原稿dは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置502の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサCCDに読み込まれる。
ラインイメージセンサCCDにより光電変換されて形成された画像信号は、不図示の画像処理部において、アナログ処理、A/D変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、書込部3Y、3M、3C、3Kに送られる。
イエロー(Y)色の画像を形成する画像形成ユニット10Yは、感光体ドラム1Yの周囲に帯電手段2Y、書込部3Y、現像装置4Y、一次転写部7Y及びクリーニング手段8Yを有する。
マゼンタ(M)色の画像を形成する画像形成ユニット10Mは、感光体ドラム1Mの周囲に帯電手段2M、書込部3M、現像装置4M、一次転写部7M及びクリーニング手段8Mを有する。
シアン(C)色の画像を形成する画像形成ユニット10Cは、感光体ドラム1Cの周囲に帯電手段2C、書込部3C、現像装置4C、一次転写部7C及びクリーニング手段8Cを有する。
黒(Bk)色の画像を形成する画像形成ユニット10Kは、感光体ドラム1Kの周囲に帯電手段2K、書込部3K、現像装置4K、一次転写部7K及びクリーニング手段8Kを有する。
また現像装置4Y、4M、4C、4Kは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及び黒(K)の小粒径の各色のトナーとキャリアからなる2成分現像剤を内包する。
なお本願明細書においては構成要素を総称する場合にはアルファベットの添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成要素を指す場合にはY、M、C、K、あるいは、a乃至bの添え字を付した参照符号で示す。
中間転写体である中間転写ベルト6は複数のローラにより回転可能に支持されている。中間転写ベルト6は体積抵抗が10〜1012Ω・cmの無端ベルトであり、例えばポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体(ETFE)等の樹脂材料で構成され、厚みは、50〜200μm程度である。
中間転写ベルト6の周速度v1は感光体ドラム1の周速度v2より速くなるように設定している。両者の周速度の差は速度のばらつきを考慮しても常にv1>v2となる範囲で、かつ速度差が最小となるように設定を行っているので、両者の周速度の差は約0.3%である。
定着装置9は、ハロゲンランプHを内蔵した定着ローラ91と加圧ローラ92との間に形成されたニップ部で用紙P(記録材)上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
画像形成ユニット10Y、10M、10C、10Kより形成された各色の画像は、回動する中間転写ベルト6上に一次転写部7Y、7M、7C、7Kにより逐次1次転写されて、カラー画像合成された重ね合わせトナー像(以下、カラー画像ともいう)が形成される。
給紙トレイ21内に収容された用紙Pは、給紙手段20の給紙ローラ22により1枚毎に分離されて給紙され、複数の給紙ローラ23を経て、停止状態にあるレジストローラ24へ給紙される。そこで一旦停止されて、その先端と中間転写ベルト6上のトナー像との位置関係が正確に一致するタイミングで、レジストローラ24が回転を開始することにより二次転写部7Aに給紙され、用紙P上にカラー画像が2次転写され用紙に画像が形成される。カラー画像が転写された用紙Pは定着装置9において加熱・加圧され、用紙P上のカラー画像が定着される。その後、排紙ローラ25に挟持されて機外の排紙トレイ26上に載置される。
一方、二次転写部7Aにより用紙Pにカラー画像を転写した後、用紙Pを曲率分離した中間転写ベルト6は、中間転写体クリーニング手段8Aにより残留トナーが除去される。
図2は、本実施形態に係るカラー画像形成装置の制御ブロック図である。同図において本実施形態の動作説明に必要な部分の周囲を中心に記載してあり、その他の画像形成装置として既知の部分については省略してある。また説明の重複を避けるために、共通する部分は同一符号を付すことにより説明に代える。
図2において制御部C11はカラー画像形成装置全体の動作を制御するものであり、CPU、ROMやRAM等を備えており、ROMには各種プログラムが記憶されており、RAMに展開したプログラムはCPUにより実行される。また制御部C11のROMには、後述の各種制御テーブル、参照テーブルが記憶されている。なお当該制御部C11が「補正制御部」として機能する。
プリントコントローラC14はネットワークI/Fを備え、ネットワークを通じて接続されている外部のPC等の外部端末から印刷ジョブを受信する。受信した印刷ジョブは、当該プリントコントローラC14により所定のページ記述言語によって画像形成部10で画像形成可能なデータ形式の画像データに変換し、印刷ジョブに含まれる制御データとともに、画像データ記憶部C12に一時的に記憶される。
ドットカウンタC13では、画像形成を行う画像データのdot数を求めることにより印字率の測定を行うことができる。なお印字率の測定は、色毎に求めることも、ページ内の所定領域毎に求めることも可能である。また当該ドットカウンタC13が「印字率算出部」として機能する。
19a、19bは、2個の光反射型のフォトセンサからなるレジスト検知センサである(以下、これらを総称して、単にレジスト検知センサ19ともいう)。レジスト検知センサ19は、図1及び後述の図3に示すように中間転写ベルト6上に各色のトナー像で形成された位置ずれ検出用のレジストマークの通過を光学的に検出することができる。当該レジスト検知センサが「レジスト検出部」として機能する。
[レジスト検知センサとレジストマーク]
図3は、中間転写ベルト6上に形成されるレジストマークM2の各色トナー像及び画像形成領域jと当該画像形成領域jの内でページ画像領域Tj、画像形成領域外kの配置を示す模式図である。図3において、図示白抜きの矢印A方向(副走査方向)に回動される中間転写ベルト6の両側縁近傍にレジスト検知センサ19a、19bが、矢印B方向(主走査方向)に平行してそれぞれ配置されている。
同図においてjは中間転写ベルト6上における用紙に転写する画像を形成する画像形成領域であり、kは画像形成領域jよりも外側の画像形成領域外である。レジスト検知センサ19a、19bは画像形成領域外kに形成されたレジストマークM2を検出可能なように、画像形成領域jの外側の画像形成領域外kに相対する位置に配置されている。なお中間転写ベルト6の幅方向の長さは、最大用紙幅(例えば297mm)よりも外側にレジストマークM2を形成可能な長さとしている(例えば380mm)。
図3に示す中間転写ベルト6上の左右端部近傍に形成された4種のレジストマークM2(Y、M、C、K)の画像は、制御部C11のROM内に予め入力してあるパターンを呼び出して、書込部3(Y、M、C、K)により感光体ドラム1(Y、M、C、K)上に書き込ませ、現像装置4(Y、M、C、K)により顕像化させた画像を一次転写ローラ7(Y、M、C、K)により中間転写ベルト6上に転写させたものである。このレジストマークM2(Y、M、C、K)を、レジスト検知センサ19a、19bにより順次読み取り、制御部C11においてレジストマークM2(Y、M、C、K)の通過タイミングを検出(計時)し、それぞれが所定の間隔d1=d2=d3に位置しているか否かを判定する。
また本実施形態においては、レジスト検知センサ19は画像形成領域外kに相対するように配置しているので、画像形成領域jに画像を形成していても「レジストマークM2の通過タイミングの検出(以下、「レジスト検知」という」を実行することができる。このようなことから、連続して画像を形成している最中であっても「レジスト検知」を実行することができるので生産性を落とさずに済むというメリットがある。
[レジスト検知及びレジスト補正の制御フロー]
次に制御フローについて説明する。図4は、カラー画像形成装置の制御部C11が行う「レジスト検知」の制御フローであり、図5は「レジスト補正」の制御フローである。
図4のステップS11では、レジスト検知を実行する。なおレジスト検知の実行は、例えば数十プリントの所定周期毎に行う。レジスト検知は、図3で説明したように、左右の画像形成領域外kに各色のレジストマークM2を形成し、その通過タイミングをレジスト検知センサ19により検出することにより行う。
ステップS12では、ステップで検出した通過タイミングに基づき、書込部3Y、3M、3C、3K間の書き出しタイミングのシフト量X(副走査方向)の算出を行う。
例えば各色のレジストマークM2の通過タイミングが、Y−K間で60μm、M−K間で40μm、C−K間で20μmとなるように検出された場合であれば、各色のシフト量は
Yのシフト量Xyは60μm、
Mのシフト量Xmは40μm、
Cのシフト量Xcは20μm、となる。なお、Kの書き出しタイミングは、用紙搬送時の先端タイミングと同期調整を行った結果から決定している。
ステップS13では、ステップS11でレジスト検知を実行した時の印字率p1の算出をドットカウンタC13により行う。
(1)当該印字率p1とは、中間転写ベルト6におけるトナーの面積率(被覆率)をいい、当該面積率の大小により感光体ドラム1と中間転写ベルト6との付着力に影響し、両者間の速度差が変化し、ひいては色ずれに影響するからである。
(2)色ずれに影響するのは、レジストマークM2を形成するための潜像を書込部3により感光体ドラム1に書き込んでから当該潜像を現像装置4により現像して中間転写ベルト6に一次転写ローラ7で転写するまでの期間における、感光体ドラム1と中間転写ベルト6の接触部でのトナー像の印字率(中間転写ベルト6の被覆率)である。
(3)本実施形態においてはレジスト検知のために複数のレジストマークM2を作成するので、先頭のレジストマークM2から後尾のレジストマークM2を作成した範囲に対応する画像形成領域jの印字率を算出している。
(4)なお印字率算出の制御の容易性から、画像データの1頁の領域(図3のTj)に対応させてその両脇にレジストマークM2を形成するようにすれば、当該1頁の領域の印字率を用いることができるので、印字率の算出が容易になる。また印字率の算出は色毎に実行せずに4色の平均値を用いるようにしても良い。
ステップS14では、ステップS12及びステップS13で算出した、シフト量X、印字率p1を制御部C11のROM等の記憶手段に記憶させる。
次に図5に基づいて、レジスト補正について説明する。なおレジスト補正は各プリント毎に行うものである。図5のステップS21では、これから印刷を行う印刷ジョブに含まれる画像データから印字率p2を算出する。印字率の算出はドットカウンタC13により画像データ記憶部C12に記憶されている画像データに対して行う。
ステップS22では、制御部C11は、ROMに記憶してある参照テーブルを参照して記憶手段に記憶されているレジスト検出時の印字率p1と今回算出したレジスト補正時の印字率p2から補正値Yを決定する。
Figure 2010102168
表1は、レジストマークの通過タイミングの検出時の印字率p1とレジスト補正を実行する時の印字率p2における、シフト量Xに対する補正値Yの対応関係を示す参照テーブルである。表1の参照テーブルはdotを単位とするものであり、本実施形態においては解像度600dpiであるので1dotは約42μmに相当する。
当該参照テーブルは、カラー画像形成装置を生産工場から出荷する際の生産工程、あるいは、中間転写ベルト6や感光体ドラム1等の主要部品を交換した際において、中間転写ベルト6上の印字率を0%〜100%まで複数段階で異ならせてレジストマークM2の通過タイミングの検出を行い、印字率とシフト量Xの対応データを取得し、当該対応データから表1の参照テーブルの算出を行う。そして算出した参照テーブルは制御部C11のROMに記憶される。
なお表1の参照テーブルは印字率p1、p2におけるシフト量に加算する補正値(オフセット値)との対応関係を示したものであるが、これに限られず、印字率p1、p2に対応するシフト量に乗ずる補正係数を示したものであってもよい。また表1は、各色(Y、M、C)とも共通の参照テーブルを用いているが、別々の参照テーブルを使用するようにしてもよい。
図5の説明に戻る。ステップS23ではステップS22で決定した補正値Yと、図4の制御フローで決定したシフト量Xからレジスト補正量(=Xy〜k+Y)を算出する。
ステップS24では、ステップS23で算出したレジスト補正量を用いてレジスト補正を実行して書込部間の書き出しタイミングの補正を行って、画像データに基づく画像形成を実施して終了する。
本実施形態によれば、レジスト検知センサの位置を画像形成領域外に形成したレジストマークを検知できるようにしているので、画像形成中であってもレジストの検出が実施可能であり、更に当該レジスト検出時の印字率とレジスト補正時における印字率が異なる場合であっても、印字率を考慮して補正量を決定するので、高精度でレジスト補正を行うことが可能となる。
本実施形態に係るカラー画像形成装置の全体構成図である。 本実施形態に係るカラー画像形成装置の制御ブロック図である。 中間転写ベルト6上に形成されるレジストマークM2等の配置を示す模式図である。 「レジスト検知」の制御フローである。 「レジスト補正」の制御フローである。
符号の説明
3Y、3M、3C、3K 書込部
4Y、4M、4C、4K 現像装置
7Y、7M、7C、7K 一次転写部
6 中間転写ベルト
7A 二次転写部
10Y、10M、10C、10K 画像形成ユニット
19a、19b レジスト検知センサ
C11 制御部
C13 ドットカウンタ

Claims (4)

  1. 像担持体と、画像データに基づいて該像担持体に潜像を形成する書込部と、該像担持体に形成された潜像を現像してトナー像を形成する現像部と、を備えた複数の画像形成ユニットと、
    それぞれの前記画像形成ユニットの像担持体に形成された各色のトナー像を逐次転写し、重ね合わせのトナー像を形成する中間転写体と、
    前記中間転写体の画像形成領域内に形成されたトナー像を用紙に転写する転写部と、
    前記中間転写体の画像形成領域外に形成された位置ずれ検出用のレジストマークの通過タイミングを検出するレジスト検出部と、
    画像データにより印字率を算出する印字率算出部と、
    前記レジスト検出部が検出した各色のレジストマークの通過タイミングの差分に基づいて複数の前記書込部間の書き出しタイミングのシフト量を決定しておき、決定したシフト量に基づいて複数の前記書込部間の書き出しタイミングの補正を行うレジスト補正を実行する補正制御部と、を有し、
    前記補正制御部は、前記レジストマークの通過タイミングを検出した時における前記中間転写体上の画像形成領域内の印字率と、
    前記レジスト補正を実行する時の前記中間転写体上の画像形成領域内の印字率と、
    を比較し、その比較結果に基づいて前記シフト量の補正を行い、補正したシフト量に基づいて該レジスト補正を実行することを特徴とするカラー画像形成装置。
  2. 前記補正制御部は、前記レジスト検出部によるレジストマークの通過タイミングの検出を、画像形成中に実行させることを特徴とする請求項1に記載のカラー画像形成装置。
  3. 前記補正制御部は、予め前記中間転写体上の印字率を異ならせてレジストマークの通過タイミングの検出を行うことにより、レジストマークの通過タイミングの検出時の印字率と、レジスト補正を実行する時の印字率における前記シフト量に対する補正値又は補正係数との対応関係を算出した参照テーブルを決定しておき、
    該参照テーブルに基づいて前記シフト量の補正を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のカラー画像形成装置。
  4. 前記レジスト補正実行時の前記中間転写体上の印字率は、
    1枚の用紙に画像形成を行うページ内の画像データにおける各色の印字率の平均値であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
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