JP2010256731A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラーレジストパターンの位置を正確に検出する。
【解決手段】 レジストレーション処理の際に、現像装置は、カラーレジストパターン３２〜３４を現像し、感光体ドラムは、そのカラーレジストパターン３２〜３４を中間転写ベルト４へ転写する。中間転写ベルト４の移動方向において、カラーレジストパターン３２〜３４の長さが、センサから照射される光線のスポット４１の長さより短くなるように、カラーレジストパターン３２〜３４は現像される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

タンデム方式のカラー画像形成装置では、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックといった複数色の感光体および現像装置が配列して設置されており、それらの感光体および現像装置によりそれぞれの色のトナー像を中間転写ベルトへ転写し、複数色のトナー像を中間転写ベルトから用紙へ転写する（例えば特許文献１参照）。

独立した複数の感光体から中間転写ベルトへトナー像が転写されるため、適切なタイミングで各色の感光体から中間転写ベルトへトナー像を行わないと、色ズレが生じてしまう。この色ズレを生じないようにするためにレジストレーション処理が行われる。

例えば図５に示すように、レジストレーション処理では、周回している中間転写ベルト１０１に、各色のレジストパターン１１１〜１１４が転写され、検出位置をレジストパターン１１１〜１１４が通過するときに、センサにより検出され、その時間に基づいて、現像のタイミングなどを調節することで、色ズレが生じないようにする。

その際、センサは、中間転写ベルト１０１へ光線を照射し、その反射光を測定する。そして、センサは、その反射光の強度に応じたレベルで信号を出力し、その出力信号のレベルから、レジストパターン１１１〜１１４が検出される。

一般的に、反射光の十分な変化を検出するために、各レジストパターン１１１〜１１４の長さ（中間転写ベルト１０１の移動方向における長さ）は、センサから照射される光線のスポット１２１の径より大きくなっている。

各レジストパターン１１１〜１１４は、均一なトナー濃度で形成されることが望ましいが、エッジ効果により、中間転写ベルト１０１の移動方向における終端部分のトナー濃度が高くなってしまう。このため、実際にはトナー濃度は不均一になってしまう。

１つのレジストパターンが検出位置を通過した際のセンサの出力信号の波形は、例えば、図６に示すようになる。トナー濃度が均一である場合には、センサの出力信号の波形は、図６に示す破線のように、ピークを中心にして略対称な波形となる。図６の実線に示すように、エッジ効果によりレジストパターンの終端部分のトナー濃度が高いため、本来検出すべきレジストパターンの中心が検出位置からずれたときにセンサの出力信号のピークが現れる。このように、エッジ効果に起因して、レジストパターンの検出位置に誤差が生じるため、正確なレジストレーション処理を行うことは難しい。特に、カラーのレジストパターンの場合、エッジ効果が大きいため、レジストパターンの検出位置の誤差が大きくなりやすい。

このようなエッジ効果の影響を回避するために、従来のレジストパターンを中心にして前後に２本の細い直線パターンを追加したレジストパターンが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００４−１０９６１７号公報 特開２００６−１８９６２５号公報

しかしながら、前後に２本の細い直線パターンを追加したレジストパターンでは、中心となるレジストパターンにおいて依然としてエッジ効果が発生するため、レジストパターンの検出位置に誤差が生じるものと考えられる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、カラーレジストパターンの位置を正確に検出することができる画像形成装置を得ることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明では以下のようにした。

本発明に係る画像形成装置は、レジストレーション処理の際にカラーレジストパターンを担持する像担持体と、像担持体上のカラーレジストパターンに光線を照射しその光線の反射光を検出するセンサと、像担持体の移動方向において、カラーレジストパターンの長さが、センサから照射される光線の像担持体上でのスポットの長さより短くなるように、カラーレジストパターンを現像する現像装置とを備える。

これにより、カラーレジストパターン内の濃淡差が少なくなるとともにセンサの出力信号がエッジ効果の影響を受けないようにすることができ、カラーレジストパターンの位置を正確に検出することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置に加え、次のようにしてもよい。この場合、センサは、像担持体へ光線を照射し、像担持体からの拡散反射光を含む反射光を検出し、検出した反射光に応じたレベルで出力信号を出力する。そして、カラーレジストパターンの長さは、カラーレジストパターン検出時のセンサの出力信号のレベルが、像担持体の表面反射率の不均一に起因するセンサの出力信号の変動より大きくなるように設定される。

カラーレジストパターンが短いことに起因してカラーレジストパターン検出時のセンサの出力信号レベルが小さくなるが、これにより、カラーレジストパターンが検出可能である。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、画像形成装置は、現像装置により現像されたカラーレジストパターンを像担持体へ転写する感光体を備える。そして、カラーレジストパターンの長さは、現像装置から感光体へトナーを付着させるために印加される交流電圧の周波数に対応して設定される。

これにより、上述の交流電圧の周波数が高いほど、エッジ効果が大きくなるため、カラーレジストパターンの長さが短くされる。このため、エッジ効果が軽減され、カラーレジストパターンの位置を正確に検出することができる。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、像担持体は、ブラックレジストパターンを担持し、センサは、像担持体上のブラックレジストパターンを光学的に検出する。そして、現像装置は、像担持体の移動方向において、ブラックレジストパターンの長さが、センサから照射される光線の像担持体上でのスポットの長さ以上になるように、ブラックレジストパターンを現像する。

ブラックレジストパターンは、反射光のうちの正反射成分に基づいて検出され、エッジ効果が小さい。このため、ブラックレジストパターン検出時のセンサの出力信号レベルが大きく変化するように、ブラックレジストパターンの長さは、センサによるスポットより長く設定される。

また、本発明に係る画像形成装置は、上記の画像形成装置のいずれかに加え、次のようにしてもよい。この場合、像担持体は、中間転写ベルトである。

本発明によれば、カラーレジストパターン内の濃淡差が少なくなるとともにセンサの出力信号がエッジ効果の影響を受けないようにすることができ、カラーレジストパターンの位置を正確に検出することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置によるレジストパターンの一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるセンサによるレジストパターン検出時の出力信号の一例を示す図である。 図５は、従来のレジストパターンの一例を示す図である。 図６は、レジストパターン検出時のセンサ出力信号の一例を示す図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成を示す側面図である。画像形成装置は、プリンタ、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２および現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。露光装置２は、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザ光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２は、レーザ光の光源であるレーザダイオード、そのレーザ光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。現像装置３ａ〜３ｄは、トナーカートリッジ内のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。

感光体ドラム１ｄおよび現像装置３ｄにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｃおよび現像装置３ｃにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｂおよび現像装置３ｂにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ａおよび現像装置３ａにより、ブラックの現像が行われる。

レジストレーション処理の際に、各現像装置３ａ〜３ｄは、中間転写ベルト４の移動方向において、カラーレジストパターンの長さが、センサ８から照射される光線の像担持体上でのスポットの長さ（スポットが円形であればスポット径）より短くなるように、カラーレジストパターンを現像する。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を転写される環状の像担持体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラ５に張架され、駆動ローラ５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。この中間転写ベルト４は、レジストレーション処理の際にカラーレジストパターンを担持する。

転写ローラ６は、搬送されてくる用紙を転写ベルト４に接触させ、転写ベルト４上のトナー像を用紙に転写する。なお、トナー像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。

ローラ７は、中間転写ベルト４に接触し、用紙へのトナー像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

センサ８は、中間転写ベルト４に光線を照射し、その反射光を検出する。レジストレーション処理の際に、センサ８は、中間転写ベルト４上のカラーレジストパターンに光線を照射し光線の反射光を検出する。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成を示すブロック図である。図２において、プリントエンジン１１は、上述のローラなどを駆動する図示せぬ駆動源および露光装置２を制御して、給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。

この実施の形態では、プリントエンジン１１は、補正量計算部２１を有する。補正量計算部２１は、所定のサンプリング周期ごとにセンサ８の出力信号をサンプリングして監視しており、センサ８により各色のレジストパターンが検出された時間（所定の基準時から検出時までの時間）に基づいて、現在の色ズレを解消する補正量を計算し、その補正量に従って各部を、色ズレが生じないように制御し、用紙への画像の印刷を実行する。

ブラックレジストパターンについては、センサ８により検出された正反射光に対応する出力信号が補正量計算部２１に供給される。補正量計算部２１は、その出力信号が所定の閾値を下回った時間とその後に上回った時間とを検出し、その２つの時間の平均値を、ブラックレジストパターンの検出時間とする。

カラーレジストパターンについては、センサ８により検出された拡散反射光に対応する出力信号が補正量計算部２１に供給される。補正量計算部２１は、その出力信号が所定の閾値を上回った時間とその後に下回った時間とを検出し、その２つの時間の平均値を、カラーレジストパターンの検出時間とする。

なお、レジストパターンを検出する際に、補正量計算部２１は、出力信号のピークが検出された時間をレジストパターンの検出時間としてもよい。

次に、上記装置の動作について説明する。

レジストレーション処理において、プリントエンジン１１は、露光装置２、現像装置３などの各部を制御して、レジストパターンを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に現像し、中間転写ベルト４へ転写させる。

図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置によるレジストレーションの一例を示す図である。

図３に示すように、この実施の形態では、中間転写ベルト４上に、ブラックレジストパターン３１、イエローレジストパターン３２、シアンレジストパターン３３、マゼンタレジストパターン３４の順番でこれらのレジストパターン３１〜３４が形成される。

中間転写ベルト４の移動方向において、ブラックレジストパターン３１は、センサ８により中間転写ベルト４に照射される光線のスポット４１より長く形成される。つまり、スポット４１が円形である場合、ブラックレジストパターン３１は、スポット４１の直径より長く形成される。

一方、カラーレジストパターンであるレジストパターン３２〜３４は、それぞれ、中間転写ベルト４の移動方向において、センサ８により中間転写ベルト４に照射される光線のスポット４１より短く形成される。つまり、スポット４１が円形である場合、レジストパターン３２〜３４は、それぞれ、スポット４１の直径より短く形成される。

そして、レジストパターン３１〜３４が中間転写ベルト４に転写された後、中間転写ベルト４が周回的に移動すると、レジストパターン３１〜３４が順番にスポット４１の位置を通過していく。

センサ８は、レジストパターン３１〜３４がスポット４１の位置に存在しないときには、中間転写ベルト４の表面反射率に応じた強度の反射光を検出している。また、センサ８は、正反射光と拡散反射光の両方を検出しており、正反射光の強度に応じたレベルの信号と、拡散反射光の強度に応じたレベルの信号を出力している。

したがって、スポット４１の一部または全部にレジストパターン３１〜３４のいずれかが存在するとき、センサ８の出力信号のレベルが変化する。

図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置におけるセンサ８によるレジストパターン検出時の出力信号の一例を示す図である。図４において、実線は、この実施の形態におけるセンサ８の出力信号の一例を示しており、破線は、従来のレジストパターンを検出した際のセンサ出力信号の一例を示している。

補正量計算部２１は、センサ８による正反射光の強度に応じたレベルの信号に基づいて、ブラックレジストパターン３１を検出し、検出した時間Ｔｂを特定する。また、補正量計算部２１は、センサ８による拡散反射光の強度に応じたレベルの信号に基づい、イエローレジストパターン３２、シアンレジストパターン３３およびマゼンタレジストパターン３４を検出し、それらを検出した時間Ｔｙ，Ｔｃ，Ｔｍを特定する。

なお、イエローレジストパターン３２、シアンレジストパターン３３およびマゼンタレジストパターン３４についての出力信号のピークは、従来のレジストパターンの場合より低くなっているが、出力信号のピークは、上述のようにして検出可能である。

また、表面の光沢ムラなどによる中間転写ベルト４の表面反射率の不均一に起因して、レジストパターン３１〜３４がスポット４１の位置を通過しなくても、センサ８の出力信号は変動する。したがって、この実施の形態におけるカラーレジストパターン３２〜３４の長さは、少なくとも、カラーレジストパターン３２〜３４検出時のセンサ８の出力信号レベルが、表面反射率の不均一に起因するレベル変動のピークより高くなるような長さとされる。そして、カラーレジストパターン３２〜３４検出時の閾値は、表面反射率の不均一に起因するレベル変動のピークより高く設定される。なお、表面反射率の不均一に起因するレベル変動は実測により求めればよい。

そして、補正量計算部２１は、検出した時間Ｔｂ，Ｔｙ，Ｔｃ，Ｔｍから色ズレの補正量（ドット数）を計算する。プリントエンジン１１は、印刷時には、その補正量に従って、その色ズレを解消するように各部を制御する。

以上のように、上記実施の形態によれば、レジストレーション処理の際に、現像装置３ａ〜３ｄは、中間転写ベルト４の移動方向において、カラーレジストパターン３２〜３４の長さが、センサ８から照射される光線のスポット４１の長さより短くなるように、カラーレジストパターン３２〜３４を現像する。

これにより、カラーレジストパターン３２〜３４内の濃淡差が少なくなってエッジ効果の影響が出にくくなるとともに、センサ８の出力信号がエッジ効果の影響を受けないようにすることができ、カラーレジストパターン３２〜３４の位置を正確に検出することができる。

また、上記実施の形態によれば、カラーレジストパターン３２〜３４の長さは、カラーレジストパターン３２〜３４検出時のセンサ８の出力信号のレベルが、中間転写ベルト４の表面反射率の不均一に起因するセンサ８の出力信号の変動より大きくなるように設定される。

カラーレジストパターン３２〜３４が短いことに起因してカラーレジストパターン３２〜３４検出時のセンサ８の出力信号レベルが小さくなるが、これにより、カラーレジストパターン３２〜３４が検出可能である。

なお、上述の実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。

例えば、上記実施の形態において、カラーレジストパターンの長さは、現像装置から感光体へトナーを付着させるために印加される交流電圧の周波数に対応して設定されるようにしてもよい。上述の交流電圧の周波数が高いほど、エッジ効果が大きくなるが、カラーレジストパターンの長さが短くされる。このため、上述の交流電圧の周波数が高くても、エッジ効果が抑制され、カラーレジストパターンの位置を正確に検出することができる。

本発明は、例えば、複合機に適用可能である。

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（感光体の一例）
３ａ〜３ｄ 現像装置
４ 中間転写ベルト（像担持体の一例）
８ センサ
３１ ブラックレジストパターン
３２ イエローレジストパターン（カラーレジストパターンの一例）
３３ シアンレジストパターン（カラーレジストパターンの一例）
３４ マゼンタレジストパターン（カラーレジストパターンの一例）
４１ スポット

Claims (5)

1. レジストレーション処理の際にカラーレジストパターンを担持する像担持体と、
   前記像担持体上の前記カラーレジストパターンに光線を照射し前記光線の反射光を検出するセンサと、
   前記像担持体の移動方向において、前記カラーレジストパターンの長さが、前記センサから照射される光線の前記像担持体上でのスポットの長さより短くなるように、前記カラーレジストパターンを現像する現像装置と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記センサは、前記像担持体へ光線を照射し、前記像担持体からの拡散反射光を含む反射光を検出し、検出した反射光に応じたレベルで出力信号を出力し、
   前記カラーレジストパターンの長さは、前記カラーレジストパターン検出時の前記センサの出力信号のレベルが、前記像担持体の表面反射率の不均一に起因する前記センサの出力信号の変動より大きくなるように設定されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記現像装置により現像されたカラーレジストパターンを前記像担持体へ転写する感光体を備え、
   前記カラーレジストパターンの長さは、前記現像装置から前記感光体へトナーを付着させるために印加される交流電圧の周波数に対応して設定されること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体は、ブラックレジストパターンを担持し、
   前記センサは、前記像担持体上の前記ブラックレジストパターンを光学的に検出し、
   前記現像装置は、前記像担持体の移動方向において、前記ブラックレジストパターンの長さが、前記センサから照射される光線の前記像担持体上でのスポットの長さ以上になるように、前記ブラックレジストパターンを現像すること、
   を特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体は、中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項記載の画像形成装置。

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