JP2011064808A - 位置ずれ補正制御方法及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、位置ずれ補正用パターンの検出範囲を変化させることで、位置ずれ補正用パターンを検出することができずに位置ずれ補正が失敗することを減少させ、常に位置ずれが発生しないようにして、使い勝手をよくすることである。
【解決手段】複数色の画像が重ね合わされて転写される記録媒体を搬送する無端状の搬送手段上に少なくとも二色以上の複数の線分からなる複数列のパターンを１セットとする位置ずれ補正用パターンを複数セット作成する（Ｓ１０１）。前回の位置ずれ補正で位置検出に失敗した場合には（Ｓ１０３）、複数の検出範囲を設定して検出範囲の間に未検出区間を設定して位置検出を行う（Ｓ１０５）。そして、位置ずれ補正用パターンの位置情報を検出して（Ｓ１０６）保存し、保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を行う（Ｓ１０７）。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、複数色を重ね合わせることで可視化画像を得る電子写真方式のプリンタ等において、位置ずれ補正を行う位置ずれ補正制御方法及び画像形成装置に関する。

複数色を重ね合わせてカラー画像を形成する場合、色毎に記録媒体上に画像形成して重ね合わせていくため、各色間で位置ずれが生じると画質が低下するという問題がある。特に、近年では画像の高解像度及び多色化が進展し、各色の画像にわずかな位置ずれが生じても画質に大きな影響を及ぼすようになってきている。

そのため、特許文献１では、中間転写ベルトに画像情報に基づく画像を形成する画像形成部と、中間転写ベルトに形成された色ズレ補正用の印画像を検出して印画像情報を出力するレジストセンサと、印画像検出情報に基づいて色ズレ補正制御を実行する制御部とを備え、制御部は、補正判別モードにおいて、印画像の検出結果データを統計処理して印画像の色ズレ量の動向を求め、その色ズレ量の動向を基に色ズレ補正モードの実行時期を計算し、計算した実行時期に色ズレ補正モードを実行する画像形成装置が記載されている。

また、特許文献２では、無端ベルト上の画像の位置ずれを補正する電子写真方式の画像形成装置であって、横線または斜線の１本の線分で構成されたマークの複数本からなるマーク群を複数列複数行並べたパターンを１パターンセットとする位置ずれ補正用パターンを前記無端ベルト上に複数セット作成する作像手段と、マークの位置を検出する位置検出手段と、マーク群毎に位置検出数をカウントして位置検出数が規定数以外である異常マーク群を検出する位置検出カウント手段と、前記位置検出手段によって検出した位置情報を保存する検出結果保存手段と、保存された位置情報に基づいて異常マーク群を除いて位置ずれ量を算出する位置ずれ演算手段とを具備する画像形成装置が記載されている。

従来の位置ずれ検出方法では、特許文献２のように、複数列・複数セットの補正用パターンを、補正用パターン群の先頭から検出を開始し、補正用パターンの後端で検出を終了するようにしているが、こうした検出方法では、補正用パターンの検出結果に、搬送手段上の傷などのノイズが混入することがあり、正しく位置ずれ補正演算ができないことがあった。

そこで、本発明の目的は、位置ずれ補正用パターンの検出範囲を変化させることで、位置ずれ補正用パターンを検出することができずに位置ずれ補正が失敗することを減少させ、常に位置ずれが発生しないようにして、使い勝手をよくすることである。

本発明に係る位置ずれ補正制御方法は、複数色の画像が重ね合わされて転写される記録媒体を搬送する無端状の搬送手段上に少なくとも二色以上の複数の線分からなる複数列のパターンを１セットとする位置ずれ補正用パターンを複数セット作成し、作成された位置ずれ補正用パターンの位置情報を検出して保存し、保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を行うことで、前記搬送手段上に形成される少なくとも二色以上の画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御方法であって、位置ずれ補正用パターンに対する検出範囲を変化させることを特徴とする。さらに、各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする。さらに、各列又は各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲毎に広さを設定することを特徴とする。さらに、前回の位置ずれ補正において位置ずれ補正用パターンが検出できなかった場合には、前記検出範囲を前回よりも広げるように設定することを特徴とする。さらに、水平な線分からなる位置ずれ補正用パターンのセットを含む複数セットを作成し、水平な線分毎に検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、複数色の画像が重ね合わされて転写される記録媒体を搬送する無端状の搬送手段上に少なくとも二色以上の複数の線分からなる複数列のパターンを１セットとする位置ずれ補正用パターンを複数セット作成する作像手段と、位置ずれ補正用パターンの位置情報を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出した検出結果を保存する検出結果保存手段と、前記検出結果保存手段によって保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を行う位置ずれ演算手段を備えた位置ずれ補正装置であって、前記位置検出手段は、位置ずれ補正用パターンに対する検出範囲を変化させることを特徴とする。さらに、前記位置検出手段は、各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする。さらに、前記位置検出手段は、各列又は各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲毎に広さを設定することを特徴とする。さらに、前記位置検出手段は、前回の位置ずれ補正において位置ずれ補正用パターンが検出できなかった場合には、前記検出範囲を前回よりも広げるように設定することを特徴とする。さらに、前記作像手段は、水平な線分からなる位置ずれ補正用パターンのセットを含む複数セットを作成し、前記位置検出手段は、水平な線分毎に検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする。

本発明によれば、位置ずれ補正用パターンの検出範囲を変化させることで、位置ずれ補正用パターンを検出することができずに位置ずれ補正が失敗することを減少させ、常に位置ずれが発生しないようにして、使い勝手をよくすることができる。

画像形成装置に関する概略構成図である。 画像検出センサが配置された搬送ベルトの周辺部に関する斜視図である。 画像検出センサに関する概略構成図である。 スリットに関する拡大図である。 各画像形成部により搬送ベルト上に形成される位置ずれ補正用パターンに関する平面図である。 位置ずれ補正用パターンの位置検出による位置ずれ補正処理を行うためのブロック構成図である。 位置ずれ補正処理に関するフローである。 通常の位置ずれ補正の検出範囲に関する説明図である。 複数の検出範囲を設定する場合の検出範囲に関する説明図である。 複数の検出範囲を設定する場合の検出範囲に関する説明図である。 複数の検出範囲を設定する場合の検出範囲に関する説明図である。

次に、本発明に係る実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、画像形成装置に関する概略構成図である。画像形成装置は、搬送ベルト（無端状の搬送手段に相当する）に沿って各色の画像形成部が配置された構成を備えるものであり、いわゆるタンデムタイプと称させる公知のものである。

すなわち、給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙４（記録媒体に相当する）を搬送する搬送ベルト５に沿って、搬送ベルト５の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが配列されている。各画像形成部は、公知の電子写真方式のプロセス部で構成されている。

複数の画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６Ｙはイエローの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６ＢＫはブラックの画像をそれぞれ形成する。そのため、以下の説明では、画像形成部６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫは画像形成部６Ｙと同様であるので、その画像形成部６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫの各構成要素については、画像形成装置６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、ＢＫによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

搬送ベルト５は、回転駆動される駆動ローラ７と従動ローラ８とに巻回されたエンドレスのベルトである。この駆動ローラ７は、不図示の駆動モータにより回転駆動され、この駆動モータと、駆動ローラ７及び従動ローラ８が、無端状搬送手段である搬送ベルト５を移動させる駆動手段として機能する。

画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上に積載された用紙から順に給紙され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着されて搬送ベルト５により最初の画像形成部６Ｙに対向する位置に搬送され、画像形成部６Ｙによりイエローのトナー画像が用紙４に転写される。

画像形成部６Ｙは、感光体としての感光体ドラム９Ｙ、感光体ドラム９Ｙの周囲に配置された帯電器１０Ｙ、露光器１１、現像器１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１３Ｙ等から構成されている。露光器１１は、各画像形成部６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６ＢＫが形成する画像色に対応する露光光であるレーザ光１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４ＢＫを照射するように構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１０Ｙにより一様に帯電された後、露光器１１からのイエロー画像に対応したレーザ光１４Ｙにより露光され、静電潜像を形成される。現像器１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、感光体ドラム９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成される。

形成されたトナー画像は、感光体ドラム９Ｙと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で、転写器１５Ｙの働きにより用紙４上に転写される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９Ｙは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナにより払拭された後、除電器１３Ｙにより除電され、次の画像形成のために待機する。

以上の画像形成プロセスにより画像形成部６Ｙでイエローのトナー画像が転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。画像形成部６Ｍでは、画像形成部６Ｙでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が用紙４上に形成されたイエローの画像に重ね合うように転写される。

用紙４は、さらに次の画像形成部６Ｃ、６ＢＫに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像及び感光体ドラム９ＢＫ上に形成された黒のトナー画像が、順次用紙４上に重ね合うように転写される。こうして、用紙４上にフルカラーの画像が形成される。複数色が重ね合わされたフルカラー画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６により画像が定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

以上のような構成のカラー画像形成装置では、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの軸間距離の誤差、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫの平行度誤差、露光器１１内でレーザ光を偏向する偏向ミラー（図示せず）の設置誤差、感光体ドラム９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９ＢＫへの静電潜像の書込みタイミング誤差等により、本来重ね合うように設定された位置に各色のトナー画像が形成されず、各色間で位置ずれが生ずるという問題が発生することがある。こうした各色の位置ずれの成分としては、主にスキュー、副走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれなどが知られている。

そこで、各色のトナー画像の位置ずれを補正する必要がある。図１に示すように、搬送方向の最下流側に配置された画像形成部６ＢＫの下流側に、搬送ベルト５に対向する位置に画像検出センサ１７、１８及び１９が設けられている。画像検出センサ１７、１８及び１９は用紙４の搬送方向と直交する主走査方向に沿うように同一の基板上に支持されている。

図２は、画像検出センサ１７、１８及び１９が配置された搬送ベルト５の周辺部に関する斜視図であり、図３は、画像検出センサに関する概略構成図である。画像検出センサは発光部２０、スリット２１及び受光部２２を備え、搬送ベルト５上に形成された位置ずれ補正用パターン２３を検出する。画像検出センサは搬送ベルト５の主走査方向の両端及び中央に対向配置され、各画像検出センサに対向して搬送ベルト５上に位置ずれ補正用パターン２３が３列で形成される。

図４は、スリット２１に関する拡大図である。スリット２１は、主走査方向に平行なライン（以下、平行ラインと呼ぶ）を検出する開口部２１ａ及び平行ラインに対して傾斜したライン（以下、傾斜ラインと呼ぶ）を検出する開口部２１ｂが形成されている。

図５は、各画像形成部により搬送ベルト５上に形成される位置ずれ補正用パターン２３に関する平面図である。位置ずれ補正用パターン２３は、Ｋ、Ｍ、Ｙ、Ｃの各色の線分からなり、線分が平行ラインに沿う平行パターン又は線分が傾斜ラインに沿う傾斜パターンの２種類で形成される。各パターンの線分の間隔は、所定の間隔ｄとなるように設定される。各色の線分が間隔ｄでずれることなく形成されていれば、スリットの開口部を各パターンが通過した際の検出信号はきれいな山形もしくは谷形の波形となり、位置ずれ補正用パターン２３の各線分の中央位置を正確に検出して位置情報を取得することができる。

図６は、位置ずれ補正用パターン２３の位置検出による位置ずれ補正処理を行うためのブロック構成図である。受光部２２から得られた検出信号は、ＡＭＰ２４により増幅され、フィルタ２５により位置ずれ補正用パターン２３の検出信号成分のみ通過させて、Ａ／Ｄ変換器２６によってアナログデータからデジタルデータに変換される。データのサンプリングは、サンプリング制御部２７により制御され、サンプリングされたデータは、ＦＩＦＯメモリ２８に格納される。

３列に配列された平行パターン及び傾斜パターンの２セットの位置ずれ補正用パターン２３の検出が終了した後、格納されていたデータは、Ｉ／Ｏポート２９を介して、データバス３０によりＣＰＵ３１及びＲＡＭ３２にロードされ、ＣＰＵ３１は位置ずれ量の演算処理を行う。ＲＯＭ３３には、位置ずれ量を演算するためのプログラムをはじめ、装置を制御するための各種プログラムが格納されている。また、ＣＰＵ３１は、受光部２２からの検出信号を適当なタイミングでモニタしており、搬送ベルト５及び発光部２０の劣化等が生じても、確実に検出ができるように、発光量制御部３４により発光量を制御しており、受光部２２からの受光信号のレベルが常に一定になるようにしている。このように、ＣＰＵ３１及びＲＯＭ３３とが、画像形成装置全体の動作を制御する制御手段として機能する。

位置ずれ補正用パターン２３の検出結果に基づいてＣＰＵ３１が所定の演算処理を行うことにより、スキュー、副走査方向のレジストずれ量、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれ量がそれぞれ算出される。こうした演算処理は公知のものである。そして、算出結果に基づいて位置ずれ補正が行われる。

スキューに関しては、例えば露光器１１内の偏向ミラー若しくは露光器１１自体をアクチュエーターによって傾きを加えることなどが考えられる。副走査方向のレジストずれに対しては、例えばラインの書き出しタイミング及びポリゴンミラーの面位相制御によって行われる。主走査方向の倍率誤差に関しては例えば書き込み画周波数の変更することによって行う。主走査方向のレジストずれに関しては、主走査ラインの書き出しタイミングの補正によって行うことができる。

図５においては、各色の上述した位置ずれ量を算出するために、必要最低限の平行パターン及び傾斜パターンの２セットの位置ずれ補正用パターン２３を示したが、感光体ドラム、中間転写ベルト、搬送ベルト等の画像担持手段の回転変動による変動誤差を相殺するため、例えば、感光体ドラムの１回転に対応して複数セットの位置ずれ補正用パターンを形成し、画像検出センサ１７、１８及び１９によりそれぞれに対向する位置ずれ補正用パターンの検出を行い、その検出結果の平均を求めて検出結果とすれば、より正確な検出結果を得ることができる。

図７は、位置ずれ補正処理に関するフローである。また、図８〜図１１は、位置ずれ検検出を行う際の検出範囲に関する説明図である。まず、複数列で複数セット（例えば、図５に示すように３列で２セット）の位置ずれ補正用パターンを作像する（Ｓ１０１）。次に、位置ずれ補正の位置検出に関する可否データを読み出し（Ｓ１０２）、前回行われた位置ずれ補正において位置検出ができたか否か判定する（Ｓ１０３）。

前回の位置ずれ補正において位置検出ができたと判定された場合には、通常の位置ずれ補正の検出範囲を設定する。すなわち、図８に示すように、複数セットの位置ずれ補正用パターンの先端及び後端の間を検出範囲Ｒ０に設定し、パターンの先端で位置検出を開始し、パターンの後端で位置検出を終了する（Ｓ１０４）。

前回の位置ずれ補正において位置検出ができなかったと判定された場合には、図９〜図１１に示すように複数の検出範囲を設定して、搬送ベルトの傷等によるノイズなどの誤検出を確率的に防止する。各検出範囲の設定は、画像検出センサによる位置検出の開始タイミング及び終了タイミングに基づいて設定することができる。

この例では、図９に示すように、複数の検出範囲を設定して検出範囲の間に未検出区間を設定する（Ｓ１０５）。図９では、最初の平行パターンの先端及び後端の間に検出範囲Ｒ１を設定し、次の傾斜パターンＲ２の先端及び後端の間に検出範囲Ｒ３を設定し、２つの検出範囲Ｒ１及びＲ３の間には位置検出を行わない未検出区間Ｒ２を設定する。このように未検出区間を設定することで、２つの位置ずれ補正用パターンの間の空白区間に搬送ベルトの傷等のノイズの発生源が存在したとしても検出されることがなくなる。

また、図１０に示すように、画像検出センサ１７、１８及び１９に対向する各列のパターン毎に検出範囲を設定するようにしてもよい。図１０では、画像検出センサ１７に対向するパターンの先端及び後端の間に検出範囲Ｒ４を設定し、画像検出センサ１８に対向するパターンの先端及び後端の間に検出範囲Ｒ５を設定し、画像検出センサ１９に対向するパターンの先端及び後端の間に検出範囲Ｒ６を設定する。そして、各検出範囲の広さ（搬送ベルトの搬送方向の長さ）を個別に設定可能としており、この例では検出範囲Ｒ５を他の検出範囲に比べて広くなるように設定している。例えば、前回の位置ずれ補正で検出範囲を狭く設定して位置検出ができなかった場合には、次回の位置ずれ補正では前回に比べて広くなるように設定すればよい。こうした検出範囲の個別設定は、各画像検出センサの検出開始タイミング及び終了タイミングを個別に変化させて行う。

また、図１１に示すように、平行パターンを構成する線分毎に検出範囲を細かく設定して位置検出を行うようにしてもよい。図１１では、線分毎に検出範囲Ｒ７〜Ｒ１０を設定し、各検出範囲の間に未検出区間Ｒ１１を設定する。このように検出範囲を設定することで、平行パターン以外の区間での位置検出におけるノイズの発生源を検出しないようにすることができる。

以上のように検出範囲を設定して複数セットの位置ずれ補正用パターンを検出し（Ｓ１０６）、検出結果に基づいて位置ずれ量を算出する（Ｓ１０７）。算出された位置ずれ量はＲＡＭに保存し（Ｓ１０８）、保存された位置ずれ量に応じて機器の調整が行われる。また、次回の位置ずれ補正でのステップＳ１０３における判定に使用するため、今回の位置ずれ補正において位置検出ができたか否かを示す可否データをＲＡＭに保存して（Ｓ１０９）終了する。

なお、上述した各実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。例えば、上述した各実施形態では位置ずれ補正用パターンを搬送ベルトに形成する構成について説明したが、画像が形成される無端状の搬送手段は、中間転写ベルトであってもよい。

また、画像検出センサにスリットが用いられているが、位置ずれ補正用パターンを検出することができれば、スリット以外のものを用いてもよくスリットに限定されない。また、位置ずれ補正用パターンが線分として描かれることとして説明しているが、位置ずれを検出することができれば、線分以外の山形パターン等を使用してもよく特に限定されない。

５・・搬送ベルト、６・・画像形成部、９・・感光体ドラム、１７，１８，１９・・画像検出センサ、２０・・発光部、２１・・スリット、２２・・受光部。

特開２００８−２０３８３３号公報 特開２００８−２５０２７８号公報

Claims (10)

1. 複数色の画像が重ね合わされて転写される記録媒体を搬送する無端状の搬送手段上に少なくとも二色以上の複数の線分からなる複数列のパターンを１セットとする位置ずれ補正用パターンを複数セット作成し、作成された位置ずれ補正用パターンの位置情報を検出して保存し、保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を行うことで、前記搬送手段上に形成される少なくとも二色以上の画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御方法であって、位置ずれ補正用パターンに対する検出範囲を変化させることを特徴とする位置ずれ補正制御方法。
2. 各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする請求項１に記載の位置ずれ補正制御方法。
3. 各列又は各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲毎に広さを設定することを特徴とする請求項１に記載の位置ずれ補正制御方法。
4. 前回の位置ずれ補正において位置ずれ補正用パターンが検出できなかった場合には、前記検出範囲を前回よりも広げるように設定することを特徴とする請求項３に記載の位置ずれ補正制御方法。
5. 水平な線分からなる位置ずれ補正用パターンのセットを含む複数セットを作成し、水平な線分毎に検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする請求項１に記載の位置ずれ補正制御方法。
6. 複数色の画像が重ね合わされて転写される記録媒体を搬送する無端状の搬送手段上に少なくとも二色以上の複数の線分からなる複数列のパターンを１セットとする位置ずれ補正用パターンを複数セット作成する作像手段と、位置ずれ補正用パターンの位置情報を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段によって検出した検出結果を保存する検出結果保存手段と、前記検出結果保存手段によって保存された位置情報に基づいて位置ずれ演算を行う位置ずれ演算手段を備えた位置ずれ補正装置であって、前記位置検出手段は、位置ずれ補正用パターンに対する検出範囲を変化させることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記位置検出手段は、各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記位置検出手段は、各列又は各セットの位置ずれ補正用パターンに対応する複数の検出範囲を設定するとともに当該検出範囲毎に広さを設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 前記位置検出手段は、前回の位置ずれ補正において位置ずれ補正用パターンが検出できなかった場合には、前記検出範囲を前回よりも広げるように設定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記作像手段は、水平な線分からなる位置ずれ補正用パターンのセットを含む複数セットを作成し、前記位置検出手段は、水平な線分毎に検出範囲を設定するとともに当該検出範囲の間に検出しない区間を設定することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。

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