JP2011197231A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】各色ごとに感光体を露光するビームに位置ずれを生じていても、該位置ずれの影響を受けることなく正確なレジストずれ量を算出可能な画像形成装置を得る。
【解決手段】各色ごとの画像データに基づいて各色ごとに複数の発光点を有する光源から放射される複数のビームによって感光体上を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像に現像し、該トナー像を中間転写ベルト２１に転写／合成してカラー画像を形成する画像形成装置。中間転写ベルト２１上に各色の画像の位置を調整するための所定形状をなすトナーパターンＰａ１〜Ｐａ４を形成し、該トナーパターンを検出した結果に基づいて各色ごとの位置ずれ量を算出／補正する。各色ごとに前記トナーパターンを形成する際、書出しビームを異ならせた全てのビームの組合せによって前記トナーパターンを形成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置、特に、電子写真プロセスによってカラー画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、電子写真プロセスによってカラー画像を形成する装置は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各トナー像を形成するプロセスユニットを並置したタンデム方式が一般的に採用されている。各プロセスユニットは、四つの感光体ドラムのそれぞれに各色ごとの画像データに基づいて変調されたビームで露光して静電潜像を形成し、この潜像をそれぞれのカラートナーによって現像し、中間転写ベルト上に１次転写して合成する。その後、合成されたトナー像は中間転写ベルトから記録シート上に２次転写され、加熱定着される。

この種の画像形成装置において、各色ごとに形成されたトナー像を中間転写ベルト上で位置（以下、レジストと称する）合わせを行うため、中間転写ベルト上に所定形状のトナーパターンを形成し、色ごとのトナーパターンの間隔を検出し、その検出結果に基づいてレジストずれ量を算出／補正している。

近年では、プロセス速度（感光体ドラムの回転周速度に等しい）の高速化に伴い、各色ごとの光源に複数の発光点を有するマルチビームでの露光が主流となっている。このマルチビームでの露光では、図１２（Ｂ），（Ｃ）に示すように、ビーム１〜４のいずれかに副走査方向Ｚに関する位置ずれがあると、書出しビームが異なるごとに形成されるトナーパターンのライン幅Ｗにムラを生じるという問題を有している。

ちなみに、図１２（Ａ）はビーム１〜４に位置ずれを生じていない場合を示している。図１２（Ｂ）はビーム１がずれている場合、図１２（Ｃ）はビーム１，４がずれている場合を示している。また、矢印はビーム１〜４での露光によって形成された１ラインの重心位置を示している。

従来、前記のようなビームの位置ずれに対処するため、特許文献１では、各色の副走査方向の書出しが合っているビームから露光を開始することを提案している。また、特許文献２では、副走査方向のビーム間の重なり量を最小画素以下にすることでピッチムラを低減させることを提案している。しかし、これらは、いずれも書出しビームが異なることによって形成されたトナーパターンのずれ量に基づいて補正するものではなく、正確なレジスト補正は困難であった。

ビームピッチにムラを有している場合に、トナーパターンの幅に影響が出るのは、主走査方向のラインの線幅であるが、実際の補正制御では算出された副走査方向のずれ量から、主走査方向のずれ量、主走査方向の倍率ずれ量なども補正しているため、ビームピッチムラの影響は、主走査方向及び副走査方向のレジストずれ量の算出にも影響する。

特開２００３−２０２５１０号公報 特開２００４−１０６３６５号公報

そこで、本発明の目的は、各色ごとに感光体を露光する１組のビームに位置ずれを生じていても、該位置ずれの影響を受けることなく正確なレジストずれ量を算出可能な画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態である画像形成装置は、
各色ごとの画像データに基づいて各色ごとに複数の発光点を有する光源から放射される複数のビームによって感光体上を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像に現像し、該トナー像を中間転写体に転写／合成してカラー画像を形成する画像形成手段と、
前記中間転写体上に各色の画像の位置を調整するための所定形状をなすトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、
前記中間転写体上に形成されたトナーパターンを検出する検出手段と、
前記トナーパターン形成手段を制御するとともに、前記検出手段による検出結果に基づいて各色ごとの位置ずれ量を算出／補正する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、各色ごとに前記トナーパターンを形成する際、書出しビームを異ならせた全てのビームの組合せによって前記トナーパターンを形成すること、
を特徴とする。

本発明によれば、各色ごとにトナーパターンを形成する際、書出しビームを異ならせた全てのビームの組合せによってトナーパターンを形成するため、各ビームの位置ずれの影響を受けることなく、正確なずれ量を算出することができ、ひいては高品質なカラー画像を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 前記画像形成装置の制御部を示すブロック図である。 位置ずれ調整用の一般的なトナーパターンを模式的に示す平面図である。 トナーパターンの検出波形を示すチャート図である。 実施例１で形成されるトナーパターンを模式的に示す平面図である。 実施例１での制御手順を示すフローチャート図である。 実施例１で形成されるいま一つのトナーパターンを示す平面図である。 実施例１でのいま一つの制御手順を示すフローチャート図である。 実施例２で形成されるトナーパターンを模式的に示す平面図である。 実施例２での制御手順を示すフローチャート図である。 実施例３で形成されるトナーパターンを模式的に示す平面図である。 ビームの位置ずれを模式的に示す説明図である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。なお、各実施例において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
本発明の一実施例である画像形成装置は、図１に示すように、タンデム方式の電子写真複写機であり、概略、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナー画像を形成するためのプロセスユニット１０（１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ）と、中間転写ユニット２０と、記録シートを収容した給紙ユニット３０と、定着ユニット３５と、画像読取りユニット４０と、で構成されている。

プロセスユニット１０は、それぞれ、感光体ドラム１１、帯電チャージャ１２、現像器１３などを配置したもので、レーザ走査ユニット１４から照射される光によってそれぞれの感光体ドラム１１上に描画される静電潜像を現像器１３で現像して各色のトナー画像を形成する。画像データは、画像読取りユニット４０からあるいは図示しないコンピュータから通信部５６を介して制御部５０（図２参照）に転送されてくる。

中間転写ユニット２０は、矢印Ｚ方向に無端状に回転駆動される中間転写ベルト２１を備え、各感光体ドラム１１と対向する転写チャージャ２２から付与される電界にて、各感光体ドラム１１上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１上に１次転写して合成する。なお、このような電子写真法による画像形成プロセスは周知であり、詳細な説明は省略する。

装置本体の下部には、記録シートを１枚ずつ給紙する給紙ユニット３０が配置され、記録シートは給紙ローラ３１から前記中間転写ベルト２１と２次転写ローラ２５とのニップ部に搬送され、ここでトナー画像（合成カラー画像）が２次転写される。その後、記録シートは定着ユニット３５に搬送されてトナーの加熱定着を施され、トレイ３６に排出される。

画像安定化制御を行うためのトナーパターンを検出するセンサＳＥ１は、中間転写ベルト２１の表面に、プロセスユニット１０Ｋの下流側で、対向して配置されている。このセンサＳＥ１は光学式の反射型センサである。なお、センサＳＥ１は、中間転写ベルト２１上に形成されるトナーパターンの位置に対応するように設けられている。後述の２列のトナーパターンを形成する画像形成装置においては、中間転写ベルト２１の幅方向に二つのセンサＳＥ１が設けられる。

（制御部、図２参照）
図２に示すように、制御部５０は、ＣＰＵ、制御プログラムを格納したＲＯＭ、ワークメモリなどを備え、トナーパターン形成制御部５１、色ずれ補正制御部５２、トナー付着量制御部５３を備えている。また、制御部５０は記憶部５５、通信部５６、画像形成制御部５７などがシステムバス５９により接続され、これらを総括的に制御する。例えば、操作部５８やホストコンピュータから入力された各種設定情報を取り込み、データチェックを行い、予め決められたフォームに変換して記憶部５５に保存する。

トナーパターン形成制御部５１及び色ずれ補正制御部５２による制御は後述する。トナー付着量制御部５３による制御は従来からよく知られているもので、その説明は省略する。

（レジスト補正、図３及び図４参照）
ここで、レジスト補正について説明する。レジスト補正とは、中間転写ベルト２１上に各色の画像位置を調整するために形成されたトナーパターンを作成し、該トナーパターンをセンサＳＥ１で検出し、その検出結果に基づいて各色ごとの位置ずれ量を算出／補正する制御をいう。算出した補正量は記憶部５５へバックアップし、実際の画像形成制御に使用される。さらに、バックアップされた補正量は、次回のレジスト補正制御の際にトナーパターンを形成するときの露光タイミングの決定に使用される。

光源に関しては各色ごとに四つの発光点（図１２のビーム１〜４に対応する）が副走査方向Ｚに配置されたものを使用している。

図３に一般的なレジスト補正用トナーパターンを示す。中間転写ベルト２１上において、その進行方向Ｚ（副走査方向）の前半部分の２列のトナーパターンＰａは、副走査方向Ｚの各色での位置ずれ量を検出するためのものである。後半部分の２列のトナーパターンＰｂは主走査方向Ｙの各色での位置ずれ量を検出するためのものである。

トナーパターンＰａは、等間隔でＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順で副走査方向Ｚに並び、ＫＣＭＹで１ユニットを構成する。トナーパターンＰｂはＫＣＫＭＫＹの順序で形成される。これらのトナーパターンＰａ，Ｐｂは中間転写ベルト２１の両サイドに形成される。トナーパターンＰａ，Ｐｂは各色が重なってしまうと位置の検出が不可能になるため、重ならないように形成することが必要となる。そこで、前回のレジスト補正から各色の露光タイミングを調整することにより、レジスト補正時に各色が重なる危険性を回避している。また、初めてレジスト補正を行う場合、予め工場の生産ラインなどで補正量を設定することで対応する。

次に、前記トナーパターンＰａ，Ｐｂの形成／検出について説明する。トナーパターンＰａ，Ｐｂを中間転写ベルト２１上に形成する際、副走査方向Ｚのずれ量の演算結果に従って各色の露光タイミングを調整する。中間転写ベルト２１上に形成されたトナーパターンＰａを反射型フォトセンサＳＥ１で読み取ったときの検出波形は図４に示すとおりである。この検出波形はＫＣＭＹの１ユニットを読み取ったときのものである。トナーパターンＰａはＫＣＭＹの順序で検出されるため、図４では、時間軸（横軸）の左からＫＣＭＹのラインを検出した出力となっている。

補正量の算出は、まず、検出波形から各色ごとのトナーパターンの重心位置を算出する。重心位置の算出は次のとおりであり、ブラックＫで代表してその算出処理を説明する。

（１）図４に示す中間値ＴＨ＿Ｋを決定する範囲内Ｗｓｔ〜Ｗｅｎdでの検出波形の最大値Ｘｍａx＿Ｋと最小値Ｘｍｉｎ＿Ｋを求める。
（２）最大値Ｘｍａx＿Ｋと最小値Ｘｍｉｎ＿Ｋの中間値をＴＨ＿Ｋとする。
（３）中間値ＴＨ＿Ｋと検出波形の交点である第１交点ａと第２交点ｂを求める。
（４）検出波形と交点ａ，ｂで囲まれた面積を求める。
（５）求めた面積の重心位置Ｔ＿Ｋを求める。

次に、前記重心位置Ｔ＿Ｋからの位置ずれ量の算出方法を説明する。各色間は画像データとしては、図３に示すように等ピッチｐである。基準色をＫとした場合は、Ｋに対するＣ，Ｍ，Ｙの位置ずれ量を算出する。例えば、Ｙの位置ずれ量Ｇａｐ＿Ｙは、以下の式で求めることができる。
Ｇａｐ＿Ｙ＝｜Ｔ＿Ｙ−Ｔ＿Ｋ｜−３×ｐ

結果が負の場合、Ｋに対してＧａｐ＿Ｙだけ早いタイミングで露光を開始する。Ｋに対するＭ，Ｃの位置ずれ量Ｇａｐ＿Ｍ，Ｇａｐ＿Ｃは、以下の式で求めることができる。
Ｇａｐ＿Ｍ＝｜Ｔ＿Ｍ−Ｔ＿Ｋ｜−２×ｐ
Ｇａｐ＿Ｃ＝｜Ｔ＿Ｃ−Ｔ＿Ｋ｜−ｐ

同様に、図３に示す主走査方向Ｙのずれ量を検出するためのトナーパターンＰｂをセンサＳＥ１で検出し、パターンＰｂの横線と斜め線の重心位置から、基準色と対比色との主走査方向Ｙのずれ量を求め、主走査方向Ｙに関する露光タイミングの補正を行う。

さらには、中間転写ベルト２１上に主走査方向Ｙに複数のトナーパターン（図示せず）を形成し、それらをセンサＳＥ１で検出することにより、主走査方向Ｙの倍率ずれ量、副走査方向Ｚのスキューずれ量を算出し、補正を行う。なお、これらの補正の詳細な説明は省略する。

（実施例１、図５〜図８参照）
実施例１では、図５に示すように、各色ごとにトナーパターンＰａを形成する際、書出しビーム１〜４を同色において異ならせた全てのビーム１〜４の組合せによってトナーパターンＰａを形成する（図６のステップＳ１）。具体的には、パターンＰａ１はビーム１を先頭にしてビーム２，３，４の順に露光し、パターンＰａ２はビーム２を先頭にしてビーム３，４，１の順に露光し、パターンＰａ３はビーム３を先頭にしてビーム４，１，２の順に露光し、パターンＰａ４はビーム４を先頭にしてビーム１，２，３の順に露光する。各パターンＰａ１〜Ｐａ４はビーム数の整数倍のラインで形成される。即ち、各ラインは４ビームで４ドットずつ計２４ドットで形成される。

中間転写ベルト２１上に転写された各パターンＰａ１〜Ｐａ４をセンサＳＥ１によって検出し（図６のステップＳ２）、前述のごとく求めた各パターンの重心位置から各ビームの副走査方向Ｚのピッチムラを算出し、各色ごとに基準色との副走査方向Ｚのずれ量及び必要な補正量を演算し（図６のステップＳ３）、その値を微調整量として記憶部５５にメモリする（図６のステップＳ４）。図５における矢印ｘはセンサＳＥ１による検出位置である。

次に、図７に示すように、書出しビームを固定した状態で、例えば、ビーム１に固定し、ビーム２，３，４の順でビーム数の整数倍のライン（４ビーム×４ドットで計２４ドット）でトナーパターンＰａ、Ｐｂを形成する（図８のステップＳ１１）。ここでは、ＫとＣのずれ量を検出するために、ＫとＣのトナーパターンを交互に形成している。

中間転写ベルト２１上に転写されたこれらのパターンＰａ，ＰｂをセンサＳＥ１によって検出し（図８のステップＳ１２）、前述のごとく求めたＫとＣの各パターンの重心位置から基準色Ｋと隣接するＣとのずれ量から、主走査方向Ｙのずれ量、副走査方向Ｚのずれ量、主走査方向Ｙの倍率ずれ量、副走査方向Ｚの倍率ずれ量などを演算する（図８のステップＳ１３）。これらのずれ量は記憶部５５にメモリされる（図８のステップＳ１４）。

ここで、副走査方向Ｚのずれ量にはビームのピッチ間ずれ量が加味されていないため、メモリしておいた前記微調整量（ビーム間の位置ずれ量）を足し合わせて、副走査方向Ｚのずれ量を補正する（図８のステップＳ１５）。さらに、以上の制御を、基準色Ｋに対してＭ，Ｙも同様に実行する。

実施例１では、最初に、色ごとに書出しビームを異ならせた全てのビームの組合せたトナーパターンを形成してそれぞれのパターンの重心位置を求め、該重心位置に基づいて最適な微調整量を求め（図５、図６参照）、次に、書出しビームを固定した組合せのトナーパターンを形成して特定色と基準色とのずれ量を算出し、副走査方向Ｚのずれ量に関しては前記微調整量を加味して補正する（図７、図８参照）。このような制御によって、各色ごとに感光体ドラム１１を露光する１組のビームに位置ずれを生じていても、該位置ずれの影響を排除して正確なレジストずれ量を算出することができる。

（実施例２、図９及び図１０参照）
実施例２では、図９に示すように、基準色Ｋと比較対象となる各色（図９ではＣを例示している）ごとにトナーパターンＰａ，Ｐｂを形成する。このとき、書出しビーム１〜４を異ならせた全てのビーム１〜４の組合せによってトナーパターンＰａ，Ｐｂを形成する（図１０のステップＳ２１）。具体的には、パターンＰａ１はビーム１を先頭にしてビーム２，３，４の順に露光し、パターンＰａ２はビーム２を先頭にしてビーム３，４，１の順に露光し、パターンＰａ３はビーム３を先頭にしてビーム４，１，２の順に露光し、パターンＰａ４はビーム４を先頭にしてビーム１，２，３の順に露光する。各パターンＰａ１〜Ｐａ４はビーム数の整数倍のラインで形成される。即ち、各ラインは４ビームで４ドットずつ計２４ドットで形成される。

中間転写ベルト２１上に転写された各パターンＰａ１〜Ｐａ４をセンサＳＥ１によって検出し（図１０のステップＳ２２）、各パターンの重心位置を前述のごとく求める。そして、基準色ＫとＣとの以下に示す組合せからそれぞれのずれ量を算出する。
ＫのパターンＰａ１と、ＣのパターンＰａ１、Ｐａ２，Ｐａ３，Ｐａ４
ＫのパターンＰａ２と、ＣのパターンＰａ１、Ｐａ２，Ｐａ３，Ｐａ４
ＫのパターンＰａ３と、ＣのパターンＰａ１、Ｐａ２，Ｐａ３，Ｐａ４
ＫのパターンＰａ４と、ＣのパターンＰａ１、Ｐａ２，Ｐａ３，Ｐａ４

以上の組合せに基づく基準色ＫとＣのずれ量から、主走査方向Ｙのずれ量、副走査方向Ｚのずれ量、主走査方向Ｙの倍率ずれ量、副走査方向Ｚの倍率ずれ量などを演算する（図１０のステップＳ２３）。これらのずれ量は記憶部５５にメモリされる（図１０のステップＳ２４）。

本実施例２においても、各色ごとに感光体ドラム１１を露光する１組のビームに位置ずれを生じていても、該位置ずれの影響を排除して正確なレジストずれ量を算出することができる。

（第３実施例、図１１参照）
第３実施例は１色ごとの光源が八つの発光点を有する場合であり、１度に８ビームで露光する。この場合においても、図１１に示すように、各色ごとにトナーパターンＰａを形成する際（図１１では基準色ＫとＣのずれ量を検出する場合を示している）、書出しビーム１〜４を同色において異ならせた全てのビーム１〜８の組合せによってトナーパターンＰａを形成する。具体的には、パターンＰａ１はビーム１を先頭にしてビーム２〜８の順に露光し、パターンＰａ２はビーム２を先頭にしてビーム３〜８，１の順に露光し、パターンＰａ３はビーム３を先頭にしてビーム４〜８，１，２の順に露光し、以下同様である。各パターンＰａ１〜Ｐａ８はビーム数８×３の２４ドットで形成される。

中間転写ベルト２１上に転写された各パターンＰａ１〜Ｐａ８をセンサＳＥ１によって検出し、前述のごとく求めた各パターンの重心位置から各ビームの副走査方向Ｚのピッチムラを算出し、各色ごとに基準色との副走査方向Ｚのずれ量及び必要な補正量を演算し、その値を微調整量として記憶部５５にメモリする。

次に、図７で示したように、書出しビームを固定した状態で、例えば、ビーム１に固定し、ビーム２〜８の順でビーム数の整数倍のライン（８ビーム×３ドットで計２４ドット）でＫとＣのトナーパターンを形成する。中間転写ベルト２１上に転写されたこれらのトナーパターンセンサＳＥ１によって検出し、前述のごとく求めたＫとＣの各パターンの重心位置から基準色Ｋと隣接するＣとのずれ量から、主走査方向Ｙのずれ量、副走査方向Ｚのずれ量、主走査方向Ｙの倍率ずれ量、副走査方向Ｚの倍率ずれ量などを演算する。これらのずれ量は記憶部５５にメモリされる。

ここで、副走査方向Ｚのずれ量にはビームのピッチ間ずれ量が加味されていないため、メモリしておいた前記微調整量（ビーム間の位置ずれ量）を足し合わせて、副走査方向Ｚのずれ量を補正する。

さらに、以上の制御を、基準色Ｋに対してＭ，Ｙも同様に実行する。

本第３実施例の効果は前記第１実施例と同様である。また、一つの光源における発光点の数が増加した場合においても、同様の制御によって、ビームピッチ間隔のムラの影響を受けることなく正確にレジスト補正を実行することができる。

以上のように、本発明は、画像形成装置に有用であり、特に、１組のビームに位置ずれを生じていても、該位置ずれの影響を受けることなく正確なレジストずれ量を算出できる点で優れている。

１〜４…ビーム
１０…プロセスユニット
１１…感光体ドラム
１３…現像器
１４…レーザ走査ユニット
２１…中間転写ベルト
５０…制御部
５１…トナーパターン形成制御部
５２…色ずれ補正制御部
５５…記憶部
５７…画像形成制御部
ＳＥ１…光学センサ

Claims (3)

1. 各色ごとの画像データに基づいて各色ごとに複数の発光点を有する光源から放射される複数のビームによって感光体上を露光して静電潜像を形成し、該静電潜像をトナー像に現像し、該トナー像を中間転写体に転写／合成してカラー画像を形成する画像形成手段と、
   前記中間転写体上に各色の画像の位置を調整するための所定形状をなすトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段と、
   前記中間転写体上に形成されたトナーパターンを検出する検出手段と、
   前記トナーパターン形成手段を制御するとともに、前記検出手段による検出結果に基づいて各色ごとの位置ずれ量を算出／補正する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、各色ごとに前記トナーパターンを形成する際、書出しビームを異ならせた全てのビームの組合せによって前記トナーパターンを形成すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、形成された前記トナーパターンの書出しビームと、該トナーパターンの重心位置とに基づいて、各ビームの位置ずれに起因する各色でのトナーパターンの位置ずれ量を算出し、副走査方向の位置ずれ量の算出にはビーム間の位置ずれを含めて補正すること、を特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記トナーパターンを各光源から放射されるビーム数の整数倍のラインで形成すること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。

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