JP2013156547A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれ補正制御にかかる時間を短縮できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、感光体と、感光体を画像データに対応する光で走査することで感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、色ずれ補正のための補正用静電潜像を感光体に形成する制御を行う制御手段と、プロセス手段に電圧を印加する電圧印加手段と、電圧印加手段がプロセス手段に電圧を印加することにより、プロセス手段を経由して電圧印加手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備えており、補正用静電潜像を形成するための画像データは、走査手段による感光体の走査線の基準方向からの傾きを補正する様に生成されており、電流検出手段が検出する電流の変化を閾値で判定することにより画像データに基づき形成された補正用静電潜像の基準値からのずれ量を検出し、ずれ量に基づき感光体に形成する画像の位置ずれを補正する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置の色ずれの検出技術に関する。

画像形成装置として、各色に対応する感光体にトナー像を形成し、これらトナー像を中間転写ベルトに重ね合わせて転写することでカラー画像を生成するタンデム方式と呼ばれるものが知られている。この様な画像形成装置においては、各トナー像を重ね合わせる際の各トナー像間の相対的な位置がずれることより、いわゆる、色ずれが発生する。

このため、特許文献１は、色ずれ検出用の各色のトナー像を中間転写ベルトに形成し、光学センサにより各色のトナー像の相対的な位置ずれを検出して補正を行うことを開示している。

特開平７−２３４６１２号公報

しかしながら、色ずれ検出用のトナー像を感光体及び中間転写ベルトに形成し、さらに、形成したトナー像のクリーニングを行わなければならず、これは、画像形成装置のユーザビリティーを低下させることになる。

本発明は、色ずれ補正制御にかかる時間を短縮できる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明による画像形成装置は、感光体と、前記感光体を画像データに対応する光で走査することで前記感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために前記感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、色ずれ補正のための補正用静電潜像を前記感光体に形成する制御を行う制御手段と、前記プロセス手段に電圧を印加する電圧印加手段と、前記電圧印加手段が前記プロセス手段に電圧を印加することにより、前記プロセス手段を経由して前記電圧印加手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、を備えており、前記補正用静電潜像を形成するための画像データは、前記走査手段による前記感光体の走査線の基準方向からの傾きを補正する様に生成されており、前記電流検出手段が検出する電流の変化を閾値で判定することにより前記画像データに基づき形成された前記補正用静電潜像の基準値からのずれ量を検出し、前記ずれ量に基づき前記感光体に形成する画像の位置ずれを補正することを特徴とする。

トナー像を形成して色ずれの補正を行う場合と比較して、色ずれ補正制御にかかる時間を短縮することができる。よって、ユーザが印刷できない時間を削減することができる。さらに、色ずれの補正のためにトナーを消費せず、よって、トナーの消費量を削減することができる。

一実施形態による画像形成装置の画像形成部の構成図。 一実施形態による画像形成部における高圧電源の供給系統を示す図。 一実施形態による帯電高圧電源回路を示す図。 中間転写ベルトに形成する潜像マークを示す図。 潜像マーク検出の説明図。 一実施形態による色ずれ補正制御のタイミングチャート。 一実施形態による色ずれ補正制御のフローチャート。 電流通過領域と潜像マークとの関係の説明図。 潜像マークの検出波形と検出誤差との関係の説明図。 感光体での走査線の傾きと、傾きを補正するための画像データを示す図。 一実施形態による一次転写高圧電源回路を示す図。 感光体の表面電位と一次転写ローラとの電位差を示す図。 一実施形態による色ずれ補正制御のタイミングチャート。 一実施形態による色ずれ補正制御のフローチャート。 一次転写高圧電源回路で検出した電流波形を示す図。 潜像マークの傾きによる、検出した電流波形の急峻さの比較図。 電流通過領域と潜像マークとの関係を示す図。 一実施形態による現像高圧電源回路を示す図。

（第一実施形態）図１は、本実施形態における画像形成装置の画像形成部１０の構成図である。なお、参照符号の末尾の英文字ａ、ｂ、ｃ及びｄは、それぞれ、当該部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）に対応することを示している。また、色を区別する必要が無い場合には、末尾の英文字ａ、ｂ、ｃ及びｄを除いた参照符号を使用する。感光体２２は、像担持体であり回転駆動される。帯電ローラ２３は、対応する色の感光体２２の表面を一様な電位に帯電させる。一例として、帯電ローラ２３が出力する帯電バイアスは−１２００Ｖであり、これにより、感光体２２の表面は−７００Ｖの電位（暗電位）に帯電される。スキャナユニット２０は、形成する画像の画像データに応じたレーザ光で感光体２２の表面を走査して、感光体２２に静電潜像を形成する。一例として、レーザ光での走査により、静電潜像が形成されている箇所の電位（明電位）は−１００Ｖとなる。現像器２５は、それぞれ、対応する色のトナーを有し、現像スリーブ２４により、感光体２２の静電潜像にトナーを供給することで、感光体２２の静電潜像を現像する。一例として、現像スリーブ２４が出力する現像バイアスは−３５０Ｖであり、この電位により現像器２５はトナーを静電潜像に付着させる。一次転写ローラ２６は、感光体２２に形成されたトナー像を、像担持体であり、ローラ３１、３２及び３３により周回駆動される中間転写ベルト３０に転写する。一例として、一次転写ローラ２６が出力する転写バイアスは＋１０００Ｖであり、この電位により一次転写ローラ２６はトナーを中間転写ベルト３０に転写する。なお、このとき、各感光体２２のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト３０に転写することでカラー画像が形成される。

ニ次転写ローラ２７は、搬送経路１８を搬送される記録媒体１２に、中間転写ベルト３０のトナー像を転写する。定着ローラ対１６及び１７は、記録媒体１２に転写されたトナー像を加熱定着する。ここで、ニ次転写ローラ２７によって、中間転写ベルト３０から記録媒体１２に転写されなかったトナーは、クリーニングブレード３５によって廃トナー容器３６に回収される。また、従来のトナー像を形成して色ずれの補正を行うため、検出センサ４０が中間転写ベルト３０に対向して設けられている。

なお、スキャナユニット２０は、レーザではなく、ＬＥＤアレイ等により感光体２２を走査する形態とすることができる。また、中間転写ベルト３０を設けるのではなく、各感光体２２のトナー像を記録媒体１２に直接転写する画像形成装置であっても良い。

図２は、画像形成部１０の各プロセス部への高圧電源の供給系統を示す図である。ここで、プロセス部とは、帯電ローラ２３、現像器２５及び一次転写ローラ２６のいずれかを含む、画像形成のために感光体２２に作用する部材である。帯電高圧電源回路４３は、対応する帯電ローラ２３に電圧を印加する。また、現像高圧電源回路４４は、対応する現像器２５の現像スリーブ２４に電圧を印加する。さらに、一次転写高圧電源回路４６は、対応する一次転写ローラ２６に電圧を印加する。この様に、帯電高圧電源回路４３、現像高圧電源回路４４、一次転写高圧電源回路４６は、プロセス部に対する電圧印加部として機能する。

図３は、帯電ローラ２３に電圧を印加する帯電高圧電源回路４３の構成図である。変圧器６２は、駆動回路６１からの交流信号を昇圧する。ダイオード１６０１、１６０２及びコンデンサ６３、６６によって構成される整流回路５１は、昇圧された交流信号を整流・平滑化し、出力端子５３から帯電ローラ２３に直流電圧を印加する。比較器６０は、検出抵抗６７、６８によって分圧された出力端子５３の電圧と、制御部５４によって設定された電圧設定値５５とが等しくなるよう、駆動回路６１の出力電圧を制御する。なお、出力端子５３の電圧に応じた大きさの電流が、帯電ローラ２３、感光体２２及びグランド経由で流れることになる。

本実施形態において、帯電高圧電源回路４３には、変圧器６２の２次側の出力回路５００と接地点５７との間に電流検出回路５０が挿入されている。出力端子５３から変圧器６２の出力回路５００を経て電流検出回路５０に流れる電流は、抵抗７１を通ってオペアンプ７０からグランドに流れ込む。オペアンプ７０の出力端子には、抵抗７１に流れる電流、つまり、出力端子５３に流れる電流量に比例した検出電圧５６が現れる。この検出電圧５６は、コンパレータ７４の負極の入力端子（反転入力端子）に入力されており、コンパレータ７４は、検出電圧５６と基準電圧（Ｖｒｅｆ）７５の大小に応じた二値化電圧値５６１を出力する。

コンパレータ７４から出力された二値化電圧値５６１は、制御部５４内のＣＰＵ３２１に入力される。制御部５４は、静電潜像を各感光体２２に形成するためにスキャナユニット２０を制御する等、画像形成装置全体の制御を行う。

続いて本実施形態における色ずれの補正制御について説明する。なお、本実施形態において、色ずれ、つまり、各色の位置ずれの検出は、各色についてそれぞれ行う。本実施形態では、スキャナユニット２０の走査により感光体２２上に位置ずれ補正用静電潜像（以下、潜像マークと称する。）を形成し、潜像マークが帯電ローラ２３の位置に到達する時間を測定する。測定される到達時間の変化は、スキャナユニット２０による照射位置のずれ量、すなわち画像の位置ずれ量を反映したものである。スキャナユニット２０の照射位置は、連続印刷などによる装置内部の温度変化によりずれることが知られている。本実施形態においては、装置内部の温度変化に伴う位置ずれをリアルタイムに検知することができる。

まず、潜像マークの検出方法を説明する。図４は、感光体２２上に潜像マーク８０が形成された様子を示す図である。スキャナユニット２０により形成された感光体２２上の潜像マーク８０は、感光体２２の回転に伴い矢印の方向に搬送される。なお、このとき、現像スリーブ２４及び一次転写ローラ２６は、感光体２２から離隔しておく。或いは、印加電圧をオフ（零）とする構成や、通常と逆極性のバイアスを印加する構成であっても良い。

潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍領域に達すると、感光体２２から帯電ローラ２３を経由して帯電高圧電源回路４３に流れる電流量が変化する。図５（Ａ）は、潜像マーク８０が、帯電ローラ２３の位置を通過する際の電流検出回路５０の検出電圧５６の時間変化を示している。図５（Ａ）の検出電圧５６は、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍に到達すると減少し始め、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の位置を抜け始めると、増加することを示している。この検出電圧５６をコンパレータ７４で二値化した二値化電圧値５６１を検出することにより、潜像マーク８０の先端が帯電ローラ２３に到達したタイミングと、潜像マーク８０の後端が帯電ローラ２３を抜けたタイミングを検出することができる。なお、潜像マーク８０の先端とは、潜像マーク８０の感光体２２の回転方向の下流側（進行方向前側）の端部であり、後端とは上流側（進行方向後側）の端部である。

ここで、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍に位置する間、検出電圧５６が低下する理由について説明する。図５（Ｂ）は感光体２２の表面電位を示す図である。なお、図５（Ｂ）の横軸は感光体２２の回転方向の表面位置を示し、領域９３は潜像マーク８０が形成されている領域を示している。なお、潜像マーク８０にはトナーが付着していないものとする。また、図５（Ｂ）の縦軸は電位を示し、感光体２２の暗電位をＶＤ（例えば−７００Ｖ）、明電位をＶＬ（例えば−１００Ｖ）、帯電ローラ２３の帯電バイアスをＶＣ（例えば−１２００Ｖ）とする。潜像マーク８０が形成された領域９３では、帯電ローラ２３と感光体２２との電位差９６が、それ以外の領域における電位差９５と比べ大きくなる。このため、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍に到達すると、感光体２２から帯電ローラ２３に向けて流れる電流は増加する。そして、この電流増加に伴い、オペアンプ７０の出力端子の電圧値、つまり、検出電圧５６が減少することになる。

なお、感光体２２から帯電ローラ２３に向けて流れる電流は、感光体２２と帯電ローラ２３のニップ部を経由するものと、感光体２２と帯電ローラ２３間の空隙において発生する放電によるものを考えることができる。ここで、放電は、感光体２２と帯電ローラ２３の表面間の空隙にかかる電圧が、当該表面間の距離に依存する放電破壊電圧を超えた場合に発生する。なお、以下の説明において、感光体２２と帯電ローラ２３間において電流が流れる領域を電流通過領域と呼ぶものとする。つまり、感光体２２と帯電ローラ２３間において電流の流れる領域が感光体２２と帯電ローラ２３のニップ部のみであると、このニップ部が電流通過領域となる。一方、感光体２２と帯電ローラ２３間では放電のみにより電流が流れるのであれば、放電が発生する領域が電流通過領域となる。さらに、ニップ部経由での電流と、放電による電流の両方が生じる場合には、ニップ部と放電が発生する領域を合わせた領域が電流通過領域となる。

図６は、本実施形態の色ずれ補正制御のタイミングチャートである。なお、図６の制御は、各色についてそれぞれ行う。制御部５４は、タイミングＴ１で現像スリーブ２４を離隔させるカムを駆動する駆動信号を出力し、タイミングＴ２で現像スリーブ２４は、感光体２２から離隔した状態に変化する。また制御部５４は、タイミングＴ３で一次転写ローラ２６の転写バイアスをオン状態からオフ状態、つまり、零に制御する。また、スキャナユニット２０は、タイミングＴ４〜Ｔ６の期間において、レーザ光により複数の潜像マーク８０を感光体２２に形成する。なお、図６において黒色の四角の部分が潜像マーク８０を示している。そして、タイミングＴ５〜Ｔ７の間において、制御部５４は、二値化電圧値５６１により潜像マーク８０を検出する。なお、制御開始から時刻Ｔ７までの間、帯電高圧電源回路４３は、帯電ローラ２３に帯電バイアスを出力する。

本実施形態においては、各色の位置ずれを独立して補正する。よって、上述した色ずれ補正制御を行う前に予め各色について基準値を取得しておく。この基準値の取得は、例えば、実際に形成したトナー像を検出センサ４０で検出する、従来の色ずれ補正制御を行った後など、各色間の色ずれ量が少ない状態で行うことが望ましい。

以下、ある色についての基準値の取得について説明する。基準値の取得のため、制御部５４は、複数の潜像マーク８０を感光体２２に形成する。なお、複数の潜像マーク８０を形成するのは、感光体２２の回転速度ムラなどの影響をキャンセルするためである。以下の説明においては、２０個の潜像マーク８０を形成するものとするがこれは例示である。図５（Ａ）に示す様に、１つの潜像マーク８０により、二値化電圧値５６１には、立ち上がり及び立ち下りの２つのエッジが発生する。よって、２０個の潜像マーク８０を形成することで、制御部５４は、各色について、４０個のエッジを検出するが、制御部５４は、基準タイミングに対する各エッジの検出時刻ｔ（ｋ）（ｋ＝１〜４０）を測定する。

制御部５４は、総てのエッジの検出後、以下の式（１）により基準値ｅｓを求め、保存する。なお、式（１）は、各潜像マーク８０のエッジの中間位置の検出時刻を積算したものである。

図７は、色ずれ補正制御のフローチャートである。色ずれ補正の開始により、制御部５４は、Ｓ１において、基準値を取得するときと同じ数、例えば２０個の潜像マーク８０を感光体２２に形成する。Ｓ２において、制御部５４は、電流検出回路５０の検出電流の変化により、潜像マーク８０の先端及び後端の各エッジを検出し、基準値を取得するときと同じ基準タイミングに対する各エッジの検出時刻ｔ（ｉ）を測定する。続いて、制御部５４は、Ｓ３において、以下の式（２）によりΔｅｓを計算する。

制御部５４は、Ｓ４において、Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値が０以上であるか否かを判定する。Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値が０以上である場合、これは、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングが基準値より遅れていることを示している。よって、その場合、制御部５４は、Ｓ５において、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングを早める。なお、早める量は、Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値に対応する。一方、Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値が０未満である場合、これは、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングが基準値よりも早いことを示している。よって、その場合、制御部５４は、Ｓ６において、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングを遅らせる。なお、遅らせる量も、Δｅｓと基準値ｅｓとの差分に応じた量となる。以上の処理を各色に対して行うことにより、各色のトナー像の位置ずれを補正することができる。

続いて、感光体２２に形成する潜像マーク８０の形状について説明する。既に説明した様に、本実施形態では、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍に来たときに生じる電流変化を検出することで潜像マーク８０の検出を行っている。このときの電流変化量は、電流通過領域を覆う潜像マーク８０の面積が大きいほど大きくなる。つまり、電流通過領域の全体が潜像マーク８０で覆われる様な場合に電流変化量が最大となる。図８は、感光体２２上の電流通過領域８１と、潜像マーク８０の関係を示す図である。良好な検出結果を得るために、潜像マーク８０は、主走査方向については、可能な限り広く、副走査方向については、電流通過領域８１の副走査方向における幅以上で形成することが望ましい。ただし、潜像マーク８０の面積が電流通過領域８１より小さくても、電流変化量は小さくなるものの、検出は可能である。

図８（Ａ）は、電流通過領域８１に対して、潜像マーク８０が傾きをもたない場合を、図８（Ｂ）は、電流通過領域８１に対して、潜像マーク８０が傾きをもつ場合の状態を示している。なお、電流通過領域８１は、概ね主走査方向と平行である。図８（Ｂ）の状態においても、電流通過領域８１のある程度の面積を潜像マーク８０が覆う場合、電流変化を検出することができる。しかしながら、潜像マーク８０が電流通過領域８１に対して傾いていない場合の方が、傾いている場合より検出波形の傾きは大きくなる。その理由は、図８（Ａ）の様に潜像マーク８０が傾いていない場合には、図８（Ｂ）のように傾きが発生している場合と比較して、潜像マーク８０により覆われる電流通過領域８１の面積の変動が大きいからである。

ここで、検出波形の変化の急峻さ（傾き）の差異が、検出結果にどのような影響があるかを説明する。図９において、縦軸は検出電圧５６を、横軸は時間を示す。また、Ｔｈは、位置検出の閾値である基準電圧（Ｖｒｅｆ）７５を、Ｌは電圧変動値を表わしている。なお、図９（Ａ）は、電流通過領域８１と潜像マーク８０の位置関係が図８（Ａ）の場合であり、図９（Ｂ）は、図８（Ｂ）の場合を示している。実際の検出波形は、図５（Ａ）を見ても分かるように、理想的な直線にはならず、電圧変動Ｌによって揺れが生じている。図９に示すとおり、検出波形に揺れが生じると、検出波形が閾値に達するタイミングが理想的な検出波形からずれることになる。この検出タイミングの誤差Δｔは、以下に説明する様に検出波形の立ち上がりが緩やかな方が大きくなる。

まず、電流通過領域８１の副走査方向の幅をｗ、感光体２２の速度をｖｄとすると、図８（Ａ）から明らかな様に図９（Ａ）の検出波形の立ち上がり時間ｔ１は、ｗ／ｖｄで求められる。また、検出電圧５６の振幅変化をＶｐｐとすると、
Ｖｐｐ／ｔ１＝Ｌ／Δｔ１の関係から、Δｔ１は、
Δｔ１＝ｗ・Ｌ／（ｖｄ・Ｖｐｐ） （３）
となる。

次に、潜像マーク８０に傾きがある場合の検出誤差について述べる。図８（Ｂ）に示す様に、潜像マーク８０を形成する走査線がその開始位置と終了位置において副走査方向でｓだけずれているとする。なお、以下の説明において、潜像マーク８０の傾き量とは、潜像マーク８０を形成する走査線の開始位置と終了位置の副走査方向のずれ量として定義する。この場合、図８（Ｂ）の立ち上がり時間ｔ２は、（ｗ＋ｓ）／ｖｄで求められる。従って、検出タイミングの誤差は、式（３）と同様に、
Δｔ２＝（ｗ＋ｓ）・Ｌ／（ｖｄ・Ｖｐｐ） （４）
となる。式（４）より、傾きが大きいほど誤差が大きくなることがわかる。つまり、検出波形の立ち上がりが緩やかになるほど、実際の検出値が閾値に達する検出時間と理想的な直線における検出値が閾値に達する検出時間との間のずれ量であるタイミング誤差Δｔが大きくなる可能性があることがわかる。Δｔ１に比べて、Δｔ２はずれ量ｓの分だけ大きくっているため、理想的な検出タイミングに対する実際の検出値の誤差も、Δｔ１に比べてΔｔ２の方が大きくなる可能性がある。検出波形の揺れによりタイミング誤差Δｔが大きくなってしまうと、実際の静電潜像の位置を検知する精度が低下してしまい、それにより位置ずれを補正する精度も低下してしまうことがある。よって、検出時間の変化を急峻にすることにより、検出波形の揺れにより発生するタイミング誤差の影響による検知精度の低下を抑制することができるため、画像の位置ずれを補正する精度の低下も抑制することができる。

次に、図１０を用いて、潜像マーク８０の傾きを電気的に補正する方法について述べる。図１０（Ａ）は主走査方向の４４０４ドットの走査線が、基準方向である主走査方向に対して１０ドット分だけ副走査方向に傾いている状態を示している。よって、ｔａｎ−１（１０／４４０４）×１８０÷π＝０．１３より、光走査線は、０．１３°の角度で傾いていることになる。

図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の走査線の傾きを補正する為の画像データを示したものである。ここで、走査線の変更が行われる部分を段差部分と呼ぶものとする。図１０（Ｂ）に示す様に、複数回、例えば、１０回だけ走査線の変更を行う。具体的には、走査線を１０個の領域に区分し、区分ごとに１ドットずつ、副走査方向において走査線の傾きとは逆側に走査線をずらす。更に、本実施形態では、この段差部分において、副走査方向の隣接するドットの露光比率を調整する。つまり、図１０（Ｂ）に示す様に、副走査方向において重複して走査する位置については、２つの露光量の合計が、副走査方向において重複して走査しない位置の露光量とほぼ等しくなる様にする。これは、段差部分での画像の段差を滑らかにし、段差を見えにくくするためである。スキャナユニット２０には、このようにレーザ発光を行うように駆動信号が入力されており、またその駆動信号に対応する画像データが予め生成され、ＣＰＵ３２１に記憶されている。

なお、傾きは、工場における画像形成装置の組み立て工程において、副走査方向に複数の受光素子を配列したＣＣＤセンサを主走査方向に２つ以上設けることで計測することができる。或いは、中間転写ベルト３０上に、主走査方向における横線トナーマークを形成し、主走査方向に２つ以上配置した検出センサ４０の検出タイミングの相違をもって、傾きを計測することができる。

このように、色ずれ補正制御を行う際に使用する潜像マークの傾きを補正することによって、Δｅｓと基準値ｅｓとの差分値を精度良く算出することができる。これにより、さらにΔｅｓと基準値ｅｓとの差分値に基づき、画像の位置ずれを補正する際にも、精度良く補正を行うことができる。また、潜像マークの傾きを補正することで、感光ドラム１周に多くの潜像マークを形成できるようになり、色ずれ補正制御にかかる時間を短縮することもできる。

（第二実施形態）本実施形態は、一次転写ローラ２６に電圧を印加する一次転写高圧電源回路４６により潜像マーク８０を検出するものである。図１１は、一次転写高圧電源回路４６の構成図である。なお、本実施形態において、一次転写高圧電源回路４６は、図２の一次転写ローラ２６ａから２６ｄの総てに電圧を供給する様に構成されている。つまり、図２の一次転写高圧電源回路４６ａ〜４６ｄを一つの回路としたものが、本実施形態の一次転写高圧電源回路４６である。一次転写高圧電源回路４６は、図３の帯電高圧電源回路４３と比較し、ダイオード１６０１、１６０２のアノード、カソードの向きが逆となっている。これは、印加する電位の極性が帯電高圧電源回路４３とは逆であるためである。なお、出力端子５３ａから５３ｄは、それぞれ、一次転写ローラ２６ａから２６ｄへの出力端子である。図１１に示す様に、本実施形態において、電流検出回路１５０は、各色の一次転写ローラ２６に電圧を印加する回路に対して共通に設けられるため、検出電圧５６は、出力端子５３ａ〜５３ｄに流れる電流を合計した値に応じた電圧となる。

続いて、本実施形態における色ずれ補正制御について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態において、潜像マーク８０の検出は、一次転写ローラ２６を流れる電流を検出する電流検出回路１５０で行う。このため、一次転写ローラ２６は、感光体２２に当接させておく必要がある。また、現像スリーブ２４も感光体２２に当接させ、現像バイアスをオフ（零）、或いは、現像バイアスを通常と逆極性とすることで、トナーが潜像マーク８０に載らないようにする。周囲の環境等の影響によっては、多少のトナーが付着する場合もあるが、そのような場合でも潜像マーク８０を検出可能である。なお、第一実施形態と同様に、現像スリーブ２４を感光体から離隔させても良い。

図１２（Ａ）は潜像マーク８０にトナーが付着していない時の、図１２（Ｂ）は潜像マーク８０にトナーが付着した時の、感光体２２と一次転写ローラ２６の電位差を示している。なお、図１２において、縦軸は電位を示し、感光体２２の暗電位をＶＤ（例えば−７００Ｖ）、明電位をＶＬ（例えば−１００Ｖ）、一次転写ローラ２６の転写バイアスをＶＴ（例えば＋１０００Ｖ）としている。トナーが付着した場合、潜像マーク８０の領域９３では、一次転写ローラ２６と感光体２２との電位差１１２が、トナーが付着していない場合の電位差１１１と比べ大きくなるため、それ以外の領域における電位差１１０との差が小さくなる。従って、付着したトナーが多いほど潜像マーク８０の領域での電流変化が小さくなってしまうが、トナー量が少なければ電流変化を検出可能である。

図１３は、本実施形態の色ずれの補正制御のタイミングチャートである。まず、タイミングＴ１で、制御部５４は、現像高圧電源回路４４が現像スリーブ２４に出力する現像バイアスをオフにする。タイミングＴ２〜Ｔ４の期間で、制御部５４は、各色の感光体２２上にレーザ光により潜像マーク８０を形成する。なお、本実施形態においては、電流検出回路１５０が各色で共通であるため、各色の潜像マーク８０が一次転写ローラ２６の位置にくるタイミングがそれぞれ異なる様に潜像マーク８０を形成する。制御部５４は、タイミングＴ３〜Ｔ５の期間で各感光体の潜像マーク８０を検出する。なお、制御開始から時刻Ｔ５までの間、一次転写高圧電源回路４６は、一次転写ローラ２６に転写バイアスを印加する。

本実施形態においても、位置ずれ補正制御を行う前に予め基準値を取得しておく。基準値は、第一実施形態と同様に、複数の潜像マーク８０を各感光体２２に形成し、基準タイミングに対する各エッジの検出時刻を測定することにより行う。なお、以下の説明においては、２０個の潜像マーク８０を各感光体２２に形成するものとするがこれは例示である。本実施形態においては、イエローを基準色とし、基準色以外の色について、この基準色に対する相対的な位置ずれを補正する。したがって、マゼンダ、シアン、ブラックの基準値ｅｓＹＭ、ｅｓＹＣ、ｅｓＹＢｋを、それぞれ、以下の（５）、（６）及び（７）により求めて保存する。

なお、上記式（５）において、ｔｍ（ｋ）はマゼンダに対応する感光体２２ｂの潜像マーク８０の検出時刻であり、ｔｙ（ｋ）はイエローに対応する感光体２２ａの潜像マーク８０の検出時刻である。同様に、上記式（６）及び（７）において、ｔｃ（ｋ）及びｔｂｋ（ｋ）は、それぞれ、シアンに対応する感光体２２ｃ及びブラックに対応する感光体２２ｄの潜像マーク８０の検出時刻である。なお、ｔｙ（ｋ）は式（５）と同様である。

図１４は、本実施形態における色ずれ補正制御のフローチャートである。色ずれ補正制御の開始により、制御部５４は、Ｓ１１において、基準値を取得するときと同じ数、例えば２０個の潜像マーク８０を各感光体２２に形成する。Ｓ１２において、制御部５４は、電流検出回路１５０が検出する電流値の変化により、潜像マーク８０の先端及び後端の各エッジを検出する。より具体的には、制御部５４は、基準値を取得するときと同じ基準タイミングに対する各エッジの検出時刻ｔｙ（ｉ）、ｔｍ（ｉ）、ｔｃ（ｉ）及びｔｂｋ（ｉ）を測定する。続いて、制御部５４は、Ｓ１３において、以下の式（８）、（９）及び（１０）によりΔｅｓＹＭ、ΔｅｓＹＣ、ΔｅｓＹＢｋを計算する。

制御部５４は、Ｓ１４において、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０以上であるか否かを判定する。ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０以上である場合、これは、基準とするスキャナユニット２０ａに対し、マゼンダ用のスキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングが遅れていることを示す。したがって、制御部５４は、Ｓ１５において、スキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングを早める。なお、早める量は、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値に対応する。一方、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０未満である場合、これは、基準とするスキャナユニット２０ａに対し、マゼンダに対応するスキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングが遅れていることを示す。よって、制御部５４は、Ｓ１６において、スキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングを遅らせる。なお、遅らせる量も、ΔｅｓＹＭと基準値ｅｓＹＭとの差分に応じた量となる。制御部５４は、マゼンダに対する処理と同様の処理を、Ｓ１７〜Ｓ１９においてシアンに対応するスキャナユニット２０ｃに対して行い、Ｓ２０〜Ｓ２２においてブラックに対応するスキャナユニット２０ｄに対して行う。

図１５は、一次転写高圧電源回路４６の電流検出回路１５０の検出電圧（縦軸）の時間（横軸）に対する変化を示す図である。図１５においては、比較のため潜像マーク８０の形成方法として、潜像マーク８０の副走査方向における幅と、隣接する潜像マーク８０の副走査方向における間隔として１０、２０、３０、４０及び５０ドットの５種類を使用している。なお、潜像マーク８０の副走査方向における幅と間隔は同じドット数としている。さらに、各５種類の潜像マーク８０の傾きとして、それぞれ、傾き無しと、１０ドットの傾きと、２０ドットの傾きの３種類を作成した。なお、傾きとは、主走査方向の両端の位置での副走査方向のずれ、つまり、図８の値ｓに対応する値である。さらに、図１６は、各傾きでの検出波形を比較する図である。なお、図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）は、それぞれ、潜像マーク８０の副走査方向の幅及び間隔が、１０、２０、３０、４０及び５０ドットのときのものである。

図１５から明らかな様に、走査線の傾きが大きくなるに従い、検出電圧５６の振幅が小さくなる。特に、潜像マーク８０の副走査方向における幅と間隔が１０ドットである場合に、走査線の傾きの影響が顕著であることが分かる。この理由を、図１７を用いて説明する。図１７（Ａ）〜（Ｃ）は、潜像マーク８０の副走査方向における幅と間隔をそれぞれ１０、２０、３０ドットとした場合の、潜像マーク８０と電流通過領域８１との関係を示す図である。なお、電流通過領域８１の副走査方向における幅を３０ドットとしている。図１７から明らかな様に、潜像マーク８０の幅及び間隔が狭くなると感光体２２の回転により電流通過領域８１に入ってくる潜像マーク８０と、電流通過領域８１から出てゆく潜像マーク８０の面積の差は小さくなる。これにより、電流検出回路１５０が検出する電流波形の変化も小さくなる。

よって、図１０に示す様に走査線の傾きを電気的に補正することで、潜像マーク８０の幅や、潜像マーク同士の間隔を細くすることが可能となるため、感光ドラム１周に多くの潜像マークを形成できるようになり、色ずれ補正制御にかかる時間を短縮できる。また、色ずれ補正制御を行う際に使用する潜像マークの傾きを補正することによって、Δｅｓと基準値ｅｓとの差分値を精度良く算出することができる。これにより、さらにΔｅｓと基準値ｅｓとの差分値に基づき、画像の位置ずれを補正する際にも、精度良く補正を行うことができる。

（第三実施形態）本実施形態は、現像スリーブ２４に電圧を印加する現像高圧電源回路４４により潜像マーク８０を検出するものである。図１８は、現像高圧電源回路４４の構成図である。なお、現像高圧電源回路４４は第一実施形態における帯電高圧電源回路４３と同様に、各色に対応して設けられる。現像高圧電源回路４４は、図３の帯電高圧電源回路４３に対し、さらに、極性の異なる出力回路５０１を追加した以外は、その構成は同様であり、詳細な説明は省略する。なお、極性の切り替えは、制御部５４が出力するＣＬＫ１とＣＬＫ２により行う。

本実施形態において、感光体２２に形成した潜像マーク８０を検出するに当たり、現像スリーブ２４を感光体２２に当接させ、さらに、通常の画像形成時と同様に現像バイアスを現像スリーブ２４に印加しておく。つまり、図１８の出力回路５００を選択しておく。潜像マーク８０が現像スリーブ２４の位置にくると、トナーが移動し、このとき、現像スリーブ２４に電流が流れる。この電流を電流検出回路４５で検出することにより、潜像マーク８０を検出することができる。なお、トナーが中間転写ベルト３０に転写されないように、一次転写ローラ２６は、感光体２２から離隔しておく。

また、感光体２２に形成した潜像マーク８０を検出するに当たり、現像スリーブ２４を感光体２２に当接させ、図１８の出力回路５０１を選択して逆極性の現像バイアスを印加しておく構成とすることもできる。この場合の電流検出回路４５による電流の変化の検出は、電流の向きが異なること以外は第一実施形態と同様である。つまり、電流は、現像スリーブ２４と感光体２２の表面間の放電や、現像スリーブ２４と感光体２２のニップ部を経由して流れることになる。なお、潜像マーク８０のエッジを検出しての色ずれ補正制御は、第一実施形態及び第二実施形態と同様であり、説明は省略する。

このように、色ずれ補正制御を行う際に使用する潜像マークの傾きを補正することによって、Δｅｓと基準値ｅｓとの差分値を精度良く算出することができる。これにより、さらにΔｅｓと基準値ｅｓとの差分値に基づき、画像の位置ずれを補正する際にも、精度良く補正を行うことができる。また、潜像マークの傾きを補正することで、感光ドラム１周に多くの潜像マークを形成できるようになり、色ずれ補正制御にかかる時間を短縮することもできる。

なお、第一実施形態は、各色の基準値に対する位置ずれを補正するもの、つまり各色について独立して補正する構成であった。また、第二実施形態は、基準色に対する位置ずれを補正するものであった。しかしながら、第一実施形態においても、基準色に対する位置ずれを補正する構成が可能であり、第二実施形態においても、各色を独立して補正する構成が可能である。さらに、第三実施形態も、各色を独立して補正する構成と、各色の基準値に対する位置ずれを補正する構成の両方が可能である。

Claims (12)

1. 感光体と、前記感光体を画像データに対応する光で走査することで前記感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために前記感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、
   色ずれ補正のための補正用静電潜像を前記感光体に形成する制御を行う制御手段と、
   前記プロセス手段に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記電圧印加手段が前記プロセス手段に電圧を印加することにより、前記プロセス手段を経由して前記電圧印加手段に流れる電流を検出する電流検出手段と、
   を備えており、
   前記補正用静電潜像を形成するための画像データは、前記走査手段による前記感光体の走査線の基準方向からの傾きを補正する様に生成されており、前記電流検出手段が検出する電流の変化を閾値で判定することにより前記画像データに基づき形成された前記補正用静電潜像の基準値からのずれ量を検出し、前記ずれ量に基づき前記感光体に形成する画像の位置ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記補正用静電潜像は、副走査方向において重複して走査する位置の露光量の合計と、副走査方向において重複して走査しない位置の露光量がほぼ等しくなるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記プロセス手段は、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体に形成された静電潜像をトナーで現像して前記感光体にトナー像を形成する現像手段、前記感光体に形成されたトナー像を記録媒体又は像担持体に転写する転写手段のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記プロセス手段は、前記帯電手段であり、
   前記制御手段が前記補正用静電潜像を前記感光体に形成して色ずれの補正を行っている間、前記転写手段は、前記感光体とは離隔した状態、又は、転写バイアスが零の状態に設定され、前記現像手段は、前記感光体とは離隔した状態、現像バイアスが零の状態、又は、現像バイアスがトナー像の形成時とは逆極性の状態に設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記プロセス手段は、前記転写手段であり、
   前記制御手段が前記補正用静電潜像を前記感光体に形成して色ずれの補正を行っている間、前記現像手段は、前記感光体とは離隔した状態、現像バイアスが零の状態、又は、現像バイアスがトナー像の形成時とは逆極性の状態に設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記プロセス手段は、前記現像手段であり、
   前記制御手段が前記補正用静電潜像を前記感光体に形成して色ずれの補正を行っている間、前記現像手段は、前記感光体の静電潜像にトナーを供給する様に設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段が前記補正用静電潜像を前記感光体に形成して色ずれの補正を行っている間、前記転写手段は、前記感光体とは離隔した状態に設定されることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記プロセス手段は、前記現像手段であり、
   前記制御手段が前記補正用静電潜像を前記感光体に形成して色ずれの補正を行っている間、前記現像手段は、現像バイアスがトナー像の形成時とは逆極性の状態に設定されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
9. 前記基準値は、前記補正用静電潜像を前記感光体に形成したときから前記電流検出手段が検出する電流が前記閾値を跨ぐときまでの時間であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記基準値は、基準とする色の前記補正用静電潜像を前記感光体に形成したときから前記電流検出手段が検出する電流が前記閾値を跨ぐときまでの時間と、前記基準とする色以外の色の前記補正用静電潜像を前記感光体に形成したときから前記電流検出手段が検出する電流が前記閾値を跨ぐときまでの時間と、の差分であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記電流検出手段は、前記プロセス手段それぞれに設けられることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記電流検出手段は、複数の前記プロセス手段に対して１つ設けられることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images