JP3593832B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の画像出力部を像担持体に沿って配設して多色の画像を形成可能とした画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８はこの種の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
図８においては、像担持体となる中間転写ベルト１が、駆動ロール２、従動ロール３，３及び一対の転写ロール４によってループ状に張設されている。そして、駆動ロール２の回転駆動により中間転写ベルト１が図中矢印方向に走行するようになっている。また、駆動ロール２と従動ロール３との間には、中間転写ベルト１に沿って複数（４つ）の画像出力部５〜８が配設されている。これらの画像出力部５〜８は、ベルト走行方向の上流側から下流側に向かってブラック（Ｋ）用、イエロー（Ｙ）用、マゼンタ（Ｍ）用、シアン（Ｃ）用の順に並設されている。また、各々の画像出力部５〜８は、レーザ書き込み部５ａ〜８ａ、感光体ドラム５ｂ〜８ｂ及びその周辺機器（帯電器、現像器、転写器、クリーナー等）によって構成されている。
【０００３】
上記構成からなる画像形成装置では、レーザ書き込み部５ａ〜８ａによって感光体ドラム５ｂ〜８ｂの表面に書き込まれた静電潜像がトナー像として現像され、そのトナー像が中間転写ベルト１上に転写される。その際、中間転写ベルト１上には、各画像出力部５〜８によって順次異なる色（ブラック→イエロー→マゼンタ→シアン）の画像が重ねて転写され、これによって一つの多色画像（カラー画像）が形成される。さらに、中間転写ベルト１上に形成された多色画像は、用紙トレイ９から転写ロール４へと送り出された用紙１０に一括転写され、その後、用紙１０は定着器１１で画像定着されて装置外部に排出される。また、用紙１０への画像転写後に中間転写ベルト１に残った残留トナーは、駆動ロール２近傍に配設されたクリーナ１２によって取り除かれる。
【０００４】
ところで、この種の画像形成装置においては、像担持体となる中間転写ベルト１上に順次異なる色の画像を重ねて一つの多色画像を形成することから、各画像出力部５〜８において中間転写ベルト１に対する画像の転写位置が相対的にずれた場合には、カラーレジストレーションのずれ（レジずれ）が発生し、結果として出力画像の品質低下を招く。
【０００５】
そこで一般的には、以下のようなレジストレーションコントロール技術に基づいてレジ合わせを行うことにより、レジずれを補正している。
すなわち、中間転写ベルト１上にレジずれ検出用パターンを形成するとともに、そのレジずれ検出用パターンを例えばＣＣＤ等からなるレジセンサ１３にて読み取る。このとき、レジセンサ１３で読み取ったパターン位置が正規の位置からどの程度ずれているかを検出し（レジチェックし）、そのずれ量に応じて、例えばレーザ書き込み部５ａ〜８ａの書き出しタイミングや画像クロックの周波数、さらにはポリゴンミラーの回転位相等を調整するなどのレジ合わせを行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来においては、上述のようなレジ合わせを行っても、画像形成を行っているうちに装置内部の環境温度が徐々に上昇することで、例えばメカ部品の寸法及び取付位置が変化し、これに起因して新たなレジずれが発生するという不具合があった。
【０００７】
そこで、環境温度の変化に対する補正技術として、例えば、特開平１−１４２６７６号公報（以下、従来例１）には、画像形成に伴う環境温度の変化を温度センサで検知し、この温度センサで検知した環境温度が所定の許容範囲を逸脱した場合にレジチェックを行うようにした技術が開示されている。また、特開平５−１８８６９７号公報（従来例２）には、電源投入後の積算時間を計測し、その積算時間に応じてレジチェックを行うようにした技術が開示されている。さらに、特開平１−９６６６５号公報（従来例３）には、画像形成に伴う環境温度の変化を温度センサで検知し、この温度センサで検知した環境温度に基づいてレーザ書き込み部の書込開始タイミングを制御するようにした技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、上記従来例１，２の場合は、レジチェックを行うに際して通常の画像形成処理を中断する必要があるため、画像形成の生産性が低下するという不具合があった。また、色ずれのない高品位画像を常時得ようとすると、環境温度の変化や電源投入後の積算時間に対して頻繁にレジ合わせを行う必要があり、これによって画像形成の生産性がますます低下するという問題もあった。
一方、上記従来例３の場合は、環境温度の変化に応じて単に画像書込開始タイミングを制御するだけであり、上記従来例１，２のようなレジチェックを行わないため、精度良くレジずれを補正できないという不具合があった。また、環境温度変化によるレジずれ量は個々の画像形成装置で微妙に異なることから、装置固有のレジずれまでは補正することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、画像形成の生産性を低下させることなく、環境温度変化に伴うレジずれを高精度に補正することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、複数の画像出力部を像担持体に沿って配設し、像担持体上に複数の画像出力部によって順次異なる色の画像を重ねて多色の画像を形成可能とした画像形成装置において、複数の画像出力部によって像担持体上に形成されたレジずれ検出用パターンを読み取る読取手段と、この読取手段によるレジずれ検出用パターンの読取結果を基にレジずれ補正値を算出する演算手段と、複数の画像出力部が配設された装置内部の環境温度を検知する温度検知手段と、温度検知手段により検知された環境温度と演算手段により算出されたレジずれ補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、複数の画像出力部による画像形成中に温度検知手段による検知結果が所定温度に達した際に温度検知手段により検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を記憶手段から読み出し、その読み出したレジずれ補正値に基づいて複数の画像出力部を制御する制御手段とを備え、装置電源が投入されたときに、温度検知手段で検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を演算手段で演算するとともに、今回の演算結果として得られたレジずれ補正値と今回よりも以前の演算結果として同じ環境温度に対応付けて記憶手段に記憶されたレジずれ補正値とに誤差が生じた場合、該記憶手段に記憶されているレジずれ補正値を誤差に基づき修正する構成となっている。
【００１１】
上記構成からなる画像形成装置では、レジずれ検出用パターンの形成時において、温度検知手段により検知された環境温度と演算手段により算出されたレジずれ補正値とを対応付けて記憶手段に記憶しておき、その後、複数の画像出力部による画像形成を行うに際しては、制御手段が、温度検知手段により検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を記憶手段から読み出し、その読み出したレジずれ補正値に基づいて複数の画像出力部を制御することでレジ合わせを行う。
これにより、画像形成中に装置内部の環境温度が変化した場合でも、その都度、レジずれ検出用パターンを形成してレジずれ補正値を算出する必要がなくなるため、画像形成を中断することなく、高精度なレジ合わせを行うことが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図１において、符号１は像担持体となる中間転写ベルト、２は駆動ロール、３は従動ロール、４は転写ロール、５〜８は画像出力部、１１は定着器、１２はクリーナ、１３はレジセンサであり、これらの構成については先の図８に示したものと同様である。ただし、本実施形態においては、複数の画像出力部５〜８が配設された装置内部の環境温度を検知する、温度検知手段としての温度センサ１４が設けられている。
【００１３】
また、制御系の構成としては、制御部１５を中心として、パターンジェネレータ１６、画像制御部１７、演算部１８及びメモリ１９を備えている。
このうち、パターンジェネレータ１６は、制御部１５からレジチェックの指示がなされた場合に、レジずれ検出用パターンのパターン信号を発生するものである。
画像制御部１７は、用紙に転写すべき画像信号やパターンジェネレータ１６が発生するパターン信号を基に各々の画像出力部５〜８を動作させるもので、制御部１５からレジチェックの指示が与えられると、上記パターンジェネレータ１６が発生するパターン信号を基に各々の画像出力部５〜８を動作させ、これによってパターン信号に対応するレジずれ検出用パターン（トナー像）を中間転写ベルト１上に形成させる。
【００１４】
その際、中間転写ベルト１に対して、例えば図２に示すようにベルト両端（ＩＮ／ＯＵＴ）に所定の形状でレジずれ検出用パターンＰを形成し、これらのレジずれ検出用パターンＰを一対のレジセンサ１３にて読み取ることにより、各色の斜め方向の傾きずれ（スキュー）や主走査方向の倍率ずれ等を検知することができる。このとき、中間転写ベルト１の幅方向の中間位置にもレジずれ検出用パターンを追加し、これを別途レジセンサで読み取るようにすれば、左右倍率差（不均一倍率）やレーザ書き込み部のＢＯＷ等をも検知することが可能となる。
【００１５】
演算部１８は、上記複数の画像出力部５〜８によって中間転写ベルト１上に形成されたレジずれ検出用パターンをレジセンサ１３で読み取った際に、その読取結果に基づいてレジずれ補正値を算出するものである。ここで、レジずれの種類には、図３に示すように中間転写ベルト１の幅方向に相当する主走査方向Ｘのずれ（Ｘマージン）や、中間転写ベルト１の走行方向に相当する副走査方向Ｙのずれ（Ｙマージン）、さらには図４（ａ）に示すように斜め方向の傾きずれ（スキュー）や、図４（ｂ）に示すように主走査方向Ｘにおける倍率ずれ等がある。そのため、演算部１８においては、上述したレジずれの種類毎にレジずれ補正値を算出するようになっている。
メモリ１９は、制御部１５からレジチェックの指示がなされ、これによって中間転写ベルト１上にレジずれ検出用パターンが形成された際に、温度センサ１４により検知された環境温度と演算部１８により算出されたレジずれ補正値とを対応付けて記憶するもので、その具体的な記憶形式については後段で詳述する。
【００１６】
続いて、上記構成からなる画像形成装置の動作について説明する。
先ず、画像形成装置の使用開始時に装置電源が投入されると、制御部１５からレジチェックの指示がなされる。これにより、パターンジェネレータ１６からレジずれ検出用パターンのパターン信号が生成され、このパターン信号を基に画像制御部１７が各々の画像出力部５〜８を動作させる。これにより、中間転写ベルト１上にその全周にわたってレジずれ検出用パターンが形成され、そのパターン像がレジセンサ１３で読み取られる。
【００１７】
その際、演算部１８では、レジセンサ１３の読取結果に基づいてレジずれ補正値を算出する。ここで、先述した各種のレジずれに共通する主な要因としては、各々の画像出力部（レーザ書き込み部、感光体ドラム及びその周辺機器）５〜８の位置精度が挙げられる。そのため、各種のレジずれ量は、図５（ａ）に示すように装置内部の環境温度がＴ_０ →Ｔ_１ →Ｔ_２ →…と上昇するにつれて変化し、しかもその変化度合いは、図５（ｂ）に示すように各色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）毎、つまり各々の画像出力部５〜８毎に異なったものとなる。
【００１８】
そこで演算部１８においては、レジセンサ１３の読取結果を基にして、各々の画像出力部５〜８に対応する各色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）毎にレジずれ補正値を算出するとともに、上述したレジずれの種類に対応してＸマージン、Ｙマージン、スキュー、倍率ずれ毎にレジずれ補正値を算出することとした。
【００１９】
こうして演算部１８により算出されたレジずれ補正値は、レジチェック時に温度センサ１４で検知された環境温度と対応付けてメモリ１９に記憶される。具体的には、メモリ１９において、図６（ａ）に示すように、レジチェック時の環境温度がＴ_０ であった場合、その環境温度に対応する各色（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）のレジずれ補正値を、各種のレジずれ（Ｘマージン、Ｙマージン、スキュー、倍率ずれ）に分けてテーブル化したかたちで記憶する。
【００２０】
その後、通常の画像形成を継続的に行うと、装置内部の環境温度は徐々に上昇してくる。その際、制御部１５は、温度センサ１４を介して装置内部の環境温度を監視し、温度センサ１４で検知された環境温度がＴ_１ に達すると再びレジチェックの指示を与える。これにより、上記同様の処理によって環境温度Ｔ_１ に対応するレジずれ補正値が得られるため、そのデータを新たにメモリ１９に記憶する。
こうした一連の処理を繰り返すうちに、メモリ１９には所定の温度刻み（例えば２℃刻み）で、それぞれの環境温度に対応するレジずれ補正値が順次記憶されていく。そして、画像形成を終了した際の環境温度がＴ_ｍ であった場合は、図６（ｂ）に示すように環境温度Ｔ_０ ，Ｔ_１ ，Ｔ_２ ，…，Ｔ_ｍ に対応するレジずれ補正値がメモリ１９に記憶される。
【００２１】
このように環境温度Ｔ_０ ，Ｔ_１ ，Ｔ_２ ，…，Ｔ_ｍ に対応するレジずれ補正値がメモリ１９に記憶されると、その後、画像形成を開始する場合は、画像形成中に温度センサ１４によって検知される環境温度が上記Ｔ_０ ，Ｔ_１ ，Ｔ_２ ，…，Ｔ_ｍ の範囲内であれば、メモリ１９に記憶されているレジずれ補正値に基づいてレジ合わせが行われる。例えば、温度センサ１４で検知される環境温度がＴ_２ に達した場合、制御部１５は環境温度Ｔ_２ に対応するレジずれ補正値をメモリ１９から読み出し、その読み出したレジずれ補正値を基に各々の画像出力部５〜８を制御することで、レジ合わせを行う。
【００２２】
さらに、画像形成が長時間にわたって継続されたために、温度センサ１４で検知された環境温度が上記Ｔ_ｍ を超えてＴ_ｎ に達した場合は、制御部１５が再びレジチェックの指示を与える。そして、そのときの環境温度Ｔ_ｎ とこれに対応するレジずれ補正値とをメモリ１９に追加する。こうしたレジチェックの再指示は、画像形成開始時の環境温度が上記Ｔ_０ を下回った場合にも同様に行われる。
これにより、メモリ１９に記憶される環境温度は次第に広範囲に及ぶようになるため、以後、画像形成時に温度センサ１４で検知される環境温度が、メモリ１９に記憶された環境温度の範囲を逸脱することは皆無となる。したがって、画像形成中に装置内部の環境温度が変化した場合でも、いちいちレジチェックを行うことなく、メモリ１９内のレジずれ補正値に基づいて高精度にレジ合わせを行うことが可能となる。また、メモリ１９に記憶されるデータは、それぞれの画像形成装置でのレジチェックに基づくものであるため、装置固有のレジずれについても補正することができる。
【００２３】
ところで、上述した各種のレジずれ量は、装置内部の環境温度がＴ_０ からＴ_１ に変化する間でも若干変化する。そのため、メモリ１９に記憶される環境温度の温度刻みは細かいほど高精度な補正が可能となる。ただし、温度刻みを極端に細かく設定すると、その分だけ大容量のメモリ１９が必要になり、またメモリ１９にデータが十分に蓄積されるまでの間に、上記レジチェックを頻繁に行わなければならなくなる。例えば、メモリ１９での温度刻みを２℃刻みに設定した場合と、それよりも細かい１℃刻みに設定した場合とでは、レジチェックの回数が２倍に増えることになる。
【００２４】
そこで本実施形態においては、メモリ１９に記憶された各々の環境温度間の空白温度、例えば図６（ｂ）の補正テーブルにおいて、Ｔ_０ が２０℃、Ｔ_１ が２２℃であったとすると、その間の空白温度２１℃に対応するレジずれ補正値を、その前後の環境温度に対応するレジずれ補正値、つまりＴ_０ とＴ_１ に対応するレジずれ補正値で補完することとした。
【００２５】
具体的な補完の手法としては、例えば、Ｔ_０ ＝２０℃に対応するレジずれ補正値を“Ｒ_０ ”、Ｔ_１ ＝２２℃に対応するレジずれ補正値を“Ｒ_１ ”とした場合、その間の空白温度２１℃に対応するレジずれ補正値“Ｒ”を以下の数式によって求めればよい。
Ｒ＝（Ｒ_０ ＋Ｒ_１ ）÷２、又はＲ＝（Ｒ_１ −Ｒ_０ ）÷２＋Ｒ_０
【００２６】
このように各々の環境温度間の空白温度に対応するレジずれ補正を補完することにより、実際にレジチェックを行わなくても、空白温度に対応するレジずれ補正値を得ることができる。したがって、温度センサ１４で検知された環境温度が上記空白温度に達した際には、上述のごとく補完したレジずれ補正値を基に各々の画像出力部５〜８を制御することで、レジチェックによる効率低下を招くことなく、より高精度にレジ合わせを行うことが可能となる。
【００２７】
ここで、図７に示すように、メモリ１９における各環境温度（Ｔ_０ ，Ｔ_１ ，Ｔ_２ ，…）間でのレジずれ変化量が“Ｇ”であった場合、その間の空白温度に対応するレジずれ補正値を補完することで、各温度間のレジずれ変化量はα分だけ減少して“ｇ”となる。このことから、メモリ１９における各環境温度（Ｔ_０ ，Ｔ_１ ，Ｔ_２ ，…）間の空白温度をさらに細かく設定し、各々の空白温度に対応するレジずれ補正値を補完するようにすれば、その分だけ各温度間でのレジずれ変化量が減少し、レジ合わせ精度の向上が図られる。
【００２８】
そこで、メモリ１９内の環境温度間の空白温度をより細かく設定する場合、例えばＴ_０ ＝２０℃、Ｔ_１ ＝２２℃であるときに、その間の空白温度を０．５℃刻みで２０．５℃、２１℃、２１．５℃に分割する場合は、各々の空白温度に対応するレジずれ検出用パターンを以下のように求めればよい。
先ず、上記数式に従って空白温度２１℃に対応するレジずれ補正値“Ｒ”を求める。さらに、そのレジずれ補正値Ｒを用いて、２０．５℃に対応するレジずれ補正値“Ｒａ”と２１．５℃に対応するレジずれ補正値“Ｒｂ”とを以下の数式により求める。
Ｒａ＝（Ｒ_０ ＋Ｒ）÷２、又はＲａ＝（Ｒ−Ｒ_０ ）÷２＋Ｒ_０
Ｒｂ＝（Ｒ＋Ｒ_１ ）÷２、又はＲｂ＝（Ｒ_１ −Ｒ）÷２＋Ｒ
【００２９】
一方、画像形成装置を長期間にわたって使用すると、各部の摩耗や位置変動によってレジずれが生じることがある。そうした場合、温度センサ１４により検知された環境温度に対応して演算部１８により算出されたレジずれ補正値と、それ以前に同じ環境温度に対応付けてメモリ１９に記憶されたレジずれ補正値とに誤差が生じる。
【００３０】
この対策としては、例えば装置電源が投入される毎に１回だけレジチェックを行うようにし、そのときに温度センサ１４で検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を演算部１８で演算するとともに、その演算結果（レジずれ補正値）と、メモリ１９に記憶されたレジずれ補正値との誤差を、各種のレジずれと各色毎に例えばΔＫ_１ ，ΔＹ_１ ，…，ΔＣ_４ のごとく求める。そして、メモリ１９に記憶されている各環境温度に対応するレジずれ補正値を、上述のごとく求めた誤差分だけ修正し、その修正したレジずれ補正値に基づいてレジ合わせを行う。
これにより、各部の位置精度等に経年的な狂いが生じた場合でも、環境温度変化に伴うレジずれを長期間にわたって精度良く補正することができる。
【００３１】
なお、上記実施形態においては、中間転写ベルト１上にレジずれ検出用パターンを形成する画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、例えば、感光体ベルト上に画像を重ねてレジずれ検出用パターンを形成する画像形成装置、或いは用紙搬送ベルトまたはそのベルト上の用紙にレジずれ検出用パターンを形成する画像形成装置等にも同様に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の画像形成装置によれば、レジずれ検出用パターンの形成時において、温度検知手段により検知された環境温度と演算手段により算出されたレジずれ補正値とを対応付けて記憶手段に記憶しておき、その後、複数の画像出力部による画像形成を行うに際しては、温度検知手段により検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を記憶手段から読み出し、その読み出したレジずれ補正値に基づいて複数の画像出力部を制御するようにしたので、画像形成中に装置内部の環境温度が変化した場合でも、画像形成を中断せずに高精度なレジ合わせを行うことが可能となる。
その結果、画像形成の生産性を低下させることなく、環境温度変化に伴うレジずれを高精度に補正することが可能となるため、常に高品位な出力画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】パターン形成の一例を示す図である。
【図３】レジずれの種類を説明する図（その１）である。
【図４】レジずれの種類を説明する図（その２）である。
【図５】レジずれ変動特性を示す図である。
【図６】データ記憶形式を説明する図である。
【図７】温度刻みによるレジずれ変化量の違いを説明する図である。
【図８】画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 中間転写ベルト（像担持体）
５〜８ 画像出力部
１３ レジセンサ
１４ 温度センサ（温度検知手段）
１５ 制御部（制御手段）
１８ 演算部（演算手段）
１９ メモリ（記憶手段）

Claims (2)

1. 複数の画像出力部を像担持体に沿って配設し、前記像担持体上に前記複数の画像出力部によって順次異なる色の画像を重ねて多色の画像を形成可能とした画像形成装置において、
   前記複数の画像出力部によって前記像担持体上に形成されたレジずれ検出用パターンを読み取る読取手段と、
   前記読取手段による前記レジずれ検出用パターンの読取結果を基にレジずれ補正値を算出する演算手段と、
   前記複数の画像出力部が配設された装置内部の環境温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段により検知された環境温度と前記演算手段により算出されたレジずれ補正値とを対応付けて記憶する記憶手段と、
   前記複数の画像出力部による画像形成中に前記温度検知手段による検知結果が所定温度に達した際に前記温度検知手段により検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を前記記憶手段から読み出し、その読み出したレジずれ補正値に基づいて前記複数の画像出力部を制御する制御手段とを備え、
   装置電源が投入されたときに、前記温度検知手段で検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を前記演算手段で演算するとともに、今回の演算結果として得られたレジずれ補正値と今回よりも以前の演算結果として同じ環境温度に対応付けて前記記憶手段に記憶されたレジずれ補正値とに誤差が生じた場合、該記憶手段に記憶されているレジずれ補正値を前記誤差に基づき修正する
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数の画像出力部を像担持体に沿って配設し、前記像担持体上に前記複数の画像出力部によって順次異なる色の画像を重ねて多色の画像を形成可能とした画像形成装置において、
   前記複数の画像出力部によって前記像担持体上に形成されたレジずれ検出用パターンを読み取る読取手段と、
   前記読取手段による前記レジずれ検出用パターンの読取結果を基にレジずれ補正値を算出する演算手段と、
   前記複数の画像出力部が配設された装置内部の環境温度を検知する温度検知手段と、
   前記温度検知手段により検知された前記環境温度が予め定めた温度条件に到達するごとに、前記複数の画像出力部によって形成された前記レジずれ検出用パターンを前記読取手段で読み取るとともに、当該読取結果を基に前記演算手段で算出された前記レジずれ補正値を前記環境温度と対応付けて記憶手段に記憶するように制御する第１の制御手段と、
   前記複数の画像出力部による画像形成を行うに際して、前記温度検知手段により検知された環境温度に対応するレジずれ補正値を前記記憶手段から読み出し、その読み出したレジずれ補正値に基づいて前記複数の画像出力部を制御する第２の制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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