JP3743516B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、複数個の画像出力手段を転写ベルトに沿って配設して多重画像を形成する画像形成装置において、用紙に重ねて転写される各色の転写位置のずれを防止するための画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ドキュメントを扱う複写機、プリンター、ファックス等のカラー化が急速に進み、オフィスにおけるドキュメントがカラー化されてきた。これらカラードキュメントを扱う機器は、今後更に高速化される傾向にある。カラードキュメントを扱う機器としては、例えば黒(K)、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、サイアン(C)の各色毎に4つのROS(Raster Output Scanner)を持つ、いわゆるタンデムカラープリンターがある。しかし、このタンデムカラープリンターは、複数個の別々のROSが一つの画像を形成する方式であるがために、紙づまりやその他の異常動作の発生により、ユーザやサービスマンが画像形成装置の一部を本来の画像形成時の位置から一時的に移動させたり、それらの部品を交換した後に元の位置に復帰させたり、さらには温度の変化や経時変化、衝撃があった場合、それらROSや感光体ドラムや転写ベルトの位置関係に微妙な誤差を生じ、各色の転写後の色ずれすなわちレジずれが発生するということが大きな問題である。
【0003】
レジずれの要因には、ROSのスキャンする主走査方向のずれ成分、転写ベルトの搬送方向、即ち副走査方向のずれ成分、ROSのスキャン方向の像の伸び縮み、即ちROSのスキャン倍率のずれ成分、ROSのスキャン方向の角度のずれ、即ちスキューずれ成分等がある。そこで、各ROSによって予め決められた像位置認識用パターンをパターンジェネレーターから一定の決まりに従って出力し、その像位置認識用パターンを転写ベルトに転写し、全ての画像形成装置の下流に配したCCDによって、予め決められたタイミングでサンプリングする。実際にCCDによってサンプリングされた各色の像位置認識用パターンのサンプリングデータの位置関係に、予め決められた各色の像位置認識用パターンの色ずれが無かったと仮定した時に得られると期待される位置関係と、どれだけの差異があるのかを検出し、その検出データーから各色のレジずれ量を演算する。その結果をもってROSの書き込みタイミング等を補正することにより、レジずれの少ない高品質な画質を提供するという方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開昭63−279272号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法は、レジ合わせサイクルは通常のジョブサイクルと分け、図9に示すように、レジずれ測定用パターン101を、転写ベルト102の画像領域103に書き込んでいるため、以下のような問題を有している。
【0006】
▲1▼色ずれ補正のための特別なサイクルを設けるため時間的なロスが発生する。
▲2▼補正直後は最良のカラーレジ状態であるが、補正後の温度変化等の要因により徐々にカラーレジ状態が悪化する。
▲3▼マシンが検知できない外力(例えばぶつかりや寄りかかり)によるレジずれは、タイムリーに発見できない。
▲4▼色ずれ量がどの程度かを検出するチェックサイクルは、センシング量が少ないため精度が悪く、故に画質がある程度劣化しカラーレジが大きく狂わないと色ずれがあると判断して補正サイクルを実行しない。結果としてある程度までカラーレジずれが発生した状態になるまで、補正をせずそのままプリント出力をすることになる。
【0007】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、通常のプリントサイクル中であっても、その動作と平行して常にレジずれ補正のためのサンプル動作を行うことができる画像形成装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、複数個の画像出力手段を転写ベルトに沿って配設して多重画像を形成する画像形成装置において、前記画像出力手段により、供給された画像データを前記転写ベルトに画像出力するプリントサイクルと並行して、レジずれ測定用パターンを前記転写ベルトに前記画像形成装置が許容する最大用紙領域の外側、かつ、副走査方向において前記転写ベルトに画像出力される前記画像データに基づく画像と同じ位置に画像出力すると共に、前記レジずれ測定用パターンによって検出されるレジずれ量に基づく補正は、プリント動作を停止させることなく、かつ、前記複数の画像出力手段に関して補正値書き込みタイミングに時間差を設け、同じ書き込みイメージギャップ間で前記複数の画像出力手段の各補正値の設定を行うようにすることを特徴とし、また、前記画像出力手段により、供給された画像データを前記転写ベルトに画像出力するプリントサイクルと並行して、レジずれ測定用パターンを前記転写ベルトに前記画像形成装置が許容する最大用紙領域の外側、かつ、副走査方向において前記転写ベルトに画像出力される前記画像データに基づく画像と同じ位置に画像出力し、前記画像出力された前記レジずれ測定用パターンをプリントサイクル中に一定基準量サンプリングするサンプリング手段を備え、前記サンプリング手段によりサンプリングされた前記レジずれ測定用パターンによって検出されるレジずれ量に基づく補正を行う場合に、時間のかかる補正に対しては画像出力の補正に必要な分だけイメージの出力をスキップ、または、後ろにシフトさせ、時間のかからない補正に対しては通常のイメージギャップ間で行うようにすることを特徴とする。
【0009】
【作用】
本発明においては、レジずれ測定用パターンを画像形成装置が許容する最大用紙領域の外側に形成するため、通常のプリントサイクル中であっても、その動作と平行して常にレジずれ補正のためのサンプル動作を行うことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の1実施形態を示し、図1(A)は全体構成図、図1(B)はレジずれ測定用パターンの例を示す図である。
【0011】
図1(A)において、転写ベルト9は、画像出力部8で形成された画像を転写するベルト状の転写部材であり、画像出力部8は、複数個の画像出力手段を転写ベルト9に沿って配設して多重画像を形成するものである。画像制御部7は、画像出力部8に画像データを供給し画像形成を制御するものであり、画像出力部8の主走査方向と副走査方向にレジずれ測定用パターンとして図1(B)に示すようなパターン10を繰り返し発生するためのものである。
【0012】
サンプリング部3は、画像出力部8によって転写ベルト9に形成された画像を主走査方向の両側でサンプリングする例えばCCDラインセンサからなるものであり、そのサンプリング部3のサンプル開始ポイント及びサンプル幅を制御するのがサンプリング制御部2である。演算処理部5は、サンプリング部3でサンプリングした画像データを取り込み、レジずれ算出のための演算処理を行うものであり、データ格納部4は、サンプリングデータまたは演算処理データを格納するものである。
【0013】
制御部1は、画像出力の制御や画像サンプリング補正の制御を行うものであり、画像サンプリング補正の制御を行う場合、サンプリング制御部2のサンプル開始ポイント及びサンプル幅を設定して繰り返しレジずれ測定用パターンを発生させ、サンプリングデータまたは演算処理データを積算しパターン位置を求める。そして、レジずれを検出して画像制御部7、画像出力部8を制御してスキュー補正や倍率補正、主走査方向補正、副走査方向補正等の補正を行う。
【0014】
図1(B)において、レジずれ測定用パターン10は、転写ベルト9の進行方向に対して垂直な方向X即ち主走査方向に一定の長さの線画像と転写ベルト9の進行方向Y即ち副走査方向に一定の長さの画像の組み合わせからなり、主走査方向に所定の長さを有する線と、副走査方向に所定の長さを有する線との組でK、Y、M、Cが所定間隔で連なるように展開されている。そして、転写ベルト9の搬送方向に対して垂直な方向即ち主走査方向Xの両側に転写されるもので、しかも、画像形成装置が許容する最大用紙領域Rの外側に形成される。そのため、転写ベルト9のベルト幅は若干幅広になる。
【0015】
図2はレジずれ補正のアルゴリズムを説明するための図である。レジずれ補正は、例えば図2(イ)に示すように画像Kに対して画像Yのようなずれがある場合には、画像Kを基準にして、まず画像K以外のミラー角度を補正することによってスキュー補正して(ロ)に示すように角度を合わせた後、クロック周波数の制御によって倍率補正して(ハ)に示すように主走査方向倍率を合わせ、書き込みクロックタイミング、位相の調整によって主走査方向に補正して(ニ)に示すように主走査方向を合わせ、さらにLine Sync 信号(改行信号)の書き出しタイミング、ポリゴン位相補正によって(ホ)に示すように副走査方向を補正し、最終的に許容誤差内に補正する。
【0016】
図3は画像サンプリング補正装置の構成例を示す図、図4はレジずれ補正基板の構成例を示すブロック図である。図3において、CCDセンサ11は、画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cによって転写ベルト17上に形成された転写画像を読み取るものであり、図1(A)で説明した最大用紙領域Rの両側に各1個、合計2個配置される。光源12は、CCDセンサ11が転写ベルト17上の像を検出するために必要な背景光を作り出すための光源であり、LEDやハロゲンランプ等、CCDセンサ11の光源として十分な光量を確保できるものであれば何でもよい。
【0017】
また、光源12は、それ自身の光量劣化、転写ベルト17の透過率劣化、CCDセンサ11の感度劣化、光学系の汚れによる透過率劣化、及び温度に代表される環境変化に対し、最適な受像状態を確保するために自由に光量を変えることができるものである。画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cは、例えば感光体とレーザービームROSやLED ROSを組み合わせたものであり、ほぼ等間隔に配置されそれぞれ黒の画像を形成する装置、イエローの画像を形成する装置、マゼンタの画像を形成する装置、サイアンの画像を形成する装置である。
【0018】
転写ベルト17は、画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cで形成された画像を転写する透明なベルト構造のものであり、駆動ローラ19aと駆動ローラ19aに対向する従動ローラ19bによって支持されている。また、転写ベルト17は、転写用紙を運搬する働きを持っており、ベルト回転方向と同様に図示右から左方向に用紙が搬送される。その際、用紙をベルト部材に吸着するために、図示しない吸着用のコロトロンを有している。駆動ローラ19aは、図示しない定速性に優れた専用の駆動モータによって駆動され、従動ローラ19bは、その駆動力が転写ベルト17によって伝播されることにより回転する。アッセイ体20は、CCDセンサ11やその駆動回路、光学系、例えばセルフォックレンズ等を実装したものであり、これらの取り付け関係は、高精度の位置決めが容易に実現できるように設計されている。
【0019】
インタフェース基板14は、各ROSに対して画像信号を送るものであり、レジずれ補正基板15は、レジずれ量を検出、演算、補正値算出、補正値設定等を行う基板、コントロール基板16は、各基板と装置全体の動作を管理するモジュールを収納する基板、画像処理基板21は、メモリ及び画像処理関係のモジュールを収納する基板である。
【0020】
次に、通常の画像形成モードについて説明する。転写ベルト17によって搬送された用紙の先端が画像形成ユニット13Kの真下の転写ポイントに達した時、画像形成ユニット13Kで形成された画像の先端が画像形成ユニット13Kの真下の転写ポイントに達している状態、つまり、画像形成ユニット13Kで形成された画像と用紙間の副走査方向(用紙搬送方向)のずれがないように紙送りタイミングや画像書き込みタイミングが決められている。転写ポイントに達した用紙には、図示しないが転写用のコロトロン等により画像形成ユニット13Kで形成された画像が転写され、さらに画像形成ユニット13Yの真下の転写ポイントに達する。画像形成ユニット13Yの真下の転写ポイントに達した用紙は、画像形成ユニット13Kで転写されたと同様にして転写される。以下、画像形成ユニット13M、13Cでも同様に重ねて転写される。全ての転写を終えた用紙は、さらにベルトによって搬送され、従動ローラ19b付近まで達すると、図示しないが用紙を転写ベルト17から剥離するためのコロトロンやストリッパー等により転写ベルト17から剥離される。その後、定着装置などにより定着され、機外に排出される。
【0021】
次に、各色間のレジずれ補正系について説明する。レジずれ補正は、コントロール基板16の指令によりレジずれ補正基板15はプリント動作に入ると同時に、レジずれ測定用パターンのサンプル準備に入る。一方、コントロール基板16の指令によりインターフェース基板14は画像処理基板21の画像データをROSに出力し画像を形成するが、例えば1つのジョブの1枚目のプリント出力に同期して、そのプリント画像の出力と同時に、装置に予め設定されている専用の補正サイクルに入ることにより実行される。インタフェース基板14は、プリント画像の領域の外側のレジずれ測定用パターンを出力するパターンジェネレータの役割を果たし、レジずれ測定用パターンが各インタフェース基板14から画像形成ユニット13K、13Y、13M、13Cへ送信され、パターン18K、18Y、18M、18Cが転写ベルト17上に転写される。
【0022】
図示のようにレジずれ測定用パターンがCCDセンサ11の真下を通る転写ベルト17上の位置に転写するように設定される。そして、CCDセンサ11からの画像データをサンプリングするレジずれ補正基板15では、各インタフェース基板14での転写タイミングとCCDセンサ11までのピッチからレジずれ測定用パターンをサンプリングするのに必要かつ十分なサンプル開始タイミング及びサンプル終了タイミングを割り出して画像データの取り込みを行う。
【0023】
レジずれ補正基板15では、まず、サンプル開始タイミングになると、CCDセンサ11からの画像データを高速メモリに取り込み始め、サンプル終了タイミングになると、画像データの取り込みを止める。そして、取り込みを終えると同時に、次にくるレジずれ測定用パターンのサンプリングが終了するまでに、それらの取り込んだ画像データから、例えば重心法等によって像位置を確定し、それを例えば像位置アドレスとしてメインメモリに格納する。この操作を何度か繰り返すことによって、各画像形成ユニット毎に幾つかの確定した像位置アドレスを得る。ここでは、確定した像位置アドレス精度を上げるために、それら幾つかの確定した像位置アドレスを各画像形成ユニット毎に平均をとっても良い。
【0024】
さらに、レジずれ補正基板15では、各画像形成ユニット毎に確定した像位置アドレスから予め決められたアルゴリズムによって各画像形成ユニット間のレジずれを補正する補正値を幾つかのレジずれ補正パラメータ毎に、かつ各画像形成ユニット毎に算出する。算出されたそれらの補正値は、レジずれ補正基板15から画像形成ユニットやインタフェース基板等へ直接若しくは間接に設定されて補正が行われる。
【0025】
レジずれ補正基板15は、例えば図4に示すように構成される。レジずれ補正基板15では、CCD駆動クロック生成回路38で生成されるクロックにしたがってドライバ32がCCDセンサをドライブし、画素単位で例えば8ビット、256階調の読み取り画像データを順次レシーバ31に取り込む。そして、主走査に関する画像データは、バス制御系34を通して主走査用高速画像メモリ35に格納され、副走査に関する画像データは、副走査用画像演算回路33で平均化処理をした後、バス制御系34を通して副走査用高速画像メモリ36に格納される。サンプルタイミング制御回路39は、CPU44で設定されたサンプル開始タイミング、サンプル期間等にしたがって副走査用画像演算回路33及び主走査用高速画像メモリ35、副走査用高速画像メモリ36に画像データを取り込むタイミングを制御するものである。
【0026】
メインRAM42は、CPU44のワークエリアとして用いるものであり、ROM43は、CPU44の制御プログラムを格納するものである。シリアル通信IC40、シリアル通信ドライバ41は、各種補正系47に対してCPU44から設定パラメータ等の制御データを送信するものであり、I/Oインタフェース45は、CPUとの間にあって、各種補正系47に対してオンオフの信号を出力し、センサからのオンオフ信号を入力し、システムコントローラ48との間でオンオフ信号を授受するためのものである。シリアル通信ドライバ46は、CPU44とシステムコントローラ48との間でデータの授受を行うものである。
【0027】
CPU44は、CCD駆動クロック生成回路38、サンプルタイミング制御回路39、バス制御系34、37を制御して転写ベルト上に出力されたレジずれ測定用パターンの像データを取り込み像位置アドレスを確定してレジずれ量を算出し、シリアル通信IC40、シリアル通信ドライバ41を通して、あるいはI/Oインタフェース45、シリアル通信46を通して各種補正系47を制御するものである。
【0028】
図5は、本発明におけるレジずれ補正の処理を説明するためのフロー図である。プリント動作を開始すると、各色のレジずれ測定用パターンをサンプリングし(ステップS2)、サンプリングが完了するまで待ってから(ステップS3)、各色の像位置の演算を行い(ステップS4)、像位置の演算が完了すると(ステップS5)、レジずれ量の演算を行う(ステップS5)。この演算は、プリント動作をしている間は常に実行されるもので、例えばベルト一周分ごと等、一定の基準量ごとに実行し、ベルト一周分等、一定の基準量のレジずれ測定用パターンをサンプリングしたデータの平均値より決定する。次に、レジずれ量が規定値の範囲内か否かを調べ(ステップS6)、許容範囲内であればステップS10に進み、許容範囲外であれば、プリント動作を一時停止し(ステップS7)、補正値を設定した後、オートスタート機能によりプリント動作を再開し、残りのプリント動作を継続する(ステップS8〜S10)。
【0029】
図6〜図8は、本発明の他の実施形態を示している。前記実施形態においては、レジずれ量が規定値の範囲外になると、プリント動作を一時停止し直ちに補正値を設定するようにしているが、図6の実施形態においては、各画像形成ユニットK、Y、M、Cにより転写ベルト9上を搬送される用紙Pに画像が多重転写されていくとき、補正値の設定はプリント動作を停止させることなく、各画像形成ユニットK、Y、M、Cの用紙Pへの書き込みイメージギャップ間K′、Y′、M′、C′で各補正値が有効になるようにしている。従って、プリント動作中は常にレジずれ量を最良の状態に補正を実行することができる。ただし、この場合、各色補正値の設定を同時に行うため、補正値が有効になる領域が各色毎に異なり、特定の色のみがずれるためにかえって色ずれの大きい画質になることがある。
そこで、図7の実施形態においては、各画像形成ユニットK、Y、M、Cにおける補正値書き込みタイミングに時間差を設け、全色を同じ書き込みイメージギャップ間(例えばK′)で補正値の設定を行うようにして、特定の色のみがずれることを防止している。
【0030】
図7の実施形態においては、時間のかかる補正は、イメージギャップ間に収まりきらず、次のイメージの先端エリアでカラーレジずれが発生する場合が生じる。そこで、補正時にイメージの出力を必要な分だけスキップさせ、若しくはイメージの出力を後ろへシフトさせることにより補正に要する時間を稼ぎ、この時間を利用して色ずれ補正値を設定するようにしてもよい。また、電気的に補正値を書き換えるような少ない書き込み時間を要する補正に対しては、イメージのスキップやシフトのない通常のイメージギャップ間で行い、機械的に補正するような時間を要する補正に対しては、イメージのスキップやシフトをさせる、若しくは原稿交換時やジョブとジョブの間などを利用して実施するようにしてもよい。さらに、これらの組み合わせによって補正するようにしてもよい。
【0031】
次に図8により本発明の他の実施形態について説明する。転写ベルトを用いる場合、問題となるのがベルトのサイドウォーク(副走査方向のずれ)等を原因とするベルト一周よりも長い周期で発生する長周期AC振動成分である。すなわち、転写ベルトN周についてある色がK色に対して、図8(A)に示すようなレジカーブを持っている。この場合、補正値をDC成分に合わせて設定すると長周期AC成分は、そのまま色ずれ成分として現れてしまう。
【0032】
そこで、転写ベルト一周より長い周期で発生する長周期AC成分を検出し、固有の振動特性を記憶する。検出方法は、色ずれ補正サイクルの中で実施してもよいし、特別なサービスモードの中で実施できるようにしてもよいし、レジずれ測定用パターンを最大用紙領域外に書き込むプリント動作中に実施するようにしてもよい。検出された長周期AC成分は、図8(B)に示すように、レジずれ補正値を各用紙ごと若しくはベルトn周ごとに細分化し、その細分化させた領域の中で現在どこの位相にいるから次にどれだけの変化が見込まれるかを判断して最適の補正値を算出し、予め長周期AC成分を考慮した補正データを設定する。
【0033】
また、例えば、ベルト一周をサンプルした結果と、その前のベルト一周のサンプル結果と、さらに前のベルト一周のサンプル結果から、長周期AC成分による変化の傾きを予測して、設定する補正値にその予測値を付加する形で補正するようにしてもよい。さらに、その時、付加する予測値は、その次に補正する時点での色ずれ予測値の半分にすることで色ずれを半減させることができる。これにより長周期AC振動成分がそのまま色ずれ成分として現れることを防止でき、色ずれ画質が向上する分だけ色ずれ補正サイクルの間隔を長くできる。換言すればプリント生産性のアップにつながる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように本発明によれば、通常のジョブサイクル中であっても、そのジョブと平行して常にレジずれ補正のためのサンプル動作を行うことができる。これにより、下記の改善効果が奏される。
▲1▼カラーレジずれ補正のためのサンプリング、演算、補正に係わる特別なサイクルを設ける必要がなく、カラーレジずれ補正のための特別なサイクル時間が大幅に短縮できる。▲2▼ほぼリアルタイムなカラーレジ調整をすることができ、常に最良の画質を保持できる。▲3▼常にレジずれ量を監視しているため、温度その他のレジずれ発生条件の変化をモニターする必要がなくなる。▲4▼例えば床の状態の変化や人がマシンに当たった等の従来のマシンが検知できなかった外力に対してもほぼリアルタイムなカラーレジ調整をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態を示し、図1(A)は全体構成図、図1(B)はレジずれ測定用パターンの例を示す図である。
【図2】本発明におけるレジずれ補正のアルゴリズムを説明するための図である。
【図3】本発明における画像サンプリング補正装置の構成例を示す図である。
【図4】図3のレジずれ補正基板の構成例を示すブロック図である。
【図5】本発明におけるレジずれ補正の処理を説明するためのフロー図である。
【図6】本発明の他の実施形態を示す構成図である。
【図7】本発明の他の実施形態を示す構成図である。
【図8】図8(A)は長周期振動成分を説明するための図、図8(B)は本発明の他の実施例を示す図である。
【図9】従来のレジずれ測定用パターンの例を示す図である。
【符号の説明】
1…制御部、2…サンプリング制御部、3…サンプリング部
4…データ格納部、5…演算処理部、6…パターンジェネレータ
7…画像制御部、8…画像出力部、9…転写ベルト
10…レジずれ測定用パターン、R…画像形成装置が許容する最大用紙領域

Claims (2)

  1. 複数個の画像出力手段を転写ベルトに沿って配設して多重画像を形成する画像形成装置において、
    前記画像出力手段により、供給された画像データを前記転写ベルトに画像出力するプリントサイクルと並行して、レジずれ測定用パターンを前記転写ベルトに前記画像形成装置が許容する最大用紙領域の外側、かつ、副走査方向において前記転写ベルトに画像出力される前記画像データに基づく画像と同じ位置に画像出力すると共に、
    前記レジずれ測定用パターンによって検出されるレジずれ量に基づく補正は、プリント動作を停止させることなく、かつ、前記複数の画像出力手段に関して補正値書き込みタイミングに時間差を設け、同じ書き込みイメージギャップ間で前記複数の画像出力手段の各補正値の設定を行うようにすることを特徴とする画像形成装置。
  2. 複数個の画像出力手段を転写ベルトに沿って配設して多重画像を形成する画像形成装置において、
    前記画像出力手段により、供給された画像データを前記転写ベルトに画像出力するプリントサイクルと並行して、レジずれ測定用パターンを前記転写ベルトに前記画像形成装置が許容する最大用紙領域の外側、かつ、副走査方向において前記転写ベルトに画像出力される前記画像データに基づく画像と同じ位置に画像出力し、前記画像出力された前記レジずれ測定用パターンをプリントサイクル中に一定基準量サンプリングするサンプリング手段を備え、
    前記サンプリング手段によりサンプリングされた前記レジずれ測定用パターンによって検出されるレジずれ量に基づく補正を行う場合に、時間のかかる補正に対しては画像出力の補正に必要な分だけイメージの出力をスキップ、または、後ろにシフトさせ、時間のかからない補正に対しては通常のイメージギャップ間で行うようにすることを特徴とする画像形成装置。
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