JP3846087B2

JP3846087B2 - トナーマーク検出機能を有した画像形成装置

Info

Publication number: JP3846087B2
Application number: JP01914499A
Authority: JP
Inventors: 敏和東; 亮高須
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 1999-01-27
Filing date: 1999-01-27
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2019-01-27
Also published as: US6195524B1; JP2000221737A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感光体から転写されたトナー画像を保持する転写材上のトナーマークを検出する機能を有した画像形成装置に係り、特に、カラー画像形成装置における多色重ね合わせ位置ずれ検出に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカラー画像形成装置においては、ベルト又はドラム状の転写材上に転写された各色のトナーマークと転写材との濃度差を、光センサによって検出し、その出力によってトナーマークの位置ずれを検出し、判断するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の装置では、一般に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各プロセスで作成したトナーマークに対し、光センサで転写材との濃度差を検出し、それによりマークの重心位置を判断して各マークの位置を割り出すと共に、その各色の位置が基準位置からどの程度ずれているかを判別し、そのずれ量を画像形成時に補正する。本来、画像を重ねた場合に、その画像の重なり具合を判定するのが最善であるが、光センサでは各色トナーマークの重なり時の識別を行うことができないため、個々に検出したデータの基準値からのずれを判定する必要がある。この場合、検出タイミングと転写時の転写材の速度変動や、検出タイミングの時間差に対する誤差分など、検出時の誤差成分の影響を抑えるのは困難になる。また、光センサ出力の大きさで検出しているため、センサ汚れに対する出力低下に対しても配慮が必要となる。
【０００４】
本発明は、上述した従来の問題点を解消するものであり、転写材上のトナーマークの位置を、転写材の厚み変動や位置振動の影響を受けることなく精度良く検出することができ、さらにまた、複数のトナー層の重ね合わせずれを直接に、かつ同一タイミングで検出することで、測定タイミングの差による誤差分を排除し、より精度の高い検出が可能となるトナーマーク検出機能を有した画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、像担持体から転写されたトナー画像を保持する、所定速度で搬送される転写材上のトナーマークを検出する機能を有した画像形成装置において、上記転写材上で重ね合わされる少なくとも２色のトナーマークを検出する検出手段を有し、この検出手段は、前記転写材に対向して固定して配置されており、転写材の移動に伴い検出手段に対向する位置を通過する転写材及びトナーマークまでの距離を検出し、前記検出手段による検出距離の変化に基づいて、一層のトナーマーク部分を検出してから重ね合わされた二層のトナーマーク部分を検出するまでの時間を測定することにより、上記少なくとも２色のトナーマーク間の位置ずれ量を判定することを特徴とするトナーマーク検出機能を有したものである。
【０００６】
この構成においては、検出手段から転写材までの距離とトナーマークまでの距離をそれぞれ検出し、これら距離の差からトナーマークの位置を検出するので、転写材の厚みむらや検出時の転写材の位置変動などによる検出誤差成分を除去することができ、さらには、転写材上に複数の色でトナーマークのトナー層を重ね合わせ作成した場合に、トナーマークの位置ずれを精度良く検出することが可能となる。
【０００７】
また、上記検出手段は、上記転写材の搬送方向に対し垂直方向に並べた少なくとも２つの距離検出手段を備え、その一方は上記検出手段からトナーマークまでの距離を、他方は上記検出手段から転写材までの距離を検出し、その差分を所定の閾値と比較することよってトナーマークまでの距離が変化したことを判定するものとすることができる。これにより、検出タイミングの差による測定誤差分が排除される。
【０００８】
また、重ね合わせられる少なくとも２色のトナーマークに対し、上記２つの検出手段による検出値の差分を第１の基準レベル及び第２の基準レベルとそれぞれ比較し、その比較結果の異なる部分をトナーマークの色ずれと判断し、比較結果の異なる部分の継続時間によりずれ量又は補正量を判定する判定手段をさらに備えたものすることができる。これにより、カラー画像形成の位置ずれを補正することが可能となる。
【０００９】
また、上記検出手段は、１つの発光源と上記距離検出手段を有する２つの受光部により構成される１つの発光源と２つの受光部により構成されるものとすればよい。これにより、１つの発光源からの発光を用いてトナーマークと転写材とを同時に検出することができるので、発光源の発光制御の時間差に伴う転写材の波打ちによる検出誤差を排除することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態に係るトナーマーク検出機能を有した画像形成装置について図面を参照して説明する。図1に、タンデム型のカラー複写機の構成を示す。複写機本体１は、複数の色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のプロセスユニット２から５を備え、これらユニットは環状の転写ベルト６（転写材）の搬送方向に沿って順に配置され、各ユニットは、像担持体である感光ドラム２１の回りに、トナー現像器２２、転写器２３、クリーニング装置２４、及び画像を露光する露光装置２５を有している（図ではユニット２にのみ符号を付している）。転写ベルト６に対向して、クリーニング装置７、除電器８が設けられ、また、記録媒体に転写されたトナー画像を定着する定着装置９が備えられている。最後端のプロセスユニット５の下流側で転写ベルト６に対向して検出センサ１０が設けられている。この検出センサ１０は、２つのＰＳＤ（距離検出センサ）１１，１２からなる。転写ベルト６上には、記録紙１３が給紙装置１４により給紙される。
【００１１】
上記のように構成された複写機において、感光体２１に作成されたトナー画像は、転写ベルト６上に静電付着された状態で搬送される記録紙１３上に転写される。これらを各色のプロセスユニット２−５で行うことにより、各色の重ね合わせが行われ、フルカラーのトナー画像が作成される。これらの画像作成時に各色の転写時の位量ずれ（色ずれとして発生する）を補正するために、定期的に、記録紙１３への画像形成と異なるタイミングで、転写ベルト６上に各色の基準トナーパターン（トナーマーク）を直接転写させ、それを検出センサ１０のＰＳＤ１０，１１により検出することで、位置補正を行う。ＰＳＤ１１，１２は、センサから転写べルト６までの距離、及び、転写ベルト６上の各色トナーマークまでの距離を検出し、これによりトナーマークの位置、トナー層の厚さを検出する。
【００１２】
上記検出センサ１０の構成を図２に、センサ配置構成を図３に示す。検出センサ１０は、一つの発光素子（発光源）としてのＬＥＤ（１）１０' 、受光部として二つのＰＳＤ（１）１１及びＰＳＤ（２）１２、制御回路部１５、ＬＥＤ駆動回路１６、及び信号処理回路１７，１８を備えている。これらＰＳＤ１１及びＰＳＤ１２は転写ベルト６の搬送方向に垂直方向の一直線上に隣接して並び設けられ、ＰＳＤ１１はトナーマーク（基準トナーパターンＰ）を検出し得るように配置され、ＰＳＤ１２はその近傍の転写ベルト６を検出するように配置されている。そして、ＬＥＤ１０' により照射された光は、対象物である転写ベルト６又はその上に転写されたトナーマークにより拡散反射され、その拡散光の一部がＰＳＤ１１，１２で受光される。これらの検出出力の比から、対象物までの距離を測定することができる。
【００１３】
検出センサ１０の検出距離の範囲と分解能は、ＰＳＤの受光部の感度とピッチ及び光学レンズなどの設定により可変することができる。本発明では、数μｍのトナー粒子によるトナー画像の厚み数十μｍの厚さを測定できるようにセンサを設定する。そこで、基準となる位置の転写ベルト６面からの変化分Δｄをトナーマークの厚さと判定する。しかし、センサとの距離が一定となるように設置された転写ベルト６においても、べルト材の厚さの不均一性、搬送時の張力変化による波打ち、劣化や汚れなどによる厚さ変化等の要因により、トナーマークのみによる変化量を正確に検出することができない場合がある。
【００１４】
そこで、本発明では、図２に示すように、同一の発光手段に対して、２つの検出部を設け、一方はトナー画像からの拡散光を、もう一方は転写ベルト６面からの拡散光を検出することで、基準トナーパターンＰ位置での転写ベルト６までの距離とトナーまでの距離との差分を検出することで、正確なトナー厚さを検出するようにしている。センサ１０の検出信号は、距離に比例したアナログ電圧として出力され、Ａ／Ｄコンバータ１９によってデジタルデータとされ、制御マイコン（ＣＰＵ）２０に入力され、信号処理される。
【００１５】
図４は転写ベルト上に形成された検出対象物であるトナーマークと、これを検出した時のセンサ出力変化を示している。センサ出力が波打っているのは、転写ベルト６の位置変動に対応する。この曲線のうち、破線部は一方のＰＳＤ１１がトナーマークを検出している期間に対応する他方のＰＳＤ１２の転写ベルト６を検出している時の出力波形である。トナーマークの位置制御には、Ｋ（黒）の色を基準として、Ｙ，Ｍ，Ｃのそれぞれがどの程度ずれているかを検出し、各色の画像データに対し、そのずれ量を補正する。ここでは、ＫとＹのマークを重ね合わせた時を示している。画像データのずれ量は、図４の転写ベルト６上のＡ部分であり、出力波形のＢ部分になる。センサ出力変化分ΔＶ0 はＫのトナー層の厚みに相当する。ここで、センサの検出出力は、転写ベルト６の波打ちや厚み変動などにより、一定していないため、ＰＳＤ１１とＰＳＤ１２の差分をトナーマークの厚みと判断することにより、より正確な厚み測定が可能となる。
【００１６】
図５に一つの例としてＹ色の色ずれ補正の制御フローを示す。色ずれの補正制御は、ＣＰＵ２０の動作によって画像作成の前工程もしくは画像作成の中間などに、通常の画像作成の制御とは独立して行われる。まず、初期動作として、テストモードでのトナー層一層分の基準データを各色について算出し、それに基づいて基準トナーパターン（トナーマーク）を転写ベルト６上に個々に作成する（＃１，＃２）。このトナーマークを検出センサ１０により検出し、そのセンサ出力をＣＰＵ２０は読み込む（＃３）。センサ出力データＶａより、トナー層の重なり具合を判定するための判定基準値として、各一層のセンサ出力の差分平均データの１／２の値を算出し、これをαとする。この時、補正モードでの補正ずれ量（Δｔａ）の最初の判定用としてΔｔａ' に最大値を設定する（＃４）。
【００１７】
次に、Ｙの色の補正モードに入り（＃５及び＃６でＮＯ）、Ｋの色及びＹの色のトナーマークを重ね合わせの基準タイミングにて作成し、併せて、計時用のカウンタをセットする（＃７）。次に、センサ１０の出力をモニタし（＃８）、次いで、このセンサ出力（これをＶａとする）を前述の判定基準値αと比較し、以下の関係より、トナー層の重なり具合を判断する（＃９）。
【数１】
Ｖａ＜α トナー層なし
α≦Ｖａ＜３α トナー層一層
３α≦Ｖａトナー層二層
【００１８】
以下に、ずれ量検出のためのセンサ出力のレベル判定について説明する。トナー層がない状態では＃９でＮＯ、＃１０でＮＯとなり、処理はリターンし、その後の＃６ではＹの補正中であるので、＃７はスキップする。トナー層が１層となったタイミングで＃９の判定がＹＥＳとなり、カウンタ値をカウントアップする（＃１１）。＃１０の判定がＮＯとなれば、トナー層が１層から２層に変化したことになり、それまでの継続時間を、ＣＰＵ２０の内部基準クロックをカウントすることで測定し、カウント値△ｔａとする（＃１２）。これがずれ量となる。△ｔａが許容基準値以下であれば（＃１３でＮＯ）、ＯＫとし、許容基準値を越えている場合は（＃１３でＹＥＳ）、重ね合わせのタイミングを補正する必要がある。
【００１９】
ここで、２色の場合、各トナー層の厚さが同一であるとすると、ずれている方向が確認できない。そこで、まず、判定したずれ量に対し、Ｋを基準としたＹの画像データのずれ量を補正するため、一方向に補正をかける。１回目の補正時は、判定用としてΔｔａ' に最大値が入力されているため、Δｔａ＜Δｔａ' であり、＃１４の判定はＮＯとなり、カウンタをクリアし、Δｔａ' に今回の△ｔａを入力する（＃１６）。処理はリターンし、今度は上記の初期動作の処理はスキップして、＃５以下を上記と同様に繰り返す。すなわち、補正したトナーマークを作成し、ＣＰＵ２０はセンサ出力を読み込む。２回目の補正時に、もしΔｔａ＞Δｔａ' となれば（＃１４でＹＥＳ）、必要な補正量が増加しているので、次回は逆方向に補正すればよい（＃１５）。このように補正後のセンサ出力のレベルを判定することで、ずれ量が増加しているか減少しているかが分かり、これによりずれ方向の判定が可能となる。
【００２０】
トナーマーク搬送方向の大きさは、ずれ量に対し、十分大きいものとする。これらをＫの色を基準に各色について、順次繰り返すことにより、全ての色がＫの色に対して所定のレベル以下のずれ量の範囲に入るように補正する。これにより、多色の重ね合わせを一致させることができ、最適なカラー画像が得られる。なお、Δｔａから補正量を決める手法については適宜に設定すればよい。
【００２１】
なお、本発明は上記実施形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、転写ベルト６上にトナーマークを形成するものを示したが、転写ベルトの他に転写ドラムや転写紙等に形成する場合であってもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、転写材までの距離と重ね合わされる２色のトナーマークまでの距離をそれぞれ検出し、トナーマーク間の位置ずれ量を判定するので、転写材の厚みむらや検出時の転写材の位置変動などによる影響を受けることなく精度良く位置検出を行うことができ、特に、重ね合わせ作成された複数のトナー層の位置ずれを直接に、かつ同一タイミングで検出することができるので、測定タイミングの差による誤差分を排除し、精度良く検出することができる。
【００２３】
また、転写材の搬送方向に垂直方向に並べた少なくとも２つの距離検出手段を用い、その一方はトナーマークを、他方は転写材を検出し、その差分を閾値と比較することによりトナーマークまでの距離が変化したことを判定することにより、検出タイミングの差による測定誤差分を排除することができ、また、２色のトナーマークの位置ずれを正確に検出することができる。
【００２４】
また、重ね合わせられる少なくとも２色のトナーマークに対し、２つの検出手段による検出値の差分を第１の基準レベル及び第２の基準レベルとそれぞれ比較し、その比較結果の異なる部分をトナーマークの色ずれと判断し、その部分の継続時間によりずれ量又は補正量を判定することにより、カラー画像形成の位置ずれを精度良く補正することができる。
【００２５】
また、検出手段を１つの発光源と２つの受光部により構成することにより、１つの発光源からの発光を用いてトナーマークと転写材とを同時に検出することができるので、発光源の発光制御の時間差に伴う転写材の波打ちによる検出誤差を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による画像形成装置の構成図である。
【図２】同装置における検出センサの構成である。
【図３】同検出センサの配置構成図である。
【図４】センサ出力特性図である。
【図５】同装置における色ずれ補正の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
６転写ベルト（転写材）
１０検出センサ（検出手段）
１０' ＬＥＤ（発光源）
１１，１２距離検出センサ（距離検出手段）
２０ＣＰＵ（判定手段）
２１感光ドラム（像担持体）

Claims

像担持体から転写されたトナー画像を保持する、所定速度で搬送される転写材上のトナーマークを検出する機能を有した画像形成装置において、
上記転写材上で重ね合わされる少なくとも２色のトナーマークを検出する検出手段を有し、
この検出手段は、前記転写材に対向して固定して配置されており、転写材の移動に伴い検出手段に対向する位置を通過する転写材及びトナーマークまでの距離を検出し、
前記検出手段による検出距離の変化に基づいて、一層のトナーマーク部分を検出してから重ね合わされた二層のトナーマーク部分を検出するまでの時間を測定することにより、上記少なくとも２色のトナーマーク間の位置ずれ量を判定することを特徴とするトナーマーク検出機能を有した画像形成装置。
上記検出手段は、上記転写材の搬送方向に対し垂直方向に並べた少なくとも２つの距離検出手段を備え、その一方は上記検出手段からトナーマークまでの距離を、他方は上記検出手段から転写材までの距離を検出し、その差分を所定の閾値と比較することよってトナーマークまでの距離が変化したことを判定することを特徴とする請求項１に記載のトナーマーク検出機能を有した画像形成装置。
重ね合わされる少なくとも２色のトナーマークに対し、上記２つの検出手段による検出値の差分を第１の基準レベル及び第２の基準レベルとそれぞれ比較し、その比較結果の異なる部分をトナーマークの色ずれと判断し、比較結果の異なる部分の継続時間によりずれ量又は補正量を判定する判定手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のトナーマーク検出機能を有した画像形成装置。
上記検出手段は、１つの発光源と上記距離検出手段を有する２つの受光部により構成されることを特徴とする請求項２に記載のトナーマーク検出機能を有した画像形成装置。