JP4138446B2 - カラー画像形成方法及び装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー画像形成装置に係り、特に、カラー画像の位置あわせに特徴のあるカラー画像形成方法、及び前記方法を用いたカラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリなどのカラー画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
電子写真方式のカラー画像形成装置において、感光体とレジストローラとの間の転写紙の受け渡しは非常に重要である。従来ではレジスト線速を転写OPC線速よりも若干速めにし感光体〜転写間に転写紙のたわみができるように各々の線速設定を行っていた。また、初期から経時に渡って品質を維持することも大きな課題となっており、これに対応した技術としては、例えば特開2001−166607号公報に開示された発明が公知である。また、レジストローラの回転開始タイミングを制御して、転写紙先端からの画像書き出し位置の距離を制御する技術も知られており、これらの技術として、例えば特許第2709218号公報、特開2000−159395号公報、あるいは特開平5−127484号公報などに開示されている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−166607号公報
【0004】
【特許文献2】
特許第2709218号公報
【0005】
【特許文献3】
特開2000−159395号公報
【0006】
【特許文献4】
特開平5−127484号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、レジスト線速と転写・OPC線速を良好な関係(上述の線速設定)維持し続けることが画像劣化を防ぐ重要な技術課題となっている。
【0008】
さらに、近年の画像形成装置のフルカラー化とプリントスピードの向上に対応して、4連タンデム方式の画像形成装置がこの種のカラー画像形成装置の主流となってきている。この4連タンデム方式の画像形成装置は、
(1) レジスト線速と転写・OPC線速が前述の従来の関係と異なり、ほぼ同一でないと色ずれになってしまう。
【0009】
(2) 紙種により良好な画像得るための感光体〜レジストローラ間の線速設定が若干異なる。
【0010】
(3) 使用環境により良好な画像得るための感光体〜レジストローラ間の線速設定が若干異なる。
【0011】
などの理由により感光体とレジストローラとの間の転写紙の受け渡し精度を従来に比べ大幅に向上させる必要があり、従来のようなレジスト線速を転写・OPC線速よりも若干速めに設定することでは画像品質の向上は望めない。
【0012】
一方、4連タンデム方式で感光体〜レジストローラ間の線速の設定が悪いと、以下のような理由で色ズレが発生する。
【0013】
レジストローラに最も近い側の画像形成ステーションを第1ステーションとし、最も遠い側を第4ステーション(定着側には最も近い)と呼ぶが、レジストローラから搬送されてきた転写紙は、転写ベルト上に吸着されて搬送される。この転写紙と転写ベルトは完全に密着し、外乱に対して全く影響を受けないのが理想的である。これならば色ずれは発生しない。しかし、実際は外乱により数μm〜数百μmのズレ(滑り)が転写紙と転写ベルト間で生じるため色ズレが発生する。また、外乱により転写ベルトの走行自体も乱される。具体的には転写ベルト線速が不安定になってしまう。これらを踏まえ、レジストローラ線速が転写・OPC線速よりも速い場合の色ずれ発生プロセスを転写紙の流れに沿って説明する。
【0014】
レジストローラよりVrで搬送されている転写紙は転写ベルトに吸着されると転写ベルト線速Vtでは搬送されずにVta(VtaはVt<Vta<Vr)で搬送され第1ステーションに進入する。その後、ステーションを第2から第4へと移動するに従って転写紙の搬送速度は、レジストローラから転写ベルトが支配するように変ってくる。これは、転写紙が転写ベルトに密着する面積が増えるため、レジストローラの影響が小さくなってくるためである。そして、第4ステーションに達するころには転写紙の線速はほぼ転写ベルト線速Vtとなっている。4連タンデムの場合には、各ステーションを通過する際の搬送速度が全く一致しないと色は合わない。従って、上記のような状態であると、第1ステーションを通過する際の速度がVtaで第4ステーションを通過する際の速度がVtとなり、異なっているので、その速度差に対応する分だけ色ずれが発生することになる。また、レジストローラ線速が転写・OPC線速よりも遅い場合も同様な理由で色ずれが発生する。
【0015】
以上から分かるように、レジストローラ線速と転写・OPC線速を高精度で合せ込むことは良好な画像品質を得るためには必須である。
【0016】
本発明は、このような背景に鑑みてなされたもので、その目的は、色ずれを最小限に抑え、良好な品質のカラー画像を形成することができるカラー画像形成方法及びカラー画像形成装置を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第1の手段は、原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第1ないし第4ステーションで各々1色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第1ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成方法において、前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第1ステーションと最下流に位置する第4ステーションで形成される2色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させ、前記レジスト調整用の2色の画像を読み取り、前記変更して出力された2色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定することを特徴とする。
【0018】
第2の手段は、原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第1ないし第4ステーションで各々1色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第1ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成装置において、前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第1ステーションと最下流に位置する第4ステーションで形成される2色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させる手段と、前記レジスト調整用の2色の画像を読み取り、前記変更して出力された2色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定する手段とを備えていることを特徴とする。
【0019】
第3の手段は、第2の手段において、前記予め設定された刻み幅分変更、少なくとも1枚画像出力行われることを特徴とする。
【0020】
第4の手段は、第2の手段において、前記予め設定された刻み幅を、当該刻み幅×n倍(n=1,2,3・・・)で変更し、レジスト調整用の画像を順次n枚出力することを特徴とする。
【0021】
第5の手段は、第3または第4の手段において、前記刻み幅は、前記予め設定された刻み幅に対して0.2%以下の刻みであることを特徴とする。
【0025】
の手段は、第2の手段において、前記レジスト調整用の画像はレジストローラの線速を判別する識別パターンからなることを特徴とする。
【0026】
の手段は、第2ないし第5の手段において、前記レジストローラの線速に代えてレジストローラの回転数としたことを特徴とする。
【0027】
以上のように第1及び第2の手段によれば、レジスト調整用の画像が第1ステーションと第4ステーションの色で印字され、それらが一致するように調整を行うので、初期・経時に渡ってレジストローラ線速と転写・OPC線速間の線速設定を最適にすることが可能となり、その結果、良好な画像を維持していくことができる。
【0028】
第3及び第4の手段によれば、レジストローラ線速を変更して画像出力を行うことが可能で、且つ同一線速で複数枚出力できるので、精度良くレジストローラ線速を決定できる。
【0029】
第5の手段によれば、0.2%以下の刻み幅で画像出力が可能となるので、充分な精度を持ってレジストローラ線速と転写・OPC線速間の線速設定を行うことができる。
【0032】
の手段によれば、出力パターンが幾つのレジストローラ線速で印字されたかが識別できるように所定のパッチも同時に印字しているので、使用者はただ単に順不動で出力画像をスキャナに読込ませるだけで最適なレジストローラ線速を選択できる。
【0033】
の手段によれば、レジストローラの線速に代えて回転数としたので、モータの回転数制御で簡単に対応することができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【0035】
図1は、本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としての4連タンデムのカラープリンタの概略構成を示す図である。カラープリンタPRは、作像部1、光書込部2、第1及び第2の給紙トレイ3,4、給紙部5、転写部6、定着部7及び排紙部8から基本的に構成され、下部の給紙トレイ3,4から供給された記録紙に画像を形成し、上部の排紙部8に排紙する構成となっている。
【0036】
作像部1は、4個所の作像ステーション1−1〜4を備え、ぞれぞれ第1ステーション1MでM(マゼンタ)、第2ステーション1CでC(シアン)、第3ステーション1YでY(イエロー)、第4ステーション1KでK(ブラック)の4色のトナーによる作像が行われる。
【0037】
図2は、第3ステーション1Yの構成を詳細に示す図である。第3ステーション1Yは、感光体11Y、帯電・クリーニングユニット10Y、現像ユニット20Y及び転写ベルト60からなり、帯電・クリーニングユニット10Y、現像ユニット20Y及び転写ベルト60はそれぞれ感光体11Yの外周に配置されている。光書き込みのためのレーザ光Lは、帯電・クリーニングユニット10Yと現像ユニット20Yとの間から感光体11Y表面に照射される。帯電・クリーニングユニット10Yは、帯電ローラ15Yと、クリーニングブラシ12Yと、剥離爪13Yを備え、帯電ローラ15Yによって感光体表面を帯電し、クリーニングブラシ12Yによって感光体11Y上の残トナーを回収し、回収できなかったトナーをさらに剥離爪13Yで剥離させて、感光体表面を次の画像形成が可能な状態にする。
【0038】
現像ユニット20Yは、現像ローラ22Y、攪拌ローラ23Y、搬送ローラ24Y、ドクタブレード25Y、トナー濃度センサ26Y及びトナーボトル27Yから基本的に構成され、これらは現像タンク21Y内に収納され、あるいは現像タンク21Yに設置されている。トナーボトル27Yから現像タンク21Y内に供給されたトナーは、搬送ローラ24Yによって攪拌されながらさらに攪拌ローラ23Y側に送られ、攪拌ローラ23で攪拌されて摩擦によりさらに電位が付与され、現像ローラ22Y側に移行する。現像ローラ22Y表面に移行したトナーは、ドクタブレード25Yによって所定の層厚に規制され、現像ローラ22Yの回転に伴って感光体11の表面側に移動し、前記光書き込みによって形成された潜像をトナー現像する。感光体表面に形成されたトナー像は転写ベルト60と接する個所で記録紙P上に転写される。感光体11Yの表面に付着し、残存したトナーは、クリーニングブラシ12Yによって回収され、さらに剥離爪13Yによって感光体11Y表面がさらにきれいにされる。なお、図2で示した作像ステーション1−3は、各部の符号にYを付けてイエローであることを示しているが、他のステーション1M,1C,1Kについても同様である。
【0039】
光書込部2は、2段のポリゴンミラー2aを使用し、4色それぞれの書き込み光路が独立して4系統設けられたもので、前述のように各ステーション1M〜Kの帯電ローラ15と現像ローラ22の間で感光体11にレーザ光Lを照射して光書き込みを行う。
【0040】
給紙部5は、給紙トレイ3,4から記録紙Pをピックアップする給紙ローラ5a,5b、給紙経路5eに沿って設けられた給紙ローラ5c、及び作像部1の上流側の直前に設けられたレジストローラ5dからなり、レジストローラ5dは、第1ステーション1Mにおける感光体11M上に形成された画像先端とタイミングを取って記録紙Pを作像部に送り込む。
【0041】
第1ないし第4ステーション1M〜Kで作像され、画像が転写された記録紙Pは定着部7に送り込まれ、定着される。定着部7は熱ローラ7aと定着ベルト7bとからなる公知のもので、定着された記録紙Pは排紙経路8aを経て、排紙トレイ8に排紙される。
【0042】
図3は、作像部1の第1ないし第4の転写ステーション1M〜Kの転写部の状態を示す概略図である。同図において、記録紙Pの搬入側の従動ローラ61と、排出側の駆動ローラ62間に加圧ローラ63,64を介して転写ベルト60が張架されている。従動ローラ61の感光体11の配設側には、記録紙Pに電荷を付与して転写ベルト60に記録紙Pを吸着させる吸着ローラ65が設けられている。この吸着ローラ65には、バイアス電源65aが接続され、所定の電荷が付与される。記録紙Pは従動ローラ61と吸着ローラ65にニップ間に搬入され、前述のように電荷が付与され、転写ベルト60とともに第1ステーション1MでマゼンタMのトナーが転写される。
【0043】
各ステーション1M〜Kには、転写ブラシ67M,67C,67Y,67Kに対して転写用のバイアス電圧69M,69C,69Y,69Kが印加され、転写ベルト60に吸着された状態で搬送される記録紙Pに各色の画像が転写される。なお、68M,68C,68Y,68Kはバックアップローラである。転写ベルト60の駆動ローラ62の下流側であって、従動ローラ61の上流側の部分には、クリーニングローラ66b,66cが設けられ、バイアス電源66aからのバイアスによって転写ベルト60の表面に残った残留トナーを除去し、再度の画像形成を可能にしている。
【0044】
また、カラープリンタPRには、入力された画像信号を処理し、記録紙に画像を形成して排紙する制御を司る制御基板9が設けられている。制御基板9には、前記制御を司るための制御回路が搭載されている。制御回路は、図4のブロック図に示すように、入力された画像信号に対してγ補正、MTF補正、シェーディング補正などを行う画像処理部91と、画像処理された画像情報に基づいて前記作像部1、光書込部2、給紙部5を制御して記録紙に画像を形成させるCPU92と、CPU92が実行するプログラムが書き込まれたROM93と、CPU92のワークエリアとして機能するとともにCPU92が処理時に使用するデータが記憶されるRAM94と、CPU92に対して指示情報を入力する操作表示部95と、後述の画像品質を画像を維持するための画像データを記憶したEPROM96を含んで構成されている。なお、これらの各部はバス97によって接続され、各部の必要な信号の授受が可能となっている。
【0045】
以上のように大略構成された本実施形態に係る画像形成装置では、図5に示すような画像品質を維持するための画像が出力される。この画像を出力するための画像データは前記EPROM96に格納され、使用者(ユーザ、サービスマン、工程作業者等)の要求があった際にはEPROM96から読み出され、いつでも出力できるようになっている。なお、前記要求は操作表示部95から行われる。
【0046】
出力された画像は、その画像を出力した画像形成装置に接続されているスキャナによって読み取られ、読み取られた画像データに基づいてCPU92は自動的にレジストローラ線速を、最適な速度に変更あるいは設定する。また、画像出力をするタイミングが所定の期間または枚数を超えてから要求があって出力する場合は、経時でのレジストローラ径変化や摩擦係数の変化によりレジストローラ線速が設定値よりも遅くなっていることが予想されるので、あらかじめ所定量だけレジストローラ回転数を変化させて画像出力を行う。このとき出力する枚数は少なくとも1枚であり、複数枚出力して調整したほうが精度よく調整できる。
【0047】
しかしながら、予想される分だけレジストローラ回転数を変化させたとしても、ユーザの使用状況により必ずしもそれが最適とは限らない。そこで設計狙い値に対して0.2%以下の刻み幅を持って複数枚画像を出力するようにしている。一例を挙げると、設計狙い値を100%とした時に99.75%、99.80%、、99.85%、99.90%、99.95%、100.00%、100.05%、100.10%と0.05%刻みで8枚出力し、その画像を前述のスキャナで読取り、最適と考えられる画像、すなわち前記8枚の内の1つの刻み幅の画像を選択し、その値を画像形成装置にフィードバックするようにしても良い。これらの制御は、前記CPU92がROM93に記憶されたプログラムにしたがって実行する。
【0048】
ここで、最適と考える線速の選択方法について説明する。
【0049】
図5はレジスト調整用の画像の一例を示す図で、同図に示す画像は黒(第4ステーション1K)とマゼンタ(第1ステーション1M)の2色によって印字されている。パターンPK,PMは黒とマゼンタがラダ−状に並んでおりL1,L2,L3で示すように転写紙の前・中・奥に3組列並んでいる。パターンピッチは5mmで副走査方向に40組あり、これが前記パターンL1,L2,L3を構成する。前・中・奥に3列並んでいる。このパターンをスキャナで読込んで、黒とマゼンタの位置を検出する。実際は副走査倍率の関係からマゼンタの黒に対する相対的な位置を求める。その結果、図6に示すような波形を得ることができる。この波形は黒に対するマゼンタの位置ズレプロファイルそのものとなり、この波形が水平であることが最も望ましい。従って、画像形成装置内で演算した結果、水平となっている線速のものを選択してフィードバックをかけている。方法としては、図7に示すようにそれぞれの線に対して標準偏差を求め、その値が最小のものを選択するようにしている。
【0050】
以上のような画像出力が必要となる時は、工場出荷時と設置後ユーザ先で所定期間過ぎた時、もしくはユーザの使用紙が想定外のものであり調整が必要な時等である。この内、ある期間過ぎた時に調整が必要である事は予め予想が立てやすい。従って、所定期間過ぎた際には、前述のレジストローラ線速調整を行うように使用者にメッセージを出して画像出力を促すようにすることが望ましい。
【0051】
4連タンデム方式において、色ずれが発生しやすい理由は前述の通りである。従って、本実施形態のような調整を行うことは4連タンデム方式の画像形成装置に特に有用である。
【0052】
前記図5の説明で触れたように、この実施形態では、画像のパターンは第1ステーション1Mと第4ステーション1Kの色M,Kから印字されている。これは、図8に示すように第1ステーション1Mはレジストローラ5の影響を受けて搬送される距離が最も長く、また転写ベルト60のみで搬送される距離が最も短い。これに対して第4ステーション1Kはレジストローラ5の影響を受けて搬送される距離が最も短く、また転写ベルト60のみで搬送される距離が最も長い。従って第1ステーション1Mで印字された物と第4ステーション1Kで印字された画像のずれの差が小さい程、レジストローラ線速と転写ベルト線速が合っていることになる。
【0053】
以上のような理由から黒KとマゼンタMで印字された画像をレジスト線速を所定の刻み幅を持って複数枚印字した際、その画像が幾つのレジスト線速で出力されたが分かる様に識別パターンも同時に印字されている。具体的には図5に示すように、ラダ−パターンとラダ−パターンの間に黒の矩形のパッチが印字されている。このパッチの位置・個数からレジスト線速を認識するようにしている。
【0054】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、色ずれを最小限に抑え、良好な品質のカラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置としての4連タンデムのカラープリンタの概略構成を示す図である。
【図2】図1のカラープリンタの第3ステーションの構成を詳細に示す図である。
【図3】作像部1の第1ないし第4ステーションの転写部の状態を示す概略図である。
【図4】本発明の実施形態に係るカラープリンタの制御回路の概略を示すブロック図である。
【図5】レジスト調整用の画像の一例を示す図である。
【図6】レジストローラ線速調整時の変化を示す図である。
【図7】レジストローラ線速の変化と、その変化の標準偏差とを比較して示す図である。
【図8】各ステーションで形成される画像と搬送距離との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 作像部
1M〜K 第1〜第4ステーション
2 光書込部
5 給紙部
5d レジストローラ
6 転写部
7 定着部
8 排紙8
9 制御基板
11 感光体
22 現像ローラ
60 転写ベルト
91 画像処理部
92 CPU
95 操作表示部
96 EPROM
PR カラープリンタ

Claims (7)

  1. 原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第1ないし第4ステーションで各々1色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第1ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成方法において、
    前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第1ステーションと最下流に位置する第4ステーションで形成される2色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させ、
    前記レジスト調整用の2色の画像を読み取り、
    前記変更して出力された2色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、
    当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定すること
    を特徴とするカラー画像形成方法。
  2. 原稿を読み取る読み取り手段と、読み取った原稿の画像データに基づいて並列に並べられた感光体を含む第1ないし第4ステーションで各々1色ずつ形成された単色画像を搬送されてくる記録媒体上に順次重畳してカラーの画像を形成するタンデム方式の画像形成手段と、最上流に位置する第1ステーションの感光体上に形成された画像先端とタイミングを取って前記記録媒体を送り出すレジストローラを含み、前記画像形成手段に対して記録媒体を供給する記録媒体供給手段とを備え、
    前記記録媒体上にカラー画像を形成して出力するカラー画像形成装置において、
    前記記録媒体の搬送方向最上流に位置する第1ステーションと最下流に位置する第4ステーションで形成される2色のレジスト調整用の画像を、前記レジストローラの線速を予め設定された刻み幅分変更して出力させる手段と、
    前記レジスト調整用の2色の画像を読み取り、前記変更して出力された2色の画像の読み取りデータから副走査方向の相対的な位置変動を求め、当該位置変動から得られた位置ズレ量の検出データについて標準偏差をとり、当該標準偏差が最小となる前記レジストローラの線速を、前記記録媒体を前記画像形成手段に送り込むレジストローラの線速として設定する手段と、
    を備えていることを特徴とするカラー画像形成装置。
  3. 記予め設定された刻み幅分変更、少なくとも1枚画像出力行われることを特徴とする請求項2記載のカラー画像形成装置。
  4. 記予め設定された刻み幅を、当該刻み幅×n倍(n=1,2,3・・・)で変更し、レジスト調整用の画像を順次n枚出力することを特徴とする請求項2記載のカラー画像形成装置。
  5. 記刻み幅は、前記予め設定された刻み幅に対して0.2%以下の刻みであることを特徴とする請求項3または4記載のカラー画像形成装置。
  6. 前記レジスト調整用の画像はレジストローラの線速を判別する識別パターンからなることを特徴とする請求項2記載のカラー画像形成装置。
  7. 前記レジストローラの線速に代えてレジストローラの回転数としたことを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載のカラー画像形成装置。
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