JP4281235B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるカラー画像を重ね合わせることによりフルカラー画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には、色ズレの発生を低減するとともに、ページ間で均一な色合いを保持することができる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
異なるカラー画像を重ね合わせることによりフルカラー画像を形成する画像形成装置においては、各画像を正確に重ね合わせる必要がある。さもなければ、色ズレが発生してしまい、画像品質が低下するからである。このような色ズレは、転写ベルトの速度変動等によって、基準色の画像転写位置と他色の画像転写位置とが相対的にずれるために発生する。
【０００３】
そこで、この色ズレを防止するために、以下のレジスト補正が一般的に行われている。すなわち、画像形成前に転写ベルト上に複数のレジストパターンを形成し、これらをレジスト検出センサにより所定のタイミングで繰り返しサンプリングする。さらに、こうして得られたサンプリングデータから基準色（例えば、ブラック）に対する他色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）のレジスト量を検出するとともに、これをサンプリング回数で割って平均レジスト量を算出する。そして、この平均レジスト量に基づきレジスト補正（色ズレ補正）を行うようになっている。
【０００４】
さらに、このレジスト補正の精度を高めるための技術が、特開平１０−１４８９９２号公報に開示されている。これは、非画像形成時において、まず、転写ベルトの全周にわたってレジストパターンを形成する。次に、それらのパターンをレジスト検出センサにより所定のタイミングで繰り返しサンプリングし、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量を検出するとともに、レジスト量の代表値を算出する。そして、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量と代表値との差分データを算出する。一方、画像形成時においては、まず、転写ベルトの画像形成領域間にレジストパターンを形成する。次に、それらのパターンをレジスト検出センサにより所定のタイミングで繰り返しサンプリングし、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量を検出するとともに、それぞれのレジスト量をこれに対応する差分データで補完する。そして、補完したデータを用いてレジスト量の代表値を算出する。
【０００５】
これにより、画像形成時には、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量の変動分がこれに対応する差分データで打ち消されるため、画像形成時においても非画像形成時と同等のレベルでレジスト量の代表値を算出することができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術では、色ズレの発生を完全には低減することができないという問題があった。なぜなら、レジスト補正に用いるレジスト量の代表値（総サンプリング値の平均値）と、実際にレジスト補正で必要とされる補正量とにズレが生じるからである。すなわち、転写ベルト上における位置変動は周期的に変動するものであるから、転写ベルト上の画像形成領域の位置によって、画像形成領域ごとに必要とされる補正量が変化するためである。このため、位置変動量がレジスト量の代表値と大きく異なる領域では、転写ベルトの全周におけるレジスト量の代表値（総サンプリング値の平均値）に基づきレジスト補正を行うと、色ズレが大きくなってしまうのである。また、複数ページ分の画像形成を行った場合には、各ページごとに必要とされる補正量が異なるため、各ページごとに発生する色ズレが変化する。このために、各ページの色合いが変化してしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、各画像形成領域ごとに最適なレジスト量の代表値を決定することにより、色ズレの発生を防止するとともに、ページ間で均一な色合いを保持することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するためになされた本発明に係る画像形成装置によれば、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、これら複数の画像形成手段の動作を制御する画像制御手段と、画像制御手段による制御に基づき各画像形成手段によって形成される画像を順次重ね合わせた多色の画像を担持する無端状の像担持体と、像担持体に設けられた基準位置を像担持体の走行一周ごとに検出する位置検出手段と、位置検出手段により検出される検出信号に基づき決定される像担持体における複数の所定位置において、それぞれの所定位置における基準色に対する他色の位置変動量を算出する位置変動量算出手段と、位置変動量算出手段により算出された位置変動量を記憶する位置変動量記憶手段と、位置検出手段により検出される検出信号に基づき画像形成開始位置を算出する画像形成開始位置算出手段と、画像形成開始位置算出手段により算出された画像形成開始位置と、各画像形成手段により形成される画像の長さとに基づき、像担持体のどの位置に画像形成領域が存在するのかを算出する画像形成領域算出手段と、画像形成領域算出手段により算出された画像形成領域に対応する像担持体の所定位置における位置変動量を、位置変動量記憶手段から読み出して、読み出した位置変動量の代表値を算出する代表値算出手段とを有し、画像制御手段は、代表値算出手段により算出された画像形成領域ごとの代表値に基づき、各画像形成手段における画像の書き込みタイミングを制御することを特徴とする。なお、本明細書中における「位置変動量」とは、像担持体の速度変動等に起因する基準色に対する他色の位置ズレの量を意味する。
【０００９】
この画像形成装置には、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、これら複数の画像形成手段の動作を制御する画像制御手段と、画像制御手段による制御に基づき各画像形成手段によって形成される画像を順次重ね合わせた多色の画像を担持する無端状の像担持体とが備わっており、多色の画像を形成することができる。ここで、像担持体は、順次重ね合わせた多色の画像を担持する際、直接像担持体上に担持してもよいし、記録体を介して間接的に担持してもよい。
【００１０】
このように異なる画像を重ね合わせて多色の画像を形成するため、各色の画像を正確に重ね合わせることができる様に、本画像形成装置では以下の制御を行っている。まず、位置検出手段により、像担持体に設けられた基準位置が、像担持体が一周するごとに検出される。そして、非画像形成時に、位置変動量算出手段により、位置検出手段により検出される検出信号に基づき決定される像担持体における複数の所定位置において、それぞれの所定位置における基準色に対する他色の位置変動量が算出される。位置変動量算出手段により算出された位置変動量は、位置変動量記憶手段に記憶される。なお、非画像形成時には、画像形成が行われない状態の他、画像形成装置の電源が投入された直後も含まれる。
【００１１】
ここで、位置変動量算出手段は、非画像形成時に画像形成手段により像担持体上に作成されるレジストパターンに基づき、像担持体の各所定位置における位置変動量を算出するようにすればよい。
【００１２】
そして、画像形成時には、まず、画像形成開始位置算出手段により、位置検出手段で検出される検出信号に基づき画像形成開始位置が算出される。次いで、画像形成領域算出手段により、画像形成開始位置算出手段で算出された画像形成開始位置と各画像形成手段により形成される画像の長さとに基づき、像担持体のどの位置に画像形成領域が存在するのかが算出される。
【００１３】
さらに、代表値算出手段により、画像形成領域算出手段で算出された画像形成領域に対応する像担持体の所定位置における位置変動量が、位置変動量記憶手段から読み出され、これらの位置変動量の代表値が算出される。そして、画像制御手段により、代表値算出手段で算出された画像形成領域ごとの代表値に基づき、各画像形成手段における画像の書き込みタイミングが制御される。すなわち、各画像形成領域ごとに最適な代表値に基づきレジスト補正が実行されるのである。これにより、色ズレの発生を確実に防止できる。また、複数ページ分の画像形成を行う際にも、各ページごとに最適な代表値に基づきレジスト補正がなされるので、ページ間で均一な色合いを保持することができる。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装置においては、像担持体は、画像が記録される記録体を介して間接的に画像を担持するものであってもよい。すなわち、本発明は電子写真方式の画像形成装置の他、インクジェット方式や銀塩方式等の画像形成装置にも適用することができる。なお、電子写真方式やインクジェット方式の場合には、記録体として主に用紙が使用され、銀塩方式の場合には、記録体として主に感光紙が使用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙと、転写ベルト２０と、画像制御部３０と、色ズレ補正演算部５０と、ベルト位置検出センサＢＳと、２つのレジスト検出センサＲＳとが備わっている。
【００１６】
画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙは、転写ベルト２０上に画像（レジストパターンも含む）を形成するものである。各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙには、書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ、感光体ドラム１３Ｂｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ、およびその周辺機器（帯電チャージャ、現像器、転写チャージャ、クリーナー等）が備わっている。そして、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙでは、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによって各感光体ドラム１３Ｂｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙの表面に書き込まれた潜像がトナー像として顕像化され、そのトナー像が転写ベルト２０上に転写されるようになっている。その際、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙによって順次異なる色のトナー像が、転写ベルト２０上に重ねて転写されて多色の画像が形成されるようになっている。なお、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、ＬＥＤアレイを用いている。
【００１７】
転写ベルト２０は、駆動ローラ２１の回転駆動により図中矢印方向に走行するものであり、駆動ローラ２１の他、２つの従動ローラ２２，２３に巻き架けられた無端状のベルトである。この転写ベルト２０の走行経路上には、１つのベルト位置検出センサＢＳと２つのレジスト検出センサＲＳが設けられている。ベルト位置検出センサＢＳは、転写ベルト２０に設けられた基準位置を検出し、転写ベルト２０が一周するごとにパルス信号を出力するものである。また、レジスト検出センサＲＳは、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙにより転写ベルト２０上に形成されるレジストパターンを検出するものである。ここで、２つのレジスト検出センサＲＳは、主走査方向（転写ベルト２０の走行方向（副走査方向）と直交する方向）において並列配置されている。すなわち、紙面の手前と奥に１つずつ配置されているのである。これにより、図２（ａ）に示すような転写ベルト２０の両端部に形成されたレジストパターンＲＰをサンプリングできるようになっている。
【００１８】
なお、レジストパターンＲＰは、非画像形成時に画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙによって、転写ベルト２０の全周にわたって形成される。転写ベルト２０を展開したときの全長は、約９６０ｍｍである。また、レジストパターンＲＰは、図２（ｂ）に示すような、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順序で一定の間隔をとって形成されるパターンが繰り返されるものである。本実施の形態では、レジストパターンＲＰにおける繰り返しの単位パターン（図２（ｂ）参照）の長さは、１６ｍｍ程度である。すなわち、単位パターンの整数倍が転写ベルト２０の全長となるように構成されている。
【００１９】
図１に戻って、画像制御部３０は、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙに対して、記録体に記録すべき画像の画像信号を与えるとともに、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙの動作を制御するものである。このため、画像制御部３０は、画像ＩＦ部３１を介してスキャナ３２やコントローラ３３に接続され、これらから画像信号等を得るようになっている。この画像制御部３０には、図３に示すように、符号化部５１と、フレームメモリ制御部５２と、色ズレ補正部５３と、復号化部５４と、階調再現／パターン発生部５５と、ＬＥＤ制御部５６と、制御信号生成部５７とが含まれている。
【００２０】
符号化部５１は、画像ＩＦ部３１から入力される画像データに対し圧縮処理を施すものである。フレームメモリ制御部５２は、各色に対応する画像データに対して、画像の書き込みタイミング位相差を発生させるものである。なお、このフレームメモリ制御部５２では、画像編集（２in１処理や回転処理等）も行われるようになっている。色ズレ補正部５３は、各色の画像データに対して各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにおける主走査方向および副走査方向に対するそれぞれの色ズレ補正を行うものである。復号化部５４は、色ズレ補正部５３から出力された画像データに対し伸長処理を施すものである。階調再現／パターン発生部５５は、伸長処理された画像データに対し階調再現処理等（スクリーン処理、エッジ強調処理、ガンマ補正等）を施すとともに、レジストパターンの画像データを生成するものである。ＬＥＤ制御部５６は、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの動作を制御するものである。制御信号生成部５７は、後述する色ズレ演算部５０からの出力データに基づき各色の副走査有効信号設定値（Bk＿VD，Ｃ＿VD，Ｍ＿VD，Ｙ＿VD）を算出するものである。
【００２１】
再び図１に戻って、色ズレ補正演算部５０は、色ズレ補正に用いる代表値等を算出するものである。この色ズレ補正演算部５０は、請求項にいう「位置変動量算出手段」「画像形成開始位置算出手段」「画像形成領域算出手段」「代表値算出手段」の役割を担っている。すなわち、色ズレ補正演算部５０は、転写ベルト２０の各ベルト位置における位置変動量、位置変動量の代表値、転写ベルト２０の基準位置から画像形成開始位置までの距離、および転写ベルト２０での画像形成領域の存在位置等を算出するようになっている。
【００２２】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作について説明する。まず、電源オン直後における動作について、図４に示すフローチャート、および図５を参照しつつ説明する。画像形成装置１０の電源が投入されると、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙにより、図２（ａ）に示したレジストパターンＲＰが転写ベルト２０上に形成される（図５（ａ）参照）。ここで、転写ベルト２０の速度変動等により、レジストパターンＲＰは、各色ごとの間隔が常に一定には保たれない。すなわち、例えば図５（ｂ）に示すように、ブラック（Ｂｋ）を基準とするとシアン（Ｃ）に位置変動（位置ズレ）が生じるのである。そして、レジスト検出センサＲＳにより、転写ベルト２０上に形成されたレジストパターンＲＰが一定の時間間隔で繰り返しサンプリングされる（Ｓ１）。
【００２３】
そうすると、色ズレ補正演算部５０により、サンプリングデータに対するノイズ除去、スムージング、および重心点検出が行われて、基準色に対する他色のレジスト距離が算出される（Ｓ２）。続いて、主走査方向における基準色に対する他色の色ズレ補正量（以下、「主走査色ズレ補正量」という）が算出される（Ｓ３）。そして、算出された主走査色ズレ補正量が色ズレ補正部５３（図３参照）に設定される（Ｓ４）。
【００２４】
また、色ズレ補正演算部５０により、副走査方向における基準色に対する他色の位置変動量Ｒ(N)が、次式により算出される（Ｓ５）。
Ｒ(N)＝ｄ(i)−d0(i)
ここで、ｄ(i)は各ベルト位置におけるサンプリングデータから算出される距離であり、d0(i)は各ベルト位置における理想距離である。ここでは、転写ベルト２０の全周分における位置変動量が算出され、その結果を図５（ａ）に示す。そして、算出された位置変動量Ｒ(N)は、図６に示すように、各ベルト位置のアドレスＮに対応させて位置変動量記憶部４７に記憶される（Ｓ６）。
【００２５】
さらに、色ズレ補正演算部５０により、副走査方向における基準色に対する他色の位置変動の傾き量が算出されて、算出された位置変動の傾き量から画像補正式が算出され、それが色ズレ補正部５３（図３参照）に設定される（Ｓ７）。
【００２６】
以上の処理により、画像形成装置１０の電源が投入されるたびに、副走査方向における基準色に対する他色の位置変動量が位置変動量記憶部４７に新たに記憶され、主走査色ズレ補正量および画像補正式が色ズレ補正部５３に新たに記憶される。
【００２７】
次に、画像形成時における画像形成装置１０の動作について、図７に示すフローチャート、および図８と図９を参照しつつ説明する。まず、色ズレ補正演算部５０により、ベルト位置検出センサＢＳから出力される基準位置パルスに基づき、転写ベルト２０の基準位置から画像形成開始位置までの距離が算出される（Ｓ１１）。図８に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ１に対してはＬ１が、画像形成領域Ｇ２に対してはＬ２が算出される。また、図９に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ３に対してはＬ３が算出される。
【００２８】
次いで、算出された距離と画像長さとに基づき、転写ベルト２０のどの位置に画像形成領域が存在するのかが算出される（Ｓ１２）。図８に示す場合であれば、距離Ｌ１と画像長さＧＬ１とに基づき、画像形成領域Ｇ１の存在位置が算出される。すなわち、画像形成領域Ｇ１は、ベルト位置Ｂ(3)〜Ｂ(A)に存在しているものと算出される。同様に、距離Ｌ２と画像長さＧＬ２とに基づき、画像形成領域Ｇ２は、ベルト位置Ｂ(B)〜Ｂ(N)に存在しているものと算出される。また、図９に示す場合であれば、距離Ｌ３と画像長さＧＬ３とに基づき、画像形成領域Ｇ３は、ベルト位置Ｂ(3)〜Ｂ(C)に存在しているものと算出される。
【００２９】
そして、画像形成領域に対応する各ベルト位置における基準色に対する他色の位置変動量Ｒ(N)が、位置変動量記憶部４７から読み出される（Ｓ１３）。図８に示す場合であれば、位置変動量Ｒ(4)〜Ｒ(A)，Ｒ(B-1)〜Ｒ(N)が位置変動量記憶部４７から読み出される。また、図９に示す場合であれば、Ｒ(2)〜Ｒ(C)が位置変動量記憶部４７から読み出される。
【００３０】
そうすると、位置変動量記憶部４７から読み出された位置変動量Ｒ(N)の代表値が、各画像形成領域ごとに算出される（Ｓ１４）。ここでは、代表値として平均値を用いている。図８に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ１についての代表値は数１式により算出され、画像形成領域Ｇ２についての代表値は数２式により算出される。
【数１】
【数２】
同様に、図９に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ３についての代表値は数３式により算出される。
【数３】
【００３１】
このように、転写ベルト２０の全周にわたる位置変動量の平均値を代表値として１つだけ算出するのではなく、各画像形成領域ごとに最適な代表値を算出するのである。そして、色ズレ補正演算部５０により、これらの代表値に基づき基準色に対する他色の副走査有効信号設定値が算出され、算出された副走査有効信号設定値が色ズレ補正部５３に設定される（Ｓ１５）。
【００３２】
その後、副走査有効信号設定値に基づき色ズレ補正が行われた画像データによって、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが各感光体ドラム１３Ｂｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙに静電潜像を書き込む。従って、転写ベルト２０上で重ね転写された各色のトナー像が正確に重ね合わせられ、色ズレのない高品質な多色画像が形成されることになる。また、各画像形成領域ごとに色ズレ補正の代表値が算出されるため、各画像形成領域ごとに必要な色ズレ補正が行われるので、各ページ間で均一な色合いが保持される。
【００３３】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る画像形成装置１０によれば、色ズレ補正演算部５０において、各画像形成領域ごとに最適な位置変動量の代表値が算出される。そして、それらの代表値に基づき画像制御部３０により、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにおける書き込みタイミングが制御される。すなわち、各画像形成領域ごとに最適な補正量に基づき色ズレ補正が実行されるのである。これにより、色ズレの発生を確実に防止できる。また、複数ページ分の画像形成を行う際にも、各ページごとに最適な補正量に基づき色ズレ補正がなされるので、ページ間で均一な色合いを保持することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、上記した実施の形態では、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＹにＬＥＤアレイを用いているが、レーザを用いることもできる。ただし、レーザを用いる場合には、主走査方向における直線性がＬＥＤアレイに比べると劣るため、レジスト検出センサＲＳを主走査方向において３つ以上配置することが望ましい。これに伴い、レジスト検出センサＲＳと同じ数だけのレジストパターンＲＰを作成する必要があるのは言うまでもない。
【００３５】
また、画像形成部１１（色符号Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙは省略）に、インクジェットヘッドを用いる画像形成装置（インクジェット方式）、銀塩露光ヘッドを用いる画像形成装置（銀塩方式）、あるいは、感光体ドラムの代わりに感光体ベルトを用いる画像形成装置にも、もちろん本発明を適用することが可能であり、上記した効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明によれば、各画像形成領域ごとに最適なレジスト量の代表値を決定することにより、色ズレの発生を防止するとともに、ページ間で均一な色合いを保持することができる画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】レジストパターンの構成を説明するための図である。
【図３】画像制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】非画像形成時における色ズレ補正量の算出に関するフローチャートである。
【図５】位置変動量の検出動作を説明するための図である。
【図６】位置変動記憶部におけるデータ記憶状態を説明するための図である。
【図７】画像形成時における色ズレ補正量の算出に関するフローチャートである。
【図８】色ズレ補正の代表値算出の方法を説明するための図である。
【図９】同じく、色ズレ補正の代表値算出の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１１ 画像形成部
１２ 書き込み部（ＬＥＤアレイ）
１３ 感光体ドラム
２０ 転写ベルト
３０ 画像制御部
４７ 位置変動量記憶部
５０ 色ズレ補正演算部
ＢＳ ベルト位置検出センサ
ＲＳ レジスト検出センサ
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なるカラー画像を重ね合わせることによりフルカラー画像を形成する画像形成装置に関する。さらに詳細には、色ズレの発生を低減するとともに、ページ間で均一な色合いを保持することができる画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
異なるカラー画像を重ね合わせることによりフルカラー画像を形成する画像形成装置においては、各画像を正確に重ね合わせる必要がある。さもなければ、色ズレが発生してしまい、画像品質が低下するからである。このような色ズレは、転写ベルトの速度変動等によって、基準色の画像転写位置と他色の画像転写位置とが相対的にずれるために発生する。
【０００３】
そこで、この色ズレを防止するために、以下のレジスト補正が一般的に行われている。すなわち、画像形成前に転写ベルト上に複数のレジストパターンを形成し、これらをレジスト検出センサにより所定のタイミングで繰り返しサンプリングする。さらに、こうして得られたサンプリングデータから基準色（例えば、ブラック）に対する他色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）のレジスト量を検出するとともに、これをサンプリング回数で割って平均レジスト量を算出する。そして、この平均レジスト量に基づきレジスト補正（色ズレ補正）を行うようになっている。
【０００４】
さらに、このレジスト補正の精度を高めるための技術が、特開平１０−１４８９９２号公報に開示されている。これは、非画像形成時において、まず、転写ベルトの全周にわたってレジストパターンを形成する。次に、それらのパターンをレジスト検出センサにより所定のタイミングで繰り返しサンプリングし、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量を検出するとともに、レジスト量の代表値を算出する。そして、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量と代表値との差分データを算出する。一方、画像形成時においては、まず、転写ベルトの画像形成領域間にレジストパターンを形成する。次に、それらのパターンをレジスト検出センサにより所定のタイミングで繰り返しサンプリングし、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量を検出するとともに、それぞれのレジスト量をこれに対応する差分データで補完する。そして、補完したデータを用いてレジスト量の代表値を算出する。
【０００５】
これにより、画像形成時には、各々のサンプリングタイミングにおけるレジスト量の変動分がこれに対応する差分データで打ち消されるため、画像形成時においても非画像形成時と同等のレベルでレジスト量の代表値を算出することができるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術では、色ズレの発生を完全には低減することができないという問題があった。なぜなら、レジスト補正に用いるレジスト量の代表値（総サンプリング値の平均値）と、実際にレジスト補正で必要とされる補正量とにズレが生じるからである。すなわち、転写ベルト上における位置変動は周期的に変動するものであるから、転写ベルト上の画像形成領域の位置によって、画像形成領域ごとに必要とされる補正量が変化するためである。このため、位置変動量がレジスト量の代表値と大きく異なる領域では、転写ベルトの全周におけるレジスト量の代表値（総サンプリング値の平均値）に基づきレジスト補正を行うと、色ズレが大きくなってしまうのである。また、複数ページ分の画像形成を行った場合には、各ページごとに必要とされる補正量が異なるため、各ページごとに発生する色ズレが変化する。このために、各ページの色合いが変化してしまうという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、各画像形成領域ごとに最適なレジスト量の代表値を決定することにより、色ズレの発生を防止するとともに、ページ間で均一な色合いを保持することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するためになされた本発明に係る画像形成装置によれば、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、これら複数の画像形成手段の動作を制御する画像制御手段と、画像制御手段による制御に基づき各画像形成手段によって形成される画像を順次重ね合わせた多色の画像を担持する無端状の像担持体と、像担持体に設けられた基準位置を像担持体の走行一周ごとに検出する位置検出手段と、位置検出手段により検出される検出信号に基づき決定される像担持体における複数の所定位置において、それぞれの所定位置における基準色に対する他色の位置変動量を算出する位置変動量算出手段と、位置変動量算出手段により算出された位置変動量を記憶する位置変動量記憶手段と、位置検出手段により検出される検出信号に基づき画像形成開始位置を算出する画像形成開始位置算出手段と、画像形成開始位置算出手段により算出された画像形成開始位置と、各画像形成手段により形成される画像の長さとに基づき、像担持体のどの位置に画像形成領域が存在するのかを算出する画像形成領域算出手段と、画像形成領域算出手段により算出された画像形成領域に対応する像担持体の所定位置における位置変動量を、位置変動量記憶手段から読み出して、読み出した位置変動量の代表値を算出する代表値算出手段とを有し、画像制御手段は、代表値算出手段により算出された画像形成領域ごとの代表値に基づき、各画像形成手段における画像の書き込みタイミングを制御することを特徴とする。なお、本明細書中における「位置変動量」とは、像担持体の速度変動等に起因する基準色に対する他色の位置ズレの量を意味する。
【０００９】
この画像形成装置には、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、これら複数の画像形成手段の動作を制御する画像制御手段と、画像制御手段による制御に基づき各画像形成手段によって形成される画像を順次重ね合わせた多色の画像を担持する無端状の像担持体とが備わっており、多色の画像を形成することができる。ここで、像担持体は、順次重ね合わせた多色の画像を担持する際、直接像担持体上に担持してもよいし、記録体を介して間接的に担持してもよい。
【００１０】
このように異なる画像を重ね合わせて多色の画像を形成するため、各色の画像を正確に重ね合わせることができる様に、本画像形成装置では以下の制御を行っている。まず、位置検出手段により、像担持体に設けられた基準位置が、像担持体が一周するごとに検出される。そして、非画像形成時に、位置変動量算出手段により、位置検出手段により検出される検出信号に基づき決定される像担持体における複数の所定位置において、それぞれの所定位置における基準色に対する他色の位置変動量が算出される。位置変動量算出手段により算出された位置変動量は、位置変動量記憶手段に記憶される。なお、非画像形成時には、画像形成が行われない状態の他、画像形成装置の電源が投入された直後も含まれる。
【００１１】
ここで、位置変動量算出手段は、非画像形成時に画像形成手段により像担持体上に作成されるレジストパターンに基づき、像担持体の各所定位置における位置変動量を算出するようにすればよい。
【００１２】
そして、画像形成時には、まず、画像形成開始位置算出手段により、位置検出手段で検出される検出信号に基づき画像形成開始位置が算出される。次いで、画像形成領域算出手段により、画像形成開始位置算出手段で算出された画像形成開始位置と各画像形成手段により形成される画像の長さとに基づき、像担持体のどの位置に画像形成領域が存在するのかが算出される。
【００１３】
さらに、代表値算出手段により、画像形成領域算出手段で算出された画像形成領域に対応する像担持体の所定位置における位置変動量が、位置変動量記憶手段から読み出され、これらの位置変動量の代表値が算出される。そして、画像制御手段により、代表値算出手段で算出された画像形成領域ごとの代表値に基づき、各画像形成手段における画像の書き込みタイミングが制御される。すなわち、各画像形成領域ごとに最適な代表値に基づきレジスト補正が実行されるのである。これにより、色ズレの発生を確実に防止できる。また、複数ページ分の画像形成を行う際にも、各ページごとに最適な代表値に基づきレジスト補正がなされるので、ページ間で均一な色合いを保持することができる。
【００１４】
また、本発明に係る画像形成装置においては、像担持体は、画像が記録される記録体を介して間接的に画像を担持するものであってもよい。すなわち、本発明は電子写真方式の画像形成装置の他、インクジェット方式や銀塩方式等の画像形成装置にも適用することができる。なお、電子写真方式やインクジェット方式の場合には、記録体として主に用紙が使用され、銀塩方式の場合には、記録体として主に感光紙が使用される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る画像形成装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙと、転写ベルト２０と、画像制御部３０と、色ズレ補正演算部５０と、ベルト位置検出センサＢＳと、２つのレジスト検出センサＲＳとが備わっている。
【００１６】
画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙは、転写ベルト２０上に画像（レジストパターンも含む）を形成するものである。各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙには、書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙ、感光体ドラム１３Ｂｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙ、およびその周辺機器（帯電チャージャ、現像器、転写チャージャ、クリーナー等）が備わっている。そして、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙでは、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙによって各感光体ドラム１３Ｂｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙの表面に書き込まれた潜像がトナー像として顕像化され、そのトナー像が転写ベルト２０上に転写されるようになっている。その際、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙによって順次異なる色のトナー像が、転写ベルト２０上に重ねて転写されて多色の画像が形成されるようになっている。なお、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙには、ＬＥＤアレイを用いている。
【００１７】
転写ベルト２０は、駆動ローラ２１の回転駆動により図中矢印方向に走行するものであり、駆動ローラ２１の他、２つの従動ローラ２２，２３に巻き架けられた無端状のベルトである。この転写ベルト２０の走行経路上には、１つのベルト位置検出センサＢＳと２つのレジスト検出センサＲＳが設けられている。ベルト位置検出センサＢＳは、転写ベルト２０に設けられた基準位置を検出し、転写ベルト２０が一周するごとにパルス信号を出力するものである。また、レジスト検出センサＲＳは、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙにより転写ベルト２０上に形成されるレジストパターンを検出するものである。ここで、２つのレジスト検出センサＲＳは、主走査方向（転写ベルト２０の走行方向（副走査方向）と直交する方向）において並列配置されている。すなわち、紙面の手前と奥に１つずつ配置されているのである。これにより、図２（ａ）に示すような転写ベルト２０の両端部に形成されたレジストパターンＲＰをサンプリングできるようになっている。
【００１８】
なお、レジストパターンＲＰは、非画像形成時に画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙによって、転写ベルト２０の全周にわたって形成される。転写ベルト２０を展開したときの全長は、約９６０ｍｍである。また、レジストパターンＲＰは、図２（ｂ）に示すような、ブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順序で一定の間隔をとって形成されるパターンが繰り返されるものである。本実施の形態では、レジストパターンＲＰにおける繰り返しの単位パターン（図２（ｂ）参照）の長さは、１６ｍｍ程度である。すなわち、単位パターンの整数倍が転写ベルト２０の全長となるように構成されている。
【００１９】
図１に戻って、画像制御部３０は、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙに対して、記録体に記録すべき画像の画像信号を与えるとともに、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙの動作を制御するものである。このため、画像制御部３０は、画像ＩＦ部３１を介してスキャナ３２やコントローラ３３に接続され、これらから画像信号等を得るようになっている。この画像制御部３０には、図３に示すように、符号化部５１と、フレームメモリ制御部５２と、色ズレ補正部５３と、復号化部５４と、階調再現／パターン発生部５５と、ＬＥＤ制御部５６と、制御信号生成部５７とが含まれている。
【００２０】
符号化部５１は、画像ＩＦ部３１から入力される画像データに対し圧縮処理を施すものである。フレームメモリ制御部５２は、各色に対応する画像データに対して、画像の書き込みタイミング位相差を発生させるものである。なお、このフレームメモリ制御部５２では、画像編集（２in１処理や回転処理等）も行われるようになっている。色ズレ補正部５３は、各色の画像データに対して各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにおける主走査方向および副走査方向に対するそれぞれの色ズレ補正を行うものである。復号化部５４は、色ズレ補正部５３から出力された画像データに対し伸長処理を施すものである。階調再現／パターン発生部５５は、伸長処理された画像データに対し階調再現処理等（スクリーン処理、エッジ強調処理、ガンマ補正等）を施すとともに、レジストパターンの画像データを生成するものである。ＬＥＤ制御部５６は、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙの動作を制御するものである。制御信号生成部５７は、後述する色ズレ演算部５０からの出力データに基づき各色の副走査有効信号設定値（Bk＿VD，Ｃ＿VD，Ｍ＿VD，Ｙ＿VD）を算出するものである。
【００２１】
再び図１に戻って、色ズレ補正演算部５０は、色ズレ補正に用いる代表値等を算出するものである。この色ズレ補正演算部５０は、請求項にいう「位置変動量算出手段」「画像形成開始位置算出手段」「画像形成領域算出手段」「代表値算出手段」の役割を担っている。すなわち、色ズレ補正演算部５０は、転写ベルト２０の各ベルト位置における位置変動量、位置変動量の代表値、転写ベルト２０の基準位置から画像形成開始位置までの距離、および転写ベルト２０での画像形成領域の存在位置等を算出するようになっている。
【００２２】
次に、このように構成された画像形成装置１０の動作について説明する。まず、電源オン直後における動作について、図４に示すフローチャート、および図５を参照しつつ説明する。画像形成装置１０の電源が投入されると、各画像形成部１１Ｂｋ，１１Ｃ，１１Ｍ，１１Ｙにより、図２（ａ）に示したレジストパターンＲＰが転写ベルト２０上に形成される（図５（ａ）参照）。ここで、転写ベルト２０の速度変動等により、レジストパターンＲＰは、各色ごとの間隔が常に一定には保たれない。すなわち、例えば図５（ｂ）に示すように、ブラック（Ｂｋ）を基準とするとシアン（Ｃ）に位置変動（位置ズレ）が生じるのである。そして、レジスト検出センサＲＳにより、転写ベルト２０上に形成されたレジストパターンＲＰが一定の時間間隔で繰り返しサンプリングされる（Ｓ１）。
【００２３】
そうすると、色ズレ補正演算部５０により、サンプリングデータに対するノイズ除去、スムージング、および重心点検出が行われて、基準色に対する他色のレジスト距離が算出される（Ｓ２）。続いて、主走査方向における基準色に対する他色の色ズレ補正量（以下、「主走査色ズレ補正量」という）が算出される（Ｓ３）。そして、算出された主走査色ズレ補正量が色ズレ補正部５３（図３参照）に設定される（Ｓ４）。
【００２４】
また、色ズレ補正演算部５０により、副走査方向における基準色に対する他色の位置変動量Ｒ(N)が、次式により算出される（Ｓ５）。
Ｒ(N)＝ｄ(i)−d0(i)
ここで、ｄ(i)は各ベルト位置におけるサンプリングデータから算出される距離であり、d0(i)は各ベルト位置における理想距離である。ここでは、転写ベルト２０の全周分における位置変動量が算出され、その結果を図５（ａ）に示す。そして、算出された位置変動量Ｒ(N)は、図６に示すように、各ベルト位置のアドレスＮに対応させて位置変動量記憶部４７に記憶される（Ｓ６）。
【００２５】
さらに、色ズレ補正演算部５０により、副走査方向における基準色に対する他色の位置変動の傾き量が算出されて、算出された位置変動の傾き量から画像補正式が算出され、それが色ズレ補正部５３（図３参照）に設定される（Ｓ７）。
【００２６】
以上の処理により、画像形成装置１０の電源が投入されるたびに、副走査方向における基準色に対する他色の位置変動量が位置変動量記憶部４７に新たに記憶され、主走査色ズレ補正量および画像補正式が色ズレ補正部５３に新たに記憶される。
【００２７】
次に、画像形成時における画像形成装置１０の動作について、図７に示すフローチャート、および図８と図９を参照しつつ説明する。まず、色ズレ補正演算部５０により、ベルト位置検出センサＢＳから出力される基準位置パルスに基づき、転写ベルト２０の基準位置から画像形成開始位置までの距離が算出される（Ｓ１１）。図８に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ１に対してはＬ１が、画像形成領域Ｇ２に対してはＬ２が算出される。また、図９に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ３に対してはＬ３が算出される。
【００２８】
次いで、算出された距離と画像長さとに基づき、転写ベルト２０のどの位置に画像形成領域が存在するのかが算出される（Ｓ１２）。図８に示す場合であれば、距離Ｌ１と画像長さＧＬ１とに基づき、画像形成領域Ｇ１の存在位置が算出される。すなわち、画像形成領域Ｇ１は、ベルト位置Ｂ(3)〜Ｂ(A)に存在しているものと算出される。同様に、距離Ｌ２と画像長さＧＬ２とに基づき、画像形成領域Ｇ２は、ベルト位置Ｂ(B)〜Ｂ(N)に存在しているものと算出される。また、図９に示す場合であれば、距離Ｌ３と画像長さＧＬ３とに基づき、画像形成領域Ｇ３は、ベルト位置Ｂ(3)〜Ｂ(C)に存在しているものと算出される。
【００２９】
そして、画像形成領域に対応する各ベルト位置における基準色に対する他色の位置変動量Ｒ(N)が、位置変動量記憶部４７から読み出される（Ｓ１３）。図８に示す場合であれば、位置変動量Ｒ(4)〜Ｒ(A)，Ｒ(B-1)〜Ｒ(N)が位置変動量記憶部４７から読み出される。また、図９に示す場合であれば、Ｒ(2)〜Ｒ(C)が位置変動量記憶部４７から読み出される。
【００３０】
そうすると、位置変動量記憶部４７から読み出された位置変動量Ｒ(N)の代表値が、各画像形成領域ごとに算出される（Ｓ１４）。ここでは、代表値として平均値を用いている。図８に示す場合であれば、画像形成領域Ｇ１についての代表値は数１式により算出され、画像形成領域Ｇ２についての代表値は数２式により算出される。
【数１】
【数３】
このように、転写ベルト２０の全周にわたる位置変動量の平均値を代表値として１つだけ算出するのではなく、各画像形成領域ごとに最適な代表値を算出するのである。そして、色ズレ補正演算部５０により、これらの代表値に基づき基準色に対する他色の副走査有効信号設定値が算出され、算出された副走査有効信号設定値が色ズレ補正部５３に設定される（Ｓ１５）。
【００３２】
その後、副走査有効信号設定値に基づき色ズレ補正が行われた画像データによって、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙが各感光体ドラム１３Ｂｋ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｙに静電潜像を書き込む。従って、転写ベルト２０上で重ね転写された各色のトナー像が正確に重ね合わせられ、色ズレのない高品質な多色画像が形成されることになる。また、各画像形成領域ごとに色ズレ補正の代表値が算出されるため、各画像形成領域ごとに必要な色ズレ補正が行われるので、各ページ間で均一な色合いが保持される。
【００３３】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る画像形成装置１０によれば、色ズレ補正演算部５０において、各画像形成領域ごとに最適な位置変動量の代表値が算出される。そして、それらの代表値に基づき画像制御部３０により、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｙにおける書き込みタイミングが制御される。すなわち、各画像形成領域ごとに最適な補正量に基づき色ズレ補正が実行されるのである。これにより、色ズレの発生を確実に防止できる。また、複数ページ分の画像形成を行う際にも、各ページごとに最適な補正量に基づき色ズレ補正がなされるので、ページ間で均一な色合いを保持することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。従って本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能である。例えば、上記した実施の形態では、各書き込み部１２Ｂｋ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２ＹにＬＥＤアレイを用いているが、レーザを用いることもできる。ただし、レーザを用いる場合には、主走査方向における直線性がＬＥＤアレイに比べると劣るため、レジスト検出センサＲＳを主走査方向において３つ以上配置することが望ましい。これに伴い、レジスト検出センサＲＳと同じ数だけのレジストパターンＲＰを作成する必要があるのは言うまでもない。
【００３５】
また、画像形成部１１（色符号Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙは省略）に、インクジェットヘッドを用いる画像形成装置（インクジェット方式）、銀塩露光ヘッドを用いる画像形成装置（銀塩方式）、あるいは、感光体ドラムの代わりに感光体ベルトを用いる画像形成装置にも、もちろん本発明を適用することが可能であり、上記した効果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明した通り本発明によれば、各画像形成領域ごとに最適なレジスト量の代表値を決定することにより、色ズレの発生を防止するとともに、ページ間で均一な色合いを保持することができる画像形成装置が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】レジストパターンの構成を説明するための図である。
【図３】画像制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】非画像形成時における色ズレ補正量の算出に関するフローチャートである。
【図５】位置変動量の検出動作を説明するための図である。
【図６】位置変動記憶部におけるデータ記憶状態を説明するための図である。
【図７】画像形成時における色ズレ補正量の算出に関するフローチャートである。
【図８】色ズレ補正の代表値算出の方法を説明するための図である。
【図９】同じく、色ズレ補正の代表値算出の方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１１ 画像形成部
１２ 書き込み部（ＬＥＤアレイ）
１３ 感光体ドラム
２０ 転写ベルト
３０ 画像制御部
４７ 位置変動量記憶部
５０ 色ズレ補正演算部
ＢＳ ベルト位置検出センサ
ＲＳ レジスト検出センサ
Claims (2)
- 異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、
これら複数の画像形成手段の動作を制御する画像制御手段と、
前記画像制御手段による制御に基づき前記各画像形成手段によって形成される画像を順次重ね合わせた多色の画像を担持する無端状の像担持体と、
前記像担持体に設けられた基準位置を前記像担持体の走行一周ごとに検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段により検出される検出信号に基づき決定される前記像担持体における複数の所定位置において、それぞれの所定位置における基準色に対する他色の位置変動量を算出する位置変動量算出手段と、
前記位置変動量算出手段により算出された位置変動量を記憶する位置変動量記憶手段と、
前記位置検出手段により検出される検出信号に基づき画像形成開始位置を算出する画像形成開始位置算出手段と、
前記画像形成開始位置算出手段により算出された画像形成開始位置と、前記各画像形成手段により形成される画像の長さとに基づき、前記像担持体のどの位置に画像形成領域が存在するのかを算出する画像形成領域算出手段と、
前記画像形成領域算出手段により算出された画像形成領域に対応する前記像担持体の所定位置における位置変動量を、前記位置変動量記憶手段から読み出して、読み出した位置変動量の代表値を算出する代表値算出手段とを有し、
前記画像制御手段は、前記代表値算出手段により算出された画像形成領域ごとの代表値に基づき、前記各画像形成手段における画像の書き込みタイミングを制御することを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１に記載する画像形成装置において、
位置変動量算出手段は、非画像形成時に前記画像形成手段により前記像担持体上に作成されるレジストパターンに基づき、前記像担持体の各所定位置における位置変動量を算出することを特徴する画像形成装置。
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