JP4342506B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の色成分画像を重ねたカラー画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段に各色成分画像の形成位置の調整用画像を形成させる形成制御手段とを備える画像形成装置に関する。

カラー画像の形成が可能な複写機又は複合機などの画像形成装置においては、例えばＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー），Ｋ（ブラック）の各色成分画像を重ね合わせてカラー画像を形成している。カラー画像の画質を良好に保つためには、感光体の周期的な速度ムラなどの影響による各色成分画像の形成位置のずれを最小限に抑えることが重要である。そのため、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの各色成分画像の調整用マークを形成し、各色成分画像の色ずれの有無を検査し、色ずれがある場合は形成位置を補正することが行われている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−２０７３３８号公報

図１２は従来の調整用マークの例を示す模式図である。調整用マークは、感光体から転写ベルト３０へ転写するが、転写ベルト３０から用紙へは転写しない。転写ベルトには、調整用マークは、副走査方向用の各色（Ｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）毎の複数の調査用マークと、主走査方向用の各色毎の複数の調査用マークとが形成される。このように、副走査方向用の調整マークと主走査方向用の調整用マークとを分けて形成し、副走査方向に対する形成位置のずれと主走査方向に対する形成位置のずれとを別々に検出しているため、形成位置の補正のために大量のトナー及び長い時間が必要になるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、各色毎に画像形成方向に対する傾きが異なる複数の調整用画像を画像形成手段に形成させるように構成し、各調整用画像が形成されるべき基準位置と各調整用画像の検出位置とのずれを算出する手段と、各基準位置及び算出した各ずれを変数とする回帰直線の傾き及び切片を算出する手段とを備え、算出した傾き及び切片に基づいて主走査方向のずれ及び副走査方向のずれを求めるように構成することにより、画像形成位置の調整用に使用するトナー量及び調整時間を低減することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、複数の調整用画像を前記感光体の外周長にわたって形成させるように構成することにより、画像形成位置調整に対する感光体の回転周期に関連する影響を把握することができる画像形成装置を提供することを他の目的とする。

また、本発明は、算出した各ずれと前記回帰直線との差に基づいて各感光体の回転に関する基準位相を算出する手段を備えることにより、画像形成位置調整に対する感光体の回転周期に関連する影響を把握することができる画像形成装置を提供することを他の目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、複数の色成分画像を重ねたカラー画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段に各色成分画像の形成位置の調整用画像を所定方向に複数形成させる形成制御手段とを備える画像形成装置において、前記形成制御手段は、各色毎に主走査方向又は副走査方向に対してそれぞれ傾きのみが異なり、副走査方向と平行なセンターライン上でそれぞれが等間隔となるように形成され、長手方向を有する複数の調整用画像を、各調整用画像の長手方向の延長線が１つの仮想基点と交差するように前記画像形成手段に形成させるように構成してあり、各調整用画像を形成すべき基準位置に対して副走査方向における各調整用画像の検出位置のずれを算出する手段と、各基準位置及び算出した各ずれを変数とする回帰直線の傾き及び切片を算出する手段とを備え、算出した傾き及び切片に基づいて主走査方向のずれ及び副走査方向のずれを求めるように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、画像が形成されるドラム形状の感光体を備えており、前記形成制御手段は、前記画像形成手段に複数の調整用画像を前記感光体の外周長にわたって形成させるように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る画像形成装置は、前記感光体は回転しており、算出した各ずれと該ずれに対応する前記回帰直線上の値との差分に基づいて各感光体の回転に関する基準位相を算出する手段を備えることを特徴とする。

本発明においては、各色毎に主走査方向又は副走査方向に対してそれぞれ傾きのみが異なり、副走査方向と平行なセンターライン上でそれぞれが等間隔となるように形成された複数の調整用画像を、各調整用画像の長手方向の延長線が１つの仮想基点と交差するように画像形成手段に形成させるため、調整用画像が副走査方向にずれている場合は各調整用画像の検出位置が夫々同程度ずれ、調整用画像が主走査方向にずれている場合は各調整用画像の検出位置が夫々傾きにほぼ比例又は反比例してずれる。そのため、傾きが異なる複数の調整用画像からなる１組の調整用画像によって副走査方向のずれ及び主走査方向のずれを検出することができる。従来の主走査方向用及び副走査方向用の２組の調整用画像に比べて、調整用画像が半分になるので、画像形成位置の調整用に使用するトナー量及び調整時間を大幅に低減することができる。

また、各調整用画像が形成されるべき基準位置に対して副走査方向における各調整用画像の検出位置のずれを算出し、各基準位置及び算出した各ずれを変数とする回帰直線の傾き及び切片を算出し、算出した傾き及び切片に基づいて主走査方向のずれ及び副走査方向のずれを求める。調整用画像が副走査方向にずれている場合は各調整用画像の検出位置が夫々同程度ずれ、調整用画像が主走査方向にずれている場合は各調整用画像の検出位置が夫々傾きにほぼ比例又は反比例してずれるため、副走査方向のずれは、基準位置及び算出したずれを変数とする回帰直線の切片から求められ、主走査方向のずれは前記回帰直線の傾きから求められる。

本発明においては、前記画像形成手段に、複数の調整用画像を前記感光体の外周長にわたって形成させるため、画像形成位置調整に対する例えば回転中心軸の偏心などによる感光体表面の移動速度の周期的な偏差などの感光体の回転周期に関連する影響を把握することができる。

本発明においては、算出した各ずれと該ずれに対応する前記回帰直線上の値との差分に基づいて各感光体の回転に関する基準位相を算出するため、各感光体の基準位相を一致させて、画像形成位置調整に対する例えば回転中心軸の偏心などによる感光体表面の移動速度の周期的な偏差などの感光体の回転周期に関連する影響を把握することができる。

本発明によれば、画像形成位置の調整用に使用するトナー量及び調整時間を低減することができる。

本発明によれば、画像形成位置のずれを把握できると共に、画像形成位置調整に対する感光体の回転周期に関連する影響を把握することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。画像形成装置は、主要構成として、画像が形成される感光ドラム（感光体）１０と、レーザビームを出力するレーザダイオード４２と、レーザダイオード４２から出力されたレーザビームを感光ドラム１０へ導く第１ミラー４４、ポリゴンミラー４０、及び第２ミラー４６と、レーザビームによって感光ドラム１０に形成された潜像を現像する現像ローラ２４と、感光ドラム１０に形成された画像が転写される転写ベルト３０とを備える。

感光ドラム１０は、ブラック用の感光ドラム１０Ｋと、シアン用の感光ドラム１０Ｃと、マゼンタ用の感光ドラム１０Ｍと、イエロー用の感光ドラム１０Ｙとを含む。同様に、現像ローラ２４は、ブラック用の現像ローラ２４Ｋと、シアン用の現像ローラ２４Ｃと、マゼンタ用の現像ローラ２４Ｍと、イエロー用の現像ローラ２４Ｙとを含む。また、レーザダイオード４２は、ブラック用のレーザダイオード４２Ｋと、シアン用のレーザダイオード４２Ｃと、マゼンタ用のレーザダイオード４２Ｍと、イエロー用のレーザダイオード４２Ｙとを含む。

第１ミラー４４は、シアン用のレーザダイオード４２Ｃ、マゼンタ用のレーザダイオード４２Ｍ、イエロー用のレーザダイオード４２Ｙの夫々から出力されたレーザビームをポリゴンミラー４０へ導くシアン用の第１ミラー４４Ｃ、マゼンタ用の第１ミラー４４Ｍ、イエロー用の第１ミラー４４Ｙを含む。また、第２ミラー４６は、ポリゴンミラー４０で反射されたレーザビームを、ブラック用の感光ドラム１０Ｋ、シアン用の感光ドラム１０Ｃ、マゼンタ用の感光ドラム１０Ｍ、イエロー用の感光ドラム１０Ｙの夫々に導くブラック用の第２ミラー４６Ｋ、シアン用の第２ミラー４６Ｃ、マゼンタ用の第２ミラー４６Ｍ、イエロー用の第２ミラー４６Ｙを含む。

転写ベルト３０はループ状であり、転写ベルト３０の表面と対向するように各色成分の感光ドラム１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙが並んで配置されている。また、転写ベルト３０に転写された画像は、転写ベルト３０に内接するベルト駆動ローラ３２により、感光ドラム１０に対して図中右から左へ移動する。また、転送ベルト３０の表面と対向するように、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）３４が配置されている。なお、ＣＣＤ３４は、感光ドラム１０よりもベルト移動方向側に配置されている。また、感光ドラム１０は、ＣＣＤ３４からベルト移動方向とは逆方向に、ブラック用の感光ドラム１０Ｋ、シアン用の感光ドラム１０Ｃ、マゼンタ用の感光ドラム１０Ｍ、イエロー用の感光ドラム１０Ｙの順に配置されている。

また、転写ベルト３０を挟んでベルト駆動ローラ３２と対向するように転写ローラ３６が配置されており、転写ローラ３６を通過する用紙５０に、転写ベルト３０から画像が転写され、定着ローラ３８によって定着される。

図２は画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。画像形成装置は、レーザダイオード４２Ｋ，４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ及びポリゴンミラー４０を含むＬＳＵ（Laser Scanning Unit）６４と、転写ベルト３０に形成された、画像形成位置の調整用画像（以下、調整用マークという）を検出するＣＣＤ３４と、感光ドラム１０，ベルト駆動ローラ３２及びポリゴンミラー４０などを駆動する駆動部６６と、イメージスキャナなどの原稿画像を読取る画像入力部６２と、上述したＣＣＤ３４，ＬＳＵ６４，駆動部６６及び画像入力部６２に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）などの制御部６０と、制御部６０に接続されたＲＡＭ６８及びＲＯＭ７０とを備える。制御部６０は、ＲＯＭ７０に記憶されているプログラム及びデータに基づいて、装置内の上述した各構成部の制御を行う。

駆動部６６は、ポリゴンミラー４０を駆動するモータ及びベルト駆動ローラ３２を駆動するモータと、各感光ドラム１０Ｋ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｙを駆動する個別モータ２６Ｋ、２６Ｃ、２６Ｍ、２６Ｙとを備える。

制御部（形成制御手段）６０は、画像形成位置の調整を行う場合、調整用マークが基準位置に形成されるようにＬＳＵ（画像形成手段）６４を制御し、ＣＣＤ３４によってマークが実際に検出された検出位置と基準位置とのずれを求め、ずれが最小になるようにＬＳＵ６４を制御して画像形成位置の調整を行う。画像形成位置の調整を行う場合、ＬＳＵ６４は、制御部６０の制御によって、転写ベルト３０に同色のマークを複数形成する。

図３は同色の調整用マークの形成例を示す模式図であり、図４は複数色の調整用マークの形成例を示す模式図である。制御部６０は、各色毎に主走査方向（または副走査方向）に対する傾きが異なる複数の調整用マークをＬＳＵ６４に形成させる。図３に示すように、同色の調整用マークは、傾きが異なる７本のライン状のマークから構成され、７本の各調整用マークは、副走査方向と平行なセンターライン（一点鎖線）上において等間隔ｄに形成されている。また、７本の各マークは、各マークの延長線が仮想基点Ｐと交差するように主走査方向に対して傾いている。ただし、７本のマークの両端の一方（図の左端）はセンターラインと直角に交差し、他方（図の右端）は４５度で交差している。図３に示した傾きが異なる７本の調整用マークの組を、図４に示すように各色毎に形成する。

また、傾きが異なる同色の調整用マークのセンターライン上の両端間の距離Ｌ（図３の例では６ｄ）は、感光ドラム１０の外周長（例えば９３ｍｍ）以上の距離（例えば１００ｍｍ）である。また、７本の各マークの間隔ｄは、ＣＣＤ３４の読取範囲（例えば０．６ｍｍ）に複数のマークが含まれないように、それ以上の間隔（例えば１．２ｍｍ）にする。

制御部６０は、各調整用マークが形成されるべき基準位置と各調整用マークの検出位置とのずれを算出し、各基準位置及び算出した各ずれを変数とする回帰直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ、ｘ：基準位置、ｙ：ずれ）の傾き及び切片を算出し、算出した傾き及び切片に基づいて主走査方向のずれ量及び副走査方向のずれ量を求める。

図５（ａ）、（ｂ）は調整用マークが副走査方向のみにずれている場合のずれの例を示す模式図である。調整用マークが副走査方向のみにずれている場合、基準位置（破線）に対する検出位置（実線）のセンターライン上のずれは、各調整用マークともほぼ同じである。よって、各調整用マークの基準位置及びずれを変数とする回帰直線（図５（ｂ）の一点鎖線）を求め、その切片を副走査方向のずれ量とする。

図６（ａ）、（ｂ）は調整用マークが主走査方向のみにずれている場合のずれの例を示す模式図である。調整用マークが主走査方向のみにずれている場合、基準位置（破線）に対する検出位置（実線）のセンターライン上のずれは、各調整用マークによって異なり、センターラインとなす角度に反比例してずれは増加する。よって、各調整用マークの基準位置及び該基準位置に対するずれを変数とする回帰直線（図６（ｂ）の一点鎖線）を求め、センターラインと４５度をなす調整用マークの基準位置における前記回帰直線から算出したずれを主走査方向のずれ量とする。

図７（ａ）、（ｂ）は調整用マークが主走査方向及び副走査方向の両方にずれている場合のずれの例を示す模式図である。調整用マークが主走査方向及び副走査方向にずれている場合、基準位置（破線）に対する検出位置（実線）のセンターライン上のずれは、上述した図５及び図６を合成したものとなる。よって、各調整用マークの基準位置及び該基準位置に対するずれを変数とする回帰直線（図７（ｂ）の一点鎖線）において、センターラインと４５度をなす調整用マークの基準位置における前記回帰直線から算出したずれを主走査方向のずれ量とし、前記回帰直線の切片を副走査方向のずれ量とする。

ここで、各色成分画像の位置は、ＣＣＤ３４で検出されたマークの移動方向に対する先端位置と後端位置との平均値を制御部６０で求め、求めた平均値を調整用マークの検出位置としている。また、感光ドラム１０及びベルト駆動ローラ３２は一定速度で回転しており、転写ベルト３０は一定速度で移動しているので、形成位置は時間で表すことができる。すなわち調整用マークの検出時間と、基準位置に対応する時間との時間差が形成位置のずれとなる。

また、感光ドラム１０はドラム形状であり、制御部６０は算出した各ずれと前記回帰直線との差分に基づいて各感光体の回転に関する基準位相を設定する。図８（ａ）、（ｂ）は基準位相の設定例を示す模式図である。複数の調整用マークが感光ドラム１０表面の外周長（１回転周期）にわたって形成される。制御部６０は、算出した各ずれと前記回帰直線との差分の中から極大値及び極小値を選定し、選定した極大値及び極小値の中間値を算出し、算出した中間値部分を基準位相に設定する。例えば制御部６０は、極大値と極小値との間のデータ数が奇数の場合、極大値と極小値との間の中央部分の基準位置を基準位相に設定し、極大値と極小値との間のデータ数が偶数の場合、極大値と極小値との間の中央部分の２つの基準位置のうち、振幅（＝極大値−極小値）の中心に近いほうを基準位相に設定する。そして、制御部６０は、各色成分の基準色が一致するように各色成分の個別モータ２６Ｋ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙを制御する。

次に、本発明に係る画像形成装置を用いた形成位置調整について説明する。
図９はずれ補正及び基準位相の設定の例を示すフローチャートである。画像形成位置の調整を行う場合、制御部６０はＬＳＵ６４などを制御して、図４に示したＫ，Ｃ，Ｍ，Ｙの調整用マークを形成させる（Ｓ１０）。形成された調整用マークはＣＣＤ３４によって検出され、制御部６０でＫのずれ量の算出及びＲＡＭ６８への記憶（Ｓ１２）、Ｃのずれ量の算出及びＲＡＭ６８への記憶（Ｓ１４）、Ｍのずれ量の算出及びＲＡＭ６８への記憶（Ｓ１６）、Ｙのずれ量の算出及びＲＡＭ６８への記憶（Ｓ１８）が行われる。制御部６０は、算出した各色成分のずれ量がなくなるようにＬＳＵ６４などを制御してずれ補正を行う（Ｓ２０）。また、制御部６０は、各色成分の基準位相の設定を行う（Ｓ２２）。

図１０はずれ量の算出及び記憶（図９のＳ１２、Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８）の例を示すフローチャートである。ＣＣＤ３４によって調整用マークの形成位置が検出されると（Ｓ３０）、制御部６０は検出された形成位置と各調整用マークの基準位置とのずれを算出してＲＡＭ６８に記憶する（Ｓ３２）。同色の全調整用マーク（図３の例では７個）のずれを算出してＲＡＭ６８に記憶した後（Ｓ３４：ＹＥＳ）、制御部６０は記憶した全ずれに基づいて回帰直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ、ｘ：基準位置、ｙ：ずれ）を算出し（Ｓ３６）、主走査方向のずれ量（ａ×Ｌ）を算出してＲＡＭ６８に記憶（Ｓ３８）すると共に、副走査方向のずれ量ｂをＲＡＭ６８に記憶する（Ｓ４０）。

図１１（ａ）は基準位相の設定（図９のＳ２２）の例を示すフローチャートである。制御部６０は、Ｋの基準位相を決定し（Ｓ５０）、Ｃの基準位相を決定し（Ｓ５２）、Ｍの基準位相を決定し（Ｓ５４）、Ｙの基準位相を決定し（Ｓ５６）、駆動部６６（個別モータ）などを制御して各色の基準位相を一致させる（Ｓ５８）。図１１（ｂ）は基準位相の決定（図１１（ａ）のＳ５０，Ｓ５２，Ｓ５４，Ｓ５６）の例を示すフローチャートである。制御部６０は、各ずれと回帰直線との差分を算出し（Ｓ６０）、算出した差分に基づいて基準位相を決定する（Ｓ６２）。

上述した実施の形態においては、各色毎に傾きの異なる７個の調整用マークを用いて形成位置補正を行ったが、調整用マーク数は７個に限定はされず、任意数の調整用マークを用いることが可能である。

本発明に係る画像形成装置の要部構成を示す模式図である。 画像形成装置の要部構成を示すブロック図である。 同色の調整用マークの形成例を示す模式図である。 複数色の調整用マークの形成例を示す模式図である。 調整用マークが副走査方向のみにずれている場合のずれの例を示す模式図である。 調整用マークが主走査方向のみにずれている場合のずれの例を示す模式図である。 調整用マークが主走査方向及び副走査方向の両方にずれている場合のずれの例を示す模式図である。 基準位相の設定例を示す模式図である。 ずれ補正及び基準位相の設定の例を示すフローチャートである。 ずれ量の算出及び記憶の例を示すフローチャートである。 （ａ）は基準位相の設定の例を示すフローチャートであり、（ｂ）は基準位相の決定の例を示すフローチャートである。 従来の調整用マークの例を示す模式図である。

符号の説明

１０Ｋ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ 感光ドラム
２４Ｋ，２４Ｃ，２４Ｍ，２４Ｙ 現像ローラ
２６Ｋ，２６Ｃ，２６Ｍ，２６Ｙ 個別モータ
３０ 転写ベルト
３２ ベルト駆動ローラ
３４ ＣＣＤ
４０ ポリゴンミラー
４２Ｂ，４２Ｃ，４２Ｍ，４２Ｙ レーザダイオード
６０ 制御部
６２ 画像入力部
６４ ＬＳＵ
６６ 駆動部

Claims (3)

1. 複数の色成分画像を重ねたカラー画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段に各色成分画像の形成位置の調整用画像を所定方向に複数形成させる形成制御手段とを備える画像形成装置において、
   前記形成制御手段は、
   各色毎に主走査方向又は副走査方向に対してそれぞれ傾きのみが異なり、副走査方向と平行なセンターライン上でそれぞれが等間隔となるように形成され、長手方向を有する複数の調整用画像を、各調整用画像の長手方向の延長線が１つの仮想基点と交差するように前記画像形成手段に形成させるように構成してあり、
   各調整用画像を形成すべき基準位置に対して副走査方向における各調整用画像の検出位置のずれを算出する手段と、
   各基準位置及び算出した各ずれを変数とする回帰直線の傾き及び切片を算出する手段と
   を備え、
   算出した傾き及び切片に基づいて主走査方向のずれ及び副走査方向のずれを求めるように構成してあることを特徴とする画像形成装置。
2. 画像が形成されるドラム形状の感光体を備えており、
   前記形成制御手段は、
   前記画像形成手段に複数の調整用画像を前記感光体の外周長にわたって形成させるように構成してあることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記感光体は回転しており、
   算出した各ずれと該ずれに対応する前記回帰直線上の値との差分に基づいて各感光体の回転に関する基準位相を算出する手段を備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

Images