JP4420431B2

JP4420431B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4420431B2
Application number: JP2003300544A
Authority: JP
Inventors: 靖須藤; 覚沼倉
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2010-02-24
Anticipated expiration: 2023-08-25
Also published as: JP2005067048A

Description

本発明は、画像形成装置における画像補正技術に関する。

レーザ光を光源として感光体上に現像をおこなうデジタルコピーやプリンタ等の画像形成装置においては、レーザ光源から出力されたレーザ光をポリゴンミラーなどによって感光体上を所定の方向にスキャンさせ、印刷情報の１ライン相当のデータを感光体上に現像し、感光体を一定速度で回転させることで、感光体上に順次現像をおこない、印刷画像を感光体上に形成する。そして、この感光体上に電荷という形で形成された画像情報（潜像）にトナーを付着させ、転写ベルトを用いるなどして、出力紙に感光体上のトナーを転写し、紙上のトナーを定着させて出力画像形成をおこなう。
近年は、画像出力速度の高速化の要求に伴い、カラー画像形成のため、感光体ドラムを４本使用するタンデム型の画像出力装置が高速カラー機では一般的となりつつあり、４本の感光体ドラムの回転速度差や、トナーを転写する際の速度変動等によって色ずれが発生し、画質劣化の原因となっている。
更に詳しく述べると、実際の書き込みをおこなう際にはモータの回転精度や取り付け位置等による偏心による回転変動、その他の駆動部分の取り付け位置などにより、出力画像上で色ずれが発生する。様々な要因から発生する振動の影響により感光体の回転速度に速度むら（回転むら）が生じてしまう。上記のような理由で発生する色ずれは、カラー画像出力時に大きな画質劣化の原因となり、高画質カラー画像出力に対して大きな課題となっている。
この色ずれを低減するためには、それぞれの感光体の回転速度や、その他の回転体、移動部分の速度変動を小さくすることが重要であり、機構の取り付け精度の向上や、回転体の回転精度向上により、速度変動を低減できる。
しかし、取り付け位置の高精度化は、製品組立時の工数増加や、加工精度の高精度化を必要とし、コスト高になることや、機構による精度向上は非常に難しいという問題、回転体の回転精度向上には、モータ自体の特性や制御設計が必要などという難しい問題が存在している。

これらの問題に対しては、補正周速データを用いて、位置ずれ量がラインパターン何本分にあたるかを計算し、補正したラインナンバーのビットマップデータをメモリから呼び出す方式（例えば特許文献１）や、感光体ドラムの偏心量に応じて画像補正をおこなう方式（例えば特許文献２）などが提案されており、従来の画像形成機構の変更なしに画像補正をおこなう技術が提案されている。
特開平１０−３３９９８４号公報特開２００１−３４３８０８号公報

しかしながら、高速カラー機で主流となりつつある、タンデム型（感光体を複数本持つ構成）の電子写真装置における色ずれによる画質劣化低減のためには、感光体を含めた回転体、移動体の回転・移動速度変動の低下、または位置精度の向上が必要であるが、この速度・位置精度の向上は非常に難しいか、または高コスト化の要因となってしまう。

本発明は、上述した実情を考慮してなされたものであって、機構や画像出力エンジン内部の変更なしに、簡便かつコストの増加を極力抑え、画像の補正を可能とすることを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、画像データ形成装置によって形成され第１の色および第２の色を有する画像データを紙に印刷可能な画像形成装置において、前記画像データに基づいて、第１のレーザ光走査装置によるレーザ光の照射に応じて前記第１の色の画像を形成する第１の感光体と、前記画像データに基づいて、第２のレーザ光走査装置によるレーザ光の照射に応じて前記第２の色の画像を形成する第２の感光体と、前記第１の感光体にて形成された前記第１の色の画像と前記第２の感光体にて形成された前記第２の色の画像とを重ね合わせる転写ベルトを駆動する駆動部と、前記転写ベルト上における前記第１の色の画像の位置に対する前記第２の色の画像の位置の画像位置ずれ量を検出するとともに、前記第１の感光体、前記第２の感光体および前記駆動部の回転位置情報を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記画像位置ずれ量及び前記回転位置情報に基づいて各回転体の１回転周期に対する画像位置ずれの変動量である補正値を算出した後に、前記第１の感光体、前記第２の感光体及び前記駆動部を動作させることで前記転写ベルト上に画像を形成する場合、前記第１の感光体、前記第２の感光体及び前記転写ベルトの位置情報を検出し、当該検出された位置情報及び前記算出された前記各回転体の１回転周期に対する画像位置ずれ変動量である前記補正値を用いて、前記第１の感光体が前記第１の色の画像を形成するためのレーザ光を照射する前記第１のレーザ光走査装置又は前記第２の感光体が前記第２の色の画像を形成するためのレーザ光を照射する前記第２のレーザ光走査装置を制御することで、前記転写ベルト上に形成されるべき前記第１の色の画像の位置に対する前記第２の色の画像の位置のずれを補正する補正手段と、前記画像データ形成装置によって形成される前記画像データのライン方向における前記第１の色から前記第２の色へ又は前記第２の色から前記第１の色への変化量を示すデータ変化量を検出し、当該色の変化が急激であるか又は緩やかであるかを区別するための閾値と前記検出されたデータ変化量とを比較し、前記検出されたデータ変化量が前記閾値よりも大きい場合は前記色の変化が急激であるために前記補正手段による補正を実行すると判定し、一方、当該検出されたデータ変化量が前記閾値以下の場合は前記色の変化が緩やかであるために前記補正手段による補正を実行しないと判定する判定手段と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、機構や画像出力エンジン等、画像形成装置内部の変更なしに、簡便かつコストの増加を極力抑え、画像の補正が可能となり、色ずれ等の画質低下を防止できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明を現在の画像形成装置に適応した時の構成を示す図である。１１〜１４は感光体であり、カラー画像形成時のイエロー（以下Ｙと表す）、マジェンタ（以下Ｍと表す）、シアン（以下Ｃと表す）、ブラック（以下Ｋと表す）の４色を重ね合わせることでカラー画像の形成をおこなう。感光体１１〜１４はＹＭＣＫ各色に対応した画像形成をおこなうため、それぞれレーザ光源１とポリゴンミラー２とからなるレーザ走査ユニットにより画像情報が書き込まれる。ここでは詳細な説明は省くが、このように感光体上にレーザ光を照射することにより感光体上に電荷による出力画像情報を形成し、トナーを付着させることにより各色のトナー画像を形成する。感光体１１〜１４で形成されたトナー画像は転写ベルト２１に転写され、転写ベルト上でそれぞれのカラー画像を重ね合わせたカラー画像が形成される。転写ベルト２１は転写ベルトの駆動源である転写駆動ローラ２２、プーリー２３、２４により支持され駆動ローラ２２によって回転する。
転写ベルト２１上に形成されたカラー画像は次に紙搬送ベルト３１によって搬送される紙上に、転写ベルト駆動プーリー２４と２次転写駆動ローラ３２によって転写され、その後この図では省略しているが、定着などの工程を経て、出力画像が紙上に形成される。

このような画像形成プロセスにおいて、図１中の転写ベルト２１上に画像位置ずれ検出装置３５を設け、実際の画像出力動作時以外に、各色のラインパターンの書き込みをおこない、画像位置ずれ量の検出をおこなう。また、感光体１１〜１４及び転写ベルト駆動ローラ２２、２３、２４、転写ベルト２１、２次転写ローラ３２には、それぞれ回転位置が計測できるようにホームポジションを示す位置マークを付加し、そのホームポジションマークを検出することによって、それぞれの回転位置情報も位置ずれ検出装置３５にて取得する。

図２は、位置ずれ及び各移動体、回転体の位置情報計測結果の例を示す図である。図中のＹＭＣＫがそれぞれ位置ずれ検出用に書き込みをおこなったパターン画像を位置ずれ検出装置３５によって読みとった時のタイミング信号である。一例として、感光体、転写駆動プーリー、２次転写ローラ軸のホームポジション検出信号の計測結果も同時に示してある。
この結果をもとに例えばＫの書き込み画像情報を基準としてＹＭＣそれぞれの位置ずれ情報を解析した結果が図３のようになり、図３では感光体のホームポジション情報のみ示しているが、図２で計測した位置情報との関係を得ることができる。
これは、感光体や転写ベルト等の回転変動の一因として、取り付け位置等の偏心があり、この偏心量は感光体や転写ベルト、駆動ローラの位置によって一定になると考えられるためである。つまり、偏心成分により発生する速度変動が原因となる位置ずれは、感光体やその他の駆動部分の位置と相関があり、それぞれの駆動部分の位置関係によりその位置ずれ量はほぼ同じ傾向を持っている。
ここで、図３で示した各感光体、駆動ローラのホームポジションからの一回転周期に対応する位置ずれの変動量を求め、補正値のテーブルを作成する。また、この補正データは、変動量を示す関数によって保持しても良い。

次に、画像出力時の動作について説明する。図４は本発明における画像出力時の動作を説明する図である。画像形成をおこなう場合は、出力する画像データを順次画像データ形成装置４１から出力し、画像補正装置４２を介して、レーザ光源１およびポリゴンミラー２等からなるレーザ光走査装置によって、画像データに相当する画像情報を感光体上に形成していく。ここで画像データ形成装置４１から出力されるデータを画像補正装置４２において、各感光体や、転写ベルト、転写ベルト駆動ローラ等の位置情報を画像補正装置４２により検出し、その位置に応じた補正データを補正テーブル４３より取得する。画像補正装置４２では、その位置情報、補正テーブル４３に応じて画像データ形成装置４１から出力されるデータを基に補正をおこない、レーザ光走査装置に出力することで、あらかじめ測定した位置ずれを補正するような画像形成が可能となる。
画像補正の具体的な手段としては、レーザ光走査装置では、各書き込みラインのピッチはポリゴンモータと呼ばれる多面体の反射ミラーを回転させて１ライン中のレーザ光を感光体上に走査していることより、そのポリゴンミラーの回転に同期させたデータの変更によって、ライン毎の書き込み位置補正が可能となり、画像補正装置４２では、データの発生タイミングを変更させることで書き込み位置補正を実現する。

更に画像補正装置４２では、書き込み時の複数の書き込みラインデータを保持できるようなメモリを具備することによって、その書き込みデータの情報判定をおこない、書き込みデータがライン方向に書き込みデータの値の変化が急激であるか否かの判定をおこなう。
書き込みデータ値の変化が緩やかな場合は、出力画像上での色の変化が緩やかであることから、色ずれに対する人間が知覚できる知覚感度が低いことや、ライン毎の補正によって、ラインデータが変更され、色の急激な変化が発生することがあることから補正はおこなわず、書き込みデータ値の変化が急激な場合は、例えば文字のエッジ部分のように色ずれが発生すれば知覚感度が高くなることから補正を実施する。
図５は画像補正をおこなうか否かを決定するシーケンスを示す図である。まず図４の書き込み画像データ形成装置４１からあらかじめ出力画像データを画像補正装置４２内のバッファ等に取り込みをおこない（ステップ５０２）、ライン毎にそのデータの比較（差分値の計算）をおこない（ステップ５０２）、その比較結果をもとに、あるスレッシュレベルＸを設定し（ステップ５０３）、そのスレッシュレベル以下の場合は補正をおこなわず（ステップ５０４）、スレッシュレベル以上の場合は補正を実行する（ステップ５０５）。この補正は、ライン毎におこなうが、更に補正装置内のバッファ数を多くすることによりライン途中の変化に対しても対応可能となる。

本発明を現在の画像形成装置に適応した時の構成を示す図である。位置ずれ及び各移動体、回転体の位置情報計測結果の例を示す図である。それぞれの感光体の位置ずれ情報を解析した結果を説明する図である。本発明における画像出力時の動作を説明する図である。画像補正をおこなうか否かを決定するシーケンスを示す図である。

符号の説明

１レーザ光源
２ポリゴンミラー
１１、１２、１３，１４感光体
２１転写ベルト
２２転写駆動ローラ
２３，２４プーリー
３１紙搬送ベルト
３２２次転写駆動ローラ
３５位置ずれ検出装置
４１画像データ形成装置
４２画像補正装置
４３補正テーブル

Claims

画像データ形成装置によって形成され第１の色および第２の色を有する画像データを紙に印刷可能な画像形成装置において、
前記画像データに基づいて、第１のレーザ光走査装置によるレーザ光の照射に応じて前記第１の色の画像を形成する第１の感光体と、
前記画像データに基づいて、第２のレーザ光走査装置によるレーザ光の照射に応じて前記第２の色の画像を形成する第２の感光体と、
前記第１の感光体にて形成された前記第１の色の画像と前記第２の感光体にて形成された前記第２の色の画像とを重ね合わせる転写ベルトを駆動する駆動部と、
前記転写ベルト上における前記第１の色の画像の位置に対する前記第２の色の画像の位置の画像位置ずれ量を検出するとともに、前記第１の感光体、前記第２の感光体および前記駆動部の回転位置情報を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記画像位置ずれ量及び前記回転位置情報に基づいて各回転体の１回転周期に対する画像位置ずれの変動量である補正値を算出した後に、前記第１の感光体、前記第２の感光体及び前記駆動部を動作させることで前記転写ベルト上に画像を形成する場合、前記第１の感光体、前記第２の感光体及び前記転写ベルトの位置情報を検出し、当該検出された位置情報及び前記算出された前記各回転体の１回転周期に対する画像位置ずれ変動量である前記補正値を用いて、前記第１の感光体が前記第１の色の画像を形成するためのレーザ光を照射する前記第１のレーザ光走査装置又は前記第２の感光体が前記第２の色の画像を形成するためのレーザ光を照射する前記第２のレーザ光走査装置を制御することで、前記転写ベルト上に形成されるべき前記第１の色の画像の位置に対する前記第２の色の画像の位置のずれを補正する補正手段と、
前記画像データ形成装置によって形成される前記画像データのライン方向における前記第１の色から前記第２の色へ又は前記第２の色から前記第１の色への変化量を示すデータ変化量を検出し、当該色の変化が急激であるか又は緩やかであるかを区別するための閾値と前記検出されたデータ変化量とを比較し、前記検出されたデータ変化量が前記閾値よりも大きい場合は前記色の変化が急激であるために前記補正手段による補正を実行すると判定し、一方、当該検出されたデータ変化量が前記閾値以下の場合は前記色の変化が緩やかであるために前記補正手段による補正を実行しないと判定する判定手段と、
を具備することを特徴とする画像形成装置。