JP4518560B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリ等のカラー画像形成装置に係り、特に、画像プロセス部によって形成した複数色のトナー画像を無端ベルト状の転写ベルト上に重ね合わせ形成した転写用カラー画像を転写媒体に転写するようにしたカラー画像形成装置に関する。

カラー画像形成装置の一方式として、静電写真方式の画像プロセス部によって形成した複数色のトナー画像を無端ベルト状の転写ベルト上に重ね合わせ形成した転写用カラー画像を転写媒体に転写するようにした方式がある。このような方式のカラー画像形成装置には、代表的にはタンデム型と呼ばれる構造のものが普及している。

タンデム型を代表とする上記方式のカラー画像形成装置では、その構造上、各色間の位置合わせ技術が重要な課題となっている。各色の位置ずれの成分としては、主に次のようなものがある。

・スキュー・副走査方向のレジストずれ・副走査方向のピッチムラ・主走査方向のレジストずれ・主走査方向の倍率誤差

このような各色の位置合わせについては、従来から様々な発明がなされている。

例えば、特許第２８５８７３５号（特許文献１）には、転写移動体（転写ベルト）上に形成された複数のマーク（補正パターン）の位置を検出し、基準色に対する他色との間の主走査方向及び副走査方向の位置ずれを自動的に補正するようにした技術が開示されている。

また、特許第２６４２３５１号（特許文献２）には、無端状搬送手段（転写ベルト）上に主走査方向に延びる直線からなる基準部とそれに対して斜めに延びる斜め線と（補正パターン）を形成し、基準部と斜め線との間隔の理想値と実際の検出間隔との比較から斜め線の主走査方向のずれ量を演算し、その結果に基づいて、主走査書出しタイミングクロックと書込みクロックとの少なくとも一方を補正し、これによって各色の主走査方向のずれ量を自動的に補正するようにした技術が開示されている。
特許第２８５８７３５号 特許第２６４２３５１号

カラー画像の形成を求める場合のユーザの要望は、その時々に応じて異なることがある。例えば、多少の時間がかかることは容認しながら精度が高い高品質な画像を要望することもあれば、それほどの精度は要求しないがより短時間でのプリントアウトを要望することもある。

これに対し、カラー画像形成装置、とりわけ、タンデム型のような転写ベルトに各色を重ね合わせて形成したカラー画像を転写媒体に転写するような方式のカラー画像形成装置では、ただでさえプリントアウトまでに多くの時間を要する。このような状況の中で、前述したような各色の位置ずれ防止のための位置合わせ補正は、転写ベルトを用いるカラー画像形成装置においてプリント時間を長くする一因となっている。その反面で、転写ベルトを用いるカラー画像形成装置においては、高精度な色合わせを行なおうとする場合、各色の位置ずれを防止するための色合わせ補正が不可避であり、このような色合わせ補正を厳密に行なえば行なうほど、高品質な画像を得ることができる。

つまり、プリント時間の短縮化とプリント品質の高画質化とはトレードオフの関係にあり、両者を共に満足させることは困難である。このため、前述したようなその時々に応じて異なるユーザの要望を満足させ得ないという問題がある。

本発明の目的は、プリント時間の短縮化とプリント品質の高画質化とについてその時々に応じて異なるユーザの要望を満足させることである。

本発明は、画像プロセス部によって形成した複数色のトナー画像を無端ベルト状の転写ベルト上に重ね合わせて転写用カラー画像を形成し、この転写用カラー画像を転写媒体に転写するようにしたカラー画像形成装置において、前記画像プロセス部を含む被駆動物を駆動制御し、前記転写ベルト上に各色の位置ずれ補正用の補正パターンを形成する手段と、前記補正パターンの有無を検出する検知センサの出力値に基づいて前記補正パターンの形成位置を認識する手段と、前記補正パターンの形成位置の認識結果に基づいて、各色の位置ずれを防止するために前記被駆動物の駆動制御に際して加える補正値を算出する手段と、前記転写媒体上にカラー画像を形成するに際して、前記補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する手段と、を具備し、スキュー補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値で位置合わせ処理を実行した後に、主走査倍率補正及び主走査及び副走査レジスト補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理を複数回実行する第１のモードと、主走査倍率補正及び主走査及び副走査レジスト補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理を実行する第２のモードと、を有し、前記第１のモードは、プリンタドライバ又は操作部から位置合わせ実行の指示があったときに実行され、かつ前記第２のモードは、プリントジョブ中に割り込んで実行されることを特徴とする。

本発明によれば、画像プロセス部によって形成した複数色のトナー画像を無端ベルト状の転写ベルト上に重ね合わせて転写用カラー画像を形成し、この転写用カラー画像を転写媒体に転写するようにしたカラー画像形成装置において、前記画像プロセス部を含む被駆動物を駆動制御し、前記転写ベルト上に各色の位置ずれ補正用の補正パターンを形成する手段と、前記補正パターンの有無を検出する検知センサの出力値に基づいて前記補正パターンの形成位置を認識する手段と、前記補正パターンの形成位置の認識結果に基づいて、各色の位置ずれを防止するために前記被駆動物の駆動制御に際して加える補正値を算出する手段と、前記転写媒体上にカラー画像を形成するに際して、前記補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する手段と、を具備し、スキュー補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値で位置合わせ処理を実行した後に、主走査倍率補正及び主走査及び副走査レジスト補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理を複数回実行する第１のモードと、主走査倍率補正及び主走査及び副走査レジスト補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理を実行する第２のモードと、を有し、前記第１のモードは、プリンタドライバ又は操作部から位置合わせ実行の指示があったときに実行され、かつ前記第２のモードは、プリントジョブ中に割り込んで実行されるので、ユーザは、様々な使用場面に応じた最適な位置合わせ処理を選択することができる。

本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。

本実施の形態は、タンデム型のカラー画像形成装置への適用例である。

図１は、カラー画像形成装置の作像原理を説明するための画像プロセス部及び転写ベルトの正面図である。

各々異なる色（イエロー：Ｙ、マゼンタ：Ｍ、シアン：Ｃ、ブラック：Ｋ）の画像を形成する画像プロセス部１が、転写媒体としての転写紙２を搬送する転写ベルト３に沿って一列に配置されている。転写ベルト３は、駆動回転する駆動ローラ４と従動回転する従動ローラ５との間に架設されており、駆動ローラ４の回転によって図１中の矢印方向に回転駆動される。転写ベルト３の下部には、転写紙２が収納された給紙トレイ６が備えられている。この給紙トレイ６に収納された転写紙２のうち最上位置にある転写紙２は、画像形成時に転写ベルト３に向けて給紙され、静電吸着によって転写ベルト３上に吸着される。吸着された転写紙２は、第１の画像プロセス部１（イエロー）に搬送され、ここでイエローの画像形成が行われる。

第１の画像プロセス部１（イエロー）は、感光体ドラム７Ｙと、この感光体ドラム７Ｙの周囲に配置された帯電器８Ｙ、露光器９、現像器１０Ｙ及び感光体クリーナ１１Ｙから構成されている。感光体ドラム７Ｙの表面は、帯電器８Ｙで一様に帯電された後、露光器９によりイエローの画像に対応したレーザ光ＬＹで露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、現像器１０Ｙで現像され、感光体ドラム上にトナー像が形成される。このトナー像は、感光体ドラム７Ｙと転写ベルト３上の転写紙２とが接する位置（転写位置）で、転写器１２Ｙによって転写紙２に転写され、これによって、転写紙２上に単色（イエロー）の画像が形成される。転写が終わった感光体ドラム７Ｙでは、ドラム表面に残った不要なトナーが感光体クリーナ１１Ｙによってクリーニングされ、次の画像形成に備えることとなる。

このように、第１の画像プロセス部１（イエロー）で単色（イエロー）を転写された転写紙２は、転写ベルト３によって第２の画像プロセス部１（マゼンタ）に搬送される。ここでも同様に、感光体ドラム７Ｍ上に形成されたトナー像（マゼンタ）が転写紙２上に重ねて転写される。転写紙２は、さらに、第３の画像プロセス部１（シアン）と第４の画像プロセス部１（ブラック）とに順に搬送され、同様に、形成されたトナー像が転写紙２に転写され、これによって転写紙２上にカラー画像を形成してゆく。なお、第２〜第４の画像プロセス部１（マゼンタ、シアン、ブラック）は、第１の画像プロセス部１（イエロー）と同様の構造なので、その説明は省略する。

そして、第４の画像プロセス部１を通過してカラー画像が形成された転写紙２は、転写ベルト３から剥離され、定着器１３にて定着された後、排紙される。

図２は、転写ベルト３上に補正パターン１４が形成された様子を示す転写ベルト３の斜視図である。

図１に示したタンデム型のカラー画像形成装置においては、その構成上、各色間の位置合わせ技術が重要な課題となる。各色の位置ずれの成分としては、前述したように、主に次のようなものがある。

・スキュー・副走査方向のレジストずれ・副走査方向のピッチムラ・主走査方向のレジストずれ・主走査方向の倍率誤差

そこで、本実施の形態のカラー画像形成装置では、転写紙２に対して実際のカラー画像形成動作を行なうに先立ち、各色の位置ずれ補正を行なう。そのために、まず、転写ベルト３上に各色の位置ずれ補正用の補正パターン１４を形成し、これを２つの検知用の検知センサ１５、１６で検出する。そこで、本実施の形態では、２つの検知センサ１５、１６を転写ベルト３における主走査方向の両端に配置し、転写ベルト３には、各々の検知センサ１５、１６の配置位置に対応させて補正パターン１４を形成する。このような補正パターン１４は、転写ベルト３が転動移動し、検知センサ１５、１６を順に通過することによって検出される。

本実施の形態のカラー画像形成装置では、補正パターン１４を検出すると、その検出結果から、各種のずれ量や補正量を演算し、各ずれ成分の補正を以下のように行なう。

図３は、電気的なハードウエア構成を示すブロック図である。

図３に示すブロック図に基づいて、検知センサ１５、１６に検出されたデータを処理し設定（補正）するための構成及び機能を説明する。まず、検知センサ１５、１６から得られた信号は、ＡＭＰ１７によって増幅され、フィルタ１８によってライン検知の信号成分のみを通過させ、Ａ／Ｄ変換器１９によってアナログデータからデジタルデータへと変換される。データのサンプリングは、サンプリング制御部２０によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯメモリ２１に格納される。

一通り補正パターン１４の検知が終了した後、格納されていたデータはＩ／Ｏポート２２を介し、データバス２３によりＣＰＵ２４及びＲＡＭ２５にロードされ、ＣＰＵ２４に、種々のずれ量を算出するための演算処理を行なう。また、ＣＰＵ２４には、Ｉ／Ｏポート２２を介し図示しないオペレーションパネル又はプリンタドライバからの各ずれ成分の微調整量の情報が入力され、最終的な補正量を算出する。この処理については、後述する。

ＣＰＵ２４は、求めた各種補正量に基づき、スキュー補正、主レジストの変更、副レジストの変更及び倍率誤差に基づく画像周波数の変更を実行するために、転写ベルト３の駆動源である図示しないステッピングモータの駆動及び書込制御基板２６に対してその設定を行なう。書込制御基板２６は、主レジスト及び副レジストの制御と共に、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、例えばＶＣＯ（voltage controlled oscillator）を利用したクロックジェネレータ等を各色について備えている。本実施の形態のカラー画像形成装置では、その出力を画像クロックとして用いている。

さらに、ＣＰＵ２４は、検知センサ１５、１６からの検知信号を適当なタイミングでモニタしており、転写ベルト３及び検知センサ１５、１６の発光部の劣化等が起こっても、補正パターン１４を確実に検知することができるように、発光量制御部２７によって発光量を制御し、これにより、検知センサ１５、１６の受光部からの受光信号のレベルが常に一定となるようにしている。

一方、ＲＯＭ２８には、種々のずれ量を演算するためのプログラムを始め、各種のプログラムが格納してある。また、アドレスバス２９によって、ＲＯＭアドレス、ＲＡＭアドレス、各種入出力機器の指定を行っている。

ここで、本実施の形態のカラー画像形成装置における補正パターン１４の検出結果に基づく各種のずれ量や補正量の演算、各ずれ成分の補正の手法について説明する。

まず、スキューずれの補正について説明する。スキューずれの補正は、露光器９の内部にある各色のレーザ光を折り返すための図示しないミラーの傾きを変更することによってなされる。ミラーに傾きを変更するためにミラーを付勢するための駆動源としては、例えば、ステッピングモータが用いられる。

次いで、副走査方向の書き出しタイミングの補正について図４のタイミングチャートを用いて説明する。図４は、副走査方向の書き出しタイミングを補正する際の各種信号のタイミングを示すタイミングチャートである。この場合、補正分解能は１dot であるとする。

図４に示すように、副走査方向の画像領域信号（書込みenable信号）は、同期検知信号のタイミングで書き出しを調整している。今、補正パターン１４を検知し所定の演算をした結果、１dot 書き出し位置を早くしたい場合、図４に示すように、同期検知信号１つ分早く、書込みenable信号をアクティブにすれば良い。

次いで、主走査方向の書き出しタイミングの補正について図５のタイミングチャートを用いて説明する。図５は、主走査方向の書き出しタイミングを補正する際の各種信号のタイミングを示すタイミングチャートである。この場合、補正分解能は１dot であるとする。

まず、画像書込みクロックは、同期検知信号の立ち下がりエッジにより、各ラインともに正確に位相の合ったクロックが得られるようになっている。このクロック信号に同期して画像の書込みが行われるが、主走査方向の画像書込みenable信号もこのクロックに同期して作られている。今、補正パターン１４を検知し所定の演算をした結果、１dot 書き出し位置を早くしたい場合、図５に示すように、１クロック分早く書込みenable信号をアクティブにすれば良い。

次いで、主走査方向の倍率補正について図５を参照しながら説明する。補正パターン１４を検知し所定の演算をした結果、主走査方向の倍率が基準色（補正パターン中のある一色）に対してずれているときは、周波数を非常に小さいステップで変更できるデバイス、例えばクロックジェネレータ等を用いることにより倍率を変更することができる。

以上説明した通り、本実施の形態のカラー画像形成装置では、スキューずれ、副走査方向の書き出しタイミングの補正、主走査方向の書き出しタイミングの補正及び主走査方向の倍率補正を実行する。このような各種の各色位置合わせ補正は、ＲＯＭ２８に格納された種々のずれ量を演算して画像プロセス部１等の各被駆動物を駆動制御するためのプログラムに従ったＣＰＵ２４の演算処理に基づき実行される。

そして、本実施の形態のカラー画像形成装置は、このような各色の位置ずれ防止のための位置合わせ補正のための処理モードとして、複数の実行モードを有しており、各実行モードをユーザ選択可能としている。つまり、本実施の形態のカラー画像形成装置においては、各色の位置ずれを防止するために各色の位置合わせ処理が不可避であるが、そのための位置合わせ補正の実行にはある程度時間が必要である。通常、補正精度と実行時間とはトレードオフの関係にある。そこで、本実施の形態では、その時々に応じて異なるユーザの要望を考慮し、複数の補正実行モードを用意しておき、様々な使用場面において最適な実行モードにて各色の位置合わせを行なうことで、ユーザの満足度の向上を図っている。

本実施の形態のカラー画像形成装置では、まず、第1のモードとして、補正精度を重視したモードを備えている。このモードは、転写ベルト３上に補正パターン１４を形成し、検知センサ１５、１６の出力に応じてその補正パターン１４を認識し、その認識結果に基づいて補正値を算出し、この補正値に基づいて画像プロセス部１等の被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理、つまり、補正パターン１４の形成、検知、演算、補正の各動作を複数回行なう処理である。

図６は、第１のモードでの各色の位置合わせ補正処理の流れを示すフローチャートである。

第１のモードでは、まず、スキュー補正用の補正パターン１４を形成する（ステップＳ１０１））。そして、その補正パターン１４を検知する検知センサ１５、１６の出力に基づいてその補正パターン１４を認識し（ステップＳ１０２）、その認識結果に基づいてスキュー補正量を算出し（ステップＳ１０３）、その後、スキュー補正を実行する（ステップＳ１０４）。スキュー補正は、前述したように、露光器９の内部にある各色のレーザ光を折り返すための図示しないミラーの傾きを変更することによってなされる。つまり、ＣＰＵ２４が、そのようなミラーを付勢する例えばステッピングモータを駆動制御するための信号を出力させることにより実行される。

次に、主走査倍率補正用の補正パターン１４を形成する（ステップＳ１０５）。そして、その補正パターン１４を検知する検知センサ１５、１６の出力に基づいてその補正パターン１４を認識し（ステップＳ１０６）、その認識結果に基づいて主走査倍率補正量を算出し（ステップＳ１０７）、その後、主走査倍率補正を実行する（ステップＳ１０８）。

次に、主副レジスト補正用の補正パターン１４を形成する（ステップＳ１０９）。そして、その補正パターン１４を検知する検知センサ１５、１６の出力に基づいてその補正パターン１４を認識し（ステップＳ１１０）、その認識結果に基づいて主副レジスト補正量を算出し（ステップＳ１１１）、その後、主副レジスト補正を実行する（ステップＳ１１２）。

このように、第１のモードにおいて、補正パターン１４の形成、検知、演算、補正の各動作を複数回行なうのは、スキューを補正すると主走査倍率や主副レジストにもずれが生じ、さらに主走査倍率を補正すると主走査レジストにもずれが生じるためである。よって、ずれ成分を補正する順番（シーケンス）も重要であり、前述したような順番（シーケンス）で各色の位置合わせ補正が実行される結果、その補正精度の向上が図られ、高画質化が実現する。

なお、このような第１のモードは、例えば、ユーザがプリンタドライバ上やオペレーションパネル上から位置合わせ実行の指示があったときに行なわれる。

本実施の形態のカラー画像形成装置では、第２のモードとして、実行時間の短縮を重視した各色の色合わせ実行モードを備えている。この実行モードは、前述の第１のモードに比べ、補正パターンの形成、検知、演算、補正回数が少ない。

図７は、第２のモードでの各色の位置合わせ補正処理の流れを示すフローチャートである。

第２のモードでは、まず、主走査倍率、主副レジスト補正用の補正パターン１４を形成する（ステップＳ２０１）。そして、その補正パターン１４を検知する検知センサ１５、１６の出力に基づいてその補正パターン１４を認識し（ステップＳ２０２）、その認識結果に基づいて主走査倍率補正量を算出し（ステップＳ２０３）、主副レジスト補正量を算出し（ステップＳ２０４）、主走査倍率補正を実行し（ステップＳ２０５）、主副レジスト補正を実行する（ステップＳ２０６）。この場合、ステップＳ２０３とステップＳ２０４とが実行される順番は逆でも良く、ステップＳ２０５とステップＳ２０６とが実行される順番も逆でも良い。

スキューずれ量は、ずれ成分としては画像上で目立ちにくい特性を持っているので、この第２のモードでは、スキュー補正は行なわれない。

また、本実施の形態では、主走査倍率補正と主走査レジスト補正とを１回の補正パターン１４の認識結果のみに基づいて行なう。ところが、前述したように、主走査倍率を補正すると主走査レジストにもずれが生じてしまうことから、そのまま主走査倍率補正と主走査レジスト補正とを実行すると、位置合わせ補正量にずれが生じてしまう。そこで、本実施の形態では、主走査倍率を変更したときに生じる主走査レジストずれ量を予測し、検知結果から算出される実際の主走査レジストずれ量と合わせて補正する。

このような第２のモードは、プリントジョブ中に割込んで位置合わせを行なうときに実行される。

また、第２のモードは、プリント要求があった際にプリント直前に各色の位置合わせを行い、各色の位置を合わせてからプリントを許可する場合にも実行される。

このような場合には、各色の位置合わせに要する時間を極力短くしたいという要求があるため、第２のモードが有効である。

本発明の実施の一形態を示すカラー画像形成装置の作像原理を説明するための画像プロセス部及び転写ベルトの正面図である。 転写ベルト上に補正パターンが形成された様子を示す転写ベルトの斜視図である。 電気的なハードウエア構成を示すブロック図である。 副走査方向の書き出しタイミングを補正する際の各種信号のタイミングを示すタイミングチャートである。 主走査方向の書き出しタイミングを補正する際の各種信号のタイミングを示すタイミングチャートである。 第１のモードでの各色の位置合わせ補正処理の流れを示すフローチャートである。 第２のモードでの各色の位置合わせ補正処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・画像プロセス部、２・・・転写媒体（転写紙）、３・・・転写ベルト、１４・・・補正パターン、１５、１６・・・検知センサ。

Claims (1)

1. 画像プロセス部によって形成した複数色のトナー画像を無端ベルト状の転写ベルト上に重ね合わせて転写用カラー画像を形成し、この転写用カラー画像を転写媒体に転写するようにしたカラー画像形成装置において、
   前記画像プロセス部を含む被駆動物を駆動制御し、前記転写ベルト上に各色の位置ずれ補正用の補正パターンを形成する手段と、
   前記補正パターンの有無を検出する検知センサの出力値に基づいて前記補正パターンの形成位置を認識する手段と、
   前記補正パターンの形成位置の認識結果に基づいて、各色の位置ずれを防止するために前記被駆動物の駆動制御に際して加える補正値を算出する手段と、
   前記転写媒体上にカラー画像を形成するに際して、前記補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する手段と、を具備し、
   スキュー補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値で位置合わせ処理を実行した後に、主走査倍率補正及び主走査及び副走査レジスト補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理を複数回実行する第１のモードと、
   主走査倍率補正及び主走査及び副走査レジスト補正のためのパターンを形成し、このパターンを認識して補正値を算出し、算出された補正値に基づいて前記被駆動物を駆動制御する各色の位置合わせ処理を実行する第２のモードと、を有し、
   前記第１のモードは、プリンタドライバ又は操作部から位置合わせ実行の指示があったときに実行され、かつ前記第２のモードは、プリントジョブ中に割り込んで実行されることを特徴とするカラー画像形成装置。

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