JP4559124B2 - 色ずれ検出補正方法及びカラー画像形成装置 - Google Patents

色ずれ検出補正方法及びカラー画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は色ずれ検出補正方法及びカラー画像形成装置に関する。
カラー画像形成装置において複数色の画像の位置ずれを検出する色ずれ検出方法は、例えば、特許文献1乃至特許文献5に開示されている。これらの色ずれ検出方法では、転写紙を支持し、複数の感光体ドラムの配列に沿って搬送されて該複数の感光体ドラム上の各色のトナー画像を転写紙に転写させる転写ベルト上の、幅方向両端のそれぞれの近くに、各色のトナーマークを所定の配列パターンで形成し、1対の光センサのそれぞれで転写ベルト各端のトナーマークを読取ってその読取り信号に基づいてマーク配列(パターン)の各マークの位置を算出する。そして、各色画像の、副走査方向(転写ベルト移動方向)の基準位置からのずれ量、主走査方向(転写ベルトの幅方向)のずれ量、主走査ラインの有効ライン長のずれ量および主走査ラインのスキューを算出する。
光センサは、転写ベルトの反射光又は透過光をスリットを通してフォトトランジスタなどの光電変換素子で受けてその受光量を示す電圧(アナログ検出信号)に変換し、増幅回路で所定レベル範囲に校正するので、上記スリットの前方にマークが存在しないときには、例えば5V(高レベル:H)の検出信号が得られ、上記スリットの全面を覆うようにマークが存在すると例えば0V(低レベル:L)の検出信号が得られる。
しかし、転写ベルトが定速度で移動するので、光センサのスリット内視野にマークの先端エッジが入ると光センサの検出信号のレベルが次第に低下し、マークがスリットの全面を覆っている間は光センサの検出信号が0Vに留まり、マークの後端エッジがスリット内視野に入ると光センサの検出信号のレベルが次第に上昇し、マークがスリットを通過してしまうと光センサの検出信号が5Vにもどる。これは理想的な場合であり、光センサの検出信号は例えば図14(a)に示すようにレベル変動を生ずる。
光センサの検出信号にレベル変動を生ずる場合には、例えば5Vと0Vとの中間値2.5Vを閾値として光センサの検出信号を2値化することにより、マーク分布対応の時系列の2値信号分布(Lがマークに対応)が得られる。したがって、光センサの検出信号を比較器で2値化し、クロックパルスあるいは転写ベルトの移動速度に比例した周波数のタイミングパルスをカウントして、比較器の出力信号がHからLに変化した時のカウント値およびLからHに変化した時のカウント値をメモリに記憶することにより、マークパターンを把握できる。
しかしながら、光センサの検出信号はマークパターン検出中のレベルシフトや比較的に短い周期での高低変化が多く、しかも大きく、マーク色(トナー種)によっても光センサの検出信号のレベルが異なる。光センサの検出信号を低域通過フィルタに通すことにより光センサの検出信号の高周波ノイズは押さえられるが、この抑制を強くするために遮断周波数を低域側にシフトすると、比較器からの2値信号のマーク幅対応のLパルス幅の広狭変動が大きくなり、マークパターン認識、特に各マークの位置特定が難しくなる。これらの問題は、転写ベルトの汚れや傷みが多くなるにつれてひどくなり、転写ベルトの転写用途の寿命は長くても、色合わせ調整のためのマークパターン検出が早期に不可能になってしまう。
そこで、光センサの検出信号を短周期で繰り返しA/D変換してメモリに集積し、メモリ上のデータに基づいた検出信号の周波数分析或いは基準波形とのマッチングチェックにより、基準波形対応のデータ群位置を同定して、マークパターンを認識しようとする試みがある。しかし、これは、採取するデータ量が膨大になって大きなメモリ容量が必要になり、加えて、パターン同定処理が複雑になり、長い処理時間がかかる。
ところで、マークパターンの各マークの転写ベルト移動方向の位置は、変動しやすい。例えば、感光体ドラムや、転写ベルトの駆動ローラに偏心や回転むらが生じた場合にマーク位置がずれる。このマーク位置の変動による色ずれ検出の誤差を低減するために、同一色マークを感光体の1/2周のピッチで2個形成して、基準位置に対するそれらの位置ずれ量を検出し、その検出値の平均値をずれ量として算出すること、ならびに、更に、このようなずれ量検出を複数(n)回繰返して1/nの平均値を求めることが特許文献2に提示されている。
また、特許文献4には、各色のマークの配列でなるマークセットを1/4周ピッチで形成して、感光体ドラム1周長に4セットを形成し、それらを転写ベルトに転写してから、転写ベルト上の各マークの基準位置に対する位置ずれを検出し、同一色マーク(4マーク)の位置ずれ量の平均値を算出することが提示されている。
また、感光体ドラムに偏心があると、感光体ドラムはある位置で半径が最大となり、それから1/2周廻った位置で半径が最小となる。感光体ドラムに楕円歪があるときには、感光体ドラムは半径が最大となる位置より1/2周廻った位置でも半径が最大に近い位置になる。したがって、感光体ドラムの1/2又は1/4周ピッチで同一色マークを形成する態様では、平均値のならし効果が低い。すなわち、ずれ量測定の信頼性が低い。
さらに、複数のマークセットの全長、すなわちパターン群長さよりも長い周長の部品の変動成分に対しては、従来のパターン配置ではずれ量測定を正確に行うことができず、逆に間違った補正を行ってしまうことが多々あった。
特許第2573855号公報 特開平11−65208号公報 特開平11−102098号公報 特開平11−249380号公報 特開2000−112205号公報
従来技術においては、各色の画像の位置ずれ量の平均値算出に当たっては感光体周期や転写ベルト駆動ローラ周期の変動について各々単独の変動波形について各マークの配置を考慮しているものの、それらの合成波や感光体駆動系や転写ベルト駆動系にまつわる周波数までを含んだ合成波において各マークを配置し各色の位置ずれ量の平均値を算出することまでは行われておらず、色ずれ検出の精度が低かった。また、感光体や現像装置の交換作業自体が色ずれの変動要因となり、さらにその交換前後で部品精度が若干異なる事による色ずれも起こる。
また、従来技術においては、パターン群長さよりも長い周長の部品の変動成分に対してはずれ量測定を正確に行うことができず、逆に間違った補正量を算出してしまう可能性があった。この不具合をある程度回避する為に、従来は周長の長い部品の1周偏差の精度を大幅に向上させるなどして対処していた。当然、この事はコストに大きく寄与してきており、その部品は画像形成装置内の部品で1、2を争う高額部品となっている。
本発明は、実際に多々ある変動要因を考慮し、起こっている転写媒介体上での変動に近い状態でパターン配置を考えて設定することで、色ずれ検出の信頼性を高くし、マークパターンのマーク配列による誤差を極力少なくすることで色ずれ補正精度を向上させることができる色ずれ検出補正方法及びカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、ユニット交換による色間ずれを無くすことが可能となるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明は、コストアップを抑えることができ、且つ色ずれ補正精度を向上させることができる色ずれ検出補正方法及びカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、像担持体駆動系によって像担持体を回転させて転写駆動系により転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置における前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する色ずれ検出補正方法において、前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.基準色と他の色のマーク間隔
2.同色のマーク間隔
3.マークセット間の間隔
を、前記像担持体駆動系及び前記転写駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が前記複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定し、1回の色ずれ補正動作内に所定個数のマークを1群とした前記マークセットを2群形成し、1群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波となる前記転写媒体としての無端状ベルトの周期の波を対象として、180度だけ位相がずれるように前記2群のマークセットを配置し、前記色ずれ量の検出及び補正を実行するタイミングは少なくとも全群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い前記一回転周波数の部品が交換された際に実行し、前記2群のマークセットのうちの第2群のマークセットの書き出し位置は、前記2群のマークセットのうちの第1群のマークセットの書き出し位置から、前記無端状ベルトの回転周期において2.5周後であることを特徴とする。
請求項2に係る発明は、像担持体駆動系によって像担持体を回転させて転写駆動系により転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置における前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する色ずれ検出補正方法において、前記マークセット内でのマーク間隔及び前記マークセット間の間隔としての、
1.基準色と他の色のマーク間隔
2.同色のマーク間隔
3.マークセット間の間隔
を、前記像担持体駆動系及び前記転写駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定し、1回の色ずれ補正動作内に所定個数のマークを1群とした前記マークセットを2群形成し、1群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波となる前記転写媒体としての無端状ベルトの周期の波を対象として、180度だけ位相がずれるように前記2群のマークセットを配置し、前記色ずれ量の検出及び補正を実行するタイミングは少なくとも全群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い前記一回転周波数の部品が交換された際に実行し、前記2群のマークセットのうちの第2群のマークセットの書き出し位置は、前記2群のマークセットのうちの第1群のマークセットの書き出し位置から、前記無端状ベルトの回転周期において2.5周後であることを特徴とする。
請求項3に係る発明は、像担持体駆動系によって像担持体を回転させて転写駆動系により転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置において、
前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ複数色のマークの配列でなるマークセットを複数形成する手段と、前記マークを検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づいて前記画像のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する手段とを備え、請求項1または2に記載の色ずれ検出補正方法により前記画像のずれ量を検出してその検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する色ずれ検出装置を有するものである。
本発明によれば、色ずれ検出の信頼性を高くし、テストパターンのマーク配列による誤差を極力少なくして色ずれ補正精度を向上させることができる。
本発明によれば、色ずれ補正に要する時間を短縮することができ、より実機に即した精度の高いパターン配置を得ることが可能となる。また、メモリに格納を要するデータ量を大幅に低減することが可能となる。
本発明によれば、比較的に簡略な処理によって各マークの位置を検出することができ、カラー画像形成における各色の重ね画像間のずれを比較的に簡易に検出することができる。
本発明によれば、色ずれ検出の信頼性を高くし、テストパターンのマーク配列による誤差を極力少なくすることで色ずれ補正精度を向上させることが可能となる。
本発明によれば、色ずれをなくすことができる。
本発明によれば、ユニット交換による色間ずれを無くすことが可能になる。
本発明によれば、コストアップを抑えることができ、且つ色ずれ補正精度を向上させることができる。
本発明によれば、顧客の待ち時間と色ずれ補正精度のバランスを最適にとることができる。
本発明によれば、コストと画質の両立を図ることができる。
まず、本発明の実施形態の前提となるカラー画像形成装置の一例について説明する。このカラー画像形成装置は、図1に示すように、タンデムドラム式のカラー画像形成装置であり、画像形成部としてのカラープリンタPTR、画像読み取り装置としてのスキャナSCR,自動原稿供給装置ADF,ソータSOR,操作部としての操作ボ−ドOPB及びその他を組付けた、複合機能を有するデジタルカラー複写機(1)である。このデジタルカラー複写機(1)は、それ自身で、原稿のコピーを生成することができ、また、パーソナルコンピュータ等のホストPCから、通信インターフエイスを通じて、画像情報である印刷データが与えられると、それをプリントアウト(画像出力)できるシステム構成である。
図2は、カラープリンタPTRの機構を示す。スキャナSCRが発生する各色の画像データは、画像処理部40(図3参照)で、ブラック(以下Bkという),イエロー(以下Yという),シアン(以下Cという)およびマゼンタ(以下Mという)各々の、カラー記録用の画像データ(以下、記録画像データ又は単に画像データという)に変換された後、各々、プリンタPTRの露光装置としての書込みユニット5へと送られる。書込みユニット5は、変調器が記録画像データによりレーザ光源を変調駆動し、このレーザ光源からのレーザ光をポリゴンミラーにより主走査方向に走査しながらM,C,Y,Bk画像記録用の各像担持体としての感光体ドラム6a,6b,6c,6dに照射して感光体ドラム6a,6b,6c,6dを露光する。感光体ドラム6a,6b,6c,6dは、帯電手段としての帯電ローラ62により一様に帯電された表面が、書込みユニット5からのM,C,Y,Bk画像記録用の画像データで変調されたレーザビーム光により走査投射されて静電潜像が形成される。各感光体ドラム6a,6b,6c,6d上の静電潜像は現像手段としての現像器7a,7b,7c,7dにより、M,C,Y,Bkのトナーのそれぞれで現像され、各色のトナー像(顕像)が形成される。
一方、転写紙は、給紙カセット8より転写ベルトユニットの転写ベルト10上に搬送され、各感光体ドラム6a,6b,6c,6d上の各色のトナー画像(顕像)が転写器11a,11b,11c,11dにて順に重ね合わせて転写された後に、定着装置12によってトナー画像が定着される。トナー画像の定着を終えた転写紙は機外に排出される。
転写ベルト10は、駆動ローラ9,テンションローラ13aおよび従動ローラ13bで支持された透光性のエンドレスベルトであり、テンションローラ13aが図示しないばねで転写ベルト10を押し下げるので、転写ベルト10の張力は略一定である。
プリンタPTRは、上述の各色トナー画像の重ね合せ転写の色ずれ(色間ずれ)を防止するために、各感光体ドラム6a,6b,6c,6dを帯電ローラ62により一様に帯電した後に露光装置5によって各感光体ドラム6a,6b,6c,6d上の手前(図2において表面側:以下、フロントと表現する)と奥(図2において裏面側:以下、リアと表現する)に位置検出用のテストパターン(図5参照)を書き込んで現像器7a,7b,7c,7dにより現像することでテストパターンを形成し、このテストパターンを転写器11a,11b,11c,11dにて転写ベルト10上に転写し、この転写ベルト10に転写したテストパタ−ンを、フロント側反射型光センサ20f,リア側反射型光センサ20rで読みとることによって、各感光体ドラム6a,6b,6c,6dに対する露光装置5の書き込み位置ずれ,傾き,倍率等を検知し、これらによる色ずれをなくすように、各感光体ドラム6a,6b,6c,6dに対する露光装置5の書き込みのタイミング等を補正するように構成されている。
図3は、本実施形態の電気系システムを示す。原稿を光学的に読み取るスキャナSCRは、読み取りユニット24にて、ランプから原稿に光を照射し、その反射光をミラー及びレンズにより受光素子に集光して電気信号に変換する。この受光素子(本デジタルカラー複写機(1)ではCCD)は、センサー・ボード・ユニット(以下単にSBUと称す)25にあり、このCCDにて電気信号に変換された画像信号は、SBU25上でデジタル信号すなわち読取り画像データに変換された後、SBU25から、画像処理部40に出力される。
システムコントローラ26とプロセスコントローラ1は、パラレルバスPb及びシリアルバスSbを介して相互に通信を行う。画像処理部40は、その内部においてパラレルバスPbとシリアルバスSbとのデータインターフェースのためのデータフォーマット変換を行う。
SBU25からの読取り画像データは、画像処理部40に転送され、画像処理部40にて光学系及びデジタル信号への量子化に伴う信号劣化(スキャナ系の信号劣化:スキャナ特性による読取り画像データの歪)が補正され、複写機能コントロ−ラMFCに転送されてメモリMEMに書き込まれ、又は、プリンタ出力のための処理が画像処理部40にて施されてプリンタPTRに与えられる。
すなわち、画像処理部40には、読取り画像データをメモリMEMに蓄積させて再利用させるジョブと、読取り画像デ−タをメモリMEMに蓄積させないでビデオ・データ制御部(以下、単にVDCと称す)29に出力してレーザプリンタPTRで作像出力させるジョブとがある。読取り画像データをメモリMEMに蓄積する例としては、1枚の原稿を複数枚複写する場合、読み取りユニット4を1回だけ動作させ、読取り画像データをメモリMEMに蓄積させ、その蓄積画像データを複数回読み出す使い方などがある。メモリMEMを使わない例としては、1枚の原稿を1枚だけ複写する場合などがあり、読取り画像データをそのままプリンタ出力用に処理すれば良いので、読取り画像データのメモリMEMへの書込みを行う必要はない。
まず、メモリMEMを使わない場合には、画像処理部40は、読取り画像データに画像読取り補正を施してから、面積階調に変換するための画質処理を行い、画質処理後の画像データをVDC29に転送する。VDC29は、画像処理部40からの面積階調に変化された画像データに対し、ドット配置に関する後処理及びドットを再現するためのパルス制御を行い、レーザプリンタPTRの露光ユニット5に転送して転写紙上に再生画像を形成させる。
読取り画像データをメモリMEMに蓄積し、メモリMEMからの読み出し時に付加的な処理、例えば画像方向の回転,画像の合成等を行う場合には、画像処理部40で画像読取り補正を施した画像データは、パラレルバスPbを経由して画像メモリアクセス制御部(以下単にIMACと称す)30に送られる。IMAC30は、システムコントローラ26の制御に基づき画像データとメモリモジュ−ルMEMのアクセス制御,外部のホストPCからのプリント用データの展開(文字コ−ド/キャラクタビット変換),メモリ有効活用のための画像データの圧縮/伸張を行う。
IMAC30へ送られた画像データはIMAC30によりデータ圧縮された後メモリMEMへ蓄積され、その蓄積画像データはIMAC30により必要に応じて読み出される。メモリMEMからの読み出し画像データは、IMAC30で伸張されて本来の画像データに戻り、IMAC30からパラレルバスPbを経由して画像処理部40へ戻される。画像データは、画像処理部40へ戻されると、そこで画質処理がなされ、VDC29でパルス制御が行われ、露光ユニット5に転送されて転写紙上に顕像(トナ−像)が形成される。
複合機能の1つであるファクシミリ送信機能では、スキャナSCRの読取り画像データは、画像処理部40にて画像読取り補正が施され、パラレルバスPbを経由してファクシミリ制御ユニット(以下単にFCUと称す)42へ転送される。FCU42は画像データを公衆回線通信網(以下単にPNと称す)43へのデータに変換してPN43へファクシミリデータとして送信する。ファクシミリ受信時には、PN43からの回線データは、FCU42にて画像データへ変換され、パラレルバスPb及びCDICを経由して画像処理部40へ転送される。この画像データは、画像処理部40にて特別な画質処理が行われず、VDC29においてドット再配置及びパルス制御が行われ、露光ユニット5に転送されて転写紙上に顕像が形成される。
複数ジョブ、例えばコピー機能(複写機能),ファクシミリ送受信機能およびプリンタ出力機能(プリント出力機能)が並行に動作する状況においては、読み取りユニット24、露光ユニット5及びパラレルバスPb使用権のジョブへの割り振りがシステムコントロ−ラ26及びプロセスコントロラ1にて制御される。
プロセスコントローラ1は画像データの流れを制御し、システムコントローラ6はシステム全体を制御し各リソースの起動を管理する。このデジタル複合機能を有する複写機(1)の機能は操作ボ−ドOPBにて選択され、コピー機能,ファクシミリ機能等の処理内容が設定される。
図3に示すプリンタエンジン4は、図2に示すプリント機構すなわち画像形成機構に組み込まれた、モータ,ソレノイド,チャージャ,ヒータ,ランプなどの電気機器および電気的センサならびにそれらを駆動する電気回路(ドライバ)および検出回路(信号処理回路)を含む機構駆動電気系であり、このプリンタエンジン4の動作がプロセスコントローラ1で制御され、上記電気的センサの検出信号(動作状態)がプロセスコントローラ1で読み込まれる。
再度図2を参照するに、それぞれが帯電ローラ62,感光体ドラム6a,6b,6c,6d,クリーニング手段としてのクリーニング機構および除電ランプを含む4つの潜像担持ユニット60a〜60d、ならびに、4つの現像ユニット7a〜7dは、それぞれ本デジタルカラー複写機(1)の本体に対して着脱自在なユニットに構成されたプロセスカートリッジである。
図4(a)は、感光体ドラム6aを含む潜像担持ユニット60a、および、感光体ドラム6a上の潜像を現像する現像ユニット7aのユニット前面を示す。潜像担持ユニット60aにおける感光体ドラム6aの軸体のフロント側端部61は、潜像担持ユニット60aの前面カバー67(図4(b)参照)を貫通して突出している。この端部61は、軸揃え用の面板ユニット80の面板81(図4(b)参照)に開けられた、図示しない感光体ドラム6a用の位置決め穴に進入しやすいように、円錐形に尖っている。
面板81には感光体ドラム6a〜6dの軸61および現像ユニット7a〜7dの現像ローラ軸71のそれぞれを受け入れる位置決め穴があり、面板81を基枠に固着することにより、感光体ドラム6a〜6dの軸61および現像ユニット7a〜7dの現像ローラ軸71の、フロント側端部の位置が精密に定まる。面板81には、潜像担持ユニット60a〜60dそれぞれの有無検出用ならびに現像ユニット7a〜7dそれぞれの有無検出用の常閉マイクロスイッチ69a〜69dおよび79a〜79d(図6参照)が嵌りこんだ大径穴があり、これらのマイクロスイッチ69a〜69d、79a〜79dは、プリント基板82で支持されている。面板81の内面は内カバー84で覆われ、プリント基板82側の外面は外面カバー83で覆われている。
潜像担持ユニット60aには、ユニット前面から突出する、マイクロスイッチ69a操作用のねじ付きピン64があり、同様なねじ付きピン74が現像ユニット7aにもある。他の潜像担持ユニットおよび現像ユニットも同様である。
図4(b)(c)には、ねじ付きピン64部の、潜像担持ユニット60aの縦断面を示す。図4(b)は、当該複写機(1)に装着された潜像担持ユニット60aが新品で、まだ帯電ローラ62が回転駆動されたことがない状態を示し、図4(c)は帯電ローラ62がすでに回転駆動されたことがある状態を示す。
感光体ドラム6aを均一に荷電するための帯電ローラ62は、感光体ドラム6aに接触し、感光体ドラム6aと実質上同一の周速度で回転する。帯電ローラ62の表面の汚れは、クリーニングパッド63で拭い取られる。帯電ローラ62の回転軸62aは、ベアリングを介して潜像担持ユニット60aのフロント側支持板68で回転自在に支持されている。連結スリーブ65は、回転軸62aの先端に固着されており、回転軸62aと一体で回転する。連結スリーブ65の中心には、横断面が正方形の穴があり、そこにねじ付きピン64の、大略で正方形角柱状の脚64bが嵌りこんでいる。この脚64bの雄ねじ64s側の2/3程度の長さの領域が、連結スリーブ65の正方形の穴に係合する正方形角柱であるが、脚64bの先端側の残り1/3程度の長さの領域は、連結スリーブ65に対して空転できる丸棒状である。
図4(b)に示すように、ねじ付きピン64の先頭ピン64pと脚64bの間には、大径の雄ねじ64sがあり、新品(未使用)の潜像担持ユニット60aでは、雄ねじ64sがユニット前面カバー67の雌ねじ穴にねじ結合し、戻しばね66が連結スリーブ65と雄ねじ64sとの間で圧縮されている。この状態では、ピン64の、ユニット前面からの突出長は短い。しかし、この状態で帯電ローラ62が回転駆動されると、それによってねじ付きピン64が回転し、ねじ付きピン64がユニット前面カバー67の雌ねじ穴とねじ結合していることにより面板81に近づく方向に移動し、マイクロスイッチ69aの切換え操作子に当たる。この移動によりねじ付きピン64の雄ねじ64sがユニット前面カバー67の雌ねじ穴を貫通してしまう直前に、常閉マイクロスイッチ69aが閉から開に切換わる。
図4(c)に示すように、雄ねじ64sがユニット前面カバー67の雌ねじ穴を貫通してしまうと、戻しばね66によってピン64が突き出される。これにより、ピン64の脚64bの角柱部がスリーブ65の四角穴から出てしまい、帯電ローラ62が回転しても、ピン64は回転しない。
したがって、すでに使用を開始している潜像担持ユニット60aが複写機(1)にそのまま装着されている時には、マイクロスイッチ69aは常に開(オフ)である。新品(未使用)の潜像担持ユニット60aが装着されても、すなわち潜像担持ユニット60aの交換があっても、その帯電ローラ62が回転駆動されるまでは、マイクロスイッチ69aは閉(オン)である。複写機(1)の電源が入った時にマイクロスイッチ69aが閉(オン)で、作像機構(画像形成機構)の駆動が開始されてマイクロスイッチ69aが開(オフ)に切換った時には、潜像担持ユニット60a交換後最初の電源投入であったことがわかる。すなわち、電源投入の直前に潜像担持ユニット60aの交換があったことが分かる。
他の潜像担持ユニット60b〜60dおよび現像ユニット7a〜7dの装着検出および新品との交換があつたことの検出も同様な構成で同様に行われる。なお、現像ユニット7a〜7dにおいては、現像ローラ72と同期してそれと同方向に回転する均しローラ73に、ねじ付きピン64と同様なねじ付きピン74が、帯電ローラ62の前面カバー67部の支持機構と同様な支持機構を介して結合されている。
図5に示すように、「色合わせ」を実施する時には、プリンタPTRの転写ベルト10上にテストパターンが形成される。すなわち、転写ベルト10のリアには、BkのスタートマークMsrを先頭に、マークピッチdの4ピッチ分4dの空きの後に、8セットのマークセットMtr1〜Mtr8が、転写ベルト10の1周長以内に、セットピッチ(定ピッチ)7d+A+cで順次に形成される。
このデジタルカラー複写機(1)では、リア側テストパターンとしては、スタートマークMsrと8セットのマークセットMtr1〜Mtr8が転写ベルト10のリアの1周長以内に形成され、スタートマークMsrと8セットのマークセットMtr1〜Mtr8は合計65個のマークからなる。
第1マークセットMtr1は、主走査方向x(転写ベルト10の幅方向)に平行なマーク群からなる直交マーク群としての、
Bkの第1直交マークAkr、
Yの第2直交マークAyr
Cの第3直交マークAcr、
Mの第4直交マークAmr、
ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク群としての、
Bkの第1斜交マークBkr、
Yの第2斜交マークByr、
Cの第3斜交マークBcr、
Mの第4斜交マークBmr、
を含んでいる。
各マークAkr〜Amr、Bkr〜Bmrは副走査方向(転写ベルト10の移動方向)にマークピッチdをおいて配列される。第2〜8マークセットMtr2〜Mtr8は、第1マークセットMtr1と同じであり、各マークセットMtr1〜Mtr8は副走査方向(転写ベルト10の移動方向)に空きcをおいて配列される。
転写ベルト10のフロントには、同様にBkのスタートマークMsfを先頭に、マークピッチdの4ピッチ分4dの空きの後に、8セットのマークセットMtf1〜Mtf8が、転写ベルト10の1周長以内に、セットピッチ(定ピッチ)7d+A+cで順次に形成される。
このデジタルカラー複写機(1)では、フロント側テストパターンとしては、スタートマークMsfと8セットのマークセットMtf1〜Mtf8が転写ベルト10の1周長以内に形成され、スタートマークMsfと8セットのマークセットMtf1〜Mtf8は合計65個のマークからなる。
第1マークセットMtf1は、主走査方向x(転写ベルト10の幅方向)に平行なマーク群からなる直交マーク群としての、
Bkの第1直交マークAkf、
Yの第2直交マークAyf
Cの第3直交マークAcf、
Mの第4直交マークAmf、
ならびに、主走査方向xに対して45゜の角度をなすマーク群からなる斜交マーク群としての、
Bkの第1斜交マークBkf、
Yの第2斜交マークByf、
Cの第3斜交マークBcf、
Mの第4斜交マークBmf、
を含んでいる。
各マークAkf〜Amf、Bkf〜Bmfは副走査方向(転写ベルト10の移動方向)にマークピッチdをおいて配列される。第2〜8マークセットMtf2〜Mtf8は、第1マークセットMtf1と同じであり、各マークセットMtf1〜Mtf8は副走査方向(転写ベルト10の移動方向)に空きcをおいて配列される。これらのテストパターンに含まれる各マークMsr、Akr〜Amr、Bkr〜Bmrに付した記号の末尾のrはリア側のものであることを示し、各マークMsf、Akf〜Amf、Bkf〜Bmfに付した記号の末尾のfはフロント側のものであることを示す。
図16は、感光体ドラム6a〜6dの周面の偏心による、マーク形成位置の、基準位置に対するずれ量と、転写ベルト10の1周長と、それに感光体ドラム6a〜6dから転写されるマークセットを、直線展開して示す。このデジタルカラー複写機(1)では、感光体ドラム6a〜6dの略7周長が転写ベルト10の1周長であり、感光体ドラム6a〜6dの6周に渡って8セットのマークセットが、感光体ドラム群6a〜6dから転写ベルト10に転写される。スタートマークは、8セットのマークセットの前に形成されるので、スタートマークと8セットのマークセットを合わせて65個のマークが全体として感光体ドラムの7周に渡ってフロントとリアにそれぞれ形成される。
8セットのマークセット全長が転写バルト1周よりも短かい場合に当てはまる画像形成装置においては、色ずれ補正の時間は、顧客にとっては待ち時間となり、短い方がより良いのは当然である。また、マークパターン全長が短い方がトナー消費量を少なくしやすい。こうした背景から、マークセット全長は短くしておきたい。しかしながら、単にマークパターン全長だけを短くしてしまうと、転写ベルト1周期変動により間違った補正量を算出してしまう。
このことは、図59(a)を見ると分りやすい。図59(a)の場合、色ずれ補正を転写ベルト一回転周期の中で最もプラス側の変動が大きい箇所で行っている。この場合は、転写ベルトが早いと判断してしまい、それに基づいて補正値を決定する。従って、この状況で決めた補正値をもって、画像形成を行う時に画像作成領域が最もマイナス側の変動が大きい箇所にて色ずれ補正を行うと、色ずれがもっとも悪い状態となる。
上述した不具合を回避する為に、本発明の一実施形態においては図59(b)に示すように色ずれ補正のマークセットを配置した。すなわち、1回の色ずれ補正動作内に所定個数のマークを1群としたマークセットを少なくとも2群以上形成し、各群のマークセットの間隔の書き出しタイミングは全群のマークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波を対象として、360度/マークセットの群個数だけ位相がずれるように複数のマークセットを配置した。このため、色ずれ補正精度を向上させることができ、且つ、コストアップを抑えることができる。
また、最終的に画像形成に反映する補正値の算出では、図59(b)に示すようにマークセットを配置し、色ずれ補正1にて求めた補正量aと色ずれ補正2にて求めた補正量bから(a+b)/2として画像形成時に使用する補正量を求め、すなわち、各マークセットからそれぞれ得られた算出値を平均化して求めて画像形成時に使用する補正量を求め、例えば、色ずれ補正を4回行った場合には、その4回の色ずれ補正にて求めた補正量a、b、c、dから(a+b+c+d)/4として画像形成時に使用する補正量を求める。
このようにすることで、色ずれ補正時における転写ベルト一回転周期の変動をキャンセルできることとなる。
さらに、上記色ずれ量の検出及び補正を実行するタイミングは少なくとも全群のマークセットの長さから求められる周波数よりも低い上記一回転周波数の部品が交換された際に実行する。すなわち、転写ベルトもしくは転写ベルトを使用しているユニットを交換した際は、新たな転写ベルトに対応すべく、色ずれ補正を行う。
上記説明は転写ベルト一回転周期のみに振幅を与えた場合を考えた一例であり、実際は転写ベルト一回転に加え様々な駆動ムラが加わった合成波となる。しかしながら、その変動成分のキャンセルに関する考え方は、単一波でも合成波でも同一であるため、上述した考え方により、色ずれ補正精度を向上させることができる。
マークセットが感光体ドラム6a〜6dの3/4周に等しいピッチであるので、感光体ドラム6a〜6dの周面上の異なった位置に第1〜4マークセットが形成され、第5〜8マークセットはそれぞれ第1〜4マークセットのそれぞれと実質上同一位置に形成される。図16は駆動系より発生する変動をどのようにパターン配置すればその駆動ムラをキャンセルできるかを分りやすく説明したもので、本デジタルカラー複写機(1)の像担持体駆動系としての感光体ドラム6a〜6d駆動系及び転写駆動系としての転写ベルト10駆動系により発生する8つの駆動ムラ周波数からなる合成波の内、7つの駆動ムラ周波数を振幅なしとし、1つの駆動ムラ周波数のみに振幅を与えた場合を考えた一例である。
図6は、上述のユニット装着検知用のマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dおよび光センサ20r,20fと、それらの検出信号を読み込む電気回路を示す。マーク検出ステージで、ROM,RAM,CPUおよび検出データ格納用FIFOメモリ等を主体とするマイクロコンピュータ(以下MPUと言う)41(のCPU)が、D/Aコンバータ37r,37fに、光センサ20r,20fの発光ダイオード(LED)31r,31fの通電電流値を指定する通電データを与え、D/Aコンバータ37r,37fがそれをアナログ電圧に変換してLEDドライバ32r,32fに与える。これらのドライバ32r,32fは、D/Aコンバータ37r,37fからのアナログ電圧に比例する電流をLED31r,31fに通電する。
LED31r,31fが発生した光は、図示しないスリットを通って転写ベルト10にあたり、その大部分が転写ベルト10を透過して、転写ベルト10の裏面に摺接して転写ベルト10の鉛直方向の振動を抑止する背面反射板21により反射され、その反射光が転写ベルト10を透過して更に図示しないスリットを通ってフォトトランジスタ33r,33fに当たる。これにより、トランジスタ33r,33fのコレクタ/エミッタ間が低インピーダンスになって、トランジスタ33r,33fのエミッタ電位が上昇する。
転写ベルト10上の上記マークがLED31r,31fに対向する位置に到来すると、そのマークがLED31r,31fからの光を遮断するので、トランジスタ33r,33fのコレクタ/エミッタ間が高インピーダンスになって、トランジスタ33r,33fのエミッタ電圧すなわち光センサ20r,20fの検出信号のレベルが低下する。
したがって、上述のように、移動する転写ベルト10上にテストパターンを形成すると、光センサ20r,20fの検出信号が高低に変動する。この検出信号の高レベルはマークなしを、検出信号の低レベルはマークありを意味する。
光センサ20r,20fの検出信号は、高周波ノイズ除去用の低域通過フィルタ34r,34fを通して、更にレベル校正用の増幅器35r,35fでレベルが0〜5Vに校正されて、A/Dコンバータ36r,36fに印加される。
図13は、増幅器35rからの校正された検出信号SGUを示す。この検出信号Sdr、Sdfは、再度図6を参照すると、A/Dコンバータ36r,36fに与えられ、しかも、増幅器38r,38fを通してウィンドウコンパレータ39r,39fに与えられる。
A/Dコンバータ36r,36fは、内部の入力側にサンプルホールド回路を備えているとともに、出力側にデータラッチ(出力ラッチ)を備え、MPU41からA/D変換指示信号Scr,Scfが与えられると、その時の増幅器35r,35fからの検出信号Sdr,Sdfの電圧をホールドしてデジタルデータに変換してデータラッチに保持する。したがって、MPU41は、検出信号Sdr,Sdfの読取りが必要な時には、A/D変換指示信号Scr,ScfをA/Dコンバータ36r,36fに与えて検出信号Sdr,Sdfのレベルをあらわすデジタルデータすなわち検出データDdr,Ddfを読み込むことができる。
ウィンドウコンパレータ39r,39fは、増幅器38r,38fからの検出信号が2V以上3V以下の範囲内にある時には低レベルLのレベル判定信号Swr,Swfを発生し、増幅器38r,38fからの検出信号が2V以上3V以下の範囲を外れているときには高レベルHのレベル判定信号Swr,Swfを発生する。MPU41は、これらのレベル判定信号Swr,Swfを参照することによって、検出信号Sdr,Sdfが該範囲内か否かを直ちに認識することができる。また、MPU41はマイクロスイッチ69a〜69d、79a〜79dからその開閉状態を示す信号を取り込む。
図7は、MPU41のプリンタエンジン制御、すなわちプリント制御の概要を示す。MPU41は、電源がオンして動作電圧が印加されると、入出力ポートの信号レベルを待機状態のものに設定し、内部のレジスタ,タイマなども待機状態に設定する(ステップm1)。なお、以降においては、カッコ内にステップナンバー又はステップ記号を示す時には、「ステップ」という語は省略して、ナンバー又は記号のみを記す。
MPU41は、初期化(m1)を完了すると、本デジタルカラー複写機(1)の機構各部および電気回路の状態を読み取って画像形成に支障がある異常があるか正常であるをチェックし(m2,m3)、異常がある場合にはマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dの開閉状態をチェックする(m21)。マイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dのいずれかが閉(オン)である時は、該閉のマイクロスイッチに対応するユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)の装着が無いか、あるいは該ユニットが新品ユニットに交換された直後の複写機(1)電源オン時の状態である。
いずれの状態であるかを確認するために、MPU41は、感光体ドラム6a〜6d上にそれぞれ画像を形成する4つの上記作像系を一時的に駆動してマイクロスイッチ69a〜69d,79a〜79dの開閉状態をチェックする(m22,m23)。これにより、転写ベルト10が転写紙搬送方向に駆動されると共に、感光体ドラム6a〜6dおよびそれに接触する帯電ローラ62,・・・ならびに現像ユニット7a〜7dの現像ローラ72,・・・が回転し、ユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)が新品ユニットに交換された直後であつた場合には、閉であったマイクロスイッチが開(ユニット装着あり)に切換わる。ユニットの装着が無かった場合には、マイクロスイッチは閉に留まる。
MPU41は、作像系を駆動した結果、閉であったマイクロスイッチが開に切換った場合には、たとえばBk潜像形成ユニット60dの着脱を検知するマイクロスイッチ69dが開(PSd=H)から閉(PSd=L)に切換ると、Bk潜像形成ユニット60dにあてたプリント積算数レジスタ(不揮発メモリ上の一領域)をクリア(Bkプリント積算数を0に初期化)し、レジスタFPCに、ユニット交換があつたことを示す「1」を書きこむ(m24)。
MPU41は、マイクロスイッチが開に切換わらなかったときには、ユニットの装着が無いと見なして、それをあらわす異常を操作表示ボードOPBに報知させる(m4)。なお、MPU41は、その他の異常があると、それを操作表示ボードOPBに表示させる(m4)。MPU41は、異常が無くなるまで、状態読取り、異常チェック、異常報知(m2〜m4)を繰返す。
MPU41は、異常がないと、定着装置12への通電を開始し、定着装置12の定着温度が定着可能温度であるか否かをチェックして定着可能温度でないと、操作表示ボードOPBに待機表示を行わせ、定着可能温度であるとプリント可能表示を操作表示ボードOPBに行わせる(m5)。
また、MPU41は、定着温度が60℃以上であるかをチェックして(m6)、定着装置12の定着温度が60℃未満であると、長時間休止(不使用)後の複写機(1)電源オン(例えば朝一番の電源オン:休止中の機内環境の変化が大きい)と一応見なして色合わせ実行を操作表示ボードOPBに表示させ(m7)、MPU41のレジスタ(メモリの一領域)RCnに、その時の不揮発メモリに保持しているカラープリント枚数積算数PCnを書込み(m8)、MPU41のレジスタRTrにその時の機内温度を書込んで(m9)、「調整」(m25)を実行し、それが終わると、レジスタFPCをクリアする(m26)。「調整」(m25)の内容は、図8(a)以下を参照して後述する。
MPU41は、定着装置12の定着温度が60℃以上であったときには、前回の複写機(1)の電源オフからの経過時間が短いと見なすことができる。この場合には、前回の電源オフ直前から現在までの機内環境の変化は小さいと推察できる。しかし、いずれかの色の、潜像形成ユニット60a,・・・あるいは現像ユニット7a〜7dの交換があったか否か、すなわち、上述のステップm24で、ユニット交換を表す情報が生成されている(FPC=1である)か否かをチェックする(m10)。MPU41は、ユニット交換を表す情報が生成されている(FPC=1である)と、すなわちユニットの交換があった場合には、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。
MPU41は、ユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)の交換が無かったときには、操作表示ボードOPBを介したオペレータの入力およびパソコンPCのコマンドを待ち(m11)、その読み取りを行う(m12)。MPU41は、操作表示ボードOPBを介して「色合わせ」指示がオペレータから与えられると、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。
MPU41は、定着装置12の定着温度が定着可能温度で、しかも各部がレディである時に、操作表示ボードOPBからコピースタート指示(プリント指示)があると、或いは、システムコントローラ26から、パソコンPCからの印刷コマンドに対応したプリントスタート指示があると、作像系に指定枚数の画像形成を行わせする(m13,m14)。
MPU41は、この画像形成において、1枚の転写紙の画像形成を終えて転写紙を排出するたびに、それがカラー画像形成であるときには、不揮発メモリに割り当てているプリント総枚数レジスタ,カラープリント積算数レジスタPCn,ならびに、Bk,Y,CおよびM各色のプリント積算数レジスタのそれぞれのデータを1つインクレメントする。MPU41は、画像形成がモノクロ画像形成であった時には、プリント総枚数レジスタ,モノクロプリント積算数レジスタおよびBkプリント積算数レジスタのそれぞれのデータを1つインクレメントする。
なお、Bk,Y,CおよびM各色のプリント積算数レジスタのデータは、それぞれ、潜像担持ユニット60a〜60dが新品に交換された時に、0をあらわすデータに初期化(クリア)される。
MPU41は、1枚の画像形成を行うたびに、ペーパトラブル等の異常の有無をチェックすると共に、指定枚数の画像形成を終えると、現像濃度,定着温度,機内温度、その他各部の状態を読み込み(m15)、異常があるか否かをチェックする(m16)。MPU41は、異常があるとそれを操作表示ボードOPBに表示し(m17)、異常が無くなるまでステップm15〜m17を繰返す。
MPU41は、画像形成を開始できる状態すなわち正常であると、そのときの機内温度が、前回の色合わせのときの機内温度(レジスタRTrのデータRTr)から5℃を超える温度変化があったか否かをチェックする(m18)。MPU41は、前回の色合わせのときの機内温度(レジスタRTrのデータRTr)から5℃を超える温度変化があると、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。
MPU41は、前回の色合わせのときの機内温度(レジスタRTrのデータRTr)から5℃を超える温度変化がないときには、カラープリント積算数レジスタPCnの値が前回の色合わせのときのカラープリント積算数レジスタPCnの値RCn(レジスタRCnのデータ)よりも200枚以上多いか否かをチェックし(m19)、カラープリント積算数レジスタPCnの値が前回の色合わせのときのカラープリント積算数レジスタPCnの値RCn(レジスタRCnのデータ)よりも200枚以上多いと、上述のステップm7〜m9を実行して後述の「色合わせ」(ステップm25の調整及びステップm26)を実行する。MPU41は、カラープリント積算数レジスタPCnの値が前回の色合わせのときのカラープリント積算数レジスタPCnの値RCn(レジスタRCnのデータ)より200枚以上も多くはないと、定着装置12の定着温度が定着可能温度であるかをチェックして定着装置12の定着温度が定着可能温度でないと、待機表示を操作表示ボードOPBに行わせ、定着装置12の定着温度が定着可能温度であるとプリント可表示を操作表示ボードOPBに行わせ(m20)、「入力読み取り」(m11)に進む。
MPU41は、上述の図7に示す制御フローにより、(1)定着装置12の定着温度が60℃未満で電源オンになったとき、(2)Bk,Y,CおよびMのユニット(潜像形成ユニット又は現像ユニット)のいずれかが新品に交換された時、(3)操作表示ボードOPBより色合わせ指示があったとき、(4)指定枚数のプリントアウトを完了し、しかも機内温度が前回の色合わせのときの機内温度から5℃を超える変化をしているとき、および、(5)指定枚数のプリントアウトを完了し、しかもカラープリント積算数PCnが、前回の色合わせのときの値RCnよりも200以上多くなっているときに、上記「調整」(m25)を実行する。
図8(a)は、上記「調整」(m25)の内容を示す。上記「調整」(m25)では、MPU41は、まず「プロセスコントロール」(m27)で、帯電,露光,現像および転写等の作像条件をすべて基準値に設定し、転写ベルト10上のリアr又はフロントfにBk,Y,CおよびMの像を形成して光センサ20r又は20fでその像濃度を検出し、それが基準値となるように、電源から帯電ローラ62への印加電圧,書込みユニット5の露光強度および現像器7a,7b,7c,7dの現像バイアスを調整し設定する。次に、MPU41は、「色合わせ」(CPA)を実行する。
図8(b)は、「色合わせ」(CPA)の内容を示す。この「色合わせ」(CPA)では、MPU41は、先ず、「テストパターンの形成と計測」(PFM)にて、上記「プロセスコントロール」(m27)で設定した作像条件(パラメータ)で、書込みユニット5に図示しないテストパターン信号発生器からテストパターン信号を与えさせて転写ベルト10上のリアr,フロントfのそれぞれに、図5に示すようにテストパターンとしてのスタートマークMsr,Msfならびに8セットのマークセットを形成させ、光センサ20r,20fにそのテストパターンの各マークを検出させ、そのマーク検出信号Sdr,SdfをA/Dコンパータ36r,36fでデジタルデータすなわちマーク検出データDdr,Ddfに変換させて読みこむ。
そして、MPU41は、そのマーク検出データDdr,Ddfからテストパターンの各マークの中心点の、転写ベルト10上の位置(分布)を算出する。更に、MPU41は、リア側8セットのマークセットの平均パターン(マーク位置の平均値群)と、同様なフロント側8セットのマークセットの平均パターンを算出する。この「テストパターンの形成と計測」(PFM)の内容は、図9以下を参照して後述する。
MPU41は、上記平均パターンを算出すると、その平均パターンに基づいてBk,Y,CおよびMの作像ユニット(上記作像系)のそれぞれによる作像のずれ量を算出し(DAC)、その算出した作像のずれ量に基づいて作像のずれをなくするための調整を行う(DAD)。
図9は、上記「テストパターンの形成と計測」(PFM)の内容を示す。この「テストパターンの形成と計測」(PFM)では、MPU41は、テストパターン信号発生器から書込みユニット5にテストパターン信号を与えさせて作像系に図5に示すように、例えば125mm/secで定速駆動している転写ベルト10のリア側rおよびフロント側fの表面のそれぞれに同時に、例えばマークのy方向の幅wが1mm、x方向の長さ(マークセットのx方向最後尾のマークのx方向の長さ)Aが例えば20mm、ピッチdが例えば6mm、マークセット間の間隔cが例えば9mmの、スタートマークMsr,Msfならびに8セットのマークセットの形成を開始させ、スタートマークMsr,Msfが光センサ20r,20fの直下に到来する直前のタイミングを測るための、時限値がTw1のタイマTw1をスタートさせ(1)、該タイマTw1がタイムオーバ(タイムアップ)するのを待つ(2)。MPU41は、タイマTw1がタイムオーバすると、今度は、転写ベルト10のリアおよびフロントそれぞれで8セットのマークセットの最後のものが光センサ20r,20fを通過し終わるタイミングを測るための、時限値がTw2のタイマTw2をスタートさせる(3)。
既に述べたように、光センサ20r,20fの視野にBk,Y,C又はMのマークが存在しないときには光センサ20r,20fからの検出信号Sdr,Sdfは高レベルH(5V)であり、光センサ20r,20fの視野にマークが存在するときには光センサ20r,20fからの検出信号Sdr,Sdfは低レベルL(0V)であり、転写ベルト10の定速移動により、検出信号Sdrが図13に示すようなレベル変動を生ずる。図14(a)は、そのレベル変動の一部分を拡大して示す。図14(a)において、マーク検出信号のレベルが低下している下降域はマークの先端エッジ領域に対応し、マーク検出信号のレベルが上昇している上昇域はマークの後端エッジ領域に対応し、これらの下降域と上昇域との間がマークの幅wの領域である。
図9に示すように、MPU41は、ステップ4では、光センサ20r,20fの視野にスタートマークMsr,Msfが到来して検出信号Sdr,SdfがHからLに変化する過程で、図6のウィンドウコンパレータ39r又は39fからの検出信号Swr又はSwfが、検出信号Sdr又はSdfが2〜3Vにあることを表すLになるのを待つ。すなわち、MPU41は、光センサ20r,20fの視野にスタートマークMsr,Msfのすくなくとも一方のエッジ領域が到来したか否かを監視する。
MPU41は、光センサ20r,20fの視野にスタートマークMsr,Msfのすくなくとも一方のエッジ領域が到来すると、時限値がTsp(たとえば50μsec)のタイマTspをスタートさせてそれがタイムオーバすると、図10に示す「タイマTspの割込み」(TIP)を許可して実行させる(5)。次に、MPU41は、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosを0に初期化し、MPU41内のFIFOメモリに割り当てたrメモリ(リア側マーク読取りデータ記憶領域)およびfメモリ(フロント側マーク読取りデータ記憶領域)の書込みアドレスNoarおよびNoafをスタートアドレスに初期化する(6)。MPU41は、タイマTw2がタイムオーバするのを待ち、すなわち、8セットのテストパターンのすべてが光センサ20r,20fの視野を通過し終わるのを待つ(7)。
ここで、図10を参照して上記「タイマTspの割込み」(TIP)の内容を説明する。この「タイマTspの割込み」(TIP)の処理は、時限値がTspのタイマTspがタイムオーバする度に実行する。MPU41は、この処理の最初には、タイマTspをスタートし(11)、A/Dコンバータ36r,36fにA/D変換を指示し(12)、すなわち、指示信号Scr,Scfを一時的にA/D変換指示レベルLとする。そして、MPU41は、A/D変換指示回数であるサンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosを1つインクレメントする(13)。
これにより、Nos×Tspは、スタートマークMsr又はMsfの先端エッジを検出してからの経過時間(=スタートマークMsr又はMsfを基点とする、転写ベルト10の表面に沿う転写ベルト10移動方向yの、光センサ20r,20fによる現在の転写ベルト10上の検出位置)を表す。
MPU41は、ウィンドウコンパレータ39rからの検出信号SwrがL(光センサ20rがマークのエッジ部を検出中で、2V≦Sdr≦3V)であるか否かをチェックし(14)、ウィンドウコンパレータ39rからの検出信号SwrがLであると、rメモリのアドレスNoarに、書込みデータとして、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値NosおよびA/D変換データDdr(光センサ20rのマーク検出信号Sdrのデジタル値)を書込み(15)、rメモリの書込みアドレスNoarを1つインクレメントする(16)。
MPU41は、ウィンドウコンパレータ39rからの検出信号SwrがH(Sdr<2V又は3V<Sdr)であるときには、rメモリへのデータの書込みはしない。これは、メモリへの書込みデータ量を低減し、しかも、後のデータ処理を簡易にするためである。
次に同様に、MPU41は、ウィンドウコンパレータ39fからの検出信号SwfがL(光センサ20fがマークのエッジ部を検出中で、2V≦Sdf≦3V)であるか否かをチェックし(17)、ウィンドウコンパレータ39fからの検出信号SwfがLであると、fメモリのアドレスNoafに、書込みデータとして、サンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値NosおよびA/D変換データDdf(光センサ20fのマーク検出信号Sdfのデジタル値)を書込み(18)、fメモリの書込みアドレスNoafを1つインクレメントする(19)。
このような割込み処理がTsp周期で繰返して実行されるので、光センサ20r,20fのマーク検出信号Sdr,Sdfが図14の(a)に示すように高,低に変化するとき、MPU41内のFIFOメモリに割り当てたrメモリおよびfメモリには、図14の(b)に示す、2V以上3V以下の範囲内の、検出信号Sdr,SdfのデジタルデータDdr,Ddfのみが、サンプリング回数値Nosと共に格納される。Tsp周期でサンプリング回数レジスタNosのサンプリング回数値Nosが1つインクレメントされ、転写ベルト10が定速移動するので、サンプリング回数値Nosは検出したスタートマークを基点とする転写ベルト10上の表面に沿う各マークのy方向位置を示す。
なお、図14の(b)に示す、2V以上3V以下の範囲内の、マーク検出信号のレベルが低下している下降域の中心位置aと、その次の上昇している上昇域の中心位置bの中間点Akrpが1つのマークAkrのy方向の中心位置であり、同様に、それらの次に現われるマーク検出信号のレベルが低下している下降域の中心位置cと、その次の上昇している上昇域の中心位置dの中間点Ayrpが、もう1つのマークAyrのy方向の中心位置である。後述のマーク中心点位置の算出CPA(図11,図12)では、これらのマーク中心位置Akrp,Ayrp,・・・を算出する。
図9を再度参照するに、MPU41は、テストパターン中の最後の第8セットのマークセットの最後のマークが光センサ20r,20fを通過した後に、タイマTw2がタイムオーバすると、タイマTspの割り込みを禁止する(7,8)。これにより、図10に示すTsp周期の、検出信号Sdr,SdfのA/D変換が停止する。MPU41は、その内部のFIFOメモリのrメモリおよびfメモリの検出データDdr,Ddfに基づいて、マークの中心位置を算出し(CPA)、リアrおよびフロントfそれぞれの、8セットのマークセットのそれぞれの検出したマーク中心点位置の分布の適否を検証して、不適な検出パターン(マークセット)は削除し(SPC)、適正な検出パターンの平均パターンを求める(MPA)。
図11および図12は、上記「マーク中心点位置の算出」(CPA)の内容を示す。ここでは「リアrのマーク中心点位置の算出」(CPAr)および「フロントfのマーク中心点位置の算出」(CPAf)を実行する。
「リアrのマーク中心点位置の算出」(CPAr)では、MPU41は、先ず、その内部のFIFOメモリに割り当てたrメモリの読出しアドレスRNoarを初期化して、中心点番号レジスタNocのデータを、第1エッジを意味する1に初期化する(21)。次いで、MPU41は、1エッジ領域内サンプル数レジスタCtのデータCtを1に初期化し、下降回数レジスタCdおよび上昇回数レジスタCuのデータCdおよびCuを0に初期化する(22)。次いで、MPU41は、エッジ域データ群先頭アドレスレジスタSadに、読出しアドレスRNoarを書込む(23)。以上が、第1エッジ領域のデータ処理のための準備処理である。
MPU41は、次に、rメモリのアドレスRNoarからデータ(y位置Nos:N・RNoar,検出レベルDdr:D・RNoar)を読出してその次のアドレスRNoar+1からもデータ(y位置Nos:N・(RNoar+1),検出レベルDdr:D・(RNoar+1))を読出し、その読み出した両データのy方向位置の差(N・(RNoar+1)―N・RNoar)がE(例えばE=w/2=例えば1/2mm相当値)以下(同一エッジ領域上)であるか否かをチェックし(24)、その読み出した両データのy方向位置の差がE以下であると、上記読み出した両データの検出レベル差(D・RNoar―D・(RNoar+1))が0以上であるか否かを判断することにより、マーク検出データDdrが下降傾向であるか、上昇傾向であるかをチェックし(25)、マーク検出データDdrが下降傾向であると下降回数レジスタCdのデータCdを1つインクレメントし(27)、マーク検出データDdrが上昇傾向であると上昇回数レジスタCuのデータCuを1つインクレメントする(26)。
次に、MPU41は、1エッジ内サンプル数レジスタCtのデータCtを1つインクレメントする(28)。そして、MPU41は、rメモリ読出しアドレスRNoarがrメモリのエンドアドレスであるか否かをチェックし(29)、rメモリ読出しアドレスRNoarがrメモリのエンドアドレスになっていないと、メモリ読出しアドレスRNoarを1つインクレメントして(30)上述の処理(24〜30)を繰返す。
読出しデータのy位置(Nos)が次のエッジ領域のものに変わると、ステップ24でチェックする、前後メモリアドレスの各位置データの位置差(N・(RNoar+1)―N・RNoar)がEより大きくなり、MPU41は、ステップ24から図12のステップ31に進む。ここでは、1つのマークエッジ(先端エッジ又は後端エッジ)領域のサンプリングデータのすべての、下降,上昇傾向のチェックを終えたことになる。
そこで、MPU41は、このときの1エッジ内サンプル数レジスタCtのサンプル数データCtが、1エッジ領域内(2V以上3V以下の範囲内)の相当値であるか否かをチェックし、すなわち、F≦Ct≦Gであるか否かをチェックする(31)。ここに、Fは、正常に形成されたマークの先端エッジ又は後端エッジを検出した場合の、検出信号Sdrが2V以上3V以下にある間の、rメモリへのサンプル値Ddrの書込み回数の下限値(設定値)、Gは正常に形成されたマークの先端エッジ又は後端エッジを検出した場合の、検出信号Sdrが2V以上3V以下にある間の、rメモリへのサンプル値Ddrの書込み回数の上限値(設定値)である。
MPU41は、CtがF≦Ct≦Gであると、読取りとデータ格納が正常に行われた1つのマークエッジのデータの正誤チェックを完了し、その結果が「適正」であるということになるので、このマークエッジに関して得た検出データ群が、エッジ領域(2V以上3V以下)の全体として、下降傾向か上昇傾向かをチェックする(32,34)。このデジタルカラー複写機(1)では、MPU41は、下降回数レジスタCdのデータCdが、それと上昇回数レジスタCuのデータCuとの和Cd+Cuの70%以上である(Cd≧0.7(Cd+Cu)である)と、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスに、下降を意味する情報Downを書込み(33)、上昇回数レジスタCuのデータCuがCd+Cuの70%以上である(Cu≧0.7(Cd+Cu)である)と、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスに、上昇を意味する情報Upを書込む(34、35)。更に、MPU41は、当該エッジ領域のy位置データの平均値すなわちエッジ領域の中心点位置(図14の(b)のa,b,c,d,・・・)を算出して、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスに書込む(36)。
次に、MPU41は、エッジNo.Nosが130以上になったか否か、すなわち、スタートマークMsrおよび8セットのマークセットのすべての、先端エッジ領域および後端エッジ領域の、各マークの中心位置算出を完了したか否かをチェックする。MPU41は、この各マークの中心位置算出を完了していると、或いは、rメモリから格納データの読出しをすべて完了してステップ39でrメモリ読出しアドレスRNoarがrメモリのエンドアドレスであると、エッジ中心点位置データ(ステップ36で算出したy位置)に基づいて、マーク中心点位置を算出する(39)。
すなわち、MPU41は、メモリのエッジNo.Noc宛てのアドレスのデータ(下降/上昇データ&エッジ中心点位置データ)を読出して先行の下降エッジ領域の中心点位置とその直後の上昇エッジ領域の中心点位置との位置差がマークのy方向幅w相当の範囲内であるか否かをチェックし、先行の下降エッジ領域の中心点位置とその直後の上昇エッジ領域の中心点位置との位置差がマークのy方向幅w相当の範囲を外れていると、これらのデータを削除する。MPU41は、先行の下降エッジ領域の中心点位置とその直後の上昇エッジ領域の中心点位置との位置差がマークのy方向幅w相当の範囲内であると、これらのデータの平均値を求めてこれを、1つのマークの中心点位置として、先頭からのマークNo.宛てにメモリに書込む。マーク形成,マーク検出および検出データ処理のすべてが適正であると、リアrに関して、スタートマークMsrおよび8セットのマークセット(1マークセット8マーク×8セット=64マーク)、合わせて65個のマークの中心点位置データが得られ、メモリに格納される。
次に、MPU41は、上述の「リアrのマーク中心点位置の算出」CPArと同様に「フロントfのマーク中心点位置の算出」CPAfを実行し、メモリ上の測定データを処理する。フロントfに関して、マーク形成,測定および測定データ処理のすべてが適正であると、スタートマークMsfおよび8セットのマークセット(64マーク)、合わせて65個のマーク中心点位置データが得られ、メモリに格納される。
図9を再度参照するに、上述のようにマーク中心点位置を算出すると(CPA)、MPU41は、次の「各セットのパターンの検証」(SPC)で、メモリに書きこんだマーク中心点位置データ群が図5に示すマーク分布相当の中心点分布であるか否かを検証する。ここで、MPU41は、メモリに書きこんだマーク中心点位置データ群について、図5に示すマーク分布相当から外れるデータをセット単位で削除し、図5に示すマーク分布相当の分布パターンとなるデータセット(1セットは8個の位置データ群)のみを残す。すべて適正な場合には、メモリに書きこんだマーク中心点位置データ群は、リアr側に8セット、フロントf側にも8セットのデータが残る。
次に、MPU41は、リアr側のデータセットの、先頭のセット(第1セット)の第1中心点位置に、第2セット以降の各セットの中の第1マークの中心点位置データを変更し、第2〜8マークの中心点位置データも、その変更した差分値分変更する。すなわち、MPU41は、第2セット以降の各セットの中心点位置データ群を、各セットの先頭マークの中心点位置を第1セットの先頭マークの中心点位置に合わせるようにy方向にシフトした値に変更する。MPU41は、フロントf側の第2セット以降の各セットの中の中心点位置データも同様に変更する。
次に、MPU41は、「平均パターンの算出」(MPA)で、リアr側の全セットの、各マークの中心点位置データの平均値Mar〜Mhr(図15参照)を算出し、また、フロントf側の全セットの、各マークの中心点位置データの平均値Maf〜Mhf(図15参照)を算出する。これらの平均値は、図15に示すように分布する仮想の、平均位置マーク
MAkr(Bkのリア側直交マークの代表),
MAyr(Yのリア側直交マークの代表),
MAcr(Cのリア側直交マークの代表),
MAmr(Mのリア側直交マークの代表),
MBkr(Bkのリア側斜交マークの代表),
MByr(Yのリア側斜交マークの代表),
MBcr(Cのリア側斜交マークの代表)、および、
MBmr(Mのリア側斜交マークの代表)、ならびに、
MAkf(Bkのフロント側直交マークの代表),
MAyf(Yのフロント側直交マークの代表),
MAcf(Cのフロント側直交マークの代表),
MAmf(Mのフロント側直交マークの代表),
MBkf(Bkのフロント側斜交マークの代表),
MByf(Yのフロント側斜交マークの代表),
MBcf(Cのフロント側斜交マークの代表)、及び、
MBmr(Mのフロント側斜交マークの代表)
の中心点位置を示す。
以上が、図9以降に示す「テストパターンの形成と計測」(PFM)の内容である。
図8(b)を再度参照し、図15を参照すると、図8(b)に示すずれ量算出(DAC)では、MPU41は、次のように作像ずれ量を算出する。MPU41は、Yの作像ずれ量の算出(Acy)を具体的に次のように行う。
MPU41は、Y画像の作像の副走査ずれ量dyyを、リアr側のBk直交マークMAkrとY直交マークMAyrの中心点位置の差(Mbr−Mar)の基準値d(図5参照)に対するずれ量として
dyy=(Mbr−Mar)−d
なる演算で求める。
MPU41は、Y画像の作像の主走査ずれ量dxyを、リアr側の直交マークMAyrと斜交マークMByrの中心点位置の差(Mfr−Mbr)の基準値4d(図5参照)に対するずれ量である
dxyr=(Mfr−Mbr)−4d
と、フロントf側の直交マークMAyfと斜交マークMByfの中心点位置の差(Mff−Mbf)の基準値4d(図5参照)に対するずれ量である
dxyf=(Mff−Mbf)−4d
との平均値として、
dxy=(dxyr+dxyf)/2
=(Mfr−Mbr+Mff−Mbf−8d)/2。
なる演算で求める。
MPU41は、Y画像の作像のスキューdSqyを、リアr側の直交マークMAyrとフロントf側の直交マークMAyfの中心点位置の差として
dSqy=(Mbf−Mbr)
なる演算で求める。MPU41は、Y画像の作像の主走査線長のずれ量dLxyを、リアr側の斜交マークMByrとフロントf側の斜交マークMByfの中心点位置の差(Mff−Mfr)から、スキューdSqy=(Mff−Mfr)を減算した値として
dLxy=(Mff−Mfr)−dSqy
=(Mff−Mfr)−(Mbf−Mbr)。
なる演算で求める。
MPU41は、他のCおよびMの画像の作像ずれ量(副走査ずれ量dyc,dym、主走査ずれ量dxc,dxm、スキューdSqc,dSqm、主走査線長のずれ量dLxc,dLxm)を、上記Yの画像の作像ずれ量に関する算出と同様にして算出する(Acc,Acm)。MPU41は、Bkの画像の作像ずれ量(主走査ずれ量dxk、スキューdSqk、主走査線長のずれ量dLxk)も上記Yの画像の作像ずれ量に関する算出と大略同様にして算出するが、このデジタルカラー複写機(1)では、副走査方向yの色あわせはBkを基準にしているので、Bkに関しては、副走査方向の位置ずれ量dykの算出は行わない(Ack)。
図8(b)に示すずれの調整(DAD)では、MPU41は、次のように、各色の作像ずれ量を調整する。MPU41は、Yのずれ量調整(Ady)を具体的に次のように行う。
MPU41は、副走査ずれ量dyyの調整では、Yトナー像形成のための画像露光(露光ユニット5の露光による潜像形成)の開始タイミングを、基準のタイミング(y方向)から、上記算出したずれ量dyyに相当する分ずらして設定する。
MPU41は、主走査ずれ量dxyの調整では、Yトナー像形成のための画像露光(露光ユニット5の露光による潜像形成潜像形成)の、ライン先頭をあらわすライン同期信号に対する、露光ユニット5の変調器への、ライン先頭の画像データの送出タイミング(x方向)を、基準のタイミングから、上記算出したずれ量dxy分ずらして設定する。
書込みユニット5は、感光体ドラム6bに対向してY画像データで変調したレーザビームを反射して感光体ドラム6bに投射する、x方向に延びるミラーのリアr側は支点で支持され、該ミラーのフロントf側が、y方向に摺動可のブロックで支持されている。MPU41は、書込みユニット5の上記ブロックをパルスモータとスクリューを主体とするy駆動機構で、y方向に往復駆動してスキューdSqyを調整でき、「スキューdSqyの調整」では上記y駆動機構のパルスモータを駆動して上記ブロックを基準のy位置から、上記算出したスキューdSqyに相当する分駆動する。
MPU41は、主走査線長のずれ量dLxyの調整では、感光体ドラム上の主走査ラインに画素単位で画像データを割りつける画素同期クロックの周波数を、基準周波数×Ls/(Ls+dLxy)に設定する。Lsは基準ライン長である。MPU41は、他のCおよびMの作像ずれ量の調整を上記Yの作像ずれ量の調整と同様に行う(Adc,Adm)。MPU41は、Bkの作像ずれ量の調整も大略上記Yの作像ずれ量の調整と同様に行うが、このデジタルカラー複写機(1)では、副走査方向yの色あわせはBkを基準にしているので、Bkに関しては、副走査方向の位置ずれ量dykの調整は行わない(Adk)。次回の「色合わせ」まで、このように調整した条件でカラー画像形成を行う。
次に、本発明の一実施形態について説明する。この実施形態では、上記デジタルカラー複写機(1)において、各マークセットにおいて、r側のBkの第1直交マークAkrとYの第2直交マークAyrとが逆に配置されてBkの第1斜交マークBkrとYの第2斜交マークByrとが逆に配置され、f側のBkの第1直交マークAkfとYの第2直交マークAyfとが逆に配置されてBkの第1斜交マークBkfとYの第2斜交マークByfとが逆に配置される。
図17に示すように、転写ベルト10は、入口ローラ44、出口ローラ45、駆動ローラ46、転写ベルト10を押し込むローラ47、テンションローラ48及び右下ローラ49に架け渡され、駆動ローラ46はタイミングベルト50を介して転写駆動モータ51の駆動ギアと接続される。右下ローラ49にはエンコーダ52が取り付けられ、図示しない転写駆動モータ制御部がエンコーダ52からのパルス信号に基づいて転写駆動モータ51のフィードバック制御を行って転写ベルト10の移動速度を設定速度に制御する。
転写ベルト10は、駆動モータ51により駆動ローラ46が回転駆動されることで回転駆動される。転写器11a,11b,11c,11dは電源より転写バイアスが印加される転写ローラが用いられる。感光体ドラム6a,6b,6c,6dは、図示しないアイドラギヤを介して駆動モータとしてのドラムモータに接続され、このドラムモータにより回転駆動される。図示しないエンコーダが感光体ドラム6a,6b,6c,6dまたはドラムモータに取り付けられ、図示しない駆動モータ制御部がそのエンコーダからのパルス信号に基づいてドラムモータのフィードバック制御を行って感光体ドラム6a,6b,6c,6dの回転速度を設定速度に制御する。
本実施形態では、マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
1.同じマークセット内での基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同じマークセット内での同色の各マークの間隔mb
3.各マークセットの間隔Lを、感光体ドラム6a,6b,6c,6dを駆動する像担持体駆動系、及び転写ベルト10を駆動する転写駆動系及び転写ベルト、感光体ベルト等の一回転変動ムラにより発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の該合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定するものであり、色ずれ補正精度が20μm以下となる。
ここに、20μmは600DPIにおいて1ドット40μmの半分であり、20μmより大きな色ずれ量は上記調整により補正される。20μm以下の色ずれ量は上記調整では補正されない色ずれ量である。
このマーク間隔の設定では、パーソナルコンピュータ(以下パソコンという)にて、図18に示すように、像担持体駆動系としての感光体ドラム6a,6b,6c,6d(OPCドラム)、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、転写駆動系としての駆動ローラ46、転写駆動モータ(単独モータ)51、右下ローラ49、出口ローラ45、入口ローラ44の各駆動ムラ周波数が正弦波
Asin(2πf+Θ)
A:振幅,f:周波数,Θ:位相
であると仮定してこれらを全て合わせてシミュレーションの基となる合成波を作成した。
また、転写ベルト、感光体ドラム等のマークパターン全長よりも長いものに関しては、図59を用いて説明した上記考え方に従い、360度/マークセットの群個数だけ位相がずれるようにマークパターン群(マークセット群)を複数配置することで変動成分をキャンセルする。
本発明の実施例としては、本実施形態において、感光体駆動系から発生する回転変動や転写作像駆動系から発生する回転変動を考慮してマーク間隔を決定し、マークパターン全長よりも長い周期の駆動ムラとしては転写ベルトの回転周期を想定し、また、マークセットの群個数を2個として、360度/2個=180度だけ転写ベルト10周期に対して位相がずれるように第1群のマークセットと第2群のマークセット(r側の8セットのマークセットとf側の8セットのマークセットと)の転写ベルト10回転方向の間隔を空けている。すなわち、1群のマークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波となる転写ベルト10の周期の波を対象として、180度だけ位相がずれるように2群のマークセットを配置している。これは、MPU41が第1群のマークセットと第2群のマークセットとの位相が180度だけ転写ベルト10周期に対してずれるように書込みユニット5に上記テストパターン信号発生器からテストパターン信号を与えさせることにより実現される。この時、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの位相差が180度であるので、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの間隔は、転写ベルト10の周期に対して、0.5周でも良いし、1.5周、2.5周、3.5周・・・・・・またはN.5(Nは整数)周としてもよい。
本発明の実施例では、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの転写ベルト10回転方向の間隔は、2.5周だけ空けている。具体的には、転写ベルト10の周長815mm、各パターン群(マークセット)の間隔は転写ベルト10の周長の約35%に当たる285mmである。第1群のマークセットと第2群のマークセットとの間隔は、815*2.5=2037.5mmである。また、転写ベルト10の平均厚さtは0.1mmであり、転写ベルト10の一周内の厚み偏差は転写ベルト10の厚さtの10%以下としている。
この場合、像担持体駆動系としての感光体ドラム6a,6b,6c,6d(OPCドラム)、ドラムモータ、上記アイドラギヤの各駆動ムラ周波数をそれぞれ正弦波A1〜A3であると仮定してこれらをαA1+βA2+γA3なる演算で合成し、転写駆動系としての駆動ローラ46、転写駆動モータ(単独モータ)51、右下ローラ49、出口ローラ45、入口ローラ44の各駆動ムラ周波数をそれぞれ正弦波A4〜A8であると仮定してこれらをη(A4+A5+A6+A7+A8)なる演算で合成して合成波を得た。
ここに、上記正弦波A1〜A8の各周波数、片側振幅は図18(a)に示すように設定されている。係数α、β、γは例えば各色毎に図18(b)に示すように設定し、ηは例えば図18(c)に示すように1に設定した。
次に、パソコンにて、上記合成波に転写ベルト10上のテストパターンを当てはめてシミュレーションにより図18(d)に示すように各マークセット内でのマーク間隔である、各直交マーク(横マーク)の間隔、各斜交マーク(斜マーク)の間隔maを2.5mm〜5.5mmの範囲で0.5mmずつに変化させ、各マークセット内でのマーク間隔である、直交マーク(横マーク)と斜交マーク(斜マーク)との間隔mbを17.5mm〜35mmの範囲で0.5mmずつ変化させ、各マークセットの間隔Lを35mm〜70mmの範囲で1.0mmずつ変化させながら、Y,Bk(K),C,M各色の作像のずれ量(転写ベルト10上に転写されるY,Bk,C,M各色のトナー像のずれ量:色ずれ補正精度を計算した。
ここに、本実施形態のデジタルカラー複写機はプロセス線速が125mm/sであり、ma=3.000mmが0.024secに相当し、mb=32.300mmが0.2584secに相当し、L=61.300mmが0.4904secに相当する。また、A1〜A8は位相Θを0とした。さらに、上記合成波における、同じマークセット内の各直交マークの間隔ma、各斜交マークの間隔maのずれ量(合成波における各直交マークの間隔ma、各斜交マークの間隔maに相当する各時間での変化量)を算出することで、最初の計算結果を得た。
図56は同じマークセット内の各直交マーク(横マーク)の間隔を3.0mmとし、同じマークセット内の直交マーク(横マーク)と斜交マーク(斜マーク)との間隔を17.5mmとして各マークセットの間隔を35mm〜70mmの範囲で1.0mmずつ変化させながら作像のずれ量(色ずれ補正精度)を計算した結果を示す。この計算では、OPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、駆動ローラ46、転写駆動モータ(単独モータ)51、右下ローラ49、出口ローラ45、入口ローラ44の各位相Θは0である。
上記最初の計算結果のうち色ずれ補正精度が20μm以下となる、ma,mb,Lの各組み合わせのものを抽出してこれらの各組み合わせのものについて、パソコンにて、上記合成波に転写ベルト10上のテストパターンを当てはめてシミュレーションにより右下ローラ49、OPCドラムによるA6、A1の各位相Θを0度から330度まで30度刻みで変化させながら、同様に色ずれ補正精度を計算して第2の計算結果を得た。図19〜図54は右下ローラ49によるA6の各位相(右下0度、右下30度、右下60度…)における第2の計算結果の一部を示す。図19〜図54において、縦軸は色ずれ補正精度[μm]で、横軸は同じマークセット内の各直交マーク(横マーク)の間隔、同じマークセット内の斜交マーク(斜マーク)の間隔(Bkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔)のずれ量[mm]を示す。
次に、上記第2の計算結果のうち、ma,mb,Lが右下ローラ49、OPCドラムの各位相の組み合わせ全てで色ずれ補正精度が20μm以下となるものを抽出してこれらのものについて、パソコンにて、上記合成波に転写ベルト10上のテストパターンを当てはめてシミュレーションにより入口ローラ44によるA8の位相を0度から330度まで90度刻みで変化させながら、同様に色ずれ補正精度を計算した。
この第2の計算、第3の計算で右下ローラ49、入口ローラ44、OPCドラムによるA1、A6、A8の各位相を変化させたのは、右下ローラ49、OPCドラムはそのA6、A1の振幅が大きいためであり、入口ローラ44はそのA8が右下ローラ49に影響を
及ぼし且つ各色間で位相が合わない周波数であるためである。
図57は第3の計算結果の一部を示し、図55は第3の計算結果であるBkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔のずれ量の分布、最大値max、最小値min、平均値avの例を示す。図58は第3の計算結果から作成した各色マークの基準位置に対するずれ量を示す。図57において、OPC位相、右下ローラ位相、入口位相はそれぞれA1の位相、A6の位相、A8の位相である。
第3の計算結果から、基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔、つまり、Bkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔の全て(各間隔の最大値)が右下ローラ49、入口ローラ44、OPCドラムによるA1、A6、A8の各位相の組み合わせすべてで20μmを越えない条件を算出し、この条件に合うマークセット内でのマーク間隔ma、mb及びマークセット間の間隔Lとしての、
1.基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同色の各マークの間隔mb
3.マークセット間の間隔L
を設定した。
つまり、書込みユニット5にテストパターン信号を与える上述のテストパターン信号発生器は、Bkの直交マークとYの直交マーク(Y−K横)の間隔、Bkの直交マークとCの直交マーク(C−K横)の間隔、Bkの直交マークとMの直交マーク(M−K横)の間隔、Bkの斜交マークとYの斜交マーク(Y−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとCの斜交マーク(C−K斜)の間隔、Bkの斜交マークとMの斜交マーク(M−K斜)の間隔の全て(各間隔の最大値)が右下ローラ49、入口ローラ44、OPCドラムによるA1、A6、A8の各位相の組み合わせすべてで20μmを越えないような、マークセット内でのマーク間隔ma、mb及びマークセット間の間隔Lとしての、
1.基準色Bkと他の色Y、C、Mの各マークの間隔ma
2.同色の各マークの間隔mb
3.マークセット間の間隔L
を有するテストパターンを転写ベルト10上に形成するためのテストパターン信号を生成するように構成した。
なお、この実施形態では、像担持体駆動系としてのOPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、転写駆動系としての駆動ローラ46、転写駆動モータ51、右下ローラ49、出口ローラ45、入口ローラ44の各駆動ムラ周波数が正弦波であると仮定してこれら8波を全て合わせてシミュレーションの基となる合成波を作成したが、この合成波は8波に限定する必要はない。
上記合成波には、上記8波A1〜A8と、周波数が低いもの、例えば転写ベルト10の駆動ムラ周波数を正弦波とみなした波とを合成したものとし、上記8セットのマークセットの全長を上記合成波の合成前の各波の中で最も周波数が低いもの(例えば転写ベルト10)の1回転周長とほぼ同一もしくはこれより短く設定してもよい。ただし、短くする場合は、その周波数をキャンセルするようにマークパターン群を複数用意し、それらをその周波数に対してキャンセル可能な様に位相をずらしてマークパターン群を配置する必要がある。また、ここで取り上げた8波形の要素(OPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ、駆動ローラ46、転写駆動モータ51、右下ローラ49、出口ローラ45、入口ローラ44)も限定する必要はない。
この実施形態では、マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間でのマーク間隔としての、基準色と他の色のマーク間隔、同色のマーク間隔、マークセット間の間隔を、像担持体駆動系(OPCドラム、ドラムモータ、上記アイドラギヤ)及び転写駆動系(駆動ローラ46、転写駆動モータ51、右下ローラ49、出口ローラ45、入口ローラ44)により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下である20μm以下となるように設定するので、実際に多々ある変動要因を考慮し、起こっている転写ベルト上での変動に近い状態でテストパターンの配置を考えることで、色ずれ検出の信頼性を高くし、テストパターンのマーク配列による誤差を極力少なくして色ずれ補正精度を向上させることができる。
本実施形態では、転写媒介体としての転写ベルト10上に形成する全マークセットの長さは、合成波の中で最も周波数が低いものの1回転周長とほぼ同一もしくはそれより短くする場合は、その周波数をキャンセルするようにマークパターン群を複数用意し、それらをその周波数に対してキャンセル可能な様に位相をずらして配置することにより、像担持体または転写媒介体として無端状ベルトを用いた場合、その無端状ベルトの駆動ムラ周波数を正弦波と仮定して合成波に合成すれば、より実機に即した精度の高いパターン配置を得ることが可能となる。
本実施形態では、像担持体駆動系及び転写駆動系によって引き起こされるマークセット位置変動を、像担持体駆動系及び転写駆動系より発生する駆動ムラを考慮した合成波に対して検知誤差が生じないようにマーク配置を行ったので、マーク配列による色ずれ補正誤差を極力少なくした色ずれ補正が可能となる。
本実施形態では、感光体駆動系から発生する回転変動や転写作像駆動系から発生する回転変動を考慮してマーク間隔を決定し、マークパターン全長よりも長い周期の駆動ムラとしては転写ベルトの駆動ムラを想定し、また、マークセットの群個数を2個として、360度/2個=180度だけ転写ベルト10の周期に対して位相がずれるように第1群のマークセットと第2群のマークセットとの転写ベルト10回転方向の間隔を空けている。本発明の実施例では、本実施形態において、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの位相差が180度であるので、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの間隔は、転写ベルト10の2.5周の間隔だけ空けている。このようにすることで、色ずれに多大な影響を及ぼす低周波成分の転写ベルト周期変動を色ずれ補正時にキャンセルすることが可能となる(図59参照)。
本来ならば、この色ずれ補正時間は短いほど顧客にとっては都合が良いので、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの間隔は転写ベルト10の0.5周の間隔とするのが最良であるが、本発明の実施例では、ソフトウエアの計算処理時間の関係で第1群のマークセットと第2群のマークセットとの間隔は転写ベルト10の2.5周となっている。
次に各諸元であるが、転写ベルト10の周長は815mm、パターン群(マークセット群)の間隔は転写ベルト10の周長の約35%に当たる285mmであり、第1群のマークセットと第2群のマークセットとの間隔は、815*2.5=2037.5mmである。
パターン群(マークセット群)の間隔は長い程、すなわち転写ベルト10の周長に近いほど、転写ベルト10の周期変動成分を精度良くキャンセルできる。その理由としては、転写ベルト10の変動成分をより多く忠実に検知でき、それを補正できるからである。しかし、パターン群(マークセット群)の間隔をそのように長くしてしまうのは、上述したように顧客にとってありがたくない。そこで、顧客の待ち時間と補正精度のバランスが重要となるわけであるが、マークセット群の間隔が転写ベルト10の周長の25%以下(1/4周以下)であると、仮に各群のマークセットの位相を180度ずらして色ずれを補正したとしても補正精度は低い。その理由は、転写ベルト10の変動成分を忠実に検知できず、それを補正できないからである。(図59参照)。
転写ベルト10の変動をsin波(正弦波)とすれば、マークセット群の間隔が転写ベルト10の周長の25%でも理論上は問題ないが、実際には転写ベルト10の変動は、sin波に近似はできるが、きれいなsin波ではない。ただし、転写ベルト10の変動がきれいなsin波である状態であったとしても、マークセット群の間隔が転写ベルト10の周長の50%で、各群のマークセットの位相を180度ずらせば、ほぼ転写ベルト10の周期成分を全て取り込んで検知できることになる。従って、本発明の実施例では、マークセット群の間隔が転写ベルト10の周長の50%近い長さ(転写ベルト10の周長の50%以下の長さ)で、且つ、顧客の待ち時間もそれ程長くならないと考えられる値を設定した。すなわち、本発明の実施例では、上述した合成波から求めたパターン群の長さと上記内容を共に考慮して、8セットのパターン(マークセット)を1パターン群と決め、その長さを転写ベルト10の周長の約35%とした。
次に、転写ベルト10の厚さに関してであるが、転写ベルト10の平均厚さtは0.1mmであり、転写ベルト10の一周内の厚み偏差は転写ベルト10の厚さtの10%以下(0.01mm以下)としている。発明者の検討によれば、この厚み偏差と色ずれ量は、4連タンデム型フルカラー複写機においては、密接に相関があり(図63参照)、厚み偏差が10%以上となると色ずれは容認できるレベルには無くなる。図63は転写ベルト10の厚み偏差とその影響による色ずれ量の関係を表したものである。この図63から、転写ベルト10の厚み偏差が大きいと、色ずれ量が増加し、転写ベルト10の厚み偏差が小さいと、色ずれ量が減少することが分る。
しかしながら、転写ベルト10の厚み偏差を抑えるには、コスト上昇が必須となる(歩留まりの悪化・型精度アップによる型費上昇等による)。転写ベルト10は、画像形成装置内の部品費で考えると、上位に位置するものである。また、転写ベルト10は、市場においても交換される頻度が比較的高い部品でもある。これらのことから、転写ベルト10のコストアップは極力避けたいところである。そこで、本発明の実施例では、コストと画質の両立を図る為に転写ベルト10の厚み偏差を転写ベルト10の平均厚さの10%以下と設定した。
また、図14(b)に示すように2〜3V範囲のマーク読取りデータのみを摘出してメモリに格納し、レベル低下領域のデータ群の中心位置a,cおよびレベル上昇領域のデータ群b,dの中間点Akrp,Ayrpをマーク位置と算出することにより、マーク検出漏れやノイズをマークと誤検出することがなく、マーク検出が精確である。このような場合ならびに転写ベルト10の汚れや疵付きがない場合には、第1〜8のマークセットのすべてのマークを正しく検出することができる。更に全マークセットの長さ(8セットまでの長さ)を感光体駆動系及び転写駆動系から発生する駆動ムラ周波数の中で最も低周波のものの周長と同じか短い長さに設定したので、色ずれ補正誤差を最も少なくし、且つ色ずれ補正に要する時間を短縮することができる。
本実施形態では、上述のように色ずれ検出を行う方法において、センサ(20r/20f)の読取り信号(Sdr/Sdf)を所定ピッチ(Tsp)でA/D変換してその走査位置(Nos)を特定してメモリに格納し、このメモリ上の、走査位置が隣接し特定の読取り信号変化領域に属するデータ群(図14(b)参照)の走査位置(a,b,c,d・・・)に基づいて各マークの分布情報(Akrp、Ayrp・・・)を生成する色ずれ検出方法を採用している。
この色ずれ検出方法によれば、マーク読取り信号(Sdr/Sdf)が変化している領域のデータ群は、マークの先端エッジ領域又は後端エッジ領域の読取り信号であり、データ群の位置(a,b,c,d・・・)がマークのエッジ位置に対応する。マーク読取り信号レベルがシフトしても、マークエッジでは必ず読取り信号(Sdr/Sdf)が低下又は上昇するので、それに対応するデータ群が得られ、マークエッジを確実に検出できる。マークエッジの位置情報は、該データ群の中心位置を算出することにより得ることができ、比較的に簡略な処理によって各マークの位置を検出することができる。このマーク位置データは、データ群の各データの位置の統計的処理であるので、信頼性が高くカラー画像形成における各色の重ね画像間のずれを比較的に簡易に検出することができる。
本実施形態では、特定のマーク読取り信号変化領域は、マーク有無に対応する高低レベルの間の、高レベル(5v:マーク無し)から低レベル(0v:マーク有り)への変化領域を含む。この領域は、マークの先端エッジ領域と後端エッジ領域の一方(先端エッジ)である。特定のマーク読取り信号変化領域が先端エッジ領域であればマーク列の各マークの先端エッジをあらわす位置データが得られ、特定のマーク読取り信号変化領域が後端エッジ領域であればマーク列の各マークの後端エッジをあらわす位置データが得られる。
データ群を採取する変化領域を先端エッジ領域および後端エッジ領域とすると、例えば両エッジの位置差がマーク幅(w)相当値であるか否かをチェックして、マークのエッジを検出しているか否を検証できる。また、両エッジの位置の平均値をマークの中心点として求めることができる。このようにマーク中心点を求めることにより、マーク位置データの信頼性と精度が一層高くなり、マーク列検出の信頼性が大きく向上する。
本実施形態では、整列した複数のマーク(Akr、Ayr、Amr、Acr/Akf、Ayf・Amf、Acf・・・)を、光学センサ20r/20fで、相対走査により読取り、読取り信号(Sdr/Sdf)を所定ピッチ(Tsp)でA/D変換してその走査位置(Nos)を特定してメモリに格納し、このメモリ上の、走査位置が隣接しマーク有無に対応する高低レベル(5v:マーク無し/0v:マーク有り)の、一方(5v:マーク無し)から他方(0v:マーク有り)への変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて第1エッジの位置(図14(b)のa,c)を算出し、上記メモリ上の、走査方向において上記データ群の次の、前記他方(0v:マーク有り)から一方(5v:マーク無し)への変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて第2エッジの位置(図14(b)のb,d)を算出する色ずれ検出方法を採用している。
この色ずれ検出方法によれば、例えば両エッジの位置差がマーク幅(w)相当値であるか否かをチェックして、マークのエッジを検出しているか否を検証できる。また、両エッジの位置の平均値をマークの中心点として求めることができる。このようにマーク中心点を求めることにより、マーク位置データの信頼性と精度が一層高くなり、マーク列検出の信頼性が大きく向上する。
本実施形態では、第1および第2エッジの、算出した位置の中間点を表す位置情報をマーク位置として生成するマーク分布パターン検出方法を採用している。このマーク分布パターン検出方法によれば、マーク位置データの信頼性と精度が一層高くなり、マーク列検出の信頼性が大きく向上する。
本実施形態では、上記メモリには、読取り信号(Sdr/Sdf)の、マーク無しレベル(5v)とマーク有りレベル(0v)の間の異なった値の第1レベル(2v)および第2レベル(3v)、の間の範囲内のA/D変換データのみを、走査位置(Nos)を特定して格納するマーク分布パターン検出方法を採用している。
このマーク分布パターン検出方法によれば、メモリに格納する読取りデータ(Ddr/Ddf)が、図14(b)に示すように、第1レベル(2v)以上第2レベル(3v)以下の読取り信号(Sdr/Sdf)のデジタルデータ(Ddr/Ddf)のみで、メモリに格納を要するデータ量を大幅に低減することができる。これにより、小容量のメモリを用いることができ、また、データ処理が簡単かつ短時間になる。或いは、読取り信号(Sdr/Sdf)のサンプリングピッチ(Tsp)を小さくして高密度でデータ採取ができる。
本実施形態では、感光体に各色カラー顕像を形成し転写紙上に重ね転写するカラー画像形成の転写ドラム又は転写ベルトである転写媒介体の1周範囲内に、その移動方向に並んだ各色のマークの配列でなるマークセットを複数形成するテストパターン形成手段と、前記マークを検出する光センサ(20r/20f)と、この光センサの検出信号(Sdr/Sdf)を検出データ(Ddr/Ddf)にデジタル変換するA/D変換手段(36r/36f)と、メモリ(41)と、前記A/D変換手段のA/D変換データ(Ddr/Ddf)を、走査位置(Nos)を特定して前記メモリに格納するデータ格納制御手段と、前記メモリのA/D変換データに基づいて各マークの位置を算出し、異なるマークセット上の同色マークの基準位置に対するずれ量の平均値を算出する演算手段とを備えるカラー画像形成の色ずれ検出装置を用いている。
この色ずれ検出装置によれば、実際に多々ある変動要因を考慮し、起こっている転写ベルト上での変動に近い状態でパターン配置を考えることで、色ずれ検出の信頼性を高くし、テストパターンのマーク配列による誤差を極力少なくすることで色ずれ補正精度を向上させることが可能となる。
本実施形態では、前記データ格納制御手段は、前記光センサの読取り信号の、マーク無しレベルとマーク有りレベルの間の異なった値の第1レベルおよび第2レベル、の間の範囲内のA/D変換データのみを、走査位置を特定して前記メモリに格納するマーク分布パターン検出装置を用いている。
このマーク分布パターン検出装置によれば、メモリに格納する読取りデータ(Ddr/Ddf)が、図14(b)に示すように、第1レベル(2v)以上第2レベル(3v)以下の読取り信号(Sdr/Sdf)のデジタルデータ(Ddr/Ddf)のみで、メモリに格納するデータ量を大幅に低減できる。これにより、小容量のメモリを用いることができ、また、データ処理が簡単かつ短時間になる。或いは、読取り信号(Sdr/Sdf)のサンプリングピッチ(Tsp)を小さくして高密度でデータ採取ができる。
本実施形態では、前記演算手段は、前記メモリ上の、走査位置が隣接しマーク有無に対応する高低レベルの、一方から他方への変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて第1エッジの位置を算出し、走査方向において前記データ群の次の、前記他方から一方への変化領域に属するデータ群の走査位置に基づいて第2エッジの位置を算出するマーク分布パターン検出装置を用いている。
このマーク分布パターン検出装置では、両エッジの位置差がマーク幅(w)相当値であるか否かをチェックして、マークのエッジを検出しているか否を検証できる。また、両エッジの位置の平均値をマークの中心点として求めることができる。このようにマーク中心点を求めることにより、マーク位置データの信頼性と精度が一層高くなり、マーク列検出の信頼性が大きく向上する。
本実施形態では、前記演算手段は、第1および第2エッジの、算出した位置の中間点をマーク位置として算出するマーク分布パターン検出装置を用いている。このマーク分布パターン検出装置によれば、マーク位置データの信頼性と精度が一層高くなり、マーク列検出の信頼性が大きく向上する。
本実施形態では、前記整列した複数のマークは感光体に各色カラー顕像を形成し転写紙上に重ね転写するカラー画像形成装置によって感光体,転写ドラム,転写ベルト又は転写紙上に形成される各色のマークであり、前記マークを担持する媒体は、該感光体,転写ドラム,転写ベルト又は転写紙であるマーク分布パターン検出装置を採用することができる。
このマーク分布パターン検出装置によって得た各色マークの位置データに基づいて、各色作像ユニットによる各色の形成画像のずれ量すなわち色ずれ量を算出することができる。色ずれ量がわかれば、各色作像ユニットの画像形成タイミングおよび又は作像位置の調整により、色ずれをなくすことができる。
本実施形態は、感光体に各色カラー顕像を形成し、これらのカラー顕像を転写ベルト10または転写ドラムである転写媒介体を介して転写紙上に重ね転写するカラー画像形成装置において、転写媒介体の1周範囲内に、その移動方向(y)に並んだ各色のマーク(Akr、Ayr、Amr、Acr/Akf、Ayf、Amf、Acf・・・)の配列でなるマークセットを複数形成するテストパターン形成手段と、前記マークを検出するセンサ(20r/20f)と、該センサの検出信号(Sdr/Sdf)を検出データ(Ddr/Ddf)にデジタル変換するA/D変換手段(36r/36f)と、メモリ41と、前記A/D変換手段のA/D変換データを、走査位置(Nos)を特定して前記メモリに格納するデータ格納制御手段(1)と、前記メモリのA/D変換データに基づいて各マークの位置を算出し、異なるマークセット上の同色マークの基準位置に対するずれ量の平均値を算出する演算手段と、算出した各色マーク位置に基づいて、色間の作像ずれ量(dyy、dxy、dLxy・・・)を算出し、これをなくすように、各色作像タイミングを調整する色合わせ手段41とを備えるカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、各色作像ユニットの作像タイミングのずれによる色ずれをなくすことができる。
本実施形態は、前記データ格納制御手段(1)は、前記光センサの読取り信号の、マーク無しレベルとマーク有りレベルの間の異なった値の第1レベルおよび第2レベル、の間の範囲内のA/D変換データのみを、前記移動方向の検出信号読込み位置を特定して前記メモリに格納するカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、メモリに格納する読取りデータ(Ddr/Ddf)が、図14(b)に示すように、第1レベル(2V)以上第2レベル(3V)以下の読取り信号(Sdr/Sdf)のデジタルデータ(Ddr/Ddf)のみで、メモリに格納するデータ量を大幅に低減できる。これにより、小容量のメモリを用いることができ、また、データ処理が簡単かつ短時間になる。或いは、読取り信号(Sdr/Sdf)のサンプリングピッチ(Tsp)を小さくして高密度でデータ採取ができる。
本実施形態は、前記テストパターン形成手段(1)が、転写媒介体(10)上に、その移動方向(y)と直交する方向(x)の画像露光ラインの中間点の両側(r、f)に、該移動方向に並べて各色のマーク(Akr、Ayr、Amr、Acr/Akf,Ayf,Amf,Acf・・・)を所定順に、所定距離をおいて対で形成し、前記センサが対のマークのそれぞれを検出する一対であり、これに対応して前記A/D変換手段も一対であり、前記データ格納制御手段は、各A/D変換手段のA/D変換データを前記メモリに格納し、前記演算手段は、前記一対のマーク位置を算出し、前記色合わせ手段は、各色に付き算出した対のマーク位置の差に基づいて、スキュー(dsqy、・・・)を算出し、これをなくすように、各色の露光ラインの姿勢を調整するカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、各色間の作像ずれ量(dyy、dxy、dLxy/・・・)に加えて、色画像のスキューもなくすことができる。
本実施形態は、前記データ格納制御手段(1)は、前記光センサの読取り信号が第1レベル以上第2レベル以下の範囲内に有ると、これをあらわす情報を生成する範囲検出手段(39r/39f)および、該情報がある間所定周期(Tsp)でA/D変換データを、検出信号読込み位置(Nos)を特定して前記メモリに書込む制御手段(41)を含むカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、制御手段(41)は、範囲検出手段(39r/39f)の前記情報に応答して、該情報があるときのみ、A/D変換データをメモリに書込めば良く、制御手段(41)の仕事が少なく、制御手段(41)は、前記周期(Tsp)を短くした高密度の検出信号読み込みに適応できる。
本実施形態は、作像機構(6a〜6d/7a〜7d)がユニット化されて交換できるカラー画像形成装置において、ユニット交換検出手段(41、69a〜69d/79a〜79d)を備え、ユニット交換の検出(FPC=1)に対応して、複数の異なる色の作像間の色合わせ調整(CPA)を行うカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、ユニット交換が検出されると、色合わせ調整(CPA)が行われる。作像機構ユニットの交換があると、例えば感光体ドラムを含む潜像担持ユニットが交換されると、機体(カラー画像形成装置本体)に対する感光体ドラム軸のずれや軸心に対する周面の偏心などにより、色画像重ねずれ特性が変化するが、これによる色ずれがユニット交換のたびに再調整されるので、ユニット交換による色間ずれを無くすことができる。
本実施形態は、感光体を含む作像機構が複数(6a〜6d)あってそれぞれがユニット化されたものであり、ユニット交換検出手段は各ユニット個別の着脱を検出する複数の着脱検知手段(69a〜69d)を含むカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、それぞれが感光体ドラムを含む複数の潜像担持ユニットの少なくとも1つの交換が検出されると、色合わせ調整(CPA)が行われる。ユニット個別の、機体(カラー画像形成装置本体)に対する感光体ドラム軸のずれや軸心に対する周面の偏心などにより、色画像重ねずれ特性が変化するが、これによる色間ずれが、少なくとも1つのユニット交換のたびに再調整されるので、ユニット交換による色ずれを生じない。
本実施形態は、現像剤が異なる複数の現像機構(7a〜7d)がそれぞれユニット化されたものであり、ユニット交換検出手段は各ユニット個別の着脱を検出する複数の着脱検知手段(79a〜79d)を含むカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、現像ユニット(7a〜7d)の交換によっても、感光体ドラムの軸心位置がずれることがあるが、現像ユニット(7a〜7d)の少なくとも1つの交換が検出されると、色合わせ調整(CPA)が行われる。現像ユニット(7a〜7d)の少なくとも1つのユニット交換のたびに色ずれが再調整されるので、現像ユニット交換による色間ずれを生じない。
本実施形態は、色合わせ調整(CPA)を行うときには、作像プロセスパラメータを調整するプロセスコントロール(m27)も行う(図9参照)。ユニットは、色濃度再現特性に個性があり、使用回数(作像回数)によってもこれが変化するので、ユニットの交換があると、画像濃度およびカラー色が変わることがある。プロセスコントロール(m27)によって、各色作像プロセスパラメータが再調整されるので、ユニット交換による色変動も生じない。
本実施形態は、それぞれが感光体を含み、機体(カラー画像形成装置本体)に対して着脱できるようにユニット化された、複数の作像機構(6a〜6d/7a〜7d)と、各作像機構で形成される顕像を転写紙上に重ね転写する転写手段(10、11a〜11d)とを備えるカラー画像形成装置において、前記作像機構(6a〜6d/7a〜7d)のそれぞれの交換を検出する交換検知手段(41、69a〜69d/79a〜79d、64)と、該交換検知手段が交換を検出するとこれに対応して、異なった位置に各色像があるテストパターン画像を前記作像機構により形成する手段(41)と、テストパターン画像の各色像を読取る手段(20r/20f、1)と、各色画像を読取った情報にもとづいて各作像機構の像形成位置を調整する色合わせ調整手段(1)を備えるカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、作像機構ユニット交換が検出されると、色合わせ調整(CPA)が行われる。ユニットの交換があると、例えば感光体ドラムを含む潜像担持ユニットが交換されると、機体(カラー画像形成装置本体)に対する感光体ドラム軸のずれや軸心に対する周面の偏心などにより、色画像重ねずれ特性が変化するが、これによる色ずれがユニット交換のたびに自動的に再調整されるので、ユニット交換による色間ずれを生じない。
本実施形態は、交換検知手段は、機体(カラー画像形成装置本体)に対するユニット化された各作像機構の装着の有無を検出する装着検出手段(41、69a〜69d/79a〜79d、64)と、各作像機構ユニットにあって、新規供給時には装着検出手段が装着無しと見る位置にあるが、ユニット内の像形成機能要素(62/73)の駆動に連動して、装着検出手段が装着有りと見る位置に移動する、検知作用子(64/74)とを含むカラー画像形成装置である。
このカラー画像形成装置によれば、新規供給(新品)のユニットに交換された時に色合わせ調整(CPA)が行われる。新品ユニットの作像個性による色間ずれを補正する色合わせ調整(CPA)が自動的に行われる。更に、交換されるものが上記してきたようにユニット化されているので、ユニットのセットミスによる不具合の発生も抑えられる。
なお、上記実施形態において、転写媒介体として転写ベルトの代りに転写ドラムを用いるようにしてもよく、像担持体として感光体ドラム6a〜6dの代りに感光体ベルトを用いてもよい。また、テストパタ−ンを読み取る光センサ20f,20rは2個に限定されるものではない。
本実施形態は、マークセット全長よりも長い周長をもつ部品の一回転変動ムラをキャンセルするように、マークセット群を複数用意し、且つマークセット群間隔を360度/マークセット群個数分だけマークセット群の位相をずらして配置している。特に、本発明の請求項19、20、23、24、27、28の構成に関しては、マークセット群が2個である為、360度/2個=180度だけマークセット群の位相をずらしている。このため、従来取り切れなかった低周波一回転変動ムラをキャンセルでき、色ずれ補正精度を向上させることが可能となった。また、各マークセットの位相を上記180度だけずらす手段としては、本発明の実施例では、第1群のマークセットの位相と第2群のマークセットの位相を転写ベルト10の2.5周分だけずらすことによって達成している。これは、MPU41が第1群のマークセットの位相と第2群のマークセットの位相を転写ベルト10の2.5周分だけずらすように書込みユニット5に上記テストパターン信号発生器からテストパターン信号を与えさせることにより実現される。当然、各マークセットの位相をずらす量は、転写ベルト10の2.5周に限定されることは無く、転写ベルト10の0.5周でも良いし、転写ベルト10の1.5周、3.5周、4.5周、N.5(Nは整数)でも良い。
また、図59(b)に示すようにマークセットを配置し、色ずれ補正1にて求めた補正量aと色ずれ補正2にて求めた補正量bから(a+b)/2として(例えば、色ずれ補正を4回行った場合には、その4回の色ずれ補正にて求めた補正量a、b,c,dから(a+b+c+d)/4として)画像形成時に使用する補正量を求める様に計算方法を設定したので、低周波一回転変動ムラをキャンセルでき、色ずれ補正精度を向上させることが可能となった。
また、転写ベルトもしくは転写ベルトを使用しているユニットを交換した際は、新たな転写ベルトに対応すべく、色ずれ補正を行うようにしている。これは、自動実行するように上記ユニットの交換を検知するユニット交換検知センサ等を設けておいても良いし、手順書等に記載しておいても良い。
図60は、縦軸が転写ベルト10の位置変動(位置ずれ量)をsin波で表し、横棒が各色の作像タイミングを表している。転写ベルト等の周長が長い物は、図60に示すように低周波となる為、各色の作像を行っている時の位置変動が異なってくる。これは、図60からも分るように色ずれの要因となっている。
図61は、各色の位置ずれ(狙いとする描画位置からのずれを位置ずれと表現し、相対的な2色間のずれを色ずれと呼ぶ)を模式的に表したものである。このように各色の位置ずれは低周波変動により異なる。この変動を実際の画像上での動き(色ずれ)として表した物が図62である。これは、図61より、黒に対する色ずれとして表現したものであり、M−K、C−K、Y−Kの演算をしたものである。
この図62から分るように、転写ベルト10の変動の振幅が0−Peakで1(図60)であっても、各色の色ずれ最大値は1を越えてしまうことがある(今回の計算はマゼンタ書き出しと転写ベルト10の変動位相0度を合わせたものである。実際、この変動位相は絶えず変化していく。)ので、その比率分だけ色ずれが増幅されてしまうことになる。
カラー画像形成装置の一例を示す斜視図である。 同カラー画像形成装置におけるカラープリンタPTRの機構を示すブロック図である。 同カラー画像形成装置のシステム構成を示すブロック図である。 (a)は同カラー画像形成装置の潜像形成ユニットおよび現像ユニットの前面を示す正面図、(b)および(c)は同潜像形成ユニットのねじ付きピン部のユニット新品時で複写機に装着された直後の状態、装着後に帯電ローラが回転駆動された後の状態を示す縦断面図である。 同カラー画像形成装置の転写ベルトを示す平面図である。 同カラー画像形成装置のプロセスコントローラの一部分を示すブロック図である。 同プロセスコントローラのマイクロコンピュータのプリント制御フローを示すフローチャートである。 同プリント制御フローの「調整」と「色合わせ」を示すフローチャートである。 同「色合わせ」における「テストパターンの形成と計測」を示すフローチャートである。 同「テストパターンの形成と計測」における割り込み処理を示すフローチャートである。 図9の「マーク中心点位置の算出」の一部を示すフローチャートである。 図9の「マーク中心点位置の算出」CPAの他の一部を示すフローチャートである。 上記転写ベルトに形成されるカラーマークの分布を示す平面図、および、上記カラー画像形成装置における光センサ20rのカラーマーク検出信号Sdrのレベル変化を示すタイムチャートである。 (a)は図13に示す検出信号Sdrのタイムチャートの一部を拡大して示すタイムチャート、(b)は(a)に示す検出信号の内、そのA/D変換データがFIFOメモリに書込まれる範囲のみを摘出して示すタイムチャートである。 図9に示す「平均パターンの算出」MPAによって算出される平均値データMar,・・・と、それらが中心点位置となる仮想マークMAkr,・・・、すなわち平均値データ群で表されるマーク列を示す平面図である。 (a)は上記カラー画像形成装置及び他のカラー画像形成装置における転写ベルトの1周長に形成するテストパターンの分布を、感光体ドラムの回転角度対応のマーク形成位置ずれと共に示す図である。 本発明の一実施形態の転写ベルト付近を示す斜視図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための合成波作成条件を示す図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための第2の計算結果の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同第2の計算結果の他の一部を示す図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための第3の計算結果であるマーク間隔のずれ量の分布、最大値max、最小値min、平均値avの例を示す図である。 同実施形態のマーク配置を決めるための最初の計算結果を示す図である。 上記第3の計算結果の一部を示す図である 上記第3の計算結果から作成した各色マークのずれ量を示す図である。 上記実施形態の転写ベルト一周変動時における、色ずれ補正実行タイミングと通紙タイミングを示す図である。 上記実施形態における転写ベルトの位置変動(位置ずれ量)をsin波で表す図である。 上記実施形態における各色の位置ずれを模式的に表す図である。 上記実施形態における各色の位置ずれを実際の画像上での動き(色ずれ)として表す図である。 上記実施形態における転写ベルトの厚み偏差とその影響による色ずれ量の関係を表す図である。
符号の説明
5 書込みユニット
6a〜6d 感光体ドラム
7a〜7d 現像ユニット
9 駆動ローラ
10 転写ベルト
11a〜11d 転写器
13a テンションローラ
13b 従動ローラ
20r,20f 光センサ
24 読取りユニット
SBU センサボードユニット
41 MPU
60a〜60d 潜像形成ユニット
61 軸体の端部
62 帯電ローラ
62a 回転軸
63 クリーニングパッド
64:ねじ付きピン 65:スリーブ
66 戻しばね
67 前面カバー
68 支持板
69a〜69d マイクロスイッチ
71 軸体の端部
79a〜79d マイクロスイッチ
80 面板ユニット
81 面板
82 プリント基板
83 外面カバー
84 内面カバー

Claims (3)

  1. 像担持体駆動系によって像担持体を回転させて転写駆動系により転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置における前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する色ずれ検出補正方法において、
    前記マークセット内でのマーク間隔及びマークセット間の間隔としての、
    1.基準色と他の色のマーク間隔
    2.同色のマーク間隔
    3.マークセット間の間隔
    を、前記像担持体駆動系及び前記転写駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が前記複数色の画像のずれの補正可能な範囲以下となるように設定し、1回の色ずれ補正動作内に所定個数のマークを1群とした前記マークセットを2群形成し、1群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波となる前記転写媒体としての無端状ベルトの周期の波を対象として、180度だけ位相がずれるように前記2群のマークセットを配置し、前記色ずれ量の検出及び補正を実行するタイミングは少なくとも全群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い前記一回転周波数の部品が交換された際に実行し、
    前記2群のマークセットのうちの第2群のマークセットの書き出し位置は、前記2群のマークセットのうちの第1群のマークセットの書き出し位置から、前記無端状ベルトの回転周期において2.5周後であることを特徴とする色ずれ検出補正方法。
  2. 像担持体駆動系によって像担持体を回転させて転写駆動系により転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置における前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ各色のマークの配列で構成されるマークセットを複数形成し、この複数のマークセットの各マークをセンサで検出して前記画像のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する色ずれ検出補正方法において、
    前記マークセット内でのマーク間隔及び前記マークセット間の間隔としての、
    1.基準色と他の色のマーク間隔
    2.同色のマーク間隔
    3.マークセット間の間隔
    を、前記像担持体駆動系及び前記転写駆動系により発生する駆動ムラ周波数の少なくとも2種類以上からなる合成波に対して色ずれ量を算出する際の前記合成波による算出誤差が20μm以下となるように設定し、1回の色ずれ補正動作内に所定個数のマークを1群とした前記マークセットを2群形成し、1群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い一回転周波数の波となる前記転写媒体としての無端状ベルトの周期の波を対象として、180度だけ位相がずれるように前記2群のマークセットを配置し、前記色ずれ量の検出及び補正を実行するタイミングは少なくとも全群の前記マークセットの長さから求められる周波数よりも低い前記一回転周波数の部品が交換された際に実行し、
    前記2群のマークセットのうちの第2群のマークセットの書き出し位置は、前記2群のマークセットのうちの第1群のマークセットの書き出し位置から、前記無端状ベルトの回転周期において2.5周後であることを特徴とする色ずれ検出補正方法。
  3. 像担持体駆動系によって像担持体を回転させて転写駆動系により転写媒介体を回転させ、前記像担持体に複数色の画像を形成し、この複数色の画像を前記転写媒介体に重ねて転写するカラー画像形成装置において、
    前記転写媒介体上にその移動方向に並ぶ複数色のマークの配列でなるマークセットを複数形成する手段と、前記マークを検出するセンサと、前記センサの検出結果に基づいて前記画像のずれ量を検出し、その検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する手段とを備え、請求項1または2に記載の色ずれ検出補正方法により前記画像のずれ量を検出してその検出結果に基づいて前記画像のずれ量を補正する色ずれ検出装置を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
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