JP4713781B2 - 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、画像形成装置に係り、特に、記録媒体や中間転写体などの画像担持体上の速度変動の影響を受けず、位置ずれを安定して測定可能な位置ずれ測定手段を備え、色ずれのない高品位画像を出力可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式で多色画像を得るには、異なった色の画像を各々形成し、それを記録媒体や中間転写体などの画像担持体上に重ね合わせる必要がある。美しい画像を得るには、各色のトナー像を精度良く重ね合わせることが重要である。
【０００３】
そこで、従来から、記録媒体や中間転写体などの画像担持体上に各色の基準パターンを一定の間隔で形成し、ＣＣＤなどのセンサを用いてその間隔を測定し、露光装置や感光体駆動装置や画像担持体搬送装置を制御する方法が提案されている。この種の装置としては、特開平６−２５３１５１号公報に記載されているものなどが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、画像位置ずれ量を測定するために、各色の基準パターン位置をセンサにより各々検知し、その時間間隔を測定し、得られた時間信号と画像担持体の移動速度とにより、各画像間のずれ量を計算していた。
【０００５】
基準パターン検出精度は、少なくとも数十μｍが要求されるので、センサとしては、解像度の高いＣＣＤを用いる方法がある。解像度の低いフォトダイオードを用いる場合には、検出精度を確保するために、サンプリングして得たデータに重心法などの演算処理を施し、基準パターンの位置をより詳細に推定する方法もある。
【０００６】
両方法とも、データを高速にサンプリングする必要があるとともに、演算装置および大容量のメモリが必要である。
【０００７】
また、解像度の高いＣＣＤを用いる方法では、ＣＣＤ駆動のため回路が複雑となり、回路規模の増大を招く。
【０００８】
解像度の低いフォトダイオードを用いる方法では、解像度が低いために、基準パターンが大型化し、画像担持体の移動速度の変動を受けやすくなる。この場合、複数のパターン間で時間間隔を測定しているので、測定値が画像担持体の移動速度の変動の影響を受け、誤差を生じてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、センサおよび周辺回路が簡単な構成で、画像担持体の速度変動の影響を受けず、位置ずれを安定して測定可能な位置ずれ測定手段を備え、色ずれのない高品位画像を出力可能な画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、互いに異なる色の画像を形成する画像形成部を複数有し、画像形成部で得られる複数の画像を重ね合わせ、画像担持体上に多色画像を得る画像形成装置において、画像担持体上に各色間の位置ずれに応じて色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを形成する基準パターン形成手段と、対象物の色相または濃度を反射光または透過光により測定可能であって且つ発光部と受光部とを有する濃度測定手段と、濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段と、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段とを備え、基準パターン形成手段は、測定用基準パターンを少なくとも副走査方向のずれ量を検知するためのパターンを含むように形成し、画像担持体の移動方向に平行な方向に副走査方向前方端を一致させるように重ね合わせた測定用基準パターンと副走査方向後方端を一致させるように重ね合わせた他の測定用基準パターンとの２種類を組で用い、副走査方向のずれ量を検知するためのパターンは、画像形成装置の副走査方向の最大位置ずれ量をＬｍａｘ，位置の基準となる位置基準画像の副走査方向長をＬｒ，位置ずれの測定の対象となる測定対象画像の副走査方向長をＬｍとし、測定対象画像と位置基準画像は、副走査方向前方端または副走査方向後方端が一致するように重ね合わせて副走査方向に複数並べられ、ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＬｂとし、濃度測定手段の測定範囲の直径をＤｓとするとき、Ｌｍ＝Ｌｂ＝Ｌｍａｘ，Ｌｍａｘ＜Ｌｒ，Ｌｒ＜Ｄｓ，Ｌｒ＞Ｌｍの関係を満たすようにする。
【００１１】
互いに異なる色の画像を形成する画像形成部を複数有し、画像形成部で得られる複数の画像を重ね合わせ、画像担持体上に多色画像を得る画像形成装置において、画像担持体上に各色間の位置ずれに応じて色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを形成する基準パターン形成手段と、対象物の色相または濃度を反射光または透過光により測定可能であって且つ発光部と受光部とを有する濃度測定手段と、濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段と、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段とを備え、基準パターン形成手段は、測定用基準パターンを少なくとも主走査方向のずれ量を検知するためのパターンを含むように形成し、画像担持体の移動方向に対して垂直な方向に平行な方向に主走査方向前方端を一致させるように重ね合わせた測定用基準パターンと主走査方向後方端を一致させるように重ね合わせた他の測定用基準パターンとの２種類を組で用い、主走査方向のずれ量を検知するためのパターンは、画像形成装置の主走査方向の最大位置ずれ量をＷｍａｘ，位置の基準となる位置基準画像の主走査方向幅をＷｒ，位置ずれの測定の対象となる測定対象画像の主走査方向幅をＷｍとし、測定対象画像と位置基準画像とは、主走査方向前方端または主走査方向後方端が一致するよう重ね合わせて主走査方向に複数並べられ、ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＷｂとし、濃度測定手段の測定範囲の直径をＤｓとするとき、Ｗｍ＝Ｗｂ＝Ｗｍａｘ，Ｗｍａｘ＜Ｗｒ，Ｗｒ＜Ｄｓ，Ｗｒ＞Ｗｍの関係を満たすようにする。
【００１２】
印写パラメータ調整手段は、印写パラメータの外部入力手段を備えることができる。
【００１３】
いずれの場合も、基準パターン形成手段による測定用基準パターンの形成に先立って、画像形成部のトナー付着量制御を含む現像安定化制御を実行する現像安定化制御手段を備えることが望ましい。
【００１４】
測定用基準パターンは、市松模様とすることができる。
【００１５】
発光部を白色光源にしてもよい。
【００１６】
発光部が赤色光源、緑色光源および青色光源を有するものにしてもよい。
【００１７】
シアン色の測定対象画像を測定するときは赤色光源を使用し、マゼンタ色の測定対象画像を測定するときは緑色光源を使用し、イエロー色の測定対象画像を測定するときは青色光源を使用することにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図１７を参照して、本発明による位置ずれ測定手段を備え、色ずれのない高品位画像を出力可能な画像形成装置の実施形態を説明する。
【００１９】
【実施形態１】
図１は、本発明による画像形成装置の実施形態１の系統構成を示すブロック図である。本実施形態１の画像形成装置は、各々ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの画像を形成する画像形成部８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙを直列に並べたいわゆるタンデム型の構成となっている。
【００２０】
図２は、ブラックの画像を形成する画像形成部８Ｋの構成の一例を示す模式図である。画像形成部８Ｋは、回転可能に支持した感光体ドラム１Ｋの周囲に、この感光体ドラム１Ｋの表面を帯電する帯電器２Ｋと、光ビームを走査して感光体ドラム１Ｋの表面を露光し静電潜像を形成する露光装置３Ｋと、感光体ドラム１Ｋの表面に形成された静電潜像を現像しトナーを付着させ可視(トナー)像を形成する現像装置４Ｋと、感光体ドラム１Ｋの表面に形成されたトナー像を記録用紙７に転写する転写器５Ｋと、転写後に用紙裏面の電荷を中和してすなわち除電して用紙を剥離しやすくする除電器１０Ｋと、感光体ドラム１上に残留したトナーの付着力を弱め除去しやすくするためのプレチャージャ１１Ｋと、残留するトナーを除去する感光体クリーナ６Ｋと、均一な帯電のために感光体ドラム１表面の残留電荷を除去する除電ランプ９Ｋとを備えている。
【００２１】
他の画像形成部８Ｃ，８Ｍ，８Ｙも、画像形成部８Ｋと同様に構成されている。
【００２２】
画像形成部は、ここに記述した構成には限定されない。例えば、露光装置３Ｋは、ＬＥＤアレイを用いてもよい。また、感光ドラム１Ｋは、ベルトでもよい。これらの構成の変更は、本発明の本質に何ら影響を与えない。
【００２３】
図１における画像担持体としての記録用紙７は、例えば連続紙であり、定着器１２に引っ張られ、矢印方向に搬送されている。
【００２４】
各感光体ドラム１Ｋ〜１Ｙの表面に形成されたトナー像は、転写器５Ｋ〜５Ｙにより記録用紙７に順次転写され、定着器１２により圧力と熱とを加えられ、永久画像となる。
【００２５】
本明細書では、画像形成部８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙおよび定着器１２の部分を印写部３２という。
【００２６】
印写制御装置３０は、印写部制御信号３５により印写部３２各部の動作タイミングなどを制御し、画像を形成するとともに、印写部パラメータ設定信号２８により、印写部３２各部のパラメータを調節する。
【００２７】
一般に、印写部３２および印写制御装置３０をプリンタエンジン２０という。
【００２８】
本実施形態１の画像形成装置においては、印写部３２および印写制御装置３０からなるプリンタエンジン２０に、反射濃度センサ１３と画像位置合わせ制御装置３１とを設置している。画像位置合わせ制御装置３１は、印写制御装置３０および反射濃度センサ１３と各種の信号線で結ばれている。
【００２９】
発光制御信号３４は、反射濃度センサ１３の発光部を制御する。反射光量信号３３は、反射濃度センサ１３で検出した反射光量に応じた電気信号である。
【００３０】
画像位置合わせ制御実行指令３６は、画像位置合わせ制御を実行する際に印写制御装置３０に対して送信される指令である。
【００３１】
画像データ３７は、画像位置合わせ制御を実行する時に形成すべき基準パターンの画像データである。測定タイミング信号３８は、印写制御装置３０が基準パターンを形成した後、画像位置合わせ制御装置３１に適切な測定タイミングを知らせる。
【００３２】
補正情報信号３９は、各色の画像位置ずれに対して、補正方向と量とを印写制御装置３０に伝える。
【００３３】
次に、反射濃度センサ１３と画像位置合わせ制御装置３１とについて、詳細に説明する。
【００３４】
図３は、本実施形態１の画像形成装置で用いる反射濃度センサ１３の構造を示す模式図である。
【００３５】
反射濃度センサ１３は、発光部１４と受光部１５とからなり、発光部１４から測定対象に光を照射し、その反射光を受光部１５が検出し、光量に応じた電圧を出力する。
【００３６】
本実施形態１の画像形成装置において、発光部１４は、白色発光ＬＥＤを使用している。発光部１４の発光量は、ＬＥＤに流す電流の増減により調節可能である。受光部１５は、フォトダイオードなどの光電変換素子を用いて実現できる。本実施形態１の画像形成装置でも、受光部１５は、発光部１４から射出される光の波長領域に感度を有するフォトダイオードを用いている。
【００３７】
測定対象表面の法線方向に対する発光部１４および受光部１５の角度は、測定対象物の表面の光学的特性に応じて決定され、測定対象が鏡面に近く、鏡面反射成分を測定するような場合は、θ１＝θ２に設定し、拡散が多く発生する場合は、θ１≠θ２に設定することが望ましい。
【００３８】
本実施形態１の場合、測定対象となるのは、記録用紙と定着前の各色トナー像との組合せであり、両者とも表面に細かな凹凸を有するので、表面で反射した光は、拡散反射する。したがって、θ１≠θ２に設定した。
【００３９】
反射濃度センサには、測定のために好ましい対象物との距離があり、この距離は、通常、数ｍｍ程度のものが多い。本実施形態１の反射濃度センサ１３においても、同程度の距離である。
【００４０】
発光部１４から測定対象物上に投影される光ビームの直径をセンサスポット径Ｄsと定義する。本実施形態１の反射濃度センサ１３において、センサスポット径Ｄｓは、約５ｍｍである。
【００４１】
図４は、画像位置合わせ制御装置３１の系統構成および機能を示すブロック図である。画像位置合わせ制御装置３１は、画像位置合わせ制御に用いる各種基準パターンが記憶されているパターン記憶部５３と、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３を各制御対象装置の補正値に変換する反射光量−補正値変換部５２と、これらを制御する画像位置合わせ制御装置制御部５８を含んでいる。
【００４２】
反射光量−補正値変換部５２は、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３を制御対象装置のパラメータへの補正値に変換する。
【００４３】
本実施形態１の画像形成装置において、主走査方向位置合わせは、印写制御装置３０が担当し、印写部パラメータ設定信号２８を用いて、露光装置３Ｋに対する露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙの主走査開始位置を制御する。
【００４４】
副走査方向位置合わせは、同じく、印写制御装置３０が担当し、印写部パラメータ設定信号２８を用いて、露光装置３Ｋに対する露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙの副走査開始位置を制御する。
【００４５】
したがって、反射光量−補正値変換部５２は、主走査方向の補正値が格納されている露光装置主走査補正値テーブル５４と、副走査方向の補正値が格納されている露光装置副走査補正値テーブル５５とに分かれている。
【００４６】
画像位置合わせ制御装置３１は、プリンタエンジン２０の出力画像の画質を高画質かつ安定に保つため、周囲の環境変動，装置内の条件変化，所定枚数の印刷，ユーザからの指令など、所定の条件を満たしたとき、画像位置合わせ制御実行指令３６を印写制御装置３０に送信する。
【００４７】
画像位置合わせ制御は、各色画像間の位置ずれを測定する画像位置ずれ量測定制御と、それを補正するずれ補正制御とからなる。
【００４８】
印写制御装置３０は、ジョブの切れ目などのタイミングに、通常の画像記録処理を一時中断し、画像位置合わせ制御装置３１から送られてくる基準パターンデータ３７に対応した画像の形成を開始する。
【００４９】
図５は、画像位置合わせ制御処理のうちの画像位置ずれ量測定制御の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
この画像位置ずれ量測定制御においては、まず、発光量調整処理がなされる(Ｓ００１)。発光量調整処理(Ｓ００１)においては、反射濃度センサ１３に電源が供給される。画像位置合わせ制御装置制御部５８は、反射濃度センサ１３の発光部１４を所定の発光量で発光させ、そのときの記録用紙７からの反射光量信号３３を取り込む。画像位置合わせ制御装置制御部５８は、取り込んだ反射光量信号３３が所定の値に近付くように発光制御信号３４を調整していき、反射光量信号３３が所定の範囲内に入ったとき、発光量調整を終了する。このときの発光制御信号３４の値を発光条件としてメモリに記憶し、発光量調整処理(Ｓ００１)を終了する。
【００５１】
本実施形態１では、各モードの発光量を調整する基準として記録用紙７を用いたが、事前にトナー付着量制御などの画質安定化制御が実行されており、トナー付着量が安定している場合は、画像担持体上の画像の代わりに、ブラックのストライプ画像などの決まったパターンに対して校正する方法も考えられる。また、所定の反射率を有する校正板のようなものを配置し、この校正板を用いて発光量を調整してもよい。
【００５２】
図５において、発光量調整処理(Ｓ００１)が終わると、画像位置合わせ制御装置制御部３１は、付着量チェック処理(Ｓ００２)を実施する。画像位置ずれ量の測定において、いずれかの色のトナー付着量が不充分であると、反射濃度センサ１３の発光部１４から照射された光に対する吸収が不足となり、測定誤差を生じる。
【００５３】
この付着量チェック処理は、この測定誤差を防止するため、各色のトナー付着量が不足していないかどうかをチェックする制御である。
【００５４】
図６は、画像位置ずれ量測定処理の内の付着量チェック処理の手順を示すフローチャートである。付着量チェック処理に入ると、画像位置合わせ制御装置制御部５８は、付着量チェック用パターン３９をパターン記憶部５３から読み出し、印写制御装置３０に送信する。
【００５５】
印写制御装置３０は、付着量チェック用パターン３９を形成するように、印写部３２の各部を制御する(Ｓ１０１)。
【００５６】
付着量チェック用パターン３９は、一定の面積を有する単色のベタ画像である。本実施形態１では、この付着量チェック用パターン３９は、長方形であり、その一辺の長さは、主走査方向に２Ｄs，副走査方向に４Ｄsに規定しており、それぞれ１０ｍｍ，２０ｍｍである。
【００５７】
本実施形態１の画像形成装置は、解像度６００dpiであり、１ドットは約４２μｍであるから、各色の付着量チェック用パターン３９の大きさは、主走査方向幅＝２３８ドット、副走査方向長＝４７６ドットとした。
【００５８】
付着量チェック用パターン３９が、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの順番に形成されると、印写制御装置３０は、まず、ブラックの付着量チェック用パターン３９Ｋを反射濃度センサ１３で確実に測定できるタイミングに合わせて測定タイミング信号３８を送出する。
【００５９】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、測定タイミング信号３８に従って反射光量信号３３を取り込み(Ｓ１０２)、ＰＫとして記憶する(Ｓ１０３)。
【００６０】
ここで、付着量チェック用パターン３９の副走査方向長は、反射濃度センサ１３のスポット径Ｄsよりも大きく形成されているので、測定値を安定させるために、パターン３９Ｋが通り過ぎるまでの間に複数回、反射光量信号３３を取り込み、その平均値を求めるのが望ましい。
【００６１】
この取り込み周期は、単に付着量チェック用パターン３９(記録用紙７)の移動速度，副走査方向長，画像位置ずれ測定装置制御部５８の性能に応じて決定する値であり、この周期自体に特別な意味はない。
【００６２】
以下、ブラックと同様に、シアンの付着量チェック用パターン３９Ｃも測定し(Ｓ１０４)、ＰＣとして記憶する(Ｓ１０５)。
【００６３】
以下、マゼンタ，イエローに対しても同様に測定し、各々ＰＭ，ＰＹとして記憶する。
【００６４】
図７は、用紙上の黒トナー像とシアントナー像のトナー付着量(ｍｇ／ｃｍ２)に対する反射濃度センサ１３の反射光量信号３３の特性を示す図である。
【００６５】
発光部１４は、白色発光しているので、ブラックのトナー像に対しては、トナー付着量の増加に伴って、出力は急峻に減少し、ある付着量以上で飽和する特性を示す。
【００６６】
他のカラートナー像に対しては、一部の波長の光のみが吸収されるので、反射光量信号３３は減少しながら、ブラックよりも高い出力で飽和する。
【００６７】
図７には、カラー特性の一例としてシアンの場合を描いてあるが、マゼンタ，イエローに対しても同様の特性を示す。これらの特性より、前記ＰＫ，ＰＣ，ＰＭ，ＰＹがそれぞれの飽和値に近ければ、付着量は十分であると判断し、トナー付着量チェック処理は、終了である。
【００６８】
発光部１４の発光波長の影響などで、この特性が各色でばらつく場合には、各々の色に対する飽和値を記憶しておく必要がある。
【００６９】
もし、いずれか一色でも付着量が不充分である場合には、精度の良い位置ずれ測定を実行できないので、画像位置ずれ制御装置制御部５８は、制御動作を中断し、印写制御装置３０に対して、トナー付着量を高濃度にするように要求するなどの処置を取る。
【００７０】
このトナー付着量チェック処理は、画像位置合わせ制御に先立って、トナー付着量の安定化制御がなされており、各色のトナーの付着量が十分であることが確実な場合には、省略することもできる。
【００７１】
また、十分な付着量を確保するため、制御可能な範囲で画像形成条件をトナー付着量が大きくなるように設定し、簡易に省略する方法も考えられる。
【００７２】
画像位置ずれ測定処理(図５)において、発光量調整処理(Ｓ００１)とトナー付着量チェック処理(Ｓ００２)が終了すると、制御装置３０は、各色の画像位置ずれ量を測定する(Ｓ００３〜Ｓ００５)。
【００７３】
位置ずれ量を測定するためには、位置ずれの基準が必要である。そこで、本実施形態１では、画像位置の基準をブラック画像位置とし、これに対する各色のずれ量を測定することにした。この場合、組合せとしては、ブラック−シアン(Ｋ−Ｃ)，ブラック−マゼンタ(Ｋ−Ｍ)，ブラック−イエロー(Ｋ−Ｙ)の３組となる。
【００７４】
副走査方向位置ずれ量測定に用いる基準パターン４０および主走査方向位置ずれ量測定に用いる基準パターン４１について、図８〜図１３を用いて説明する。
【００７５】
図８は、画像位置ずれ量測定処理中に形成される基準パターン群を上から見た図である。
【００７６】
記録用紙７は、矢印方向に搬送されており、この先に定着器１２がある。装置中心からオフセットした位置に反射濃度センサ１３が設置されており、各パターンは、反射濃度センサ１３の真下を通るような位置に形成される。
【００７７】
基準パターン４０は、副走査方向の画像位置ずれを測定するための基準パターンであり、他の基準パターン４１は、主走査方向の画像位置ずれを測定するための基準パターンである。
【００７８】
これらのパターンひとつの大きさは、前述の付着量チェックパターン３９と同一であって、主走査方向幅Ｗ＝２３８ドット，副走査方向長Ｌ＝４７６ドットである。
【００７９】
それぞれのパターンについて、パターンの構成を詳細に説明する。
【００８０】
図９は、図８において基準パターン群を一点鎖線Ａ−Ａ断面から見たときの４０Ａ−Ｋ−Ｃと４０Ｂ−Ｋ−Ｃの一部を示す図である。図９(ａ)には、４０Ａ−Ｋ−Ｃの断面を示し、図９(ｂ)には、同じく４０Ｂ−Ｋ−Ｃの断面を示す。
【００８１】
図９(ａ)，(ｂ)において、記録用紙７は、矢印方向に搬送されており、用紙が搬送される方向(図中矢印方向)を前方とする。図９(ａ)，(ｂ)には、位置基準画像６０と、測定対象画像６１とが示されており、Ｋ−Ｃパターンの場合、ブラックが位置基準画像６０、シアンが測定対象画像６１である。
【００８２】
同様に、Ｋ−Ｍパターンでは、ブラックを位置基準画像６０、マゼンタを測定対象画像６１であり、Ｋ−Ｙパターンでは、ブラックを位置基準画像６０、イエローを測定対象画像６１である。
【００８３】
図９(ａ)は、両パターンの前方端を一致させるように、位置基準画像６０の上にそれよりも副走査方向長の小さな測定対象画像６１を重ねたパターンであり、特に構成色を規定しない場合、単に基準パターン４０Ａと呼ぶ。
【００８４】
同様に，図９(ｂ)は、両パターンの後方端を一致させるように、位置基準画像６０の上に測定対象画像６１を重ねたパターンであり、特に構成色を規定しない場合、基準パターン４０Ｂと呼ぶ。
【００８５】
本実施形態１の装置では、最上流の画像形成部は、ブラック画像形成部８Ｋであるため、いずれのパターンにおいても、ブラックの位置基準画像６０の上に、各色の測定対象画像６１が重なっている状態になる。
【００８６】
図１０は、基準パターン４０Ａの各部の寸法を示す図である。図１０(ａ)は、基準パターン４０Ａの一部を上面から見た図であり、図１０(ｂ)は、位置基準画像６０のみを分離して描いた図である。同様に図１０(ｃ)は、測定対象画像６１のみを分離した図である。
【００８７】
ここで、位置基準画像６０の副走査方向長をＬｒ，測定対象画像６１の副走査方向長をＬｍ，ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＬbとする。
【００８８】
また、本実施形態１の装置における未制御時の副走査方向の最大位置ずれ量をＬmax，前述した反射濃度センサ１３のスポット径をＤsと定義すると、基準パターン４０Ａは、Ｌm＝Ｌb＝Ｌmax，Ｌmax＜Ｌr，Ｌr＜Ｄs，Ｄs＜Ｗの関係を満たすよう構成されている。
【００８９】
本実施形態１の画像形成装置は、前述したように解像度６００dpiであり、Ｌmaxの値としては、２００μｍ程度が見込まれている。このため、Ｌmaxは、５ドットとし、Ｌrは、８ドットに設定した。基準パターン４０Ｂも、重ね合わせ位置の違いだけで、寸法はまったく同一である。
【００９０】
このようなパターンを反射濃度センサ１３で測定した場合、発光部１４から射出された白色光は、複数のブラックの位置基準画像，複数の測定対象画像６１，記録用紙７に照射される。
【００９１】
ブラックトナー像は、ほぼ全ての波長の光を吸収するために、反射は起こらない。カラートナー像は、一部の波長の光を吸収し、残りは反射する性質を持つ。また、カラートナー像を通り抜けた光は、その下のブラックトナー像で吸収されるので、カラートナー像に照射された白色光の一部分のみが反射されることになる。これに対して、記録用紙７は、ほぼ全ての波長の光を拡散反射する。このため、反射濃度センサ１３の受光部１５に入射する反射光の成分としては、用紙表面からの反射光成分が支配的となる。
【００９２】
このような基準パターン４０において、位置ずれが発生した場合について図１１および図１２を用いて説明する。
【００９３】
図１１は、測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して前方にずれた場合を示す図である。図１１(ａ)は、基準パターン４０Ａに、図１１(ｂ)は、基準パターン４０Ｂに対応している。
【００９４】
測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して前方にずれた場合、前方端を合わせるように形成した基準パターン４０Ａの方は、測定対象画像６１が用紙部にはみ出してしまう。
【００９５】
このような状態になると、白色光を良く反射する用紙部の面積が減少し、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３は、減少する。
【００９６】
これに対し、基準パターン４０Ｂの方は、位置基準画像６０上に留まり、用紙部にはみ出すことはなく、反射光量信号３３は、画像ずれがない場合と同じである。
【００９７】
したがって、基準パターン４０Ｂに対する反射光量信号３３は、画像ずれ量がない時と同じであるのに対し、基準パターン４０Ａに対しては、反射光量信号３３が減少する。
【００９８】
図１２は、同様に、測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して後方にずれた場合を示す図である。図１２(ａ)は、基準パターン４０Ａに、図１２(ｂ)は、基準パターン４０Ｂに対応している。
【００９９】
測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して後方にずれた場合、図１２からわかるように、反射光強度信号３３は、基準パターン４０Ａに対しては、画像ずれ量がない時と同じであるのに対し、基準パターン４０Ｂに対しては、減少する。
【０１００】
すなわち、基準パターン４０Ａ，Ｂを反射濃度センサ１３を用いて測定すると、測定対象画像６１の位置基準画像６０に対する副走査方向のずれ方向と量が判別でき、さらに、反射濃度を測定しているので、記録用紙７の搬送速度の変動が起きたとしても、測定値に誤差を生じない。
【０１０１】
ただし、本実施形態１では、位置基準画像６０の副走査方向長Ｌｒから測定対象画像６１の副走査方向長Ｌｍを引いた値が、最大ずれ量Ｌｍａｘよりも小さく設定されているため、画像ずれ量がＬｍａｘに近い場合、基準パターン４０Ａ，Ｂとも出力が減少する。これに対しては、両者のうち、出力がより小さい方を選べばよい。
【０１０２】
この現象を避けるには、基準パターンにおいて、Ｌｒ−Ｌｍ＞Ｌｍａｘの条件を満たすようにしておけばよい。
【０１０３】
しかし、本実施形態１では、Ｌｒを小さくして、反射濃度センサ１３の測定スポットＤｓ内になるべく多くの本数のストライプを入れるために、この値とした。
【０１０４】
次に、主走査方向の位置ずれ量を測定するための基準パターン４１について説明する。
【０１０５】
主走査方向基準パターン４１は、副走査方向基準パターン４０を９０°回転させたパターンとなっている。
【０１０６】
図１３は、主走査方向位置ずれ量測定基準パターン４１を示す図である。図１３(ａ)，(ｂ)は、基準パターン４１の一部を上面から見た図であり、パターンの移動方向は、図中に矢印で示した方向である。図１３(ｃ)は、図１３(ａ)を一点鎖線Ｂ−Ｂ断面から見た断面図である。
【０１０７】
図１３には、位置基準画像６２と、測定対象画像６３とが示されている。Ｋ−Ｃパターンの場合、ブラックが位置基準画像６２、シアンが測定対象画像６３である。同様に、Ｋ−Ｍパターンでは、ブラックを位置基準画像６２、マゼンタを測定対象画像６３であり、Ｋ−Ｙパターンでは、ブラックを位置基準画像６２、イエローを測定対象画像６３である。
【０１０８】
図１３(ａ)は、主走査方向幅Ｗrの位置基準画像６２の上に、左端をそろえるように位置基準画像６２が重ねられており、これは、基準パターン４１Ａに対応する。図１３(ｂ)は、位置基準画像６２の上に、右端をそろえるように、位置基準画像６２が重ねられており、これは、基準パターン４１Ｂに対応する。
【０１０９】
ここで、主走査方向最大ずれ量をＷｍａｘ，位置基準画像６２の主走査方向幅をＷｒ，測定対象画像６３の主走査方向幅をＷｍ，両画像間の距離をＷｂとする。
【０１１０】
本実施形態１の装置では、Ｗmaxは、Ｌmaxとほぼ同じであるため、主走査方向基準パターン４１は、副走査方向基準パターン４０を９０°回転させただけで、各部の寸法は、同じに設定する。したがって、Ｗm，Ｗbは５ドットであり、Ｗrは８ドットである。
【０１１１】
主走査方向の画像位置ずれが起こり、測定対象画像６３が位置基準画像６２に対して左にずれた場合は、基準パターン４１Ａのみ、逆にずれた場合は、基準パターン４１Ｂのみに対する反射光量信号３３が減少することになる。
【０１１２】
図１４は、画像位置合わせ制御のうちシアン位置ずれ測定制御(Ｓ００３)の手順を示すフローチャートである。以上説明した基準パターン４０，４１を使用して、画像位置合わせ制御を実行する。
【０１１３】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、シアンの副走査方向位置ずれを測定するための副走査方向基準パターン４０Ａ−Ｋ−Ｃ，４０Ｂ−Ｋ−Ｃと主走査方向ずれ量を測定するための主走査方向基準パターン４１Ａ−Ｋ−Ｃ，４１Ｂ−Ｋ−Ｃのパターンデータとをパターン記憶部５３より読み出し、印写制御装置３２に送信する。
【０１１４】
印写制御装置３２は、これらのパターンを形成するよう、印写部３２を制御する(Ｓ２０１，Ｓ２０２)。
【０１１５】
その後、画像位置合わせ制御装置制御部５８は、測定タイミング信号３８に従って、反射光量信号３３を取り込み(Ｓ２０３)、変数ＳＣＡに記憶する(Ｓ２０４)。以下同様に、各パターンに対し、測定，記憶を繰り返し、シアン位置ずれ測定は終了となる。
【０１１６】
以下、マゼンタ(Ｓ００４)，イエロー(Ｓ００５)の位置ずれ測定を同様に実行し、画像位置ずれ量測定処理が終了し、ずれ補正制御に移行する。
【０１１７】
図１４に示した一連の制御により、シアンに対する画像位置ずれ量情報であるＳＣＡ，ＳＣＢ，ＭＣＡ，ＭＣＢの４つの値が得られた。
【０１１８】
画像位置合わせ制御装置３１の画像位置合わせ制御装置制御部５８は、副走査方向の位置ずれ方向と量を判断するために、ＳＣＡとＳＣＢの大小を比較する。
【０１１９】
前述の理由により、位置ずれがある場合、どちらかの値の方が小さいはずであり、ＳＣＡとＳＣＢのうち、ＳＣＡの方が小さければ、ずれ方向は前方であり、ＳＣＢの方が小さければずれ方向は後方である。
【０１２０】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、こうしてずれの方向を判断するとともに、小さい方の値を反射光量−補正値変換部５２内の露光装置副走査補正値テーブル５５に送る。
【０１２１】
露光装置副走査補正値テーブル５５は、シアン画像形成部８Ｃ内の露光装置３Ｃの副走査書き出し位置への補正値を求めるルックアップテーブル(ＬＵＴ)である。
【０１２２】
図１５は、反射濃度センサ１３の反射光量信号に対する位置ずれ量を示すグラフである。本実施形態１の画像形成装置の場合は、図１５に示した関係から、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３と画像ずれ量は等価であるので、複雑な演算をすることなく、反射光量信号３３を補正値に変換できる。
【０１２３】
ただし、発光部１５の発光波長や、使用しているトナーなどの関係上、図１５に示した特性が、各色に対して異なることが考えられる。このような場合は、各々に対応する複数のルックアップテーブル(ＬＵＴ)により、反射光量−補正値変換部５２を構成すればよい。
【０１２４】
同様に、主走査方向の位置ずれ方向と量を判断するために、ＭＣＡとＭＣＢの大小を比較する。ＭＣＡの方が小さければ、ずれ方向は左であり、ＭＣＢの方が小さければずれ方向は右である。
【０１２５】
こうしてずれの方向を判断するとともに、小さい方の値を反射光量−補正値変換部５２内の露光装置主走査補正値テーブル５４に送り、露光装置３Ｃの主走査書き出し位置への補正値に変換する。
【０１２６】
マゼンタ，イエローについても、同様に処理すると、シアン，マゼンタ，イエロー各色のブラックに対する主走査および副走査方向の補正値が求められる。
【０１２７】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、補正対象色の補正の方向および量を補正情報信号３９として、印写制御装置３０に送信する。
【０１２８】
印写制御装置３０は、印写部パラメータ信号２８により、各露光装置３Ｋ〜３Ｃにこれらの情報を伝え、位置ずれ量を最小とするように、露光装置３Ｋ〜３Ｙの主走査書き出し位置および副走査書き出し位置を設定し、画像位置合わせ制御が終了する。
【０１２９】
ここで、画像位置合わせのための制御パラメータは、この２つに限らない。画像位置合わせのための制御パラメータは、装置の構成に応じて決定されるべきであり、例えば、感光体ドラム１Ｋ〜１Ｙの回転速度制御などが考えられる。
【０１３０】
本実施形態１の画像形成装置は、連続紙を記録用紙７に用いていたが、もちろんカット紙を使用してもよい。
【０１３１】
本実施形態１では、定着前のトナー像について測定したが、これは、定着後でも可能である。
【０１３２】
ただし、定着後の画像に対しては、表面光沢などの影響に注意が必要である。
【０１３３】
また、反射濃度センサ１３を持たないような画像形成装置に対しては、装置の操作者または保守員が手動で制御装置３０の印写部パラメータ設定信号を調整して、記録用紙上に定着された位置ずれ測定用基準パターン４０，４１を補正することも考えられる。
【０１３４】
このような場合は、印写制御部３０には、タッチパネルやスイッチなどの外部入力手段が必要となる。
【０１３５】
このような場合の副走査方向位置合わせとしては、測定対象パターン６１の副走査書き出し位置を少しずつ変えた画像を多数印刷し、どの画像が良いかユーザまたは保守員が外部入力手段から入力することにより、印写制御部３０がそれに応じて印写部パラメータ設定信号２８を調整し、位置合わせをすることも考えられる。
【０１３６】
主走査方向に対しても同様である。
【０１３７】
人間の目は、明度や濃度の変動に対しては、敏感であるので、ルーペなどを用いることなく、高精度の位置合わせが可能である。
【０１３８】
画像記録装置の形態によっては、中間転写ベルトや用紙搬送ベルト(以下、単にベルトと呼ぶ)を有するものもある。
【０１３９】
このような画像形成装置においては、色ずれ測定のための基準パターンは、用紙上に形成される他、ベルト上に形成されることも考えられる。この場合は、ベルトの色や表面の形状に応じて、使用する光学式センサや基準パターンの構成をアレンジして測定すればよい。
【０１４０】
一例として、ベルト表面が滑らかであり、鏡面反射成分が強い場合について簡単に説明する。この場合は、用いる反射濃度センサ１３は、図４で説明したものと同一であり、また、基準パターン４０、４１は、パターンの下地としての記録用紙とベルトとの違いがあるだけで、図９〜図１３で説明したパターンと同一でよい。
【０１４１】
図９を再度用いて説明する。ただし、この場合、パターン形成下地すなわち画像担持体は、記録用紙ではなく、ベルトである。
【０１４２】
図９のようなパターンを反射濃度センサ１３で測定した場合、発光部１４から発せられた白色光は、ブラックの位置基準画像６０，各色の測定対象画像６１，ベルト上に照射される。
【０１４３】
ブラックトナー像は、ほぼ全ての波長の光を吸収するため、反射は、起こらない。カラートナー像は、一部の波長の光を吸収し、後は反射する性質を持つ。
【０１４４】
また、カラートナー像を通り抜けた光は、その下のブラックトナー像で吸収されるため、カラートナー像に照射された白色光の一部分のみが反射されることになる。
【０１４５】
これに対し、ベルトは、その色に応じて一部の波長の光を吸収し、残りの波長の光を鏡面反射する。
【０１４６】
このため、画像位置ずれがない場合、図９のようなパターンでは、拡散反射光をほとんど生じない。
【０１４７】
これに対して、画像位置ずれにより測定対象画像であるカラートナー像が、ベルト上にせり出してくるに従って、カラートナーを通り抜けた光が、ベルト上で反射し、カラートナー像で拡散されるため、拡散反射光量が増加する特性を示す。 この拡散反射光量を測定すると、画像位置ずれ量を計測できる。
【０１４８】
または、ベルト上に白色塗装部を設け、この上に基準パターンを形成することも考えられる。
【０１４９】
さらに、ベルトが透明な場合は、透過型の濃度センサを用いてもよい。
【０１５０】
これまでは、フルカラーの画像形成装置について説明してきたが、本発明は、２色カラーの画像形成装置やマルチカラーの画像形成装置に対しても、もちろん適用できる。
【０１５１】
【実施形態２】
図１６は、反射濃度センサ１３の実施形態の構造を示す模式図である。
反射濃度センサ１３は、発光部１４と受光部１５からなり、発光部１４により測定対象に光を照射し、その反射光を受光部１５が検出し、その光量に応じた電圧を出力するようになっている。
【０１５２】
本実施形態２の画像形成装置においては、発光部１４は、赤色ＬＥＤ１３Ｒ，緑色ＬＥＤ１３Ｇ，青色ＬＥＤ１３Ｂの３色のＬＥＤが１パッケージに収められたＲＧＢ−ＬＥＤを使用している。
【０１５３】
これらのＬＥＤの光量は、各ＬＥＤに流す発光電流により調節可能である。
【０１５４】
本実施形態２の多色画像形成装置は、フルカラーの多色画像形成装置であり、使用する色は、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの４色である。
【０１５５】
測定対象となるのは、定着前の用紙上トナー像であり、このような未定着のトナー像の表面は、細かな凹凸を有し、正反射をほとんど生じない。
【０１５６】
さらに各色について見てみると、ブラックは、ほぼ全ての波長の光を吸収し、反射を生じない。
【０１５７】
シアンのトナー像は、赤色領域の光を良く吸収し、他の波長の光は、拡散反射させる性質がある。
【０１５８】
同様に、マゼンタのトナー像は、緑色領域の光をを良く吸収し、イエローのトナー像は、青色領域の光を良く吸収し、他の波長の光は、拡散反射させる。
【０１５９】
画像位置ずれ量の測定制御処理を実行する場合、精度良く画像位置ずれを測定するためには、反射濃度センサ１３の出力特性は、測定下地である記録用紙とトナー像との間のコントラストができるだけ大きいことが望ましい。
【０１６０】
例えば、赤色光は、ブラックトナー像とシアントナー像には、ほぼ全吸収され、記録用紙上では、反射されるため、記録用紙上のＫ−Ｃパターンを測定するのに都合がよい。
【０１６１】
このため、Ｋ−Ｃの組合せパターンを測定する際には、発光部１４は、赤色ＬＥＤ１４Ｒのみを発光させ、このような状態をＫ−Ｃ測定モードとする。同様の理由により、Ｋ−Ｍの組合せには、緑色ＬＥＤ１４Ｇのみを発光させ、Ｋ−Ｙの組合せには、青色ＬＥＤ１４Ｂのみを発光させ、各々、Ｋ−Ｍ測定モード，Ｋ−Ｙ測定モードと呼ぶ。
【０１６２】
その他、受光部１５や、発光部１４と受光部１５との角度などの条件は、図４に示した光学式センサと同様である。
【０１６３】
このようにすると、画像位置合わせ制御装置３１は、画像位置ずれ量測定制御において、被測定パターンに応じて反射濃度センサ１３の測定モードを切り替えると、測定精度を高めることができる。
【０１６４】
また、白色光源と、各色の光学フィルタを装着した３つの受光部を用いて、反射濃度センサ１３を構成しても、同様の効果が得られる。
【０１６５】
【実施形態３】
図１７は、副走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４０の別のパターン構成を説明する図である。図１７は、主走査方向幅Ｗr，副走査方向長Ｌrで構成されている市松模様の位置基準画像６０の上に、主走査方向幅Ｗm，副走査方向長Ｌｍの測定対象画像６１を、前方端をそろえるようにして重ね合わせた測定用基準パターン４０Ａを示す図である。
【０１６６】
このようなパターンは、画像の移動に伴うセンサ出力変動が小さいという利点がある。
【０１６７】
一方、主走査方向にずれても出力が減少してしまうので、主走査方向の位置合わせ制御をした後に副走査方向の位置合わせ制御をするか、測定対象画像６１の主走査方向幅Ｗmを位置基準画像６０の主走査方向幅Ｗrよりも小さく設定して、はみ出さないようにするなどの対策が必要となる。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明によれば、各色間の位置ずれに応じて、色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを画像担持体上に形成するので、画像位置ずれを把握しやすい。
【０１６９】
その際に、対象物の色相または濃度を測定可能な濃度測定手段を用いて画像位置ずれ量を測定する濃度測定手段と、各色画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段と、前記濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段を有し、前記印写パラメータ調整手段は、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて印写パラメータを設定するよう構成したので、センサ，周辺回路とも簡単な構成で、画像担持体の速度変動の影響を受けず、位置ずれを安定して測定できる。
【０１７０】
その結果、画像位置ずれのない高画質な画像形成装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の実施形態１の系統構成を示すブロック図である。
【図２】ブラックの画像を形成する画像形成部８Ｋの構成の一例を示す模式図である。
【図３】実施形態１の画像形成装置で用いる反射濃度センサ１３の構造を示す模式図である。
【図４】画像位置合わせ制御装置３１の系統構成および機能を示すブロック図である。
【図５】画像位置合わせ制御処理のうちの画像位置ずれ量測定制御の動作を示すフローチャートである。
【図６】画像位置ずれ量測定処理の内の付着量チェック処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】用紙上の黒トナー像とシアントナー像のトナー付着量に対する反射濃度センサ１３の反射光量信号３３の特性を示す図である。
【図８】画像位置ずれ量測定処理中に形成される基準パターン群を上から見た図である。
【図９】図８において基準パターン群を一点鎖線Ａ−Ａ断面から見たときの４０Ａ−Ｋ−Ｃと４０Ｂ−Ｋ−Ｃの一部を示す図である。
【図１０】副走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４０のパターン構成を説明する図である。
【図１１】測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して前方にずれた場合を示す図である。
【図１２】測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して後方にずれた場合を示す図である。
【図１３】主走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４１のパターン構成を説明する図である。
【図１４】画像位置ずれ量測定制御のうちシアンの位置ずれ量測定制御手順を示すフローチャートである。
【図１５】反射濃度センサ１３の反射光量信号に対する位置ずれ量を示すグラフである。
【図１６】反射濃度センサ１３の実施形態の構造を示す模式図である。
【図１７】副走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４０の別のパターン構成を説明する図である。
【符号の説明】
Ｃ シアン
Ｋ ブラック
Ｍ マゼンタ
Ｙ イエロー
１ 感光体
２ 帯電器
３ 露光装置
４ 現像機
５ 転写器
６ 感光体クリーナ
７ 記録用紙
８ 画像形成部
９ 除電ランプ
１０ 用紙除電器
１１ プリチャージャ
１２ 定着部
１３ 反射濃度センサ
１４ 発光部
１５ 受光部
２０ プリンタエンジン
２８ 印写部パラメータ設定信号
３０ 印写制御装置
３１ 画像位置合わせ制御装置
３２ 印写部
３３ 反射光量信号
３４ 発光制御信号
３５ 印写部制御信号
３６ 画像位置合わせ制御実行指令
３７ 基準パターンデータ
３８ 測定タイミング信号
３９ 補正情報信号
４０ 副走査方向画像位置ずれ量測定用基準パターン
４１ 主走査方向画像位置ずれ量測定用基準パターン
５２ 反射光量−補正値変換部
５３ 基準パターン記憶部
５４ 露光装置主走査補正値テーブル
５５ 露光装置副走査補正値テーブル
５８ 画像位置合わせ制御装置制御部
６０ 位置基準画像
６１ 測定対象画像
６３ 位置基準画像
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置に係り、特に、記録媒体や中間転写体などの画像担持体上の速度変動の影響を受けず、位置ずれを安定して測定可能な位置ずれ測定手段を備え、色ずれのない高品位画像を出力可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式で多色画像を得るには、異なった色の画像を各々形成し、それを記録媒体や中間転写体などの画像担持体上に重ね合わせる必要がある。美しい画像を得るには、各色のトナー像を精度良く重ね合わせることが重要である。
【０００３】
そこで、従来から、記録媒体や中間転写体などの画像担持体上に各色の基準パターンを一定の間隔で形成し、ＣＣＤなどのセンサを用いてその間隔を測定し、露光装置や感光体駆動装置や画像担持体搬送装置を制御する方法が提案されている。この種の装置としては、特開平６−２５３１５１号公報に記載されているものなどが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来は、画像位置ずれ量を測定するために、各色の基準パターン位置をセンサにより各々検知し、その時間間隔を測定し、得られた時間信号と画像担持体の移動速度とにより、各画像間のずれ量を計算していた。
【０００５】
基準パターン検出精度は、少なくとも数十μｍが要求されるので、センサとしては、解像度の高いＣＣＤを用いる方法がある。解像度の低いフォトダイオードを用いる場合には、検出精度を確保するために、サンプリングして得たデータに重心法などの演算処理を施し、基準パターンの位置をより詳細に推定する方法もある。
【０００６】
両方法とも、データを高速にサンプリングする必要があるとともに、演算装置および大容量のメモリが必要である。
【０００７】
また、解像度の高いＣＣＤを用いる方法では、ＣＣＤ駆動のため回路が複雑となり、回路規模の増大を招く。
【０００８】
解像度の低いフォトダイオードを用いる方法では、解像度が低いために、基準パターンが大型化し、画像担持体の移動速度の変動を受けやすくなる。この場合、複数のパターン間で時間間隔を測定しているので、測定値が画像担持体の移動速度の変動の影響を受け、誤差を生じてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、センサおよび周辺回路が簡単な構成で、画像担持体の速度変動の影響を受けず、位置ずれを安定して測定可能な位置ずれ測定手段を備え、色ずれのない高品位画像を出力可能な画像形成装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、互いに異なる色の画像を形成する画像形成部を複数有し、画像形成部で得られる複数の画像を重ね合わせ、画像担持体上に多色画像を得る画像形成装置において、画像担持体上に各色間の位置ずれに応じて色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを形成する基準パターン形成手段と、対象物の色相または濃度を反射光または透過光により測定可能であって且つ発光部と受光部とを有する濃度測定手段と、濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段と、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段とを備え、基準パターン形成手段は、測定用基準パターンを少なくとも副走査方向のずれ量を検知するためのパターンを含むように形成し、画像担持体の移動方向に平行な方向に副走査方向前方端を一致させるように重ね合わせた測定用基準パターンと副走査方向後方端を一致させるように重ね合わせた他の測定用基準パターンとの２種類を組で用い、副走査方向のずれ量を検知するためのパターンは、画像形成装置の副走査方向の最大位置ずれ量をＬｍａｘ，位置の基準となる位置基準画像の副走査方向長をＬｒ，位置ずれの測定の対象となる測定対象画像の副走査方向長をＬｍとし、測定対象画像と位置基準画像は、副走査方向前方端または副走査方向後方端が一致するように重ね合わせて副走査方向に複数並べられ、ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＬｂとし、濃度測定手段の測定範囲の直径をＤｓとするとき、Ｌｍ＝Ｌｂ＝Ｌｍａｘ，Ｌｍａｘ＜Ｌｒ，Ｌｒ＜Ｄｓ，Ｌｒ＞Ｌｍの関係を満たすようにする。
【００１１】
互いに異なる色の画像を形成する画像形成部を複数有し、画像形成部で得られる複数の画像を重ね合わせ、画像担持体上に多色画像を得る画像形成装置において、画像担持体上に各色間の位置ずれに応じて色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを形成する基準パターン形成手段と、対象物の色相または濃度を反射光または透過光により測定可能であって且つ発光部と受光部とを有する濃度測定手段と、濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段と、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段とを備え、基準パターン形成手段は、測定用基準パターンを少なくとも主走査方向のずれ量を検知するためのパターンを含むように形成し、画像担持体の移動方向に対して垂直な方向に平行な方向に主走査方向前方端を一致させるように重ね合わせた測定用基準パターンと主走査方向後方端を一致させるように重ね合わせた他の測定用基準パターンとの２種類を組で用い、主走査方向のずれ量を検知するためのパターンは、画像形成装置の主走査方向の最大位置ずれ量をＷｍａｘ，位置の基準となる位置基準画像の主走査方向幅をＷｒ，位置ずれの測定の対象となる測定対象画像の主走査方向幅をＷｍとし、測定対象画像と位置基準画像とは、主走査方向前方端または主走査方向後方端が一致するよう重ね合わせて主走査方向に複数並べられ、ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＷｂとし、濃度測定手段の測定範囲の直径をＤｓとするとき、Ｗｍ＝Ｗｂ＝Ｗｍａｘ，Ｗｍａｘ＜Ｗｒ，Ｗｒ＜Ｄｓ，Ｗｒ＞Ｗｍの関係を満たすようにする。
【００１２】
印写パラメータ調整手段は、印写パラメータの外部入力手段を備えることができる。
【００１３】
いずれの場合も、基準パターン形成手段による測定用基準パターンの形成に先立って、画像形成部のトナー付着量制御を含む現像安定化制御を実行する現像安定化制御手段を備えることが望ましい。
【００１４】
測定用基準パターンは、市松模様とすることができる。
【００１５】
発光部を白色光源にしてもよい。
【００１６】
発光部が赤色光源、緑色光源および青色光源を有するものにしてもよい。
【００１７】
シアン色の測定対象画像を測定するときは赤色光源を使用し、マゼンタ色の測定対象画像を測定するときは緑色光源を使用し、イエロー色の測定対象画像を測定するときは青色光源を使用することにしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図１７を参照して、本発明による位置ずれ測定手段を備え、色ずれのない高品位画像を出力可能な画像形成装置の実施形態を説明する。
【００１９】
【実施形態１】
図１は、本発明による画像形成装置の実施形態１の系統構成を示すブロック図である。本実施形態１の画像形成装置は、各々ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの画像を形成する画像形成部８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙを直列に並べたいわゆるタンデム型の構成となっている。
【００２０】
図２は、ブラックの画像を形成する画像形成部８Ｋの構成の一例を示す模式図である。画像形成部８Ｋは、回転可能に支持した感光体ドラム１Ｋの周囲に、この感光体ドラム１Ｋの表面を帯電する帯電器２Ｋと、光ビームを走査して感光体ドラム１Ｋの表面を露光し静電潜像を形成する露光装置３Ｋと、感光体ドラム１Ｋの表面に形成された静電潜像を現像しトナーを付着させ可視(トナー)像を形成する現像装置４Ｋと、感光体ドラム１Ｋの表面に形成されたトナー像を記録用紙７に転写する転写器５Ｋと、転写後に用紙裏面の電荷を中和してすなわち除電して用紙を剥離しやすくする除電器１０Ｋと、感光体ドラム１上に残留したトナーの付着力を弱め除去しやすくするためのプレチャージャ１１Ｋと、残留するトナーを除去する感光体クリーナ６Ｋと、均一な帯電のために感光体ドラム１表面の残留電荷を除去する除電ランプ９Ｋとを備えている。
【００２１】
他の画像形成部８Ｃ，８Ｍ，８Ｙも、画像形成部８Ｋと同様に構成されている。
【００２２】
画像形成部は、ここに記述した構成には限定されない。例えば、露光装置３Ｋは、ＬＥＤアレイを用いてもよい。また、感光ドラム１Ｋは、ベルトでもよい。これらの構成の変更は、本発明の本質に何ら影響を与えない。
【００２３】
図１における画像担持体としての記録用紙７は、例えば連続紙であり、定着器１２に引っ張られ、矢印方向に搬送されている。
【００２４】
各感光体ドラム１Ｋ〜１Ｙの表面に形成されたトナー像は、転写器５Ｋ〜５Ｙにより記録用紙７に順次転写され、定着器１２により圧力と熱とを加えられ、永久画像となる。
【００２５】
本明細書では、画像形成部８Ｋ，８Ｃ，８Ｍ，８Ｙおよび定着器１２の部分を印写部３２という。
【００２６】
印写制御装置３０は、印写部制御信号３５により印写部３２各部の動作タイミングなどを制御し、画像を形成するとともに、印写部パラメータ設定信号２８により、印写部３２各部のパラメータを調節する。
【００２７】
一般に、印写部３２および印写制御装置３０をプリンタエンジン２０という。
【００２８】
本実施形態１の画像形成装置においては、印写部３２および印写制御装置３０からなるプリンタエンジン２０に、反射濃度センサ１３と画像位置合わせ制御装置３１とを設置している。画像位置合わせ制御装置３１は、印写制御装置３０および反射濃度センサ１３と各種の信号線で結ばれている。
【００２９】
発光制御信号３４は、反射濃度センサ１３の発光部を制御する。反射光量信号３３は、反射濃度センサ１３で検出した反射光量に応じた電気信号である。
【００３０】
画像位置合わせ制御実行指令３６は、画像位置合わせ制御を実行する際に印写制御装置３０に対して送信される指令である。
【００３１】
画像データ３７は、画像位置合わせ制御を実行する時に形成すべき基準パターンの画像データである。測定タイミング信号３８は、印写制御装置３０が基準パターンを形成した後、画像位置合わせ制御装置３１に適切な測定タイミングを知らせる。
【００３２】
補正情報信号３９は、各色の画像位置ずれに対して、補正方向と量とを印写制御装置３０に伝える。
【００３３】
次に、反射濃度センサ１３と画像位置合わせ制御装置３１とについて、詳細に説明する。
【００３４】
図３は、本実施形態１の画像形成装置で用いる反射濃度センサ１３の構造を示す模式図である。
【００３５】
反射濃度センサ１３は、発光部１４と受光部１５とからなり、発光部１４から測定対象に光を照射し、その反射光を受光部１５が検出し、光量に応じた電圧を出力する。
【００３６】
本実施形態１の画像形成装置において、発光部１４は、白色発光ＬＥＤを使用している。発光部１４の発光量は、ＬＥＤに流す電流の増減により調節可能である。受光部１５は、フォトダイオードなどの光電変換素子を用いて実現できる。本実施形態１の画像形成装置でも、受光部１５は、発光部１４から射出される光の波長領域に感度を有するフォトダイオードを用いている。
【００３７】
測定対象表面の法線方向に対する発光部１４および受光部１５の角度は、測定対象物の表面の光学的特性に応じて決定され、測定対象が鏡面に近く、鏡面反射成分を測定するような場合は、θ１＝θ２に設定し、拡散が多く発生する場合は、θ１≠θ２に設定することが望ましい。
【００３８】
本実施形態１の場合、測定対象となるのは、記録用紙と定着前の各色トナー像との組合せであり、両者とも表面に細かな凹凸を有するので、表面で反射した光は、拡散反射する。したがって、θ１≠θ２に設定した。
【００３９】
反射濃度センサには、測定のために好ましい対象物との距離があり、この距離は、通常、数ｍｍ程度のものが多い。本実施形態１の反射濃度センサ１３においても、同程度の距離である。
【００４０】
発光部１４から測定対象物上に投影される光ビームの直径をセンサスポット径Ｄsと定義する。本実施形態１の反射濃度センサ１３において、センサスポット径Ｄｓは、約５ｍｍである。
【００４１】
図４は、画像位置合わせ制御装置３１の系統構成および機能を示すブロック図である。画像位置合わせ制御装置３１は、画像位置合わせ制御に用いる各種基準パターンが記憶されているパターン記憶部５３と、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３を各制御対象装置の補正値に変換する反射光量−補正値変換部５２と、これらを制御する画像位置合わせ制御装置制御部５８を含んでいる。
【００４２】
反射光量−補正値変換部５２は、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３を制御対象装置のパラメータへの補正値に変換する。
【００４３】
本実施形態１の画像形成装置において、主走査方向位置合わせは、印写制御装置３０が担当し、印写部パラメータ設定信号２８を用いて、露光装置３Ｋに対する露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙの主走査開始位置を制御する。
【００４４】
副走査方向位置合わせは、同じく、印写制御装置３０が担当し、印写部パラメータ設定信号２８を用いて、露光装置３Ｋに対する露光装置３Ｃ，３Ｍ，３Ｙの副走査開始位置を制御する。
【００４５】
したがって、反射光量−補正値変換部５２は、主走査方向の補正値が格納されている露光装置主走査補正値テーブル５４と、副走査方向の補正値が格納されている露光装置副走査補正値テーブル５５とに分かれている。
【００４６】
画像位置合わせ制御装置３１は、プリンタエンジン２０の出力画像の画質を高画質かつ安定に保つため、周囲の環境変動，装置内の条件変化，所定枚数の印刷，ユーザからの指令など、所定の条件を満たしたとき、画像位置合わせ制御実行指令３６を印写制御装置３０に送信する。
【００４７】
画像位置合わせ制御は、各色画像間の位置ずれを測定する画像位置ずれ量測定制御と、それを補正するずれ補正制御とからなる。
【００４８】
印写制御装置３０は、ジョブの切れ目などのタイミングに、通常の画像記録処理を一時中断し、画像位置合わせ制御装置３１から送られてくる基準パターンデータ３７に対応した画像の形成を開始する。
【００４９】
図５は、画像位置合わせ制御処理のうちの画像位置ずれ量測定制御の動作を示すフローチャートである。
【００５０】
この画像位置ずれ量測定制御においては、まず、発光量調整処理がなされる(Ｓ００１)。発光量調整処理(Ｓ００１)においては、反射濃度センサ１３に電源が供給される。画像位置合わせ制御装置制御部５８は、反射濃度センサ１３の発光部１４を所定の発光量で発光させ、そのときの記録用紙７からの反射光量信号３３を取り込む。画像位置合わせ制御装置制御部５８は、取り込んだ反射光量信号３３が所定の値に近付くように発光制御信号３４を調整していき、反射光量信号３３が所定の範囲内に入ったとき、発光量調整を終了する。このときの発光制御信号３４の値を発光条件としてメモリに記憶し、発光量調整処理(Ｓ００１)を終了する。
【００５１】
本実施形態１では、各モードの発光量を調整する基準として記録用紙７を用いたが、事前にトナー付着量制御などの画質安定化制御が実行されており、トナー付着量が安定している場合は、画像担持体上の画像の代わりに、ブラックのストライプ画像などの決まったパターンに対して校正する方法も考えられる。また、所定の反射率を有する校正板のようなものを配置し、この校正板を用いて発光量を調整してもよい。
【００５２】
図５において、発光量調整処理(Ｓ００１)が終わると、画像位置合わせ制御装置制御部３１は、付着量チェック処理(Ｓ００２)を実施する。画像位置ずれ量の測定において、いずれかの色のトナー付着量が不充分であると、反射濃度センサ１３の発光部１４から照射された光に対する吸収が不足となり、測定誤差を生じる。
【００５３】
この付着量チェック処理は、この測定誤差を防止するため、各色のトナー付着量が不足していないかどうかをチェックする制御である。
【００５４】
図６は、画像位置ずれ量測定処理の内の付着量チェック処理の手順を示すフローチャートである。付着量チェック処理に入ると、画像位置合わせ制御装置制御部５８は、付着量チェック用パターン３９をパターン記憶部５３から読み出し、印写制御装置３０に送信する。
【００５５】
印写制御装置３０は、付着量チェック用パターン３９を形成するように、印写部３２の各部を制御する(Ｓ１０１)。
【００５６】
付着量チェック用パターン３９は、一定の面積を有する単色のベタ画像である。本実施形態１では、この付着量チェック用パターン３９は、長方形であり、その一辺の長さは、主走査方向に２Ｄs，副走査方向に４Ｄsに規定しており、それぞれ１０ｍｍ，２０ｍｍである。
【００５７】
本実施形態１の画像形成装置は、解像度６００dpiであり、１ドットは約４２μｍであるから、各色の付着量チェック用パターン３９の大きさは、主走査方向幅＝２３８ドット、副走査方向長＝４７６ドットとした。
【００５８】
付着量チェック用パターン３９が、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの順番に形成されると、印写制御装置３０は、まず、ブラックの付着量チェック用パターン３９Ｋを反射濃度センサ１３で確実に測定できるタイミングに合わせて測定タイミング信号３８を送出する。
【００５９】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、測定タイミング信号３８に従って反射光量信号３３を取り込み(Ｓ１０２)、ＰＫとして記憶する(Ｓ１０３)。
【００６０】
ここで、付着量チェック用パターン３９の副走査方向長は、反射濃度センサ１３のスポット径Ｄsよりも大きく形成されているので、測定値を安定させるために、パターン３９Ｋが通り過ぎるまでの間に複数回、反射光量信号３３を取り込み、その平均値を求めるのが望ましい。
【００６１】
この取り込み周期は、単に付着量チェック用パターン３９(記録用紙７)の移動速度，副走査方向長，画像位置ずれ測定装置制御部５８の性能に応じて決定する値であり、この周期自体に特別な意味はない。
【００６２】
以下、ブラックと同様に、シアンの付着量チェック用パターン３９Ｃも測定し(Ｓ１０４)、ＰＣとして記憶する(Ｓ１０５)。
【００６３】
以下、マゼンタ，イエローに対しても同様に測定し、各々ＰＭ，ＰＹとして記憶する。
【００６４】
図７は、用紙上の黒トナー像とシアントナー像のトナー付着量(ｍｇ／ｃｍ２)に対する反射濃度センサ１３の反射光量信号３３の特性を示す図である。
【００６５】
発光部１４は、白色発光しているので、ブラックのトナー像に対しては、トナー付着量の増加に伴って、出力は急峻に減少し、ある付着量以上で飽和する特性を示す。
【００６６】
他のカラートナー像に対しては、一部の波長の光のみが吸収されるので、反射光量信号３３は減少しながら、ブラックよりも高い出力で飽和する。
【００６７】
図７には、カラー特性の一例としてシアンの場合を描いてあるが、マゼンタ，イエローに対しても同様の特性を示す。これらの特性より、前記ＰＫ，ＰＣ，ＰＭ，ＰＹがそれぞれの飽和値に近ければ、付着量は十分であると判断し、トナー付着量チェック処理は、終了である。
【００６８】
発光部１４の発光波長の影響などで、この特性が各色でばらつく場合には、各々の色に対する飽和値を記憶しておく必要がある。
【００６９】
もし、いずれか一色でも付着量が不充分である場合には、精度の良い位置ずれ測定を実行できないので、画像位置ずれ制御装置制御部５８は、制御動作を中断し、印写制御装置３０に対して、トナー付着量を高濃度にするように要求するなどの処置を取る。
【００７０】
このトナー付着量チェック処理は、画像位置合わせ制御に先立って、トナー付着量の安定化制御がなされており、各色のトナーの付着量が十分であることが確実な場合には、省略することもできる。
【００７１】
また、十分な付着量を確保するため、制御可能な範囲で画像形成条件をトナー付着量が大きくなるように設定し、簡易に省略する方法も考えられる。
【００７２】
画像位置ずれ測定処理(図５)において、発光量調整処理(Ｓ００１)とトナー付着量チェック処理(Ｓ００２)が終了すると、制御装置３０は、各色の画像位置ずれ量を測定する(Ｓ００３〜Ｓ００５)。
【００７３】
位置ずれ量を測定するためには、位置ずれの基準が必要である。そこで、本実施形態１では、画像位置の基準をブラック画像位置とし、これに対する各色のずれ量を測定することにした。この場合、組合せとしては、ブラック−シアン(Ｋ−Ｃ)，ブラック−マゼンタ(Ｋ−Ｍ)，ブラック−イエロー(Ｋ−Ｙ)の３組となる。
【００７４】
副走査方向位置ずれ量測定に用いる基準パターン４０および主走査方向位置ずれ量測定に用いる基準パターン４１について、図８〜図１３を用いて説明する。
【００７５】
図８は、画像位置ずれ量測定処理中に形成される基準パターン群を上から見た図である。
【００７６】
記録用紙７は、矢印方向に搬送されており、この先に定着器１２がある。装置中心からオフセットした位置に反射濃度センサ１３が設置されており、各パターンは、反射濃度センサ１３の真下を通るような位置に形成される。
【００７７】
基準パターン４０は、副走査方向の画像位置ずれを測定するための基準パターンであり、他の基準パターン４１は、主走査方向の画像位置ずれを測定するための基準パターンである。
【００７８】
これらのパターンひとつの大きさは、前述の付着量チェックパターン３９と同一であって、主走査方向幅Ｗ＝２３８ドット，副走査方向長Ｌ＝４７６ドットである。
【００７９】
それぞれのパターンについて、パターンの構成を詳細に説明する。
【００８０】
図９は、図８において基準パターン群を一点鎖線Ａ−Ａ断面から見たときの４０Ａ−Ｋ−Ｃと４０Ｂ−Ｋ−Ｃの一部を示す図である。図９(ａ)には、４０Ａ−Ｋ−Ｃの断面を示し、図９(ｂ)には、同じく４０Ｂ−Ｋ−Ｃの断面を示す。
【００８１】
図９(ａ)，(ｂ)において、記録用紙７は、矢印方向に搬送されており、用紙が搬送される方向(図中矢印方向)を前方とする。図９(ａ)，(ｂ)には、位置基準画像６０と、測定対象画像６１とが示されており、Ｋ−Ｃパターンの場合、ブラックが位置基準画像６０、シアンが測定対象画像６１である。
【００８２】
同様に、Ｋ−Ｍパターンでは、ブラックを位置基準画像６０、マゼンタを測定対象画像６１であり、Ｋ−Ｙパターンでは、ブラックを位置基準画像６０、イエローを測定対象画像６１である。
【００８３】
図９(ａ)は、両パターンの前方端を一致させるように、位置基準画像６０の上にそれよりも副走査方向長の小さな測定対象画像６１を重ねたパターンであり、特に構成色を規定しない場合、単に基準パターン４０Ａと呼ぶ。
【００８４】
同様に，図９(ｂ)は、両パターンの後方端を一致させるように、位置基準画像６０の上に測定対象画像６１を重ねたパターンであり、特に構成色を規定しない場合、基準パターン４０Ｂと呼ぶ。
【００８５】
本実施形態１の装置では、最上流の画像形成部は、ブラック画像形成部８Ｋであるため、いずれのパターンにおいても、ブラックの位置基準画像６０の上に、各色の測定対象画像６１が重なっている状態になる。
【００８６】
図１０は、基準パターン４０Ａの各部の寸法を示す図である。図１０(ａ)は、基準パターン４０Ａの一部を上面から見た図であり、図１０(ｂ)は、位置基準画像６０のみを分離して描いた図である。同様に図１０(ｃ)は、測定対象画像６１のみを分離した図である。
【００８７】
ここで、位置基準画像６０の副走査方向長をＬｒ，測定対象画像６１の副走査方向長をＬｍ，ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＬbとする。
【００８８】
また、本実施形態１の装置における未制御時の副走査方向の最大位置ずれ量をＬmax，前述した反射濃度センサ１３のスポット径をＤsと定義すると、基準パターン４０Ａは、Ｌm＝Ｌb＝Ｌmax，Ｌmax＜Ｌr，Ｌr＜Ｄs，Ｄs＜Ｗの関係を満たすよう構成されている。
【００８９】
本実施形態１の画像形成装置は、前述したように解像度６００dpiであり、Ｌmaxの値としては、２００μｍ程度が見込まれている。このため、Ｌmaxは、５ドットとし、Ｌrは、８ドットに設定した。基準パターン４０Ｂも、重ね合わせ位置の違いだけで、寸法はまったく同一である。
【００９０】
このようなパターンを反射濃度センサ１３で測定した場合、発光部１４から射出された白色光は、複数のブラックの位置基準画像，複数の測定対象画像６１，記録用紙７に照射される。
【００９１】
ブラックトナー像は、ほぼ全ての波長の光を吸収するために、反射は起こらない。カラートナー像は、一部の波長の光を吸収し、残りは反射する性質を持つ。また、カラートナー像を通り抜けた光は、その下のブラックトナー像で吸収されるので、カラートナー像に照射された白色光の一部分のみが反射されることになる。これに対して、記録用紙７は、ほぼ全ての波長の光を拡散反射する。このため、反射濃度センサ１３の受光部１５に入射する反射光の成分としては、用紙表面からの反射光成分が支配的となる。
【００９２】
このような基準パターン４０において、位置ずれが発生した場合について図１１および図１２を用いて説明する。
【００９３】
図１１は、測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して前方にずれた場合を示す図である。図１１(ａ)は、基準パターン４０Ａに、図１１(ｂ)は、基準パターン４０Ｂに対応している。
【００９４】
測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して前方にずれた場合、前方端を合わせるように形成した基準パターン４０Ａの方は、測定対象画像６１が用紙部にはみ出してしまう。
【００９５】
このような状態になると、白色光を良く反射する用紙部の面積が減少し、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３は、減少する。
【００９６】
これに対し、基準パターン４０Ｂの方は、位置基準画像６０上に留まり、用紙部にはみ出すことはなく、反射光量信号３３は、画像ずれがない場合と同じである。
【００９７】
したがって、基準パターン４０Ｂに対する反射光量信号３３は、画像ずれ量がない時と同じであるのに対し、基準パターン４０Ａに対しては、反射光量信号３３が減少する。
【００９８】
図１２は、同様に、測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して後方にずれた場合を示す図である。図１２(ａ)は、基準パターン４０Ａに、図１２(ｂ)は、基準パターン４０Ｂに対応している。
【００９９】
測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して後方にずれた場合、図１２からわかるように、反射光強度信号３３は、基準パターン４０Ａに対しては、画像ずれ量がない時と同じであるのに対し、基準パターン４０Ｂに対しては、減少する。
【０１００】
すなわち、基準パターン４０Ａ，Ｂを反射濃度センサ１３を用いて測定すると、測定対象画像６１の位置基準画像６０に対する副走査方向のずれ方向と量が判別でき、さらに、反射濃度を測定しているので、記録用紙７の搬送速度の変動が起きたとしても、測定値に誤差を生じない。
【０１０１】
ただし、本実施形態１では、位置基準画像６０の副走査方向長Ｌｒから測定対象画像６１の副走査方向長Ｌｍを引いた値が、最大ずれ量Ｌｍａｘよりも小さく設定されているため、画像ずれ量がＬｍａｘに近い場合、基準パターン４０Ａ，Ｂとも出力が減少する。これに対しては、両者のうち、出力がより小さい方を選べばよい。
【０１０２】
この現象を避けるには、基準パターンにおいて、Ｌｒ−Ｌｍ＞Ｌｍａｘの条件を満たすようにしておけばよい。
【０１０３】
しかし、本実施形態１では、Ｌｒを小さくして、反射濃度センサ１３の測定スポットＤｓ内になるべく多くの本数のストライプを入れるために、この値とした。
【０１０４】
次に、主走査方向の位置ずれ量を測定するための基準パターン４１について説明する。
【０１０５】
主走査方向基準パターン４１は、副走査方向基準パターン４０を９０°回転させたパターンとなっている。
【０１０６】
図１３は、主走査方向位置ずれ量測定基準パターン４１を示す図である。図１３(ａ)，(ｂ)は、基準パターン４１の一部を上面から見た図であり、パターンの移動方向は、図中に矢印で示した方向である。図１３(ｃ)は、図１３(ａ)を一点鎖線Ｂ−Ｂ断面から見た断面図である。
【０１０７】
図１３には、位置基準画像６２と、測定対象画像６３とが示されている。Ｋ−Ｃパターンの場合、ブラックが位置基準画像６２、シアンが測定対象画像６３である。同様に、Ｋ−Ｍパターンでは、ブラックを位置基準画像６２、マゼンタを測定対象画像６３であり、Ｋ−Ｙパターンでは、ブラックを位置基準画像６２、イエローを測定対象画像６３である。
【０１０８】
図１３(ａ)は、主走査方向幅Ｗrの位置基準画像６２の上に、左端をそろえるように位置基準画像６２が重ねられており、これは、基準パターン４１Ａに対応する。図１３(ｂ)は、位置基準画像６２の上に、右端をそろえるように、位置基準画像６２が重ねられており、これは、基準パターン４１Ｂに対応する。
【０１０９】
ここで、主走査方向最大ずれ量をＷｍａｘ，位置基準画像６２の主走査方向幅をＷｒ，測定対象画像６３の主走査方向幅をＷｍ，両画像間の距離をＷｂとする。
【０１１０】
本実施形態１の装置では、Ｗmaxは、Ｌmaxとほぼ同じであるため、主走査方向基準パターン４１は、副走査方向基準パターン４０を９０°回転させただけで、各部の寸法は、同じに設定する。したがって、Ｗm，Ｗbは５ドットであり、Ｗrは８ドットである。
【０１１１】
主走査方向の画像位置ずれが起こり、測定対象画像６３が位置基準画像６２に対して左にずれた場合は、基準パターン４１Ａのみ、逆にずれた場合は、基準パターン４１Ｂのみに対する反射光量信号３３が減少することになる。
【０１１２】
図１４は、画像位置合わせ制御のうちシアン位置ずれ測定制御(Ｓ００３)の手順を示すフローチャートである。以上説明した基準パターン４０，４１を使用して、画像位置合わせ制御を実行する。
【０１１３】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、シアンの副走査方向位置ずれを測定するための副走査方向基準パターン４０Ａ−Ｋ−Ｃ，４０Ｂ−Ｋ−Ｃと主走査方向ずれ量を測定するための主走査方向基準パターン４１Ａ−Ｋ−Ｃ，４１Ｂ−Ｋ−Ｃのパターンデータとをパターン記憶部５３より読み出し、印写制御装置３２に送信する。
【０１１４】
印写制御装置３２は、これらのパターンを形成するよう、印写部３２を制御する(Ｓ２０１，Ｓ２０２)。
【０１１５】
その後、画像位置合わせ制御装置制御部５８は、測定タイミング信号３８に従って、反射光量信号３３を取り込み(Ｓ２０３)、変数ＳＣＡに記憶する(Ｓ２０４)。以下同様に、各パターンに対し、測定，記憶を繰り返し、シアン位置ずれ測定は終了となる。
【０１１６】
以下、マゼンタ(Ｓ００４)，イエロー(Ｓ００５)の位置ずれ測定を同様に実行し、画像位置ずれ量測定処理が終了し、ずれ補正制御に移行する。
【０１１７】
図１４に示した一連の制御により、シアンに対する画像位置ずれ量情報であるＳＣＡ，ＳＣＢ，ＭＣＡ，ＭＣＢの４つの値が得られた。
【０１１８】
画像位置合わせ制御装置３１の画像位置合わせ制御装置制御部５８は、副走査方向の位置ずれ方向と量を判断するために、ＳＣＡとＳＣＢの大小を比較する。
【０１１９】
前述の理由により、位置ずれがある場合、どちらかの値の方が小さいはずであり、ＳＣＡとＳＣＢのうち、ＳＣＡの方が小さければ、ずれ方向は前方であり、ＳＣＢの方が小さければずれ方向は後方である。
【０１２０】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、こうしてずれの方向を判断するとともに、小さい方の値を反射光量−補正値変換部５２内の露光装置副走査補正値テーブル５５に送る。
【０１２１】
露光装置副走査補正値テーブル５５は、シアン画像形成部８Ｃ内の露光装置３Ｃの副走査書き出し位置への補正値を求めるルックアップテーブル(ＬＵＴ)である。
【０１２２】
図１５は、反射濃度センサ１３の反射光量信号に対する位置ずれ量を示すグラフである。本実施形態１の画像形成装置の場合は、図１５に示した関係から、反射濃度センサ１３の反射光量信号３３と画像ずれ量は等価であるので、複雑な演算をすることなく、反射光量信号３３を補正値に変換できる。
【０１２３】
ただし、発光部１５の発光波長や、使用しているトナーなどの関係上、図１５に示した特性が、各色に対して異なることが考えられる。このような場合は、各々に対応する複数のルックアップテーブル(ＬＵＴ)により、反射光量−補正値変換部５２を構成すればよい。
【０１２４】
同様に、主走査方向の位置ずれ方向と量を判断するために、ＭＣＡとＭＣＢの大小を比較する。ＭＣＡの方が小さければ、ずれ方向は左であり、ＭＣＢの方が小さければずれ方向は右である。
【０１２５】
こうしてずれの方向を判断するとともに、小さい方の値を反射光量−補正値変換部５２内の露光装置主走査補正値テーブル５４に送り、露光装置３Ｃの主走査書き出し位置への補正値に変換する。
【０１２６】
マゼンタ，イエローについても、同様に処理すると、シアン，マゼンタ，イエロー各色のブラックに対する主走査および副走査方向の補正値が求められる。
【０１２７】
画像位置合わせ制御装置制御部５８は、補正対象色の補正の方向および量を補正情報信号３９として、印写制御装置３０に送信する。
【０１２８】
印写制御装置３０は、印写部パラメータ信号２８により、各露光装置３Ｋ〜３Ｃにこれらの情報を伝え、位置ずれ量を最小とするように、露光装置３Ｋ〜３Ｙの主走査書き出し位置および副走査書き出し位置を設定し、画像位置合わせ制御が終了する。
【０１２９】
ここで、画像位置合わせのための制御パラメータは、この２つに限らない。画像位置合わせのための制御パラメータは、装置の構成に応じて決定されるべきであり、例えば、感光体ドラム１Ｋ〜１Ｙの回転速度制御などが考えられる。
【０１３０】
本実施形態１の画像形成装置は、連続紙を記録用紙７に用いていたが、もちろんカット紙を使用してもよい。
【０１３１】
本実施形態１では、定着前のトナー像について測定したが、これは、定着後でも可能である。
【０１３２】
ただし、定着後の画像に対しては、表面光沢などの影響に注意が必要である。
【０１３３】
また、反射濃度センサ１３を持たないような画像形成装置に対しては、装置の操作者または保守員が手動で制御装置３０の印写部パラメータ設定信号を調整して、記録用紙上に定着された位置ずれ測定用基準パターン４０，４１を補正することも考えられる。
【０１３４】
このような場合は、印写制御部３０には、タッチパネルやスイッチなどの外部入力手段が必要となる。
【０１３５】
このような場合の副走査方向位置合わせとしては、測定対象パターン６１の副走査書き出し位置を少しずつ変えた画像を多数印刷し、どの画像が良いかユーザまたは保守員が外部入力手段から入力することにより、印写制御部３０がそれに応じて印写部パラメータ設定信号２８を調整し、位置合わせをすることも考えられる。
【０１３６】
主走査方向に対しても同様である。
【０１３７】
人間の目は、明度や濃度の変動に対しては、敏感であるので、ルーペなどを用いることなく、高精度の位置合わせが可能である。
【０１３８】
画像記録装置の形態によっては、中間転写ベルトや用紙搬送ベルト(以下、単にベルトと呼ぶ)を有するものもある。
【０１３９】
このような画像形成装置においては、色ずれ測定のための基準パターンは、用紙上に形成される他、ベルト上に形成されることも考えられる。この場合は、ベルトの色や表面の形状に応じて、使用する光学式センサや基準パターンの構成をアレンジして測定すればよい。
【０１４０】
一例として、ベルト表面が滑らかであり、鏡面反射成分が強い場合について簡単に説明する。この場合は、用いる反射濃度センサ１３は、図４で説明したものと同一であり、また、基準パターン４０、４１は、パターンの下地としての記録用紙とベルトとの違いがあるだけで、図９〜図１３で説明したパターンと同一でよい。
【０１４１】
図９を再度用いて説明する。ただし、この場合、パターン形成下地すなわち画像担持体は、記録用紙ではなく、ベルトである。
【０１４２】
図９のようなパターンを反射濃度センサ１３で測定した場合、発光部１４から発せられた白色光は、ブラックの位置基準画像６０，各色の測定対象画像６１，ベルト上に照射される。
【０１４３】
ブラックトナー像は、ほぼ全ての波長の光を吸収するため、反射は、起こらない。カラートナー像は、一部の波長の光を吸収し、後は反射する性質を持つ。
【０１４４】
また、カラートナー像を通り抜けた光は、その下のブラックトナー像で吸収されるため、カラートナー像に照射された白色光の一部分のみが反射されることになる。
【０１４５】
これに対し、ベルトは、その色に応じて一部の波長の光を吸収し、残りの波長の光を鏡面反射する。
【０１４６】
このため、画像位置ずれがない場合、図９のようなパターンでは、拡散反射光をほとんど生じない。
【０１４７】
これに対して、画像位置ずれにより測定対象画像であるカラートナー像が、ベルト上にせり出してくるに従って、カラートナーを通り抜けた光が、ベルト上で反射し、カラートナー像で拡散されるため、拡散反射光量が増加する特性を示す。 この拡散反射光量を測定すると、画像位置ずれ量を計測できる。
【０１４８】
または、ベルト上に白色塗装部を設け、この上に基準パターンを形成することも考えられる。
【０１４９】
さらに、ベルトが透明な場合は、透過型の濃度センサを用いてもよい。
【０１５０】
これまでは、フルカラーの画像形成装置について説明してきたが、本発明は、２色カラーの画像形成装置やマルチカラーの画像形成装置に対しても、もちろん適用できる。
【０１５１】
【実施形態２】
図１６は、反射濃度センサ１３の実施形態の構造を示す模式図である。
反射濃度センサ１３は、発光部１４と受光部１５からなり、発光部１４により測定対象に光を照射し、その反射光を受光部１５が検出し、その光量に応じた電圧を出力するようになっている。
【０１５２】
本実施形態２の画像形成装置においては、発光部１４は、赤色ＬＥＤ１３Ｒ，緑色ＬＥＤ１３Ｇ，青色ＬＥＤ１３Ｂの３色のＬＥＤが１パッケージに収められたＲＧＢ−ＬＥＤを使用している。
【０１５３】
これらのＬＥＤの光量は、各ＬＥＤに流す発光電流により調節可能である。
【０１５４】
本実施形態２の多色画像形成装置は、フルカラーの多色画像形成装置であり、使用する色は、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの４色である。
【０１５５】
測定対象となるのは、定着前の用紙上トナー像であり、このような未定着のトナー像の表面は、細かな凹凸を有し、正反射をほとんど生じない。
【０１５６】
さらに各色について見てみると、ブラックは、ほぼ全ての波長の光を吸収し、反射を生じない。
【０１５７】
シアンのトナー像は、赤色領域の光を良く吸収し、他の波長の光は、拡散反射させる性質がある。
【０１５８】
同様に、マゼンタのトナー像は、緑色領域の光をを良く吸収し、イエローのトナー像は、青色領域の光を良く吸収し、他の波長の光は、拡散反射させる。
【０１５９】
画像位置ずれ量の測定制御処理を実行する場合、精度良く画像位置ずれを測定するためには、反射濃度センサ１３の出力特性は、測定下地である記録用紙とトナー像との間のコントラストができるだけ大きいことが望ましい。
【０１６０】
例えば、赤色光は、ブラックトナー像とシアントナー像には、ほぼ全吸収され、記録用紙上では、反射されるため、記録用紙上のＫ−Ｃパターンを測定するのに都合がよい。
【０１６１】
このため、Ｋ−Ｃの組合せパターンを測定する際には、発光部１４は、赤色ＬＥＤ１４Ｒのみを発光させ、このような状態をＫ−Ｃ測定モードとする。同様の理由により、Ｋ−Ｍの組合せには、緑色ＬＥＤ１４Ｇのみを発光させ、Ｋ−Ｙの組合せには、青色ＬＥＤ１４Ｂのみを発光させ、各々、Ｋ−Ｍ測定モード，Ｋ−Ｙ測定モードと呼ぶ。
【０１６２】
その他、受光部１５や、発光部１４と受光部１５との角度などの条件は、図４に示した光学式センサと同様である。
【０１６３】
このようにすると、画像位置合わせ制御装置３１は、画像位置ずれ量測定制御において、被測定パターンに応じて反射濃度センサ１３の測定モードを切り替えると、測定精度を高めることができる。
【０１６４】
また、白色光源と、各色の光学フィルタを装着した３つの受光部を用いて、反射濃度センサ１３を構成しても、同様の効果が得られる。
【０１６５】
【実施形態３】
図１７は、副走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４０の別のパターン構成を説明する図である。図１７は、主走査方向幅Ｗr，副走査方向長Ｌrで構成されている市松模様の位置基準画像６０の上に、主走査方向幅Ｗm，副走査方向長Ｌｍの測定対象画像６１を、前方端をそろえるようにして重ね合わせた測定用基準パターン４０Ａを示す図である。
【０１６６】
このようなパターンは、画像の移動に伴うセンサ出力変動が小さいという利点がある。
【０１６７】
一方、主走査方向にずれても出力が減少してしまうので、主走査方向の位置合わせ制御をした後に副走査方向の位置合わせ制御をするか、測定対象画像６１の主走査方向幅Ｗmを位置基準画像６０の主走査方向幅Ｗrよりも小さく設定して、はみ出さないようにするなどの対策が必要となる。
【０１６８】
【発明の効果】
本発明によれば、各色間の位置ずれに応じて、色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを画像担持体上に形成するので、画像位置ずれを把握しやすい。
【０１６９】
その際に、対象物の色相または濃度を測定可能な濃度測定手段を用いて画像位置ずれ量を測定する濃度測定手段と、各色画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段と、前記濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段を有し、前記印写パラメータ調整手段は、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて印写パラメータを設定するよう構成したので、センサ，周辺回路とも簡単な構成で、画像担持体の速度変動の影響を受けず、位置ずれを安定して測定できる。
【０１７０】
その結果、画像位置ずれのない高画質な画像形成装置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の実施形態１の系統構成を示すブロック図である。
【図２】ブラックの画像を形成する画像形成部８Ｋの構成の一例を示す模式図である。
【図３】実施形態１の画像形成装置で用いる反射濃度センサ１３の構造を示す模式図である。
【図４】画像位置合わせ制御装置３１の系統構成および機能を示すブロック図である。
【図５】画像位置合わせ制御処理のうちの画像位置ずれ量測定制御の動作を示すフローチャートである。
【図６】画像位置ずれ量測定処理の内の付着量チェック処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】用紙上の黒トナー像とシアントナー像のトナー付着量に対する反射濃度センサ１３の反射光量信号３３の特性を示す図である。
【図８】画像位置ずれ量測定処理中に形成される基準パターン群を上から見た図である。
【図９】図８において基準パターン群を一点鎖線Ａ−Ａ断面から見たときの４０Ａ−Ｋ−Ｃと４０Ｂ−Ｋ−Ｃの一部を示す図である。
【図１０】副走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４０のパターン構成を説明する図である。
【図１１】測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して前方にずれた場合を示す図である。
【図１２】測定対象画像６１が位置基準画像６０に対して後方にずれた場合を示す図である。
【図１３】主走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４１のパターン構成を説明する図である。
【図１４】画像位置ずれ量測定制御のうちシアンの位置ずれ量測定制御手順を示すフローチャートである。
【図１５】反射濃度センサ１３の反射光量信号に対する位置ずれ量を示すグラフである。
【図１６】反射濃度センサ１３の実施形態の構造を示す模式図である。
【図１７】副走査方向位置ずれ量測定用基準パターン４０の別のパターン構成を説明する図である。
【符号の説明】
Ｃ シアン
Ｋ ブラック
Ｍ マゼンタ
Ｙ イエロー
１ 感光体
２ 帯電器
３ 露光装置
４ 現像機
５ 転写器
６ 感光体クリーナ
７ 記録用紙
８ 画像形成部
９ 除電ランプ
１０ 用紙除電器
１１ プリチャージャ
１２ 定着部
１３ 反射濃度センサ
１４ 発光部
１５ 受光部
２０ プリンタエンジン
２８ 印写部パラメータ設定信号
３０ 印写制御装置
３１ 画像位置合わせ制御装置
３２ 印写部
３３ 反射光量信号
３４ 発光制御信号
３５ 印写部制御信号
３６ 画像位置合わせ制御実行指令
３７ 基準パターンデータ
３８ 測定タイミング信号
３９ 補正情報信号
４０ 副走査方向画像位置ずれ量測定用基準パターン
４１ 主走査方向画像位置ずれ量測定用基準パターン
５２ 反射光量−補正値変換部
５３ 基準パターン記憶部
５４ 露光装置主走査補正値テーブル
５５ 露光装置副走査補正値テーブル
５８ 画像位置合わせ制御装置制御部
６０ 位置基準画像
６１ 測定対象画像
６３ 位置基準画像
Claims (8)
- 互いに異なる色の画像を形成する画像形成部を複数有し、前記画像形成部で得られる複数の画像を重ね合わせ、画像担持体上に多色画像を得る画像形成装置において、
前記画像担持体上に各色間の位置ずれに応じて色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを形成する基準パターン形成手段と、対象物の色相または濃度を反射光または透過光により測定可能であって且つ発光部と受光部とを有する濃度測定手段と、前記濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段と、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて前記画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段とを備え、
前記基準パターン形成手段は、前記測定用基準パターンを少なくとも副走査方向のずれ量を検知するためのパターンを含むように形成し、前記画像担持体の移動方向に平行な方向に副走査方向前方端を一致させるように重ね合わせた測定用基準パターンと副走査方向後方端を一致させるように重ね合わせた他の測定用基準パターンとの２種類を組で用い、
前記副走査方向のずれ量を検知するためのパターンは、画像形成装置の副走査方向の最大位置ずれ量をＬｍａｘ，位置の基準となる位置基準画像の副走査方向長をＬｒ，位置ずれの測定の対象となる測定対象画像の副走査方向長をＬｍとし、前記測定対象画像と前記位置基準画像は、副走査方向前方端または副走査方向後方端が一致するように重ね合わせて副走査方向に複数並べられ、ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＬｂとし、前記濃度測定手段の測定範囲の直径をＤｓとするとき、Ｌｍ＝Ｌｂ＝Ｌｍａｘ，Ｌｍａｘ＜Ｌｒ，Ｌｒ＜Ｄｓ，Ｌｒ＞Ｌｍの関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 互いに異なる色の画像を形成する画像形成部を複数有し、前記画像形成部で得られる複数の画像を重ね合わせ、画像担持体上に多色画像を得る画像形成装置において、
前記画像担持体上に各色間の位置ずれに応じて色相または濃度が変化するような測定用基準パターンを形成する基準パターン形成手段と、対象物の色相または濃度を反射光または透過光により測定可能であって且つ発光部と受光部とを有する濃度測定手段と、前記濃度測定手段により測定された濃度値を各画像形成部への補正量に変換する濃度―補正量変換手段と、濃度―補正量変換手段から出力される補正量に応じて前記画像形成部の印写パラメータを個別に調整可能な印写パラメータ調整手段とを備え、
前記基準パターン形成手段は、前記測定用基準パターンを少なくとも主走査方向のずれ量を検知するためのパターンを含むように形成し、前記画像担持体の移動方向に対して垂直な方向と平行な方向に主走査方向前方端を一致させるように重ね合わせた測定用基準パターンと主走査方向後方端を一致させるように重ね合わせた他の測定用基準パターンとの２種類を組で用い、
前記主走査方向のずれ量を検知するためのパターンは、画像形成装置の主走査方向の最大位置ずれ量をＷｍａｘ，位置の基準となる位置基準画像の主走査方向幅をＷｒ，位置ずれの測定の対象となる測定対象画像の主走査方向幅をＷｍとし、前記測定対象画像と前記位置基準画像とは、主走査方向前方端または主走査方向後方端が一致するよう重ね合わせて主走査方向に複数並べられ、ひとつの位置基準画像から次の位置基準画像までの距離をＷｂとし、前記濃度測定手段の測定範囲の直径をＤｓとするとき、Ｗｍ＝Ｗｂ＝Ｗｍａｘ，Ｗｍａｘ＜Ｗｒ，Ｗｒ＜Ｄｓ，Ｗｒ＞Ｗｍの関係を満たすことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１または２に記載の画像形成装置において、前記印写パラメータ調整手段が、印写パラメータの外部入力手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記基準パターン形成手段による前記測定用基準パターンの形成に先立って、画像形成部のトナー付着量制御を含む現像安定化制御を実行する現像安定化制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記測定用基準パターンが、市松模様であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記発光部が白色光源であることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記発光部が赤色光源、緑色光源および青色光源を有するものであることを特徴とする画像形成装置。
- 請求項７に記載の画像形成装置において、シアン色の測定対象画像を測定するときは前記赤色光源を使用し、マゼンタ色の測定対象画像を測定するときは前記緑色光源を使用し、イエロー色の測定対象画像を測定するときは前記青色光源を使用することを特徴とする画像形成装置。
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