JP4865310B2 - 補正用パターン形成方法及びカラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンデム方式で画像を形成するカラー画像形成装置の画像の位置ずれ補正方法、及びこの位置ずれ補正方法によって補正されるカラー画像形成装置に関する。

この種のカラー画像形成装置として、例えば特許文献１に記載された発明が公知である。この発明は、連続印刷中の非画像領域において濃度検出用パターンの形成・検出を行い、位置検出パターン形成のための作像条件の変更を行うもので、異なる色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を形成する際の位置ずれを画像形成効率の向上を図りつつ適切に補正するようにした発明である。具体的には、カラー画像形成装置は、位置検出パターンを各色の画像形成部で搬送ベルト上に形成して、形成された位置検出パターンを画像位置検知部で検出し、当該画像位置検知部の検出結果に基づいて位置ずれを補正する位置ずれ補正処理を行うに際して、非画像形成時に搬送ベルトの非画像形成領域に非画像部濃度パターンを形成し、非画像部濃度パターンを画像位置検知部で検出して、画像位置検知部の検出結果に基づいて、位置ずれ補正処理実行時の画像形成部による位置検出パターンの作像条件を決定するものである。
特開２００５−９１９０１号公報

前記特許文献１記載の発明では、カラー画像形成装置は、システムコントローラが位置合わせコントローラから位置ずれ補正実行開始許可通知を受信すると、位置ずれ補正を開始するが、まず、非画像部濃度パターンの検出を行う。この非画像部濃度パターン（濃度検出用パターン）は、搬送ベルト上の非画像形成領域に形成され、カラー画像形成装置は、この非画像部濃度パターンを画像位置検知部の反射型光センサで検出するようになっている。

しかし、前記特許文献１には、作像条件の変更を行うための位置検出パターンの作成位置や作成タイミングの詳細については何も開示されておらず、位置検出パターンの作成位置や作成タイミングには特に配慮されていなかった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、転写紙の用紙サイズによらず常に一定のタイミングにて位置合わせ用パターンを形成することを可能とし、パターンの位置合わせ管理の簡略化を図ることにある。

前記目的を達成するため、第１の手段は、複数の像担持体を並設して画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置における位置ずれを補正するための補正用パターン形成方法であって、転写紙への画像形成とは独立した動作としての単独の各種補正実行時に、前記転写紙へ画像を形成していない待機中も副走査画像領域信号を生成する工程と、前記副走査画像領域信号のネゲートタイミングを起点として、転写紙領域外にプロセスコントロール用パターン、位置合わせ補正用パターン及びクリーニングブレード捲れ防止パターンの少なくとも１つのパターンを形成する工程と、を備えていることを特徴とする。
第２の手段は、複数の像担持体を並設して画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置であって、転写紙への画像形成とは独立した動作としての単独の各種補正実行時に、前記転写紙へ画像を形成していない待機中も副走査画像領域信号を生成する信号生成手段と、前記副走査画像領域信号のネゲートタイミングを起点として、転写紙領域外にプロセスコントロール用パターン、位置合わせ補正用パターン及びクリーニングブレード捲れ防止パターンの少なくとも１つのパターンを形成するパターン形成手段と、を備えていることを特徴とする。

なお、後述の実施形態においてパターン形成手段は制御部ＣＯＮ、書き込み制御部及び画像形成部に、プロセスコントロール用パターンは符号２６，２７，２８，２９に、位置合わせ補正用パターンは１９，２０，２１に、クリーニングブレード捲れ防止パターンは符号５０にそれぞれ対応する。

本発明によれば、パターンの位置合わせ管理の簡略化を図ることができる。

以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。このカラー画像形成装置は搬送ベルトに沿って各色の画像形成部が並んだ所謂タンデム方式といわれるカラー画像形成装置の例である。

図１において、各々異なる色（マゼンタＭ、シアンＣ、イエローＹ、ブラックＫ）の画像を形成する画像形成部が、転写紙１を搬送する搬送ベルト２に沿って前記括弧内に記した順で１列に配置されている。搬送ベルト２は、駆動回転される駆動ローラ３と従動回転する従動ローラ４との間に張架され、駆動ローラ３の回転により矢印方向に回転する。搬送ベルト２の下部には、転写紙１が収納された給紙トレイ５が設けられている。収納された転写紙１のうち最上位置にある転写紙は、画像形成時に給紙され、搬送ベルト２上に静電吸着によって吸着され、両者は一体的に搬送される。また、画像形成部の上部には詳細は図示しない露光器８が設けられ、色毎に後述の感光体ドラム表面にレーザ書き込みを行い、潜像を形成する。

吸着された転写紙１は、第１の画像形成部（マゼンタＭ）に搬送され、ここでマゼンタＭの画像形成が行われる。第１の画像形成部（マゼンタＭ）は、感光体ドラム６Ｍと感光体ドラム６Ｍの外周に沿って配置された帯電器７Ｍ、現像器９Ｍ、感光体クリーナ１０Ｍから構成されている。感光体ドラム６Ｍの表面は、帯電器７Ｍで一様に帯電された後、露光器８によりマゼンタＭの画像に対応したレーザ光１１Ｍで露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は現像器９Ｍで現像され、感光体ドラムＭ上にトナー像が形成される。このトナー像は感光体ドラム６Ｍと搬送ベルト２上の転写紙１と接する位置（転写位置）で転写器１２Ｍによって転写され、転写紙１上に単色（マゼンタＭ）の画像が形成される。転写が終わった感光体ドラム６Ｍは、ドラム表面に残った不要なトナーを感光体クリーナ１０Ｍによってクリーニングされ、次の画像形成に備えることとなる。

このように、第１の画像形成部（マゼンタＭ）で単色（マゼンタＭ）の画像が転写された転写紙１は、搬送ベルト２によって第２の画像形成部（シアンＣ）に搬送される。ここでも、同様に感光体ドラム６Ｃ上に形成されたトナー像（シアンＣ）は、転写紙１上に重ねて転写される。転写紙１は、さらに第３の画像形成部（イエローＹ）及び第４の画像形成部（ブラックＢｋ）に搬送され、同様に形成されたトナー像が前に形成されたトナー像に重畳されてカラー画像を形成してゆく。第４の画像形成部を通過してカラー画像が形成された転写紙１は、搬送ベルト２から剥離され、定着器１３で定着された後、排紙される。このような形式のタンデム方式は直接転写式と称され、感光体ドラム６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｂｋ上に形成されたトナー像が直接転写紙１に転写される方式である。タンデム方式の画像形成装置では、この他に間接転写方式のものもある。間接転写方式では、一旦フルカラーの転写画像を中間転写ベルト上に形成し、その中間転写ベルト上に形成されたカラー画像を再度転写紙上に転写するという画像形成過程をとっている。

また、搬送ベルト２に対向する位置には、位置合わせ用のパターンやプロセスコントロール用パターンを検知するための検知センサユニット１４が取り付けられている。形成されたパターンは、検知センサユニット１４で検出が終了した後、クリーニングユニット１５でクリーニングが行われる。

図２は搬送ベルト２上に形成された各色のプロセスコントロール用パターン及び位置合わせ用パターンを検知センサユニット１４によって検出する構成を示す説明図である。検知センサユニット１４には、主走査方向（矢印Ｓ方向）の走査開始側、中央部及び終了側に位置合わせ用センサ１６，１７，１８をそれぞれ設け、前記センサ取り付け個所に対応させた３箇所の位置の搬送ベルト２上に形成した位置合わせ用パターン１９，２０，２１の検出を行う。位置合わせようパターン１９，２０，２１は主走査方向にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色毎に形成された平行パターンと、主走査方向に対して４５°傾斜させて形成した斜線パターンとの組み合わせからなる。また、検知センサユニット１４にはプロセスコントロール用パターンを検出するためのプロセスコントロール用センサ２２，２３，２４，２５が別途設けられている。プロセスコントロール用パターンはセンサ２２，２３，２４，２５に対応して色毎に並列にパターン２６（Ｋ），２７（Ｃ），２８（Ｍ），２９（Ｙ）を形成し、検出する。

位置合わせ制御は、基準色（この場合ＢＫ）に対するスキュー、副走査レジストずれ、主走査レジストずれ、主走査倍率誤差の計測が可能であり、各センサで検出された最大の位置ずれ量の１／２だけ、位置ずれ方向と逆向きに画像をシフトさせることにより、主走査方向の倍率偏差によるずれ量を目立たないように補正することができる。また、主走査方向の３点を計測することにより走査線曲がり（湾曲）も合わせて検出するため、副走査レジスト補正を最適化することができる。各種のずれ量、補正量の算出及び補正の実行命令は、後述のメインＣＰＵにより行われる。

一方、プロセスコントロールにおいては、センサ１６〜１８、２２〜２５の検知結果に基づいて所定の演算を行い、帯電、現像、転写等のプロセス条件を変更する。このような位置ずれ補正／プロセスコントロールは、装置のユーザメニュー、サービスメニューまたはプリンタドライバからの指示により実行する。あるいは所定の実行判定条件例えば電源ＯＮ時、積算プリント枚数や不図示の装置内の個所の温度上昇等により自動実行される。

図３は位置合わせ処理、プロセスコントロール処理を行うための制御部ＣＯＮの構成を示すブロック図である。
この制御部ＣＯＮは、Ｉ／Ｏ Ｉ／Ｆ３０、第１及び第２のマルチプレクサ３１，３５、第１及び第２のＡ／Ｄ変換回路３２，３６、第１及び第２の制御回路３３，３７、デマルチプレクサ３８、第１ないし第３のＬＰＦ回路（デジタルフィルタ回路）３９，４０，４１、第１ないし第３のエッジ検出回路４２，４３，４４、レジスタ３４、ＣＰＵ４５、ＲＯＭ４６及びＲＡＭ４７から基本的に構成されている。以下、信号の入出力とともに制御構成について説明する。
図２に示したプロセスコントロール用パターン検出センサ２２，２３，２４，２５によって検出された検出電圧は、Ｉ／Ｏ Ｉ／Ｆ３０から第１のマルチプレクサ３１に入力される。第１のマルチプレクサ３１及びそのマルチプレクサ３１から入力される信号をＡ／Ｄ変換する第１のＡ／Ｄコンバータ３２は第１の制御回路３３によりパターン形成中にのみセンサｃｈの選択及びＡ／Ｄ変換動作を行うように制御され、得られたデジタルデータはレジスタ３４に格納される。ＣＰＵ４５は得られたデータにより、帯電、現像、転写等のプロセス条件を変更する。ＣＰＵ４５はＲＯＭ４６に格納されたプログラムに従ってＲＡＭ４７をワークエリアとして使用しながら前記プログラムに沿った制御を実行する。

一方、位置合わせ用パターン検出センサ１６，１７，１８の検出電圧は、Ｉ／Ｏ Ｉ／Ｆ３０を介し第２のマルチプレクサ３５に入力される。第２のマルチプレクサ３５及びそのマルチプレクサ３１から入力される信号をＡ／Ｄ変換する第２のＡ／Ｄコンバータ３６は第２の制御回路３７により、パターン形成中にのみセンサｃｈの選択及びＡ／Ｄ変換動作を行うように制御され、得られたデジタルデータはデマルチプレクサ３８に入力される。デマルチプレクサ３８は、センサのｃｈ各々に用意された第１ないし第３のＬＰＦ回路（デジタルフィルタ回路：積和演算回路）３９，４０，４１のどのｃｈに変換されたデジタルデータを出力するかを選択する。第１ないし第３のＬＰＦ回路３９，４０，４１により高周波成分がカットされ、より正確に後段回路によりパターン位置を認識できるようになる。第１ないし第３のＬＰＦ回路３９，４０，４１の後段には第１ないし第３のエッジ検出回路４２，４３，４４が設けられ、この第１ないし第３のエッジ検出回路４２，４３，４４では、検出電圧波形を所定のスレッシュ電圧と比較し、立下り／立ち上がりのポイントを抽出し、その中央をパターン中央位置と認識し、レジスタ３４に格納する。そして、レジスタ３４に格納されたデータに基づき、ＣＰＵ４５はＲＯＭ４６に格納されているプログラムに従い、ＲＡＭ４７にデータ格納を行いながら、プロセス条件の変更演算、設定及び位置合わせ演算、設定を行う。設定はＩ／Ｏ Ｉ／Ｆ３０を介し、書き込み制御部及びプロセス装置へと行われる。Ｉ／Ｏ Ｉ／Ｆ３０、ＲＯＭ４６、ＲＡＭ４７はそれぞれアドレスバス４８及びデータバス４９により接続されている。

また、ＣＰＵ４５は、
１）レジスタ３４の設定値を変更することにより、第１及び第２の制御回路３３，３７を介しサンプリングスタート／ストップ、Ａ／Ｄ変換を行うセンサｃｈの切り替え
２）レジスタ３４の設定値を変更することにより、第１ないし第３のＬＰＦ回路３９，４０，４１のカットオフ周波数の変更
３）レジスタ３４の設定値を変更することにより、第１ないし第３のエッジ検出回路４２，４３，４４のスレッシュ電圧の設定
等の動作をそれぞれ行っている。

さらに、図３においてハードウェアで行う位置合わせに関する制御は、
１）ＬＰＦ回路（デジタルフィルタ回路）３９，４０，４１による積和演算
２）エッジ検出回路４２，４３，４４によるセンサ出力電圧（Ａ／Ｄ変換及びフィルタ処理後）とスレッシュ電圧との比較を行い、スレッシュ電圧を最初に下回ったポイントを立下りポイント（パターンのエッジ部１）、次にスレッシュ電圧を最初に上回ったポイントを立ち上がりポイント（パターンのエッジ部２）と認識し、その中央をパターン中央位置として認識
という演算処理である。

図４は本実施形態における副走査方向の画像形成のタイミングを示すタイミングチャートである。図４は連続印刷時のタイミングを示し、ページ：Ｎ−１、ページ：Ｎ、ページ：Ｎ＋１を形成する際のものである。各色の副走査画像領域信号：ＦＧＡＴＥ＿Ｙ，ＦＧＡＴＥ＿Ｍ，ＦＧＡＴＥ＿Ｃ，ＦＧＡＴＥ＿Ｋが、おおよそ感光体ドラム６Ｍ，６Ｃ，６Ｙ，６Ｋの設置間隔に相当する時間間隔をおいて、順次アクティブ（Ｌレベル）となり、ＬＤ露光を行う。ここで、位置合わせ補正処理において、前述の実行判定を行った結果、ページ：Ｎ枚目を印刷し終わった後に補正を行う判定がなされたとする。各色とも各々のＦＧＡＴＥ信号のネゲートエッジを起点とし、所定時間経過後に転写紙領域外Ａにパターン形成を開始する。ただし、各色のＦＧＡＴＥ信号アサート／ネゲートタイミングは、不図示の水平同期信号のカウント情報により決定されており、位置合わせ用パターンに関してもＦＧＡＴＥ信号のネゲートエッジからの遅延ライン数情報に基づいてパターンの形成を開始する。

なお、各色の副走査画像領域信号：ＦＧＡＴＥ＿Ｙ，ＦＧＡＴＥ＿Ｍ，ＦＧＡＴＥ＿Ｃ，ＦＧＡＴＥ＿Ｋは例えば紙間に設定され、転写紙サイズに比べて極めて小さい長さとなっている。

このように、各色ともＦＧＡＴＥ信号のネゲートエッジを起点とすると、転写紙の用紙サイズによらず常に一定のタイミングで位置合わせ用パターンを形成することができ、パターンの位置合わせ管理が簡略化でき、装置の信頼性の向上を図ることができる。また、遅延ライン数情報のｂｉｔ数を小さくすることができる。なお、形成するパターンに関しては、位置合わせ補正用のみではなく、例えばプロセスコントロール用パターン、クリーニングブレード捲れ防止パターン等であっても良い。

さらに、転写紙領域外Ａに位置合わせ補正用パターン、プロセスコントロール用パターン、クリーニングブレード捲れ防止パターン全てを形成しても良い。ただし、各々の機能を発揮できるように、適切に形成しなければならない。

加えて、図４に示すように転写紙に対して画像形成を行っていないとき、例えば待機中等に位置合わせ補正要求及びプロセスコントロール要求がなされた際、やはりパターンの位置合わせ管理を行う必要があるため、各色のＦＧＡＴＥ信号を極短い期間、例えば２ラインとし、同様にネゲートエッジを起点として形成することとする。これにより、補正用パターンの位置合わせ管理方法を連続印刷時の際と変更する必要がないので、パターンの位置合わせ管理を簡略化することが可能となり、装置の信頼性の向上を図ることができる。

なお、クリーニングブレード捲れ防止パターンとそのパターンを使用した制御については、例えば特開２００５−２３４３５８号に開示されており、公知の事項なので、ここでは概略を述べるだけで詳細は割愛する。

図５はクリーニングブレード捲れ防止用に作像されるトナー像の概略図で、分かりやすくするため感光体６Ｍを転写ベルト２から下方に離間させて図示している。通常クリーニングブレード捲れ防止用に作像されるトナー像（トナーパターン）５０は、複数枚のコピー工程に１回の割合で形成され、感光体（ドラム）６Ｍの最大画像幅いっぱいに紙間時に形成される。そのため、転写紙１が通過する通紙部であるＲ２領域は非画像部への付着トナーによる転写ベルト２上のトナー量が転写紙サイズ分Ｒ１，Ｒ３領域に比べて少ない。前記トナー像は図示しない転写紙サイズ検知部でサイズを検知し、ＣＰＵ４５からの信号によりＲ１，Ｒ３領域について書き込む光の照射時間をそれぞれ変更し、捲れ防止用トナー像の作像面積を制御し、Ｒ２領域の捲れ防止用トナー像の作像面積を転写紙サイズに応じて転写クリーニングブレード捲れが防止できるレベルまで大きくする。もしくはＲ１，Ｒ３領域の捲れ防止用トナー像の作像面積を転写紙サイズに応じてクリーニング不良が発生しないレベルまで小さくする制御をとる。それにより搬送ベルト２上の端部、通紙部における図示しない転写クリーニングブレードへの入力トナー量を一定に保つことができ、転写クリーニングブレード捲れ発生やクリーニング不良を防止することができる。

本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。 搬送ベルト上に形成された各色のプロセスコントロール用パターン及び位置合わせ用パターンを検知センサユニットによって検出する構成を示す説明図である。 位置合わせ処理、プロセスコントロール処理を行うための制御回路の構成を示すブロック図である。 本実施形態における副走査方向の画像形成のタイミングを示すタイミングチャートである。 クリーニングブレード捲れ防止用に作像されるトナー像の概略図である。

符号の説明

１４ 検知センサユニット
１６，１７，１８ 位置合わせ用センサ
１９，２０，２１ 位置合わせ用パターン
２２，２３，２４，２５ プロセスコントロール用センサ
２６，２７，２８，２９ プロセスコントロール用パターン
３０ Ｉ／Ｏ Ｉ／Ｆ
３１，３５ マルチプレクサ
３２，３６ Ａ／Ｄ変換回路
３３，３７ 第１及び第２の制御回路
３８ デマルチプレクサ
３９，４０，４１ 第１ないし第３のＬＰＦ回路（デジタルフィルタ回路）
４２，４３，４４ 第１ないし第３のエッジ検出回路
３４ レジスタ
４５ ＣＰＵ
４６ ＲＯＭ
４７ ＲＡＭ
５０ クリーニングブレード捲れ防止用パターン
Ａ 転写紙領域外
ＣＯＮ 制御部
Ｎ ネゲートエッジ

Claims (8)

1. 複数の像担持体を並設して画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置における位置ずれを補正するための補正用パターン形成方法であって、
   転写紙への画像形成とは独立した動作としての単独の各種補正実行時に、前記転写紙へ画像を形成していない待機中も副走査画像領域信号を生成する工程と、
   前記副走査画像領域信号のネゲートタイミングを起点として、転写紙領域外にプロセスコントロール用パターン、位置合わせ補正用パターン及びクリーニングブレード捲れ防止パターンの少なくとも１つのパターンを形成する工程と、
   を備えていることを特徴とする補正用パターン形成方法。
2. 前記ネゲートタイミングから各色所定時間経過後、前記パターンの形成を開始することを特徴とする請求項１記載の補正用パターン形成方法。
3. 前記各色所定時間経過を示す情報がライン数情報であることを特徴とする請求項２記載の補正用パターン形成方法。
4. 前記プロセスコントロール用パターン、位置合わせ補正用パターン及びクリーニングブレード捲れ防止パターンの画像形成開始タイミングが、同一の副走査画像領域信号の前記ネゲートタイミングを起点として設定されていることを特徴とする請求項１記載の補正用パターン形成方法。
5. 複数の像担持体を並設して画像形成を行うタンデム方式のカラー画像形成装置であって、
   転写紙への画像形成とは独立した動作としての単独の各種補正実行時に、前記転写紙へ画像を形成していない待機中も副走査画像領域信号を生成する信号生成手段と、
   前記副走査画像領域信号のネゲートタイミングを起点として、転写紙領域外にプロセスコントロール用パターン、位置合わせ補正用パターン及びクリーニングブレード捲れ防止パターンの少なくとも１つのパターンを形成するパターン形成手段と、
   を備えていることを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 前記パターン形成手段は、前記ネゲートタイミングから各色所定時間経過後、前記パターンの形成を開始することを特徴とする請求項５記載のカラー画像形成装置。
7. 前記各色所定時間経過を示す情報がライン数情報であることを特徴とする請求項６記載のカラー画像形成装置。
8. 前記プロセスコントロール用パターン、位置合わせ補正用パターン及びクリーニングブレード捲れ防止パターンの画像形成開始タイミングが、同一の副走査画像領域信号の前記ネゲートタイミングを起点として設定されていることを特徴とする請求項５記載のカラー画像形成装置。

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