JP5338366B2 - 位置ずれ補正方法、位置ずれ補正装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、位置ずれ補正方法、位置ずれ補正装置及び画像形成装置に関し、特に、複数の画像形成部を並置し、各画像形成部で形成された画像を記録紙に順次重ねて転写してカラー画像を形成する画像形成装置における色合わせ制御に好ましく適用される技術に関するものである。
一般に、カラー対応の複写機や複合機等の画像形成装置では、中間転写やシート搬送のための無端状ベルトを備える。例えば、タンデム式の画像形成装置では、トナーの色ごとに感光体ドラムを備える(ブラック、イエロー、シアン、マゼンタの4色であれば4本)。この形式では、形成された各色のトナー像は、無端状ベルト上で順次重ね合わされつつ、一旦転写された後、シートに2次転写されるか、若しくは、無端状ベルトで搬送されるシートに直接重ね合わされて転写される。
このような画像形成装置では、特に色を重ねた際に重要となるカラーバランスを保つために、画像印字動作時以外の状態において、無端状の転写ベルト上にパッチ画像(色合わせパターン)を転写させた後に、装置内に設けられた反射率センサ等によりパッチ濃度や反射率等を検出して、その検出値に基づいて画像形成条件を調整する機構が設けられている。
例えば特許文献1では、複数の異なる色による画像形成部を有した画像形性装置の色合わせ制御において、光センサと、色合わせパターンとして発光波長に対して反射率の高いトナーを単独で形成したパターンと、反射率の高いトナーを下地として発光波長に対して反射率の低いトナーを形成したパターンと、を有し、各トナーパターンを光センサで検出して各色の色ずれを補正する手法が開示されている。
上述したようなカラー画像形成装置で実行される正反射光を利用した色合わせ制御において、光センサから発光される光が色合わせパターンに照射されることで発生する拡散光の影響による検出精度の低下を抑えるために、色合わせパターンの作像間隔に制限を持たせている。これに伴って、色合わせ制御の実行時間は長くなっている。
特許文献1は、転写ベルトからの反射光を反射センサの受光素子に入射しないように、反射センサの発光素子に発光用偏光素子を設け、受光素子に受光用偏光素子を設けることで、パターン位置検出の精度向上を狙っているが、色合わせパターン自体への照射で発生する拡散光への対策は考慮されていない。
そこで、本発明は、複数の異なる色による画像形成部を有した画像形性装置の色合わせ制御において、色合わせ制御の実行時間を短縮し、色合わせ制御の精度を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、カラー画像を形成する画像形成装置での位置ずれ補正方法であって、各色の理想の画像形成位置に対する実際の画像形成位置のずれである色ずれの検出用パターン画像にスポット径pで発光してその反射光を検出スポット径q(p>q)で受光し、前記色ずれを検出する色ずれ検出ステップと、前記色ずれ検出ステップで得られた検出結果に基づいて各色の画像形成位置の調整制御を行う画像形成位置調整ステップと、を有し、前記色ずれ検出ステップで発射される光は、画像形成に用いる色に対して補色となる波長の光を含み、前記検出用パターン画像は、記録紙搬送方向に各色のパターン画像が所定の間隔ごとに形成されるとともに、各色の理想の画像形成位置を求める際の基準となる基準色のパターン画像と前記色ずれ検出ステップで発射される前記波長の光に対する補色のパターン画像との間隔及び前記補色のパターン画像同士の間隔である第1間隔が、前記組み合わせ以外の色のパターン画像同士の間隔である第2間隔より狭く配置され、各パターン間隔mが(p+q)/2以上となるように形成される。
本発明は、色ずれを検出するステップで画像形成に用いる色に対して補色となる波長の光を発射し、検出用パターン画像の作像間隔について、基準色のパターン画像と該発射光に対する補色のパターン画像の間隔を狭くして配置するため、拡散光の影響により検出精度を低下させることなく、色合わせ制御の実行時間を短縮し、色合わせ制御の精度を向上させることが可能となる。
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図である。 本発明の実施形態に係るカラー画像形成装置のシステムコントローラの機能ブロック図である。 本発明の実施形態における色合わせパターン検出波形の説明図である。 本発明の実施形態における光センサの照射スポット径と検出スポット径の説明図である。 本発明の実施形態における光センサの照射スポット径と検出スポット径の説明図である。 本発明の実施形態における色合わせパターン検出波形(鏡面反射成分のみ)の説明図である。 本発明の実施形態における光センサの照射による拡散反射成分の説明図である。 本発明の実施形態における色合わせパターン検出波形(拡散反射成分含む)の説明図である。 本発明の実施形態における色合わせパターン検出波形(拡散反射成分含み、光センサが傾斜)の説明図である。 本発明の実施形態における色合わせパターンの作像間隔(拡散反射成分を考慮)の説明図である。 本発明の実施形態における色合わせパターンの作像例を示した図である。 本発明の実施形態における色合わせパターンの作像例を示した図である。 本発明の実施形態における色合わせパターンの作像例を示した図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の述べる実施形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
[実施形態1]
図1は、本発明の第1の実施形態に係るカラー画像形成装置の一例を示す概略構成図である。カラー画像形成装置1は、本体筐体内に、給紙部10、搬送ベルト機構部20、搬送ベルト機構部20に沿って配設されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色の画像形成部30Y、30M、30C、30Kを備えている。また、定着部40及び検知パターン像の位置を検知するための位置検知部50等を備えている。これらの他に、図示しないが、カラー画像形成装置1の各部を制御する制御部やモータ及びモータにより駆動される各部に駆動源を伝達する駆動機構部等を備えている。
給紙部10は、給紙カセット11内の記録紙12を、例えば、図示しない給紙コロと分離部材により1枚ずつ分離して図示しないレジストローラ対に送り出す。レジストローラ対が、給紙カセット11から送られてきた記録紙12のタイミング調整を行って、記録紙12を所定のタイミングで搬送ベルト機構部20に送り出す。
搬送ベルト機構部20は、搬送ベルト21、駆動ローラ22及び従動ローラ23等を備えており、搬送ベルト21は、駆動ローラ22と従動ローラ23に張り渡されている。駆動ローラ22が、図2に示すシステムコントローラ71の制御下で図外のモータ等の駆動機構により回転駆動されることにより、図1中の反時計方向に回転駆動される。これにより、搬送ベルト21は、給紙部10から送り出されてきた記録紙12を、各色の画像形成部30Y、30M、30C、30Kに順次搬送する。そして、搬送される記録紙12に各色の画像形成部30Y、30M、30C、30Kで、それぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像及びブラックトナー画像が順次記録紙12に形成される。
次に、各色の画像形成部30について説明する。なお、ここでは、K色の画像形成部30Kについて説明するが、Y、M,Cの画像形成部30Y〜Cも同様の構成をしている。画像形成部30Kは、感光体31Kの周囲に、帯電部32K、露光部33K、現像部34K、転写部35K、クリーニング部36K及び図示しない除電ランプ等が配設されている。
画像形成時には、通常運転信号が画像形成装置の上位制御装置より指示されると感光体31Kは、図2に示すような、システムコントローラ71の制御下で図示しない駆動モータによって回転駆動される。また、CPUは感光体モータ等の駆動手段と帯電バイアスを始めとする各作像工程のバイアス出力を順次シーケンシャルに出力する。外部装置からのカラー画像信号は、システムコントローラ71の画像信号発生回路712で色変換処理等の画像処理が施され、K、Y、M、Cの各色の画像信号として露光部33Kへ出力される。露光部33Kは、システムコントローラ71の露光駆動回路713で、Kの画像信号を光信号に変換し、この光信号に基づいて露光用レーザーダイオードが点滅しながら、感光体31Kを走査して露光することで静電潜像を形成する。
この感光体31K上の静電潜像は現像部34Kによって現像されてKトナー像となり、転写部35Kによって感光体31K上のKトナー像が搬送ベルト21上の記録紙21に転写される。感光体31Kは、トナー像転写後にクリーニング部36Kによって残留トナーがクリーニングされ、図示しない除電ランプにより除電されて次の画像形成に備えられる。
同様にして、画像形成部30Y、30M、30Cは、感光体31Y、31M、31Cの周りに、帯電部、露光部、現像部、転写部、クリーニング部等を備えている。そして、感光体31Y、40M、40CにY、M、Cトナー像を形成し、これらは搬送ベルト21上の記録紙12に重ね合わせて転写される。
上述のようにしてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色のトナー画像が転写されて各色の画像の形成された記録紙12は、静電的に搬送ベルト21に吸着された状態で、搬送ベルト21によりさらに搬送されて、搬送ベルト21から分離されて、定着部40に搬送される。
定着部40は、定着ローラ41、加圧ローラ42及び図示しない排紙ローラ対等を備えている。定着ローラ41と加圧ローラ42は、所定の押圧力で押圧されて、一方が回転駆動されることにより、他方が連れ回りし、定着ローラ41は、内蔵の加熱ヒーターにより所定の定着温度に加熱制御される。
また、定着部40は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色のトナー画像が転写されて、搬送ベルト21により搬送されてきた記録紙12を定着ローラ41と加圧ローラ42で加熱・加圧することにより、各色のトナーを記録紙12に定着させ、排紙ローラ対により図示しない排紙トレイ上に排出する。
位置検知部50は、各感光体によって作像される各色の静電潜像の理想位置からの位置ずれ量を検出するために用いられる光センサから構成され、ブラック(K)の画像形成部30Kの記録紙12の搬送方向下流側に配設されている。また、位置検知部50はシステムコントローラ71に接続されている。また、図4に示すように、光センサ51は、画像形成部で形成されたトナー画像に光を照射する発光素子511及びその反射光を受光する受光素子512を有する。なお、図2では、トナー像位置センサを光センサ51として図示している。
位置検知部50は、位置ずれ検出のために各感光体で作像したイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各色の色合わせパターン画像の複数セットに対して発光素子511により光を照射し、その反射光を受光素子512により受光して色合わせパターン信号を取得し、そこで得られる色合わせパターン信号をシステムコントローラ71に入力する。そして、システムコントローラ71は、図2に示すように、トナー像位置計算回路719により位置検知部50からの色合わせパターン信号を用いて位置ずれ量の平均値を算出し、その結果を露光駆動回路713にフィードバックすることで、レーザ光の点灯タイミングを制御し、位置ずれを補正することができる。
色合わせパターンを用いた色合わせ制御方法の例を以下に示す。鏡面体である転写ベルト上に色合わせパターンを作像し、転写ベルト上を光センサ51の発光素子511がスポット径pの範囲で照射しており、色合わせパターンが作像された転写ベルトを駆動させることで、光センサ51の受光素子512の検出スポット径qに返ってくる光量が変化し、図3に示したような色合わせパターンの位置を検出することができる。
光センサ51の発光素子511が転写ベルトを照射しているときは、鏡面反射された光が受光素子512の検出スポット径qに返ってきて出力aが得られる。ここで、照射スポット径と検出スポット径の関係は図4、図5に示すようにp>qとなる。一方、光センサ51の発光素子511が転写ベルト上の色合わせパターンを照射しているときは、鏡面反射されて受光素子512に返ってくる光量が減少し、出力bが得られる。ただし、この出力bは色合わせパターン幅をhとしたときに、検出スポット径qがパターン幅hと一致したときの出力である。発光素子511が色合わせパターンを照射する面積が変化するに伴い、受光素子512の出力もaからbの範囲で変化する。
上記、鏡面反射成分のみを考慮した場合、色合わせパターンから得られる色合わせパターン信号は図6に示すようになる。この検出波形において、各Y、K、M、Cの波形が閾値eと交わる点をY1、Y2、K1、K2、M1、M2、C1、C2とし、各点より波形の中央値Y3、K3、M3、C3を求める。例えばY3は(Y1+Y2)/2から求められる。ここでKを基準色とし、K3に対する各色の理想値をY’3、M’3、C’3とした場合、Y3 とY’3、M3とM’3、C3とC’3の差を、システムコントローラ71のCPU711により露光駆動回路713にフィードバックすることで位置ずれを補正する。
しかし、例えば赤外発光素子でY、M、Cの色合わせパターンを照射した場合、図7に示すような拡散反射成分cが発生し、鏡面反射光以外の光が受光素子に入射される。それによって、色合わせパターン信号は、鏡面反射成分と拡散反射成分の合成により図8のようになる。ただし、Kは全ての光を吸収するため、Kの色合わせパターンを照射しても拡散反射成分cは発生しない。
ここで、光センサの傾き等によって鏡面反射による検出波形と拡散反射による検出波形の中心軸がずれてしまった場合、色合わせパターン信号は図9のようになり、波形中央値の検出に誤差dが生じてしまう。よって、極力拡散反射の影響を抑えるため、各色合わせパターン間での拡散反射の影響がないようするために、図10に示したように各パターン間隔mを(p+q)/2以上としている。
ここで、波長700nm程度の発光素子はCの補色にあたるため、Cの色合わせパターンを照射しても光は吸収されて拡散成分が発生しない。つまり、波長700nm程度の発光素子を光センサに用いればK、Cの色合わせパターンからは拡散成分が発生しないので、K、Cのパターンを隣合わせた場合、拡散反射の影響を考える必要がなく、パターン間隔mは検出スポットq以上あれば十分である。
図11に示すように、発光素子に赤外発光素子を用いた場合、M、Y、K、Cの順で色合わせパターン画像を複数セット作像すると、各パターン間での拡散反射の影響をなくすためには、各パターン間隔はm以上とる必要がある。ここで色合わせパターン2セットの長さlを考えると、色合わせパターン幅hと検出スポットqが等しいとき、l=7m+8hとなる。
一方、波長700nm程度の発光素子を用いた場合には、M、Y、K、C、K、C、M、Yの順で色合わせパターン画像を複数セット作像すると、K、C間では拡散反射の影響を考慮する必要がなく、nとすればよい。ここで色合わせパターン2セットの長さl’を考えると、色合わせパターン幅hと検出スポットqが等しいとき、l’=4m+11hとなる。
以上より、l−l’=3(m―h)となり、m>hからl>l’となる。したがって、波長700nm程度の発光素子を光センサに用いることで色合わせパターンの作像距離が短縮でき、色合わせ制御実行時間が短縮できる。
[実施形態2]
実施形態2は実施形態1とほぼ同じ構成であり、各色の色合わせパターンの配置条件を変更するのみなので、同一部分の説明は極力省略する。ここでは演算精度向上に対応した制御方法を記述する。上述したような色合わせ制御において、セット毎の色合わせパターンを図12に示すようにM、Y、K、C、C、K、M、Yの順で複数セット作像すると、基準色Kは全色パターンに対して常に最短の距離となるので、作像される色合わせパターン同士の間隔が近くなる分、演算時の誤差を抑えることができる。
[実施形態3]
実施形態3は実施形態1とほぼ同じ構成であり、光センサを複数用いて、さらに各光センサで発光素子の波長を変えるのみなので、同一部分の説明は極力省略する。ここでは複数の発光素子の波長が異なる光センサを用いることで色合わせ制御実行時間をさらに短縮する方法を記述する。色合わせ制御において、転写ベルト駆動方向に対して垂直方向に光センサを3つ配置する。図13に示すように、各位置に発光素子の波長の異なる光センサ(以下、光センサa、光センサb、光センサcという)を配置する。
光センサaは波長450nm程度の発光素子を備えており、光センサaが検出できる範囲には基準色Kと波長450nm程度の発光素子に対して補色となるYの色合わせパターンを作像する。また、光センサaは波長530nm程度の発光素子を備えており、光センサbが検出できる範囲には基準色Kと波長530nm程度の発光素子に対して補色となるMの色合わせパターンを作像する。また、光センサcは波長700nm程度の発光素子を備えており、光センサcが検出できる範囲には基準色Kと光センサcの波長700nm程度の発光素子に対する補色となるCの色合わせパターンを作像する。
このように、転写ベルト駆動方向に対して垂直方向にそれぞれ波長の異なる発光素子を持つ光センサを配置するとともに、これらの光センサに対向する位置に全色の色合わせパターンを作像することで、実施形態1や実施形態2の場合に比べて、色合わせパターン全長を4(m+h)だけさらに短縮することができる。
[実施形態4]
実施形態4は実施形態3とほぼ同じ構成であり、色合わせ制御時に作像するパターンを変えるのみなので、同一部分の説明は極力省略する。ただ、実施形態4ではそれぞれの光センサの発光素子は異なる波長でなくてもよい。色合わせ制御において、転写ベルト駆動方向に対して垂直方向に複数配置した光センサで検出できるそれぞれの領域に実施形態1や実施形態2のような色合わせパターンを作像することで、色合わせパターン全長を短縮させつつ、転写ベルト駆動方向に対して垂直方向での位置ずれ量のばらつきを検出できるため、各検出結果を平均化することにより、演算精度を高めることができる。
なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。つまり、光の補色関係を利用することを特徴としているため、発光素子等を用いている分野に応用可能である。
1 カラー画像形成装置
10 給紙部
11 給紙カセット
12 記録紙
20 搬送ベルト機構部
21 搬送ベルト
22 駆動ローラ
23 従動ローラ
30 画像形成部
31 感光体31
32 帯電部
33 露光部
34 現像部
35 転写部
36 クリーニング部
40 定着部
41 定着ローラ
42 加圧ローラ
50 位置検知部
51 光センサ
71 システムコントローラ
511 発光素子
512 受光素子
711 CPU
712 画像信号発生回路
713 露光駆動回路
719 トナー像位置計算回路
特開2007−114555号公報

Claims (10)

  1. カラー画像を形成する画像形成装置での位置ずれ補正方法であって、
    各色の理想の画像形成位置に対する実際の画像形成位置のずれである色ずれの検出用パターン画像にスポット径pで発光してその反射光を検出スポット径q(p>q)で受光し、前記色ずれを検出する色ずれ検出ステップと、
    前記色ずれ検出ステップで得られた検出結果に基づいて各色の画像形成位置の調整制御を行う画像形成位置調整ステップと、
    を有し、
    前記色ずれ検出ステップで発射される光は、画像形成に用いる色に対して補色となる波長の光を含み、
    前記検出用パターン画像は、記録紙搬送方向に各色のパターン画像が所定の間隔ごとに形成されるとともに、各色の理想の画像形成位置を求める際の基準となる基準色のパターン画像と前記色ずれ検出ステップで発射される前記波長の光に対する補色のパターン画像との間隔及び前記補色のパターン画像同士の間隔である第1間隔が、前記組み合わせ以外の色のパターン画像同士の間隔である第2間隔より狭く配置され、各パターン間隔mが(p+q)/2以上となるように形成されることを特徴とする位置ずれ補正方法。
  2. 前記検出用パターン画像は、前記第1間隔の最小値が、前記色ずれ検出ステップで受光された前記反射光の受光スポット径となるように配置されて形成されることを特徴とする請求項1に記載の位置ずれ補正方法。
  3. 前記検出用パターン画像は、前記第2間隔の最小値が、前記色ずれ検出ステップで発射された光の照射スポット径と該ステップで受光された前記反射光の受光スポット径の和の2分の1となるように配置されて形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の位置ずれ補正方法。
  4. 前記検出用パターン画像は、セット毎の色合わせパターンをM、Y、K、C、C、K、M、Yの順で複数セット作像することにより、前記基準色のパターン画像とその他の色のパターン画像との距離が最短となるように配置されて形成されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の位置ずれ補正方法。
  5. 前記検出用パターン画像は、前記基準色のパターン画像と前記補色のパターン画像の組み合わせが、少なくとも記録紙搬送方向に配置されて形成され、
    前記色ずれ検出ステップは、前記形成された前記基準色のパターン画像及び前記補色のパターン画像に発光してその反射光を受光し、前記色ずれを検出することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の位置ずれ補正方法。
  6. 前記補色のパターン画像は、異なる波長の光に対する補色で形成され、
    前記検出用パターン画像は、前記基準色のパターン画像と前記補色のパターン画像の複数の組み合わせが、記録紙搬送方向と直交する方向に配置されて形成され、
    前記色ずれ検出ステップは、前記形成された前記基準色のパターン画像及び前記補色のパターン画像に対して、前記補色のパターン画像が有する各補色に対する波長の光を発射してその反射光を受光し、前記色ずれを検出することを特徴とする請求項5に記載の位置ずれ補正方法。
  7. 前記検出用パターン画像は、全色のパターン画像を1セットとして複数セットで構成され、前記基準色のパターン画像と前記補色のパターン画像とが隣接し、かつ、前記基準色のパターン画像又は前記補色のパターン画像がセット内で先頭又は最後尾にセット毎に交互に配置されるように形成されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の位置ずれ補正方法。
  8. 前記基準色のパターン画像は黒色で形成されることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の位置ずれ補正方法。
  9. カラー画像を形成する画像形成装置での位置ずれ補正装置であって、
    各色の理想の画像形成位置に対する実際の画像形成位置のずれである色ずれの検出用パターン画像にスポット径pで発光してその反射光を検出スポット径q(p>q)で受光し、前記色ずれを検出する色ずれ検出手段と、
    前記色ずれ検出手段で得られた検出結果に基づいて各色の画像形成位置の調整制御を行う画像形成位置調整手段と、
    を有し、
    前記色ずれ検出手段で発射される光は、画像形成に用いる色に対して補色となる波長の光を含み、
    前記検出用パターン画像は、記録紙搬送方向に各色のパターン画像が所定の間隔ごとに形成されるとともに、各色の理想の画像形成位置を求める際の基準となる基準色のパターン画像と前記色ずれ検出ステップで発射される前記波長の光に対する補色のパターン画像との間隔及び前記補色のパターン画像同士の間隔である第1間隔が、前記組み合わせ以外の色のパターン画像同士の間隔である第2間隔より狭く配置され、各パターン間隔mが(p+q)/2以上となるように形成されることを特徴とする位置ずれ補正装置。
  10. 請求項9に記載の位置ずれ補正装置を搭載することを特徴とする画像形成装置。
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