JP5919948B2 - 画像形成装置およびプログラム - Google Patents
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Description
特許文献2には、位置検出用色画像パターンの検出を光学的センサのセンサ出力のピーク値の一定割合をしきい値とし、センサ出力がしきい値に到達したときに位置検出用色画像パターンの後縁を検出するようにした多色画像形成装置が開示されている。
請求項3に記載の発明は、前記検出手段は、前記光の光路上に当該光を屈折させる光学素子を有しないことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置である。
請求項4に記載の発明は、前記位置特定手段は、前記検出信号の極大値を検知することで連続する2個の画像補正用指標の間の位置を特定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置である。
請求項2の発明によれば、拡散反射光を生ずる色を対象として1つの型について連続して2個以上の画像補正用指標を形成させることができる。
請求項3の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、より安価に検知手段を構成することができる。
請求項4の発明によれば、1つの型について連続する2個の画像補正用指標の中央の位置を特定することができる。
請求項5の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、画像形成部における各色画像の位置ずれを、より少なくする機能をコンピュータにより実現できる。
<画像形成装置の説明>
図1は、本実施の形態が適用される画像形成装置1の構成を示した図である。図1に示す画像形成装置1は、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタであって、画像データに基づいてカラー画像を形成する画像形成プロセス部20と、画像形成プロセス部20の動作を制御する主制御部60とを備えている。
画像形成ユニット30は、矢印A方向に回転しながら静電潜像が形成される感光体ドラム31と、感光体ドラム31の表面を帯電する帯電ロール32と、感光体ドラム31上に形成された静電潜像を現像する現像器33と、一次転写後の感光体ドラム31表面を清掃するドラムクリーナ34とを備えている。各画像形成ユニット30に配置された現像器33は、トナー容器35Y、35M、35C、35Kから供給されるY、M、C、Kの各色トナーにより、感光体ドラム31上の静電潜像を現像する。
一次転写ロール42は、一次転写電源(不図示)から一次転写バイアス電圧の供給を受け、中間転写ベルト41上に各色トナー像を一次転写する。また、二次転写ロール40は二次転写電源(不図示)から二次転写バイアス電圧の供給を受け、用紙P上に各色トナー像を二次転写する。
定着装置25は、内部に加熱源を備える定着ロールと加圧ロールとの間に未定着トナー像を保持した用紙Pを通過させて、用紙Pにトナー像を定着する。
画像形成装置1では、図示しないパーソナルコンピュータ(PC)や画像読取装置(スキャナ)などから画像データを取得し、取得した画像データに対して予め定められた画像処理を施して、各色毎に分解された画像データ(各色画像データ)を生成する。そして、生成した各色画像データを画像形成プロセス部20のレーザ露光装置26に供給する。
その間、感光体ドラム31は帯電ロール32により帯電される。そして、レーザ露光装置26は、各画像形成ユニット30にて帯電された感光体ドラム31を、供給された各色画像データや各種制御信号に基づき点灯制御されたレーザ光で走査露光する。それにより、感光体ドラム31各々には各色の静電潜像が形成される。形成された静電潜像は各現像器33により現像され、各感光体ドラム31上には各色トナー像が形成される。
一方、画像形成装置1には複数の例えば用紙保持部71A、71Bが配置されている。そして、例えば操作入力パネル(不図示)からのユーザによる指示入力に基づき、例えば用紙保持部71Aに保持された用紙P1が取り出される。取り出された用紙P1は、搬送経路R1に沿って1枚ずつ搬送され、中間転写ベルト41上を重畳トナー像が二次転写部Tr2に搬送されるタイミングに合わせて二次転写部Tr2に搬送される。そして、二次転写部Tr2に形成された転写電界の作用により、重畳トナー像は用紙P1上に一括して二次転写される。
なお、二次転写部Tr2への用紙Pの搬送は、用紙保持部71A、71Bに保持された用紙P1、P2が搬送される搬送経路R1の他に、用紙Pへの両面印刷時に使用される両面搬送路R2や用紙Pを手差しする際に使用される手差し用紙保持部75からの搬送経路R3からも行われる。
このようにして、画像形成装置1での画像形成は、指定された枚数分だけ繰り返して実行される。
次に、各画像形成ユニット30にて形成される各色トナー像の位置ずれを補正する画像位置補正制御(所謂「レジストレーションコントロール」:以下、「位置ずれ制御」)について説明する。
画像形成ユニット30各々に配置された感光体ドラム31は、例えば環境温度の変動や機内昇温などによって、中間転写ベルト41との相対的な位置にばらつきが生じる。また、各画像形成ユニット30に配置された感光体ドラム31や現像器33内の現像剤などは、例えば画像形成装置1の累積動作時間や休止時間、使用履歴等の内部要因、さらには機内の温湿度環境等の外部要因によって状態が変化する。
そこで、本実施の形態の画像形成装置1においては、例えば機内温度が予め定められた温度を超えて変動した場合や、画像形成動作が予め定められた枚数分のサイクルを超えた場合、さらには、例えば画像形成装置1の主電源(不図示)がオンされた場合や画像形成装置1のフロントカバー(前扉)が開けられた場合などのように画像形成装置1での前回の画像形成動作から長い時間が経過し、画像形成装置1内の温度環境が変動していると想定される状況にある場合などにおいて、各色トナー像に関する中間転写ベルト41上での位置ずれを許容レベル内に調整し、画像の色ずれを抑制するための位置ずれ制御(画像位置調整制御、レジストレーションコントロール)を行っている。
次の図2は、位置ずれ制御を実行するための構成を説明する図である。図2に示したように、本実施の形態の画像形成装置1では、二次転写部Tr2(二次転写ロール40)からみて中間転写ベルト41の移動方向上流側であって、黒(K)の画像形成ユニット30Kに配置された感光体ドラム31よりも下流側に、検出センサ部80を配置している。この検出センサ部80は、中間転写ベルト41の移動方向に直交する方向の端部側に配置されている。本実施の形態では、レーザ露光装置26によって感光体ドラム31上において走査露光が開始される領域と対向する中間転写ベルト41上の端部領域に検出センサ部80が配置される。なお、検出センサ部80は、中間転写ベルト41の移動方向に直交する方向の中央付近に配置してもよく、その主走査方向の位置は特に限定はされない。
主制御部60は、検出センサ部80からの検出信号に基づいて、各画像形成ユニット30に対する主走査方向および副走査方向の露光タイミングを補正するための制御信号を生成する。そして、レーザ露光装置26のレーザドライバ29に対し、これらの制御信号を送信する。
次に、検出センサ部80における画質調整用パターンTを読み取る読取機能部の構成について説明する。
図3は、検出センサ部80における画質調整用パターンTを読み取る読取機能部の構成を説明する図である。図3に示したように、検出センサ部80は、中間転写ベルト41のトナー像保持面を照射し、画質調整用パターンTに向け、光を出射する光源の一例として発光中心波長940nmのLED(Light Emitting Diode)81と、LED81にて照射された中間転写ベルト41および中間転写ベルト41上に形成された画質調整用パターンTからの反射光を受光し、受光量に応じた強度の電流値を出力することでの一例としてのPD(Photo Diode)83とを備えている。即ち、PD83は、画質調整用パターンTから反射された反射光を受光して、画質調整用パターンTを検出するための検出信号とする受光部として機能する。
拡散光の入射を抑制するために入射スリット84c開口部、即ち、画質調整用パターンTにより反射された光が入射スリット84cに入射する箇所の径は、1.5mm以下であることが好ましい。なお本実施の形態では、射出スリット84aおよび入射スリット84cの開口部の径は、双方とも約1.1mmとしている。ただし本実施の形態では、この形態でも拡散光の一部が入射するため、詳しくは後述する方法によりこの拡散光の影響を抑制している。
続いて、位置ずれ制御を実行する主制御部60、検出センサ部80の機能について説明する。
図4は、主制御部60、検出センサ部80の機能を説明するブロック図である。なお、図4においては、主制御部60が実行する複数の制御のうち、上述した位置ずれ制御に関連するブロックのみを示している。
主制御部60は、画像形成装置1による画像形成動作制御、位置ずれ制御などを実行する際の演算処理を実行するCPU(Central Processing Unit)61と、CPU61が実行する位置ずれ制御などのためのソフトウェアプログラムを記憶したROM(Read Only Memory)63と、各種カウンタ値やプログラム実行中に発生する一時的なデータを記憶するRAM(Random Access Memory)62とを備えている。
さらに、主制御部60は、検出センサ部80に設けられたLED81の点灯を制御する光源駆動回路66を備えている。
図6は、主制御部60が各画像形成ユニット30Y、30M、30C、30Kにて形成される画像に対する位置ずれ制御を実行する際の処理手順を示すフローチャートである。
図6に示したように、主制御部60(画像出力回路64)は、黒(K)のトナー像で形成された各色の位置制御用マークMからなる画質調整用パターンTを、各画像形成ユニット30によって中間転写ベルト41上の予め定められた箇所に形成する(ステップ101)。なお、このときには、各画像形成ユニット30における位置ずれ量の補正値はリセットされている。
このように、上記したステップ101〜104によって、各画像形成ユニット30における位置ずれ補正(レジストレーションコントロール)が行われることになる。
次の図7(a)は、主制御部60の画像出力回路64によって画質調整用パターンデータ記憶部65から読み出され、各画像形成ユニット30Y、30M、30C、30Kによって中間転写ベルト41上に形成された本実施の形態の画質調整用パターンTの一例を示す図である。また図7(b)は、従来の画質調整用パターンTの一例を示す図である。
図7(a)〜(b)に示したように、検出センサ部80(図4参照)によって読み取られる画質調整用パターンTは、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色トナー像からなる位置制御用マークMY、MM、MC、MK(以下、「位置制御用マークM」とも総称する)により、中間転写ベルト41の移動方向に(副走査方向)に沿って形成される。位置制御用マークMは、画像形成ユニット30にて形成される画像の位置ずれ補正を行うために用いる画像補正用指標とてして機能する。
続いて、画質調整用パターンTの位置制御用マークMを読み取る検出センサ部80の動作について説明する。
図8は、検出センサ部80が位置制御用マークMを読み取ることで生成する信号について説明するタイミングチャートである。図8(a)は、検出センサ部80が画質調整用パターンTの位置制御用マークMを読み取ることで生成するパターン検出信号、(b)は、検出センサ部80がパターン検出信号の最小値や極大値(ピーク)を検知することで出力するピーク検知信号、をそれぞれ示している。
そして、位置制御用マークMがさらに移動し、PD83の視野領域R1に位置制御用マークMの第1の辺Ma2が進入してくると、パターン検出信号が再び変化を開始する。さらに位置制御用マークMが移動すると、視野領域R1と位置制御用マークMの第1の辺Ma2との重複面積が拡大していくので、パターン検出信号は徐々に下降する。そして、視野領域R1が第1の辺Ma2によってほぼ覆われる位置において、パターン検出信号は最小となる。その後は視野領域R1と位置制御用マークMの第1の辺Ma2との重複面積が減少していき、パターン検出信号は徐々に上昇して再び最大となる。
次に検出センサ部80が画質調整用パターンTの位置制御用マークMを読み取ることで生成するパターン検出信号についてさらに詳しく説明を行なう。
図9(a)は、本実施の形態のパターン検出信号について説明した図であり、図8(a)に示したパターン検出信号を拡大した図である。即ち、図示するパターン検出信号は、図7(a)の位置制御用マークMを使用したときのパターン検出信号である。ここでは、Y色に関する位置制御用マークMYを読み取った場合のパターン検出信号D1Yと、K色に関する位置制御用マークMKを読み取った場合のパターン検出信号D1Kを示している。
次に、検出センサ部80からのピーク検知信号による位置ずれ量の検出およびその補正について説明する。
図11は、位置制御用マークMを用いた位置ずれ量の算出方法を説明する図である。
なお以下の説明は、Y色、M色、C色に関する位置ずれ量の算出方法である。即ち、まずパターン検出信号の極大値の位置を求め、この極大値の位置を基に位置ずれ量を算出する。なお実際には、CPU61が、図9(b)のピーク検知信号から、極大値をとる位置を求め、以下の計算を行なう。よってこの場合、CPU61は、パターン検出信号から、連続する2個の位置制御用マークMの間の位置を特定する位置特定手段として機能する。
Lerr=((DB−DA−DW)×0.5)×tanθ……(1)
ここで、θは、第1の辺Maおよび第2の辺Mbが副走査方向となす角度であり、本実施の形態では90°−27°=63°である。また、DWは、理想状態の位置の主走査方向中間位置に検出センサ部80のPD83の視野領域R1が設置されているとして、第1の辺Maまたは第2の辺Mbの長さにcosθを乗じることで算出される。
Perr=0.5×(DA+DB)−DP……(2)
なお、理想状態の位置における基準位置から2本の第1の辺Maの間の検出位置A′までの距離をDA′、基準位置から2本の第2の辺Mbの間の検出位置B′までの距離をDB′とすると、DP=(DA′+DB′)/2である。
Lerr(1)=((TB−TA−TW)×V×0.5)×tanθ……(3)
Perr(1)=(0.5×(TA+TB)−TP)×V……(4)
ここでの時間TPは、基準位置から上記の中間位置C′までの距離DPを中間転写ベルト41が移動するのに要する時間であり、TP=(DA′+DB′)/2Vである。
なお画質調整用パターンTについては、図7に示したものに限られるものではない。例えば、LED81の波長により変更することが考えられる。
図12は、Y色、M色、C色、K色の各色のトナーについて、光の波長に対する分光反射率を示した図である。図12において、横軸は光の波長を表わし、縦軸は、分光反射率を表わす。
図示するように、画質調整用パターンTは、Y色、M色の位置制御用マークである位置制御用マークMY、MMの第1の辺Maおよび第2の辺Mbは2個ずつ形成されている。ここではそれを位置制御用マークMa1、Ma2、Mb2、Mb1として図示している。一方、C色、K色の位置制御用マークである位置制御用マークMC、MKの第1の辺Maおよび第2の辺Mbは1個ずつ形成されている。
Claims (5)
- 予め定められた複数色を使用して画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部にて形成される画像の位置ずれ補正を行うために用いる画像補正用指標を、1つの型について同色にて連続して2個以上当該画像形成部により形成させる指標形成手段と、
前記画像形成部により形成された前記画像補正用指標が順次転写される像保持体と、
前記画像補正用指標に向け光を出射する光源と、前記像保持体および当該画像補正用指標から反射された反射光を受光して当該画像補正用指標を検出するための検出信号とする受光部と、を備える検出手段と、
前記検出手段の前記受光部より得られた検出信号から、連続する2個の画像補正用指標の間の位置を特定する位置特定手段と、
前記位置特定手段により特定された前記2個の画像補正用指標の間の位置から、前記画像形成部にて形成される画像の位置ずれ補正を行なう位置ずれ補正部と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記指標形成手段は、前記連続して2個形成される画像補正用指標として黒色以外の色のものを形成させることを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 前記検出手段は、前記光の光路上に当該光を屈折させる光学素子を有しないことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
- 前記位置特定手段は、前記検出信号の極大値を検知することで連続する2個の画像補正用指標の間の位置を特定することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像形成装置。
- コンピュータに、
予め定められた複数色を使用して画像を形成する画像形成部にて形成される画像の位置ずれ補正を行うために用いる画像補正用指標を、1つの型について同色にて連続して2個以上当該画像形成部により形成させる機能と、
前記画像形成部により形成された前記画像補正用指標を像保持体に順次転写させる機能と、
前記画像補正用指標に向け光を出射する光源と、前記像保持体および当該画像補正用指標から反射された反射光を受光して当該画像補正用指標を検出するための検出信号とする受光部と、を備える検出手段から当該検出信号を取得する機能と、
前記検出手段の前記受光部より得られた検出信号から、連続する2個の画像補正用指標の間の位置を特定する機能と、
特定された前記2個の画像補正用指標の間の位置から、前記画像形成部にて形成される画像の位置ずれ補正を行なう機能と、
を実現させるプログラム。
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