JP5928068B2 - 画像補正用の検出装置および画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献2には、少なくとも像担持体、像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、像担持体に静電潜像を形成する露光手段、像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像手段とを含むプロセス装置と、プロセス装置を制御して所定の検知パターンを検知媒体上に形成する検知パターン発生手段と、少なくとも鏡面反射方向に検知素子を有し、検知パターンを検知する光学式検知手段とを有する画像形成装置において、検知媒体のみを検知した際の反射光量Aと、所定の補正パターンを検知した際の反射光量Bの比B/Aを所定の値とする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、前記絞り部は、前記光路上の位置であるとともに前記光源と前記画像補正用指標の間の位置にさらに配されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像補正用の検出装置である。
請求項4に記載の発明は、前記拡散部材は、前記絞り部を覆うように配されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像補正用の検出装置である。
請求項2の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、受光部の取り付け位置がばらついても測定結果にばらつきが生じにくくなる。
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、受光部に拡散光が入射しにくくなる。
請求項4の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、光源や受光部が汚れるのを抑制することができる。
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、より良好な画像を形成することができる画像形成装置が提供できる。
請求項6の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べ、画像調整をより容易に行なうことができる。
<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。
加えて、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、黒の画像形成ユニット30Kよりも下流側には、画像補正用の検出装置の一例であるとともに検出手段の一例としての検出センサ部80が配置されている。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(後段の図2参照)。そして、中間転写ベルト41の端部側の領域に形成された位置合わせを行うための画質調整用パターン(画質調整用トナー像)を読み取り、後段で説明する各色画質調整用トナー像の位置ずれ制御および濃度ずれ制御を行うための各画質調整用トナー像の位置を検出する。
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」)、および各色トナー像の濃度ずれを補正する画像濃度補正制御(所謂「プロセスコントロール」:以下、「濃度ずれ制御」)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)と、各色トナー像の画像濃度を予め定められた濃度レベルに調整し、画像の色再現性の低下を抑制するための濃度ずれ制御(画像濃度調整制御、プロセスコントロール)とを行っている。
次の図2は、位置ずれ制御および濃度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や、各画像形成ユニット30にて形成される画像の濃度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受光部の一例としてのPD(Photo Diode)83とを備えている。
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。
続いて、位置ずれ制御および濃度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および濃度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、位置ずれ制御および濃度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および濃度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。
次の図6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上に形成された画質調整用パターンTの一例を示す図である。
図6に示したように、検出センサ部80によって読み取られる画質調整用パターンTは、異なる画像濃度(例えば画像面積率Cin=20%、50%、80%)のイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)の各色トナー像からなる濃度制御用マークM1Y1、M1Y2、M1Y3、M1M1、M1M2、M1M3、M1C1、M1C2、M1C3と、異なる画像濃度(例えば画像面積率Cin(Input Coverage)=25%、50%、75%、100%)の黒(K)のトナー像からなる濃度制御用マークM1K1、M1K2、M1K3、M1K4(以下、「濃度制御用マークM1」とも総称する)と、各色の位置制御用マークM2Y、M2M、M2C、M2K(以下、「位置制御用マークM2」とも総称する)とにより、中間転写ベルト41の移動方向に(副走査方向)に沿って連続的に構成されている。濃度制御用マークM1は、濃度ずれ量を検出するための画像補正用指標(マーク)として機能する。
図7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および濃度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7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複数の画像濃度からなる濃度制御用マークM1と各色の位置制御用マークM2と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における濃度ずれ量の補正値および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103〜106によって、各画像形成ユニット30にて形成される画像の濃度ずれ補正(プロセスコントロール)が行われることとなる。
このように、上記したステップ107〜108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。
続いて、画質調整用パターンTの濃度制御用マークM1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が濃度制御用マークM1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の濃度制御用マークM1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(ピーク)を検知することで出力するピーク検知信号、(c)は、検出センサ部80が検知するパターン検出信号とピーク検知信号とにより出力するホールド信号、をそれぞれ示している。
さらには、検出センサ部80に設けられた検出回路89のサンプルホールド回路部183(図5参照)は、図8(c)に示したように、増幅回路部181から出力される各濃度制御用マークM1に関するパターン検出信号の最小値(ピーク)を取り込み、ピーク検知回路部182からピーク検知信号が出力された際のパターン検出信号の最小値をホールドしたホールド信号を生成する。そして、生成したピーク検知信号を主制御部60に出力する。ここで濃度制御用マークM1の箇所を読み取るときに、検出信号が下降するのは、中間転写ベルト41が、光沢を有し、光をよく反射するためである。即ち、中間転写ベルト41よりも濃度制御用マークM1の反射率が小さいため、濃度制御用マークM1の箇所を読み取るときには検出信号が下降する。
続いて、画質調整用パターンTの位置制御用マークM2を読み取る検出センサ部80の動作について説明する。
図9は、検出センサ部80が位置制御用マークM2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9(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M2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(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M2がさらに移動し、PD83の視野領域R1に位置制御用マークM2の第2の辺Mb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M2が移動すると、視野領域R1と位置制御用マークM2の第2の辺Mb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2の辺Mb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M2の第2の辺Mb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する。
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10は、画質調整用パターンTの位置制御用マークM2を用いた位置ずれ量の算出方法を説明する図である。
上記図6を用いて説明したように、この位置制御用マークM2は、主走査方向(ラテラル方向)および副走査方向(プロセス方向)双方のずれ量を検出するための第1の辺Maおよび第2の辺Mbを備えた構成を有している。なお、図10では、実線で示した位置制御用マークMを今回の検出対象とし、破線で示した位置制御用マークM′を理想状態の位置に形成されたもの(以下、「理想状態の位置制御用マークM′」)とする。
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45°である。また、DWは、理想状態の位置制御用マークM′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、理想状態の位置制御用マークM′における基準位置から第1の辺Maの検出位置A′までの距離をDA′、基準位置から第2の辺Mbの検出位置B′までの距離をDB′とすると、DP=(DA′+DB′)/2である。
そのため、主制御部60は、基準位置を基準とした検出位置Aおよび検出位置Bでのピーク検知信号の受信タイミングTA、TBを用いて、主走査ずれ量Lerr(1)を次の(3)式、副走査ずれ量Perr(1)を(4)式によって求めることとなる。
Lerr(1)=(TB−TA−TW)×V×0.5……(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。
主制御部60では、上記図7のステップ107およびステップ108として、上述した手順に従った位置ずれ量の演算と露光タイミングの設定とを行う。
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M2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11は、パターン検出信号について説明した図であり、図9(a)に示したパターン検出信号を拡大した図である。
ここでパターン検出信号D2は、図3に示した構成の検出センサ部80を使用したときのパターン検出信号である。一方、パターン検出信号D1は、図3に示した構成の検出センサ部80に対して光拡散フィルム85を設けなかった検出センサ部を使用したときのパターン検出信号である。なお読み取った位置制御用マークM2は、全て同色のものである。
図12は、LED81の発光強度分布をLED81から出射する光の方向である光軸方向から見た図である。また領域Hは、射出スリット84aの開口位置である。この開口位置は、LED81の光軸位置に対応する。図示するように光軸方向から見たLED81の発光強度分布は、中心に対し略同心円状とはならず、光軸位置である中心部からやや外れた位置である領域Jが最大強度を示している。そのため射出スリット84aの開口部を通過して出射する光は、強度分布が一様とならず、その結果、画質調整用パターンTで反射した正反射光も強度分布にばらつきが生じる。そのためこのようなLED81を備える検出センサ部80を使用した場合、図11のパターン検出信号D1のように波形が変化する現象が生じやすい。
ここで図13(a)は、光拡散フィルム85を設けなかった場合であり、図12と同様の図である。一方、図13(b)は、光拡散フィルム85を設けた場合である。
図示するように光拡散フィルム85を設けた場合は、光が拡散され、中央付近における発光強度分布がより一様となることがわかる。これにより射出スリット84aの開口位置である領域HでのLED81の発光強度分布もより一様となり、そのため図11のパターン検出信号D1のように検出ピークの最小値がずれることが抑制できる。またパターン検出信号の波形が、左右対称とならなくなる現象も抑制できる。
また上述した例では、検出センサ部80のPD83で正反射光を受光することにより、濃度制御用マークM1および位置制御用マークM2の双方を読み取っていたが、これに限られるものではない。
図14は、検出センサ部80の他の構成例について説明した図である。
図14に示した検出センサ部80は、図3に示した検出センサ部80に対し、ケース84に入射スリット84dがさらに設けられている。そして入射スリット84dには、PD86がさらに設けられている。即ちこの検出センサ部80は、いわゆる1発光2受光のタイプの検出センサとなっている。
入射スリット84dは、中間転写ベルト41の表面に対し、例えば140°の方向に設けられている。
つまり一般に、循環移動する中間転写ベルト41に生じる不安定な挙動は、中間転写ベルト41表面(反射位置)での傾きの影響を受け易い正反射光を検出するセンサ(例えば、PD83)からの出力に現れ易い。それに対し、反射位置での傾きの影響を受け難い拡散反射光を検出するセンサ(例えば、PD86)からの出力には、中間転写ベルト41の不安定な挙動は殆ど変動を与えない。このような観点からは、画質調整用パターンの検出には拡散反射光を用いることが好ましい。ところが、黒(K)のトナー像は、光の吸収量が大きい。そのため、Kのトナー像からなる画質調整用パターンTからの拡散反射光をセンサが受光した場合に、センサは充分に大きな信号レベルの検出信号を出力できないおそれがある。即ち、拡散反射光を用いて画質調整用パターンを検出する場合には、Kのトナー像の画像濃度を精度良く検出できないことがある。
このうち図示するように射出スリット84aおよび入射スリット84cの2つの開口部を覆う形態が特に好ましい。つまり、拡散反射光が入射する入射スリット84dの開口部には、光拡散フィルム85を設けないことが好ましい。これは光拡散フィルム85により拡散反射光が拡散されると階調の変化に対するPD86から出力される電流値の差が小さくなり、そのため画像濃度の検出をする上で検出精度の分解能が低下して濃度補正の精度が低下するおそれがあるためである。一方、正反射光を利用して画像濃度の検出を行なうKの場合は、階調の変化に対するPD83から出力される電流値の差がもともと大きく、光拡散フィルム85を設けてもその影響を受けにくい。
Claims (6)
- 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に関する色毎の位置ずれ補正および色毎の濃度ずれ補正の何れか一方または双方を行うために用いる画像補正用指標に向け、光を出射する光源と、
前記画像補正用指標を読み取るために、当該画像補正用指標から反射された正反射光を受光する受光部と、
前記光源から出射された光の光路上の位置であるとともに前記受光部と前記画像補正用指標の間の位置に配され、前記画像補正用指標から反射された拡散光の入射を抑制する絞り部と、
前記光路上の位置であるとともに前記光源と前記画像補正用指標の間の位置に配され、当該光源から出射する光の拡散を行なう拡散部材と、
前記絞り部から前記受光部に至る光路を形成し、当該受光部から遠ざかるにつれて径が小さくなるとともに開口部が当該絞り部となる入射スリットと、
を備えることを特徴とする画像補正用の検出装置。 - 前記拡散部材は、前記光路上の位置であるとともに前記受光部と前記画像補正用指標の間の位置にさらに配されることを特徴とする請求項1に記載の画像補正用の検出装置。
- 前記絞り部は、前記光路上の位置であるとともに前記光源と前記画像補正用指標の間の位置にさらに配されることを特徴とする請求項1または2に記載の画像補正用の検出装置。
- 前記拡散部材は、前記絞り部を覆うように配されることを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の画像補正用の検出装置。
- 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に関する位置ずれ補正および濃度ずれ補正の何れか一方又は双方を行うために用いる画像補正用指標を当該画像形成部にて順次形成させる指標形成手段と、
前記画像補正用指標に向け光を出射する光源と、当該画像補正用指標を読み取るために当該画像補正用指標から反射された正反射光を受光する受光部と、当該光源から出射された光の光路上の位置であるとともに当該受光部と当該画像補正用指標の間の位置に配され当該画像補正用指標から反射された拡散光の入射を抑制する絞り部と、当該光路上の位置であるとともに当該光源と当該画像補正用指標の間の位置に配され当該光源から出射する光の拡散を行なう拡散部材と、当該絞り部から当該受光部に至る光路を形成し、当該受光部から遠ざかるにつれて径が小さくなるとともに開口部が当該絞り部となる入射スリットと、を備える検出手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 前記画像形成部にて形成された画像補正用指標が順次転写される転写部材をさらに備え、
前記検出手段は、前記転写部材に転写された前記画像補正用指標の位置を読み取ることを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
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