JP6267541B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
(構成)
ここでは電子写真方式の画像形成装置について説明する。しかし、本発明は、それぞれ色の異なる複数の画像を個別に形成した後でそれを重畳させて多色画像を形成する画像形成装置であれば同様に適用可能である。なお、画像形成装置は、画像形成装置は印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリのいずれとして製品化されてもよい。
図2を用いて画像形成装置100の制御系について説明する。CPU201は画像形成装置100の各ユニットを統括的に制御するユニットである。ROM202はCPU201が実行すべき制御内容をプログラムとして格納した記憶装置である。RAM203はCPU201が画像形成装置100の制御を行うのに必要な作業領域として使用される記憶装置である。RAM203はイメージリーダ7が原稿を読み取ることで作成される画像データや外部I/F214を経由して受信した画像データ等も格納しうる。NVRAM204は画像形成枚数やプロセスカートリッジごとの総稼働時間などのデータを記憶する不揮発性(NonVolatile)の記憶装置である。外部I/F214はTCP/IP等の通信プロトコルに対応したネットワークと接続されており、ネットワークに接続されたコンピュータからのプリントジョブの実行指示を受信する。外部I/F214は画像形成装置100の情報をコンピュータに送信してもよい。I/O205はCPU201の入出力ポートであり、サーミスタ50、レーザドライバ207、モータドライバ208、高圧ユニット209、パターンセンサ112、搬送センサ211が接続されている。レーザドライバ207は画像データから生成された画像信号に応じてレーザスキャナ104を制御する。モータドライバ208はローラなどを駆動するユニットである。感光ドラム102や中間転写ベルト13a、搬送路に設けられた搬送ローラやレジストローラ115、第一給紙カセット113、第二給紙カセット114、手差しトレイ116に設けられた給紙ローラなどはモータによって駆動されている。モータドライバ208はこれらのモータの回転を制御する。高圧ユニット209はプロセスカートリッジ101に含まれる帯電ローラ103や現像スリーブ105、一次転写ローラ107、内ローラ110に印加される電圧または電流を制御する。搬送センサ211は、第一給紙カセット113、第二給紙カセット114、手差しトレイ116における用紙Sの有無や搬送路を搬送される用紙Sの位置を検知するデバイスである。パターンセンサ112は、画像形成部1により中間転写ベルト13aに形成されたそれぞれ色の異なる複数のパターンについて基準色のパターンから基準色以外の各パターンまでの間隔を測定する測定手段の一例である。
図3Aを用いて操作部220について説明する。操作部220において、スタートキー706は画像形成動作を開始するために使用される。ストップキー707は画像形成動作を中断するために使用される。テンキー713は数字を入力するために使用される。IDキー704はユーザ認証を行うために使用される。クリアキー705は入力した数字などをクリアするために使用される。リセットキー708は入力された設定を初期化するために使用される。表示部711は、タッチパネルセンサを内蔵した表示装置であり、ユーザが接触することで操作可能なソフトキーを表示する。ユーザがソフトキーである「用紙選択」を選択すると、表示部711は図3Bが示すような用紙選択画面を表示する。ユーザは、用紙選択画面を通じて、第一給紙カセット113、第二給紙カセット114、手差しトレイ116で使用するシートの種類(紙種)を指定する。CPU201はこの情報をRAM203に記憶しこれに基づき画像形成制御を行う。たとえばCPU201は紙種に応じた画像形成モード(画像形成速度)を選択する。表示部711は図3Cが示すように、色ずれ補正を手動で開示するための開始ボタンを表示する。CPU201は基本的に画像形成枚数や画像形成装置内の温度変化などを開始条件(トリガー)として色ずれ補正を実行するが、開始ボタンが押し下げられたことを検知したときにも色ずれ補正を実行してもよい。
次に、CPU201が制御する画像形成動作について説明する。CPU201は、高圧ユニット209を通じて帯電ローラ103に所定の電圧を印加し、感光ドラム102の表面を所定の極性・電位で一様に帯電させる。CPU201は、RAM203に格納された画像データを画像処理して生成した画像信号をレーザドライバ207に出力してレーザスキャナ104を制御する。これにより、レーザスキャナ104から出力されるレーザ光により感光ドラム102上に静電潜像が形成される。CPU201はモータドライバ208を通じてトナー貯蔵部106を制御してトナーをプロセスカートリッジ101に供給する。さらにCPU201はモータドライバ208を通じて現像スリーブ105を回転させることで、現像スリーブ105に現像剤がコートされる。感光ドラム102上に形成された静電潜像は現像スリーブ105によりトナーが付着し現像され、トナー画像が形成される。このトナー画像は、感光ドラム102と中間転写ベルト13aとの接点部である一次転写部において、高圧ユニット209が一次転写ローラ107に印加した一次転写バイアスにより、中間転写ベルト13aに転写される。これらの画像形成動作は4つのプロセスカートリッジ101のそれぞれで順次行われる。中間転写ベルト13aには、それぞれ色の異なるトナー画像が多重転写され、多色画像が形成される。
画像形成中、感光ドラム102、駆動ローラ13bおよび定着ローラ117は同一速度で回転する。これは、トナー像の形成、用紙Sへの転写およびトナー像の定着が一連の処理となっているからである。画像形成中の用紙Sの搬送速度(移動速度)が画像形成速度である。ところで、用紙Sの種類(素材、厚みなど)に依存してトナー像を定着させるために必要となる熱量は異なる。たとえば、用紙Sの厚みが厚いほど必要な熱量は多くなる。画像形成速度を遅くすれば、トナー像が転写された用紙Sが定着ローラ117と接している時間、つまり熱を供給される時間が長くなる。これにより、用紙Sの厚みに適した熱量を達成できる。このようにCPU201は用紙Sの種類に応じて画像形成速度を決定する。
CPU201はレーザドライバ207を制御し、基準色以外(マゼンタ、シアン、ブラック)の画像の書出しタイミングを調整することによって、副走査方向(中間転写ベルト13aの搬送方向)の色ずれ補正を行う。CPU201は第一画像形成速度、第二画像形成速度、第三画像形成速度のそれぞれに対して、異なる色ずれ補正量にて補正を行うことが可能である。このようにCPU201は基準色パターンから基準色以外の各パターンまでの間隔に基づき基準色以外のトナー画像の書き出しタイミングを補正することで色ずれを補正する補正手段として機能する。
図5を用いてパターンセンサ112について説明する。パターンセンサ112は、赤外線LEDによって構成された発光部301と、フォトトランジスタによって構成された受光部303とを備えている。発光部301と受光部303とは、発光部301が発光した赤外光が中間転写ベルト13aによって反射し、さらに反射光が受光部303に入射するような角度で取り付けられている。なお、受光部303は、正反射光を受光可能な位置に配置されてもよいし、散乱光を受光可能な位置に配置されてもよい。中間転写ベルト13aの表面の反射特性と、トナーによって形成された色ずれを検出するためのパターン302の反射特性とは異なるため、受光部303が受光する反射光の光量が異なる。受光部303は、受光した反射光を、その光量に応じた振幅の電気信号(出力信号)に変換する。受光部303の出力信号の電圧は、反射光の光量が少なければ低くなり、光量が多ければ高くなる。一般的に中間転写ベルト13a上に形成されているトナー画像のトナー量が多ければ多いほど反射光の光量は少なくなる。よって、パターンセンサ112の出力信号の電圧が高いほど作像されたトナー画像の濃度は低く、また出力信号の電圧が低いほどトナー画像の濃度は高くなる。このように出力信号の電圧とトナー画像の濃度は相関関係にある。
図7を用いて副走査方向の色ずれ量検知について述べる。色ずれ量を検知するためには、図6で示すように画像形成部1は中間転写ベルト13a上にパターン302を形成する。図7はパターン302の一部を模式的に示している。イエローパターン501はイエローのトナーで作像されている。マゼンタパターン502はマゼンタのトナーで作像されている。シアンパターン503はシアンのトナーで作像されている。ブラックパターン504はブラックのトナーで作像されている。隣り合ったパターン間の間隔は、たとえば、12700μm(600dpiにおいて300画素相当)である。パターンセンサ112は、中間転写ベルト13a上に形成されたパターン501〜504を検知してアナログ信号505を生成する。パターンセンサ112は受光部303が出力するアナログ信号505をコンパレータによって2値化し、検出波形506に変換する。コンパレータは、スレッショルド電圧とアナログ信号505を比較して2値化を実行する。スレッショルド電圧は中間転写ベルト13a上にトナーで形成されたパターンの有無を判定するために予め決められている。
CPU201は、図10に示したフローチャートにしたがって画像形成動作を実行する。S1001で、CPU201は、操作部220またはホストコンピュータからプリントジョブの実行指示を受信したかどうかを判定する。プリントジョブの実行指示を受信していなければS1010に進む。S1010でCPU201は操作部220の色ずれ補正を指示するボタンが押し下げられたかどうかを判定する。図3Aや図3Cを用いて説明した色ずれ補正の開始ボタンが押し下げられていなければS1001に戻る。開始ボタンが押し下げられていればS1011に進む。S1011でCPU201は色ずれ検知を実行する。これによりオペレータが希望するタイミングで色ずれ補正が実行される。一方で、S1001でプリントジョブの実行指示を受信するとS1002に進む。
CPU201は、最も高速な第一画像形成速度についての色ずれ検知と最も低速な第二画像形成速度についての色ずれ検知とについてその両方を実行するか、一方のみを実行するかを判定する。高速な画像形成速度ほど色ずれ検知時間を短くできるため、最も高速な第一画像形成速度についての色ずれ検知の頻度を多くする。これにより短期的な原因に起因した各画像形成速度での色ずれを効率よく補正できる。ただし、長期的な原因に起因した色ずれについては複数の画像形成速度間で具体的な相関関係が変化することがあるため、上述した差分を更新する必要がある。最も低速な第二画像形成速度についての色ずれ検知についても少ない頻度で実行する必要がある。なお、第三画像形成速度の色ずれ量は第一画像形成速度の色ずれ量に類似しているため、第三画像形成速度の色ずれ検知については常に省略されるものとして説明する。
CPU201は、用紙1枚毎に、図12に示すフローチャートに従い、色ずれ補正を行いながら、画像形成動作を行う。S1201でCPU201は画像形成の対象となっている用紙Sの紙種が第二画像形成速度で画像形成する紙種であるかどうかを判定する。CPU201は図4に示したような紙種と画像形成速度との対応関係を示すテーブルをROM202に保持している。よって、CPU201はプリントジョブにおいて指定されている紙種をもとにテーブルをサーチして画像形成速度を取得する。用紙Sの紙種が第二画像形成速度で画像形成する紙種であればS1202に進む。S1202でCPU201は画像形成部1に設定されている現在の画像形成速度が第二画像形成速度でないかどうかを判定する。現在の画像形成速度が第二画像形成速度であればS1203をスキップしてS1204に進む。現在の画像形成速度が第二画像形成速度でなければS1203に進む。S1203でCPU201は画像形成部1の画像形成速度を第二画像形成速度に切り替える。S1204でCPU201は第一画像形成速度の色ずれ量ΔL1〜ΔL3と差分dL1〜dL3に基づき色ずれ補正を行う。たとえば、CPU201は第二画像形成速度におけるマゼンタについてのタイミングの補正量を、ΔL1に差分dL1を加算することで算出する。他の色についても同様の算術式を採用可能である。CPU201は補正量だけ画像の書き出しタイミングをずらす。S1205でCPU201は画像形成部1を制御して第二画像形成速度により画像形成動作を実行する。
本実施例によれば、画像形成枚数がTh2(例:300枚)を超えるか、または、前回色ずれ検知をおこなったときの温度からTh3(例:3℃)以上温度が変化したときにCPU201は少なくとも第一画像形成速度において色ずれ検知を行う。これにより、画像形成装置の内部温度が変化したとしても、色ずれを抑制して画像形成を行うことができる。温度が変化したときだけでなく、所定枚数毎に色ずれ検知を実行する理由は、色ずれ要因となるレーザスキャナ104の温度変化に、サーミスタ50の検知温度が追従しない場合があるからである。
図10を用いて説明したように実施例1ではS1002で画像形成動作を実行した後にS1003で色ずれ検知を実行するものとして説明した。しかしながら、画像形成動作と色ずれ検知の順番は逆であってもよい。
続いて実施例3について、実施例1、2との相違点を中心に説明する。本実施例において、CPU201は、第一画像形成速度および第二画像形成速度それぞれでの色ずれ量の検知を行う際、用紙の収容部に第二画像形成速度で画像形成を行う用紙が収容されているかを判定する。なお、収容部とは、第一給紙カセット113、第二給紙カセット114、手差しトレイ116の総称である。そして、CPU201は、収容部に第二画像形成速度で画像形成を行う紙種が収容されていない場合、第二画像形成速度での色ずれ量の検知を省略する。
本実施例によれば、CPU201は、第二検知条件が満たされた第一タイミングでは第一画像形成速度により複数のパターンの形成と複数のパターンについての測定を実行するよう画像形成部1およびパターンセンサ112などを制御する。また、CPU201は、第一検知条件が満たされた第二タイミングでは第二画像形成速度により複数のパターンの形成と複数のパターンについての測定を実行するよう画像形成部1およびパターンセンサ112などを制御する。従来は、単一の画像形成速度を用いて色ずれ量を測定し、その測定結果が複数の画像形成速度の色ずれ補正に使用されていた。これは温度の変化など短期的要因に起因した色ずれ量は画像形成速度に依存しないからである。一方で、中間転写ベルト13aのようにローラとの摩擦力によって回転する中間転写体が像担持体として採用される場合、長期的要因に起因した色ずれ量が顕在化してくる。長期的要因に起因した色ずれ量は、複数の画像形成速度間で異なる傾向となることがある。よって、第二タイミングでは第二画像形成速度についても色ずれ量を測定して色ずれ補正に適用することで第二画像形成速度についても適切に色ずれを補正することが可能となる。
Claims (10)
- 複数の画像形成速度によって画像を形成可能な画像形成装置であって、
第1色の第1画像を形成する第1画像形成部と、前記第1色とは異なる第2色の第2画像を形成する第2画像形成部と、を有し、前記第1画像形成部と前記第2画像形成部とを用いて前記画像を形成する画像形成手段と、
シートを格納する格納手段と、
前記第1画像と前記第2画像とを担持し、前記第1画像と前記第2画像とを搬送する像担持体と、
前記像担持体に担持された前記第1画像及び前記第2画像を前記シートに転写する転写手段と、
前記画像形成手段を制御して、前記第1画像形成部により形成された第1測定画像と前記第2画像形成部により形成された第2測定画像とを含む測定パターンを形成させる制御手段と、
前記像担持体に形成された前記測定パターンを測定する測定手段と、
第1画像形成速度において前記画像形成手段により形成された第1測定パターンの前記測定手段による第1測定結果に基づき、前記像担持体の搬送方向における、前記第1測定画像と前記第2測定画像との相対位置に関する第1情報を決定し、前記第1画像形成速度とは異なる第2画像形成速度において前記画像形成手段により形成された第2測定パターンの前記測定手段による第2測定結果に基づき、前記像担持体の前記搬送方向における、前記第1測定画像と前記第2測定画像との相対位置に関する第2情報を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された前記第1情報と前記第2情報とに基づき相関データを生成する生成手段と、
前記画像形成手段が前記第1画像形成速度において前記画像を形成する場合、前記決定手段により決定された前記第1情報に基づき、前記搬送方向における前記第1画像と前記第2画像との相対位置を補正し、前記画像形成手段が前記第2画像形成速度において前記画像を形成する場合、前記決定手段により決定された前記第1情報と前記生成手段により生成された前記相関データとに基づき、前記搬送方向における前記第1画像と前記第2画像との相対位置を補正する補正手段と、
を備え、
前記制御手段は、第2条件が満たされた場合、前記画像形成手段に前記第1画像形成速度において前記測定パターンを形成させる第1画像形成処理を実行し、前記格納手段が前記第2画像形成速度に対応するシートを格納している状態で第1条件が満たされた場合、前記画像形成手段に前記第1画像形成速度及び前記第2画像形成速度の夫々において前記測定パターンを形成させる第2画像形成処理を実行し、
前記第2画像形成処理は、前記格納手段が前記第2画像形成速度に対応するシートを格納していない状態で前記第1条件が満たされた場合には実行されないことを特徴とする画像形成装置。 - 前記生成手段は、ユーザから前記測定パターンの測定指示が入力されたことに応じて、前記相関データを生成することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
- 画像が形成されたシートの枚数をカウントするカウント手段をさらに有し、
前記第1条件は、前記カウント手段によりカウントされた枚数が閾値を超えた場合に満たされることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。 - 前記第2条件は、前記カウント手段によりカウントされた枚数が他の閾値を超えると満たされ、
前記閾値は、前記他の閾値より大きいことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記画像形成装置の温度を検出する検出手段をさらに備えており、
前記決定手段は、前記検出手段により検出された現在温度と予め記憶された温度との差が所定温度より大きくなった場合に、前記第1画像形成速度において前記画像形成手段により形成された前記第1測定パターンを形成させ、前記測定手段に前記第1測定パターンを測定させ、前記第1測定パターンの第1測定結果に基づき前記第1情報を決定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - 前記シートに関する情報と画像形成速度との関係を記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記シートに関する前記情報は、前記シートの厚みを含み、
前記画像形成速度は、前記シートの厚みに応じて変化することを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。 - 前記シートに関する前記情報は、前記シートの種類を含み、
前記画像形成速度は、前記シートの種類に応じて変化することを特徴とする請求項6又は7に記載の画像形成装置。 - 前記第1画像形成速度は、前記第2画像形成速度より速いことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の画像形成装置。
- 前記制御手段は、前記格納手段が前記第2画像形成速度に対応するシートを格納していない状態で前記第1条件が満たされた場合、前記第1画像形成処理を実行することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の画像形成装置。
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