(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写ベルトを用いた多色印字可能な画像形成装置において、
レーザダイオードから発光されたレーザ光を光ディスクに該光ディスクのディスク盤面に形成した各トラック間の径方向間隔以下に集光する対物レンズを備え、該対物レンズにより集光したレーザ光の反射光の変化を検出する光ピックアップデバイスを、前記転写ベルトの表面と対向する適所に各トナー像の位置ずれを検知する検知手段として配置し、
該検知手段から出射されるビーム径が絞られたビームを前記転写ベルト上に集光させて、前記転写ベルト上の各色のトナーパターンの印字位置のズレを検知することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多色印字が可能な画像形成装置における各色の画像の印字位置のズレの検知方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラー複写機、カラープリンタ、カラーファクシミリ装置のように多色印字可能な画像形成装置にあっては、感光体上に形成される黒、イエロ−、マゼンタ、シアンの各色用の静電潜像をそれぞれの色のトナーを用いて別々に現像し、転写紙上で各色を重ね合わせることにより、多色を表現している。
即ち、例えば特開昭６３−２７１２７５号公報に記載の多重画像形成装置には、エンドレスに張設された転写ベルトに沿って各色用の画像形成ユニット（感光体ドラム、帯電器、光書込みユニット、現像器、転写器等）を順次配置することにより、各画像形成ユニットから転写ベルト上に個別に各色毎のトナー像を重ね合わせて転写し、重ね合わせを終了したトナー像を一括して転写紙上に転写するようにした技術が開示されている。
この作像原理を用いた場合には、この４色のうち、１色でも転写位置がずれると、本来望むべき画像色品質が得られなくなる。そこで、この位置ズレを検知する手段として、特開昭６３−２７１２７５号公報には検知手段としてＣＣＤを用いる方法が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように上記従来の多色印字可能な画像形成装置にあっては、黒、イエロ−、マゼンタ、シアンの４色をそれぞれ別々に現像し、転写紙上で各色を重ね合わせることにより多色を表現しているが、この４色のうち１色でも重ね合わせ位置がずれると、本来望むべき画像色品質を得られなくなってしまう。このような不具合を解消する為に、特開昭６３−２７１２７５号公報には、この位置ズレを検知する手段として、ＣＣＤを用いる手法が開示されている。
しかし、ＣＣＤを使用すると、その受光表面上に像を結像させる為に、大掛かりなレンズ光学系の付設が不可避となり、このために機構が複雑になり、装置の大型化、コストアップを招いていた。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、トナー像間の位置ずれの検知手段として、光ディスクの記録再生手段として広く用いられている光ピックアップデバイスを応用することにより、機構の簡略化、小型化、コストダウンを図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、転写ベルトを用いた多色印字可能な画像形成装置において、
レーザダイオードから発光されたレーザ光を光ディスクに該光ディスクのディスク盤面に形成した各トラック間の径方向間隔以下に集光する対物レンズを備え、該対物レンズにより集光したレーザ光の反射光の変化を検出する光ピックアップデバイスを、前記転写ベルトの表面と対向する適所に各トナー像の位置ずれを検知する検知手段として配置し、
該検知手段から出射されるビーム径が絞られたビームを前記転写ベルト上に集光させて、前記転写ベルト上の各色のトナーパターンの印字位置のズレを検知することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示した形態例により詳細に説明する。
図１は本発明の多色印字が可能な画像形成装置の一形態例としての四連ドラム方式の画像形成装置の概略構成図であり、符号１ａ〜１ｄは夫々、黒画像（Ｋ）用、マゼンタ画像（Ｍ）用、イエロ−画像（Ｙ）用、シアン画像（Ｃ）用の光書き込みユニット、２ａ〜２ｄは夫々Ｋ用、Ｍ用、Ｙ用、Ｃ用の感光体及び作像プロセスユニット（帯電器、現像器、転写器、クリーング部等）である。３は印字用紙給紙ユニット、４は複数のローラ４ａによりエンドレスに張設されて矢印Ａ方向に駆動される転写ベルト、５は熱定着ユニットである。これらの各構成要素の構成、動作については周知であるので詳述はしない。
図示しない原稿の画像を図示しないスキャナにより読み込むことによって得た光学的なカラ−画像デ−タは、図示しない画像処理部等に於て最終的に黒色成分、マゼンタ成分、イエロ−成分、シアン成分に分離され、夫々の光書込みユニット１ａ〜１ｄで夫々の作像プロセスユニットの感光体上に書き込まれ、各感光体上に書き込まれた各静電潜像は、夫々の現像器からのトナーにより各色の画像に作像される。
一方、給紙ユニット３から給紙された印字用紙は、転写ベルト４によって矢印Ａ方向に搬送され、夫々の作像プロセスユニット２ａ〜２ｄによって各色のトナ−が重ねて転写される。すべての色のトナーの転写が終了した後、定着ユニット５により像を定着させる。
上記のような構成上、転写ベルト４に対する各色のトナー像の転写位置がずれると、最終的に得られる印字用紙上の画像についても、所望の色が表現できなくなってしまうことは上述の通りである。
位置がずれる原因としては、部品公差のばらつき、行程による組み付け時の精度ばらつき、機械の振動、温度上昇等の環境変化等が考えられる。
本発明の特徴的な構成は、転写ベルト４の表面と対向する適所に各トナー像の位置ずれを検知する手段として光ピックアップデバイス１０を配置した点に存する。
【０００６】
図２はＣＤ−ＲＯＭプレイヤ−等の光ディスク記録再生装置に使用されている光ピックアップデバイスの一例の構成概略図である。１１は光源としてのレ−ザ−ダイオ−ド、１２は入射面に平行な電界成分のみを通過させるビ−ムスプリッタ、１３はコリメ−トレンズ、１４はプリズム、１５は対物レンズであり、１６は検知対象物（この場合は光ディスク盤面）である。レーザダイオード１１から発光された光は、ビ−ムスプリッタ１２内を直進し、コリメ−トレンズ１３により平行化されて、プリズム１４により偏向され、対物レンズ１５によりディスク盤面１６上にフォ−カスされる。ディスク盤面１６からの反射光は、入射経路とは逆に、対物レンズ１５、プリズム１４、コリメ−トレンズ１３を通り、ビ−ムスプリッタ１２で偏向されフォトダイオ−ドに入射される。光ディスク盤面１６上に形成されたトラックには、情報が凹凸の形で収録されているため、トラックで反射した反射光は変化し、フォトダイオ−ドの出力もその分だけ変化する。ディスク盤面に形成した各トラック間の径方向間隔は、１．６μｍ程度であるため、ビ−ムの集光は、それ以下にすることが可能になっている。
【０００７】
図１に示した例では、位置ずれを検知する手段としての光ピックアップデバイス１０の位置を、各作像プロセスユニットの下流側にあるロ−ラ４ａと対向する位置に設定している。これは、ローラ４ａに一定のテンションで巻き付いている転写ベルト４部分であればたわみが発生しにくく、たわみによる誤検知が発生しないことを考慮したためであるが、これは一例であり、転写ベルト上のトナー像の位置ズレを検知できる位置であるならば、図示の位置に限らず何処にレイアウトしてもよい。
本発明に於て検知手段１０による検知対象となるのは、転写ベルト４上に形成される、あらかじめ定められているトナーパタ−ンであり、このトナーパターンを各色毎に夫々感光体上に形成した上で、これを転写ベルト４上に転写することにより、検知が可能となる。
【０００８】
図３はパタ−ンの一例を示すものである。
図３（ａ）  は、印字データの搬送方向のズレ（副走査方向のズレ）を検知するパタ−ンであり、図示の様に各色のパターンは所定の間隔を隔てて平行に配置された直線である。図３（ｂ）  は印字デ−タの書き込み方向のズレ（主走査方向のズレ）を検知するパタ−ンである。これらは、あくまでも一例であるので、位置ズレを検知できるパタ−ンであれば、何であってもよい。このパターンは、非画像形成時に、基準パターンとして形成されるものである。
転写ベルト４上に転写された各色のトナーパタ−ンは、転写ベルト４が矢印方向に駆動されることにより、検知手段１０位置まで移動する。各トナーパタ−ンは、転写ベルト４の平坦な面上にトナ−を付着させることにより形成されているため、トナ−のある部分は突出しており、従ってトナーのある部分と無い部分（転写ベルト面）との間で凹凸差が形成される。
【０００９】
本発明では、この凹凸差の有無、段差の位置のずれを光ピックアップから成る検知手段１０により検知することにより、各パターン間の位置ずれを制御部が判定できるようにしている。また、検知手段１０から出射されるビームが転写ベルト４に集光する位置は、図３（ａ）  の様にパターン間の副走査方向のズレを見る場合には、各パタ−ンの通過経路上とし、（ｂ）  のように各パターンの主走査方向へのズレを見る場合には、各パターンからなる列の一端縁よりも外側位置（転写ベルト上）になるように夫々設定する。従って、図３  （ｂ）のように各パターンの位置が正常な場合には、検知手段１０は何も（突部、即ちトナー部を）検知しないこととなる。
【００１０】
即ち、図３（ａ）  の場合には、最初に検知位置に入ってきたパタ−ン（この例では、黒トナ−のパタ−ン）を先ず検知手段１０が検知し、続いて、マゼンタ、イエロー、シアンの順に各色のパタ−ンを順次検知する。図示しない制御部のメモリには、検知手段１０から送られてきたパタ−ンデ−タの位置を順次記憶しておき、各色のパターン間の位置関係を比較することにより、本来あるべき各色の位置から、どのくらい副走査方向にずれているかを判別する。
図３（ｂ）  の場合は、先ず、各色のパターンが夫々、紙の搬送方向に沿って１ライン上に位置するようにパタ−ンを形成する。
検知手段１０の検知位置は、上述のとおり、この直線状のラインのすぐ横位置になるようにあらかじめ設定しておく。このパターンラインの端縁Ｌから検知手段からのビームの照射位置までの距離は、ビームのスポット径、例えば１．５μｍと設定する。なお、図面では理解を容易化する為に、該距離を過大に大きく図示しているが、その趣旨は上記の通りである。
【００１１】
図４（ａ）  に示す様に、図３（ｂ）  の場合に於て、仮に、いずれかのパターンが主走査方向に位置ズレを起こしており、その位置ズレ方向が、パターンラインの外側端縁Ｌよりも検知手段１０側ならば、その部分で凹凸を検知できる。この場合、特定のパターンがズレを起こしていると、ズレ方向を検知できるが、このデータだけでは、どの程度ズレているか（ズレ量）が解らない。そこで、本形態例では、引き続いて２回目の検知動作（パターン形成、パターン検知）を行い、パターンがズレを起こしていた方向とは逆方向に、わざと書き出し位置をずらしてもう一度行う（図４（ｂ）  ）。この時、ずらし量を小さくすればするほど、より高精度に検知できる。このずらし量としては、例えばビーム径一つ分に相当する量とし、このずらし量を１ステップとして、ズレが検知できなくなるまで１ステップづつ位置ずらしを行う。即ち、この検知動作を、順次、ズレを検知しなくなるまで繰り返す。ズレを検知しなくなったところで、位置ズレが補正できたことになる（図４（ｃ）  ）。この検知動作は、正規の作像行程間のインターバル時等に行う。
【００１２】
次に、全てのパターンに沿って検知ビームを相対的に通過させた結果、最初から最後までパターンを検知しなかった場合は、ズレが全く無いか、或はいずれかのパターンがラインの検知手段１０側とは逆方向にズレている可能性がある。そのため、今度はラインの検知手段１０側方向に、わざと書き出し位置をずらしていくパターン形成行程と、該パターンを検知する検知行程を再び行う（図５（ａ）  乃至（ｄ）  ）。後で行われるこの検知行程においては、手前側のパターン、この例では黒パターンから一つづつ位置をずらしたパターン形成と、検知を行い、これを４色全てについて夫々行う。
【００１３】
まず、図５（ａ）  のように一つのパターン（この例では２番目のＭパターン）が検知手段１０とは反対側にズレているが、この検知手段１０によって一回検知作業を行っただけでは、ズレの有無、どのパターンがズレを起こしているか、ズレ量を知ることはできない。そこで、本形態例では、手前側のパターンＫから初めて全てのパターンについてずれの有無を検知する。この場合、まずパターンＫだけを検知手段１０側に１ステップずらしたパターンを形成した上で検知手段１０による検知を行い、この時該パターンＫが検知手段１０により検知される場合には正常な位置にあるものと判定する。次の検知行程では、パターンＫを図５（ａ）  の位置に戻すと共に、次のパターンＭを検知手段１０側に１ステップ分移動させる。この時、パターンＭは検知手段と反対側にズレを起こしているので、１ステップ分移動させただけでは検知手段１０により検知されない。ここで、パターンＭが反対側にズレをを起こしていることが判明するが、ズレを補正する為に、更に１ステップづつ同方向に位置をずらせ、図５（ｃ）  のようにパターンＭが検知手段により検知されるまで、パターン形成、検知を繰り返す。（ｃ）  の様にパターンＭが初めて検知された場合には、それよりも１ステップ分前の状態、即ち図５（ｂ）  の状態がパターンＭの正常な位置となる筈であるので、次のパターン形成においてパターンＭを１ステップ分だけ検知手段と反対側に戻したパターンを形成する。このパターン形成、検知、補正作業を残りの全ての色パターンについて行うことにより、最終的に図３（ｂ）  に示した如き正常なパターンラインを形成することができることとなる。
【００１４】
なお、本発明の検知方法は、光ピックアップ装置の特性である、ビ−ム径が絞れるという特性を最大限に利用している。即ち、デジタル画像形成装置の書き込み密度が、例えば、６００ｄｐｉである場合には、書き込まれる１ラインの幅が約４０μｍになる。これに対し、光ピックアップのビ−ム径は、１．５μｍ程度の小径であるため、書込みのライン幅に対して、約１／２５ドット分のズレの補正を行うことができることとなる。
又、この光ピックアップデバイス自体は、光ディスク関連で広く利用されているため、コスト的にも、他の検知手段を用いるより有利である。
なお、本発明によるパターン形成、検知、補正動作は、制御部のＲＯＭに格納したプログラムに基づいて自動的に行うようにしてもよいし、操作者が色ずれの発生時にキー操作等によって行う様にしてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、転写ベルト上に重ね転写される複数のトナー像間の位置ズレ検知手段として、光ピックアップデバイスを用いることにより、機構の簡略化、小型化、コストダウンを行うことができる。
一般に、各色のトナーの位置が転写ベルト上でずれる原因としては、部品公差のばらつき、行程による組み付け時の精度ばらつき、機械の振動、温度上昇等の環境変化等が考えられるが、本発明では、どのような原因による位置ずれであっても、自動的に補正し、画質を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態例の画像形成装置の略図。
【図２】光ピックアップデバイスの構成図。
【図３】（ａ）  及び（ｂ）  は本発明による検知方法の例を示す略図。
【図４】（ａ）  （ｂ）  及び（ｃ）  は図３（ｂ）  に相当する検知方法の具体例を示す図。
【図５】（ａ）  乃至（ｄ）  は図３（ｂ）  に相当する検知方法の他の具体例を示す図。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ  光書き込みユニット、２ａ〜２ｄ  作像プロセスユニット、３  印字用紙給紙ユニット、４  転写ベルト、５  熱定着ユニット、１０  光ピックアップデバイス（検知手段）、１１  レ−ザ−ダイオ−ド、１２  ビ−ムスプリッタ、１３  コリメ−トレンズ、１４  プリズム、１５  対物レンズ、１６  検知対象物、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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