(57)【要約】【課題】紙搬送ベルトを持たない低コストタイプのインライン多色画像形成装置において、記録材に色ずれ検知パターンを印字することなく色ずれ補正制御を実行する。画像形成装置内の色ずれ発生要因となる箇所の経時距離変動を検知することで、画像にフィードバックを行う。色ずれ検出制御の時間短縮と、色ずれ検知センサの低コスト化が可能となる。【解決手段】複数の感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電画像を現像してトナー像とする現像手段と、記録媒体を搬送する搬送手段と、記録媒体にトナー像を転写する転写手段と、記録媒体にトナー像を固定する定着手段を有する電子写真方式の多色画像形成装置において、複数の感光体の相対位置を検知する位置検知手段を有し、前記測距手段からの出力を物理量に変換する情報処理手段を有し、算出した前記物理量に応じて画像形成位置を補正する手段を有する事を特徴とする多色画像形成装置。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電画像を現像してトナー像とする現像手段と、記録媒体を搬送する搬送手段と、記録媒体にトナー像を転写する転写手段と、記録媒体にトナー像を固定する定着手段を有する電子写真方式の多色画像形成装置において、
複数の感光体の相対位置を検知する位置検知手段を有し、
前記位置検知手段からの出力を物理量に変換する情報処理手段を有し、
算出した前記物理量に応じて画像形成位置を補正する手段を有する事を特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２】
前記位置検知手段は、発光素子と位置検出素子から構成されることを特徴とする請求項１に記載の多色画像形成装置。
【請求項３】
前記発光素子はＬＥＤであることを特徴とする請求項２に記載の多色画像形成装置。
【請求項４】
前記位置検出素子はＰＳＤであることを特徴とする請求項２に記載の多色画像形成装置。
【請求項５】
各色それぞれの前記感光体と前記現像手段が一体となったカートリッジ方式であり、前記位置検知手段は前記カートリッジに内蔵されていて、隣接するカートリッジとの距離を測定することを特徴とする請求項１に記載の多色画像形成装置。
【請求項６】
前記位置検知手段は本体フレームに設置されており、前記カートリッジが本体に挿入される際に取付位置を特定可能であることを特徴とする請求項１に記載の多色画像形成装置。
【請求項７】
前記潜像形成手段はレーザスキャナユニットであり、潜像形成手段と感光体間のレーザ光路中に折り返しミラーが配置されている請求項１に記載の多色画像形成装置において、
前記位置検知手段は本体フレームに設置されており、
前記折り返しミラーの位置を測定して、前記測距手段からの出力を物理量に変換する情報処理手段を有し、
算出した前記物理量に応じて画像形成位置を補正する手段を有する事を特徴とする多色画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラープリンタ・カラー複写機等の、特に、複数の画像形成部を有する電子写真方式の多色画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式のカラー画像形成装置においては、高速化のために複数の画像形成部を有し、搬送ベルト上に保持された記録材上に順次異なる色の像を転写する方式が各種提案されている。
【０００３】
ところで、上記のような複数の画像形成部を有する装置の問題点としては、機械精度等の原因により、複数の感光ドラムや搬送ベルトの移動むらや、各画像形成部の転写位置での感光ドラム外周面と搬送ベルトの移動量の関係等が各色毎にバラバラに発生し、画像を重ね合わせたときに一致せず、色ずれを生じることが挙げられる。特に、レーザスキャナと感光ドラムを有する複数の画像形成部を有する装置では、各画像形成部でレーザスキャナと感光ドラム間の距離に誤差があり、この誤差が各画像形成部間で異なると、感光ドラム上でのレーザの走査幅に違いが発生し、色ずれが発生する。
【０００４】
色ずれの例を図２に示す。２２は本来の画像位置を、２１は色ずれが発生している場合の画像位置を示す。又、（ａ）（ｂ）（ｃ）は主走査方向に色ずれがある場合であるが、説明の為、２つの線を搬送方向に離して描いてある。（ａ）は主走査線の傾きずれを示し、光学部と感光ドラム間に傾きがある場合等に発生する。例えば、光学部や感光ドラムの位置や、レンズの位置を調整することによって矢印方向に修正する。（ｂ）は主走査線幅のバラツキによる色ずれを示し、光学部と感光ドラム間の距離の違い等によって発生する。光学部がレーザスキャナの場合に発生し易い。例えば、画像周波数を微調整（走査幅が長い場合は、周波数を速くする。）して、走査線の長さ変えることよって矢印方向に修正する。（ｃ）は主走査方向の書出し位置誤差を示す。例えば、光学部がレーザススキャナであれば、ビーム検出位置からの書出しタイミングを調整することによって矢印方向に修正する。（ｄ）は用紙搬送方向の書出し位置誤差を示す。例えば、用紙先端検出からの各色の書出しタイミングを調整することによって矢印方向に修正する。
【０００５】
これら色ずれを修正する為に、搬送ベルト上に、各色毎に色ずれ検出用のパターンを形成し、搬送ベルト下流部の両サイドに設けられた１対の光センサで検出し、検出したずれ量に応じて、前記の様な各種調整を実施している。
【０００６】
図３に色ずれ検出パターン例を示す。３３と３４は用紙搬送方向の色ずれ量を検出する為のパターン、３５と３６は用紙搬送方向と直交する主走査方向の色ずれ量を検出する為のパターンでこの例では４５度の傾きで、ａ〜ｄは各々ブラック（以下Ｂｋ）、イエロー（以下Ｙ）、マゼンタ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）を示す。ｔｓｆ１〜４、ｔｍｆ１〜４、ｔｓｒ１〜４、ｔｍｒ１〜４、は各パターンの検出タイミングを、矢印は搬送ベルト３１の移動方向を示す。搬送ベルト３１の移動速度をｖｍｍ／ｓ、Ｂｋを基準色とし、用紙搬送方向用パターンの各色とＢｋパターン間の理論距離をｄｓＹｍｍ、ｄｓＭｍｍ、ｄｓＣｍｍ、各色の用紙搬送方向用パターンと主走査方向用パタ―ン間の実測距離を、左右各々、ｄｍｆＢｋｍｍ、ｄｍｆＹｍｍ、ｄｍｆＭｍｍ、ｄｍｆＣｍｍ、ｄｍｒＢｋｍｍ、ｄｍｒＹｍｍ、ｄｍｒＭｍｍ、ｄｍｒＣｍｍとする。Ｂｋを基準色とし、搬送方向に関して、各色の位置ずれ量δｅｓは、
δｅｓＹ＝ｖ＊｛（ｔｓｆ２−ｔｓｆ１）＋（ｔｓｒ２−ｔｓｒ１）｝／２−ｄｓＹ    ［式１］
δｅｓＭ＝ｖ＊｛（ｔｓｆ３−ｔｓｆ１）＋（ｔｓｒ３−ｔｓｒ１）｝／２−ｄｓＭ    ［式２］
δｅｓＣ＝ｖ＊｛（ｔｓｆ４−ｔｓｆ１）＋（ｔｓｒ４−ｔｓｒ１）｝／２−ｄｓＣ    ［式３］
となる。主走査方向に関して、左右各々の各色の位置ずれ量δｅｍｆ、δｅｍｒは、
ｄｍｆＢｋ＝ｖ＊（ｔｍｆ１−ｔｓｆ１）    ［式４］
ｄｍｆＹ  ＝ｖ＊（ｔｍｆ２−ｔｓｆ２）    ［式５］
ｄｍｆＭ  ＝ｖ＊（ｔｍｆ３−ｔｓｆ３）    ［式６］
ｄｍｆＣ  ＝ｖ＊（ｔｍｆ４−ｔｓｆ４）    ［式７］
と
ｄｍｒＢｋ＝ｖ＊（ｔｍｒ１−ｔｓｒ１）    ［式８］
ｄｍｒＹ  ＝ｖ＊（ｔｍｒ２−ｔｓｒ２）    ［式９］
ｄｍｒＭ  ＝ｖ＊（ｔｍｒ３−ｔｓｒ３）    ［式１０］
ｄｍｒＣ  ＝ｖ＊（ｔｍｒ４−ｔｓｒ４）    ［式１１］
から、
δｅｍｆＹ＝ｄｍｆＹ−ｄｍｆＢｋ          ［式１１］
δｅｍｆＭ＝ｄｍｆＭ−ｄｍｆＢｋ          ［式１２］
δｅｍｆＣ＝ｄｍｆＣ−ｄｍｆＢｋ          ［式１３］
と
δｅｍｒＹ＝ｄｍｒＹ−ｄｍｒＢｋ          ［式１４］
δｅｍｒＭ＝ｄｍｒＭ−ｄｍｒＢｋ          ［式１５］
δｅｍｒＣ＝ｄｍｒＣ−ｄｍｒＢｋ          ［式１６］
となり、計算結果の正負からずれ方向が判断出来、δｅｍｆから書出し位置を、δｅｍｒ−δｅｍｆから主走査幅を補正する。なお、主走査幅に誤差がある場合は、書出し位置はδｅｍｆのみでなく、主走査幅補正に伴い変化した画像周波数の変化量を加味して算出する。
【０００７】
図４は、色ずれ検出手段を説明する図である。４１は発光素子で、例えばＬＥＤである。５２は受光素子で、例えば、フォトセンサである。３１は搬送ベルトで、３３、３４、３５、３６は色ずれ検出用のパターンである。４３は発光素子４１からの発光光で、４４は搬送ベルト３１又は、色ずれ検出パターン、３３、３４、３５、３６からの反射光の内、受光素子４２にて受光される受光光である。発光部と受光部は搬送ベルト３１を反射面として、正反射光学系で構成されていて、搬送ベルト３１と色ずれ検出パターンの正反射光反射率の差、即ち、グロスの差によって、色ずれ検出パターンの位置を検出する。
【０００８】
図５は、図４における検出手段の受光部の回路構成を示す。受光素子４２で検出した色ずれ検出パターンは電流から電圧に変換（Ｉ／Ｖ変換）され、比較部で基準電圧と比較され、信号レベルが基準電圧より低い期間、正のパルスが出力される。ＣＰＵで、各々のパルスの中心位置を求め、さらに、各中心位置の時間差を求める。求めた時間差と予め設定してある時間差の値の差から、色ずれ量を算出する。
【特許文献１】特開２００１−３１２１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、電子写真方式のカラー画像形成装置においては、コストダウンの為に搬送ベルトを省略したモデルが登場してきている。このようなモデルにおいて、従来通りの色ずれ検出を行うには、搬送ベルトの代替として記録材上に色ずれ検知パターンを作成することになる。その場合には、いくつかの問題点が発生する。
【００１０】
まず第１に、色ずれ制御処理を行う毎に記録材を消費してしまうことが挙げられる。ユーザにとっては無意味な色ずれ検出パターンが印字された記録材が色ずれ検出処理を行う毎に生成される。これは記録材のランニングコスト悪化を招くとともに、ユーザの心証にも悪影響を及ぼしてしまうであろうことは容易に想像出来る。
【００１１】
そして第２に、記録材上に転写されたトナー画像（色ずれ検出パターン）を読みとるには、従来よりも高精度な色ずれ検出センサが必要となることである。従来の色ずれ検出センサは、表面グロスを管理された搬送ベルトとトナー画像のグロス差を検知するものであり、必要とされる検知性能が明確にされていた。よって要求される検知性能に対して、最低限のコストで色ずれ検知センサを構成することが容易であった。しかし、ユーザが使用する記録材は様々な種類があり、その表面色や表面グロスも千差万別である。記録材が特定出来ない以上は、最悪のケースを考慮する必要がある。ユーザの使用する記録材とトナーの光学特性が似通った状態でも色ずれパターンを検知可能とするには、必然的に色ずれ検知センサの検知能力に高い精度が要求されることになり、高コスト化を招くことになる。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来とは異なる色ずれ検出手法を提供することにより、上記問題点の解消、及び、画像形成装置のコストを抑えることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
以上の課題を解決する為に、本発明は、エンジン内部の色ずれ発生要因となる箇所に測距センサを配置して、リアルタイムに距離変動を察知して画像にフィードバックする。即ち、印字した画像の色ずれ状態を検知するのではなく、色ずれを発生させる要因の変動を検知することを特徴とする。
【００１４】
なお、さらに説明すれば、本発明は下記の構成によって前記課題を解決できた。
【００１５】
（１）複数の感光体と、前記感光体上に静電潜像を形成する潜像形成手段と、静電画像を現像してトナー像とする現像手段と、記録媒体を搬送する搬送手段と、記録媒体にトナー像を転写する転写手段と、記録媒体にトナー像を固定する定着手段を有する電子写真方式の多色画像形成装置において、
複数の感光体の相対位置を検知する位置検知手段を有し、
前記位置検知手段からの出力を物理量に変換する情報処理手段を有し、
算出した前記物理量に応じて画像形成位置を補正する手段を有する事を特徴とする多色画像形成装置。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の構成を採用することで、記録材を無駄にすることなく省資源に貢献出来る。さらには、テストパターンを印字して色ずれ量を確認するといった従来の色ずれ補正制御を行う必要が無くなり、電源投入からファーストプリントまでの待ち時間が短縮される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の実施例に係る画像形成装置の全体を説明する図である。この例では、感光体１ａ〜１ｄ、レーザスキャナユニット２ａ〜２ｄ、現像器３ａ〜３ｄ、転写部４ａ〜４ｄ、定着器５、記録紙カセット６を備えている。
【００１９】
感光体１ａ〜１ｄ、レーザスキャナユニット２ａ〜２ｄ、現像器３ａ〜３ｄはそれぞれ順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）に対応しており、コントローラからの画像データに従い、スキャナユニット２ａ〜２ｄが感光ドラム１ａ〜１ｄ上に走査を行い静電画像を形成し、現像機３ａ〜３ｄに収容されたトナーにより可視化・現像される。各感光ドラム上に形成された画像を、搬送されてきた記録紙に各転写部４ａ〜４ｄにて重畳転写する。その後記録紙は定着器５に搬送され、定着器は熱でトナーを融解したのちに加圧ローラで融解したトナーを記録紙に完全に定着させる。
【００２０】
図６は本実施例における測距センサ７ａ〜７ｃの本体内での配置図である。現像機３ａ〜３ｃに測距センサを設置して、隣り合う現像機との距離を測定する。隣り合う現像機との距離は副走査方向の書き出し位置に影響を与える。即ち、この構成により副走査方向の色ずれ補正が可能となる。
【００２１】
図７は本実施例における測距センサの構成を示す図である。７１は発光素子で、例えばＬＥＤである。７２は受光素子で、例えばＰＳＤである。レンズ７３によって測定物からの反射光はＰＳＤ７２上に集光されるが、その集光された反射光の重心位置は測定対象物までの距離に対応して変化する。従ってＰＳＤ７２からの出力信号を処理することで、測定対象物との距離を検知することが可能となる。
【００２２】
図８にＰＳＤ７２からの出力信号とその位置情報の関係図を示す。ＰＳＤ７２からの出力をＩ１、Ｉ２として、ＰＳＤ７２の全長をＬ、ＰＳＤ７２中央から反射光重心までの距離をｘとすると以下の式が成り立つ。
（Ｉ１−Ｉ２）／（Ｉ１＋Ｉ２）＝２ｘ／Ｌ
上述の式を電子回路のブロック図で表現すると図９になる。ＣＰＵ９６は除算回路９５の出力電圧をＡ／Ｄ変換することで測距情報を得ることが出来る。ＣＰＵ９６のＡ／Ｄ変換ポートに余裕があるならばＩ／Ｖ変換回路９１／９２の出力をＡ／Ｄ変換して、ＣＰＵ９６内で演算しても構わない。
【００２３】
図１０に本実施例におけるシーケンス図を示す。処理が始めると、まず測距センサを用いて現像機間の距離の測定を行う（Ｓ１０１）。このときの測定値が正常か否かの確認を行う（Ｓ１０２）。正常であれば補正値の演算に進む。異常値であれば、測定エラーをユーザに報告して処理を終了する（Ｓ１０３）。補正値の演算は以下の式を用いる。現像機間の理論距離をｄＹＭ、ｄＭＣ、ｄＣＢｋ、実測値をｄｍＹＭ、ｄｍＭＣ、ｄｍＣＢｋ、Ｂｋを基準色とし、各色の補正値をδｅｓＹ、δｅｓＭ、δｅｓＣ、とすると、補正式は、
δｅｓＹ＝（ｄＹＭ＋ｄＭＣ＋ｄＣＢｋ）−（ｄｍＹＭ＋ｄｍＭＣ＋ｄｍＣＢｋ）    ［式１７］
δｅｓＭ＝（ｄＭＣ＋ｄＣＢｋ）−（ｄｍＭＣ＋ｄｍＣＢｋ）    ［式１８］
δｅｓＣ＝（ｄＣＢｋ）−（ｄｍＣＢｋ）    式［１９］
となる（Ｓ１０４）。このとき、演算した値が適切な範囲にあるか判定する（Ｓ１０５）。異常な値であれば、ユーザに演算エラー報告を行い処理を終了する（Ｓ１０６）。正常な値であれば、補正値を用いて副走査方向書き出し位置を変更する（Ｓ１０７）。
【実施例２】
【００２４】
第１の実施例と重複する箇所の説明は、同一記号を付し説明を省略する。
【００２５】
図１１は本実施例における測距センサの本体内での配置図である。本体フレームに測距センサ７ａ〜７ｄを設置して、隣り合う現像機３ａ〜３ｄとの距離を測定する。これにより、本体内での現像機３ａ〜３ｄの取付位置が判明する。あとは、各現像機間の相対距離を算出することで、実施例１と同様のシーケンスにて補正制御が可能となる。
【００２６】
本実施例の構成のメリットは、現像機に測距センサを搭載する必要が無いため、交換部品である現像機のコストダウンを図れることにある。
【００２７】
その他、測距センサの構成や距離の測定方法等は第１の実施例と同様である。
【実施例３】
【００２８】
第１及び第２の実施例と重複する箇所の説明は、同一記号を付し説明を省略する。
【００２９】
図１２は本発明の実施例に係る画像形成装置の全体を説明する図である。この例では、感光体１ａ〜１ｄ、レーザスキャナユニット２ａ〜２ｄ、現像器３ａ〜３ｄ、転写部４ａ〜４ｄ、定着器５、記録紙カセット６、測距センサ７ａ〜７ｄ、レーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄを備えている。
【００３０】
感光体１ａ〜１ｄとレーザスキャナユニット２ａ〜２ｄ間にレーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄを配置することで、レーザスキャナユニット２ａ〜２ｄの配置場所に柔軟性を持たせることが可能である。しかしながら、この場合はレーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄの設置精度が問題となってくる。また、本体内の昇温によるレーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄの位置変動も画像に悪影響を与える要因となる。
【００３１】
そこで、レーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄの位置変動を把握する為に、本体フレームに測距センサ７ａ〜７ｄを設置して、レーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄとの距離を測定する。レーザ光折り返しミラー８ａ〜８ｄの位置変動が把握出来れば感光体１ａ〜１ｄへのレーザ照射位置が推測出来るので、実施例１と同様のシーケンスにて補正制御が可能となる。
【００３２】
その他センサの構成や距離の測定方法等は第１の実施例と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１実施例の多色画像形成装置の構成図。
【図２】多色画像形成装置で発生する色ずれの説明図。
【図３】従来例の色ずれ検出パターンの説明図。
【図４】従来例の色ずれ検出手段の構成図。
【図５】従来例の色ずれ検出手段の受光部回路のブロック図。
【図６】第１実施例の画像形成装置内における測距センサの配置図。
【図７】第１〜３実施例の測距センサの構成図。
【図８】第１〜３実施例の測距センサの受光部の説明図。
【図９】第１〜３実施例の測距センサの受光部回路のブロック図。
【図１０】第１実施例の色ずれ補正制御のフローチャート図。
【図１１】第２実施例の画像形成装置内における測距センサの配置図。
【図１２】第３実施例の画像形成装置内における測距センサの配置図。
【符号の説明】
【００３４】
１  感光ドラム
２  スキャナユニット
３  現像器
４  転写部
５  定着器
６  記録紙カセット
７  測距センサ
８  折り返しミラー
７１  測距センサＬＥＤ
７２  測距センサＰＳＤ
７３  測距センサレンズ
９１  Ｉ／Ｖ変換回路
９３  減算回路
９４  加算回路
９５  除算回路
９６  ＣＰＵ
【図１】
2006276394.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006276394.tif 000012
【図１１】
2006276394.tif 000013
【図１２】
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