(57)【要約】【課題】  異なる色ごとの複数の画像形成部を有した多色画像形成装置の色ずれ補正において、高価なセンサ及び高速のＣＰＵを不要とし、また回転むらなどの駆動部の影響を低減でき、安価で検出精度が良く、信頼性の向上したものにする。【解決手段】  電子写真方式の多色画像形成装置において、各色の画像形成部により転写ベルト１上に所定ピッチで任意の基準色の複数のパターンを形成し、これと同一ピッチでそれ以外の検出色の複数のパターンを形成するとともに、それらの基準色パターンと検出色パターンを書き込みピッチに相当する僅かな量をずらして重ね合わせ、その重合された位置検出パターン３を、光の全反射成分と乱反射成分を分離して検出可能な光センサ２で検出して各パターンの反射光量を読み取り、その変化量から各色の色ずれ量を検出して色ずれを補正する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色ごとの複数の画像形成部を有した多色画像形成装置において、光の全反射成分と乱反射成分を分離して検出する光センサと、所定ピッチで任意の基準色の複数のパターン及びこれと同一ピッチでそれ以外の検出色の複数のパターンを形成するパターン形成手段を備え、前記基準色パターンと検出色パターンを書き込みピッチに相当する僅かな量をずらして重ね合わせたときにその重合パターンを前記光センサで検出して各パターンの反射光量を読み取り、その変化量から各色の色ずれ量を検出して補正することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項２】
前記光センサは、現像剤の付着量を検出する付着量検出センサと兼用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３】
前記基準色パターンと検出色パターンは、画像形成の主走査方向と副走査方向とで異なるパターンを形成することを特徴とする請求項１または２に記載の多色画像形成装置。
【請求項４】
異なる色ごとの複数の画像形成部を有した多色画像形成装置の色ずれ補正方法であって、所定ピッチで任意の基準色の複数のパターンを形成し、これと同一ピッチでそれ以外の検出色の複数のパターンを形成するとともに、前記基準色パターンと検出色パターンを書き込みピッチに相当する僅かな量をずらして重ね合わせ、その重合パターンを、光の全反射成分と乱反射成分を分離して検出可能な光センサで検出して各パターンの反射光量を読み取り、その変化量から各色の色ずれ量を検出して色ずれを補正するようにしたことを特徴とする多色画像形成装置の色ずれ補正方法。
【請求項５】
前記光センサを現像剤の付着量を検出する付着量検出センサと兼用するようにしたことを特徴とする請求項４に記載の多色画像形成装置の色ずれ補正方法。
【請求項６】
前記基準色パターンと検出色パターンを画像形成の主走査方向と副走査方向とで異なるように形成するようにしたことを特徴とする請求項４または５に記載の多色画像形成装置の色ずれ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二色以上の多色画像を形成する多色画像形成装置、特に複数の画像形成部を備えたタンデム型の多色画像形成装置及びその色ずれ補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電子写真方式の多色画像形成装置として、ＣＣＤイメージセンサを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。図８にその位置決め検出パターン読み取り装置の構成を示す。図中、１１は転写ベルト、１２はＣＣＤイメージセンサ、１３は位置検出パターンである。
【０００３】
図８に示すように、転写ベルト１１上にＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色の位置決めパターン（カーギ形状）を混色しないように形成し、図９に示す照射ランプ１４の照射光によって位置決めパターンを照射し、その反射光をＣＣＤイメージセンサ１２で読み取る。その際、位置決めパターンへの照射光は赤外域（７５０〜９５０ｎｍ）を使うことが望ましい。これは、位置決めパターンの読み取りを各色同感度で検出できるからである。
【０００４】
このようにして、ＣＣＤイメージセンサ１２で読み取られた反射光は、ＣＰＵ（中央処理装置）に入力されて処理され、このＣＰＵにより位置決めパターンの位置が求められて、レジストレーションのずれ量が演算される。このとき、位置決めパターンの転写位置は既知であり、ＣＰＵでレジストレーションが正確に合っていると判断された場合は、ＣＰＵの指示によりその既知の位置に転写される。
【０００５】
逆に、ＣＰＵでレジストレーションが悪化していると判断された場合には、その既知の値と位置決めパターンが実際に転写された位置との誤差をＣＰＵで演算することによりずれ量を求める。このずれ量に応じてレーザー光路中にある反射ミラーをステッピングモータを用いて作動させ、倍率、副走査方向の傾き、平行移動等を調整することによりレジストレーションを合わせる。また、ＣＣＤイメージセンサは付着濃度も検出できるので、位置検出と付着濃度検出を同一センサで兼用できるメリットがある。
【０００６】
また、同様に色ずれ補正を行うものとして、光センサを用いたカラー画像形成装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。図１０にその位置検出用マーク読み取り装置の構成を示す。図中、１６は光センサ、１７は位置検出用マークである。
【０００７】
図１０に示すように、転写ベルト１１上に各色の位置検出用マーク（ライン形状）を形成し、これを図１１に示す発光素子（ＬＥＤ）１６ａとスリット板１６ｃと受光素子（フォトダイオード）１６ｂとからなる反射型の光センサ１６で検出する。位置検出用マーク１７は、主走査方向のラインａとこれに対して傾斜するラインｂとを含む２色以上の同一のものをあらかじめ形成しておく。
【０００８】
図１２に上記位置検出用マーク１７の読み取りタイミングを示す。位置検出用マークであるＫａ、Ｋｂはブラックのパターンであり、Ｍａ、Ｍｂはマゼンタのパターンである。また、図１２の（ａ）、（ｂ）のパルス波形は、光センサの検出信号に基づくマーク信号のタイミングチャートの一例を示している。図１２の（ａ）は位置検出用マークが適正に形成されている状態で、同図の（ｂ）はマゼンタが主走査方向にずれている状態をそれぞれ示す。これらのタイミングチャート中、ＴＫ１、ＴＫ２、ＴＭ１、ＴＭ２は位置検出用マークのラインＫａ、Ｋｂ、Ｍａ、Ｍｂが光センサを通過した時間をそれぞれ示す。
【０００９】
そして、このようなタイミングチャートのそれぞれの時間ＴＫ１、ＴＫ２、ＴＭ１、ＴＭ２と、位置検出用マークの搬送速度Ｖと、位置検出用マークの間隔Ｓより求められる理想間隔時間Ｔｏ（＝Ｓ／Ｖ）より、基準色（ここではブラック）に対する他の色（マゼンタ）の主走査方向と副走査方向とのずれ量が求められる。
【００１０】
ラインａとラインｂの傾斜角が４５°の場合、主走査方向のずれ量Ｅと副走査方向のずれ量Ｆは、次のように計算される。
【００１１】
Ｅ＝（（ＴＭ２−ＴＭ１）−（ＴＫ２−ＴＫ１））×Ｖ
Ｆ＝（（ＴＭ１−ＴＫ１）−Ｔｏ）×Ｖ
【００１２】
更に、所定ピッチの基準色パターンに、これとは異なるピッチの測定色パターンを重ね合わせ、その重合パターンを検出して色ずれを補正することも提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特許第２５７３８５５号公報
【特許文献２】特開平１０−２６０５６７号公報
【特許文献３】特開２００１−２４９５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
ところで、上記のような従来の多色画像形成装置にあっては、以下のような問題点があった。
【００１４】
（１）ＣＣＤイメージセンサを用いてＣＭＹＫ各色のパターンの絶対位置検出を行う場合には、次のような問題がある。
【００１５】
ａ）ＣＣＤイメージセンサは高精度、高分解能センサであり、高価なセンサである。
【００１６】
ｂ）ＣＣＤイメージセンサから出力されるデータは膨大であるため、高速のＣＰＵが必要である。
【００１７】
ｃ）ＣＣＤイメージセンサは自身に光源を持たないので、ランプ光源が必要である。
【００１８】
（２）反射型（透過型）フォトセンサを用いてＣＭＹＫ各色のパターンの絶対位置検出を行う場合には、次のような問題がある。
【００１９】
ｄ）反射型（透過型）フォトセンサは安価で扱い易いが、位置検出と付着濃度検出を兼用して使用するため、位置検出で必要なスリット板の影響で付着濃度検出の信頼性が落ちる。
【００２０】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、高価なセンサ及び高速のＣＰＵが不要となり、また回転むらなどの駆動部の影響を低減でき、安価で検出精度が良く、信頼性の向上した多色画像形成装置及びその色ずれ補正方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記の目的を達成するために、本発明に係る多色画像形成装置及びその色ずれ補正方法は、次のように構成した。
【００２２】
異なる色ごとの複数の画像形成部を有した多色画像形成装置において、光の全反射成分と乱反射成分を分離して検出する光センサと、所定ピッチで任意の基準色の複数のパターン及びこれと同一ピッチでそれ以外の検出色の複数のパターンを形成するパターン形成手段を備え、前記基準色パターンと検出色パターンを書き込みピッチに相当する僅かな量をずらして重ね合わせたときにその重合パターンを前記光センサで検出して各パターンの反射光量を読み取り、その変化量から各色の色ずれ量を検出して補正するようにした。
【００２３】
前記光センサは、現像剤の付着量を検出する付着量検出センサと兼用するようにし、また、前記基準色パターンと検出色パターンは、画像形成の主走査方向と副走査方向とで異なるパターンを形成するようにした。
【００２４】
異なる色ごとの複数の画像形成部を有した多色画像形成装置の色ずれ補正方法であって、所定ピッチで任意の基準色の複数のパターンを形成し、これと同一ピッチでそれ以外の検出色の複数のパターンを形成するとともに、前記基準色パターンと検出色パターンを書き込みピッチに相当する僅かな量をずらして重ね合わせ、その重合パターンを、光の全反射成分と乱反射成分を分離して検出可能な光センサで検出して各パターンの反射光量を読み取り、その変化量から各色の色ずれ量を検出して色ずれを補正するようにした。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、高価なセンサ及び高速のＣＰＵが不要となり、また回転むらなどの駆動部の影響を低減でき、安価で検出精度が良く、信頼性の向上した多色画像形成装置及びその色ずれ補正方法。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【実施例】
【００２７】
図１は本発明に係る電子写真方式の多色画像形装置における位置検出パターン読み取り装置の構成を示す平面図である。図中、１は転写ベルト、２、２はトナー付着量検出用のセンサである後述のＰ波Ｓ波分離方式の偏光板を用いた一対の光センサ、３、３は転写ベルト１上に形成された色ずれ量検出用の位置検出パターンで、レジスト番号（−４〜０〜＋４）が付された複数のパターンで形成されている。
【００２８】
上記の位置検出パターン３は、転写ベルト１（感光体あるいは転写紙であっても良い）上の所定の位置に基準色パターン（ここではブラック）と検出色パターン（ブラック以外の例えばマゼンタ）が重合（重ね合わせ）形成されたものである。図２にその重合形成方法を示す。同図の（ａ）は主走査方向の色ずれを検出するための主走査パターン、（ｂ）は副走査方向の色ずれを検出するための副走査パターンを示している。なお、この基準色パターンと検出色パターンの形成順序は、何れが前後であっても良い。
【００２９】
図３は本実施例の多色画像形成装置の構成を示す断面図である。Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色の画像形成を行う感光体４と、それぞれの現像器５、帯電器６、露光器７、転写器８が設けられ、これらによって位置検出パターン３が形成される。９はクリーナー、１０は画像信号を蓄積するＲＯＭである。
【００３０】
図４は上述の位置検出パターン読み取り装置の概略構成を示す断面図である。光センサ２はＬＥＤ等の発光素子２ａとフォトダイオード等の受光素子２ｂから構成され、発光素子２ａからの照射光が位置検出パターン３で反射した反射光を受光素子２ｂにより取り込み、矢印方向に搬送される転写ベルト１上の位置検出パターン３を読み取る。
【００３１】
図５は位置検出パターン３の詳細を示す図である。同図の（ａ）に示す主走査方向のパターンは、図２の（ａ）に示すように、基準色パターン（例えばブラック）として矩形の中に×印を複数個規則正しく開けた形状を用い、検出色パターン（例えばマゼンタ）はその基準色パターンの×印の形状とする。また、（ｂ）に示す副走査方向のパターンは、図２の（ｂ）に示すように、基準色パターン（例えばブラック）として矩形の中にスリットを複数個規則正しく開けた形状を用い、検出色パターン（例えばマゼンタ）はその基準色パターンのスリットの形状とする。
【００３２】
そして、図５の例は書込みピッチ４２μｍ（６００ｄｐｉに相当）に相当する量をずらしていった場合で、中央のレジスト番号０のパターンで基準色パターンの穴あき部分と検出色パターンとが一致して非画像領域（パターン以外の領域）が最も少なく（ゼロ）なり、前後の箇所で順次非画像領域が多くなることを示している。なお、副走査方向のパターンにおいては、基準色パターンのスリットの長さを検出色パターンの長さより十分小さくし、誤検出を防止している。
【００３３】
本実施例においては、基準色パターンと検出色パターンのずれ量をレーザーやＬＥＤなどによる書込みピッチ（６００ｄｐｉならば４２μｍ／１２００ｄｐｉならば２１μｍ）に相当するずれ量にすることにより、書込みピッチ以下に各色の色ずれ量を抑えることができる。そして、この書込みピッチに相当する量を主走査方向や副走査方向にずらしていき、それによって生ずる僅かな非画像領域の変化をトナー付着量検出用の光センサ２（スタンレー電気製：型番ＫＵＡ０００３Ａ）にて十分判別できる出力値として検出することができる。
【００３４】
通常のトナー付着量検出用の光センサでは光の全反射成分の検出だけなので、このような僅かな非画像領域の変化を検出するのはかなり難しいが、本実施例の光センサ２は前述のように偏光板を使用して反射光の全反射成分と乱反射成分を分離（Ｐ波Ｓ波分離方式）して検出しているので、低反射光領域から高反射光領域まで感度良く検出でき、上記のような検出方式が可能になる。
【００３５】
また、本実施例の色ずれ検出手順は、先に副走査方向の色ずれ量の検出を行うために、先ず図５の（ｂ）に示すようなラインパターン文字を使った位置検出パターンを形成して色ずれ量を算出する。そして、次に図５の（ａ）に示すような×パターン文字を使った位置検出パターンを形成して色ずれ量を算出する。
【００３６】
図６は上記主走査方向の位置検出パターンの読み取りによる色ずれ量判別方法を示す図であり、（ａ）は色ずれなしの場合、（ｂ）は色ずれありの場合を示し、それぞれのグラフは実験結果による位置検出パターンの色ずれ量と光センサの出力の関係、すなわち基準色と検出色の色ずれ量（μｍ）と光センサの出力値（Ｖ）の関係を示している。
【００３７】
同図の（ａ）に示すように、実機上で色ずれのない主走査方向の位置検出パターンを各プロセス過程を経て形成し、上述の光センサによる検出方法に従って見てみると、レジスト番号０に相当する中央パターンのとき、光センサの出力値が最も小さくなることが確認できた。このレジスト番号０の位置が最も光センサの出力値が小さくなることから、色ずれ量＝０μｍと判別することができる。
【００３８】
また同図の（ｂ）に示すように、実機上で故意に色ずれ（−４２μｍ）を発生させた位置検出パターンを各プロセス過程を経て形成し、上述の光センサによる検出方法に従って見てみると、レジスト番号−１に相当するパターンのとき、光センサの出力値が最も小さくなることが確認できた。本来は、レジスト番号０の位置が最も光センサの出力値が小さくなるはずなので、色ずれ量＝−４２μｍと判別することができる。
【００３９】
以上のようにして、本実施例の光センサ２及び位置検出パターン３を用いて、光センサ２の出力値の最小値がどのレジスト番号に相当するかを判別することにより、色ずれ量を検出することができる。
【００４０】
図７は上述の位置検出パターンの色ずれ量判別動作を示すフローチャートである。
【００４１】
まず、副走査方向の色ずれ量を判別するために、図１に示すように転写ベルト１上に副走査方向の基準色パターン（例えばブラック）を形成し（Ｓ１）、続いて副走査方向の検出色パターンを例えばマゼンタ、シアン、イエローの順に選定して、基準色パターンと重合形成する位置に順次形成する（Ｓ２）。これにより、図５の（ｂ）に示すような位置検出パターン３が形成される。
【００４２】
次に、上記重合形成された副走査方向の位置検出パターン３を光センサ２により検出し、その反射光量の変化を検知する（Ｓ３）。続いて、光センサ２の出力値の中から最小値の色ずれ位置を抽出し（Ｓ４）、色ずれ量の判別（１）を行う（Ｓ５）。そして、その判別結果から色ずれ補正量αを決定し、プロセスコントロールにフィードバックする。
【００４３】
次に、主走査方向の色ずれ量を判別するために、図１に示すように転写ベルト１上に主走査方向の基準色パターン（例えばブラック）を形成し（Ｓ６）、続いて主走査方向の検出色パターンを例えばマゼンタ、シアン、イエローの順に選定して、基準色パターンと重合形成する位置に順次形成する（Ｓ７）。これにより、図５の（ａ）に示すような位置検出パターン３が形成される。
【００４４】
次に、上記重合形成された副走査方向の位置検出パターン３を光センサ２により検出し、その反射光量の変化を検知する（Ｓ８）。続いて、光センサ２の出力値の中から最小値の色ずれ位置を抽出し（Ｓ９）、色ずれ量の判別（２）を行う（Ｓ１０）。そして、その判別結果から色ずれ補正量βを決定し、プロセスコントロールにフィードバックして、この判別動作を終了する。
【００４５】
なお、上記の色ずれ検出及び補正動作は、毎回の画像形成時（印刷時）に行うのではなく、装置の立ち上げ時や所定の印刷枚数が終了したときなどに行うことが望ましい。
【００４６】
以上、本発明の実施例について説明したが、本実施例では高価なセンサ及び高速のＣＰＵが不要となり、また回転むらなどの駆動部の影響を低減でき、安価で検出精度が良く、信頼性が向上したものとなる。
【００４７】
すなわち、従来のものと比較して実施例では次のような利点が得られる。
【００４８】
（１）従来は、単純な位置検出パターンを用いていたため、ＣＣＤイメージセンサなどの高価なセンサでないと位置検出が難しかった。実施例では、位置検出パターンに反射光量の変化をつける工夫をしたので、光センサをそのまま用いることができ、安価なセンサを使用することができるようになった。
【００４９】
（２）従来は、ＣＣＤイメージセンサなどで読み取るために、位置検出パターンは各色別々に読み取られていた。実施例では、同一パターン内で基準色と検出色を重ねたパターンを読み取っているので、転写ベルトなどの回転むらなどの影響を極限にまで低減できるようになった。
【００５０】
（３）従来は、位置検出精度などはセンサの性能に依存していて、検出精度を上げるにはより高精度のセンサを用いるしかなかった。実施例では、安価な光センサを用いて、位置検出パターンの基準色パターンと検出色パターンの１ステップにおけるずらし量を変えることにより簡単に検出精度を変化させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ等のカラー画像形成装置を始め、インクジェット方式を利用したカラー画像形成装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施例の位置検出パターン読み取り装置の構成を示す平面図
【図２】実施例のパターン重合形成方法を示す説明図
【図３】実施例の多色画像形成装置の構成を示す断面図
【図４】実施例の位置検出パターン読み取り装置の概略構成を示す断面図
【図５】位置検出パターンの詳細を示す説明図
【図６】主走査方向の位置検出パターン読み取りによる色ずれ量判別方法を示す図
【図７】位置検出パターンの色ずれ量判別動作を示すフローチャート
【図８】従来の位置決めパターン読み取り装置の構成を示す平面図
【図９】従来の位置決めパターン読み取り装置の概略構成を示す断面図
【図１０】従来の位置検出用マーク読み取り装置の構成を示す平面図
【図１１】従来の位置検出用マーク読み取り装置の概略構成を示す断面図
【図１２】従来例の位置検出用マーク読み取りタイミングを示す図
【符号の説明】
【００５３】
１    転写ベルト
２    光センサ
２ａ  発光素子
２ｂ  受光素子
３    位置検出パターン
４    感光体
５    現像器
６    帯電器
７    露光器
８    転写器
９    クリーナー
１０  ＲＯＭ
【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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【図６】
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【図７】
2005103927.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005103927.tif 000013
【図１２】
2005103927.tif 000014