(57)【要約】【課題】本発明の課題は、下地のトナーを形成せずにパッチパターンを記録媒体に形成し、これを高いＳＮ比で検出することによりトナーの消費量の少ないカラー画像形成装置を提供することである。【解決手段】記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、前記記録媒体に形成される各色トナー像のパッチパターンの位置ずれを検出する画像位置検出装置と、前記パッチパターンの位置ずれに基づきカラー画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御部を有するカラー画像形成装置において、前記各色トナーの中で最も反射率の低い色のトナーのパッチパターンの幅を他の色のトナーのパッチパターンより狭くした。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、前記記録媒体に形成される各色トナー像のパッチパターンの位置ずれを検出する画像位置検出装置と、前記パッチパターンの位置ずれに基づきカラー画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御部を有するカラー画像形成装置において、前記各色トナーの中で最も反射率の低い色のトナーのパッチパターンの幅を他の色のトナーのパッチパターンより狭くしたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】
記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、前記記録媒体に形成される各色トナー像のパッチパターンの位置ずれを検出する画像位置検出装置と、前記パッチパターンの位置ずれに基づきカラー画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御部を有するカラー画像形成装置において、前記各色トナーのパッチパターンの反射率の大きさに応じて該パッチパターンの幅を異なる値としたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項３】
記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、前記記録媒体に形成される各色トナー像のパッチパターンの位置ずれを検出する画像位置検出装置と、前記パッチパターンの位置ずれに基づきカラー画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御部を有するカラー画像形成装置において、前記各色トナーの中で最も反射率の低い色のパッチパターンのトナー付着量を、他の色のパッチパターンのトナー付着量より少なくしたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項４】
記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、前記記録媒体に形成される各色トナー像のパッチパターンの位置ずれを検出する画像位置検出装置と、前記パッチパターンの位置ずれに基づきカラー画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御部を有するカラー画像形成装置において、前記各色トナーのパッチパターンの反射率の大きさに応じて該パッチパターンのトナー付着量を異なる量としたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データに応じ画像を印刷するカラー画像形成装置に係り、特に少ないトナー消費量で画像の位置ずれを高精度で検出することができるカラー画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
感光体の周囲に、帯電、露光、現像の各手段を有するユニットを記録媒体の近傍に複数個配置し、各感光体に形成された異なる色のトナー像を記録媒体に順次転写し、記録媒体に保持されたカラートナー像を定着するタンデム式のカラー画像形成装置が知られている。
【０００３】
このタンデム式カラー画像形成装置は、各色ごとにユニットを設けるので高速化が容易である反面、各色を記録紙に位置ずれなく形成することが難しく、このため画質が低下するという問題がある。この位置ずれの要因の一つは、経時的な変化や温度変化によって、各ユニット間に相対的な位置ずれが発生することが挙げられる。
【０００４】
また、感光体や中間転写体の僅かな速度誤差や変動によっても各色の画像間の位置ずれが生じる。このような位置ずれによる画質低下を防ぐために、記録媒体や中間転写体上に、各色間の位置ずれを検出するための各色トナー像、即ちパッチパターンを形成し、このパッチパターンを光検出器で検出して位置ずれを補正する方式が知られている。
【０００５】
上述の位置ずれを極力小さく抑えるためには、位置ずれの検出精度を高めることが必要である。通常各色間の位置ずれは、最大でも１００μｍ以下、平均では５０μｍ以下にすることが望ましい。そのためには、画像位置検出器は、１０μｍ以下の精度で位置ずれを検出する必要がある。
【０００６】
この画像位置検出器として、従来、発光部と、その発光部から出射した光を記録媒体又は中間転写体で反射し、その反射光を受光する検出部からなり、検出部における検出光量の変化からパターン像を検出する構成が知られている。
【０００７】
このような画像位置検出器を用いて各色の画像間の位置ずれを検出する場合、反射光を受光する検出部は、イエロートナー（Ｙトナー）、シアントナー（Ｃトナー）、マゼンダトナー（Ｍトナー）及び黒トナー（Ｋトナー）によって形成された各パッチパターンに対して十分な検出信号が得られるものでなければならない。
【０００８】
しかしながら反射光量の大きさは各トナーの色によって異なるため、全ての色のパッチパターンに対して十分な検出光量の変化を得ることが難しいという問題がある。
【０００９】
このような問題を解決するため特許文献１（特開２００１−９２１９５号）にはパッチパターンを検出するための発光部の発光光量を最適化する方式が提案されている。即ちこの方式は、画像位置を検出するパッチパターンとは別に副走査方向に沿った単一色の光量制御用パターンを形成し、この光量制御用パターンの反射光量の検出値に基づいて、パッチパターンを検出する際のＬＥＤの発光光量を制御するものである。しかしながら上記方式では各色の画像位置検出用のパッチパターンとは別に、光量制御用のパターンを形成する必要があり、制御が煩雑になることを避け難い。
【００１０】
一方、特許文献２（特開平６−１５５８１７号）には画像位置検出用のパターンを安定したＳＮ比で検出するために下地パターンを用いる方式が提案されている。即ち複数の画像形成手段のうち、記録シートの搬送方向の上流側に位置する画像形成手段が下地パターンをマーキングし、下流側に位置する画像形成手段は下地パターン上に位置検出用のパターンをマーキングするものである。通常、パッチパターンを形成して位置ずれを算出する場合、数十個から数百個のパターンを形成し、平均処理を行い検出精度の向上を図っている。
【００１１】
しかし、紙シート上に下地パターンを形成し、その上にカラートナーのパッチパターンを設けることは、下地に用いるトナーの消費が多くなり、ページ当りのコストが高くなる要因となる。更に、位置ずれ補正後の確認パッチパターンを形成したり、温度上昇による位置ずれが発生したときにパッチパターンを形成したりすると、トナー消費量は更に増大して、ページ当りのコストが更に高くなるという問題がある。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−９２１９５号公報
【００１３】
【特許文献２】特開平６−１５５８１７号公報
【特許文献３】特開２０００−２３１２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の課題は上記のような問題を解決したカラー画像形成装置を提供することにある。具体的には本発明は、多量のトナーを消費することなく且つ各色のパッチパターンを所望のＳＮ比で安定して検出することが可能な位置検出装置を備えたカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために本発明は、記録媒体又は中間転写体にカラー画像を形成するための複数個の画像形成ユニットと、前記記録媒体に形成される各色トナー像のパッチパターンの位置ずれを検出する画像位置検出装置と、前記パッチパターンの位置ずれに基づきカラー画像の位置ずれを補正する位置ずれ補正制御部を有するカラー画像形成装置において、前記各色トナーの中で最も反射率の低い色のトナーのパッチパターンの幅を他の色のトナーのパッチパターンより狭くしたことに一つの特徴がある。
【００１６】
本発明の他の特徴は、前記各色トナーのパッチパターンの反射率の大きさに応じて該パッチパターンの幅を異なる値としたことにある。
【００１７】
本発明の他の特徴は、前記各色トナーの中で最も反射率の低い色のパッチパターンのトナー付着量を、他の色のパッチパターンのトナー付着量より少なくしたことにある。
【００１８】
本発明の他の特徴は、前記各色トナーのパッチパターンの反射率の大きさに応じて該パッチパターンのトナー付着量を異なる量としたことにある。
本発明の他の特徴は以下の説明により一層明瞭に理解される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、記録媒体上に形成された位置ずれ検出のためのパッチパターン像を下地のトナーを形成することなく、精度良く検出することができるため、トナーの消費量の少ないカラー画像形成装置を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明を実施するための最良の形態を以下実施例により説明する。
【実施例】
【００２１】
本発明の実施例を図１〜４を参照して説明する。図１は本発明にかかる画像形成装置の概略構成を示すもので、一定速度で走行する記録媒体１０１と、この記録媒体１０１の走行経路に沿って縦積みに配置された複数のカラー画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋと、位置ずれ補正制御部１０４を備えている。画像形成ユニット１００Ｙはイエロー（以下Ｙという）のカラートナー像を形成し、１００Ｍはマゼンタ（以下Ｍという）、１００Ｃはシアン（以下Ｃという）、１００Ｋは黒の画像をそれぞれ形成する。
【００２２】
各画像形成ユニット１００は、図２に示すように感光体２００、帯電手段２０１、露光手段(マルチビーム走査装置)２０２、現像手段２０３を備えており、一連の電子写真プロセスを経て、感光体２００にカラートナー像を形成する。
【００２３】
図１の上記各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋに対応して転写手段１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃ、１０３Ｋがそれぞれ配置されており、各ユニットが形成したＹ、Ｍ、Ｃ、黒のカラートナー像は、記録媒体１０１に順次転写される。記録媒体１０１に転写されたカラートナー像は定着手段１０２で定着される。
【００２４】
このカラー画像形成装置は、装置の立ち上がり時や、装置内の温度がある一定以上変化した時などに、各色間の位置ずれを補正する動作を行う。つまり、図３に示すように各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋで形成された位置ずれ検出用トナー像、即ちパッチパターン４０４は、記録媒体１０１に転写され、画像位置検出装置４００によって検出されて、位置ずれ補正制御部１０４に入る。この位置ずれ補正制御部１０４においてある特定色、例えば黒色のトナー像パターンの検出信号と、他の色Ｙ、Ｍ、Ｃのトナー像パターン検出信号とのそれぞれの時間間隔が測定される。そして、その相対的時間差に応じて、各画像形成ユニット１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋにおける感光体２００の回転速度を変更したり、各画像形成ユニットの半導体レーザアレイ２０２から発光するレーザビームの発光タイミングが制御され、相対的時間差を小さく抑えるように制御される。このような制御により各色の画像の相対的位置ずれを小さく抑えることが可能となる。
【００２５】
図４は、画像位置検出装置４００の概略構成を示す。ＬＥＤや半導体レーザ等の光源からなる発光部４０１から出射した光は、記録媒体１０１に照射される。記録媒体１０１で反射した正反射光は、受光部４０２で受光され、反射光量に応じた検出信号が得られる。
【００２６】
受光部４０２には２個の検出器４０２Ａ及び４０２Ｂが設けられている。記録媒体１０１に形成されたパッチパターン４０４が画像位置検出装置４００を通過すると、検出器４０２Ａ、４０２Ｂに入射する反射光が変動する。反射光の変動は一方の検出器４０２Ａにより最初検知され、その後他方の検出器４０２Ｂにより検知される。このために検出器４０２Ａ及び４０２Ｂの検知信号に僅かなずれを生ずる。この２つの信号の中央のタイミングを検出することにより外乱や環境による影響を極力小さくなるように抑制している。このようなパッチパターンの検出方式は公知であり、例えば特開２０００−２３１２３３号公報に記載されている。
【００２７】
受光部４０２は、記録媒体１０１からの正反射光を受光するが、各色のトナーを含めた反射特性は、発光部４０１から出射する光の波長によって大きく異なる。例えば、発光部４０１から出射する光の波長を８００ｎｍ以上とした時の反射特性を図５に示す。図５は発光部４０１から出射する光の光量と受光部４０２の出力信号との関係を示し、反射する部材が記録媒体１０１の紙シートの場合と、各色トナーとの比較を示している。
【００２８】
同図より、記録媒体１０１の紙シートの反射率はＹ、Ｍ、Ｃトナーの反射率とほぼ同じ値であるが、黒トナーの反射率は、記録媒体や他色のトナーに対して極端に低いことが分かる。このために、記録媒体１０１上に、例えば黒トナー、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナーの順に等間隔に横線のトナー像のパッチパターン４０４が形成された場合、記録媒体の反射率とＹ、Ｍ、Ｃトナーの反射率の差が小さいために、記録媒体に光が照射したときの出力電圧とＹ、Ｍ、Ｃのトナーに光が照射したときの出力電圧の変化量もまた少なくなる。このために出力電圧が所定の閾値電圧をクロスすることができず、検出信号を得ることができない。
【００２９】
一方、記録媒体上に形成された黒トナーの場合は、反射率が最も低いため、黒トナーに光が照射したときの電圧は相当小さくなり、所定の閾値電圧をクロスすることができ、検出信号が得られる。つまり、８００ｎｍ以上の波長を有する光源を用いた場合は、黒トナー像のパターン検出信号は得られるもののＹ、Ｍ、Ｃトナー像のパターンはＳＮ比が悪く、所望の検出信号が得られない。
【００３０】
これに対し光源４０１として５００ｎｍ近傍の波長の光を発生するものを用いた場合は、受光部の光量対出力は図６のような特性を示す。この場合は、紙シートの反射率に対しＭトナー、Ｙトナーの反射率はかなり低く、Ｃトナーはそれより若干高いが紙シートの反射率とは有意差がある。受光部４０２の検出器４０２Ａ、４０２Ｂは反射率が低くなると出力の電圧値が高くなるような波形増幅整形回路を備えているので両検出器からは図７に示すような波形の信号が得られる。
【００３１】
この波形でも明らかなように、Ｃトナーの反射率は紙シートの反射率に近いために、受光部４０２の出力電圧も小さくなり、両検出器４０２Ａ及び４０２Ｂの出力のクロス点の出力電圧のレベルは紙シートＡの出力電圧のレベルに近くなる。一般に、紙シートには反射率の異なる多くの種類があるため、例えば図の点線で示すような反射率の低い紙シートＢを使用したときには、Ｃトナーの受光部４０２Ａと４０２Ｂの出力信号のクロス点が紙シートＢの出力電圧のレベルより下に隠れてしまいクロス点の検出ができなくなってしまう。
【００３２】
一方、クロス点の電圧レベルを上げるべく、前述の増幅器の増幅率を上げると、図１０に示すように、黒トナーの出力が飽和して、逆に黒トナーの本来のクロス点が検出できなくなり、間違った位置で検出してしまう。
【００３３】
そこで、紙シートの反射率に近い色トナー、ここではＣトナーの出力電圧のクロス点が検出できるように増幅器の増幅率を上げても、黒トナーや他の色のトナーの出力値が飽和することなく、本来のクロス点を検出することを可能にしなければならない。
【００３４】
このような点に鑑み、本発明に係るカラー画像形成装置は、検出対象色の中で最も反射率の低い色のパッチパターンの幅を他の色のパッチパターンより狭くするか、又は検出対象色の各色の反射率に応じてその色のパッチパターンの幅を変化させるようにしたことに１つの特徴がある。
【００３５】
図８は本発明装置における受光部４０２の出力を増幅整形するための回路構成の一例を示す。最初、トナー像のパッチパターン４０４を形成しない状態で、記録媒体１０１に発光部４０１からの光を照射し、その反射光を受光部４０２で受光する。該受光部４０２の内部で電流−電圧変換された出力電圧は、基準電圧決定手段３０２に入力され、ここで記録媒体１０１の反射率に対応する出力電圧を基に、基準電圧が決定される。この基準電圧Ｃは、受光部４０２の２つの検出器４０２Ａ、４０２Ｂの出力電圧Ａ、Ｂと比較され増幅される。つまり、比較増幅器３０１の出力Ｐ１は、その増幅率をＧとするとＰ１＝Ｇ×（Ｃ−Ａ）となる。同様に、比較増幅器３０３の出力Ｐ２は、その増幅率をＧとするとＰ２＝Ｇ×（Ｃ−Ｂ）となる。比較増幅器３０１からの出力Ｐ１は、クランプ電圧回路３０５の出力電圧Ｐ２により底上げされて出力電圧Ｐ３となり、比較器３０４に入力される。比較器３０４では、出力電圧Ｐ３とＰ２が比較され、Ｐ２がＰ３より大きいとき、高レベルとなる電圧Ｐ４が出力される。
【００３６】
次に、具体的な動作波形について述べる。図１０の（ａ）は記録媒体１０１上に形成された各色トナーの横線のパッチパターン像が、Ｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙの順に等間隔に並んでおり、搬送方向の横線幅は各色ともほぼ検出器４０２Ａ、４０２Ｂの幅と同じに形成されている例を示す。搬送方向に沿って、各色トナーのパッチパターン像が検出器４０２Ａ、４０２Ｂの受光面内を移動すると、各検出器４０２Ａ、４０２Ｂからは図７に示す波形の信号が得られる。光源の光の波長が５００ｎｍ近傍の場合は図６に示すように、黒トナーが最も低く、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、紙シートの順に反射率が高くなっている。従って、図８に示す回路で比較増幅された出力Ｐ２、Ｐ３の値は、黒トナーが最も大きく、Ｙトナー、Ｍトナー、Ｃトナー、紙シートの順に低くなる。ここで、出力Ｐ３はクランプ電圧で、クランプされている。そして、比較器により、Ｐ２がＰ３より大きいとき、Ｐ４の出力は高レベルとなり、それ以外は低レベルとなる。つまり、Ｐ２とＰ３のクロス点でＰ４の出力が変化することになる。このクロス点の間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を測定することで、黒を基準にした本来の位置に対する検出トナーの位置ずれを検出することが可能となる。
【００３７】
然るに前述のようにＴ１、Ｔ２、Ｔ３を測定するためのクロス点を検知できなくなる場合があるため本発明においては図１０の（ｂ）に示すように、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃトナーのパッチパターン幅がその反射率に応じて異なるように形成されている。この結果、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃトナーの各色のパッチパターン出力値がほぼ均等になる。例えば、図６に示すように、反射率が最も低いＫトナーのパッチパターンの線幅を図１０（ａ）のＫトナーより狭くすると、検出器４０２Ａ、４０２Ｂの幅より狭くなるため、受光面に反射してくる平均光量は、図１０（ａ）のＫトナーより多くなる。つまり、比較増幅器３０１、３０３からの出力電圧は低くなる。同様に、Ｙ、Ｍ、Ｃトナーの場合も、ＭトナーとＹトナーはほぼ同等の反射率で、Ｃトナーより低く、Ｋトナーより高いので、図１０（ｂ）に示すように、パッチパターンの線幅もＭトナーとＹトナーはほぼ等しく、Ｃトナーよりも狭く、Ｋトナーよりも広く形成される。この結果、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙトナーのパッチパターン出力値である比較増幅器３０１、３０３からの出力電圧を均等にすることが可能となる。
【００３８】
図１１は、本発明によりパッチパターンの線幅を各色トナーの反射率に応じて調整したときの波形を示している。図に示すようにＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃトナーの出力波形の最大値が均等な値となるため増幅しても飽和することがなく、各色の時間間隔Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を検出することが可能となり、パッチパターンの間隔を精度良く検出することが可能となる。
【００３９】
以上の実施例は検出器４０２Ａ、４０２Ｂの受光量をコントロールするためにパッチパターンの幅を変えるようにしたが、各色のトナー濃度、つまりトナーの付着量を調整することで、検出器４０２Ａ、４０２Ｂの受光量を調整しても良い。即ち図１０（ａ）のパッチパターンにおいて、例えば、Ｋトナーの反射率を高くするために、トナーの付着量を少なくすれば良い。具体的に付着量を少なくする手段として、図２に示す帯電手段２０１の帯電量を下げたり、露光手段（マルチビーム走査装置）２０２から出射されるレーザの露光量を下げることで達成することが可能である。同様にしてＭ、Ｃ、Ｙトナーの付着量を調整することが可能である。つまり、反射率の低いトナーはトナー付着量を少なくし、反射率の高いトナーはトナー付着量を多くすることで、検出器４０２Ａ、４０２Ｂの受光量を調整することが可能である。
【００４０】
また以上の実施例は各色トナーの反射率の大きさに対応して各色の線幅又はトナー付着量を変化させる例について説明したが、全ての色のトナーについて調整しなくても、例えば検出対象色の中で最も反射率の低い色のパッチパターンの線幅を狭くするか、或いはトナー付着量を他のパッチパターンより少なくすることでも実際には相当の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るカラー画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】各画像形成ユニットの概略構成図である。
【図３】記録媒体と画像位置検出装置の関係を示す説明図である。
【図４】本発明における画像位置検出装置の概略構成図。
【図５】光源が８００ｎｍ以上の波長を持つ発光部の光量と受光部の出力の関係を示す特性図。
【図６】光源が５００ｎｍ近傍の波長を持つ発光部の光量と受光部の出力の関係を示す特性図。
【図７】５００ｎｍ近傍の波長の光を発光する光源を用いた場合のパッチパターンの受光部出力波形図。
【図８】本発明におけるパッチパターン検出回路の一実施例を示す構成図。
【図９】比較増幅器の増幅率を上げた時のパッチパターンの受光部出力波形図。
【図１０】記録媒体上に形成されるパッチパターンの説明図。
【図１１】記録媒体上のパッチパターンの幅又は付着量を変更した時の受光部出力波形図。
【符号の説明】
【００４２】
１００：カラー画像形成ユニット
１０１：記録媒体
１０２：定着手段
１０３：転写手段
１０４：位置ずれ補正制御部
２００：感光体
２０１：帯電手段
２０２：露光手段
２０３：現像手段
４００：画像位置検出装置
４０１：発光部
４０２：受光部
４０２Ａ、４０２Ｂ：検出器
４０４：パッチパターン
３０１、３０３：比較増幅器
３０２：基準電圧決定手段
３０４：比較器
３０５：クランプ電圧発生回路
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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