| 【発明の名称】 |
カラー画像形成装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】麻生 俊洋
【氏名】内田 直実
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| 【要約】 |
【課題】中間転写ベルト上のレジストレーションパターン形成時にゴミ、埃また傷等を含んで検出されたパターンを、再度形成、再度検出することなく、正規のパターンとノイズパターンを判別し、正確な色ずれ補正を行うことができ、印字品質の高い画像を得る事ができる。
【解決手段】複数の露光手段に一回の検出動作にて全ての誤差要因を補正可能なレジストレーションパターンを発生させるレジストレーションパターン発生手段と、前記複数の画像ステーションに形成されたレジストレーションパターンを転写材上に形成させ画像の色ずれを検出するための色ずれ検出手段と、前記転写材上の傷や粉塵を検出データから除去するためのノイズフィルタリング手段と、前記ノイズフィルタリング手段よりこぼれた有効信号と判断されたノイズ成分を除去するためのノイズ判別手段を備え、レジストレーション検出を行う。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】露光手段と、前記露光手段により潜像を形成される感光体と、前記感光体に形成された潜像をトナー画像として顕画化する現像手段とを有する複数の画像形成ステーションと、前記複数の画像形成ステーションで形成されたトナー画像を転写材へ転写・搬送する転写手段と、前記転写材にトナー画像を順次重ね合わせる際に発生する色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれを補正する補正手段とを有し、合成像を形成するカラー画像形成装置において、発生する色ずれを検出するため、前記露光手段にレジストレーションパターンを発生させるレジストレーションパターン発生手段を有し、前記色ずれ検出手段にて検出するレジストレーションパターンが、所定の間隔・角度・太さ・幅を有した少なくとも２本以上の直線からなり、前記転写材上で直交しない事を特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項２】前記色ずれ検出手段を少なくとも２個以上有し、前記レジストレーションパターンは、検出手段の数に応じ前記転写材の搬送と垂直方向に左右対称または左右同一のパターンを形成し前記検出手段にて検出する事を特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項３】前記レジストレーションパターン発生手段により所定の間隔・太さにて形成されるレジストレーションパターンの特性を利用し、検出手段により検出した信号にノイズフィルタリング手段を用いる事を特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
【請求項４】前記検出手段により検出されたレジストレーションパターンにノイズフィルタリング手段を用いた後に残るノイズに対して、有効領域判別回路を有する事を特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の感光体を有する電子写真式方式のカラー画像形成装置の色ずれを検出し、記録媒体上に正確に色合わせを行う技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子写真方式を採用した画像形成装置においては像担持体としての感光体を帯電器により帯電し、この感光体に画像情報に応じた光照射を行って潜像を形成し、この潜像を現像器によって現像し得た像をシート材等に転写して画像を形成する事が行われている。
【０００３】一方、画像のカラー化に伴って、上記各画像形成プロセスがなされる画像形成ステーションを複数備えて、シアン像・マゼンタ像・イエロー像・好ましくはブラック像の各色像をそれぞれの像担持体に形成し、各像担持体の転写位置にてシート材に各色像を重ねて転写することによりフルカラー画像を形成するタンデム方式のカラー画像形成装置も提案されている。かかるタンデム方式のカラー画像形成装置は各色ごとにそれぞれの画像形成部を有するため、高速化に有利である。
【０００４】ただし、異なる画像形成部で形成された各画像の位置合わせ（レジストレーション）を如何に良好に行うかという問題点を有している。なぜならば、シート材に転写された４色の画像形成位置のずれは、最終的には色ずれとしてまたは色調の変化として現れてくるからである。
【０００５】図５は色ずれの種類を表わす図である。上記転写材の色ずれの種類としては、図５の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示すように、転写材の移転方向（図中矢印Ｓ方向）の位置ずれ（以下、副走査位置ずれと称す）（図５（ａ））、走査方向（図中矢印Ｓ方向に直交する方向）の位置ずれ（以下、主走査位置ずれと称す）（図５（ｂ））、斜め方向の位置ずれ（以下、スキュー誤差と称す）（図５（ｃ））、倍率誤差のずれ（図５（ｄ））、湾曲誤差のずれ（図５（ｅ））が有り、実際には上記５種類のずれが重畳したものが現れる。
【０００６】そして、走査光学系の取り付けずれ及び、走査光学系内のレンズやミラー（図示せず）取り付けずれであり、図５（ｂ）の主走査位置ずれの場合も同様である。
【０００７】図５（ｃ）の斜め方向の傾きずれの場合は画像形成ステーションの感光体ドラムの回転軸の角度ずれ及び、走査光学系の取り付け角度ずれであり、図５（ｄ）の倍率誤差によるずれの場合は各走査光学系から画像形成ステーションの感光体ドラムまでの光路長の誤差による走査線長さのずれによるものであり、図５（ｅ）の湾曲誤差によるずれの場合は各走査光学系内のレンズ等の組み立てずれによるものである。
【０００８】そこで上記５種類のずれを予め基準となるパターン（以下レジストレーションパターンと称す）を描画し、複数のセンサーによってレジストレーションパターンを検出（色ずれ検出）し、その結果からずれ量を算出し、そのずれ量に応じて各画像の位置合わせ（色ずれ補正）を行う必要がある。
【０００９】以下、従来のカラー画像形成装置の動作及び、色ずれ検出・補正動作について説明する。図６に従来のカラー画像形成装置の構成図を示す。
【００１０】図６において、画像形成装置は４つの画像形成ステーション３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄが配置され、各画像形成ステーション３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは像担持体としての感光体ドラム３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄをそれぞれに有する。
【００１１】また、その周りには専用の帯電手段３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ、画像情報に応じた光を各々の感光体ドラム３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄに照射するための走査光学系の露光手段２、現像手段３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ、転写手段４内の転写器３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ、感光体ドラムクリーニング手段３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄがそれぞれ配置されている。
【００１２】ここで、画像形成ステーション３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄはそれぞれブラック画像・シアン画像・マゼンタ画像・イエロー画像を形成するところである。
【００１３】一方、各画像形成ステーション３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを通過する態様で、感光体ドラム３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄの下方に無端の中間転写ベルト４が配置され、矢印Ｓ方向へ移動する。
【００１４】以上のような構成において、まず第１画像形成ステーション３ａの帯電手段３３ａ及び、露光手段２等の公知の電子写真プロセス手段により感光体ドラム３２ａ上に画像情報のブラック成分色の潜像を形成した後、この潜像は現像手段３４ａでブラックトナーを有する現像材によりブラックトナー像として顕画化され転写手段３５ａで中間転写ベルト４にブラックトナー像が転写される。
【００１５】一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト４に転写されている間に第２の画像形成ステーション３ｂではシアン成分色の潜像が形成され、続いて現像手段３４ｂでシアントナーによるシアントナー像が得られ、先の第１画像形成ステーション３ａで転写が終了した中間転写ベルト４にシアントナー像が第２の画像形成ステーション３ｂの転写手段３５ｂにて転写されブラックトナー像と重ね合わされる。
【００１６】以後、マゼンタトナー像・イエロートナー像についても同様な方法で画像形成が行われ、中間転写ベルト４にも４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ３９により給紙カセット４１から給紙された紙等のシート材４０上にシート材転写ローラ４２によって４色のトナー像が一括転写搬送され、定着手段４３で加熱定着され、シート材４０上にフルカラー画像が得られる。
【００１７】なお、転写が終了したそれぞれの感光体ドラム３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄは感光体ドラムクリーニング手段３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄで残留トナーが除去され、同様に中間転写ベルト４は中間転写ベルトクリーニング手段４４で残留トナーが除去され、印字動作は完了する。
【００１８】ここで、電源オン時や各々の画像形成ステーション３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの交換や画像形成装置の設置状態や機内の温度変化等による画像形成ステーションや走査光学系の取り付けずれにより色ずれが発生する。
【００１９】そこで、電源オン時や各々の画像形成ステーション３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの交換時期や機内の温度変化毎に色ずれ検出・補正動作を行っている。
【００２０】カラー画像装置の色ずれ検出は図６に記載の露光手段２より、光路補正手段４５を通して感光体３２上に画像が形成され、中間転写ベルト４上に描画されたトナーのレジストレーションパターンを色ずれ検出手段５にて検出した後、色ずれ量演算手段６にて計算していた。
【００２１】色ずれ検出手段には図７に示すように、主走査方向に一列に並んで配置されたＣＣＤが用いられ、中間転写ベルト４上に形成された各トナーのレジストレーションパターン５１，５２，５３，５４がＣＣＤの各セルの下を通過する際に、反射光量の変化に応じた電気信号の変化分をセル毎に検出していた。
【００２２】図８にセル毎に検出されるレジストレーションパターンの出力の変化を示す。レジストレーションパターンは主走査方向の直線で形成されており、主走査方向のずれＸは（ａ），（ｂ）に示すようにセル毎の信号の有無にて、また副走査方向のずれは（ｃ）に示すようにＣＣＤユニット間、およびセル毎に検出される時間差ΔＴにて算出していた。
【００２３】図９にＣＣＤ方式の色ずれ検出手段５の内部を示す。受光部にＣＣＤ４７を用い、光源４８から発せられた光が中間転写ベルト４で反射され、セルフォックレンズアレイ４９を通してＣＣＤ４７に集光される。
【００２４】ただし、ＣＣＤ方式の構成では、高速に搬送する中間転写ベルトに形成されたレジストレーションパターンの変化分を検出するために、ＣＣＤ４７に入射する光の蓄積時間を１ｍｓｅｃ程度必要であった。
【００２５】タンデム方式のカラー画像形成装置の特徴は、各色ごとに画像形成部を有する事により高速なカラー画像を形成できる事にある。故に、高速に搬送する像担持体上に形成されたレジストレーションパターンを高精度に検出するために、蓄積時間を数μｓｅｃ程度と短くする必要があり、その方法として色ずれ検出手段５内の光量を増加させる、すなわち光源３１の照度を上げる、または高感度のＣＣＤを用いる等の対策が講じられたが、コストアップの問題を生じていた。
【００２６】一方、ＣＣＤ方式の蓄積時間を稼ぐ目的で中間転写ベルトの搬送速度を検出の場合のみ低速に切り替えて検出させる方法もあるが、各感光体の回転誤差や中間転写ベルト４の搬送誤差等、各々の駆動系の振動誤差成分が正規の移動速度と異なるためにレジストレーションパターン検出持に誤差を生じ、正規の移動速度では高精度な補正が出来なくなり、印字品質の低下という問題点を生じていた。
【００２７】そこでＣＣＤ方式に代り、図１０に示すように、蓄積時間を数ｎｓｅｃ程度まで短くすることが可能なレーザー方式も提案されている。
【００２８】半導体レーザ１３より発したレーザ光が集光レンズ１４を通して、中間転写ベルト４に照射される。その反射光が集光レンズ１５を通して、ＰＩＮフォトダイオード１６に入射する。前記ＣＣＤ方式と同様に、レーザー光路上で中間転写ベルト４の位置をレジストレーションパターンが通過する際に、反射光量が変化し、パターン位置を検出することができる。
【００２９】半導体レーザ１３は中間転写ベルト４上のレジストレーションパターンが、レーザーが照射されたエリア全域を通過する間、発光を続ける。発光量は発光量設定手段１１および、発光回路１２により一定の光量となる。ＰＩＮフォトダイオード１６にて光電変換された信号を、増幅手段１７にて増幅し（Ｖｓ）、予め光量の変化幅に閾値レベルを設定しておく閾値設定手段１８との閾値（Ｖｒ）が比較回路１９にて比較され、比較された信号（Ｖｏ）のエッジ部がレジストレーションパターンの位置として検出される。
【００３０】前記ＣＣＤ方式に比べレーザー方式では、光の集光性が高く、検出面積の縮少化が可能で、高精度なレジストレーションパターンの検出が可能となる。
【００３１】更に、入射する光のＳ／Ｎ比が高いため、中間転写ベルト４上に階調性を有する濃淡画像を描画することで、濃度検出手段として用いることができる。
【００３２】なお、検出後の中間転写ベルト４上のトナーは、紙等のシート材４０に転写されることなく、中間転写ベルトクリーニング手段４４でトナーが除去されていた。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の、像担持体上に形成されたレジストレーションパターンを中間転写ベルト上で検出し、補正を行う方法では、中間転写体上の傷や粉塵等をレジストレーションパターンと同様に検出するため検出後のノイズ成分が含まれた補正データの解析をソフトウェア処理に委ねる等のソフトウェアへの負担が大きくなる。また、レジストレーションパターンの検出・補正処理を再び実行する等、検出補正動作に必要以上の時間を費やしたり、当然再検出によるトナーの消費量が増加する等の問題を生じていた。
【００３４】本発明は、この様な問題を解決するために低コストな検出手段を構成し、かつ各種色ずれ誤差を含み湾曲誤差を高精度に、また１回の検出動作によりノイズ成分を除去し、検出補正時間の短縮・トナー消費量の削減を実現する事が可能なカラー画像形成装置を提供する事にある。
【００３５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明は、一回の検出動作にて全ての誤差要因を補正可能なレジストレーションパターンを前記複数の露光手段に発生させるレジストレーションパターン発生手段と、前記複数の画像形成ステーションに形成されたレジストレーションパターンを転写材上に形成させ画像の色ずれを検出するための色ずれ検出手段と、前記転写材上の傷や粉塵を検出データから除去するためのノイズフィルタリング手段と、前記ノイズフィルタリング手段よりこぼれた有効信号と判断されたノイズ成分を除去するためのノイズ判別手段を有した検出構成にて高精度なレジストレーション検出を行う事により色ずれ補正を正確かつ短時間に実施する事が可能で、印字品質の高い画像を得る事ができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明は、レジストレーションパターン発生手段により各画像形成ステーションより形成されるレジストレーションパターンが、所定の間隔・角度・太さ・幅を有した少なくとも２本以上の直線から構成される事で、主走査位置ずれ及び副走査位置ずれを一回の検出動作で高精度な検出・補正が可能で、印字品質の高い画像を得る事ができる。
【００３７】本発明の請求項２に記載の発明は、色ずれ検出手段を少なくとも２個以上有し、レジストレーションパターンは、検出手段の数に応じ転写材の搬送方向の垂直方法に対し左右対称又は同一のパターンを形成し検出手段にて検出する事により、主走査位置ずれ・副走査位置ずれ・倍率誤差・スキュー誤差・湾曲誤差を一度に高精度に検出する事が可能で、正確な色ずれ補正が行え印字品質の高い画像を得る事ができる。
【００３８】本発明の請求項３に記載の発明は、検出手段により検出した信号成分のノイズフィルタリング手段を備え、ノイズ成分を除去することで、高精度な検出を行う事、またそれにより正確な色ずれ補正を行うことが可能で、印字品質の高い画像を得る事ができる。
【００３９】本発明の請求項４に記載の発明は、レジストレーションパターン発生手段により所定の間隔・太さにて形成されるレジストレーションパターンの理論値のタイムマージンを設け、そのタイムマージン以内の太さ及び次のパターン迄の間隔がタイムマージンよりも短い場合はノイズ、長い場合は有効な検出データとするレジストレーションパターン有効領域判別回路によるノイズフィルタリング手段を有する事で、正確な色ずれ補正が行え印字品質の高い画像を得る事ができる。
【００４０】（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４１】レジストレーションパターンは、図１に示すように、中間転写ベルト上に所定の間隔・角度・太さ・幅を有し、少なくとも２本以上の直線を形成することで、レジストレーションパターンの一部を紛失しても、他のレジストレーションパターンにて位置を検出することができる。
【００４２】中間転写ベルト上でＬＡ、ＬＢのライン上にレーザーが照射される。パターンの角度はパターンの延長線が９０度で交わる様に、また主走査方向のパターン幅は色ずれ検出手段の取付け交差から定まる所定の主走査方向の最小幅（図中Ｗ）となるように形成する。パターンの太さは中間転写ベルトに照射されるレーザービームの径よりも大きくする。大きくすることで、中間転写体とトナーで形成されるレジストレーションパターンとの区別がつきやすくなる。また、Ｗは出来るだけ小さくし、パターンを転写材上で直交させない事によって、仮想的にパターンの延長線上の交点と色ずれ検出ポイントの間隔を広げることが可能で、その結果検出精度の向上とトナー消費量の低減が可能となる。
【００４３】また、主走査方向に並ぶレジストレーションパターンを図１の２０，２１に示すように、「＜」と「＞」の異方向に形成する代りに、図１の２２，２３，２４，２５，２６，２７に示すように「＞」と「＞」または「＜」と「＜」のように同一方向に形成することで、パターンの主走査方向の間隔をある幅以内に収めることができ、主走査方向の検出パターン生成用のメモリ容量、ハードウェア構成の簡易化が可能となる。
【００４４】また、図２の（ａ）に示すように中間転写ベルト４上に傷や粉塵等が発生した場合に、レジストレーションパターンと同様に、ノイズ成分も色ずれ検出手段５で検出されるが、本発明は以下のようにして、ノイズフィルタリング手段を設け、ノイズ成分を除去する方法を提案している。
【００４５】図２の（ｂ）がゴミ等のノイズの無い場合に検出される本来あるべき信号である。
【００４６】ここで、レジストレーションパターン間にパターン幅よりも小さなゴミ等のノイズが発生した場合を想定すると、色ずれ検出手段５により図２の（ｃ）に示すような信号が検出される。この場合信号２８がレジストレーションパターン以外のノイズに相当する。
【００４７】このノイズを除去するために、本発明ではレジストレーションパターン幅の理論値のタイムマージンＷvを予め設定し、記憶しておく。レジストレーションパターンの始まりからカウントし始め、幅Ｗvを持つ有効領域信号を求める。もとの検出信号と比較して、その幅Ｗvに満たない場合に、その信号をノイズとして判定し、除去することができる。
【００４８】同様にしてレジストレーションパターン間にパターン幅よりも大きなゴミ等のノイズが発生した場合は、色ずれ検出手段５により図２の（ｄ）に示すような信号が検出される。ノイズ３０がレジストレーションパターン以外のノイズに相当する。
【００４９】このノイズを除去するために、本発明ではレジストレーションパターン間の空白幅の理論値のタイムマージンＷｂを予め設定し、記憶しておく。レジストレーションパターンが通過し終えた時点から、幅Ｗｂを持つ無効領域信号を求める。無効領域の間は、データがマスキングされ、Ｗｂの間に検出された信号をノイズとして判定し、除去することができる。
【００５０】このようにして、パターン幅に最小値を設定し、最小値よりも小さいパターンはノイズ、またパターン周期幅にもある規定値を設け、その間に検出された信号はノイズと判断する。ノイズを除去することで、高精度な検出を行う事が可能で、正確な色ずれ補正が行うことで、印字品質の高い画像を得る事ができる。
【００５１】また、前記ノイズフィルタリング手段を用いても、ノイズが漏れた場合、およびレジストレーションパターンが何らかの原因でかすれるつまり部分的に形成されなかった場合、本発明では以下のような有効領域判別回路にて正規のレジストレーションパターンとノイズを判別し、補うことができる。
【００５２】主走査方向に２つ以上配置された色ずれ検出手段５にて、レジストレーションパターン検出信号の変化時刻の早い方の立ち下がりエッジから、遅い方の立ち下がりエッジまでの時間をＭａｒｇｉｎとして規定する。また、検出信号の変化時刻の遅い方の立ち下がりエッジから、次のレジストレーションパターン検出信号の変化時刻の早い方の立ち下がりエッジまでの時間をＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎとして規定する。ＭａｒｇｉｎとＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎの状態は互いに繰り返し、検出中の色ずれ検出手段はＭａｒｇｉｎとＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎのどちらかの状態になる。ただし、正規の状態であれば、Ｍａｒｇｉｎ＜ＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎの状態である。
【００５３】２つ以上の色ずれ検出手段にて、何らかの原因でいずれか一方のみレジストレーションパターンが検出された場合、図３の（ａ），（ｂ）に示すような時間変化で検出される。
【００５４】Ｍａｒｇｉｎ、ＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎは図に示すように状態が変化し、正規のレジストレーションパターンを検出できなかった時点から、Ｍａｒｇｉｎ＜ＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎの関係に変わる。
【００５５】少なくとも２本以上のレジストレーションパターンを形成することで、Ｍａｒｇｉｎ＜ＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎの状態から、Ｍａｒｇｉｎ＞ＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎの状態になった時点が割り出すことが可能となり、その後のパターンから正規のレジストレーションパターンと、ノイズを判別することができる。
【００５６】このようにして、レジストレーションパターンをＭａｒｇｉｎ、ＮｅｇａｔｉｖｅＭａｒｇｉｎの状態で管理することにより、一度の検出で正規の成分とノイズの成分を判別することができる。
【００５７】図４に機能ブロック図をしめす。図に示すように、レジストレーションパターン発生手段１から露光手段２を通じて、各色のトナー画像を各画像形成ステーション３に形成し、中間転写ベルト４上にトナーを色重ねする。
【００５８】形成されたトナーの色ずれ量を色ずれ検出手段５で検出し、検出信号のうちの無効成分をノイズフィルタリング手段７にて除去し、判別回路８を通じて、ＣＰＵ９にて色ずれ量を演算する。
【００５９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、複数の露光手段に一回の検出動作にて全ての誤差要因を補正可能なレジストレーションパターンを発生させるレジストレーションパターン発生手段と、前記複数の画像形成ステーションに形成されたレジストレーションパターンを転写材上に形成させ画像の色ずれを検出するための色ずれ検出手段と、前記転写材上の傷や粉塵を検出データから除去するためのノイズフィルタリング手段と、前記ノイズフィルタリング手段よりこぼれた有効信号と判断されたノイズ成分を除去するためのノイズ判別手段とを備え、高精度なレジストレーション検出を行う事により、色ずれ補正を正確かつ短時間に実施する事が可能で、印字品質の高い画像を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年３月２２日（２０００．３．２２） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２６５０８６（Ｐ２００１−２６５０８６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２８日（２００１．９．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−７９７６０（Ｐ２０００−７９７６０） |
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