JP4940780B2 - 合成印画像及び画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、感光体ドラム及び中間転写ベルトを有し、例えば電源投入時に、画像の色ずれ及び画像濃度の補正処理を行う、タンデム型のカラープリンタやカラー複写機及びこれらのカラー複合機等に適用可能な合成印画像及び画像形成装置に関するものである。

近年、タンデム型のカラープリンタやカラー複写機及びこれらのカラー複合機などが多く使用されている。これらの画像形成装置では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）色用のトナー剤を用いて画像が形成される。これらの画像形成装置は、各々の色用のレーザ書込みユニット、現像ユニット及び感光体ドラムを備えるとともに、各々の色を重ね合わせて用紙に出力するための中間転写ベルト及び定着装置を備えている。

例えば、Ｙ色用のレーザ書込みユニットでは、画情報に基づいてＹ色用の感光体ドラムに静電潜像を描くようになされる。レーザ書込みユニット及び現像ユニットでは感光体ドラムに描かれた静電潜像にＹ色用のトナー剤を付着してトナー像を形成する。感光体ドラムはＹ色用のトナー像を中間転写ベルトに転写する。他のＭ、Ｃ、Ｋ色についても同様の処理がなされ、中間転写ベルトへの転写がなされる。その際に、各色のトナー像を中間転写ベルト上に正確に重ね合わせる。このようにして中間転写ベルトに転写されたトナー像は出力用紙に転写された後に定着装置によって定着される。

この画像形成装置によれば、最適なカラー画像形成品質を維持するために、出力用紙にカラー画像を再現するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）色のトナー像出力の色ずれ及び画像濃度ずれを定期又は不定期に補正処理することが必須となっている。

これらの補正処理に関しては、中間転写ベルトまたは搬送材転写ベルト上に形成された色ずれ補正パターン及び画像濃度補正パターンを画像検出センサなどの検出手段により検出し、各色のトナー剤毎に基準となる目標値に対する色ずれ及び画像濃度ずれの補正量を算出し、この補正量を用いて現像バイアスや、レーザ駆動回路等を制御して、画像を補正するようになされる。

この種の画像形成装置に関して、特許文献１には、カラー画像形成装置が開示されている。このカラー画像形成装置によれば、各トナー像形成部から移動体（中間転写ベルト）上に形成された画像制御用トナーマークを位置（色ずれ）検出手段及び濃度検出手段によって順次検出させることにより、同一の画像制御用マークを共用しながら各単色トナー像の相対的な位置ずれ（色ずれ）量及び画情報に対する濃度誤差の双方を検出するようになされる。

このように、カラー画像形成装置を構成すると、実際の記録画像の形成に至る迄のイニシャルタイムの短縮化を図ることが可能であると共に、各トナー像形成部におけるトナー剤の消費量及び廃トナーの排出量を抑えることができるというものである。

特開２００４−３３３８３７広報（第１４頁 図４）

ところで、従来例に係る画像形成装置によれば、色ずれ補正パターン及び画像濃度補正パターンを別々に形成／検出して補正処理を行うため、一連の補正処理に時間が掛かる。また、特許文献１に係るカラー画像形成装置によれば、位置ずれ（色ずれ）量及び濃度誤差の検出を同一の画像制御用マークを用いて行うため、低濃度補正用に形成された画像制御用マークも位置（色ずれ）補正用に用いられるようになる。しかし、低濃度で形成された画像制御用マークのエッジを反射型センサで検出しようとすると、エッジがぼやけて、検出信号の上り／下り時間が長くなる。その結果、位置（色ずれ）補正の検出精度が悪化する可能性がある。

そこで、この発明は上述した課題を解決したものであって、一連の補正処理に掛かる時間を短縮しながらも、エッジの検出を精度よく行えるようにした合成印画像及び画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の合成印画像は、画像形成装置の色ずれ補正及び画像濃度補正処理時に像担持体に形成される合成印画像において、像担持体の回転軸に平行する方向を主走査方向とし、当該像担持体が回転する方向を副走査方向としたとき、所定の幅を有して、互いに所定の角度で一端を接するようになされる２つの辺で形成され、第１の辺が主走査方向と平行になされる直線部により形成され、第２の辺が主走査方向又は副走査方向に対していずれも斜めになされる傾斜部により形成され、画像形成装置の色ずれ補正処理に応じて検出される第１の印画像と、この第１の印画像で２辺を成す直線部と傾斜部の内角の側において、当該第１の印画像と識別用の距離を有する所定領域に、第１の印画像と同じ濃度で形成され、画像形成装置の画像濃度補正処理に応じて検出される第２の印画像とを備えることを特徴とするものである。

請求項２記載の合成印画像は請求項１において、第１及び第２の印画像が、画像形成装置の色ずれ補正処理時及び画像濃度補正処理時に同時に像担持体に形成され、同時に検出されることを特徴とするものである。

請求項３記載の画像形成装置は、画情報に応じた各々の色の印画像を形成し、当該各々の色の印画像を重ね合わせて像担持体に多色の印画像を形成する画像形成装置において、像担持体に、第１の印画像と第２の印画像とを備える合成印画像を形成する画像形成手段と、画像形成手段によって像担持体に形成された合成印画像を検出する検出手段と、検出手段により検出された前記合成印画像から、第１の印画像の情報を抽出して色ずれ補正を行い、第２の印画像の情報を抽出して画像濃度補正を行う制御手段とを備え、像担持体の回転軸に平行する方向を主走査方向とし、当該像担持体が回転する方向を副走査方向としたとき、第１の印画像は、所定の幅を有して、互いに所定の角度で一端を接するようになされる２つの辺で形成され、第１の辺が前記主走査方向と平行になされる直線部により形成され、第２の辺が前記主走査方向又は副走査方向に対していずれも斜めになされる傾斜部により形成され、画像形成装置の色ずれ補正処理に応じて検出され、第２の印画像は、第１の印画像で２辺を成す直線部と傾斜部の内角の側において、当該第１の印画像と識別用の距離を有する所定領域に、第１の印画像と同じ濃度で形成され、画像形成装置の画像濃度補正処理に応じて検出されることを特徴とするものである。

請求項４記載の画像形成装置は請求項３において、画像形成手段、検出手段及び制御手段による一連の補正処理が、画像形成装置に電源が入った時及び／又は、画像形成装置の待ち時間における消費電力量を削減する省電力モードを解除した時及び／又は、画像形成装置において定期又は不定期に行われるメンテナンスが終了した時に実行されることを特徴とするものである。

請求項１に係る合成印画像によれば、２つの辺で形成される第１の印画像と、それと識別用の距離を有する所定領域に、第１の印画像と同じ濃度で形成される第２の印画像とを備えるものである。この構成によって、第１の印画像と第２の印画像とを分離させて形成／検出できるので、第１及び第２の印画像の濃度が同じでも、色ずれ補正のためのエッジを精度よく検出できる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、補正用の制御手段を備え、例えば電源投入時に行われる一連の補正処理の際に、像担持体に形成／検出された合成印画像から、第１の印画像の情報を抽出して色ずれ補正を行い、第２の印画像の情報を抽出して画像濃度補正を行うものであり、この合成印画像には本発明に係るものが応用される。

この構成によって、色ずれ補正用の印画像と画像濃度補正用の印画像とを同時に形成／検出することができるので、一連の補正処理に掛かる時間を短縮することができる。また、第１の印画像を色ずれ補正用に、第２の印画像を画像濃度補正用に用いることができるので、低濃度補正用に第２の印画像の濃度を低くした合成印画像においても、第１の印画像は充分な濃度で形成して、色ずれ補正のためのエッジを精度よく検出できる。

以下、図面を参照しながら、この発明に係る合成印画像及び画像形成装置について説明をする。図１は、本発明の実施例としてのカラー画像形成装置１００の構成例を示す概念図である。図１に示すカラー画像形成装置１００は、タンデム型の画像形成装置の一例を構成し、カラープリンタやカラー複写機及びこれらのカラー複合機等において、画情報に応じた多色の印画像を像担持体上に形成し、用紙上に転写する装置として用いられるものである。

カラー画像形成装置１００は、中間転写ベルト６、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ、２次転写ローラ７Ａ、クリーニング手段８Ａ、画像検出センサ１２、制御部１５及び定着装置１９を備えて構成される。

中間転写ベルト６は、像担持体の一例を構成し、無終端状に形成される。画情報に応じた、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）色の各トナー像は、この中間転写ベルト６において重ね合わせられ、用紙に転写される。中間転写ベルト６の周辺には、ＹＭＣＫの印画像を形成する画像形成手段の一例を構成する画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが設けられ、中間転写ベルト６上に、印画像であるトナー像を形成するようになされる。

画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙ、帯電器２Ｙ、レーザ書込みユニット３Ｙ、現像ユニット４Ｙ、１次転写ローラ７Ｙ及び像形成体用のクリーニング手段８Ｙを備えて構成され、中間転写ベルト６上に、イエロー（Ｙ）のトナー像を形成するようになされる。

感光体ドラム１Ｙは、中間転写ベルト６に近接した位置に回転自在に設けられ、Ｙ色のトナー像を形成するようになされる。感光体ドラム１Ｙには、例えば有機感光体（Organic Photo Conductor：ＯＰＣ）ドラムが使用される。

感光体ドラム１Ｙに近接した位置には、帯電器２Ｙが設けられ、感光体ドラム１Ｙの表面を所定の電位に帯電させるようになされる。帯電器２Ｙには例えばスコロトロン帯電極が使用され、数百［Ｖ］単位の直流電圧が印加される。

感光体ドラム１Ｙに近接して、レーザ書込みユニット３Ｙが設けられ、帯電器２Ｙにより帯電させた感光体ドラム１Ｙに対して、画情報に基づく所定の強度を有したＹ色用のレーザビーム光を走査するようになされる。この走査における主走査方向は、感光体ドラム１Ｙの回転軸に平行する方向である。感光体ドラム１Ｙは、副走査方向に回転しており、副走査方向に回転する感光体ドラム１Ｙに、レーザ書込みユニット３Ｙが主走査方向へ偏向走査することにより、Ｙ色用の静電潜像が形成される。

感光体ドラム１Ｙに近接した位置には、現像ユニット４Ｙが設けられ、感光体ドラム１Ｙに形成されたＹ色用の静電潜像を現像してトナー像を形成するように動作する。この感光体ドラム１Ｙに形成されたＹ色用のトナー像は、トナー剤と反対極性の１次転写バイアス電圧が印可された１次転写ローラ７Ｙにより、中間転写ベルト６上に転写される（１次転写）。

感光体ドラム１Ｙに近接してクリーニング手段８Ｙが設けられ、１次転写後に感光体ドラム１Ｙに残留したトナー剤を除去するようになされる。以上のようにして画像形成ユニット１０Ｙが構成される。

この例で、画像形成ユニット１０Ｙの次段には、画像形成ユニット１０Ｍが設けられる。画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍ、帯電器２Ｍ、レーザ書込みユニット３Ｍ、現像ユニット４Ｍ、１次転写ローラ７Ｍ及び像形成体用のクリーニング手段８Ｍを備えて構成され、中間転写ベルト６上に、マゼンタ（Ｍ）のトナー像を形成するようになされる。

画像形成ユニット１０Ｍの次段には、画像形成ユニット１０Ｃが設けられる。画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃ、帯電器２Ｃ、レーザ書込みユニット３Ｃ、現像ユニット４Ｃ、１次転写ローラ７Ｃ及び像形成体用のクリーニング手段８Ｃを備えて構成され、中間転写ベルト６上に、シアン（Ｃ）のトナー像を形成するようになされる。

画像形成ユニット１０Ｃの次段には、画像形成ユニット１０Ｋが設けられる。画像形成ユニット１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋ、帯電器２Ｋ、レーザ書込みユニット３Ｋ、現像ユニット４Ｋ、１次転写ローラ７Ｋ及び像形成体用のクリーニング手段８Ｋを備えて構成され、中間転写ベルト６上に、黒（Ｋ）のトナー像を形成するようになされる。

なお、上述の画像形成ユニット１０Ｍ〜１０Ｋの構成及び機能については、画像形成ユニット１０Ｙを参照されたい。

画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋにより中間転写ベルト６上に一時転写されたトナー像は、２次転写ローラ７Ａに向けて搬送される。２次転写ローラ７Ａは中間転写ベルト６上に形成されたカラートナー像を、図示しない給紙手段から搬送されてきた用紙に転写するようになされる（２次転写）。転写された用紙は、定着装置１９により定着処理がなされる。こうして、画情報に応じたカラー画像を転写された用紙は、図示しない搬送手段によって出力される。

２次転写ローラ７Ａの後段にはクリーニング手段８Ａが設けられ、２次転写を終えて不要になった中間転写ベルト６に残存するトナー剤をクリーニングするようになされる。クリーニング手段８Ａは、中間転写ベルト６の電荷を除電する除電部や、中間転写ベルト６に残留するトナー剤を除去するパッドを有し、中間転写ベルト６上の印画像をリセットする。

このクリーニング手段８Ａの上段の、中間転写ベルト６の上面を見通せる領域には、検出手段の一例を構成する画像検出センサ１２が設けられ、カラー画像形成装置１００における補正処理時に、中間転写ベルト６に形成された合成補正パターン（合成印画像）を検出するようになされる。画像検出センサ１２により検出された合成補正パターンのデータを基にして、制御手段の一例を構成する制御部１５において色ずれ補正処理及び画像濃度補正処理がなされる。以上のようにして、カラー画像形成装置１００が構成される。

図２Ａ及びＢは、補正処理時に画像検出センサ１２により検出される合成補正パターンＰの構成例を示す図である。図２Ａに示す合成補正パターンＰは、合成印画像の一例を構成し、色ずれ補正パターンＰ１と画像濃度補正パターンＰ２とを備え、補正処理時に画像形成ユニット１０Ｙ〜１０Ｋにより中間転写ベルト６上に形成される。

色ずれ補正パターンＰ１は所定の幅を有して、互いに所定の角度で一端を接するようになされる２辺、例えば、主走査方向と平行になされる直線部Ｐ１ａと、主又は副走査方向に対していずれも斜めになされる傾斜部Ｐ１ｂとで形成され、補正処理時に色ずれ補正用のパターンとして用いられる。

画像濃度補正パターンＰ２は、色ずれ補正パターンＰ１の２辺の内角に、色ずれ補正パターンＰ１と異なる濃度で形成され、補正処理時に、画像濃度補正用のパターンとして用いられる。ただし形成される位置は２辺の内角に限られることはなく、例えば傾斜部Ｐ１ｂに接する外角でもよい。合成補正パターンＰは例えば１個あたり８ｍｍ角程度（ｘ＝８ｍｍ、ｙ＝８ｍｍ）の大きさになされ、中間転写ベルト６上に形成される。

図２Ｂは、状態を変えながら中間転写ベルト６上に形成される合成補正パターンＰの構成例を示す。この例で合成補正パターンＰは、各Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のトナー剤毎に、画像濃度補正パターンＰ２の濃度を５段階に変化させて形成される。第１濃度が最も低い濃度、第５濃度が最も高い濃度になされ、まず第１濃度でＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のパターン、次に第２濃度でＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のパターンと順次形成されて、最後に第５濃度のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のパターンが形成され、合計で２０個の合成補正パターンＰが形成されるようになる。

ただし、この２０個の合成補正パターンＰにおいて、色ずれ補正パターンＰ１は、画像濃度補正パターンＰ２よりも高い、一定の濃度で形成される。しかし、それに限られることはなく、使用されるトナー剤の量を削減するべく、画像検出センサ１２が充分にエッジを検出できる最低限の濃度で形成してもよい。

またこの例では、全ての合成補正パターンＰを１列に配置し、１つの画像検出センサ１２で検出できるようにしたが、例えば２列に配置して、２つの画像検出センサ１２で検出するようにしてもよい。

図３Ａ及びＢは、合成補正パターンＰ’の構成例を示す図である。図３Ａに示す合成補正パターンＰ’は、合成補正パターンＰと同様に合成印画像の一例を構成し、色ずれ補正パターンＰ１’と画像濃度補正パターンＰ２’とを備えるようになされる。

色ずれ補正パターンＰ１’は、所定の幅を有して、互いに所定の角度で一端を接するようになされる２つの辺、例えば、主走査方向と平行になされる直線部Ｐ１ａ’と、主又は副走査方向に対していずれも斜めになされる傾斜部Ｐ１ｂ’とで形成される。

画像濃度補正パターンＰ２’は、色ずれ補正パターンＰ１’の２辺の内角に、識別用の距離ｄを有して、色ずれ補正パターンＰ１’と同じ又は非常に近似した濃度で形成される。合成補正パターンＰ’は、色ずれ補正パターンＰ１’及び画像濃度補正パターンＰ２’の濃度が同じ又は非常に近似して、エッジの判別ができない場合に形成される。

図３Ｂは、中間転写ベルト６上に形成される合成補正パターンＰ’の構成例を示す。この例では、最も高い第６濃度で、各Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のトナー剤毎に１個ずつ、合計４個形成される。またこの例では、合成補正パターンＰ’は、図２Ｂに示した合成補正パターンＰの後段に形成される。これにより、濃度補正パターンＰ２及びＰ２’の濃度は順次高くなるように配置される。

図４は、カラー画像形成装置１００の補正処理系の構成例を示したブロック図である。図４に示すカラー画像形成装置１００は、図１に示した中から補正処理系のブロックのみを抜き出したものである。図４において、カラー画像形成装置１００は、中間転写ベルト６、画像検出センサ１２、制御部１５及び画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋからなる画像形成ユニット１０を有している。

補正処理時には、まず画像形成ユニット１０が、図２及び３に示した合成補正パターンＰ及びＰ’を中間転写ベルト６上に形成する。図４ではＹ色の合成補正パターンＰ及びＰ’を合わせてＰ（Ｙ）と示す。以下同様にＭ色、Ｃ色、Ｋ色について、Ｐ（Ｍ）、Ｐ（Ｃ）、Ｐ（Ｋ）と示す。

中間転写ベルト６の上面を見通せる領域には画像検出センサ１２が設けられ、中間転写ベルト６上に形成された合成補正パターンＰ及びＰ’を検出して検出信号Ｓ２を出力する。画像検出センサ１２には、反射型の光学センサやイメージセンサ等が用いられる。これらのセンサには、発光素子及び受光素子が備えられ、光が発光素子から合成補正パターンＰ及びＰ’に照射され、その反射光を受光素子で検知するようになされる。つまり、画像検出センサ１２が出力する検出信号Ｓ２は、その検知した反射光に応じた、色ずれ成分と画像濃度成分の情報を含むアナログ信号である。

画像検出センサ１２には、制御部１５が接続され、画像検出センサ１２が出力した検出信号Ｓ２を入力する。制御部１５は、信号処理部１６、ＣＰＵ１７及びＲＡＭ１８を有して構成される。

信号処理部１６は、画像検出センサ１２によって検出された検出信号Ｓ２を入力し、内部又は外部で形成されるクロック信号Ｄｃｌｋを基にサンプリングを行い、サンプリングデータＤｓを出力する。サンプリングデータＤｓは、色ずれ成分と画像濃度成分の情報を含んだデジタルデータで構成される。

出力されたサンプリングデータＤｓは、信号処理部１６に接続されるＣＰＵ１７及びＲＡＭ１８に入力され、ＲＡＭ１８において記憶され、ＣＰＵ１７における補正処理に用いられる。ＣＰＵ１７は、ＲＡＭ１８に記憶された全てのサンプリングデータＤｓから補正処理に必要なデータを抽出し、抽出したデータの演算結果と、内部に設定された目標値とを比較して、色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４を算出／出力する。出力された色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４は、画像形成ユニット１０に入力される。

図４において画像形成ユニット１０は、レーザ書込みユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを有するレーザ書込みユニット３、現像ユニット４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋからなる現像ユニット４及び感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有している。画像形成ユニット１０に入力された色ずれ補正データＤｒ３は主にレーザ書込みユニット３に入力され、色ずれ補正に用いられる。レーザ書込みユニット３は、入力された色ずれ補正データＤｒ３を基に感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋに照射するレーザ光の照射位置を補正する。

画像濃度補正データＤｒ４は主に現像ユニット４に入力され、画像濃度の補正に用いられる。現像ユニット４は、入力された画像濃度補正データＤｒ４を基に、トナー剤付着量を補正する。このようにして、色ずれ及び画像濃度の補正処理がなされる。

また、このような補正処理時に中間転写ベルト６上に形成された合成補正パターンＰ及びＰ’は、画像検出センサ１２によって検出された後、用紙に転写されることなく、図示しないクリーニング手段８Ａにより中間転写ベルト６から除去される。

これらの一連の補正処理は、カラー画像形成装置１００に電源が入った時、カラー画像形成装置１００において省電力モードを解除した時、カラー画像形成装置１００のメンテナンスが終了した時等に実行される。このようなタイミングで補正処理を行うことにより、定着温度が規定温度に到達した後、色ずれ及び画像濃度が調整された最適な状態で画像形成処理を実行できるようになる。

図５Ａ〜Ｈは、信号処理部１６における検出信号Ｓ２のサンプリング例を示す図である。図５Ａに示す合成補正パターンＰは、画像検出センサ１２により検出され、検出信号Ｓ２として出力される。

図５Ｂは出力された検出信号Ｓ２の波形例を示す図である。図５Ｂにおいて、横軸は時刻ｔ、縦軸は振幅レベルを表す。図中Ｌ１は、色ずれ補正パターンＰ１の濃度を示す振幅レベルである。図中Ｌ２は画像濃度補正パターンＰ２の濃度を示す振幅レベルである。図中Ｌ３は、中間転写ベルトの反射度を示す振幅レベルである。また、閾値Ｌｔｈは、検出信号Ｓ２のエッジを検出するために設定される振幅レベルである。

図５Ｃは、検出信号Ｓ２をサンプリングする際に信号処理部１６に入力されるトリガー信号ＶＴＯＰ（画像先端検出信号）の波形例を示す図である。信号処理部１６は、このトリガー信号ＶＴＯＰの立ち上がり時間を基準時刻ｔ０として、時間データを算出するようになる。例えば時刻ｔａにおける時間データＴ１は、時刻ｔ０からの経過時間で定義され、
Ｔ１＝ｔａ−ｔ０ … 式１
により算出される。

図５Ｄはサンプリングに用いるクロック信号Ｄｃｌｋの波形例を示す図である。信号処理部１６は、入力されるクロック信号Ｄｃｌｋの立ち上がり時刻における、検出信号Ｓ２の振幅レベルを順次読み出し、サンプリングデータＤｓを出力する。サンプリングデータＤｓには、その時間データＴｓ、振幅データＬｓが記され、Ｄｓ（Ｔｓ、Ｌｓ）となされる。

図５Ｅ〜Ｈは、信号処理部１６により出力されるサンプリングデータＤｓの検知例を示す図である。例えば、図５Ｅは時刻ｔａにおけるサンプリングデータＤｓの検知例であり、時間データＴ１と振幅データＬ３から形成され、Ｄｓ（Ｔ１、Ｌ３）となされる。同様にして順次、時刻ｔｂ〜ｔｄにおけるサンプリングデータＤｓ（Ｔ２、Ｌ４）、Ｄｓ（Ｔ３、Ｌｔｈ）、Ｄｓ（Ｔ４、Ｌ１）が形成される。これらのサンプリングが検出信号Ｓ２の全部について行われ、信号処理部１６は多数のサンプリングデータＤｓを出力する。

図６は、制御部１５のデータ抽出例（その１）を示す図である。図６Ａは、第１濃度の合成補正パターンＰの検知例を示す上面図である。図６Ｂは、第１濃度の合成補正パターンＰに係る検出信号Ｓ２の波形例を示す図である。図６Ｂにおいて、横軸は時刻ｔである。縦軸は検出信号Ｓ２の振幅レベルである。

図６Ｂに示す検出信号Ｓ２は、制御部１５に入力され、上述のように信号処理部１６においてサンプリングデータＤｓに変換／出力される。出力されたサンプリングデータＤｓはＲＡＭ１８において記憶される。ＲＡＭ１８に記憶されたサンプリングデータＤｓは、ＣＰＵ１７により補正処理に必要なデータの抽出がなされる。

このデータ抽出に先立ち、閾値Ｌｔｈが設定される。閾値Ｌｔｈは、色ずれ補正パターンＰ１のエッジ検出のため設定され、振幅データＬ１とＬ２の間の振幅レベルになされる。また閾値Ｌｔｈは、全てのデータ抽出において一定値となることが好ましいので、この例においては２つの値が最も近くなる第５濃度の振幅データＬ１とＬ２の間の値にするとよい。

ＣＰＵ１７は、設定された閾値Ｌｔｈと振幅データＬｓとが一致するサンプリングデータＤｓ（以降エッジ検出データＤｅと記す）を抽出する。例えば第１濃度に関しては、Ｄｅ１〜Ｄｅ１６を抽出する。同様に第５濃度まで抽出するとＤｅ１〜Ｄｅ８０が抽出される。ＣＰＵ１７は、このエッジ検出データＤｅを基にして、色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４の算出に必要なデータを更に抽出するようになる。

まず色ずれ補正データＤｒ３の算出に必要なデータを抽出するには、エッジ検出データＤｅから、エッジ検出時間Ｔｅ、第１濃度に関してはＴｅ１〜Ｔｅ１６を抽出する。このエッジ検出時間Ｔｅは色ずれ補正用パターンＰ１のエッジを表し、色ずれ補正データＤｒ３の算出に用いられる。

次に、画像濃度補正データＤｒ４の算出に必要なデータを抽出するには、まず画像濃度補正パターンＰ２のエッジ検出データＤｅの抽出を行う。この例では、１つの合成補正パターンＰにつきエッジ検出データＤｅは４つあり、その２番目と３番目が画像濃度補正パターンＰ２のエッジを検出したデータになる。例えば第１濃度のイエローなら、エッジ検出データＤｅ２及びＤｅ３になる。これを式で表すと、
２番目のエッジ検出データＤｅは、
Ｄｅ｛４×（Ｎ−１）＋２｝… 式２
３番目のエッジ検出データＤｅは、
Ｄｅ｛４×（Ｎ−１）＋３｝… 式３
となる。Ｎは合成補正パターンＰの個数を表す。この例では合成補正パターンＰが全部で２０個（４色のトナー剤×５濃度）形成されるので、［Ｎ＝１〜２０の整数］になる。

次に、式２及び式３のエッジ検出データＤｅのエッジ検出時間Ｔｅを抽出し、その間の時間データＴｓを持つサンプリングデータＤｓをＲＡＭ１８から読み出す（抽出する）。例えば第１濃度のイエローでは、Ｄｅ２〜Ｄｅ３のエッジ検出時間Ｔｅ２〜Ｔｅ３の間にある全てのサンプリングデータＤｓ（Ｙ１）をＲＡＭ１８から読み出す。読み出されたサンプリングデータＤｓ（Ｙ１）の振幅データＬｓは画像濃度補正パターンＰ２の濃度を示すので、画像濃度補正データＤｒ４の算出に用いられる。このようにして制御部１５は、合成補正パターンＰを検出した検出信号Ｓ２を基に、色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４の算出に必要なデータを抽出する。

なお、この例のように、２つの辺からなる色ずれ補正パターンＰ１の内角に画像濃度補正パターンＰ２を配置すると、両補正パターンＰ１及びＰ２のエッジ検出データＤｅを、一つの閾値Ｌｔｈとの比較により抽出できる。また、低い濃度で形成された画像濃度補正パターンＰ２のエッジ検出も精度良く行うことができる。

図７は、制御部１５のデータ抽出例（その２）を示す図である。図７Ａは、合成補正パターンＰ’の検知例を示す上面図である。図７Ａに示す合成補正パターンＰ’は、図６Ａの合成補正パターンＰ（第１濃度）及び他の合成補正パターンＰ（第２〜第５濃度）の後段に続けて形成される。

図７Ｂは、合成補正パターンＰ’に係る検出信号Ｓ２の波形例を示す図である。図７Ｂに示す検出信号Ｓ２は、図６Ｂに示した検出信号Ｓ２とつながっていて、同時に画像検出センサ１２により検出されるものである。しかし波形の形状が異なるので、合成補正パターンＰとは別の方法でデータ抽出を行う必要がある。

図７Ｂの検出信号Ｓ２は、制御部１５に入力され、上述のように信号処理部１６においてサンプリングデータＤｓに変換／出力される。出力されたサンプリングデータＤｓはＲＡＭ１８において記憶される。ＣＰＵ１７は、ＲＡＭ１８に記憶されたサンプリングデータＤｓから補正処理に必要なデータを抽出する。このデータ抽出においても、まずサンプリングデータＤｓの振幅データＬｓを閾値Ｌｔｈと比較し、この閾値Ｌｔｈと振幅データＬｓが一致するエッジ検出データＤｅ８１〜Ｄｅ１０４を抽出する。この閾値Ｌｔｈは合成補正パターンＰのエッジ検出に用いたものと同じ振幅レベルに設定することが好ましい。

ＣＰＵ１７は、抽出したエッジ検出データＤｅ８１〜Ｄｅ１０４を基に色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４の算出に必要なデータを更に抽出するようになる。それぞれの補正に必要なデータの抽出に先立ち、画像濃度補正パターンＰ２’のエッジ検出データＤｅを抽出する。１つの合成補正パターンＰ’に関して、エッジ検出データＤｅは６つあり、その３番目と４番目が画像濃度補正パターンＰ２’のエッジを示すデータになる。例えばイエローなら、エッジ検出データＤｅ８３及びＤｅ８４になる。これを式で表すと、
３番目のエッジ検出データＤｅは、
Ｄｅ｛６×（Ｍ−１）＋８３｝… 式４
４番目のエッジ検出データＤｅは、
Ｄｅ｛６×（Ｍ−１）＋８４｝… 式５
となる。Ｍは合成補正パターンＰ’の個数を表す。この例では合成補正パターンＰ’が全部で４個（４色のトナー剤×１濃度）形成されるので、［Ｍ＝１〜４の整数］になる。

色ずれ補正データＤｒ３の算出に必要なデータを抽出するには、抽出された全てのエッジ検出データＤｅから、この式４及び式５に示すエッジ検出データＤｅを取り除く。取り除いた後のエッジ検出データＤｅから、エッジ検出時間Ｔｅを抽出する。このエッジ検出時間Ｔｅは色ずれ補正用パターンＰ１’のエッジを表しており、色ずれ補正データＤｒ３の算出に用いられる。

次に、画像濃度補正データＤｒ４の算出に必要なデータを抽出するには、式４及び式５のエッジ検出データＤｅのエッジ検出時間Ｔｅを抽出して、その間の時間データＴｓを持つサンプリングデータＤｓ（複数）をＲＡＭ１８から抽出する。抽出されたサンプリングデータＤｓの振幅データＬｓ（複数）は画像濃度補正パターンＰ２’の濃度を表しており、画像濃度補正データＤｒ４の算出に用いられる。このようにして制御部１５は、合成補正パターンＰ’を検出した検出信号Ｓ２を基に、色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４の算出に必要なデータを抽出する。

続いて、本発明に係るカラー画像形成装置１００の補正例を説明する。図８は、カラー画像形成装置１００における補正例を示すフローチャートである。この実施例では、合成補正パターンＰ及びＰ’を一列になるように中間転写ベルト６上に形成してから１つの検出信号Ｓ２として検出し、色ずれ及び画像濃度の補正処理をシリアルに行う場合を例に挙げる。

まずステップＡ１で画像形成ユニット１０は、中間転写ベルト６上に合成補正パターンＰ及びＰ’を形成する。この例では合成補正パターンＰを２０個、合成補正パターンＰ’を４個を一列に形成する。画像形成ユニット１０は、合成補正パターンＰを、図２Ｂに示したように画像濃度補正パターンＰ２の濃度が最も低い第１濃度のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のパターンから、最も高い第５濃度のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のパターンまで順次形成する。その後に図３Ｂに示した合成補正パターンＰ’を最も高い第６濃度で形成する。

次にステップＡ２で画像検出センサ１２は、全ての合成補正パターンＰ及びＰ’の検出を同時に行い、１つの検出信号Ｓ２を出力する。この検出信号Ｓ２は、図６Ｂ及び図７Ｂに示す波形のアナログ信号で、その振幅レベルは画像補整パターンＰ及びＰ’の画像濃度に比例している。

ステップＡ３では、制御部１５は、検出信号Ｓ２をサンプリングし、それぞれの時間データＴｓにおける振幅データＬｓをサンプリングデータＤｓ（Ｔｓ、Ｌｓ）として読みとり、内部のＲＡＭ１８に記憶する。このサンプリングデータＤｓは、図５に示したように、アナログ信号である検出信号Ｓ２をデジタルデータに変換したものである。

ステップＡ４で制御部１５のＣＰＵ１７は、ＲＡＭ１８に記憶したサンプリングデータＤｓの振幅データＬｓと閾値Ｌｔｈとを比較する。この閾値Ｌｔｈは、図６Ｂに示したように、色ずれ補正パターンＰ１のエッジを検出できる振幅レベル（Ｌ１＜Ｌｔｈ＜Ｌ２）に設定される。

ステップＡ５でＣＰＵ１７は、その振幅データＬｓが閾値Ｌｔｈと一致したサンプリングデータＤｓを抽出する。ここで抽出されたサンプリングデータＤｓは、合成補正パターンＰ及びＰ’のエッジを検出したものであるので、以後エッジ検出データＤｅ（Ｔｅ、Ｌｓ）と呼ぶ。エッジ検出データＤｅは、図６Ｂ及び図７Ｂに示したように、合成補正パターンＰに関しては１つのパターンで４個、合成補正パターンＰ’に関しては１つのパターンで６個抽出される。ここで、合成補正パターンＰ’に係るエッジ検出データＤｅは、画像濃度補正パターンＰ２’のエッジを検出したデータを含んでいる。

ステップＡ６でＣＰＵ１７は、全てのサンプリングデータＤｓについての比較／抽出が終了したかを監視し、終了しなかった場合はステップＡ４に戻り、終了した場合はステップＡ７に進む。

ステップＡ７でＣＰＵ１７は、ステップＡ５で抽出したエッジ検出データＤｅから色ずれ補正に用いるエッジ検出データＤｅを更に抽出する。図６Ｂに示した合成補正パターンＰに係るエッジ検出データＤｅ（１つのパターンにつき４個）は、全て色ずれ補正パターンＰ１のエッジを検出したものである。従ってＣＰＵ１７は、そのまま全てのエッジ検出データＤｅを抽出すればよい。

一方、図７Ｂに示した合成補正パターンＰ’に係るエッジ検出データＤｅ（１つのパターンにつき６個）は、画像濃度補正パターンＰ２’のエッジを検出したデータを含んでいる。そのデータは、式４及び式５から求めることができる。従ってＣＰＵ１７は、式４及び式５に係るものを除いたエッジ検出データＤｅを抽出する。

ここでＣＰＵ１７は、合成補正パターンＰに係るエッジ検出データＤｅとＰ’に係るエッジ検出データＤｅとの区別を番号等から行うようにする。例えばこの実施例においては、合成補正パターンＰに関しては８０個のエッジ検出データＤｅが抽出される（１つのパターンにつき４個のエッジ×４色のトナー剤×５濃度）。従って、エッジ検出データＤｅ１〜Ｄｅ８０が合成補正パターンＰに係るものであり、エッジ検出データＤｅ８１以降が合成補正パターンＰ’に係るものになる。

そして、ステップＡ８においてＣＰＵ１７は、画像濃度補正用のデータを抽出する。それには、ステップＡ３でＲＡＭ１８に記憶させた全てのサンプリングデータＤｓから画像濃度補正パターンＰ２及びＰ２’の画像濃度成分の情報を含んだサンプリングデータＤｓを再度読み出してくる必要がある。そのためにＣＰＵ１７は、まず画像濃度補正パターンＰ２及びＰ２’のエッジを検出したデータをステップＡ５において抽出したエッジ検出データＤｅから更に抽出する。そのデータ番号は、式２〜式５により求めることができる。抽出した式２と式３、式４と式５に係るエッジ検出データＤｅのエッジ検出時間Ｔｅを求め、その時間を基に２つのエッジの間にある、画像濃度補正パターンＰ２及びＰ２’の画像濃度成分の情報を含んだサンプリングデータＤｓをＲＡＭ１８から再度読み出す（抽出する）。

ステップＡ９でＣＰＵ１７は、現状の色ずれ量（転写位置）を演算する。中間転写ベルト６を一定の速さで移動させて走査したとすると、ステップＡ７で抽出したエッジ検出データＤｅのエッジ検出時間Ｔｅは、色ずれ補正パターンＰ１及びＰ１’の幅や転写位置に比例する。従ってこのエッジ検出時間Ｔｅを基に演算する。

そして、ステップＡ１０でＣＰＵ１７は、ステップＡ９の演算結果と目標値との比較を行い、色ずれ補正データＤｒ３を算出／出力する。色ずれ補正データＤｒ３は、色ずれの現状値と目標値との差分を補正量として示すものであり、出力された色ずれ補正データＤｒ３は、主に画像形成ユニット１０のレーザ書込みユニット３に入力され、色ずれ補正に用いられるようになる。

ステップＡ１１でＣＰＵ１７は、現状の画像濃度を演算する。ステップＡ８で抽出したサンプリングデータＤｓの振幅データＬｓは、画像濃度補正パターンＰ２及びＰ２’の画像濃度に比例する。ＣＰＵ１７は、抽出したサンプリングデータＤｓの振幅データＬｓの平均値を、その画像濃度補正パターンＰ２及びＰ２’毎に求める。その際に、エッジ付近のデータやノイズを含んだデータ等を除去するべく、突出した値を除去してから平均値を求めるように演算する。

そして、ステップＡ１２でＣＰＵ１７は、ステップＡ１１の演算結果と目標値との比較を行い、画像濃度補正データＤｒ４を算出／出力する。画像濃度補正データＤｒ４は、画像濃度の現状値と目標値との差分を補正量として示すものであり、出力された画像濃度補正データＤｒ４は、主に現像ユニット４に入力され、画像濃度補正に用いられるようになる。

ステップＡ１３で、上述のステップＡ１０及びステップＡ１２で算出／出力した色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４を基にして画像形成ユニット１０の補正を行う。レーザ書込みユニット３は、入力された色ずれ補正データＤｒ３を基に感光体ドラム１Ｙ〜１Ｋに照射するレーザ光の照射位置を補正する。現像ユニット４は、入力された画像濃度補正データＤｒ４を基に、トナー剤付着量を補正する。このようにして一連の補正処理が終了する。

なおこの例において、色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４に係る補正処理をシリアルに行うようにしたが、ステップＡ３のサンプリングやステップＡ６のエッジ検出データＤｅの抽出等の後から、両補正処理をパラレルに行うようにしてもよい。

また、ステップＡ７で行う、合成補正パターンＰに係るエッジ検出データＤｅと、Ｐ’に係るエッジ検出データＤｅとの区別をより正確に行うため、例えばステップＡ７の前に、各エッジ検出データＤｅのエッジ検出時間Ｔｅの間隔を解析して、両者を区別できるステップを別途設けるようにしてもよい。

また、制御部１５は、補正量を表す色ずれ補正データＤｒ３及び画像濃度補正データＤｒ４を、画像形成ユニット１０に入力するのと同時に、図示しない不揮発メモリに記憶して次回の補正時に使用できるようにしてもよい。

このように、本発明に係る実施例としての合成印画像によれば、２つの辺で形成される色ずれ補正パターンＰ１と、それに接する所定領域に、色ずれ補正パターンＰ１と異なる濃度で形成される画像濃度補正パターンＰ２とを備えるようになる。従って、色ずれ補正パターンＰ１を色ずれ補正用に、画像濃度補正パターンＰ２を画像濃度補正用に用いることができるので、低濃度補正用に画像濃度補正パターンＰ２の濃度を低くした合成補正パターンＰにおいても、色ずれ補正パターンＰ１は充分な濃度で形成して、色ずれ補正のためのエッジを精度よく検出できる。

本発明に係る実施例としての画像形成装置によれば、例えば電源投入時に行われる一連の補正処理の際に、中間転写ベルト６上に形成／検出された合成補正パターンＰ及びＰ’から、色ずれ補正パターンＰ１及びＰ１’の情報を抽出して色ずれ補正を行い、画像濃度補正パターンＰ２及びＰ２’の情報を抽出して画像濃度補正を行行うものであり、この合成補正パターンには本発明に係るものが応用される。従って、色ずれ補正パターンＰ１を色ずれ補正用に、画像濃度補正パターンＰ２を画像濃度補正用に用いることができるので、低濃度補正用に画像濃度補正パターンＰ２の濃度を低くした合成補正パターンにおいても、色ずれ補正パターンＰ１は充分な濃度で形成して、色ずれ補正のためのエッジを精度よく検出できる。

また、色ずれ検出用と画像濃度検出用の補正パターンを同時に形成／検出することができるので、一連の補正処理に掛かる時間を短縮することができる。従って、画像形成装置の生産性を向上できる。

また従来のように、色ずれ補正パターンＰ１と画像濃度補正パターンＰ２とを別々に形成／検出する場合に比べて、画像濃度補正パターンＰ２のエッジを精度よく検出できるので、効率よく画像濃度補正用のデータを抽出できるようになる。従って、画像濃度補正パターンＰ２を小さい領域に形成して、補正処理に用いるトナー剤の使用量を削減できる。

この発明は、感光体ドラム及び中間転写ベルトを有し、例えば電源投入時に、画像の色ずれ及び画像濃度の補正処理を行う、タンデム型のカラープリンタやカラー複写機及びこれらのカラー複合機等に適用して極めて好適である。

実施例としてのカラー画像形成装置１００の構成例を示す概念図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施例に係る合成補正パターンＰの構成例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施例に係る合成補正パターンＰ’の構成例を示す図である。 カラー画像形成装置１００の補正処理系の構成例を示すブロック図である。 （Ａ）〜（Ｈ）は、信号処理部１６における検知信号Ｓ２のサンプリング例を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、制御部１５のデータ抽出例（その１）を示す上面図及び波形図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、制御部１５のデータ抽出例（その２）を示す上面図及び波形図である。 カラー画像形成装置１００における補正例を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・感光体ドラム、２・・・帯電器、３・・・レーザ書込みユニット、４・・・現像ユニット、６・・・中間転写ベルト、７・・・転写ローラ、１０・・・画像形成ユニット、１２・・・画像検出センサ、１５・・・制御部、１６・・・信号処理部、１７・・・ＣＰＵ、１８・・・ＲＡＭ、１００・・・カラー画像形成装置

Claims (4)

1. 画像形成装置の色ずれ補正及び画像濃度補正処理時に像担持体に形成される合成印画像において、
   前記像担持体の回転軸に平行する方向を主走査方向とし、当該像担持体が回転する方向を副走査方向としたとき、
   所定の幅を有して、互いに所定の角度で一端を接するようになされる２つの辺で形成され、
   第１の辺が前記主走査方向と平行になされる直線部により形成され、
   第２の辺が前記主走査方向又は前記副走査方向に対していずれも斜めになされる傾斜部により形成され、前記画像形成装置の色ずれ補正処理に応じて検出される第１の印画像と、
   前記第１の印画像で２辺を成す前記直線部と傾斜部の内角の側において、当該第１の印画像と識別用の距離を有する所定領域に、前記第１の印画像と同じ濃度で形成され、前記画像形成装置の画像濃度補正処理に応じて検出される第２の印画像とを備えることを特徴とする合成印画像。
2. 前記第１及び第２の印画像は、
   画像形成装置の色ずれ補正処理時及び画像濃度補正処理時に同時に像担持体に形成され、同時に検出されることを特徴とする請求項１に記載の合成印画像。
3. 画情報に応じた各々の色の印画像を形成し、当該各々の色の印画像を重ね合わせて像担持体に多色の印画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体に、第１の印画像と第２の印画像とを備える合成印画像を形成する画像形成手段と、
   前記画像形成手段によって像担持体に形成された前記合成印画像を検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記合成印画像から、前記第１の印画像の情報を抽出して色ずれ補正を行い、前記第２の印画像の情報を抽出して画像濃度補正を行う制御手段とを備え、
   前記像担持体の回転軸に平行する方向を主走査方向とし、当該像担持体が回転する方向を副走査方向としたとき、
   前記第１の印画像は、
   所定の幅を有して、互いに所定の角度で一端を接するようになされる２つの辺で形成され、
   第１の辺が前記主走査方向と平行になされる直線部により形成され、
   第２の辺が前記主走査方向又は前記副走査方向に対していずれも斜めになされる傾斜部により形成され、前記画像形成手段の色ずれ補正処理に応じて検出され、
   前記第２の印画像は、
   前記第１の印画像で２辺を成す前記直線部と傾斜部の内角の側において、当該第１の印画像と識別用の距離を有する所定領域に、前記第１の印画像と同じ濃度で形成され、前記画像形成手段の画像濃度補正処理に応じて検出されることを特徴とする画像形成装置。
4. 前記画像形成手段、検出手段及び制御手段による一連の補正処理は、
   前記画像形成装置に電源が入った時及び／又は、
   前記画像形成装置の待ち時間における消費電力量を削減する省電力モードを解除した時及び／又は、
   前記画像形成装置において定期又は不定期に行われるメンテナンスが終了した時に実行されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。

Images