画像パターン制御装置、画像形成装置および画像パターン制御方法
【課題】 単一の検出部を用いて濃度補正と色ずれ補正の双方を精度良く行えるようにする。
【解決手段】 発光部３７は像担持体３１に光を照射する。第１の受光部３９は、発光部３７から照射された光が像担持体３１とトナーパターン４９で反射する光のうち、Ｐ波成分を受光する。第２の受光部４１は、Ｐ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を受光する。集光部４３は、発光部３７から像担持体３１までの光軸に配置され、像担持体３１上における受光スポット径を形成する。可変制御部４５は、集光部４３を制御して受光スポット径を可変する。補正部４７は、第１および第２の受光部３９、４１からの受光信号に基づき像担持体３１上のトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する。
【解決手段】 発光部３７は像担持体３１に光を照射する。第１の受光部３９は、発光部３７から照射された光が像担持体３１とトナーパターン４９で反射する光のうち、Ｐ波成分を受光する。第２の受光部４１は、Ｐ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を受光する。集光部４３は、発光部３７から像担持体３１までの光軸に配置され、像担持体３１上における受光スポット径を形成する。可変制御部４５は、集光部４３を制御して受光スポット径を可変する。補正部４７は、第１および第２の受光部３９、４１からの受光信号に基づき像担持体３１上のトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像パターン制御装置、画像形成装置および画像パターン制御方法に係り、複写機、プリンタ、ファクシミリ機又は複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等のカラー画像形成装置に搭載して好適する画像パターン制御装置、これを搭載した当該画像形成装置および画像パターン制御方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー複合機等の画像形成装置においては、図示はしないが、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色用の感光体ドラムに対し、画像データから色分解して得られたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）成分データに基づき潜像を形成し、この潜像に４色のトナーを付着させてトナー画像を形成するとともに、感光体ドラム上のトナー画像を中間転写ベルトに転写してから搬送用紙に転写し、搬送用紙上のトナー画像を加熱定着して排紙する構成が良く知られている。
【０００３】
なお、中間転写ベルトに転写せずにトナー画像を搬送用紙に直接転写する構成も知られている。
【０００４】
そして、移動する中間転写ベルト又は搬送された用紙に対し、例えばイエロー（Ｙ）のトナー画像が転写された上から、所定のタイミングでマゼンタ（Ｍ）のトナー画像、シアン（Ｃ）のトナー画像およびブラック（Ｋ）のトナー画像が順次重畳されてフルカラーのトナー像が形成される。
【０００５】
他方、画像形成装置においては、温度および湿度の変化、経時的な機械的変動や消耗等によって感光体ドラム、中間転写ベルトその他の構成に変動が生じることが不可避である。
【０００６】
そのため、品質の高いカラー画像を形成するためには、各色について感光体ドラムへのトナーの付着量を適切に制御するとともに、各色の色ずれを小さく制御することが大切であり、トナー量およびトナー画像の色ずれを検出し、感光体ドラムに潜像を形成するための帯電電圧、現像バイアス、露光量又は主副走査方向の作像タイミングの他、中間転写ベルトの速度等を調整する必要がある。
【０００７】
従来、トナー量および各色のトナー像の色ずれを検出するため、トナーパターンを各感光体ドラムから中間転写ベルト又は搬送用紙に転写し、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサによってトナーパターンから補正信号を取得し、これに基づいて潜像形成用の帯電電圧、現像バイアス、露光量又は主副走査方向の作像タイミングの他、中間転写ベルトの速度等を可変制御していた。
【０００８】
ところが、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサによって個々の補正信号を取得する構成では、２個の検出センサが必要になってコスト高を招くし、小型化の障害になり易い。
【０００９】
そこで、濃度補正および色ずれ補正に対し、各々専用のセンサを用いるのではなく、例えば濃度センサのみを用いてそれぞれの制御を行う構成が提案されている。
【００１０】
例えば、特開２００５−１３４７７８号公報（特許文献１）の感熱プリンタはこの種のものである。
【００１１】
この特許文献１は、像担持体上のトナーパターンに光を照射する発光部と、発光部から照射された光がトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうち、像担持体に平行な方向であるＰ波成分を第１の偏光フィルタを透過させて受光する第１の受光装置と、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を第２の偏光フィルタを透過させて受光する第２の受光装置とを備え、それら第１および第２の受光装置とが互いに並列に配置された光検出センサと、それら第１および第２の受光装置の配設位置情報および画像形成装置のシステム速度情報とに基づき、それら第１および第２の受光装置のうち先に入射した受光装置の検出出力を時間的に遅延させる遅延部と、それら第１又は第２の受光装置の出力信号と遅延部により遅延された検出出力との差を像担持体上のトナー反射光量情報として演算する演算部とを備え、反射型濃度センサのみを用いて濃度補正および色ずれ補正を可能にしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１３４７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した特許文献１では、濃度センサを用いて色ずれ補正用トナーパターンを検出し、濃度検出信号および色ずれ検出信号のタイミングを揃えて補正するから、コストの低減が可能であるが、以下のような課題がある。
【００１４】
例えば、図５に示すように、中間転写ベルト１の端にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の補正用マーク３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｂからなるトナーパターン３を形成したとき、移動する中間転写ベルト１上の補正用トナーパターン３の濃度を固定された反射型濃度センサ（図示せず。）で検出する場合、補正用マーク３ｙ〜３ｂ細部の濃淡ムラなどの局所的なノイズ成分による誤検知を防ぐため、同図Ｂに示すように、固定した発光部（図示せず。）からある程度面積の大きな径のスポットＳで光を照射し、この反射光から濃度を検出することが好ましい。
【００１５】
他方、このような濃度センサを用いて色ずれを検出する場合、移動する補正用マーク３ｙ〜３ｂにスポットＳがかかり始めてから中央に移動する間のセンサ出力が山型波形となって一定になり難いから、ある閾値以上のレベル値でもって補正用マーク３ｙ〜３ｂの位置を検出することは可能であるが、スポットＳの径が大きいと、マークの濃淡およびエッジ効果などの影響により、補正用マーク３ｙ〜３ｂについて算出されるマーク位置が異なってしまうという問題があり、トナーパターン３の補正用マーク３ｙ〜３ｂの位置ずれを正確に検出するには面積の小さな径のスポットＳを用いることが好ましい。
【００１６】
そのため、濃度補正と色ずれ補正の双方を精度よく行うには、上述したように濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサを別個に設置することが望ましいが、上述した欠点がある。
【００１７】
そこで、本発明者は、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサについて鋭意観察検討した結果、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサを別個に設置しなくとも、何れかを用いて濃度補正および色ずれ補正の双方が可能な構成を見出し、本発明を完成させた。
【００１８】
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、単一の検出部を用いて濃度補正、色ずれ補正の双方を精度良く行うことが可能な画像パターン制御装置、これを搭載した画像形成装置および画像パターン制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そのような課題を解決するために本発明の請求項１に係る画像パターン制御装置は、像担持体上のトナーパターンに光を照射する発光部と、この発光部から照射された光がそれらトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうち、その像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して受光する第１の受光部と、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して受光する第２の受光部と、その発光部から像担持体までの光軸に配置され、その像担持体上における受光スポット径を形成する集光部と、この集光部を制御して受光スポット径を可変する可変制御部と、それら第１および第２の受光部からの受光信号に基づき像担持体上に形成されるトナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する補正部と、を具備している。
【００２０】
本発明の請求項２に係る画像パターン制御装置は、上記集光部を集光レンズとした構成を有している。
【００２１】
本発明の請求項３に係る画像パターン制御装置は、上記可変制御部が、その集光レンズをその光軸上で当該光軸に沿って変位する機能を有する構成である。
【００２２】
本発明の請求項４に係る画像パターン制御装置は、上記可変制御部が、その集光レンズをその光軸上および光軸外の位置に進退動変位する機能を有する構成である。
【００２３】
本発明の請求項５に係る画像パターン制御装置は、上記集光部が光軸を絞る絞り部であり、上記可変制御部がその絞り部の絞りを可変制御する機能を有する構成である。
【００２４】
本発明の請求項６に係る画像パターン制御装置は、上記可変制御部が、トナー量補正よりも位置ずれ補正用に前記受光スポット径を小径可変する機能を有している。
【００２５】
本発明の請求項７に係る画像形成装置は、それら請求項１〜６いずれか１記載の画像パターン制御装置と、その補正信号に基づき補正して画像データをその像担持体上にカラー現像する画像形成部とを有する構成である。
【００２６】
本発明の請求項８に係る画像パターン制御方法は、発光部から像担持体上のトナーパターンに光を照射し、それらトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうち像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して第１の受光部で受光するとともに、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して第２の受光部で受光し、その発光部から像担持体までの光軸に配置された集光部を制御してその像担持体上における受光スポット径を変化させ、それら第１および第２の受光部からの受光信号であって、受光スポット径の変化に基づき像担持体上に形成されるトナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力することを特徴としている。
【００２７】
本発明の請求項９に係る画像パターン制御方法は、上記集光部として集光レンズを用いる構成を有している。
【００２８】
本発明の請求項１０に係る画像パターン制御方法は、上記集光レンズであるその集光部を光軸上で当該光軸に沿って変位する構成を有している。
【００２９】
本発明の請求項１１に係る画像パターン制御方法は、上記集光レンズであるその集光部を光軸上および光軸外の位置に進退動変位する構成を有している。
【００３０】
本発明の請求項１２に係る画像パターン制御方法は、上記集光部として光軸を絞る絞り部を用い、この絞り部の絞りを可変させる構成を有している。
【００３１】
本発明の請求項１３に係る画像パターン制御方法は、トナー量補正よりも位置ずれ補正用にその受光スポット径を小径可変制御させる構成を有している。
【発明の効果】
【００３２】
このような本発明の請求項１、８に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、発光部から像担持体上のトナーパターンに光を照射し、それらトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうちＰ波成分を第１の受光部で受光し、Ｓ波成分を第２の受光部で受光するとともに、その発光部から像担持体までの光軸に配置された集光部を制御してその像担持体上における受光スポット径を、例えばトナー量補正よりも位置ずれ補正用にその受光スポット径を小径可変制御させ、受光スポット径の変化に基づく第１および第２の受光部からの受光信号からトナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力するから、単一の検出部を用いて濃度補正と色ずれ補正の双方を精度良く行うことが可能である。
【００３３】
本発明の請求項２、９に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光部として集光レンズを用いる構成であるから、簡単な構成によって受光スポット径を形成することが可能である。
【００３４】
本発明の請求項３、１０に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光レンズであるその集光部を光軸上で当該光軸に沿って変位するから、簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【００３５】
本発明の請求項４、１１に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光部を光軸上および光軸外の位置に進退動変位する構成であるから、別の簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【００３６】
本発明の請求項５、１２に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光部として光軸を絞る絞り部を用い、この絞り部の絞りを可変させるから、別の簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る画像パターン制御装置を画像形成装置とともに実施の形態を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の内部構成を示す要部構成図である。
【図３】本発明に係る画像パターン制御装置の実施の形態を説明する図である。
【図４】本発明に係る画像パターン制御装置の集光部および可変制御部の一例を説明する図である。
【図５】本発明に係る画像パターン制御装置の参考になるトナー濃度および色ずれ検出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係る画像パターン制御装置、画像形成装置および画像パターン制御方法の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３９】
なお、本発明の画像パターン制御装置および画像パターン制御方法は、本発明の画像形成装置を説明する過程で説明する。
【００４０】
図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。
【００４１】
図１において、本発明に係る画像形成装置Ａは、主制御部５を中心にして画像読取部７、記憶部９、操作パネル部１１、通信部１３、印刷部１５および画像パターン制御装置１７を有し、画像形成装置としての例えば複合機を構成している。なお、画像形成装置Ａとしてはこれ以外にも種々の構成を有するが、本発明の要部ではないので説明および図示を省略する。
【００４２】
主制御部５は、画像読取部７、記憶部９、操作パネル部１１、通信部１３および印刷部１５および画像パターン制御装置１７を制御するものであるが、詳細は後述する。
【００４３】
画像読取部７は、図２に示すように、画像形成装置Ａの本体ケース１９の上部に配置され、主制御部５の制御の下、例えば印刷された原稿から画像を光学的に読み取り、フィルタ処理等をして文字を含む電子的画像データを生成するスキャナ等の画像入力部であり、生成した画像データが原稿の頁毎に記憶部９に順次記憶されるようになっている。
【００４４】
図１に戻って、記憶部９は、画像読取部７および通信部１３からの画像データ、主制御部５の動作プログラムの他、印刷部１５および画像パターン制御装置１７を制御する種々のプログラムやデータを格納する読み書き可能な例えばハードディスク（ＨＤＤ）である。
【００４５】
操作パネル部１１は、図２に示すように、画像形成装置Ａの本体ケース１９の上部に配置され、画像形成装置Ａの動作状態を表示する液晶タイプの表示部と、タッチスイッチタイプの入力部を兼ねた画像表示入力部であり、主制御部５によって画像表示制御されるとともに、入力指示が主制御部５に出力される。
【００４６】
すなわち、操作パネル部１１は、印刷（印字、コピー）処理、プリンタ処理、スキャナ処理、ファックス処理等の種々の操作指示や選択をする選択キー、それらの操作に係る動作機能の設定、トナー濃度および色ずれの補正スタート等を入力する入力部としての指示キー、種々の動作情報を表示する表示パネル部等を有している。
【００４７】
図１の通信部１３は、主制御部５の制御の下、図示しないネットワークを介して例えば情報処理装置（コンピュータ）や他の画像形成装置との間で、画像データ、ファクシミリ原稿又は電子メール等のデータを送受信するインターフェース部である。
【００４８】
印刷部１５は、図２に示すように、画像形成装置Ａの本体ケース１９内に配置され、複数の給紙段２１（便宜上１個のみ示す。）から給紙ローラ２３で用紙２５を１次給紙し、その用紙２５をレジストローラ２７で２次給紙してブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの４色の後述する画像形成部２９（２９ｙ、２９ｍ、２９ｃ、２９ｂでトナー画像を中間転写ベルト３１にカラー転写し、加圧ローラおよび加熱ローラからなる定着部３３から外部の排紙部３５に排紙する公知の印刷エンジンである。
【００４９】
画像形成部２９は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）用の４個の感光体ドラム２９ａに対し、画像データから色分解して得られたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）成分データに基づき潜像を形成し、この潜像に対して各色のトナーカセット２９ｂからトナーを付着させてトナー画像を形成するとともに、感光体ドラム２９ａ上の４色のトナー画像を中間転写ベルト３１に転写する構成を有している。
【００５０】
そして、印刷部１５において、移動する中間転写ベルト３１に対し、例えば、イエロー（Ｙ）のトナー画像が転写された上から、所定のタイミングでマゼンタ（Ｍ）のトナー画像、シアン（Ｃ）のトナー画像およびブラック（Ｋ）のトナー画像が順次重畳され、中間転写ベルト３１にはフルカラーのトナー像が形成される。
【００５１】
画像形成部２９は、例えば、画像形成装置Ａの主電源が投入されて起動されたり操作パネル１１からの指示に基づき、主制御部５がトナー濃度制御および色ずれ補正制御の実行を指示し、画像形成部２９がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のトナー量補正用および色ずれ補正用のトナーパターン４９を中間転写ベルト３１に各々転写する機能を有している。
【００５２】
図１に戻って、画像パターン制御装置１７は、発光部３７、第１の受光部３９、第２の受光部４１、集光部４３、可変制御部４５および補正部４７その他を有して形成され、図２中の感光ドラム２９ａの下流側に中間転写ベルト３１に向けて配置されている。なお、それら各構成要素は、画像パターン制御装置１７の図示しない本体に直接又は間接的に固定されている。
【００５３】
発光部３７は、図３に示すように、例えば赤外線を中間転写ベルト３１上のトナーパターン４９に向けて斜めに発光照射するものである。
【００５４】
発光部３７から中間転写ベルト３１表面までの光軸には、これを横切るように第１の偏光フィルタ５１および集光部４３が配置されている。
【００５５】
第１の偏光フィルタ５１は、発光部３７からの発光光を中間転写ベルト３１に平行な方向であるＰ波成分に揃える偏光フィルタである。
【００５６】
集光部４３は、第１および第２の受光部３９、４１における受光光のスポット径を形成するとともに、そのスポット径を可変するために挿入された例えば集光レンズ（凸レンズ）であり、可変制御部４５によって光軸方向に変位されるようになっている。
【００５７】
第１の受光部３９は、発光部３７から照射された光が中間転写ベルト３１およびトナーパターン４９で反射された光の光軸上に配置された第２の偏光フィルタ５３を介してＰ波成分を受光する正反射型受光素子である。
【００５８】
第２の偏光フィルタ５３は、そのＰ波成分と、これに垂直な方向成分であるＳ波成分に偏光する機能を有している。
【００５９】
第２の受光部４１は、第２の偏光フィルタ５３からのＳ波成分の光の光軸上に配置され、Ｓ波成分の光を受光する拡散反射型受光素子である。
【００６０】
可変制御部４５は、所定の指示に基づき、第１および第２の受光部３９、４１における受光光のスポット径について、図Ｃに示すように、ある程度大径のスポット径が得られる第１のスポットＳ１が得られる第１の位置と、これより小さなスポット径が得られる第２のスポットＳ２が得られる第２の位置になるよう、集光部４３を光軸に沿って変位制御する、例えばソレノイド等の可変機構である。
【００６１】
補正部４７は、第１および第２の受光部３９、４１から受光光に応じて得られた出力信号に基づき、中間転写ベルト３１上に形成されるトナーパターン４９に係るトナー量および位置ずれを基準値に近づけるよう補正する補正信号を、主制御部５を介し、例えば印刷部１５に出力する機能を有している。
【００６２】
主制御部５は、ＣＰＵ、このＣＰＵの起動プログラムを格納したメモリ部、入出力インターフェース（いずれも図示せず。）を有し、上述した画像読取部７、記憶部９、通信部１３、操作パネル部１１、印刷部１５および画像パターン制御装置１７を制御している。
【００６３】
すなわち、主制御部５は、画像読取部７および通信部１３からの画像データを記憶部９に記憶制御し、操作パネル部１１における動作表示やカラー印刷の入力指示を制御し、画像データを記憶部９から印刷部１５に送って印刷制御し、画像パターン制御装置１７におけるトナー量および位置ずれを補正を起動するとともに、得られた補正信号を印刷部１５に送ってトナー濃度制御および色ずれ補正制御の各動作を担っている。
【００６４】
また、主制御部５は、画像形成装置Ａの主電源が投入されて起動されたとき又は操作パネル部１１からの指示により、画像パターン制御装置１７に対し、トナー濃度制御および色ずれ補正制御の実行を指示制御する機能を有している。
【００６５】
次に、上述した本発明に係る画像パターン制御装置１７の動作を簡単に説明する。
【００６６】
例えば、画像形成装置Ａの主電源が投入されて起動すると、主制御部５が画像パターン制御装置１７に対してトナー濃度制御および色ずれ補正制御の実行を指示し、画像形成部２９がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のトナー量補正用および色ずれ補正用のトナーパターン４９を中間転写ベルト３１に各々転写する。
【００６７】
中間転写ベルト３１への転写に合わせて、可変制御部４５は、中間転写ベルト３１における受光光のスポット径がある程度大径の第１のスポットＳ１（図５Ｃ参照）が得られるような位置に集光部４３を変位制御する。
【００６８】
これを受けて、発光部３７が中間転写ベルト３１およびトナー量補正用のトナーパターン４９に向けて光を照射し、第１および第２の受光部３９、４１による受光に応じて得られた出力信号に基づき、補正部４７が、トナーパターン４９に係るトナー量を基準値に近づける補正信号を主制御部５を介して印刷部１５へ出力する。
【００６９】
画像形成部２９では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）について、その補正信号に基づき、感光体ドラム２９ａに潜像を形成するための帯電電圧、現像バイアス又は露光量等を調整して所望のトナー厚みに補正制御する。
【００７０】
各色のトナー厚み補正制御が終了すると、可変制御部４５は、第１および第２の受光部３９、４１における受光光のスポット径が小さい第２のスポットＳ２（図５Ｃ参照）が得られるような位置に集光部４３を変位制御する。
【００７１】
これを受けて、発光部３７が中間転写ベルト３１および色ずれ補正用のトナーパターン４９に向けて光を照射し、第１および第２の受光部３９、４１による受光に応じて得られた出力信号に基づき、補正部４７が、色ずれ補正用のトナーパターン４９に係る色ずれを基準値に近づける補正信号を主制御部５を介して印刷部１５へ出力する。
【００７２】
画像形成部２９では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）について、その補正信号に基づき、感光体ドラム２９ａへの潜像形成位置等を調整して所望の色ずれ補正制御する。
【００７３】
ところで、補正部４７が、トナー濃度の応じた出力信号や色ずれ量に応じた出力信号を出力する動作は、例えば次のように説明される。
【００７４】
すなわち、発光部３７が、図３に示すように、赤外線を中間転写ベルト３１上のトナーパターン４９に向けて光を照射した場合、トナーパターン４９のない中間転写ベルト３１表面部分からの反射光は、殆ど乱反射されずに正反射されたＰ波成分の光であるから、そのまま第２の偏光フィルタ５３を介して第１の受光部３９で受光され、第２の偏光フィルタ５３からＳ波成分の光が分光されずに第１の受光部３９では受光されずない一方、第２の受光部３７ではＳ波成分の光のみが受光されるから、第１、第２の受光部３９、４１での受光量の差が大きくなる。
【００７５】
そのため、補正部４７が、第１、第２の受光部３９、４１での受光量の差に基づき、中間転写ベルト３１表面のトナーパターン４９のトナー濃度が検出される。
【００７６】
そして、トナー濃度および色ずれの検出はほぼ同様であり、これらの処理過程が本発明に係る画像パターン制御方法に相当する。
【００７７】
このように、本発明の画像パターン制御装置１７は、中間転写ベルト３１上のトナーパターン４９に光を照射する発光部３７と、この発光部３７から照射された光がそれら中間転写ベルト３１およびトナーパターン４９で反射する光のうち、その中間転写ベルト３１に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタ５１を介して受光する第１の受光部３９と、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタ５３を介して受光する第２の受光部４１と、その発光部３７から中間転写ベルト３１までの光軸に配置され、その中間転写ベルト３１における受光スポット径を形成する集光部（集光レンズ）３９と、この集光部４３を制御して受光スポット径を可変する可変制御部４５と、それら第１および第２の受光部３９、４１からの受光信号に基づき中間転写ベルト３１上に形成されるトナーパターン４９に係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する補正部４７とを具備し、その可変制御部４５はその集光部４３をその光軸上で当該光軸に沿って変位する機能を有している。
【００７８】
そして、発光部３７、偏光フィルタ５１、第１、第２の受光部３９、４１、集光部３９、可変制御部４５等によって単一の検出部を形成可能であり、この検出部を用いて濃度補正と色ずれ補正の双方を精度良く行うことが可能となるし、集光部４３として集光レンズを用いるから、簡単な構成によって受光スポット径を形成することが可能であるうえ、その集光部４３を光軸上で当該光軸に沿って変位するから、簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【００７９】
しかも、濃度補正と色ずれ補正にそれぞれ別個の検出部を用いる必要がないため、省スペース化、低コスト化が可能である。
【００８０】
また、濃度補正と色ずれ補正における中間転写ベルト３１上の検知位置が同じであるため、中間転写ベルト３１の下地情報を共有することができ、メモリ容量を節約可能である。
【００８１】
この点、色ずれ補正用マークの閾値算出時には、中間転写ベルト３１の傷、光沢ムラなどを考慮する必要があるが、濃度補正用検出部および色ずれ補正用検出部を別個に設置した場合、各検出部の中間転写ベルト３１の検知位置が異なるため、各センサについて像担持体の下地情報を記憶しなければならず、２倍のメモリ容量が必要となる。
【００８２】
そして、本発明の画像パターン制御装置１７では、集光部４３として集光レンズを用いる構成であっても、その集光部４３をその光軸上で当該光軸に沿って変位する機能に限定されず、集光レンズ３９を光軸上および光軸外の位置に進退動変位する構成も可能であり、これに合わせて可変制御部４５を形成すれば良い。
【００８３】
例えば、図４Ａに示すように、支持台５５上に集光レンズからなる集光部４３をスライド可能に支持させ、図示を省略した可変制御部により、支持台５５上から集光部４３をせり出すように変位させ、支持台５５に固定した発光部３５からの光軸上に集光部４３を進退動自在に変位させる構成であっても、受光スポット径を可変形成することが可能である。
【００８４】
なお、図４では、発光部３５、第１、第２の受光部３９、４１を支持台５５に固定し、図３とは上下逆にして図示した。
【００８５】
さらに、図４Ｂに示すように、集光レンズからなる集光部４３の一端を支持台５５に片持ち支持させるとともに、図示しない可変制御部により、集光部４３のその一端を支点として図３の光軸上を横切るよう、図示しないモータなどによって約９０°前後の角度で回転（進退動）変位させる構成であっても、受光スポット径を可変することが可能である。
【００８６】
また、本発明の画像パターン制御装置１７では、集光部４３として集光レンズを用いる構成に限定されず、光軸を絞る絞り部（図示せず）であってもよく、可変制御部４５はその絞り部の絞りを可変制御する機能を有していれば、本発明の目的達成が可能である。
【００８７】
そして、色ずれ量を検出する場合、帯状のトナーパターン４９を使用してトナー付着量や色ずれ量を演算する構成に限られるものではなく、ある幅を持った種々の形状パターンで実施可能である。
【００８８】
また、像担持体としては、実施の形態で示した中間転写ベルト３１の他、各色のトナー像を重畳できるものであれば、ベルト状、ドラム状、ローラ状等の像担持体に適用することができるし、用紙２５も像担持体と考えることが可能である。
【００８９】
なお、本発明の画像パターン制御装置１７では、図示はしないが、中間転写ベルト３１に転写せずにトナー画像を感光体ドラム２９ａから搬送用紙に直接転写する構成も可能である。
【００９０】
さらに、上記実施の形態では、本発明を中間転写ベルト３１を使用したフルカラー画像形成装置Ａに適用した例で説明したが、２色以上のトナーを使用する構成にも適用することができることは言うまでもない。
【００９１】
本発明に係る画像パターン制御装置１７を搭載した画像形成装置Ａおよび画像パターン制御方法においても、上述した画像パターン制御装置１７と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１、３１ 中間転写ベルト（像担持体）
３、４９ トナーパターン
５ 主制御部
７ 画像読取部
９ 記憶部
１１ 操作パネル部
１３ 通信部
１５ 印刷部
１７ 画像パターン制御装置
１９ 本体ケース
２１ 給紙段
２３ 給紙ローラ
２５ 用紙（像担持体）
２７ レジストローラ
２９ 画像形成部
２９ａ 感光ドラム（像担持体）
２９ｙ、２９ｍ、２９ｃ、２９ｂ トナーカセット
３３ 定着部
３５ 排紙部
３７ 発光部
３９ 第１の受光部
４１ 第２の受光部
４３、４３ａ 集光部（集光レンズ）
４５ 可変制御部
４７ 補正部
５１ 第１の偏向フィルタ
５３ 第２の偏向フィルタ
５５ 支持台
Ａ 画像形成装置（複合機）
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像パターン制御装置、画像形成装置および画像パターン制御方法に係り、複写機、プリンタ、ファクシミリ機又は複合機（ＭＦＰ：Multi Function Peripheral）等のカラー画像形成装置に搭載して好適する画像パターン制御装置、これを搭載した当該画像形成装置および画像パターン制御方法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
フルカラー複合機等の画像形成装置においては、図示はしないが、例えばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の４色用の感光体ドラムに対し、画像データから色分解して得られたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）成分データに基づき潜像を形成し、この潜像に４色のトナーを付着させてトナー画像を形成するとともに、感光体ドラム上のトナー画像を中間転写ベルトに転写してから搬送用紙に転写し、搬送用紙上のトナー画像を加熱定着して排紙する構成が良く知られている。
【０００３】
なお、中間転写ベルトに転写せずにトナー画像を搬送用紙に直接転写する構成も知られている。
【０００４】
そして、移動する中間転写ベルト又は搬送された用紙に対し、例えばイエロー（Ｙ）のトナー画像が転写された上から、所定のタイミングでマゼンタ（Ｍ）のトナー画像、シアン（Ｃ）のトナー画像およびブラック（Ｋ）のトナー画像が順次重畳されてフルカラーのトナー像が形成される。
【０００５】
他方、画像形成装置においては、温度および湿度の変化、経時的な機械的変動や消耗等によって感光体ドラム、中間転写ベルトその他の構成に変動が生じることが不可避である。
【０００６】
そのため、品質の高いカラー画像を形成するためには、各色について感光体ドラムへのトナーの付着量を適切に制御するとともに、各色の色ずれを小さく制御することが大切であり、トナー量およびトナー画像の色ずれを検出し、感光体ドラムに潜像を形成するための帯電電圧、現像バイアス、露光量又は主副走査方向の作像タイミングの他、中間転写ベルトの速度等を調整する必要がある。
【０００７】
従来、トナー量および各色のトナー像の色ずれを検出するため、トナーパターンを各感光体ドラムから中間転写ベルト又は搬送用紙に転写し、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサによってトナーパターンから補正信号を取得し、これに基づいて潜像形成用の帯電電圧、現像バイアス、露光量又は主副走査方向の作像タイミングの他、中間転写ベルトの速度等を可変制御していた。
【０００８】
ところが、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサによって個々の補正信号を取得する構成では、２個の検出センサが必要になってコスト高を招くし、小型化の障害になり易い。
【０００９】
そこで、濃度補正および色ずれ補正に対し、各々専用のセンサを用いるのではなく、例えば濃度センサのみを用いてそれぞれの制御を行う構成が提案されている。
【００１０】
例えば、特開２００５−１３４７７８号公報（特許文献１）の感熱プリンタはこの種のものである。
【００１１】
この特許文献１は、像担持体上のトナーパターンに光を照射する発光部と、発光部から照射された光がトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうち、像担持体に平行な方向であるＰ波成分を第１の偏光フィルタを透過させて受光する第１の受光装置と、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を第２の偏光フィルタを透過させて受光する第２の受光装置とを備え、それら第１および第２の受光装置とが互いに並列に配置された光検出センサと、それら第１および第２の受光装置の配設位置情報および画像形成装置のシステム速度情報とに基づき、それら第１および第２の受光装置のうち先に入射した受光装置の検出出力を時間的に遅延させる遅延部と、それら第１又は第２の受光装置の出力信号と遅延部により遅延された検出出力との差を像担持体上のトナー反射光量情報として演算する演算部とを備え、反射型濃度センサのみを用いて濃度補正および色ずれ補正を可能にしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００５−１３４７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上述した特許文献１では、濃度センサを用いて色ずれ補正用トナーパターンを検出し、濃度検出信号および色ずれ検出信号のタイミングを揃えて補正するから、コストの低減が可能であるが、以下のような課題がある。
【００１４】
例えば、図５に示すように、中間転写ベルト１の端にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の補正用マーク３ｙ、３ｍ、３ｃ、３ｂからなるトナーパターン３を形成したとき、移動する中間転写ベルト１上の補正用トナーパターン３の濃度を固定された反射型濃度センサ（図示せず。）で検出する場合、補正用マーク３ｙ〜３ｂ細部の濃淡ムラなどの局所的なノイズ成分による誤検知を防ぐため、同図Ｂに示すように、固定した発光部（図示せず。）からある程度面積の大きな径のスポットＳで光を照射し、この反射光から濃度を検出することが好ましい。
【００１５】
他方、このような濃度センサを用いて色ずれを検出する場合、移動する補正用マーク３ｙ〜３ｂにスポットＳがかかり始めてから中央に移動する間のセンサ出力が山型波形となって一定になり難いから、ある閾値以上のレベル値でもって補正用マーク３ｙ〜３ｂの位置を検出することは可能であるが、スポットＳの径が大きいと、マークの濃淡およびエッジ効果などの影響により、補正用マーク３ｙ〜３ｂについて算出されるマーク位置が異なってしまうという問題があり、トナーパターン３の補正用マーク３ｙ〜３ｂの位置ずれを正確に検出するには面積の小さな径のスポットＳを用いることが好ましい。
【００１６】
そのため、濃度補正と色ずれ補正の双方を精度よく行うには、上述したように濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサを別個に設置することが望ましいが、上述した欠点がある。
【００１７】
そこで、本発明者は、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサについて鋭意観察検討した結果、濃度補正用センサおよび色ずれ補正用センサを別個に設置しなくとも、何れかを用いて濃度補正および色ずれ補正の双方が可能な構成を見出し、本発明を完成させた。
【００１８】
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、単一の検出部を用いて濃度補正、色ずれ補正の双方を精度良く行うことが可能な画像パターン制御装置、これを搭載した画像形成装置および画像パターン制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
そのような課題を解決するために本発明の請求項１に係る画像パターン制御装置は、像担持体上のトナーパターンに光を照射する発光部と、この発光部から照射された光がそれらトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうち、その像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して受光する第１の受光部と、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して受光する第２の受光部と、その発光部から像担持体までの光軸に配置され、その像担持体上における受光スポット径を形成する集光部と、この集光部を制御して受光スポット径を可変する可変制御部と、それら第１および第２の受光部からの受光信号に基づき像担持体上に形成されるトナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する補正部と、を具備している。
【００２０】
本発明の請求項２に係る画像パターン制御装置は、上記集光部を集光レンズとした構成を有している。
【００２１】
本発明の請求項３に係る画像パターン制御装置は、上記可変制御部が、その集光レンズをその光軸上で当該光軸に沿って変位する機能を有する構成である。
【００２２】
本発明の請求項４に係る画像パターン制御装置は、上記可変制御部が、その集光レンズをその光軸上および光軸外の位置に進退動変位する機能を有する構成である。
【００２３】
本発明の請求項５に係る画像パターン制御装置は、上記集光部が光軸を絞る絞り部であり、上記可変制御部がその絞り部の絞りを可変制御する機能を有する構成である。
【００２４】
本発明の請求項６に係る画像パターン制御装置は、上記可変制御部が、トナー量補正よりも位置ずれ補正用に前記受光スポット径を小径可変する機能を有している。
【００２５】
本発明の請求項７に係る画像形成装置は、それら請求項１〜６いずれか１記載の画像パターン制御装置と、その補正信号に基づき補正して画像データをその像担持体上にカラー現像する画像形成部とを有する構成である。
【００２６】
本発明の請求項８に係る画像パターン制御方法は、発光部から像担持体上のトナーパターンに光を照射し、それらトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうち像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して第１の受光部で受光するとともに、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して第２の受光部で受光し、その発光部から像担持体までの光軸に配置された集光部を制御してその像担持体上における受光スポット径を変化させ、それら第１および第２の受光部からの受光信号であって、受光スポット径の変化に基づき像担持体上に形成されるトナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力することを特徴としている。
【００２７】
本発明の請求項９に係る画像パターン制御方法は、上記集光部として集光レンズを用いる構成を有している。
【００２８】
本発明の請求項１０に係る画像パターン制御方法は、上記集光レンズであるその集光部を光軸上で当該光軸に沿って変位する構成を有している。
【００２９】
本発明の請求項１１に係る画像パターン制御方法は、上記集光レンズであるその集光部を光軸上および光軸外の位置に進退動変位する構成を有している。
【００３０】
本発明の請求項１２に係る画像パターン制御方法は、上記集光部として光軸を絞る絞り部を用い、この絞り部の絞りを可変させる構成を有している。
【００３１】
本発明の請求項１３に係る画像パターン制御方法は、トナー量補正よりも位置ずれ補正用にその受光スポット径を小径可変制御させる構成を有している。
【発明の効果】
【００３２】
このような本発明の請求項１、８に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、発光部から像担持体上のトナーパターンに光を照射し、それらトナーパターンおよび像担持体で反射する光のうちＰ波成分を第１の受光部で受光し、Ｓ波成分を第２の受光部で受光するとともに、その発光部から像担持体までの光軸に配置された集光部を制御してその像担持体上における受光スポット径を、例えばトナー量補正よりも位置ずれ補正用にその受光スポット径を小径可変制御させ、受光スポット径の変化に基づく第１および第２の受光部からの受光信号からトナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力するから、単一の検出部を用いて濃度補正と色ずれ補正の双方を精度良く行うことが可能である。
【００３３】
本発明の請求項２、９に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光部として集光レンズを用いる構成であるから、簡単な構成によって受光スポット径を形成することが可能である。
【００３４】
本発明の請求項３、１０に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光レンズであるその集光部を光軸上で当該光軸に沿って変位するから、簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【００３５】
本発明の請求項４、１１に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光部を光軸上および光軸外の位置に進退動変位する構成であるから、別の簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【００３６】
本発明の請求項５、１２に係る画像パターン制御装置および画像パターン制御方法では、上記集光部として光軸を絞る絞り部を用い、この絞り部の絞りを可変させるから、別の簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る画像パターン制御装置を画像形成装置とともに実施の形態を示す概略ブロック図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の内部構成を示す要部構成図である。
【図３】本発明に係る画像パターン制御装置の実施の形態を説明する図である。
【図４】本発明に係る画像パターン制御装置の集光部および可変制御部の一例を説明する図である。
【図５】本発明に係る画像パターン制御装置の参考になるトナー濃度および色ずれ検出を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明に係る画像パターン制御装置、画像形成装置および画像パターン制御方法の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３９】
なお、本発明の画像パターン制御装置および画像パターン制御方法は、本発明の画像形成装置を説明する過程で説明する。
【００４０】
図１は本発明に係る画像形成装置の実施の形態を示す概略ブロック図である。
【００４１】
図１において、本発明に係る画像形成装置Ａは、主制御部５を中心にして画像読取部７、記憶部９、操作パネル部１１、通信部１３、印刷部１５および画像パターン制御装置１７を有し、画像形成装置としての例えば複合機を構成している。なお、画像形成装置Ａとしてはこれ以外にも種々の構成を有するが、本発明の要部ではないので説明および図示を省略する。
【００４２】
主制御部５は、画像読取部７、記憶部９、操作パネル部１１、通信部１３および印刷部１５および画像パターン制御装置１７を制御するものであるが、詳細は後述する。
【００４３】
画像読取部７は、図２に示すように、画像形成装置Ａの本体ケース１９の上部に配置され、主制御部５の制御の下、例えば印刷された原稿から画像を光学的に読み取り、フィルタ処理等をして文字を含む電子的画像データを生成するスキャナ等の画像入力部であり、生成した画像データが原稿の頁毎に記憶部９に順次記憶されるようになっている。
【００４４】
図１に戻って、記憶部９は、画像読取部７および通信部１３からの画像データ、主制御部５の動作プログラムの他、印刷部１５および画像パターン制御装置１７を制御する種々のプログラムやデータを格納する読み書き可能な例えばハードディスク（ＨＤＤ）である。
【００４５】
操作パネル部１１は、図２に示すように、画像形成装置Ａの本体ケース１９の上部に配置され、画像形成装置Ａの動作状態を表示する液晶タイプの表示部と、タッチスイッチタイプの入力部を兼ねた画像表示入力部であり、主制御部５によって画像表示制御されるとともに、入力指示が主制御部５に出力される。
【００４６】
すなわち、操作パネル部１１は、印刷（印字、コピー）処理、プリンタ処理、スキャナ処理、ファックス処理等の種々の操作指示や選択をする選択キー、それらの操作に係る動作機能の設定、トナー濃度および色ずれの補正スタート等を入力する入力部としての指示キー、種々の動作情報を表示する表示パネル部等を有している。
【００４７】
図１の通信部１３は、主制御部５の制御の下、図示しないネットワークを介して例えば情報処理装置（コンピュータ）や他の画像形成装置との間で、画像データ、ファクシミリ原稿又は電子メール等のデータを送受信するインターフェース部である。
【００４８】
印刷部１５は、図２に示すように、画像形成装置Ａの本体ケース１９内に配置され、複数の給紙段２１（便宜上１個のみ示す。）から給紙ローラ２３で用紙２５を１次給紙し、その用紙２５をレジストローラ２７で２次給紙してブラック、マゼンタ、シアンおよびイエローの４色の後述する画像形成部２９（２９ｙ、２９ｍ、２９ｃ、２９ｂでトナー画像を中間転写ベルト３１にカラー転写し、加圧ローラおよび加熱ローラからなる定着部３３から外部の排紙部３５に排紙する公知の印刷エンジンである。
【００４９】
画像形成部２９は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）用の４個の感光体ドラム２９ａに対し、画像データから色分解して得られたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、およびブラック（Ｋ）成分データに基づき潜像を形成し、この潜像に対して各色のトナーカセット２９ｂからトナーを付着させてトナー画像を形成するとともに、感光体ドラム２９ａ上の４色のトナー画像を中間転写ベルト３１に転写する構成を有している。
【００５０】
そして、印刷部１５において、移動する中間転写ベルト３１に対し、例えば、イエロー（Ｙ）のトナー画像が転写された上から、所定のタイミングでマゼンタ（Ｍ）のトナー画像、シアン（Ｃ）のトナー画像およびブラック（Ｋ）のトナー画像が順次重畳され、中間転写ベルト３１にはフルカラーのトナー像が形成される。
【００５１】
画像形成部２９は、例えば、画像形成装置Ａの主電源が投入されて起動されたり操作パネル１１からの指示に基づき、主制御部５がトナー濃度制御および色ずれ補正制御の実行を指示し、画像形成部２９がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のトナー量補正用および色ずれ補正用のトナーパターン４９を中間転写ベルト３１に各々転写する機能を有している。
【００５２】
図１に戻って、画像パターン制御装置１７は、発光部３７、第１の受光部３９、第２の受光部４１、集光部４３、可変制御部４５および補正部４７その他を有して形成され、図２中の感光ドラム２９ａの下流側に中間転写ベルト３１に向けて配置されている。なお、それら各構成要素は、画像パターン制御装置１７の図示しない本体に直接又は間接的に固定されている。
【００５３】
発光部３７は、図３に示すように、例えば赤外線を中間転写ベルト３１上のトナーパターン４９に向けて斜めに発光照射するものである。
【００５４】
発光部３７から中間転写ベルト３１表面までの光軸には、これを横切るように第１の偏光フィルタ５１および集光部４３が配置されている。
【００５５】
第１の偏光フィルタ５１は、発光部３７からの発光光を中間転写ベルト３１に平行な方向であるＰ波成分に揃える偏光フィルタである。
【００５６】
集光部４３は、第１および第２の受光部３９、４１における受光光のスポット径を形成するとともに、そのスポット径を可変するために挿入された例えば集光レンズ（凸レンズ）であり、可変制御部４５によって光軸方向に変位されるようになっている。
【００５７】
第１の受光部３９は、発光部３７から照射された光が中間転写ベルト３１およびトナーパターン４９で反射された光の光軸上に配置された第２の偏光フィルタ５３を介してＰ波成分を受光する正反射型受光素子である。
【００５８】
第２の偏光フィルタ５３は、そのＰ波成分と、これに垂直な方向成分であるＳ波成分に偏光する機能を有している。
【００５９】
第２の受光部４１は、第２の偏光フィルタ５３からのＳ波成分の光の光軸上に配置され、Ｓ波成分の光を受光する拡散反射型受光素子である。
【００６０】
可変制御部４５は、所定の指示に基づき、第１および第２の受光部３９、４１における受光光のスポット径について、図Ｃに示すように、ある程度大径のスポット径が得られる第１のスポットＳ１が得られる第１の位置と、これより小さなスポット径が得られる第２のスポットＳ２が得られる第２の位置になるよう、集光部４３を光軸に沿って変位制御する、例えばソレノイド等の可変機構である。
【００６１】
補正部４７は、第１および第２の受光部３９、４１から受光光に応じて得られた出力信号に基づき、中間転写ベルト３１上に形成されるトナーパターン４９に係るトナー量および位置ずれを基準値に近づけるよう補正する補正信号を、主制御部５を介し、例えば印刷部１５に出力する機能を有している。
【００６２】
主制御部５は、ＣＰＵ、このＣＰＵの起動プログラムを格納したメモリ部、入出力インターフェース（いずれも図示せず。）を有し、上述した画像読取部７、記憶部９、通信部１３、操作パネル部１１、印刷部１５および画像パターン制御装置１７を制御している。
【００６３】
すなわち、主制御部５は、画像読取部７および通信部１３からの画像データを記憶部９に記憶制御し、操作パネル部１１における動作表示やカラー印刷の入力指示を制御し、画像データを記憶部９から印刷部１５に送って印刷制御し、画像パターン制御装置１７におけるトナー量および位置ずれを補正を起動するとともに、得られた補正信号を印刷部１５に送ってトナー濃度制御および色ずれ補正制御の各動作を担っている。
【００６４】
また、主制御部５は、画像形成装置Ａの主電源が投入されて起動されたとき又は操作パネル部１１からの指示により、画像パターン制御装置１７に対し、トナー濃度制御および色ずれ補正制御の実行を指示制御する機能を有している。
【００６５】
次に、上述した本発明に係る画像パターン制御装置１７の動作を簡単に説明する。
【００６６】
例えば、画像形成装置Ａの主電源が投入されて起動すると、主制御部５が画像パターン制御装置１７に対してトナー濃度制御および色ずれ補正制御の実行を指示し、画像形成部２９がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）のトナー量補正用および色ずれ補正用のトナーパターン４９を中間転写ベルト３１に各々転写する。
【００６７】
中間転写ベルト３１への転写に合わせて、可変制御部４５は、中間転写ベルト３１における受光光のスポット径がある程度大径の第１のスポットＳ１（図５Ｃ参照）が得られるような位置に集光部４３を変位制御する。
【００６８】
これを受けて、発光部３７が中間転写ベルト３１およびトナー量補正用のトナーパターン４９に向けて光を照射し、第１および第２の受光部３９、４１による受光に応じて得られた出力信号に基づき、補正部４７が、トナーパターン４９に係るトナー量を基準値に近づける補正信号を主制御部５を介して印刷部１５へ出力する。
【００６９】
画像形成部２９では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）について、その補正信号に基づき、感光体ドラム２９ａに潜像を形成するための帯電電圧、現像バイアス又は露光量等を調整して所望のトナー厚みに補正制御する。
【００７０】
各色のトナー厚み補正制御が終了すると、可変制御部４５は、第１および第２の受光部３９、４１における受光光のスポット径が小さい第２のスポットＳ２（図５Ｃ参照）が得られるような位置に集光部４３を変位制御する。
【００７１】
これを受けて、発光部３７が中間転写ベルト３１および色ずれ補正用のトナーパターン４９に向けて光を照射し、第１および第２の受光部３９、４１による受光に応じて得られた出力信号に基づき、補正部４７が、色ずれ補正用のトナーパターン４９に係る色ずれを基準値に近づける補正信号を主制御部５を介して印刷部１５へ出力する。
【００７２】
画像形成部２９では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）について、その補正信号に基づき、感光体ドラム２９ａへの潜像形成位置等を調整して所望の色ずれ補正制御する。
【００７３】
ところで、補正部４７が、トナー濃度の応じた出力信号や色ずれ量に応じた出力信号を出力する動作は、例えば次のように説明される。
【００７４】
すなわち、発光部３７が、図３に示すように、赤外線を中間転写ベルト３１上のトナーパターン４９に向けて光を照射した場合、トナーパターン４９のない中間転写ベルト３１表面部分からの反射光は、殆ど乱反射されずに正反射されたＰ波成分の光であるから、そのまま第２の偏光フィルタ５３を介して第１の受光部３９で受光され、第２の偏光フィルタ５３からＳ波成分の光が分光されずに第１の受光部３９では受光されずない一方、第２の受光部３７ではＳ波成分の光のみが受光されるから、第１、第２の受光部３９、４１での受光量の差が大きくなる。
【００７５】
そのため、補正部４７が、第１、第２の受光部３９、４１での受光量の差に基づき、中間転写ベルト３１表面のトナーパターン４９のトナー濃度が検出される。
【００７６】
そして、トナー濃度および色ずれの検出はほぼ同様であり、これらの処理過程が本発明に係る画像パターン制御方法に相当する。
【００７７】
このように、本発明の画像パターン制御装置１７は、中間転写ベルト３１上のトナーパターン４９に光を照射する発光部３７と、この発光部３７から照射された光がそれら中間転写ベルト３１およびトナーパターン４９で反射する光のうち、その中間転写ベルト３１に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタ５１を介して受光する第１の受光部３９と、そのＰ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタ５３を介して受光する第２の受光部４１と、その発光部３７から中間転写ベルト３１までの光軸に配置され、その中間転写ベルト３１における受光スポット径を形成する集光部（集光レンズ）３９と、この集光部４３を制御して受光スポット径を可変する可変制御部４５と、それら第１および第２の受光部３９、４１からの受光信号に基づき中間転写ベルト３１上に形成されるトナーパターン４９に係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する補正部４７とを具備し、その可変制御部４５はその集光部４３をその光軸上で当該光軸に沿って変位する機能を有している。
【００７８】
そして、発光部３７、偏光フィルタ５１、第１、第２の受光部３９、４１、集光部３９、可変制御部４５等によって単一の検出部を形成可能であり、この検出部を用いて濃度補正と色ずれ補正の双方を精度良く行うことが可能となるし、集光部４３として集光レンズを用いるから、簡単な構成によって受光スポット径を形成することが可能であるうえ、その集光部４３を光軸上で当該光軸に沿って変位するから、簡単な構成によって受光スポット径を可変することが可能である。
【００７９】
しかも、濃度補正と色ずれ補正にそれぞれ別個の検出部を用いる必要がないため、省スペース化、低コスト化が可能である。
【００８０】
また、濃度補正と色ずれ補正における中間転写ベルト３１上の検知位置が同じであるため、中間転写ベルト３１の下地情報を共有することができ、メモリ容量を節約可能である。
【００８１】
この点、色ずれ補正用マークの閾値算出時には、中間転写ベルト３１の傷、光沢ムラなどを考慮する必要があるが、濃度補正用検出部および色ずれ補正用検出部を別個に設置した場合、各検出部の中間転写ベルト３１の検知位置が異なるため、各センサについて像担持体の下地情報を記憶しなければならず、２倍のメモリ容量が必要となる。
【００８２】
そして、本発明の画像パターン制御装置１７では、集光部４３として集光レンズを用いる構成であっても、その集光部４３をその光軸上で当該光軸に沿って変位する機能に限定されず、集光レンズ３９を光軸上および光軸外の位置に進退動変位する構成も可能であり、これに合わせて可変制御部４５を形成すれば良い。
【００８３】
例えば、図４Ａに示すように、支持台５５上に集光レンズからなる集光部４３をスライド可能に支持させ、図示を省略した可変制御部により、支持台５５上から集光部４３をせり出すように変位させ、支持台５５に固定した発光部３５からの光軸上に集光部４３を進退動自在に変位させる構成であっても、受光スポット径を可変形成することが可能である。
【００８４】
なお、図４では、発光部３５、第１、第２の受光部３９、４１を支持台５５に固定し、図３とは上下逆にして図示した。
【００８５】
さらに、図４Ｂに示すように、集光レンズからなる集光部４３の一端を支持台５５に片持ち支持させるとともに、図示しない可変制御部により、集光部４３のその一端を支点として図３の光軸上を横切るよう、図示しないモータなどによって約９０°前後の角度で回転（進退動）変位させる構成であっても、受光スポット径を可変することが可能である。
【００８６】
また、本発明の画像パターン制御装置１７では、集光部４３として集光レンズを用いる構成に限定されず、光軸を絞る絞り部（図示せず）であってもよく、可変制御部４５はその絞り部の絞りを可変制御する機能を有していれば、本発明の目的達成が可能である。
【００８７】
そして、色ずれ量を検出する場合、帯状のトナーパターン４９を使用してトナー付着量や色ずれ量を演算する構成に限られるものではなく、ある幅を持った種々の形状パターンで実施可能である。
【００８８】
また、像担持体としては、実施の形態で示した中間転写ベルト３１の他、各色のトナー像を重畳できるものであれば、ベルト状、ドラム状、ローラ状等の像担持体に適用することができるし、用紙２５も像担持体と考えることが可能である。
【００８９】
なお、本発明の画像パターン制御装置１７では、図示はしないが、中間転写ベルト３１に転写せずにトナー画像を感光体ドラム２９ａから搬送用紙に直接転写する構成も可能である。
【００９０】
さらに、上記実施の形態では、本発明を中間転写ベルト３１を使用したフルカラー画像形成装置Ａに適用した例で説明したが、２色以上のトナーを使用する構成にも適用することができることは言うまでもない。
【００９１】
本発明に係る画像パターン制御装置１７を搭載した画像形成装置Ａおよび画像パターン制御方法においても、上述した画像パターン制御装置１７と同様の効果を得ることが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１、３１ 中間転写ベルト（像担持体）
３、４９ トナーパターン
５ 主制御部
７ 画像読取部
９ 記憶部
１１ 操作パネル部
１３ 通信部
１５ 印刷部
１７ 画像パターン制御装置
１９ 本体ケース
２１ 給紙段
２３ 給紙ローラ
２５ 用紙（像担持体）
２７ レジストローラ
２９ 画像形成部
２９ａ 感光ドラム（像担持体）
２９ｙ、２９ｍ、２９ｃ、２９ｂ トナーカセット
３３ 定着部
３５ 排紙部
３７ 発光部
３９ 第１の受光部
４１ 第２の受光部
４３、４３ａ 集光部（集光レンズ）
４５ 可変制御部
４７ 補正部
５１ 第１の偏向フィルタ
５３ 第２の偏向フィルタ
５５ 支持台
Ａ 画像形成装置（複合機）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上のトナーパターンに光を照射する発光部と、
この発光部から照射された光が前記トナーパターンおよび前記像担持体で反射する光のうち、前記像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して受光する第１の受光部と、
前記Ｐ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して受光する第２の受光部と、
前記発光部から前記像担持体までの光軸に配置され、前記像担持体上における受光スポット径を形成する集光部と、
この集光部を制御して前記受光スポット径を可変する可変制御部と、
前記第１および第２の受光部からの受光信号に基づき前記像担持体上に形成される前記トナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する補正部と、
を具備することを特徴とする画像パターン制御装置。
【請求項２】
前記集光部は、集光レンズである請求項１記載の画像パターン制御装置。
【請求項３】
前記可変制御部は、前記集光レンズを前記光軸上で当該光軸に沿って変位する機能を有する請求項２記載の画像パターン制御装置。
【請求項４】
前記可変制御部は、前記集光レンズを前記光軸上および光軸外の位置に進退動変位する機能を有する請求項２記載の画像パターン制御装置。
【請求項５】
前記集光部は光軸を絞る絞り部であり、前記可変制御部は前記絞り部の絞りを可変制御する機能を有する請求項１記載の画像パターン制御装置。
【請求項６】
前記可変制御部は、トナー量補正よりも位置ずれ補正用に前記受光スポット径を小径可変する機能を有する請求項１〜５いずれか１記載の画像パターン制御装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６いずれか１記載の画像パターン制御装置と、前記補正信号に基づき補正して画像データを前記像担持体上にカラー現像する画像像形成部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
発光部から像担持体上のトナーパターンに光を照射し、
前記トナーパターンおよび前記像担持体で反射する光のうち前記像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して第１の受光部で受光するととともに、前記Ｐ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して第２の受光部で受光し、
前記発光部から前記像担持体までの光軸に配置された集光部を制御して前記像担持体上における受光スポット径を変化させ、
前記第１および第２の受光部からの受光信号であって、受光スポット径の変化に基づき前記像担持体上に形成される前記トナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力することを特徴とする画像パターン制御方法。
【請求項９】
前記集光部として集光レンズを用いる請求項８記載の画像パターン制御方法。
【請求項１０】
前記集光レンズである前記集光部を前記光軸上で当該光軸に沿って変位する請求項９記載の画像パターン制御方法。
【請求項１１】
前記集光レンズである前記集光部を前記光軸上および光軸外の位置に進退動変位する請求項９記載の画像パターン制御方法。
【請求項１２】
前記集光部として光軸を絞る絞り部を用い、この絞り部の絞りを可変させる請求項８記載の画像パターン制御方法。
【請求項１３】
トナー量補正よりも位置ずれ補正用に前記受光スポット径を小径可変制御させる請求項８〜１２いずれか１記載の画像パターン制御方法。
【請求項１】
像担持体上のトナーパターンに光を照射する発光部と、
この発光部から照射された光が前記トナーパターンおよび前記像担持体で反射する光のうち、前記像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して受光する第１の受光部と、
前記Ｐ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して受光する第２の受光部と、
前記発光部から前記像担持体までの光軸に配置され、前記像担持体上における受光スポット径を形成する集光部と、
この集光部を制御して前記受光スポット径を可変する可変制御部と、
前記第１および第２の受光部からの受光信号に基づき前記像担持体上に形成される前記トナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力する補正部と、
を具備することを特徴とする画像パターン制御装置。
【請求項２】
前記集光部は、集光レンズである請求項１記載の画像パターン制御装置。
【請求項３】
前記可変制御部は、前記集光レンズを前記光軸上で当該光軸に沿って変位する機能を有する請求項２記載の画像パターン制御装置。
【請求項４】
前記可変制御部は、前記集光レンズを前記光軸上および光軸外の位置に進退動変位する機能を有する請求項２記載の画像パターン制御装置。
【請求項５】
前記集光部は光軸を絞る絞り部であり、前記可変制御部は前記絞り部の絞りを可変制御する機能を有する請求項１記載の画像パターン制御装置。
【請求項６】
前記可変制御部は、トナー量補正よりも位置ずれ補正用に前記受光スポット径を小径可変する機能を有する請求項１〜５いずれか１記載の画像パターン制御装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６いずれか１記載の画像パターン制御装置と、前記補正信号に基づき補正して画像データを前記像担持体上にカラー現像する画像像形成部とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
発光部から像担持体上のトナーパターンに光を照射し、
前記トナーパターンおよび前記像担持体で反射する光のうち前記像担持体に平行な方向であるＰ波成分を偏光フィルタを介して第１の受光部で受光するととともに、前記Ｐ波成分に垂直な方向成分であるＳ波成分を偏光フィルタを介して第２の受光部で受光し、
前記発光部から前記像担持体までの光軸に配置された集光部を制御して前記像担持体上における受光スポット径を変化させ、
前記第１および第２の受光部からの受光信号であって、受光スポット径の変化に基づき前記像担持体上に形成される前記トナーパターンに係るトナー量および位置ずれを補正する補正信号を出力することを特徴とする画像パターン制御方法。
【請求項９】
前記集光部として集光レンズを用いる請求項８記載の画像パターン制御方法。
【請求項１０】
前記集光レンズである前記集光部を前記光軸上で当該光軸に沿って変位する請求項９記載の画像パターン制御方法。
【請求項１１】
前記集光レンズである前記集光部を前記光軸上および光軸外の位置に進退動変位する請求項９記載の画像パターン制御方法。
【請求項１２】
前記集光部として光軸を絞る絞り部を用い、この絞り部の絞りを可変させる請求項８記載の画像パターン制御方法。
【請求項１３】
トナー量補正よりも位置ずれ補正用に前記受光スポット径を小径可変制御させる請求項８〜１２いずれか１記載の画像パターン制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−７８５５（Ｐ２０１１−７８５５Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４８７３３（Ｐ２００９−１４８７３３）
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２３日（２００９．６．２３）
【出願人】（０００００６１５０）京セラミタ株式会社 (13,173)
【Ｆターム（参考）】
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