图像形成装置的制作方法

专利名称：图像形成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子照相处理型图像形成装置，更具体涉及一种具有颜色非对准 (misregistration)校正功能的图像形成装置。
背景技术：
惯常已知这样一种彩色图像形成装置，其在多个感光部件上形成不同颜色的调色剂图像，并将调色剂图像转印到记录介质，以形成彩色图像。这样的每个包括多个感光部件的彩色图像形成装置之一是下述图像形成装置，其包括中间转印部件，形成在多个感光部件上的调色剂图像被转印到中间转印部件，并将转印到中间转印部件的调色剂图像转印到记录介质。还有一种将形成在多个感光部件上的调色剂图像直接转印到在传送带上传送的记录介质的图像形成装置。这样的彩色图像形成装置被设计为防止形成在多个感光部件上的调色剂图像在记录介质上的非对准。然而，由于组件公差(tolerance)或装置在图像形成期间的温度升高而导致的组件的位置变化引起颜色非对准，在颜色非对准时，要在记录介质上彼此叠加的调色剂图像没有叠加。因此，彩色图像形成装置通过执行颜色非对准校正控制来抑制颜色非对准的发生。根据颜色非对准校正方法之一，在中间转印部件、传送带或记录介质上形成在与每个颜色对应的每个感光部件上形成的位置检测图案，并检测每个颜色的位置检测图案的形成位置。从检测结果检测每个颜色的位置检测图案的相对位置，并基于相对位置关系计算位置检测图案之间的相对偏差量。然后对形成在每个感光部件上的调色剂图像的形成位置进行校正，以减小计算的相对偏差量。在颜色非对准校正控制中，光学传感器被用于检测位置检测图案。光学传感器包括发光单元和光接收单元。在在中间转印部件上形成位置检测图案的装置的情况下，用来自发光单元的光照射中间转印部件和位置检测图案，并由光接收单元接收从中间转印部件和位置检测图案反射的光。光接收单元输出与来自中间转印部件和位置检测图案中的每个的反射光量对应的电平的模拟信号。基于预定阈值将模拟信号转换为数字信号。然后基于数字信号的脉冲的重心位置或者该脉冲的上升沿或下降沿的定时来检测中间转印部件上的每个颜色的位置检测图案的相对位置。即使当在相同的图像形成条件下形成图像时，由于由图像形成装置所位于的环境的变化引起图像形成装置的特性波动，所以输出图像的浓度也可能不会变为如所期望的那样。例如，当调色剂电荷量增大时，图像浓度减小。在使用包含调色剂和载体的显影剂的图像形成装置的情况下，显影剂被搅动，以摩擦显影装置中的调色剂和载体。摩擦调色剂和载体对调色剂进行充电。
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调色剂电荷量受湿度影响。调色剂电荷移动到调色剂周围的水蒸气中。当水蒸气量大时，从调色剂释放的电荷量增大。湿度为70%时的调色剂电荷量因此比湿度为30%时的调色剂电荷量小。因此，当基于相同的图像数据形成图像时，湿度为70%时形成的图像的浓度变得比湿度为30%时形成的图像的浓度高。为了校正输出图像的这样的浓度波动，在电子照相型图像形成装置中，每次满足预定条件时，形成浓度检测图案(以下，称为浓度块，以区别于下面的浓度检测图案)，并控制图像形成条件，以使得浓度块可近似地匹配基准浓度。周期性地执行这样的浓度校正控制防止由图像形成装置的特性波动引起的原稿图像的浓度与输出图像的浓度之间的失配 (mismatch) 0如同输出图像浓度的情况，由于环境变化或者图像形成装置特性波动，导致位置检测图案的浓度变化。位置检测图案的浓度变化量对于不同颜色不同。因此，从光学传感器输出的、与各个颜色的位置检测图案对应的脉冲的输出电平变为不相等。更具体地讲，当位置检测图案的浓度不均一时，与每个颜色的位置检测图案对应的模拟信号的脉冲的上升速度或下降速度变化。模拟信号的脉冲的变化的上升速度或下降速度引起从模拟信号产生的数字信号的脉冲的上升沿或下降沿的定时的变化。精确地讲，模拟信号的脉冲的上升沿或下降沿的变化量对于不同颜色不同。这使得边沿变化量的差异被包括在从数字信号的脉冲检测的颜色非对准量中。结果，位置检测图案的相对位置关系的检测精度降低。为了解决该问题，日本专利申请公开No. 2010-48904论述了一种图像形成装置， 其在形成位置检测图案之前，形成用以调整位置检测图像的形成条件的浓度检测图案，并基于浓度检测图案的检测结果来控制位置检测图案的形成条件。在与位置检测图案的条件相同的条件下，形成浓度检测图案的浓度。当浓度检测图案的检测浓度不同于基准浓度时，控制位置检测图案的形成条件，以使得按基准浓度形成位置检测图案。然而，当图像形成装置的特性波动减小位置检测图案的浓度时，出现以下问题。当颜色中的至少一个颜色的调色剂电荷量极大地增大时，不能以基准浓度形成该颜色的调色剂图像。在这种情况下，与各颜色的位置检测图案对应的模拟信号的脉冲的电平不能被设置为相等。结果，位置检测图案的检测精度降低。向所述装置补充新的调色剂能够减小调色剂电荷量。然而，即使当供给新的调色剂时，调色剂电荷量也不会立即减小，因此，位置检测图案的浓度不会立即增大。换句话讲， 位置检测图案的形成必须等待到调色剂电荷量降至能够以基准浓度形成位置检测图案的水平为止，结果产生停机时间。可通过放大供给到光源用以形成位置检测图案的脉冲宽度调制(PWM)信号的脉冲宽度来增大位置检测图案的浓度。必须以高浓度形成位置检测图案，以确保光学传感器的检测，因此，一开始将用以形成位置检测图案的PWM信号的脉冲宽度设置为大(最大脉冲宽度)。结果，可能不能通过将PWM信号的脉冲宽度放大到极限来使位置检测图案的浓度增大到基准浓度。增大用于曝光感光部件以形成位置检测图案的曝光强度能够增大位置检测图案的浓度。然而，当位置检测图案的浓度极大地降低到基准浓度以下时，必须极大地增大曝光强度。在这种情况下，当曝光强度被增大到大于所需时，感光层在形成位置检测图案的位置中劣化加速。

发明内容
根据本发明的一方面，一种图像形成装置，包括图像形成单元，所述图像形成单元被构造为通过使用第一调色剂和与第一调色剂不同的第二调色剂在图像承载部件上形成调色剂图像，所述图像形成单元被构造为在所述图像承载部件上通过使用第一调色剂形成第一位置检测图案和通过使用第二调色剂形成第二位置检测图案；检测单元，所述检测单元被构造为检测第一位置检测图案和第二位置检测图案，所述检测单元被构造为输出根据第一位置检测图案的浓度的第一信号和根据第二位置检测图案的浓度的第二信号；校正单元，所述校正单元被构造为基于第一信号和第二信号对所述图像承载部件上由第一调色剂形成的调色剂图像和由第二调色剂形成的调色剂图像的相对位置进行校正；以及，控制单元，所述控制单元被构造为在第一信号的输出电平达到与第一信号对应的预定电平而第二信号的输出电平没有达到与第二信号对应的预定电平的情况下，控制第二位置检测图案的浓度，以使得能够从所述检测单元输出具有没有达到与第二信号对应的预定电平的电平的第二信号。从以下参照附图对示例性实施例的详细描述，本发明的进一步的特征和方面将变
得清楚。


合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的示例性实施例、 特征和方面，并与描述一起用于说明本发明的原理。图1是示出根据第一示例性实施例的图像形成装置的示意性截面图。图2是示出包括在根据第一示例性实施例的图像形成装置中的光传感器的示意性截面图。图3示意性地示出包括在根据第一示例性实施例的图像形成装置中的扫描仪单兀。图4是示出根据第一示例性实施例的图像形成装置的控制框图。图5示出包括在根据第一示例性实施例的图像形成装置中的中间转印带、光传感器、驱动辊和从动辊。图6示出形成在中间转印带上的对准图案和浓度图案。图7A至7C示出叠加图案、通过检测叠加图案而获取的模拟信号、以及通过转换模拟信号而获取的数字信号。图8示出模拟信号的波形。图9是示出由根据第一示例性实施例的中央处理器单元(CPU)执行的控制处理的流程图。图IOA至IOD是示出副扫描方向上的图像形成位置校正方法的概念图。图11(11A+11B)是示出根据第二示例性实施例的由CPU执行的控制处理的流程图。
图12示出第一示例性实施例中所使用的不同的光传感器1201。图13A和13B示出光传感器1201的电荷耦合器件(CXD) 1202的输出。图14示意性地示出当使用光传感器1201时的对准图案1401。
具体实施例方式以下将参照附图对本发明的各种示例性实施例、特征和方面进行详细描述。图1是示意性地示出根据本发明的第一示例性实施例的图像形成装置的截面图。根据本示例性实施例的图像形成装置包括图像读取单元101和图像输出单元 102。图像读取单元101用光照射原稿图像，由传感器读取原稿图像的反射光，并将读取结果转换为电信号，以将它发送到图像输出单元102。图像输出单元102基于从图像读取单元101发送的图像数据形成图像。图像输出单元102被构造为从外部信息装置(例如，个人电脑(PC)等)接收图像数据，并可基于从外部信息装置接收的图像数据形成图像。图像输出单元102通过使用多个颜色(黄色、品红、青色和黑色)的调色剂在记录介质上形成图像。为方便起见，按下述定义描述本示例性实施例，即，将由所述多个颜色中的黄色、品红和青色中的每个形成的调色剂图像定义为彩色调色剂图像，将用黑色调色剂形成的调色剂图像定义为黑色调色剂图像。图像输出单元102包括形成黄色调色剂图像的图像形成单元103Y、形成品红调色剂图像的图像形成单元103M、形成青色调色剂图像的图像形成单元103C和形成黑色(Bk) 调色剂图像的图像形成单元10:3Bk。如图1所示，四个图像形成单元相对于作为图像承载部件的中间转印带(中间转印部件)104并排布置。图像形成单元103Y包括感光鼓105a、充电设备106a和曝光设备107a，感光鼓 105a是感光部件，充电设备106a对感光鼓10 进行充电，曝光设备107a使被充电设备 106a充电的感光鼓10 曝光。图像形成单元103Y包括显影设备108，其用黄色调色剂使在感光鼓10 上形成的静电潜像显影。显影设备108a保持包含调色剂和载体的显影剂。搅动部件对显影设备108a中的显影剂进行搅动。由于搅动，调色剂和载体被摩擦，以对调色剂充电。充电的调色剂粘附到静电潜像。清洁设备109a回收留下来而没有被转印到中间转印带104的调色剂。图像形成单元103M包括感光鼓105b、充电设备10 和曝光设备107b，感光鼓 105b是感光部件，充电设备106b对感光鼓10 进行充电，曝光设备107b使被充电设备 106b充电的感光鼓10 曝光。图像形成单元103M还包括显影设备108b和清洁设备109b，显影设备108b用品红调色剂使在感光鼓10 上形成的静电潜像显影，清洁设备109b回收留下来而没有被转印到中间转印带104的调色剂。图像形成单元103C包括感光鼓105c、充电设备106c和曝光设备107c，感光鼓 105c是感光部件，充电设备106c对感光鼓105c进行充电，曝光设备107c使被充电设备 106c充电的感光鼓105c曝光。图像形成单元103C还包括显影设备108c和清洁设备109c， 显影设备108c用青色调色剂使在感光鼓105c上形成的静电潜像显影，清洁设备109c回收留下来而没有被转印到中间转印带104的调色剂。图像形成单元103 包括感光鼓105d、充电设备106d和曝光设备107d，感光鼓 105d是感光部件，充电设备106d对感光鼓105d进行充电，曝光设备107d使被充电设备 106d充电的感光鼓105d曝光。图像形成单元103Bk还包括显影设备108d和清洁设备109d，显影设备108d用黑色调色剂使在感光鼓105d上形成的静电潜像显影，清洁设备109d回收留下来而没有被转印到中间转印带104的调色剂。接下来，对图像形成单元103Y、103M、103C和103Bk中的每个中的图像形成处理进行描述。根据本示例性实施例的图像形成装置的图像形成单元103Y、103M、103C和103 在构造上类似。因此，代表性地对图像形成单元103Y中的图像形成处理进行描述。感光鼓10 在其中心被支撑，以自由旋转，并被驱动以沿所示箭头方向旋转。充电设备106a、显影设备IOfe和清洁设备109a沿着感光鼓10 的旋转方向被布置为面对感光鼓10 的外周面。充电设备106a均一地将电荷施加在感光鼓10 的表面上。其表面被充电的感光鼓10 被曝光到从曝光设备107a发射的激光束(光学光束)。基于从图像读取单元101或者外部信息装置(例如PC)输入的图像数据，控制包括在曝光设备107a中的用以发射激光束的光源(以下描述)发光或不发光。从曝光设备107a发射的激光束被引导到感光鼓10 在充电设备106a与显影设备108a之间的表面，以使感光鼓10 曝光到该激光束。基于图像数据的静电潜像形成在曝光到激光束的感光鼓10 上。显影设备108a然后使形成在感光鼓10 上的静电潜像显影。显影设备108a所保持的调色剂是黄色，因此，黄色调色剂图像形成在感光鼓10 上。通过与上述图像形成处理类似的图像形成处理，分别在感光鼓105b、感光鼓105c 和感光鼓105d上形成品红调色剂图像、青色调色剂图像和黑色调色剂图像。接下来，对对形成在各个颜色的图像形成单元103Y、103M、103C和103 的感光鼓 10fe、105b、105c和105d上的各个颜色的调色剂图像进行转印和定影的处理进行描述。形成在感光鼓IO^u 105b、105c和105d上的黄色、品红、青色和黑色调色剂图像被转印到中间转印带104。中间转印带104围绕驱动辊101以及从动辊111和112拉伸，并被驱动以沿箭头方向B旋转。一次转印设备113a在一次转印部分Ty处将感光鼓10 上的调色剂图像转印到中间转印带104。类似地，一次转印设备11 在一次转印部分Tm处将感光鼓10 上的调色剂图像转印到中间转印带104，一次转印设备113c在一次转印部分Tc处将感光鼓105c上的调色剂图像转印到中间转印带104，一次转印设备113d在一次转印部分TWc处将感光鼓105d上的调色剂图像转印到中间转印带104。二次转印设备114在二次转印部分T2处将中间转印带104上的调色剂图像转印到例如纸张的记录介质。记录介质容纳在片材进给盒115和116中。进给辊117从片材进给盒115传送容纳在片材进给盒115中的记录介质，进给辊118、119、120和121将该记录介质传送到二次转印部分T2。进给辊122从片材进给盒116传送容纳在片材进给盒116中的记录介质，进给辊 123、124、119、120和121将该记录介质传送到二次转印部分T2。通过下述方式调整记录介质的传送速度，即，控制进给辊的旋转速度，以使得中间转印带104上的调色剂图像可在二次转印部分T2处被转印到记录介质上的期望位置。调色剂图像在二次转印部分处已被转印到它的记录介质被传送到定影设备125。 定影设备125对记录介质上的调色剂图像进行加热和定影。排出辊1 和127将通过定影设备125的记录介质排出到排出盘128(排出单元)。如图1所示，根据本示例性实施例的图像形成装置包括光学传感器(光传感器)129，当执行颜色非对准校正控制时，在中间转印带104上使用光传感器129。如图1所示，光传感器1 定位为面对驱动辊110。如下所述，安装光传感器129，用于在颜色非对准校正控制期间检测形成在中间转印带104上的位置检测图案(以下，对准图案)。光传感器1 还检测形成在中间转印带 104上的浓度检测图案(以下，浓度图案)，以调整对准图案形成条件。在本示例性实施例中，由相同的光传感器检测对准图案和浓度图案。然而，可分别提供作为用于检测对准图案的第一检测单元的第一光传感器和作为用于检测浓度图案的第二检测单元的第二光传感器。在这种情况下，第二光传感器位于中间转印带104附近，以能够检测中间转印带 104上的浓度图案。可替换地，第二光传感器位于每个感光鼓附近，以能够检测每个感光鼓上的每个颜色的浓度图案。提供光传感器1 来检测每个颜色的对准图案的相对形成位置和中间转印带104 上的浓度图案的浓度。图2是示意性地示出光传感器129的截面图。如图2所示，光传感器1 包括作为发光单元的发光二极管(LED) 201和作为光接收单元的电荷耦合器件 (CCD)202。光传感器1 布置在至少两个位置处，以检测形成在驱动辊110的纵向方向上的不同位置中的对准图案和浓度图案。CCD 202被设置在从LED 201发射的光的、来自对准图案和浓度图案的漫反射光进入的位置处。LED 201将光发射到中间转印带104。CXD 202接收来自中间转印带104的漫反射光和来自下述对准图案和浓度图案的漫反射光。接下来，对作为曝光设备的激光扫描仪单元进行描述。图3示意性地示出激光扫描仪单元和被曝光到激光扫描仪单元的感光鼓。包括在根据本示例性实施例的图像形成装置中的激光扫描仪单元107a至107d在构造上类似，因此，代表性地对激光扫描仪单元107a 的构造进行描述。激光扫描仪单元107a包括作为光源的半导体激光器301。如上所述，基于从图像读取单元101或外部信息设备输入的图像数据来控制半导体激光器301发光或不发光。从半导体激光器301发射的激光束进入准直透镜302。准直透镜302将作为辐射光的激光束转换为平行光。通过准直透镜302的激光束进入柱面透镜303。柱面透镜303 使已变为并行光的激光束在作为偏转扫描单元的多面反射镜304(旋转多面反射镜)上形成图像。在图像形成期间，由以下所述的驱动马达驱动多面反射镜304沿图3中所示的箭头方向C旋转。进入多面反射镜304的反射面的激光束在反射面上偏转，以变为用于在与感光鼓的旋转轴大致平行的方向(主扫描方向)上扫描感光鼓的扫描光。
根据本示例性实施例的激光扫描仪单元107a包括光束检测器(BD) 305。BD 305被提供用于在主扫描方向上对准图像形成位置。BD是设置在扫描光进入的位置中的传感器， 并响应于入射的扫描光而生成BD信号。在生成BD信号之后过去预定时间段时发射基于图像数据的激光束使得能够在多个扫描操作期间在主扫描方向上对准图像形成位置。变形(anamorphic)透镜306位于多面反射镜304与BD 305之间，这使来自多面反射镜304的反射光在BD 305上形成图像。图4是示出根据本示例性实施例的图像形成装置的控制框图。根据本示例性实施例的图像形成装置包括CPU 401，每个组件如下所述由CPU 401控制。CPU 401控制激光扫描仪单元107a至107d、中间转印带驱动马达402、驱动辊 110、感光鼓驱动马达403、传送辊驱动马达404、定影设备125和光传感器129，中间转印带驱动马达402驱动驱动辊110旋转，驱动辊110被构造为驱动中间转印带104旋转，感光鼓驱动马达403驱动四个感光鼓10 至105d，传送辊驱动马达404驱动位于用于传送记录介质的传送路径上的传送辊(包括排出辊)。激光扫描仪单元107a包括激光驱动器40 、多面反射镜驱动马达406a和BD 30 ，激光驱动器40 驱动半导体激光器301a，多面反射镜驱动马达406a驱动多面反射镜 30 旋转。类似地，激光扫描仪单元107b包括激光驱动器40 、多面反射镜驱动马达40 和 BD 305b，激光驱动器40 驱动设在激光扫描仪单元107b中的半导体激光器301b，多面反射镜驱动马达406b驱动安装在激光扫描仪单元107b中的多面反射镜旋转。激光扫描仪单元107c包括激光驱动器405c、多面反射镜驱动马达406c和BD 305c，激光驱动器405c驱动安装在激光扫描仪单元107c中的半导体激光器301c，多面反射镜驱动马达406c驱动设在激光扫描仪单元107c中的多面反射镜旋转。激光扫描仪单元107d包括激光驱动器405d、多面反射镜驱动马达406d和BD 305d,激光驱动器405d驱动设在激光扫描仪单元107d中的半导体激光器301d，多面反射镜驱动马达406d驱动设在激光扫描仪单元107d中的多面反射镜旋转。CPU 401检测以下所述的各个颜色的浓度图案的浓度和各个颜色的对准图案的相对位置关系。随机存取存储器(RAM)407是用于存储要被更新的数据的易失性存储器。只读存储器(ROM)408是用于存储通过CPU 401在图像形成期间执行的控制流程的非易失性存储
ο图像数据处理单元409对图像数据执行颜色分离。处理过的图像数据输入到CPU 401。CPU 401将驱动信号(PWM信号)发送到包括在每个激光扫描仪中的激光驱动器。包括在每个激光扫描仪单元中的激光驱动器基于驱动信号驱动每个半导体激光器。对颜色非对准进行描述。在电子照相图像形成装置中，由各种驱动马达产生的热量或者由定影设备产生的热量引起每个构件的微小变形。激光束的光路由于这样的热变形而改变，因此，每个感光鼓上的曝光位置从期望的位置偏移。结果，转印到记录介质的各个颜色的调色剂图像之间的相对位置关系改变。换句话讲，出现要被叠加的调色剂图像没有叠加的颜色非对准的现象。为了解决所述问题，电子照相图像形成装置执行颜色非对准校正控制。在预定定时执行颜色非对准校正控制，例如，当在电源开启之后所述处理刚从待机状态返回时，当执行最后的颜色非对准校正控制之后累积的形成图像的数量达到预定数量时，或者当在执行最后的颜色非对准控制之后预定时间段过去时。当检测到图像形成装置所位于的环境条件(温度和湿度)变化、预定强度或更高强度的振动、或者图像形成装置的特性变化时，可执行颜色非对准校正控制。图5是图1中所示的图像形成装置的倒置图，在该图中，去除了中间转印带104、感光鼓10 至105d、驱动辊110、从动辊111和112及光传感器129 (129a和120b)。在执行颜色非对准校正控制期间，在根据本示例性实施例的图像形成装置中， 如图5所示，每个颜色的对准图案(位置检测图案)501和浓度图案(浓度检测灰度 (gradation)图案)502形成在中间转印带104上。浓度图案502是被形成用以控制对准图案501的图案形成条件的灰度图案。期望以基准浓度形成每个颜色的对准图案501。然而，由于图像形成装置特性变化和周围环境变化(温度变化和湿度变化)，导致对准图案501的浓度变化。因此，每个颜色的对准图案不是以基准浓度形成的，这引起各个颜色的对准图案之间的浓度差异。由于颜色的对准图案的浓度不均一，所以与各个颜色的对准图案对应的脉冲的上升速度和下降速度不相等。因此，对准图案501的相对位置的检测精度降低。该降低的检测精度引起颜色非对准校正精度的降低。因此，在根据本示例性实施例的图像形成装置中，在中间转印带104上形成浓度图案502。基于浓度图案502的检测结果，控制对准图案501的图案形成条件，以使得各个颜色的对准图案的浓度能够均一。对浓度图案502进行描述。在中间转印带104上在对准图案501之前(在对准图案501的带传送方向下游侧)形成浓度图案502。通过使用黄色调色剂、品红调色剂、青色调色剂和黑色调色剂在中间转印带104 上形成如图6所示的作为浓度图案502的浓度彼此不同的五个块(502Y、502M、502C和 502Bk)。基于事先存储在ROM 408中的浓度图案502的图案形成条件形成这五个块，以使得它们可形成有接近基准浓度的浓度。例如，在下述情况下形成这五个块(灰度图案)，即，关于某个颜色，形成浓度图案 502时的激光束的量固定，并且供给到半导体激光器的PWM信号的脉冲宽度被设置为80%、 85%、90%、95% 和 100%。这种情况下的激光束的量等于正常图像形成期间的激光束的量。正常图像是指基于从外部信息装置或读取装置输入的图像数据而形成的图像。假设形成完全覆盖感光鼓上的预定区域(比如，与一个像素对应的区域)的调色剂图像所需的脉冲宽度为100%。随着PWM信号的脉冲宽度越大，中间转移带104的露出的面积越小。因此，将被检测到的块的浓度越高。CPU 401检测来自每个块的反射光的量，并确定PWM信号的哪个脉冲宽度被控制， 以形成具有接近基准浓度的浓度的对准图案501。当脉冲宽度为90%时形成的块最接近基准浓度时，CPU 401使图像形成单元用与当形成浓度图案502时的光量相等的光量并将PWM信号的脉冲宽度控制为90% (控制图案形成条件)来形成对准图案501。页可在PWM信号的脉冲宽度固定的情况下通过控制光量来形成五个浓度块。在这种情况下，通过下述方式形成这五个块，即，将用于形成正常图像的光量设置为最大光量 (100% )，并从最大光量减小光量(95%、90%、85%和80% )0当光量为90%时形成的块最接近基准浓度时，CPU 401使图像形成单元用与形成浓度图案502时的脉冲宽度相等的脉冲宽度并将光量控制为90%来形成对准图案501。接下来，描述对准图案501。在根据本示例性实施例的图像形成装置中，形成作为对准图案501的叠加图案，在该叠加图案中，黑色调色剂图像叠加在彩色调色剂图像上。黑色调色剂吸收光，因此，反射光的量比其它调色剂小。中间转印带104的表面的光泽度高。 因此，作为来自带表面的反射光量的镜面反射光的量大，而漫反射光的量小。当通过使用漫反射光检测传感器识别黑色调色剂图像的形成位置时，来自黑色调色剂图像的漫反射光量与来自中间转印带的漫反射光量之间的差异小，因此，黑色调色剂图像的形成位置的检测是困难的。结果，当与每个颜色的调色剂图像独立地将黑色调色剂图像形成为对准图案时， CPU 401不能识别黄色、品红和青色调色剂图像与黑色调色剂图案之间的相对位置关系。因此，在根据本示例性实施例的图像形成装置中，形成作为对准图案501的叠加图案，在该叠加图案中，非彩色黑色调色剂图像叠加在例如黄色、品红或青色的彩色调色剂图像(基础图案)上。如图6所示，在根据本示例性实施例的图像形成装置中，形成叠加图案，在该叠加图案中，黑色调色剂图像叠加在作为黄色、品红和青色调色剂图像的平行四边形基础图案中的每个上。以这样的方式在基础图案上形成黑色调色剂图像，S卩，基础图案的一部分可在中间转印带104的传送方向上游侧(后端侧)和下游侧(前端侧)露出。CPU 401通过利用来自光传感器129的检测信号的输出电平之间的差异来检测作为基础图案的彩色调色剂图像与形成在基础图案上的黑色调色剂图像之间的相对偏差量， 所述来自光传感器129的检测信号的输出电平之间的差异是由彩色调色剂图像与黑色调色剂图像之间的反射光量的差异产生的。在根据本示例性实施例的图像形成装置中，黑色调色剂图像被用作基准颜色。CPU 401基于在其中黑色调色剂图像叠加在黄色调色剂图像上的叠加图案来计算黑色调色剂图像与黄色调色剂图像之间的偏差量。类似地，CPU 401基于在其中黑色调色剂图像叠加在品红调色剂图像上的叠加图案来计算黑色调色剂图像与品红调色剂图像之间的偏差量。CPU 401基于在其中黑色调色剂图像叠加在青色调色剂图像上的叠加图案来计算黑色调色剂图像与青色调色剂图像之间的偏差量。CPU 401控制图像形成单元103Y、103M和103C，以减小各个颜色的调色剂图像与
黑色调色剂图像之间的偏差量。图7A至7C示意性地示出叠加图案以及响应于从叠加图案接收的反射光和从叠加图案周围的中间转印带104接收的反射光从CCD202输出的检测信号的波形。图7A示出叠加图案。图7B示出当叠加图案通过光传感器129的检测位置时从光传感器1 输出的模拟信号。图7C示出通过使用比较器使模拟信号二值化而获取的数字信号。
比较器当输入等于或大于阈值电压的模拟信号时输出高(H)电平的数字信号，当输入小于阈值电压的模拟信号时输出低(L)电平的数字信号。如图7B所示，来自彩色调色剂的漫反射光量比来自中间转印带104和黑色调色剂的漫反射光量大。从叠加图案接收漫反射光的CCD 202输出图7B所示的波形的检测信号。换句话讲，当来自彩色调色剂的漫反射光量大时，模拟信号的输出电平变高。当来自黑色调色剂和中间转印带104的漫反射光量大时，模拟信号的输出电平变低。如图7B所示，阈值电压被设置在模拟信号的峰值与通过检测来自中间转印带104 的漫反射光和来自黑色调色剂的漫反射光而分别获取的输出电平之间。在图7C中，CPU 401检测从比较器输出的数字信号的脉冲的上升定时Tl和T3以及下降定时T2和T4的四个边沿。定时Tl对应于基础图案的前沿位置。定时T2对应于形成在基础图案上的黑色调色剂图像的前沿位置(基础图案与黑色调色剂图像之间的边界)。定时T3对应于黑色调色剂图像的后沿位置(基础图案与黑色调色剂图像之间的边界)。定时T4对应于基础图案的后沿位置。CPU 401计算时间TA和时间TB,时间TA为Tl与T2之间的差，时间TB为T3与T4 之间的差。当基础图案的彩色调色剂图像与形成在基础图案上的黑色调色剂图像之间的相对形成位置没有偏差时，TA = TB。在TA < TB或TA > TB的情况下，CPU 401确定基础图案的彩色调色剂图像与形成在基础图案上的黑色调色剂图像之间的相对形成位置存在偏差，并基于偏差量(TA与TB 之间的差)来控制形成与基础图案的颜色对应的调色剂图像的定时。接下来，对由包括在叠加图案中的彩色调色剂图像的浓度的不均一性引起的颜色非对准检测精度的降低进行描述。当以与基准浓度不同的浓度形成彩色调色剂图像时，脉冲的上升速度和下降速度变化。因此，在以基准浓度形成彩色调色剂图像时与在以与基准浓度不同的浓度形成彩色调色剂图像时之间，与阈值电压相交的输出波形的上升和下降的定时是不同的。图8示出当以基准浓度形成彩色调色剂图像和黑色调色剂图像时从光传感器1 输出的检测信号的输出波形(实线)以及当以比基准浓度低的浓度形成彩色调色剂图像而以基准浓度形成黑色调色剂图像时从光传感器1 输出的检测信号的输出波形(点线)。如图8所示，当彩色调色剂图像的浓度减小时，脉冲的上升速度和下降速度也减小。因此，在以基准浓度形成对准图案时与在没有以基准浓度形成对准图案时之间，产生检测定时差Tal、Ta2、Tbl和Tb2。当Tal、Ta2、Tbl和Tb2的变化量相等时，即使没有以基准浓度形成彩色调色剂图像，TA与TB之间的关系也不被破坏，因此，检测精度也不降低。然而，如从图8可理解的那样，实际上，Tal、Ta2、Tbl和Tb2的变化量不相等。因此，当通过使用输出波形(点线)执行颜色非对准校正控制时，不能执行高精度的检测。因此，CPU 401基于浓度图案502的检测结果如上所述地控制对准图案501的图案形成条件。图像形成单元103Y、103M、103C和103 基于调整的图案形成条件而以基准浓度形成对准图案501。对关于传统的图像形成装置中的对准图案的浓度调整的问题进行描述。调色剂被显影设备中的搅动设备搅动而被充电。当调色剂电荷量增大时，调色剂图像的浓度减小。因此，增大的调色剂电荷量可使得不能形成具有基准浓度的对准图案。调色剂电荷量受调色剂所位于的环境的湿度的影响。当在调色剂周围存在水蒸汽时，电荷从调色剂移动到水蒸汽中。当水蒸汽的量大时，从调色剂发射的电荷的量也大。湿度为70%时的调色剂电荷量因此变得比湿度为30%时的调色剂电荷量小。当显影设备中的显影电势(显影偏压)与被曝光设备曝光的部分的电势之间的电势差相等时，湿度为70%时的图像浓度比湿度为30%时的对准图案的浓度高。当调色剂电荷量增大时，可通过向所述装置补充新的调色剂来减小调色剂电荷量。然而，调色剂电荷量在供给新的调色剂之后不立即减小。因此，图像的浓度不立即增大。因此，为了抑制位置检测精度的降低，对准图案的形成必须等待直到显影剂被搅动并且调色剂电荷量降至能够形成具有基准浓度的对准图案的电荷量为止。在这种情况下，颜色非对准校正控制的执行定时被延迟，因此，不形成图像的时间段延长。为了补偿由增大的调色剂电荷量而引起的对准图案501的浓度减小，可通过增大用于形成对准图案501的激光束的量(曝光强度)来将对准图案501的浓度增大到基准浓度。然而，对准图案501形成在中间转印带104上它可被光传感器1 检测到的位置处。因此，当提高用于形成对准图案501的曝光强度时，感光鼓上形成对准图案501的部分的劣化进展。为了即使当不能以基准浓度形成对准图案501时也抑制颜色非对准校正精度的降低，根据本示例性实施例的图像形成装置执行以下所述的控制。在以下所述的控制中，颜色非对准检测精度比当以初始的基准浓度形成每个颜色的对准图案时的颜色非对准检测精度降低得更多。然而，可比当在各个颜色的对准图案的不均一的浓度状态下校正颜色非对准时更精确地检测颜色非对准。可在不等待调色剂电荷量减小的情况下对颜色非对准进行校正，并且所述过程可进行到图像形成。结果，停机时间可缩短。关于多个颜色的浓度图案中的至少一个浓度图案，当确定浓度图案502的五个块中的最高浓度的那个块形成有比基准浓度低的浓度时，CPU 401确定包括在叠加图案中的彩色调色剂图像不能形成有基准浓度。当确定彩色调色剂图像不能形成有基准浓度时，CPU 401控制PWM信号的脉冲宽度和曝光强度中的至少一个，以使包括在叠加图案中的彩色调色剂图像的浓度与浓度图案形成有最低浓度的颜色的调色剂图像的浓度匹配。例如，假设黄色浓度图案的块的最大浓度被检测为1. 25，品红浓度图案的块的最大浓度被检测为1. 40，青色浓度图案的块的最大浓度被检测为1. 40。与基准浓度对应的电压的值比图7B中所示的阈值电压的值高。在这种情况下，由于形成具有比基准浓度低的浓度的黄色浓度图案，所以CPU 401确定包括在黄色叠加图案中的彩色调色剂图像不能形成有基准浓度，并确定包括在其它颜色的叠加图案中的彩色调色剂图像能够形成有基准浓度。由于黄色浓度图案的块的最大浓度是1. 25，所以CPU 401将包括在叠加图案中的每个颜色的彩色调色剂图像的基准浓度变为1.25。CPU 401然后执行使PWM信号的脉冲宽度变窄的控制和减小激光束的量的控制中的至少一个，以使得包括在叠加图案中的品红调色剂图像和青色调色剂图像可形成有1. 25的浓度。在与包括在黄色浓度图案中的、形成有1. 25的浓度的块的图案形成条件相同的图案形成条件下，形成包括在叠加图案中的黄色调色剂图像。因此，在根据本示例性实施例的图像形成装置中，即使在多个彩色调色剂图像中的至少一个不能形成有基准浓度的状态下，也将包括在叠加图案中的各个颜色的彩色调色剂图像形成为以比初始的基准浓度低的浓度彼此匹配。即使当对准图案不能形成有基准浓度时，这种布置也可抑制对准图案501的检测精度的降低。在所述装置达到对准图案501能够形成有基准浓度的状态之前，可执行颜色非对准校正。在设计它时，可计算关于使感光鼓的劣化超过可接受范围的某个光量的激光束的量的增大。当激光束量的增大可被限制在可接受范围内时，通过增大用于下述彩色调色剂的激光量，可增大包括在叠加图案中的彩色调色剂图像的浓度，所述彩色调色剂在变化之前其浓度图案形成有比基准浓度低的浓度。例如，当检测到黄色浓度图案的块的最大浓度为1.25时，可将基准浓度变为比 1. 25高的1. 30。在这种情况下，事先已知的是，即使当增大激光束的量以形成浓度为1. 30 的黄色调色剂图像时，感光鼓的劣化也在可接受范围内。CPU 401因此将下述指令发送到激光驱动器40 ，所述指令用于增大从半导体激光器301a发射的激光束的量，以使得叠加图案的黄色调色剂图像可形成有1. 30的浓度。CPU 401调整形成在叠加图案中所包括的彩色调色剂图像上的黑色调色剂图像的浓度。黑色调色剂图像形成有与彩色调色剂图像的基准浓度分开设置的黑色基准浓度。然而，如在彩色调色剂图像的情况下那样，黑色调色剂图像可能不能形成有基准浓度。因此，当黑色调色剂图像不能形成有基准浓度时，在与黑色浓度图案的五个块中的具有最高浓度的那个块的图案形成条件相同的图案形成条件下，形成包括在叠加图案中的黑色调色剂图像。接下来，参照图9，对由CPU 401执行的控制流程进行描述。当对图像形成装置开启电源时或者当所述装置从待机状态恢复时，CPU401开始控制。首先，在步骤S901中，CPU 401控制每个图像形成单元，以使得可在中间转印带 104上形成浓度图案502。在步骤S902中，CPU401基于来自光传感器129的检测信号来检测浓度图案的每个块的浓度(反射光量)，并将该浓度与基准浓度(或者与基准浓度对应的反射光量数据)进行比较。在步骤S903中，CPU 401基于步骤S902中的比较结果来确定彩色调色剂图像是否能够形成有基准浓度。当确定包括在叠加图案中的彩色调色剂图像能够形成有基准浓度 (在步骤S903中为是)时，在步骤S904中，CPU 401控制图像形成单元103Y、103M和103C， 以使得包括在叠加图案中的彩色调色剂图像能够形成有基准浓度。当确定包括在叠加图案中的彩色调色剂图像不能形成有基准浓度(在步骤S903 中为否)时，在步骤S905中，CPU 401控制图像形成单元103Y、103M和103C，以使得包括在叠加图案中的各个颜色的彩色调色剂图像可形成有比基准浓度低的匹配的浓度。当在步骤S904中确定包括在叠加图案中的彩色调色剂图像能够形成有基准浓度
15时，意味着基准浓度被包括在浓度图案502Y、502M和502C的块的最大浓度与最小浓度之间。在这种情况下，在与五个块之一的图案形成条件相同的图案形成条件下，彩色调色剂图像可形成有接近基准浓度的浓度。在步骤S904或步骤S905之后，在步骤S906中，CPU 401确定包括在叠加图案中的黑色调色剂图像是否能够形成有基准浓度。当确定包括在叠加图案中的黑色调色剂图像能够形成有基准浓度(在步骤S906中为是)时，在步骤S907中，CPU 401控制图像形成装置10!3Bk，以使得包括在叠加图案中的黑色调色剂图像能够形成有基准浓度。当确定包括在叠加图案中的黑色调色剂图像不能形成有基准浓度(在步骤S906 中为否)时，在步骤S908中，CPU 401控制图像形成装置10!3Bk，以使得包括在叠加图案中的黑色调色剂图像可形成有尽可能接近基准浓度的浓度。当在步骤S906中确定包括在叠加图案中的黑色调色剂图像能够形成有基准浓度时，意味着基准浓度被包括在浓度图案502 的最大浓度与最小浓度之间。在这种情况下， 在与五个块之一的图案形成条件相同的图案形成条件下，黑色调色剂图像可形成有接近基准浓度的浓度。在步骤S909中，基于步骤S903至S907中的处理，CPU 401控制每个图像形成单元，以使得可在中间转印带104(图像承载部件)上形成叠加图案。在步骤S910中，CPU 401 基于叠加图案的检测结果来设置图像形成条件，以减少颜色非对准。在步骤S910之后，在步骤S911中，CPU 401确定是否已输入图像数据。当确定已输入图像数据(在步骤S911中为是)时，在步骤S912中，CPU 401使每个形成单元基于在步骤S910中设置的图像形成条件形成图像。在步骤S912之后，在步骤S913中，CPU 401确定是否已在预定数量的记录介质上形成图像。当确定已在预定数量的记录介质上形成图像(在步骤S913中为是)时，所述处理返回到步骤S901。当确定还没在预定数量的记录介质上形成图像(在步骤S913中为否)时，在步骤 S914中，CPU 401确定基于图像数据的所有图像的形成是否已结束。当确定图像形成已结束(在步骤S914中为是)时，CPU 401结束所述控制。当确定图像形成还没有结束(在步骤S914中为否)时，所述处理返回到步骤S912。如上所述，即使在对准图案不能形成有等于或高于基准浓度的浓度的装置状态下，也可通过形成具有等于或低于基准浓度的匹配浓度的对准图案来缩短停机时间。可使用图12中所示的镜面反射光接收型光传感器1201来代替上述光传感器129。 光传感器1201包括发光的LED 1203。(XD11202被定位成接收来自中间转印带104的光或反射光的对准图案。光传感器1201的CXD 1202的输出如图13A和1 所示不同于光传感器129的 C⑶的输出。图13A示出来自CXD 1202的模拟信号的输出均一的情况。图13B示出来自 CXD 1202的模拟信号的输出不均一的情况。光反射率在中间转印带104上比在对准图案上高。由于光传感器1201是镜面反射光接收传感器，所以当从中间转印带104接收镜面反射光时CCD 1202的输出比当从对准图案接收反射光时CCD 1202的输出大。CPU 401基于CXD 1202的输出和阈值电压将CXD 1202的输出转换为数字值，以检测各个颜色的对准图案的相对位置。图14示意性地示出使用光传感器1201时的对准图案1401。在形成对准图案1401 之前，形成图6中所示的浓度图案(浓度检测灰度图案)502。基于浓度图案502的检测结果来控制对准图案1401的浓度。如上所述，图;3B示出来自CXD 1202的模拟信号的输出不均一的情况。在这种情况下，假设仅黄色对准图案不能形成有用于获取目标输出电平的浓度。在这种情况下，CPU 401控制图像形成单元405b、405c和405d，以减小其它对准图案的浓度。CPU 401还控制对准图案的浓度，以防止与每个对准图案对应的CCD 1202的输出超过阈值电压。这是因为当对准图案的浓度超过阈值电压时，不能检测到对准图案的相对位置。CPU 401可选择各个颜色的对准图案的浓度，以使得与对准图案对应的CXD 1202 的输出电平能够均一。在通过使用叠加图案检测颜色非对准的装置中，在实际偏差量与检测的偏差量之间产生偏移量，在所述实际偏差量下，包括在叠加图案中的彩色调色剂图像形成有比基准浓度低的浓度。具体地讲，当彩色调色剂图像形成有降低的浓度时，与彩色调色剂图像形成有基准浓度的情形相比，从光传感器1 检测叠加图案而输出的检测信号的脉冲的上升沿和下降沿的定时Tal、Ta2、Tbl和作2如图8所示那样变化。在Tal = Ta2 = Tbl = Tb2的情况下，对检测包括在叠加图案中的黑色调色剂图像与彩色调色剂图像之间的偏差量的精度没有影响。然而，由于光传感器129的设置精度的影响，Tal = Ta2 = Tbl = Tb2不成立，从而产生偏移量。在副扫描方向(感光鼓的旋转方向或者中间转印带的传送方向)上产生偏移量。 可在设计时如下表1所示的那样根据浓度控制量计算偏移量。当包括在叠加图案中的彩色调色剂图像和黑色调色剂图像之一的将形成的浓度变化时，CPU 401执行校正偏移量的控制。表权利要求
1.一种图像形成装置，包括图像形成单元，所述图像形成单元被构造为通过使用第一调色剂和与第一调色剂不同的第二调色剂在图像承载部件上形成调色剂图像，并且在所述图像承载部件上通过使用第一调色剂形成第一位置检测图案和通过使用第二调色剂形成第二位置检测图案；检测单元，所述检测单元被构造为检测第一位置检测图案和第二位置检测图案，并输出根据第一位置检测图案的浓度的第一信号和根据第二位置检测图案的浓度的第二信号；校正单元，所述校正单元被构造为基于第一信号和第二信号对所述图像承载部件上由第一调色剂形成的调色剂图像和由第二调色剂形成的调色剂图像的相对位置进行校正；和控制单元，所述控制单元被构造为在第一信号的输出电平达到与第一信号对应的预定电平而第二信号的输出电平没有达到与第二信号对应的预定电平的情况下，控制第二位置检测图案的浓度，以使得能够从所述检测单元输出具有没有达到与第二信号对应的预定电平的电平的第二信号。
2.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像形成单元通过使用第一调色剂形成第一灰度图案，并通过使用第二调色剂形成第二灰度图案，其中，所述检测单元检测第一灰度图案和第二灰度图案，并输出根据第一灰度图案和第二灰度图案的浓度的信号，并且其中，所述控制单元通过比较基于第一灰度图案的从所述检测单元输出的信号的对应于最大浓度的输出电平与预定电平以及基于第二灰度图案的从所述检测单元输出的信号与预定电平来确定是否能够以具有对应的预定电平的浓度形成第一位置检测图案和第二位置检测图案。
3.根据权利要求2所述的图像形成装置，其中，所述图像形成单元包括第一感光部件和第二感光部件、第一光源、第二光源、第一显影单元、第二显影单元和转印单元，所述第一光源被构造为发射用于在第一感光部件上形成静电潜像的光束，所述第二光源被构造为发射用于在第二感光部件上形成静电潜像的光束，所述第一显影单元被构造为通过使用第一调色剂使形成在第一感光部件上的静电潜像显影，所述第二显影单元被构造为通过使用第二调色剂使形成在第二感光部件上的静电潜像显影，所述转印单元被构造为将在第一感光部件和第二感光部件上显影的调色剂图像转印到所述图像承载部件，并且其中，所述控制单元通过控制从第一光源和第二光源投射到第一感光部件和第二感光部件的光束的量来控制第一位置检测图案和第二位置检测图案的浓度。
4.根据权利要求3所述的图像形成装置，其中，所述控制单元通过控制从第一光源和第二光源发射的光束的强度来控制第一位置检测图案和第二位置检测图案的浓度。
5.根据权利要求3所述的图像形成装置，其中，所述控制单元通过控制用于形成第一位置检测图案和第二位置检测图案的光束的输出时间段来控制第一位置检测图案和第二位置检测图案的浓度。
6.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，在所述控制单元控制第一位置检测图案和第二位置检测图案的浓度以使得能够从所述检测单元输出比预定电平低的电平的第一信号和第二信号的情况下，所述校正单元基于所述预定电平与比所述预定电平低的第一信号的输出电平和第二信号的输出电平之间的差、以及第一信号和第二信号来校正第一调色剂图像和第二调色剂图像的相对位置。
7.根据权利要求1所述的图像形成装置，其中，所述图像形成单元通过使用黑色调色剂和彩色调色剂在所述图像承载部件上形成调色剂图像；其中，所述检测单元用光照射叠加图案，以检测来自所述叠加图案的漫反射光， 其中，所述图像形成单元形成作为第一位置检测图案和第二位置检测图案的叠加图案，在所述叠加图案中，多种彩色图像之一叠加在黑色调色剂图像上，以使得黑色调色剂图像的一部分可在所述图像承载部件上露出，并且其中，所述校正单元基于从所述检测单元检测包括在所述叠加图案中的黑色调色剂图像而输出的第一信号和从所述检测单元检测包括在所述叠加图案中的彩色调色剂图像而输出的第二信号来计算包括在所述叠加图案中的黑色调色剂图像与彩色调色剂图像的相位位置之间的偏差量，并控制所述图像形成单元，以减小所述偏差量。
全文摘要
本发明涉及一种图像形成装置。由于环境变化而导致没有对准图案能够形成有基准浓度。在这样的情况下，不能形成任何对准，直到图像形成装置被控制为能够形成具有基准浓度的对准图案为止。为了解决这个问题，包括在图像形成装置中的CPU控制图案形成条件，以使得各个颜色的对准图案能够以比基准浓度低的浓度彼此匹配。CPU控制每个图像形成单元，以基于被控的图案形成条件形成对准图案。
文档编号G03G15/01GK102375367SQ20111023672
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者铃木慎也, 高桥克实 申请人:佳能株式会社