JP2000089540A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジストパターンを高速、高精度で検出す
る。 【解決手段】 感光体ドラムおよび現像手段が設けられ
た画像ステーションと、感光体ドラムに潜像を形成する
複数の露光手段と、画像ステーションで形成された各色
のトナー画像から中間転写ドラム１２上に合成像を形成
する転写手段と、画像ステーションにレジストパターン
を形成するレジストパターン発生手段と、レーザ光を照
射する半導体レーザ２４、半導体レーザ２４から照射さ
れたレーザ光を中間転写ドラム１２上に集光するレンズ
２７、中間転写ドラム１２からの反射光を集光するレン
ズ２８およびレンズ２８により集光されたレーザ光を検
出するフォトダイオード２９で構成され、転写手段上に
転写されたレジストパターンを検出するパターン検出手
段１４と、パターン検出手段１４により検出された結果
に基づき位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを有す
る。

Description

【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
する電子写真方式のカラー画像形成装置に関し、特に、
感光体上に形成された各色トナー像の位置ずれを検出
し、これらを記録媒体上に正確に位置合わせをして転写
を行う技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子写真技術を採用したカラー画
像形成装置においては、像担持体としての感光体を帯電
手段により帯電し、帯電された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、この潜像を現像手段に
よって現像し、現像されたトナー像をシート材等に転写
して画像を形成することが行われている。

【０００３】一方、画像のカラー化にともなって、この
ような一連の画像形成プロセスが展開される画像ステー
ションを複数備えておき、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。このような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】しかしながら、このようなカラー画像形成
装置では、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の
点で問題点を有している。なぜならば、シート材等に転
写された４色の画像形成位置のずれは、最終的には位置
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】ところで、転写画像の位置ずれの種類とし
ては、図１３に示すように、転写材の移動方向（図中矢
印Ａ方向）への位置ずれ（以下、「副走査位置ずれ」と
いう。）（図１３（ａ））、走査方向（図中矢印Ａ方向
に直交する方向）への位置ずれ（以下、「主走査位置ず
れ」という。）（図１３（ｂ））、斜め方向への位置ず
れ（以下、「スキュー誤差」という。）（図１３
（ｃ））、倍率誤差のずれ（図１３（ｄ））、湾曲誤差
のずれ（図１３（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、位置ずれの主原因は、図１３
（ａ）の副走査位置ずれの場合は各画像ステーションや
走査光学系の取り付けずれ、および走査光学系内のレン
ズやミラー（図示せず）の取り付けずれによるものであ
り、図１３（ｂ）の主走査位置ずれの場合もこれと同様
である。

【０００７】また、図１３（ｃ）の斜め方向への傾きず
れの主原因は画像ステーションにおける感光体ドラムの
回転軸の角度ずれ、および走査光学系の取り付け角度ず
れによるものであり、図１３（ｄ）の倍率誤差によるず
れの主原因は各走査光学系から画像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１３（ｅ）の湾曲誤差によるずれの
主原因は各走査光学系内のレンズ等の組立ずれによるも
のである。

【０００８】そこで、これら５種類のずれを補正するた
めに、予め基準となるパターン（以下、「レジストパタ
ーン」という。）を描画してこれを複数のセンサによっ
て検出（位置ずれ検出）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（位置ずれ
補正）を行うことが提案されている。

【０００９】以下、従来のレジストパターンの検出およ
び位置ずれ補正動作について説明する。

【００１０】図１４は従来のレジストパターン検出手段
（以下、「パターン検出手段」という。）の構成を示す
説明図、図１５は従来における中間転写ベルト上のレジ
ストパターンとパターン検出手段との配置を示す説明
図、図１６および図１７は従来における中間転写ベルト
上のレジストパターンとパターン検出手段との配置とパ
ターン検出手段の出力信号とを示す説明図である。

【００１１】図１４に示すように、パターン検出手段３
７は、イメージセンサ（以下、「ＣＣＤ」という。）３
８、ランプ等の光源３９および反射光をＣＣＤ３８に結
像するためのセルフォックレンズアレイ４０からなる。
そして、このようなパターン検出手段３７ａ，３７ｂ
は、図１５に示すように、一列に並んだＣＣＤ３８ａ，
３８ｂ内の画素が中間転写ベルト１２の搬送方向Ａと直
角に交わる線上となるように配置されている。そして、
図示するように、搬送方向Ａに対して中間転写ベルトの
幅方向の２箇所の端部付近にそれぞれ１つずつ、合計２
つ配置されている。

【００１２】以上のような構成において、レジストパタ
ーンの検出・補正動作は、図１５に示すように、予め決
められた直線や図形等のレジストパターン（例えば中間
転写ベルト１２の搬送方向Ａと直角に交わる線上に、予
め決められた間隔で各色毎にトナー像４１，４２，４
３，４４）を形成し、パターン検出手段３７ａ，３７ｂ
にて各色の位置ずれ（レジストずれ）を測定する。

【００１３】ところで、図１３（ａ）に示す副走査位置
ずれは、図１６（ａ）に示すように、中間転写ベルト１
２上の各色のレジストパターン４１，４２，４３，４４
がパターン検出手段内のＣＣＤ３８ａを通過する時間と
予め決められた設計値での時間差（ΔＴ１＝Ｔ−Ｔ１、
Ｔは予め決められた設計値）と中間転写ベルト１２の搬
送速度ｖより各色の位置ずれ（ΔＹ１＝ΔＴ１・ｖ）を
演算することにより求められる。

【００１４】図１３（ｂ）に示す主走査位置ずれは、図
１７（ａ）に示すように、中間転写ベルト１２上の各色
レジストパターン４１，４２，４３，４４の走査開始位
置がパターン検出手段内のＣＣＤ３８ａを通過する画素
位置差（ΔＸ１）より各色の位置ずれを演算することに
より求められる。

【００１５】図１３（ｃ）に示すスキュー誤差は、図１
６（ｂ）に示すように、中間転写ベルト１２上の幅方向
の両側に形成された同色のレジストパターン４１，４
２，４３，４４がそれぞれのパターン検出手段内のＣＣ
Ｄ３８ａおよびＣＣＤ３８ｂを通過する時間差（ΔＴ
２）と中間転写ベルト１２の搬送速度ｖより各色のスキ
ュー誤差（ΔＹ２＝ΔＴ２・ｖ）を演算することにより
求められる。

【００１６】図１３（ｄ）に示す倍率誤差は、図１７
（ａ），（ｂ）に示すように、中間転写ベルト１２上の
同色レジストパターン４１，４２，４３，４４の走査開
始および走査終了位置がそれぞれのパターン検出手段内
のＣＣＤ３８ａおよびＣＣＤ３８ｂを通過する画素位置
差（ΔＸ２、ΔＸ１）より各色の倍率誤差（ΔＸ３＝Δ
Ｘ２−ΔＸ１）を演算することにより求められる。

【００１７】そして、このようにして演算された上記４
種類の位置ずれ量を基に、位置ずれ補正動作が行われ
る。

【００１８】ここで、図１３（ａ）に示す副走査位置ず
れおよび図１３（ｂ）に示す主走査位置ずれについて
は、各色の走査タイミングを調整してずれ量を補正する
（図示せず）。

【００１９】また、図１３（ｃ）に示すスキュー誤差お
よび図１３（ｄ）に示す倍率誤差については、露光手段
（図示せず）内の光学系をアクチュエータ（図示せず）
で調整することにより補正する（図示せず）。

【００２０】そして、図１３（ｅ）に示す湾曲誤差につ
いては、当該誤差を正確には測定することができないの
で、露光手段（図示せず）のレンズ等の組立精度をアッ
プさせることにより対処し、補正は行っていない。

【００２１】以上のような構成および動作にて４色の位
置ずれ量を検出し、位置ずれ量に応じて補正する。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の技術では、レジストパターンの検出に高価
なＣＣＤを用いているので、低価格なカラー画像形成装
置を得ることが困難であった。

【００２３】また、レジストパターンを検出するＣＣＤ
は、その検出精度を確保するには所定の蓄積時間が必要
である。そして、高速のカラー画像形成装置において高
速に移動する中間転写ベルト上のレジストパターンを読
み取るには、必然的に蓄積時間を短くする必要があるの
で、検出精度を確保するには、パターン検出に必要な光
源光量を増加させるために光源の照度を上げたり、高感
度のＣＣＤを使用する必要があり、コストアップを生じ
るという問題点があった。また、高速のカラー画像形成
装置での蓄積時間については、通常印字時より中間転写
ベルトの移動速度を遅くして所定の蓄積時間を確保する
ことができるが、このようにしてレジストパターンを検
出しても、通常印字状態での位置ずれを正確に検出する
ことは不可能であるという問題点があった。

【００２４】さらに、中間転写方式を用いたカラー画像
形成装置においては、中間転写ベルト上にレジストパタ
ーンを形成しなければならない。中間転写ベルトはその
性質上、カーボンを含んでいなければならないので、一
般には黒色である。このため黒色である中間転写ベルト
上のブラックのトナー像によるレジストパターンを従来
のパターン検出手段で検出すると、中間転写ベルトと当
該レジストパターンの差がほとんど識別できないので、
検出が不可能になるという問題があった。

【００２５】そこで、本発明は、レジストパターンを高
速、高精度で検出して位置ずれ補正を正確に行うことが
できる低価格のカラー画像形成装置を提供することを目
的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明のカラー画像形成装置は、潜像が形成される
感光体および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が現像色に対応して設けられた複
数の画像ステーションと、それぞれの感光体に光を照射
して潜像を形成する複数の露光手段と、複数の画像ステ
ーションで形成された各色のトナー画像を転写材に順次
重ね合わせて転写し、転写材上に合成像を形成する転写
手段と、複数の露光手段にレジストパターンを発生さ
せ、露光手段に対応して設けられた画像ステーションに
所定のレジストパターンを形成するレジストパターン発
生手段と、レーザ光を照射する半導体レーザ、半導体レ
ーザから照射されたレーザ光を転写材上に集光する第１
のレンズ、転写材からの反射光を集光する第２のレンズ
および第２のレンズにより集光されたレーザ光を検出す
るフォトセンサで構成され、転写材上に転写されたレジ
ストパターンを検出するパターン検出手段と、パターン
検出手段により検出された結果に基づき位置ずれを補正
する位置ずれ補正手段とを有する構成としたものであ
る。

【００２７】これにより、レジストパターンを高速、高
精度で検出して位置ずれ補正を正確に行うことができる
低価格のカラー画像形成装置を得ることが可能になる。

【００２８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、潜像が形成される感光体および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が現像色に
対応して設けられた複数の画像ステーションと、それぞ
れの感光体に光を照射して潜像を形成する複数の露光手
段と、複数の画像ステーションで形成された各色のトナ
ー画像を転写材に順次重ね合わせて転写し、転写材上に
合成像を形成する転写手段と、複数の露光手段にレジス
トパターンを発生させ、露光手段に対応して設けられた
画像ステーションに所定のレジストパターンを形成する
レジストパターン発生手段と、レーザ光を照射する半導
体レーザ、半導体レーザから照射されたレーザ光を転写
材上に集光する第１のレンズ、転写材からの反射光を集
光する第２のレンズおよび第２のレンズにより集光され
たレーザ光を検出するフォトセンサで構成され、転写材
上に転写されたレジストパターンを検出するパターン検
出手段と、パターン検出手段により検出された結果に基
づき位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを有するカ
ラー画像形成装置であり、安価な構成でレジストパター
ンを高速、高精度にて検出して位置ずれ補正を正確に行
うことが可能になり、印字品質の高い画像を得ることが
できるという作用を有する。また、転写材に形成された
レジストパターンを形成直後に検出することができるの
で、検出に要する時間を短くすることが可能になるとい
う作用を有する。さらに、トナー飛散の影響を受けにく
くなるので、安定した検出を行うことが可能になるとい
う作用を有する。

【００２９】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明において、パターン検出手段は転写材の幅
方向の両端位置に、この転写材と所定の間隔をあけてそ
れぞれ配置され、半導体レーザとフォトセンサは、複数
の画像ステーションの並びに対して直角方向に配設され
ているカラー画像形成装置であり、パターン検出手段の
占有スペースを小さくすることができるので、カラー画
像形成装置を小型化することが可能になるという作用を
有する。

【００３０】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または２記載の発明において、半導体レーザとフォト
センサとはそれぞれ基板に取り付けられており、基板
は、その長辺が転写材の幅方向に配設されるとともに、
半導体レーザおよびフォトセンサから見て長い方が転写
材と対向するように配設されているカラー画像形成装置
であり、パターン検出手段の占有スペースをさらに小さ
くすることができるので、カラー画像形成装置を一層小
型化することが可能になるという作用を有する。

【００３１】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１、２または３記載の発明において、第１のレンズと第
２のレンズとは相互に同一のものであるカラー画像形成
装置であり、安価にパターン検出手段を構成することが
可能になるという作用を有する。

【００３２】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
１、２、３または４記載の発明において、第１のレンズ
により転写材へ集光されるレーザ光の集光角よりも転写
材から反射して第２のレンズに集光される反射光の拡散
角の方が大きくなるように第１のレンズと第２のレンズ
とが配設されているカラー画像形成装置であり、パター
ン検出手段の取り付けのばらつき、半導体レーザの光軸
ずれ、フォトダイオードの光軸ずれなどの許容量を大き
くすることができ、レジストパターンの検出精度、信頼
性を高めることが可能になるという作用を有する。

【００３３】本発明の請求項６に記載の発明は、潜像が
形成される感光体および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が現像色に対応して設
けられた複数の画像ステーションと、それぞれの感光体
に光を照射して潜像を形成する複数の露光手段と、複数
の画像ステーションで形成された各色のトナー画像を転
写材に順次重ね合わせて転写し、転写材上に合成像を形
成する転写手段と、複数の露光手段にレジストパターン
を発生させ、露光手段に対応して設けられた画像ステー
ションに所定のレジストパターンを形成するレジストパ
ターン発生手段と、転写材に対して垂直にレーザ光を照
射する半導体レーザ、半導体レーザから照射されたレー
ザ光を転写材上に集光するレンズ、転写材からの反射光
を分岐する光分岐手段および光分岐手段により分岐され
たレーザ光を検出するフォトセンサで構成され、転写材
上に転写されたレジストパターンを検出するパターン検
出手段と、パターン検出手段により検出された結果に基
づき位置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを有するカ
ラー画像形成装置であり、安価な構成でレジストパター
ンを高速、高精度にて検出して位置ずれ補正を正確に行
うことが可能になり、印字品質の高い画像を得ることが
できるという作用を有する。また、パターン検出手段の
占有スペースを小さくすることができるので、カラー画
像形成装置を小型化することが可能になるという作用を
有する。

【００３４】本発明の請求項７に記載の発明は、請求項
６記載の発明において、光分岐手段はホログラム光学素
子またはハーフミラーであるカラー画像形成装置であ
り、安価な構成でレジストパターンを高速、高精度にて
検出して位置ずれ補正を正確に行うことが可能になり、
印字品質の高い画像を得ることができるという作用を有
する。また、パターン検出手段の占有スペースを小さく
することができるので、カラー画像形成装置を小型化す
ることが可能になるという作用を有する。

【００３５】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図１２を用いて説明する。なお、これらの図面にお
いて同一の部材には同一の符号を付しており、また、重
複した説明は省略されている。

【００３６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１におけるカラー画像形成装置の構成を示す概略図、
図２は本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装
置の転写手段内の中間転写ベルト上でのレジストパター
ンとパターン検出手段との配置を示す説明図、図３はパ
ターン検出手段の光学系構成および回路構成を示す説明
図、図４はパターン検出手段を図１のカラー画像形成装
置の左側から見た説明図、図５は本発明の実施の形態１
におけるカラー画像形成装置でのレジストパターンとレ
ーザ光とパターン検出手段内の信号との関係を示す説明
図、図６はレーザ光が中間転写ベルトへの入射する範囲
とフォトダイオードが受光できる範囲を重ねて示す説明
図、図７は本発明の実施の形態１におけるカラー画像形
成装置での一方のパターン検出手段の出力信号を示す波
形図、図８は本発明の実施の形態１におけるカラー画像
形成装置での一方のパターン検出手段の出力信号を示す
波形図、図９は本発明の実施の形態１におけるカラー画
像形成装置での他方のパターン検出手段の出力信号を示
す波形図、図１０は本発明の実施の形態１におけるカラ
ー画像形成装置での他方のパターン検出手段の出力信号
を示す波形図である。

【００３７】まず、カラー画像を得る過程について図１
を用いて説明する。図１において、カラー画像形成装置
には４つの画像ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが
配置され、各画像ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ
は像担持体としての感光体ドラム（感光体）２ａ，２
ｂ，２ｃ，２ｄをそれぞれに有し、その回りには、感光
体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの表面を一様に帯電さ
せる帯電手段３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ、静電潜像を顕像
化する現像手段４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ、残留トナーを
除去するクリーニング手段５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ、画
像情報に応じた光を各々の感光体ドラム２ａ，２ｂ，２
ｃ，２ｄに照射する走査光学系の露光手段６ａ，６ｂ，
６ｃ，６ｄ、転写手段７を構成する中間転写ベルト（転
写材）１２にトナー像を転写する転写手段８ａ，８ｂ，
８ｃ，８ｄがそれぞれ配置されている。

【００３８】ここで、画像ステーション１ａ，１ｂ，１
ｃ，１ｄではそれぞれイエロー画像，マゼンタ画像，シ
アン画像，ブラック画像が形成され、露光手段６ａ，６
ｂ，６ｃ，６ｄからは、イエロー画像、マゼンタ画像、
シアン画像、ブラック画像に対応した走査光である露光
光９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが出力される。

【００３９】各画像ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１
ｄを通過する態様で、感光体ドラム２ａ，２ｂ，２ｃ，
２ｄの下方にはローラ１０，１１により支持された無端
ベルト状の中間転写ベルト１２が配置されており、矢印
Ａ方向へ周回動する。

【００４０】また、中間転写ベルト１２に対面して、レ
ジストパターン発生手段１３からのレジストパターンを
検出するパターン検出手段１４が配置されており、さら
に、パターン検出手段１４からの検出結果に基づいて各
色の位置ずれを補正する位置ずれ補正手段１５が設けら
れている。パターン検出手段１４は、中間転写ベルト１
２の幅方向の両端位置に、この中間転写ベルト１２と所
定の間隔をあけて配置されている。

【００４１】なお、給紙カセット１６に収納されている
シート材１７は、給紙ローラ１８により給紙され、シー
ト材転写ローラ１９、定着手段２０を経て排紙トレー
（図示せず）に排出される。

【００４２】以上のような構成のカラー画像形成装置で
は、まず画像ステーション１ｄにおいて、帯電手段３ｄ
および露光手段６ｄ等を用いた公知の電子写真プロセス
手段により感光体ドラム２ｄ上に画像情報であるブラッ
ク成分色の潜像が形成される。その後、現像手段４ｄ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
として可視像化され、転写手段８ｄで中間転写ベルト１
２にブラックトナー像が転写される。

【００４３】一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト
１２に転写されている間に、画像ステーション１ｃでシ
アン成分色の潜像が形成され、現像手段４ｃでシアント
ナーによるシアントナー像が可視像化されてこれが転写
手段８ｃにて転写され、先に中間転写ベルト１２上に転
写されたブラックトナー像と重ね合わされる。

【００４４】以下、マゼンタトナー像、イエロートナー
像についても同様にして画像形成が行われ、中間転写ベ
ルト１２上に４色のトナー像の重ね合わせが終了する
と、給紙ローラ１８により給紙カセット１６から給紙さ
れた紙等のシート材１７上にシート材転写ローラ１９に
よって４色のトナー像が一括転写搬送され、定着手段２
０で加熱定着され、シート材１７上にフルカラー画像が
得られる。

【００４５】なお、転写が終了したそれぞれの感光体ド
ラム２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄはクリーニング手段５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄで残留トナーが除去され、引き続き行
われる次の像形成に備えられ、印字動作は完了する。

【００４６】以上のようにしてカラー画像を得ることが
できるが、各々の画像ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，
１ｄの交換やカラー画像形成装置の設置状態の変化や機
内の温度あるいは湿度変化等により、各画像ステーショ
ン１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄと走査光学系である露光手段
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとの取り付けずれが発生し、各
色の画像位置ずれが生じる。そこで、電源オン時や各々
の画像ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの交換時、
さらには機内の温度や湿度変化毎に位置ずれの検出およ
びその補正動作が行われる。

【００４７】位置ずれの検出および補正動作は、レジス
トパターンの生成工程、レジストパターンの検出工程お
よび位置ずれ補正演算工程の３工程から構成されてい
る。以下、これらの各工程を図を用いて順に説明する。

【００４８】（レジストパターンの生成）図２は中間転
写ベルト１２上でのレジストパターンとパターン検出手
段との配置を示しており、中間転写ベルト１２を装置上
面から見た図である。パターン検出手段１４ａ，１４ｂ
は、それぞれ中間転写ベルト１２の幅方向の両端位置に
おいて、中間転写ベルト１２の端からＬ１の地点におけ
る中間転写ベルト１２上の状態を検出するように配置さ
れている。

【００４９】また、図２に示すように、レジストパター
ン発生手段１３から発生するレジストパターンは各画像
ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ毎の４つのパター
ン群から成って相互に対向するようにして中間転写ベル
ト１２の幅方向の両側に各２つずつ形成されている。つ
まり、図示する場合には、画像ステーション１ｄ（ブラ
ック）におけるレジストパターンは符号２１ａ，２１
ｂ，２１ｃ，２１ｄ、画像ステーション１ｃ（シアン）
におけるレジストパターンは符号２２ａ，２２ｂ，２２
ｃ，２２ｄ、画像ステーション１ｂ（マゼンタ）におけ
るレジストパターンは符号２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２
３ｄ、画像ステーション１ａ（イエロー）におけるレジ
ストパターンは符号２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄで
ある。

【００５０】ここで、画像ステーション１ｄ（ブラッ
ク）におけるレジストパターンは、第１のパターン２１
ａ、第２のパターン２１ｂ、第３のパターン２１ｃ、第
４のパターン２１ｄからなり、第１のパターン２１ａと
第２のパターン２１ｂ、および第３のパターン２１ｃと
第４のパターン２１ｄは所定の間隔Ｘと所定の角度θ
（ここでは４５°）を有している。また、第１のパター
ン２１ａと第２のパターン２１ｂの延長線上の交点は走
査開始位置となっており、第３のパターン２１ｃと第４
のパターン２１ｄの延長線上の交点は走査終了位置とな
っている。さらに、複数の画像ステーション１ａ，１
ｂ，１ｃ，１ｄそれぞれによって形成されるレジストパ
ターン２１ａ〜２１ｄ，２２ａ〜２２ｄ，２３ａ〜２３
ｄ，２４ａ〜２４ｄは所定の間隔Ｙ毎に形成される。

【００５１】以上のような構成において、レジストパタ
ーン生成過程について説明する。図１に示すレジストパ
ターン発生手段１３から、まず露光手段６ｄを介して、
ブラック画像が形成される画像ステーション１ｄに対し
て図２に示す４つのパターン群２１ａ，２１ｂ，２１
ｃ，２１ｄの潜像が感光体ドラム２ｄに形成される。そ
して、現像手段４ｄにて可視像化され、転写手段７内の
中間転写ベルト１２にブラックトナー像が転写される。

【００５２】一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト
１２に転写されている間に、画像ステーション１ｃで
は、ブラックパターン群との間隔が所定間隔Ｙになるよ
うなタイミングにて、図１に示すレジストパターン発生
手段１３から、露光手段６ｃを介して、シアン画像が形
成される画像ステーション１ｃに対して図２に示す４つ
のパターン群２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの潜像が
感光体ドラム２ｃに形成される。そして、現像手段４ｃ
にて可視像化され、転写手段７内の中間転写ベルト１２
にシアントナー像が転写される。

【００５３】以下、マゼンタトナー像、イエロートナー
像についても同様にして画像形成が行われ、中間転写ベ
ルト１２に図２に示すレジストパターンが形成される。

【００５４】（レジストパターンの検出）図３はパター
ン検出手段１４の光学系構成および回路構成を示してお
り、図４はパターン検出手段１４（１４ａ，１４ｂ）を
図１のカラー画像形成装置の左側から見たものである。

【００５５】図３および図４に示すように、パターン検
出手段１４（１４ａ，１４ｂ）には、レーザ光を照射す
る半導体レーザ２５（２５ａ，２５ｂ）、この半導体レ
ーザ２５を駆動するレーザ駆動回路２６、半導体レーザ
２５から照射されるレーザ光を光学的に絞って中間転写
ベルト１２上に導くレンズ（第１のレンズ）２７（２７
ａ，２７ｂ）、中間転写ベルト１２からの反射光を集光
するレンズ（第２のレンズ）２８（２８ａ，２８ｂ）が
配置されている。レンズ２７およびレンズ２８は同一の
もので、また、図３に示すように、反射光の拡散角θ２
が中間転写ベルト１２に向かうレーザ光の集光角θ１よ
りも大きくなるように配設されている。

【００５６】また、パターン検出手段１４には、レンズ
２８により集められた光を光電流に変換するフォトダイ
オード（フォトセンサ）２９（２９ａ，２９ｂ）、フォ
トダイオード２９からの光電流を電圧に変換して増幅す
る増幅手段３０、増幅手段３０の出力値Ｖｓと所定の基
準電位（比較値）Ｖｒとを比較し、ＶｓよりもＶｒが小
さいときにハイレベルを出力する比較手段３１が設置さ
れている。

【００５７】図示するように、パターン検出手段１４は
中間転写ベルト１２の上部において、画像ステーション
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの並び方向で且つ中間転写ベル
ト１２の幅方向の両端位置に、この中間転写ベルト１２
と所定の間隔をあけてそれぞれ１つずつ配置されてい
る。そして、半導体レーザ２５とフォトダイオード２９
とは、画像ステーション１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの並び
に対して直角方向に配設されている。したがって、パタ
ーン検出手段１４が占有するスペースを小さくすること
ができ、カラー画像形成装置を小型化することができる
ようになっている。

【００５８】ここで、半導体レーザ２５の光軸と中間転
写ベルト１２の表面の法線がなす角度と、フォトダイオ
ード２９の光軸と中間転写ベルト１２の表面の法線がな
す角度とは同一で、且つ２つの光軸は同一平面内にあ
る。したがって、フォトダイオード２９には、半導体レ
ーザ２５から中間転写ベルト１２に照射されたレーザ光
のうち正反射光成分が主に入射する。

【００５９】また、図４において、半導体レーザ２５
ａ，２５ｂはレーザ基板（基板）３２ａ，３２ｂ上にそ
れぞれ実装されており、フォトダイオード２９ａ，２９
ｂはフォトダイオード基板（基板）３３ａ，３３ｂ上に
それぞれ実装されている。レーザ基板３２ａ，３２ｂお
よびフォトダイオード基板３３ａ，３３ｂはいずれも長
方形形状をしており、長辺が中間転写ベルト１２の幅方
向に配設され、また、半導体レーザ２５ａ，２５ｂある
いはフォトダイオード２９ａ，２９ｂから見て基板３２
ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂの長い方が中間転写ベルト
１２と対向するように配設されている。これによりパタ
ーン検出手段１４ａ，１４ｂの占有スペースをさらに小
さくすることができるので、カラー画像形成装置を一層
小型化することができる。

【００６０】図５はレジストパターンとレーザ光とパタ
ーン検出手段１４内の信号の関係を示している。

【００６１】図５において、符号３４ａ，３４ｂ，３４
ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆは中間転写ベルト１２上の
レーザ光（ビームスポット）を示しており、レーザ光３
４ａはレジストパターン２１ａが照射範囲に入る直前の
状態、レーザ光３４ｂ，３４ｅはレジストパターン２１
ａが照射範囲に半分入った状態、レーザ光３４ｃ，３４
ｄはレジストパターン２１ａが照射範囲に全部入った状
態、レーザ光３４ｆはレジストパターン２１ａが照射範
囲から全て出た直後の状態をそれぞれ示している。な
お、説明上、図５ではレーザ光３４ａ〜３４ｆがレジス
トパターン２１ａに対して移動しているように示されて
いるが、実際はレジストパターン２１ａがレーザ光３４
ａ〜３４ｆに対して矢印Ａ方向に移動している。

【００６２】まず、レーザ駆動回路２６により駆動され
半導体レーザ２５から照射されたレーザ光が中間転写ベ
ルト１２の地肌部分（トナーが付着していない部分）に
当たると、中間転写ベルト１２地肌は黒色ではあるが光
沢性を持っているため５％程度の正反射特性を有し、フ
ォトダイオード２９に正反射光が入射する。そして、フ
ォトダイオード２９に入射した正反射光は光量に比例し
た光電流に変換され、増幅手段３０において光電流に比
例した電圧に変換された後、増幅された電圧が出力され
る（図５のレーザ光３４ａ，３４ｆの状態）。

【００６３】次に、中間転写ベルト１２上に形成された
レジストパターン２１ａが図２に示すようにパターン検
出手段１４ａ，１４ｂに対向する位置まで搬送され、レ
ジストパターン２１ａがレーザ光を覆い始めると、ブラ
ックトナーからなるレジストパターン２１ａに照射され
たレーザ光の大部分はトナーに吸収され、残りはトナー
表面で拡散反射（散乱）するため、正反射成分はほとん
ど発生せずフォトダイオード２９には光がほとんど入射
しない。そのため、光電流は減少し増幅手段３０の出力
Ｖｓの値も小さくなる。

【００６４】図５のレーザ光３４ｂ，３４ｅでは、レジ
ストパターン２１ａが当該レーザ光３４ｂ，３４ｅを半
分覆った状態で、レーザ光３４ａ，３４ｆの状態に比べ
るとフォトダイオード２９に入射される光は約半分とな
るので、増幅手段３０の出力Ｖｓは約２．５Ｖとなる。
また、図５のレーザ光３４ｃ，３４ｄでは、レジストパ
ターン２１ａが当該レーザ光３４ｃ，３４ｄを全部覆っ
た状態で、フォトダイオード２９に入射される光はほと
んどないので、増幅手段３０の出力Ｖｓは約１Ｖとな
る。したがって、このようにレーザ光３４ａ〜３４ｆ内
に占めるレジストパターン２１ａの割合の変化により、
図５に示す増幅手段３０の出力Ｖｓを得ることができ
る。

【００６５】さらに、増幅手段３０の出力Ｖｓを所定の
基準電位と比較することにより、図５に示す比較手段３
１の出力Ｖｏを得ることができ、これによりレジストパ
ターンを検出することができる。

【００６６】また、彩色トナーであるシアン、マゼン
タ、イエローのレジストパターンについても照射される
レーザ光の一部はトナーに吸収され、残りはトナー表面
で拡散反射（散乱）するため、正反射成分はほとんど発
生せず、上記ブラックトナーの場合と同様にレジストパ
ターンを検出することが可能である。

【００６７】以上説明したように、本実施の形態におけ
るレジストパターンの検出によれば、ＣＣＤを用いて蓄
積時間等の制約を受けることがないので、低価格な装置
で高速な検出を行うことが可能になる。

【００６８】また、検出に中間転写ベルト１２の正反射
を利用しているため、黒背景上のブラックトナーからな
るレジストパターンについても、シアントナー、マゼン
タトナー、イエロートナーからなるレジストパターンと
同様に、高精度な検出を行うことが可能になる。

【００６９】さらに、以上説明したパターン検出手段１
４の構成および配置により、パターン検出手段１４が占
有するスペースを小さくすることができるので、カラー
画像形成装置を小型化することが可能になる。

【００７０】中間転写ベルト１２に形成されたレジスト
パターンを形成直後に検出することができるので、検出
に要する時間を短くすることが可能になる。なお、この
検出動作は電源投入時のみならず、電源投入後も一定時
間おきに、あるいは状態（温度、消耗品交換）が変化し
た際に実施しなければならないので、検出時間を短縮す
ることは非常に大きな作用効果を有する。

【００７１】トナー飛散の影響を受けにくくなるので、
安定した検出を行うことが可能になる。

【００７２】２つのレンズ２７，２８を同一のものとし
たことにより、安価にパターン検出手段１４を構成する
ことが可能になる。

【００７３】パターン検出手段１４の半導体レーザ２５
から照射されたレーザ光がレンズ２７により中間転写ベ
ルト１２へ集光される集光角θ１に対して、フォトダイ
オード２９に組み合わされるもう１つのレンズ２８が受
光する中間転写ベルト１２から拡散した反射光の拡散角
θ２の方を大きくしたことにより、パターン検出手段１
４の取り付けのばらつき、半導体レーザ２５の光軸ず
れ、フォトダイオード２９の光軸ずれなどの許容量を大
きくすることが可能になるので、レジストパターンの検
出精度、信頼性を高めることができる。そして、これに
より、位置ずれ補正を正確に行い、高印字品質の出力画
像を得ることができる。また、パターン検出手段１４の
組み立て調整精度を緩めることができるので、調整作業
を簡素化して生産性を高めることができる。

【００７４】なお、その理由を以下において図６を用い
て説明する。図６はレーザ光が中間転写ベルトへの入射
する範囲Ｌと、フォトダイオードが受光できる範囲Ｒを
重ねて表示した説明図である。

【００７５】図６（ａ）は、パターン検出手段の取り付
け位置、取り付け角度などの誤差が一切ない基準状態を
表わしている。ここで、前述のようにレーザ光が中間転
写ベルトに入射するときの集光角よりフォトダイオード
が受光できる拡散角の方が大きくなっている。さらに、
フォトダイオードの受光可能範囲はある大きさをもつ
が、受光に用いられるレンズの光学倍率を含めると、検
出範囲は中間転写ベルトに入射するレーザ光のスポット
の大きさよりもはるかに大きくなる。本実施の形態で
は、スポット径が４０〜１００μｍであるのに対して、
フォトダイオードが受光可能な大きさは数ｍｍ角以上で
ある。

【００７６】次に図６（ｂ）に光軸ずれが生じた状態を
示す。この場合もレーザ光が中間転写ベルトへ入射する
範囲Ｌが、フォトダイオードが受光できる範囲Ｒ内にあ
るため、中間転写ベルトに入射したレーザ光は全てフォ
トダイオードで検出可能である。

【００７７】図６（ｃ）は光軸の角度ずれが生じた状態
を示す。この場合もレーザ光が中間転写ベルトへの入射
する範囲Ｌが、フォトダイオードが受光できる範囲Ｒ内
にあるため、中間転写ベルトに入射したレーザ光は全て
フォトダイオードで検出可能である。

【００７８】以上のことから、パターン検出手段１４の
取り付けのばらつき、半導体レーザ２５の光軸ずれ、フ
ォトダイオード２９の光軸ずれなどの許容量を大きくす
ることが可能であることが分かる。

【００７９】ところで、中間転写ベルト１２は回転して
いるので、ベルト面の高さの変化や角度の変化が生じる
ことがある。この場合もパターン検出手段１４の取り付
け位置、取り付け角度などの誤差が存在するときと同様
な現象（図６（ａ），図６（ｂ））が発生するが、この
ような構成により、レジストパターンを安定的に検出す
ることが可能になる。

【００８０】（位置ずれ補正演算）位置ずれ補正は、パ
ターン検出手段１４においてレジストパターンを検出し
た結果に基づき位置ずれの補正演算を行うものである。
以下にその処理内容を説明する。

【００８１】図７および図８はパターン検出手段１４ａ
の出力波形を、図９および図１０はパターン検出手段１
４ｂの出力波形を示している。

【００８２】（イ）副走査位置ずれ補正 図１３（ａ）に示す副走査位置ずれについては、図２に
示す画像ステーション１ｄ（ブラック）の第１のパター
ン２１ａと画像ステーション１ｃ（シアン）の第１のパ
ターン２２ａとの間隔Ｙ１を演算する。図７に示すよう
に、間隔Ｙ１はパターン検出手段１４ａの出力信号Ｖｏ
のレーザ点灯開始から１番目の立ち上がりエッジと３番
目の立ち上がりエッジ間を位置ずれ補正手段１５内のＣ
ＰＵ（図示せず）により計数し、その値Ｔ１と中間転写
ベルト１２の移動速度Ｖから次式で表すことができる。

【００８３】Ｙ１＝Ｔ１×Ｖ ・・・（１） また、図２に示す画像ステーション１ｄ（ブラック）の
第１のパターン２１ａと第２のパターン２１ｂとの間隔
Ｘ１を演算する。図８に示すように、間隔Ｘ１はパター
ン検出手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から
１番目の立ち上がりエッジと２番目の立ち上がりエッジ
間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）によ
り計数し、その値Ｔ４と中間転写ベルト１２の移動速度
Ｖから次式で表すことができる。

【００８４】Ｘ１＝Ｔ４×Ｖ ・・・（２） また、図２に示す画像ステーション１ｃ（シアン）の第
１のパターン２２ａと第２のパターン２２ｂとの間隔Ｘ
２を演算する。図８に示すように、間隔Ｘ２はパターン
検出手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から３
番目の立ち上がりエッジと４番目の立ち上がりエッジ間
を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）により
計数し、その値Ｔ５と中間転写ベルト１２の移動速度Ｖ
から次式で表すことができる。

【００８５】Ｘ２＝Ｔ５×Ｖ ・・・（３） さらに、間隔Ｙ１、間隔Ｘ１および間隔Ｘ２から画像ス
テーション１ｄの走査開始位置と画像ステーション１ｃ
の走査開始位置との距離Ｓ１を演算する。距離Ｓ１は次
式で表すことができる。

【００８６】 Ｓ１＝Ｙ１＋Ｘ２／２−Ｘ１／２ ・・・（４） 同様にして第１のパターン２１ａと画像ステーション１
ｂ（マゼンタ）の第１のパターン２３ａとの間隔Ｙ２を
演算する。図７に示すように、間隔Ｙ２はパターン検出
手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から１番目
の立ち上がりエッジと５番目の立ち上がりエッジ間を位
置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）により計数
し、その値Ｔ２と中間転写ベルト１２の移動速度Ｖから
次式で表すことができる。

【００８７】Ｙ２＝Ｔ２×Ｖ ・・・（５） また、図２に示す画像ステーション１ｂ（マゼンタ）の
第１のパターン２３ａと第２のパターン２３ｂとの間隔
Ｘ３を演算する。図８に示すように、間隔Ｘ３はパター
ン検出手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から
５番目の立ち上がりエッジと６番目の立ち上がりエッジ
間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）によ
り計数し、その値Ｔ６と中間転写ベルト１２の移動速度
Ｖから次式で表すことができる。

【００８８】Ｘ３＝Ｔ６×Ｖ ・・・（６） さらに、間隔Ｙ２、間隔Ｘ１および間隔Ｘ３から画像ス
テーション１ｄの走査開始位置と画像ステーション１ｂ
の走査開始位置との距離Ｓ２を演算する。距離Ｓ２は次
式で表すことができる。

【００８９】 Ｓ２＝Ｙ２＋Ｘ３／２−Ｘ１／２ ・・・（７） 同様にして第１のパターン２１ａと画像ステーション１
ａ（イエロー）の第１のパターン２４ａとの間隔Ｙ３を
演算する。図７に示すように、間隔Ｙ３はパターン検出
手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から１番目
の立ち上がりエッジと７番目の立ち上がりエッジ間を位
置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）により計数
し、その値Ｔ３と中間転写ベルト１２の移動速度Ｖから
次式で表すことができる。

【００９０】Ｙ３＝Ｔ３×Ｖ ・・・（８） また、図２に示す画像ステーション１ｂ（イエロー）の
第１のパターン２４ａと第２のパターン２４ｂとの間隔
Ｘ４を演算する。図８に示すように、間隔Ｘ４はパター
ン検出手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から
７番目の立ち上がりエッジと８番目の立ち上がりエッジ
間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）によ
り計数し、その値Ｔ７と中間転写ベルト１２の移動速度
Ｖから次式で表すことができる。

【００９１】Ｘ４＝Ｔ７×Ｖ ・・・（９） さらに、間隔Ｙ３、間隔Ｘ１および間隔Ｘ４から画像ス
テーション１ｄの走査開始位置と画像ステーション１ａ
の走査開始位置との距離Ｓ３を演算する。距離Ｓ３は次
式で表すことができる。

【００９２】 Ｓ３＝Ｙ３＋Ｘ４／２−Ｘ１／２ ・・・（１０） これらの距離Ｓ１、距離Ｓ２、距離Ｓ３と予め決められ
た設計値Ｙとの差により各色の副走査位置ずれ量を位置
ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）にて演算す
る。そして、以上のようにして求めた副走査位置ずれ量
を基に各色の副走査走査タイミングを調整することによ
って位置ずれを補正する。

【００９３】（ロ）主走査位置ずれ補正図１３（ｂ）に
示す主走査位置ずれは、副走査位置ずれ補正で求めた間
隔Ｘ１より走査開始位置までの距離Ｚ１を演算する。距
離Ｚ１は次式で表すことができる。

【００９４】 同様にして、間隔Ｘ２より走査開始位置までの距離Ｚ２
を演算する。距離Ｚ２は次式で表すことができる。

【００９５】 同様にして、間隔Ｘ３より走査開始位置までの距離Ｚ３
を演算する。距離Ｚ３は次式で表すことができる。

【００９６】 同様にして、間隔Ｘ４より走査開始位置までの距離Ｚ４
を演算する。距離Ｚ４は次式で表すことができる。

【００９７】 これらの距離Ｚ１、距離Ｚ２、距離Ｚ３、距離Ｚ４の差
により各色の主走査位置ずれ量を位置ずれ補正手段１５
内のＣＰＵ（図示せず）にて演算する。そして、以上の
ようにして求めた主走査位置ずれ量を基に各色の主走査
走査タイミングを調整することによって位置ずれを補正
する。

【００９８】（ハ）スキュー誤差補正 図１３（ｃ）に示すスキュー誤差は、図２に示す距離Ｓ
１、距離Ｓ２、距離Ｓ３、距離Ｓ４、距離Ｓ５、距離Ｓ
６を演算することにより求めることができる。距離Ｓ
１、距離Ｓ２、距離Ｓ３は式（４）、式（７）、式（１
０）で表される。また、距離Ｓ４、距離Ｓ５、距離Ｓ６
についても距離Ｓ１、距離Ｓ２、距離Ｓ３と同様に求め
ることができる。

【００９９】図２に示す画像ステーション１ｄ（ブラッ
ク）の第３のパターン２１ｃと画像ステーション１ｃ
（シアン）の第３のパターン２２ｃとの間隔Ｙ４を演算
する。

【０１００】図９に示すように、間隔Ｙ４はパターン検
出手段１４ｂの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から１番
目の立ち上がりエッジと３番目の立ち上がりエッジ間を
位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）により計
数し、その値Ｔ８と中間転写ベルト１２の移動速度Ｖか
ら次式で表すことができる。

【０１０１】Ｙ４＝Ｔ８×Ｖ ・・・（１５） また、図２に示す画像ステーション１ｄ（ブラック）の
第３のパターン２１ｃと第４のパターン２１ｂとの間隔
Ｘ５を演算する。図１０に示すように、間隔Ｘ５はパタ
ーン検出手段１４ｂの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始か
ら１番目の立ち上がりエッジと２番目の立ち上がりエッ
ジ間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）に
より計数し、その値Ｔ１１と中間転写ベルト１２の移動
速度Ｖから次式で表すことができる。

【０１０２】Ｘ５＝Ｔ１１×Ｖ ・・・（１６） また、図２に示す画像ステーション１ｃ（シアン）の第
３のパターン２２ｃと第４のパターン２２ｄとの間隔Ｘ
６を演算する。図１０に示すように、間隔Ｘ６はパター
ン検出手段１４ｂの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から
３番目の立ち上がりエッジと４番目の立ち上がりエッジ
間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）によ
り計数し、その値Ｔ１２と中間転写ベルト１２の移動速
度Ｖから次式で表すことができる。

【０１０３】Ｘ６＝Ｔ１２×Ｖ ・・・（１７） さらに、間隔Ｙ４、間隔Ｘ５および間隔Ｘ６から画像ス
テーション１ｄの走査終了位置と画像ステーション１ｃ
の走査終了位置との距離Ｓ４を演算する。距離Ｓ４は次
式で表すことができる。

【０１０４】 Ｓ４＝Ｙ４＋Ｘ６／２−Ｘ５／２ ・・・（１８） 同様にして第３のパターン２１ｃと画像ステーション１
ｂ（マゼンタ）の第３のパターン２３ｃとの間隔Ｙ５を
演算する。図９に示すように、間隔Ｙ５はパターン検出
手段１４ｂの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から１番目
の立ち上がりエッジと５番目の立ち上がりエッジ間を位
置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）により計数
し、その値Ｔ９と中間転写ベルト１２の移動速度Ｖから
次式で表すことができる。

【０１０５】Ｙ５＝Ｔ９×Ｖ ・・・（１９） また、図２に示す画像ステーション１ｂ（マゼンタ）の
第３のパターン２３ｃと第４のパターン２３ｄとの間隔
Ｘ７を演算する。図１０に示すように、間隔Ｘ７はパタ
ーン検出手段１４ｂの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始か
ら５番目の立ち上がりエッジと６番目の立ち上がりエッ
ジ間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）に
より計数し、その値Ｔ１３と中間転写ベルト１２の移動
速度Ｖから次式で表すことができる。

【０１０６】Ｘ７＝Ｔ１３×Ｖ ・・・（２０） さらに、間隔Ｙ５、間隔Ｘ５および間隔Ｘ７から画像ス
テーション１ｄの走査終了位置と画像ステーション１ｂ
の走査終了位置との距離Ｓ５を演算する。距離Ｓ５は次
式で表すことができる。

【０１０７】 Ｓ５＝Ｙ５＋Ｘ７／２−Ｘ５／２ ・・・（２１） 同様にして第３のパターン２１ｃと画像ステーション１
ａ（イエロー）の第３のパターン２４ｃとの間隔Ｙ６を
演算する。図９に示すように、間隔Ｙ６はパターン検出
手段１４ｂの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始から１番目
の立ち上がりエッジと７番目の立ち上がりエッジ間を位
置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）により計数
し、その値Ｔ１０と中間転写ベルト１２の移動速度Ｖか
ら次式で表すことができる。

【０１０８】Ｙ６＝Ｔ１０×Ｖ ・・・（２２） また、図２に示す画像ステーション１ｂ（イエロー）の
第３のパターン２４ｃと第４のパターン２４ｄとの間隔
Ｘ８を演算する。図１０に示すように、間隔Ｘ４はパタ
ーン検出手段１４ａの出力信号Ｖｏのレーザ点灯開始か
ら７番目の立ち上がりエッジと８番目の立ち上がりエッ
ジ間を位置ずれ補正手段１５内のＣＰＵ（図示せず）に
より計数し、その値Ｔ１４と中間転写ベルト１２の移動
速度Ｖから次式で表すことができる。

【０１０９】Ｘ８＝Ｔ１４×Ｖ ・・・（２３） さらに、間隔Ｙ６、間隔Ｘ５および間隔Ｘ８から画像ス
テーション１ｄの走査終了位置と画像ステーション１ａ
の走査終了位置との距離Ｓ６を演算する。距離Ｓ６は次
式で表すことができる。

【０１１０】 Ｓ６＝Ｙ６＋Ｘ８／２−Ｘ５／２ ・・・（２４） また、パターン検出手段１４ａの出力信号Ｖｏにおける
レーザ点灯開始から１番目の立ち上がりエッジまでの時
間をＴ０ａとすると、レーザ点灯開始地点から画像ステ
ーション１ｄの走査開始位置までの距離Ｓ０ａは次式で
表される。

【０１１１】 Ｓ０ａ＝Ｔ０ａ／Ｖ＋Ｘ１／２ ・・・（２５） 一方、パターン検出手段１４ｂの出力信号Ｖｏにおける
レーザ点灯開始から１番目の立ち上がりエッジまでの時
間をＴ０ｂとすると、レーザ点灯開始地点から画像ステ
ーション１ｄの走査終了位置までの距離Ｓ０ｂは次式で
表される。

【０１１２】 Ｓ０ｂ＝Ｔ０ｂ／Ｖ＋Ｘ５／２ ・・・（２６） 以上より、画像ステーション１ｄのスキュー誤差は距離
Ｓ０ａと距離Ｓ０ｂとの差、画像ステーション１ｃのス
キュー誤差は（Ｓ０ａ＋Ｓ１）と（Ｓ０ｂ＋Ｓ４）との
差、画像ステーション１ｂのスキュー誤差は（Ｓ０ａ＋
Ｓ２）と（Ｓ０ｂ＋Ｓ５）との差、画像ステーション１
ａのスキュー誤差は（Ｓ０ａ＋Ｓ３）と（Ｓ０ｂ＋Ｓ
６）との差を演算することにより求めることができる。

【０１１３】以上のようにして求めたスキュー誤差量を
基に各色の露光手段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ内の光学系
をアクチュエータ（図示せず）により調整することによ
って位置ずれを補正する。

【０１１４】（ニ）倍率誤差補正 図１３（ｄ）に示す倍率誤差は、各画像ステーションの
走査幅を演算することにより求めるとことができる。画
像ステーション１ｄの走査幅Ｗ１、画像ステーション１
ｃの走査幅Ｗ２、画像ステーション１ｂの走査幅Ｗ３、
画像ステーション１ａの走査幅Ｗ４はそれぞれ次式で表
すことができる。

【０１１５】 Ｗ１＝Ｌ２＋Ｚ１＋Ｚ５ ・・・（２７） Ｗ２＝Ｌ２＋Ｚ２＋Ｚ６ ・・・（２８） Ｗ３＝Ｌ２＋Ｚ３＋Ｚ７ ・・・（２９） Ｗ４＝Ｌ２＋Ｚ４＋Ｚ８ ・・・（３０） これらの走査幅Ｗ１、走査幅Ｗ２、走査幅Ｗ３、走査幅
Ｗ４の差より各色の倍率誤差量を求めることができる。

【０１１６】以上のようにして求めたスキュー誤差量を
基に各色の露光手段６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ内の光学系
（図示せず）をアクチュエータ（図示せず）により調整
することによって位置ずれを補正する。

【０１１７】（実施の形態２）図１１は本発明の実施の
形態２におけるパターン検出手段の光学系構成および回
路構成を示す説明図である。なお、後に説明する実施の
形態３を含め、カラー画像形成装置の全体構成は図１に
示すものと同一となっている。

【０１１８】図１１に示すように、パターン検出手段に
は、レーザ光を照射する半導体レーザ２５、この半導体
レーザ２５を駆動するレーザ駆動回路２６、半導体レー
ザ２５から照射されるレーザ光を光学的に絞って中間転
写ベルト１２上に導くレンズ２７が配置されている。ま
た、半導体レーザ２５とレンズ２７との間には、レーザ
光を分岐するホログラム光学素子（光分岐手段）３５が
配置されている。そして、半導体レーザ２５、レンズ２
７およびホログラム光学素子３５の光軸は相互に一致し
ており、且つ中間転写ベルト１２に対して垂直となるよ
うに配設されている。

【０１１９】また、パターン検出手段には、レンズ２７
により集められた光を光電流に変換するフォトダイオー
ド２９が設けられている。そして、このフォトダイオー
ド２９は、ホログラム光学素子３５により分岐されたレ
ーザ光が入射する位置に配設されている。さらに、パタ
ーン検出手段には、フォトダイオード２９からの光電流
を電圧に変換して増幅する増幅手段３０、増幅手段３０
の出力値Ｖｓと所定の基準電位Ｖｒとを比較し、Ｖｓよ
りもＶｒが小さいときにハイレベルを出力する比較手段
３１が設置されている。

【０１２０】なお、本実施の形態のパターン検出手段
は、実施の形態１で説明した図２および図４と同様、中
間転写ベルト１２の回転方向に対して直交する幅方向の
両端位置に、この中間転写ベルト１２と所定の間隔をあ
けてそれぞれ１個ずつの合計２個配置されている。

【０１２１】本実施の形態の動作について図１１を用い
て説明する。なお、位置ずれの検出・補正動作であるレ
ジストパターンの生成、レジストパターンの検出および
位置ずれ補正演算の動作は実施の形態１と同様であり、
パターン検出手段の構成・動作が異なるのみであるの
で、位置ずれの検出・補正動作についての説明は省略
し、パターン検出手段の動作についてのみ説明する。

【０１２２】レーザ駆動回路２６に駆動された半導体レ
ーザ２５はレーザ光を放射する。そして、放射されたレ
ーザ光はホログラム光学素子３５を透過してレンズ２７
に入射する。レンズ２７に入射したレーザ光はレンズ２
７により屈折して光学的に絞り込まれ、中間転写ベルト
１２上にスポットを形成する。

【０１２３】ここで、前述のように半導体レーザ２５、
レンズ２７およびホログラム光学素子３５の光軸は相互
に一致しているため、レーザ光の光軸も中間転写ベルト
１２に対して垂直となる。このため、中間転写ベルト１
２で正反射したレーザ光は再びレンズ２７に入射する。
レンズ２７に入射したレーザ光はレンズ２７により屈折
してホログラム光学素子３５に入射する。

【０１２４】ホログラム光学素子３５により入射したレ
ーザ光は回折し、光路を曲げられてフォトダイオード２
９に入射する。そして、フォトダイオード２９は入射し
たレーザ光の強度に比例した光電流を出力する。

【０１２５】これにより、実施の形態１と同様、中間転
写ベルト１２の地肌部分では正反射したレーザ光がフォ
トダイオード２９に入射するので、フォトダイオード２
９は大きな電流を出力する。また、パターン２１が形成
された部分では正反射成分が極めて小さくなるので、フ
ォトダイオード２９が出力する電流も極めて小さくな
る。

【０１２６】以上のことから、本実施の形態において
も、レジストパターンを高速、高精度で検出して位置ず
れ補正を正確に行うことが可能となる。

【０１２７】また、パターン検出手段を構成する半導体
レーザ２５、レンズ２７およびホログラム光学素子３５
の光軸が相互に一致し、且つこの光軸が中間転写ベルト
１２と直交しているので、これらの部品がほぼ一直線上
に並ぶことになり、パターン検出手段をコンパクトにす
ることが可能である。

【０１２８】さらに、本実施の形態では、半導体レーザ
２５、ホログラム光学素子３５およびフォトダイオード
２９を分離したものとして記載しているが、ＣＤ−ＲＯ
Ｍドライブなどで用いられるように、これらが一体化さ
れたデバイスも利用することも可能である。そして、こ
れによりパターン検出手段をさらにコンパクトにするこ
とができ、カラー画像形成装置の小型化を図ることが可
能である。また、このデバイスに備えられたピント調整
出力を利用することで、パターン検出手段のスポット位
置調整の自動化や簡略化が可能となる。なお、一体化さ
れたデバイスは多くの種類が市場に提供されている。

【０１２９】（実施の形態３）図１２は本発明の実施の
形態３におけるパターン検出手段の光学系構成および回
路構成を示す説明図である。

【０１３０】図１２に示すように、パターン検出手段に
は、レーザ光を照射する半導体レーザ２５、この半導体
レーザ２５を駆動するレーザ駆動回路２６、半導体レー
ザ２５から照射されるレーザ光を中間転写ベルト２上に
絞るレンズ２７が配置されている。また、半導体レーザ
２５とレンズ２７との間には、レーザ光を分岐するハー
フミラー（光分岐手段）３６が配置されている。そし
て、半導体レーザ２５およびレンズ２７の光軸は相互に
一致しており、且つ中間転写ベルト１２に対して垂直と
なるように配設されている。ハーフミラー３６は、ミラ
ー面がこの光軸に対して斜めに配置されており、本実施
の形態では、ミラー面は光軸に対して４５°に傾斜して
いる。

【０１３１】また、パターン検出手段には、レンズ２７
により集められた光を光電流に変換するフォトダイオー
ド２９が設けられており、このフォトダイオード２９
は、ハーフミラー３６により分岐されたレーザ光が入射
する位置に配設されている。さらに、パターン検出手段
には、フォトダイオード２９からの光電流を電圧に変換
して増幅する増幅手段３０、増幅手段３０の出力値Ｖｓ
と所定の基準電位Ｖｒとを比較し、ＶｓよりもＶｒが小
さいときにハイレベルを出力する比較手段３１が設置さ
れている。

【０１３２】なお、本実施の形態のパターン検出手段
は、実施の形態１で説明した図２および図４と同様、中
間転写ベルト１２の回転方向に対して直交する幅方向の
両端位置に、この中間転写ベルト１２と所定の間隔をあ
けてそれぞれ１個ずつの合計２個配置されている。

【０１３３】本実施の形態の動作について図１２を用い
て説明する。なお、位置ずれの検出・補正動作であるレ
ジストパターンの生成、レジストパターンの検出および
位置ずれ補正演算の動作は実施の形態１および実施の形
態２と同様であり、パターン検出手段の構成・動作が異
なるのみであるので、位置ずれの検出・補正動作につい
ての説明は省略し、パターン検出手段の動作についての
み説明する。

【０１３４】レーザ駆動回路２６に駆動された半導体レ
ーザ２５はレーザ光を放射する。そして、放射されたレ
ーザ光の一部はハーフミラー３６を透過してレンズ２７
に入射する。レンズ２７に入射したレーザ光はレンズ２
７により屈折して光学的に絞り込まれ、中間転写ベルト
１２上にスポットを形成する。

【０１３５】ここで、前述のように半導体レーザ２５、
レンズ２７の光軸は相互に一致しているため、レーザ光
の光軸も中間転写ベルト１２に対して垂直となる。この
ため、中間転写ベルト１２で正反射したレーザ光は再び
レンズ２７に入射する。そして、レンズ２７に入射した
レーザ光はレンズ２７により屈折し、ハーフミラー３６
に入射する。ハーフミラー３６により入射したレーザ光
の一部は反射し、光路を曲げられてフォトダイオード２
９に入射する。そして、フォトダイオード２９は、入射
したレーザ光の強度に比例した光電流を出力する。

【０１３６】これにより、実施の形態１および実施の形
態２と同様、本実施の形態においても、中間転写ベルト
１２の地肌部分では正反射したレーザ光がフォトダイオ
ード２９に入射するので、フォトダイオード２９は大き
な電流を出力する。また、パターン２１が形成された部
分では正反射成分が極めて小さくなるので、フォトダイ
オード２９が出力する電流も極めて小さくなる。

【０１３７】以上のことから、実施の形態１および実施
の形態２と同様、本実施の形態においても、レジストパ
ターンを高速、高精度で検出して位置ずれ補正を正確に
行うことが可能となる。

【０１３８】さらに、パターン検出手段を構成する半導
体レーザ２５およびレンズ２７の光軸が相互に一致し、
且つこの光軸が中間転写ベルト１２と直交しているの
で、これらの部品がほぼ一直線上に並ぶことになり、パ
ターン検出手段をコンパクトにすることが可能である。

【０１３９】以上、実施の形態１、実施の形態２および
実施の形態３では、転写・搬送手段は中間転写ベルト１
２が用いられたカラー画像形成装置にて説明したが、中
間転写ドラムを用いた場合にも同様に適用することがで
きる。

【０１４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、安価な
構成でレジストパターンを高速、高精度にて検出して位
置ずれ補正を正確に行うことが可能になり、印字品質の
高い画像を得ることができるという有効な効果が得られ
る。

【０１４１】また、本発明によれば、転写材に形成され
たレジストパターンを形成直後に検出することができる
ので、検出に要する時間を短くすることが可能になると
いう有効な効果が得られる。

【０１４２】さらに、本発明によれば、トナー飛散の影
響を受けにくくなるので、安定した検出を行うことが可
能になるという有効な効果が得られる。

【０１４３】パターン検出手段を転写材の幅方向の両端
位置に配置し、半導体レーザとフォトセンサを複数の画
像ステーションの並びに対して直角方向に配設すれば、
パターン検出手段の占有スペースを小さくすることがで
きるので、カラー画像形成装置を小型化することが可能
になるという有効な効果が得られる。

【０１４４】半導体レーザとフォトセンサの取り付けら
れた基板を、その長辺が転写材の幅方向に配設し、半導
体レーザおよびフォトセンサから見て長い方が転写材と
対向するように配設すれば、パターン検出手段の占有ス
ペースをさらに小さくすることができるので、カラー画
像形成装置を一層小型化することが可能になるという有
効な効果が得られる。

【０１４５】第１のレンズと第２のレンズとを相互に同
一のものにすれば、安価にパターン検出手段を構成する
ことが可能になるという有効な効果が得られる。

【０１４６】第１のレンズにより転写材へ集光されるレ
ーザ光の集光角よりも転写材から反射して第２のレンズ
に集光される反射光の拡散角の方が大きくなるように第
１のレンズと第２のレンズとを配設すれば、パターン検
出手段の取り付けのばらつき、半導体レーザの光軸ず
れ、フォトダイオードの光軸ずれなどの許容量を大きく
することができ、レジストパターンの検出精度、信頼性
を高めることが可能になるという有効な効果が得られ
る。

【０１４７】これにより、位置ずれ補正を正確に行い、
高印字品質の出力画像を得ることが可能になるという有
効な効果が得られる。

【０１４８】また、パターン検出手段の組み立て調整精
度を緩めることができるので、調整作業を簡素化して生
産性を高めることが可能になるという有効な効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成
装置の構成を示す概略図

【図２】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成
装置の転写手段内の中間転写ベルト上でのレジストパタ
ーンとパターン検出手段との配置を示す説明図

【図３】パターン検出手段の光学系構成および回路構成
を示す説明図

【図４】パターン検出手段を図１のカラー画像形成装置
の左側から見た説明図

【図５】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成
装置でのレジストパターンとレーザ光とパターン検出手
段内の信号との関係を示す説明図

【図６】レーザ光が中間転写ベルトへの入射する範囲と
フォトダイオードが受光できる範囲を重ねて示す説明図

【図７】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成
装置での一方のパターン検出手段の出力信号を示す波形
図

【図８】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成
装置での一方のパターン検出手段の出力信号を示す波形
図

【図９】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成
装置での他方のパターン検出手段の出力信号を示す波形
図

【図１０】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形
成装置での他方のパターン検出手段の出力信号を示す波
形図

【図１１】本発明の実施の形態２におけるパターン検出
手段の光学系構成および回路構成を示す説明図

【図１２】本発明の実施の形態３におけるパターン検出
手段の光学系構成および回路構成を示す説明図

【図１３】転写画像の位置ずれの種類を示す説明図

【図１４】従来のレジストパターン検出手段の構成を示
す説明図

【図１５】従来における中間転写ベルト上のレジストパ
ターンとパターン検出手段との配置を示す説明図

【図１６】従来における中間転写ベルト上のレジストパ
ターンとパターン検出手段との配置とパターン検出手段
の出力信号とを示す説明図

【図１７】従来における中間転写ベルト上のレジストパ
ターンとパターン検出手段との配置とパターン検出手段
の出力信号とを示す説明図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 画像ステーション ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 感光体ドラム（感光体） ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 現像手段 ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ 露光手段 ７ 転写手段 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 露光光 １２ 中間転写ベルト（転写材） １３ レジストパターン発生手段 １４ パターン検出手段 １５ 位置ずれ補正手段 ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ レジストパターン ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ レジストパターン ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ レジストパターン ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ レジストパターン ２５ 半導体レーザ ２７ レンズ（第１のレンズ） ２８ レンズ（第２のレンズ） ２９ フォトダイオード（フォトセンサ） ３２ａ，３２ｂ レーザ基板（基板） ３３ａ，３３ｂ フォトダイオード基板（基板） ３５ ホログラム光学素子（光分岐手段） ３６ ハーフミラー（光分岐手段） θ１ 集光角 θ２ 拡散角

フロントページの続き (72)発明者 川野 裕三 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 貞元 章 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 梶原 忠之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H030 AA01 AB02 AD12 BB02 BB16 BB23 BB44 BB56 5C072 AA03 BA04 BA19 CA02 CA06 DA02 DA05 DA21 HA02 JA07 NA01 NA04 RA18 UA18 XA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】潜像が形成される感光体および前記感光体
   に形成された前記潜像をトナー画像として顕画化する現
   像手段が現像色に対応して設けられた複数の画像ステー
   ションと、 それぞれの前記感光体に光を照射して潜像を形成する複
   数の露光手段と、 複数の前記画像ステーションで形成された各色のトナー
   画像を転写材に順次重ね合わせて転写し、前記転写材上
   に合成像を形成する転写手段と、 複数の前記露光手段にレジストパターンを発生させ、前
   記露光手段に対応して設けられた前記画像ステーション
   に所定のレジストパターンを形成するレジストパターン
   発生手段と、 レーザ光を照射する半導体レーザ、前記半導体レーザか
   ら照射されたレーザ光を前記転写材上に集光する第１の
   レンズ、前記転写材からの反射光を集光する第２のレン
   ズおよび前記第２のレンズにより集光されたレーザ光を
   検出するフォトセンサで構成され、前記転写材上に転写
   された前記レジストパターンを検出するパターン検出手
   段と、 前記パターン検出手段により検出された結果に基づき位
   置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを有することを特
   徴とするカラー画像形成装置。
2. 【請求項２】前記パターン検出手段は前記転写材の幅方
   向の両端位置に、この転写材と所定の間隔をあけてそれ
   ぞれ配置され、 前記半導体レーザと前記フォトセンサは、複数の前記画
   像ステーションの並びに対して直角方向に配設されてい
   ることを特徴とする請求項１記載のカラー画像形成装
   置。
3. 【請求項３】前記半導体レーザと前記フォトセンサとは
   それぞれ基板に取り付けられており、 前記基板は、その長辺が前記転写材の幅方向に配設され
   るとともに、前記半導体レーザおよび前記フォトセンサ
   から見て長い方が前記転写材と対向するように配設され
   ていることを特徴とする請求項１または２記載のカラー
   画像形成装置。
4. 【請求項４】前記第１のレンズと前記第２のレンズとは
   相互に同一のものであることを特徴とする請求項１、２
   または３記載のカラー画像形成装置。
5. 【請求項５】前記第１のレンズにより前記転写材へ集光
   されるレーザ光の集光角よりも前記転写材から反射して
   前記第２のレンズに集光される反射光の拡散角の方が大
   きくなるように前記第１のレンズと前記第２のレンズと
   が配設されていることを特徴とする請求項１、２、３ま
   たは４記載のカラー画像形成装置。
6. 【請求項６】潜像が形成される感光体および前記感光体
   に形成された前記潜像をトナー画像として顕画化する現
   像手段が現像色に対応して設けられた複数の画像ステー
   ションと、 それぞれの前記感光体に光を照射して潜像を形成する複
   数の露光手段と、 複数の前記画像ステーションで形成された各色のトナー
   画像を転写材に順次重ね合わせて転写し、前記転写材上
   に合成像を形成する転写手段と、 複数の前記露光手段にレジストパターンを発生させ、前
   記露光手段に対応して設けられた前記画像ステーション
   に所定のレジストパターンを形成するレジストパターン
   発生手段と、 前記転写材に対して垂直にレーザ光を照射する半導体レ
   ーザ、前記半導体レーザから照射されたレーザ光を前記
   転写材上に集光するレンズ、前記転写材からの反射光を
   分岐する光分岐手段および前記光分岐手段により分岐さ
   れたレーザ光を検出するフォトセンサで構成され、前記
   転写材上に転写された前記レジストパターンを検出する
   パターン検出手段と、 前記パターン検出手段により検出された結果に基づき位
   置ずれを補正する位置ずれ補正手段とを有することを特
   徴とするカラー画像形成装置。
7. 【請求項７】前記光分岐手段はホログラム光学素子また
   はハーフミラーであることを特徴とする請求項６記載の
   カラー画像形成装置。