JP2005173253A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
複数のセンサを用いて位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を同時に読み込み、短時間で高精度の検出を行うことにより、マシンダウンタイムの少ない、生産性の高い画像形成装置を提供する。
【解決手段】
画像データ信号に応じたトナー像を形成する作像エンジンと、トナー像が多重転写される移動体と、この移動体上へ位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を形成させる基準パターン像制御部と、前記移動体の進行方向と直行する方向に配置される複数のセンサと、位置ずれ情報及び／又は濃度誤差情報を検出する検出情報抽出部とから構成されるカラー画像形成装置において、第１検出モードでは、位置ずれ情報のみを検出する一方、第２検出モードでは、位置ずれ情報及び濃度誤差情報を同時に検出することを特徴とするものである。
【選択図】 図８

Description

本発明は、電子写真方式を適用している画像形成装置において、往復運動あるいは回転運動を行う移動体上に位置ずれ検出用基準パターン像及び濃度誤差検出用基準パターン像を複数のセンサの読み込み位置に対応して形成させ、位置ずれ及び濃度誤差を検出する方法の改良に関する。

特開２０００−２５０３０４号公報 特開２００２−２４４３７１号公報

タンデム型のカラー画像形成装置では、画像データに応じてトナー像を形成する作像エンジンがイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色毎に設けられており、各作像エンジンによって形成されたトナー像を記録シートや中間転写体ベルト等の移動体に対して順次転写し、最終的に４色のトナー像が重なりあった合成トナー像を形成することでフルカラー画像を得ている。移動体上におけるトナー像の重ね合わせを正確に行うためには、移動体上に形成された各色トナー像の位置ずれ量を、そして、色再現及び階調性を最適に保つには、移動体上に形成された各色トナー像の濃度誤差をそれぞれ正確に把握することが重要であり、かかる目的達成のため、従来よりタンデム型のカラー画像形成装置には前記受像体の位置ずれ量や濃度誤差を把握するための検出装置が設けられている。具体的には、無端状の記録シート搬送ベルトや中間転写体ベルトの表面に特定のタイミングで位置ずれ検出用基準パターン像や濃度誤差検出用基準パターン像を形成し、各基準パターン像が検出装置を通過する際に出力される信号の間隔や出力値より演算処理を行い、移動体の回転方向及び軸方向への位置ずれ量や濃度誤差を検出するように構成されている。

往復運動或いは回転運動する移動体上の基準パターン像の位置ずれ及び濃度誤差を検出する装置として最も一般的なものとしては、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを組み合わせて一体化したセンサがある(特開２０００−２５０３０４号公報)。このセンサは、前記発光素子で前記移動体上の基準パターン像を照射し、該基準パターン像からの反射光を前記受光素子へ入射させるものであり、前記基準パターン像が前記センサを通過した際の出力信号の間隔や出力値から位置ずれ量や濃度誤差を検出する。その他に、１つの受光素子に対し、２つの発光素子を有するセンサにより、同様の方法にて位置ずれ及び濃度誤差を検出するものもある(特開２００２−２４４３７１号公報)。

前記センサを使用し、位置ずれ検出及び濃度誤差検出を行うカラー画像形成装置における、センサ１０１の配置と、移動体１００上に形成される各基準パターン像の配列例を示しているのが図１４である。このカラー画像形成装置では、濃度誤差検出用基準パターン像に続き、位置ずれ検出用基準パターン像をセンサ１０１により、読み込む構成となっている。濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、シアン(Ｄ_c)、イエロー(Ｄ_Y)、マゼンタ(Ｄ_M)、ブラック(Ｄ_K)の順に、そして、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、シアン(Ｍ_c)、マゼンタ(Ｍ_M)、シアン(Ｍ_c)、イエロー(Ｍ_Y)、シアン(Ｍ_c)、ブラック(Ｍ_K)の順に、それぞれ２つセンサの読み込み位置Ｆに対応して形成されている。ここで、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄがセンサ１０１を通過する際には、各色毎に、特定の出力値を有する信号が出力され、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍがセンサ１０１を通過する際には、特定の間隔を有する信号が出力される。そして、これら２種類の出力信号からそれぞれ濃度誤差及び位置ずれ量が検出される。しかし、この配列例においては、濃度誤差検出を行った後、位置ずれ検出を行うため、両方の検出を終えるのに時間が掛かり、マシンダウンタイムが長くなってしまう。その結果、画像形成装置としての生産性が落ちてしまうという問題がある。

更に、レーザＲＯＳを搭載したカラー画像形成装置では、カラー画像の色ずれ精度の要求レベルによって、ＢＯＷずれや主走査倍率バランスずれ等の調整が必要となる。ＢＯＷずれは、図１５(ａ)にて示されているように、データ上移動体１００の主走査方向に平行な直線(図中直線Ｘ)パターン像が、作像エンジンにおけるレーザＲＯＳのミラーの僅かな歪等により、移動体１００の中央部において画像形成位置が副走査方向へずれてしまい、位置ずれ検出用基準パターン像が、図１５(ａ)における弓状の曲線Ｂ上に形成されてしまう状態のことである。そして、主走査倍率バランスずれは、移動体１００の主走査方向に対し、一定間隔を空けて前記移動体の副走査方向に平行な直線(図中直線Ｙ)を形成した際に、移動体１００の主走査方向の倍率が部分的にずれてしまうことをいう(図中直線Ｇ)。ここで、図１５のように、２つのセンサ２を使用するカラー画像形成装置においては、移動体１００の中央部にてこれらＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれが発生した際、各センサ１０１(図示せず)の読み込み位置Ｆでは、画像形成位置が合っていても、その他の位置においては画像形成位置がずれ、結果的にＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれが残ってしまう場合がある。

カラー画像形成装置がレーザＲＯＳの場合、カラー画像の色ずれ精度の要求レベルによっては、出荷時におけるＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれの調整が不可欠であり、移動体中央部にセンサを配置する必要がある。しかし、これらＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれは、一度調整すれば、その後は比較的狂い難い。そのため、複数のセンサを装備している場合、毎回の位置ずれ検出において、中央部のセンサで位置ずれ検出を行うことは無駄となってしまう。

また、カラー画像形成装置でＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれを自動調整できない場合、手動にてミラー等の傾きを調整することがある。この時、ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれがある程度残っていると、主走査方向の両端近傍の２箇所にセンサを装備した一般的なカラー画像形成装置で位置ずれ検出を行っても、画像中央ではこれらのずれが残ってしまうといった問題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、複数のセンサを用いて位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を同時に読み込み、短時間で高精度の検出を行うことにより、マシンダウンタイムの少ない、生産性の高い画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、図１に示されているように、画像データ信号に応じたトナー像を形成する作像エンジン１１と、この作像エンジン１１からトナー像が多重転写される移動体１４と、この移動体１４上へ位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を形成させる基準パターン像制御部１２と、前記移動体１４の進行方向と直行する方向に配置される複数のセンサ１０と、前記基準パターン像が前記センサ１０を通過する際に出力される信号から位置ずれ情報及び／又は濃度誤差情報を検出する検出情報抽出部１３とから構成されるカラー画像形成装置において、第１検出モードでは、前記基準パターン像制御部１２が、移動体１４上における全てのセンサ１０の読み込み位置に対応して位置ずれ検出用基準パターン像を形成させ、前記検出情報抽出部１３が、前記センサ１０の出力信号から位置ずれ情報のみを検出する一方、第２検出モードでは、前記基準パターン像制御部１２が、移動体１４上における少なくとも１つの該センサ１０の読み込み位置に対応して濃度検出用基準パターン像を、そして残りの前記センサ１０の読み込み位置に対応して位置ずれ検出用基準パターン像を形成させ、前記検出情報抽出部１３が、該センサ１０の出力信号から位置ずれ情報及び濃度誤差情報を同時に検出することを特徴とするものである。

このような本発明の画像形成装置において、前記作像エンジンは、電子写真方式を用いた画像形成装置に用いられている作像エンジンを適用することが好ましい。つまり、画像読取部で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータなどで作成された原画像信号を入力する画像処理部と、この入力された原画像信号を各色の画像情報に分解した後、変調されたレーザ光線をラスタ照射させるＲＯＳ(レーザ出力部)と、接触帯電器に一様帯電され、その表面へレーザ光線がラスタ照射される各色感光体とから構成されるものである。

前記移動体は、各色感光体上に形成されたトナー像を転写でき、伸縮し難い材質により形成されているものであればよい。そして、その駆動手段としては、該移動体を駆動させるのに十分な出力を有するものであることが好ましい。また、その移動経路を繰返し移動する該移動体が、前記移動体自身の主走査方向や副走査方向に対しずれが生じ難い支持方法を適用すればよい。

基準パターン像制御部は、位置ずれ検出や濃度誤差検出が必要な時に、前記作像エンジンへ位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を移動体上へ形成させるための画像データ信号を送るように設定しなければならない。この位置ずれ検出や濃度誤差検出が必要となるのは、例えば、画像形成装置の電源を入れた直後、前回の検出から所定枚数の画像を出力した後、又は、前回の検出から装置内温度が所定温度変化した時等である。

移動体上に形成された各基準パターン像から位置ずれや濃度誤差を検出するセンサは、発光素子と受光素子とを組み合わせ、各基準パターン像を発光素子により照射した際に、受光素子へ各基準パターン像からの反射光を入射できるものであればよい。そして、前記移動体の進行方向と直行する方向に複数配置し、必要に応じその数を設定することが好ましい。

検出情報抽出部は、複数の前記センサにより検出された出力信号の間隔や出力値より演算処理を行い、移動体上に形成された基準パターン像の位置ずれ量や濃度誤差を検出できるものである。そして、それら検出結果を位置ずれ情報や濃度誤差情報として制御部へ送るものでなければならない。

カラー画像形成装置におけるユーザの画質変動に対する要求は、人間の色識別能力の限界に近いところまできており、厳しくなっている。そのため、画質変動を抑えるには、位置ずれ検出や濃度誤差検出が必要不可欠となる。しかし、必要以上に検出を行うのでは、マシンのダウンタイムが長くなり、生産性が悪くなるばかりではなく、画像を形成するという本来の目的以外でのトナー消費量が増えるという問題が生じることになる。そこで、各検出が要求される精度や必要とされるタイミングに応じたものとするため、前記移動体上に形成される基準パターン像の配列を２種類設け、それぞれ第１検出モードと第２検出モードとした。

まず、第１検出モードにおいては、全てのセンサの読み込み位置に対応して位置ずれ検出用基準パターン像が移動体上に形成されている。この配列では、全てのセンサで位置ずれを検出することになり、前記移動体の主走査方向及び副走査方向の位置ずれを高い精度にて検出することができ、ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれの検出に適している。しかし、これらＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれは、一度調整した後は比較的狂い難いので、必要に応じ、第１検出モードに切替えられる構成とすればよい。第１検出モードに切替えるのは、例えば、工場出荷時の調整やサービスマンによる調整後、画像形成に係る特定部品の交換を検知した時、ユーザにより高画質モード等のコマンド選択があった時、そして、前回の検出から装置内温度が所定温度変化した時又は前回の検出から所定枚数の画像の出力があった後等が該当する。また、第１検出モードでは、ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれだけではなく、副走査マージン、主走査マージン、副走査倍率、主走査倍率及びスキューの補正もでき、これらの補正についても、必要に応じ第１検出モードへ切替えることにより、行えるものとなっている。

次に、第２検出モードでは、複数のセンサのうち少なくとも１つの読み込み位置に対応して濃度検出用基準パターン像が、そしてその他残りのセンサの読み込み位置に対応して位置ずれ検出用基準パターン像が移動体上に形成されている。この配列では、１つのセンサで濃度誤差を検出し、そして、残り全てのセンサで位置ずれ検出するので、２つの検出を同時に行うことができる。この配列により、位置ずれ検出及び濃度誤差検出に要する時間を短縮でき、マシンのダウンタイムを少なくすることが可能となる。従って、本モードは、画像形成装置の電源を入れた後や前回の検出から装置内温度が所定温度変化した時又は前回の検出から所定枚数の画像の出力があった後、そして、特定のインターロック開閉後等、通常使用時に適用することが好ましい。また、前記第２検出モードでは、位置ずれ検出及び濃度誤差検出だけではなく、副走査マージン、主走査マージン、副走査倍率、主走査倍率及びスキューの補正も行うことが可能である。

前記第１検出モード及び第２検出モードにおける所定温度変化及び所定枚数の画像の出力は、それぞれ、各検出モードについて異なる基準値を設定することが可能であり、適宜設定すればよい。例えば、第１検出モードでは、第２検出モードよりも所定温度変化を大きく、そして、所定枚数の画像の出力を多く設定すれば、第２検出モードよりも少ない頻度ではあるものの、定期的に高精度の検出を行うことができる設定となる。

カラー画像形成装置でＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれを自動調整できない場合、第２検出モードにおける検出データは、ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれが含まれておらず、前記第２検出モードでの検出結果をそのまま補正データとして適用した場合、前記ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれが補正されないため、出力された画像に色ずれが発生してしまうことになる。そこで、このような問題を解消するために、第１検出モードにおけるＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれの検出結果を装置に記憶させるとよい。そして、第２検出モード適用時には第１検出モードにおいて記憶させた検出結果を第２検出モードの検出結果に含めることにより、全特性の検出結果を補正データへ反映させることができる。

前記ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれは一度調整した後は比較的狂い難いが、第１検出モードでこれらのずれ量が検出された際には補正が必要となる。例えば、第１検出モードにおいてＢＯＷずれが発生していた場合、中央部分の画像が部分的にずれていることになる。この場合、前記第１検出モードにおいて検出されたＢＯＷずれを小さくするため、画像中央部分のずれ量を画像へ全体的に分配(以下「誤差分配」という)し、画像全体での副走査方向色ずれが最小となるように補正するとよい。また、主走査倍率バランスずれについても前記ＢＯＷずれと同様に、そのずれ量を画像へ全体的に誤差分配することにより補正を行うとよい。この補正方法により、画像全体でのずれ量を最小限に抑えることができる。

以上のように構成される本発明の画像形成装置によれば、複数のセンサを用いて位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を同時に読み込み、短時間で高精度の検出を行うことにより、マシンダウンタイムを少なく、生産性を高くすることが可能となる。

以下添付図面に基づいて本発明の検出モードを画像形成装置に適用した場合の実施例を詳細に説明する。

図２は、本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。本構成図は、接触帯電器で感光体表面を帯電した後、レーザ光線の照射により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像するゼログラフィエンジンをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について備えたタンデム型のカラー電子写真方式の画像形成装置のＩＯＴ（イメージアウトプットターミナル：画像出力部）の概要が示されている。尚、図中では画像形成装置の画像読取部や画像処理部などは省略している。

この画像形成装置のＩＯＴは、図中矢印Ａの方向にて回転する４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、この各感光体の表面を帯電する接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、帯電された各感光体表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、各感光体上に静電潜像を形成するＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、各感光体上の静電潜像を各色現像剤で現像して感光体上にトナー像を形成する現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、感光体上の各色トナー像を中間転写体ベルト６に転写する一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、中間転写体ベルト６上のトナー像を用紙Ｐに転写する二次転写器７と、用紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器９と、用紙Ｐを収納する用紙トレイＴと、各感光体の表面をクリーニングするクリーナ(図示せず)と、各感光体表面の残留電荷を除去する除電器(図示せず)と、中間転写体ベルト６表面に転写された画像濃度制御及び画像形成位置調整用基準パターン像を検出するセンサ１０と、中間転写体ベルト表面をクリーニングするベルトクリーナ８とから構成されている。

本構成図に示されている画像形成装置における画像形成動作としては、先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータ（図示せず）などで作成された原画像信号は画像処理部（図示せず）に入力される。この入力画像信号は、各色の画像情報に分解された後、ＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力され、レーザ光線Ｌが変調される。そして、この変調されたレーザ光線Ｌは、接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより一様帯電された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に照射される。この各感光体表面にレーザ光線Ｌがラスタ照射されると、各感光体上にはそれぞれ入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。続いて、各色現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより各感光体上の静電潜像がトナーにより現像され、各感光体上にトナー像が形成される。各感光体上に形成されたトナー像は、各一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより中間転写体ベルト６に転写される。この中間転写体ベルト６へトナー像の転写が終了した各感光体は、クリーナにより表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、除電器により残留電荷が除去される。

次に、中間転写体ベルト６上のトナー像は、二次転写器７により、用紙トレイから送られてくる用紙Ｐ上に転写された後、定着器９により用紙Ｐ上に転写されたトナー像が定着され所望の画像が得られる。用紙Ｐ上へのトナー像の転写が終了した中間転写体ベルトは６、ベルトクリーナ８により表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、温度・湿度などの環境条件や経時劣化などの影響により、画像濃度、各色トナー像の位置ずれ、色再現及び階調性やカブリといった画像変動が起こる。そのため、用紙Ｐへの画像出力前、或いは出力待機中に画像濃度調整や画像位置調整を行う必要がある。その方法としては、まず、中間転写体ベルト６上に、画像濃度調整用及び画像位置調整用の基準パターン像を形成する。そして、この基準パターン像をセンサ１０により検出し、検出情報抽出部(図示せず)へ出力信号を送る。更に、この出力信号から得られた濃度変動や位置ずれ量の結果より、必要に応じ、前記画像濃度調整及び画像位置調整を行っている。

画像形成装置に適用されるセンサ１０を構成する受光素子１０ａと発光素子１０ｂの位置関係を示しているのが図３である。基準パターン像を検出する際には、発光素子１０ｂにより、中間転写体ベルト６上に形成されている基準パターン像が照射される。そして、基準パターン像から反射される反射光が受光素子１０ａへ入射され、受光素子１０ａで受光された反射光の濃度に応じた信号が出力される。従って、発光素子１０ｂと受光素子１０ａの位置関係は、発光素子１０ｂの照射による基準パターン像からの反射光が受光素子１０ａへ入射される配置となっている。

図４は、中間転写体ベルト６上に形成された位置ずれ検出用基準パターン像Ｍとセンサ１０の中間転写体ベルト６上における視野領域Ｒとの位置関係を時経過に沿って示したものであり、下方のグラフ（ａ）はセンサ１０の視野領域Ｒの位置に応じたセンサ出力信号の波形を示すものである。また、最下段のグラフ（ｂ）は前記ピーク検知回路から出力される画像形成位置調整用基準パターン像Ｍのピーク検知信号を時経過と対応させて示したものである。ここで、制御用マークはその各辺Ｍ₁、Ｍ₂の太さｔが視野領域Ｒの直径ｄと同一より僅かに小さく形成されている。

中間転写体ベルト６上に一次転写された位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、かかる中間転写体ベルト６の回転に伴ってセンサ１０の前面を通過し、センサ１０の視野領域Ｒを横切ることになる。位置ずれ検出用基準パターン像Ｍが中間転写体ベルト６と共に移動し、センサ１０の視野領域Ｒが図４に示される中間転写体ベルト上のＡ点に差し掛かると、かかる視野領域Ｒ内に位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの一辺Ｍ₁が進入してくることになるので、センサ出力信号が変化を開始する。更に位置ずれ検出用基準パターン像Ｍが移動すると、視野領域Ｒに含まれる位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの面積、すなわち視野領域Ｒと位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの一辺Ｍ₁との重複面積が拡大するので、センサ出力信号は徐々に上昇し、視野領域Ｒが位置ずれ検出用基準パターン像Ｍによって略覆われるＢ点においてセンサ出力信号は最大となる。

前述の如く、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの各辺Ｍ₁、Ｍ₂の太さｔはセンサ１０の視野領域Ｒの直径ｄよりも僅かに小さく形成されていることから、位置ずれ検出用基準パターン像ＭがＢ点を過ぎると、今度は視野領域Ｒに含まれる位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの面積、すなわち視野領域Ｒと位置ずれ検出用基準パターン像Ｍとの重複面積が減少していくので、センサ出力信号は徐々に下降し、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍがセンサ１０の視野領域Ｒから完全に脱した時点でセンサ出力信号は最小となる（Ｃ点）。

このように図４に示した例では、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの一辺Ｍ₁がセンサ１０の視野領域Ｒを通過する際に（Ａ点からＢ点の間）、かかる視野領域Ｒと制御用マークＭとの重複面積が中間転写体ベルト６の進行に伴って連続的に変化しており、同じ強度のセンサ出力信号が継続してセンサ１０から出力されることがないように構成されている。すなわち、センサ出力信号には瞬間的に最大値が発生することになる。このようなセンサ出力信号の波形は、センサ１０の視野領域Ｒを円形状に形成すると共に、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの太さを視野領域Ｒの直径と同一にするか、それよりも小さくすることで容易に得ることができる。

多色刷印刷機、カラー複写機、カラープリンタ等では、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍを中間転写体ベルト等の移動体上に形成する際に、その時の温度湿度等の環境条件によって位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの太さが変化してしまうこともあり、センサ１０の視野領域Ｒの直径と完全に同一の太さの位置ずれ検出用基準パターン像Ｍを形成することは困難である。従って、前述の如く、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの太さが視野領域Ｒの直径よりも小さい場合であっても、センサ出力信号の波形に瞬間的な最大値が発生することは、実際にカラープリンタ等を構成する際に有利である。

図４に示すようにセンサ出力信号の波形に瞬間的な最大値が発生する場合、その最大値は位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの一辺Ｍ₁の太さ方向の中心位置（重心位置）がセンサ１０の視野領域Ｒの中心位置に合致した場合に発生する。従って、前記ピーク検知回路でセンサ出力信号の最大値（ピーク）を検知し、図４（ｂ）に示すように、この最大値に合わせてパルス状のピーク検知信号を出力するように構成すれば、かかるピーク検知信号の立ち上がりエッジ部分が位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの一辺Ｍ₁の中心位置（重心位置）を示していることになり、かかるＭ₁の位置を正確に検出することができる。

また、本図における位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、中間転写体ベルト６の移動方向に対して異なる方向へ略４５度に傾斜した２辺Ｍ₁、Ｍ₂を有してＶ字状に形成されていることから、この位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの一つをセンサ１０で検出することにより、主走査方向と副走査方向の位置ずれ量を一度に把握することができるようになっている。すなわち、センサ出力信号は視野領域ＲがＣ点に達することで一旦は最小となるが、かかる視野領域ＲがＤ点を過ぎると、再び位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの辺Ｍ₂と視野領域Ｒが重なり始めることから、再度立ち上がり始め、かかる辺Ｍ₂の太さ方向の中心位置が視野領域Ｒの中心位置と重なったＥ点で最大値を示す。そして、Ｍ₂と視野領域Ｒの重複面積が減少するにつれて、センサ出力信号も小さくなり、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍが視野領域Ｒから脱したＦ点で最小出力に戻るのである。

このため、本図のようなＶ字状の位置ずれ検出用基準パターン像Ｍをセンサ１０で検出し、検出情報抽出部で読み込むと、図４（ｂ）に示すように、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍの各辺Ｍ₁、Ｍ₂の太さ方向の中心位置（重心位置）が視野領域Ｒの中心位置と重なったＢ点及びＥ点に対応して、一対のパルス状ピーク検知信号がピーク検知回路から出力される結果となる。

３つのＶ字状位置ずれ検出用基準パターン像をセンサ１０で検出した際のタイミングチャートを示しているのが図５である。本図の例では、位置ずれ検出用基準パターン像は、シアン、イエロー、シアンの順番に並んでおり、各位置ずれ検出用基準パターン像がセンサ１０を通過した際の出力されるセンサ出力信号と、このセンサ出力信号の最大値を検出するピーク検知信号とが示されている。Ｖ字状の位置ずれ検出用基準パターン像Ｍがセンサ１０を通過すると、図４に示したように、各辺Ｍ₁、Ｍ₂の太さ方向の中心位置(重心位置)が視野領域Ｒの中心位置と重なり、重複面積が最大となる点で、センサ出力信号の最大値がパルス状の波形で示される。そして、このセンサ出力信号の最大値が検出され、ピーク検知信号として出力される。ここで、位置ずれ測定開始からピーク検知信号が出力されるまでの時刻をｔＡ１とする。そして、基準パターン像の残り１辺の通過に伴い、ピーク検知回路で検出されるピーク検知信号が出力されるまでの時刻をｔＡ２とする。以後、同様にして、イエロー、シアンの基準パターン像の通過に伴い、ピーク検知信号が出力されるまでの時刻ｔＴ１、ｔＴ２、ｔＢ１、ｔＢ２を順次測定する。

位置ずれ量は、各基準パターン像におけるピーク検知信号が出力される時間間隔から算出される。具体的には、予め基準となる時間間隔を測定し、その基準時間間隔と、測定された時間間隔とを比較し、その差より各基準パターン像の基準位置に対する位置ずれ量を求める。例えば、図４を用いて説明すると、基準の時間間隔に対し、測定された時間間隔が長い場合、基準パターン像Ｍは、同図上方へ位置ずれしていることになる。逆に、時間間隔が短い場合、基準パターン像Ｍは、下方へ位置ずれしていることになる。

濃度誤差検出用基準パターン像をセンサ１０により検出した際のタイミングチャートを示しているのが図６である。本図においては、シアン、イエロー、マゼンタの濃度誤差検出用基準パターン像がセンサ１０を通過した際のセンサ出力信号と、ピーク検知信号と、ピークホールド信号とが示されている。ここで、シアンの濃度誤差検出用基本パターン像がセンサ１０を通過すると、センサの出力信号は、シアンのトナー量に対応したパルス状の波形となる。この際、センサ出力信号の最大値が検出されピーク検知信号が出力される。そして、このピーク検知信号の立上がりパルスをトリガとして、シアンのトナー量に対応したセンサ出力信号の最大値がピークホールド信号として出力され、シアンの濃度電圧(Ｖｃ)が測定される。イエロー、マゼンタの濃度誤差検出用基準パターン像も同様に、ピークホールド信号からイエローの濃度電圧（Ｖｙ）、マゼンタの濃度電圧（Ｖｍ）が測定される。尚、検出時、センサ１０の発光素子により、中間転写体ベルト６が照射された際には、受光素子へその反射光が入射するため、センサ出力信号の濃度電圧は、図のように０にはならないが、説明の便宜上、図中では０としている。

図７は、図２に示されているカラー画像形成装置において、基準パターン像の形成からセンサ１０による基準パターン像の検出を経て位置ずれ情報及び濃度誤差情報が抽出されるまでの流れを示しているブロック図である。本図において、作像エンジンは、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、ＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋとにより示されており、接触帯電器と、各色現像器は省略されている。

通常の画像出力時では、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られた原画像信号や外部のコンピュータ（図示せず）などで作成された原画像信号は、画像処理部(図示せず)で各色の画像情報に分解され、画像データとしてＲＯＳ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力される。そして、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋへレーザ光線がラスタ照射されると、各感光体上には、それぞれ入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。その後、各色現像器(図示せず)により、各感光体上の静電潜像がトナーにより現像され、各感光体上にトナー像が形成される。このトナー像は中間転写体ベルト６に転写され、更に、用紙Ｐ(図せず)へ転写され、カラー画像が形成される。

一方、位置ずれ検出及び濃度誤差検出をする際には、中間転写体ベルト６の所定位置に所定の基準パターン像を形成させる画像データが基準パターン像制御部１２からＲＯＳ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋへ送られる。そして、通常の画像出力時と同様の過程を経て、感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に基準パターン像のトナー像が形成される。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから中間転写体ベルト６上に転写された各基準パターン像は、センサ１０により検出され、センサ１０からの出力信号は、検出情報抽出部１３へ送られる。この検出情報抽出部１３では、各基準パターン像の位置ずれ量や濃度誤差が算出され、位置ずれ情報や濃度誤差情報を制御部(図示せず)へ送り、各調整が行われている。

センサ１０を５つ装備する画像形成装置における第１検出モードでの各基準パターン像の配列例を示しているのが図８である。５つのセンサ１０は、中間転写体ベルト６の進行方向と直行する方向に配置されている。読み込み位置Ｆは、各センサ１０の読み込み位置を示しており、中間転写体ベルト６上の読み込み位置Ｆに対応する位置に、各基準パターン像は形成されている。本実施例における中間転写体ベルト６上の各基準パターン像は、中間転写体ベルト６の進行方向に対し、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄを読み込んだ後、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍを読み込む順に形成されている。濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、両端及び中央以外に配置されている２つのセンサ１０の読み込み位置Ｆに対応する位置に、シアン(Ｄ_c)、イエロー(Ｄ_Y)、マゼンタ(Ｄ_M)、ブラック(Ｄ_K)の順に並んでいる。位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、全ての読み込み位置Ｆに対応する位置に、シアン(Ｍ_c)、マゼンタ(Ｍ_M)、シアン(Ｍ_c)、イエロー(Ｍ_Y)、シアン(Ｍ_c)、ブラック(Ｍ_K)の順に並んでいる。本実施例においては、２軸のデータで濃度誤差を検出し、５軸のデータで位置ずれを検出している。従って、複数の出力信号を各検出に使用することができ、高精度な検出が可能となっている。

図９は、センサ１０を５つ装備する画像形成装置における第２検出モードでの各基準パターン像の配列例を示している。本実施例でのセンサ１０の配置は、図８での実施例と同様のものとなっている。位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、両端及び中央に配置されているセンサ１０の読み込み位置Ｆに、そして、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、それ以外の２つのセンサ１０の読み込み位置Ｆにそれぞれ対応させ、中間転写体ベルト６上に形成されている。また、図８と同様に、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、シアン(Ｍ_c)、マゼンタ(Ｍ_M)、シアン(Ｍ_c)、イエロー(Ｍ_Y)、シアン(Ｍ_c)、ブラック(Ｍ_K)の順に、そして、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、シアン(Ｄ_c)、イエロー(Ｄ_Y)、マゼンタ(Ｄ_M)、ブラック(Ｄ_K)の順に並んでいる。本実施例では、センサ１０からの３軸のデータによる位置ずれ検出と、２軸のデータによる濃度誤差検出とを、１回の検出動作にて同時に行うことができるように各基準パターン像が配列されているため、両方の検出に要する時間を短縮することが可能となり、マシンのダウンタイムを少なくすることができる。

次に、３つのセンサ１０を装備する画像形成装置における第１検出モードでの各基準パターン像の配列例を示しているのが図１０である。本実施例においては、３つのセンサ１０が中間転写体ベルト６の進行方向と直行する方向に配置されている。読み込み位置Ｆは、各センサ１０の読み込み位置を示しており、中間転写体ベルト６上の読み込み位置に対応する位置に、各基準パターン像は形成されている。本実施例における中間転写体ベルト６上の各基準パターン像は、図８での実施例と同様に、中間転写体ベルト６の進行方向に対し、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄを読み込んだ後、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍを読み込む順に形成されている。濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、中央の読み込み位置Ｆに対応する位置に、シアン(Ｄ_c)、イエロー(Ｄ_Y)、マゼンタ(Ｄ_M)、ブラック(Ｄ_K)の順に並んでいる。位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、全ての読み込み位置Ｆに対応する位置に、シアン(Ｍ_c)、マゼンタ(Ｍ_M)、シアン(Ｍ_c)、イエロー(Ｍ_Y)、シアン(Ｍ_c)、ブラック(Ｍ_K)の順に並んでいる。本実施例では、１軸のデータで濃度誤差を検出し、３軸のデータで副走査マージン、主走査マージン、倍率、スキューだけでなく、ＢＯＷずれ及び倍率バランスずれも検出できる構成となっている。

図１１は、図１０の実施例における第２検出モードの各基準パターン像の配列例を示している。本実施例でのセンサ１０の配置は、図１０の実施例と同様のものとなっている。位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、両端に位置するセンサ１０の読み込み位置Ｆに、そして、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、中央の読み込み位置Ｆに対応させ、中間転写体ベルト６上に形成されている。また、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍは、シアン(Ｍ_c)、マゼンタ(Ｍ_M)、シアン(Ｍ_c)、イエロー(Ｍ_Y)、シアン(Ｍ_c)、ブラック(Ｍ_K)の順に、そして、濃度誤差検出用基準パターン像Ｄは、シアン(Ｄ_c)、イエロー(Ｄ_Y)、マゼンタ(Ｄ_M)、ブラック(Ｄ_K)の順に並んでいる。本実施例では、センサ１０からの２軸のデータによる位置ずれ検出と、１軸のデータによる濃度誤差検出との両検出を、１回の検出動作にて同時に行うことができるように、各基準パターン像が配列されている。そのため、検出の所要時間を短縮することができ、マシンのダウンタイムを少なくすることが可能となっている。また、位置ずれ検出センサ１０からの２軸のデータにより、副走査マージン、主走査マージン、倍率及びスキューの検出も行っている。しかし、狂い難いＢＯＷずれ及び倍率バランスずれの検出は行っておらず、これらの検出のため、基準パターン像を中間転写体ベルト６上に形成する必要がなく、検出におけるトナー消費量を抑えることができる。

これら図８〜１１までの各実施例における第１検出モード及び第２検出モードは、予めどのような条件にて適用するかを決めておくとよい。第１検出モードでは、精度の高い検出を行うことができる。しかし、位置ずれ検出及び濃度誤差検出を同時に行えず、検出の所要時間は長くなるため、通常の使用条件で適用するのは好ましくない。一方、第２検出モードでは、位置ずれ検出及び濃度誤差検出を同時に行うことができ、検出の所要時間が短いので、生産性を重視したい通常の使用条件で適用するのが好ましい。従って、第２検出モードは、画像形成装置の電源を入れた後や特定のインターロック開閉後、そして、前回の検出から装置内温度が所定温度変化した時又は所定枚数の画像が出力された時等に適用するとよい。逆に、第１検出モードは、多少時間を要しても精度の高い検出が必要な場合に適用するとよい。例えば、第１検出モード及び第２検出モードを任意に切替え可能な構成とし、工場出荷時やサービスマンによる調整時、画像形成に係る特定部品の交換後等に、第１検出モードを適用する構成にすることが好ましい。これは、ＢＯＷずれや主走査倍率バランスずれが画像形成装置の設置場所の移動や作像エンジンの交換等により狂い、通常使用時においては、殆ど狂わないので、任意に検出モードを選択できる構成とすれば、通常使用時には第２検出モードを適用し、検出によるマシンダウンタイムを短くすることができるからである。また、第１検出モードにおける前回の検出から装置内温度が所定温度変化した時や所定枚数の画像が出力された後の設定については、第２検出モードよりも大きい温度変化量又は多い所定枚数を設定するとよい。

図１２は、中間転写体ベルト６上に形成された位置ずれ検出量基準パターン像Ｍ_AがＢＯＷずれを起こしている状態を示している。曲線Ｂ₁は、中間転写体ベルト６の主走査方向に平行な基準線Ｘと、両端の読み込み位置Ｆとの交点Ｑにて交わっている。そして、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍ_Aは、それぞれ曲線Ｂ₁上の読み込み位置Ｆに対応する位置に形成されている。この位置ずれ検出用基準パターン像Ｍ_Aを第２検出モードにより検出する場合、濃度誤差検出を行っている中央部のセンサでは、位置ずれ検出用基準パターン像Ｍ_Aの位置ずれを検出できず、ＢＯＷずれが残ってしまうことがある。このような場合には、工場出荷時やサービスマンによる調整時における第１検出モードでの検出時に、３つのセンサでＢＯＷずれを検出する。そして、この検出されたＢＯＷずれを小さくするため、画像中央部でのずれ量を画像へ全体的に均等となるように誤差分配する。この誤差分配により、曲線Ｂ₁の中央部でのＢＯＷずれは、中間転写体ベルト６上で均一に分配され、中間転写体ベルト６上に形成される画像の色ずれ量を全体的に小さくすることができる。この時、３箇所の読み込み位置Ｆにおいて、補正後の位置ずれ検出用基準パターン像Ｍ_Bは、曲線Ｂ₂上に形成されており、それぞれ基準線Ｘからのずれ量は等しい。

主走査倍率バランスずれを示しているのが図１３である。中間転写体ベルト６の副走査方向に平行な基準線Ｙは、各読み込み位置Ｆと合致しており、主走査倍率バランスがずれていない状態を示している。しかし、この主走査倍率バランスずれを第２検出モードにより検出する場合、直線Ｇ₁のように、両端の読み込み位置Ｆでずれがなくても、中央部でのずれを検出できず、主走査倍率バランスずれが残ってしまうことがある。この場合、図１２でのＢＯＷずれと同様に、第１検出モード適用時に、３つのセンサ(図示せず)で主走査倍率バランスずれを検出する。そして、この検出された主走査倍率バランスずれを小さくするため、画像中央部でのずれ量を画像へ全体的に均等となるように誤差分配を行う。この誤差分配により、中間転写体ベルト６上に形成される画像の色ずれを全体的に小さくすることができる。この時、直線Ｇ₂は、直線Ｇ₁を中間転写体ベルト６の主走査方向に左へ平行移動されており、３箇所の読み込み位置Ｆにおいて、基準線Ｙからのずれ量は等しい。

上述のように、第２検出モードでは中央部に配置されているセンサでは位置ずれ検出を行っておらず、ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれは検出できない。そのため、第１検出モードでのＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれの検出結果を装置に記憶させ、第２検出モードへこの検出結果を適用することにより、副走査マージン、主走査マージン、主走査倍率、副走査倍率、スキュー、ＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれの全検出結果から補正データを作成することができる。また、図１２及び図１３のような３つのセンサではなく、５つのセンサを適用する画像形成装置では、第１検出モードで５つ、第２検出モードで３つのセンサで位置ずれの検出が可能である。この画像形成装置においてはより高次の主走査線の曲がり(リニアリティ)や細かい部分倍率誤差を更に細かく誤差分配することができ、より高い精度にて色ずれを補正することが可能となる。

本発明における基準パターン像形成から位置ずれ情報及び濃度誤差情報が抽出されるまでの流れを示している模式図である。 本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置に適用されるセンサを示している図である。 中間転写体ベルト上における位置ずれ検出用基準パターン像とセンサの視野領域との位置関係を時経過に沿って示している図である。 位置ずれ検出用基準パターン像をセンサで検出した際のタイミングチャートを示している図である。 濃度誤差検出用基準パターン像をセンサで検出した際のタイミングチャートを示している図である。 基準パターン像の形成から位置ずれ情報及び濃度誤差情報が抽出されるまでの流れを示しているブロック図である。 ５つのセンサを装備する画像形成装置で本発明の第１検出モードを適用した場合における各基準パターン像の配列例を示している図である。 ５つのセンサを装備する画像形成装置で本発明の第２検出モードを適用した場合における各基準パターン像の配列例を示している図である。 ３つのセンサを装備する画像形成装置で本発明の第１検出モードを適用した場合における各基準パターン像の配列例を示している図である。 ３つのセンサを装備する画像形成装置で本発明の第２検出モードを適用した場合における各基準パターン像の配列例を示している図である。 ３つのセンサを装備する画像形成装置において、ＢＯＷずれに本発明の誤差分配を適用した例を示している図である。 ３つのセンサを装備する画像形成装置において、主走査倍率バランスずれに本発明の誤差分配を適用した例を示している図である。 従来の画像形成装置における各基準パターン像の配列例を示している図である。 画像形成装置におけるＢＯＷずれ及び主走査倍率バランスずれを示している図である。

符号の説明

６・・・中間転写体ベルト、１０・・・センサ、Ｆ・・・読み込み位置、Ｄ_c・・・濃度誤差検出用基準パターン像(シアン)、Ｄ_Y・・・濃度誤差検出用基準パターン像(イエロー)、Ｄ_M・・・濃度誤差検出用基準パターン像(マゼンタ)、Ｄ_K・・・濃度誤差検出用基準パターン像(ブラック)、Ｍ_c・・・位置ずれ検出用基準パターン像(シアン)、Ｍ_M・・・位置ずれ検出用基準パターン像(マゼンタ)、Ｍ_Y・・・位置ずれ検出用基準パターン像(イエロー)、Ｍ_K・・・位置ずれ検出用基準パターン像(ブラック)

Claims (4)

1. 画像データ信号に応じたトナー像を形成する作像エンジンと、この作像エンジンからトナー像が多重転写される移動体と、この移動体上へ位置ずれ検出用基準パターン像及び／又は濃度誤差検出用基準パターン像を形成させる基準パターン像制御部と、前記移動体の進行方向と直行する方向に配置される複数のセンサと、前記基準パターン像が前記センサを通過する際に出力される信号から位置ずれ情報及び／又は濃度誤差情報を検出する検出情報抽出部とから構成されるカラー画像形成装置において、
   第１検出モードでは、前記基準パターン像制御部が、移動体上における全てのセンサの読み込み位置に対応して位置ずれ検出用基準パターン像を形成させ、前記検出情報抽出部が、前記センサの出力信号から位置ずれ情報のみを検出する一方、
   第２検出モードでは、前記基準パターン像制御部が、移動体上における少なくとも１つの該センサの読み込み位置に対応して濃度誤差検出用基準パターン像を、そして残りの前記センサの読み込み位置に対応して位置ずれ検出用基準パターン像を形成させ、前記検出情報抽出部が、該センサの出力信号から位置ずれ情報及び濃度誤差情報を同時に検出することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記第１検出モードと前記第２検出モードとでは、補正内容が異な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. 前記第１検出モードにおいて検出された位置ずれ情報の結果を前記第２検出モードにおいて加味し、位置ずれの補正をすることを特徴とする請求項１又は２記載のカラー画像形成装置。
4. 前記第１検出モードと前記第２検出モードとでは、その実行のトリガとなる条件を別々に持つことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のカラー画像形成装置。
   

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