JP2010175833A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置ずれ補正用パターンに使用するトナー付着量を低減し、付着トナーによる印刷紙汚れを防ぐ。
【解決手段】搬送ベルト５上に形成されたパターンに光ビームを照射し、当該パターンからの正反射光と拡散反射光を検出するＴＭセンサ１７，１８，１９と、位置ずれ補正用パターンの検出結果に基づいて搬送ベルト５上の画像の位置ずれ量を検出し、ＴＭセンサ１７，１８，１９による付着量補正用パターン３０の検出結果に基づいて当該パターンのトナー付着量を演算するＣＰＵと、を備え、前記ＣＰＵは付着量補正用パターン３０の検出結果から位置ずれ補正用パターンの検出信号とスレッシュライン４０が交差する検出スレッシュ位置４１ＢＫ＿３，４で検出が可能な最も小さい単位面積当りの付着量を算出し、この最も小さい単位面積当りの付着量で位置ずれ補正用パターンを作像する。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数色を重ねあわせて可視画像を得る際に行われる複数色の画像位置の位置ずれ補正機能を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ、デジタル複合機などの画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、色毎に画像を形成し、最後に４色の画像を重畳してフルカラーの可視画像を形成することが一般に行われている。このようにして画像を形成する画像形成装置としては、例えばタンデム型カラー画像形成装置が知られている。タンデム型画像形成装置には、間接転写方式のものと直接転写方式のものがあり、前者では像担持体に担持された画像を１次転写する中間転写ベルト上、後者では像担持体に担持された画像を直接転写する転写紙を搬送する搬送ベルト上に色毎に位置ずれ補正用のパターンを形成し、この補正用パターンを光学的センサで読み取って画像の書き込みタイミングを補正し、４色重畳する位置が一致するようにしている。このようなタンデム式の画像形成装置としては、例えば特許文献１（特許第２８５８７３５号公報）及び２特許第２６４２３５１号公報）に記載された発明が公知である。

この位置ずれ補正用パターンは搬送ベルト（図１）や中間転写ベルト（図２）上に作像されて、ベルト上のクリーニング機構によって回収され、ユーザーの目に触れることはない。

他方、感光体や転写ベルト上の印刷領域外にテストパターンを作成し、その反射率のデータから濃度や位置情報を類推して画像濃度や画像位置等に関する画像プロセス条件を制御する方法は広く知られている。かかる画像プロセス条件の制御では、テストパターンの読み取り終了後、作成したテストパターンは印刷画像として排出されないため、ベルトクリーナ等により廃棄するかリサイクル装置等で再利用される。また、かかる画像プロセス条件の制御では、電源オンから印刷可能になるまでの準備期間にテストパターンを作成するものや、印刷中の非画像領域にテストパターンを作成するものが知られている。

この種の技術として例えば特許文献３（特開２００８−０４０４５４号公報）に記載された発明が公知である。この発明は、像担持体上に形成されたテストパターンに光を照射し、その反射光を二つの受光素子で検知し、テストパターンの濃度情報を取得する画像形成装置において、センサに対する検知面の距離や角度変動による影響を少なくし、安定した画像品質を得ることを目的とするもので、１つの発光部と二つの受光部を備え、第１の受光部は正反射を受光する位置に配置され、第２の受光部は拡散光を受光する位置に配置され、かつ、前記発光部から照射された光と像担持体面からの正反射光との光軸を含む面が像担持体の進行方向と平行になるように発光部と第１の受光部が配置され、かつ第２の受光部は、前記発光部と正反射光との光軸を含む面にないようにしたことを特徴とするものである。

前記先行技術では、露光装置内の温度上昇に伴う反射ミラーずれによって、位置ずれが頻繁に発生することがあり、この位置ずれを補正するために、高頻度で位置ずれ補正を実行する必要がある。さらに、高い位置合わせ精度が要求される場合には、位置合わせ精度を高めるために、多数の位置ずれ補正用パターンを作像する必要がある。このように高頻度で位置ずれ補正用パターンを搬送ベルトや中間転写ベルト上に形成すると、大量の位置ずれ補正用パターンが作像され、
・ベルト上で飛散トナーが発生する。
・クリーニングすることができなかったトナーが発生する。
・転写紙との転写位置（２次転写位置）に付着する。
・直接、転写紙に付着する。
等の現象が起こる。この現象による付着トナーは画像印刷時に印刷紙に転写され、汚れの原因となる。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、位置ずれ補正用パターンに使用するトナー付着量を低減し、付着トナーによる印刷紙汚れを防ぐことにある。

前記課題を解決するため、第１の手段は、複数の像担持体が無端状搬送体の移動方向に沿って並設され、各々の像担持体に対して電子写真工程により異なる色の画像を形成し、前記無端状搬送体に転写する複数の作像手段と、前記無端状搬送体に前記作像手段によって位置ずれ補正用パターンと付着量補正用パターンを形成するパターン形成手段と、前記無端状搬送体上に形成された前記パターンに光ビームを照射し、当該パターンからの正反射光と拡散反射光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る前記位置ずれ補正用パターンの検出結果に基づいて前記無端状搬送体上の画像の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、前記パターン検出手段による前記付着量補正用パターンの検出結果に基づいて当該パターンのトナー付着量を演算する付着量演算手段と、を備えた画像形成装置であって、前記パターン検出手段が前記位置ずれ補正用パターンからの反射光を検出したときの反射光強度が所定の反射光レベルであるときに前記位置ずれ補正用パターンを検出したと判断し、前記付着量演算手段は、前記パターン検出手段による前記付着量補正用パターンの検出結果に対して前記位置ずれ補正用パターンを検出したと判断したときの前記所定の反射光レベルでスレッシュしたときに、当該反射光レベルより小さく、かつ、単位面積あたり最も少ない付着量で作像するための付着量を算出し、前記作像手段は前記算出された付着量で位置ずれ補正用パターンを作像することを特徴とする画像形成装置。

第２の手段は、第１の手段において、前記付着量補正用パターンは前記像担持体への書き込み露光量と、露光により形成される潜像を現像する際に印加する現像バイアス電圧を変化させ、前記無端状搬送体上の単位面積当りのトナー付着量を変化させて形成され、前記付着量演算手段は、前記パターン検出手段により検出した前記反射光の検出結果に基づいて、印刷時の画像形成に必要な第１の付着量で作像するための第１の現像バイアス電圧と第１の露光量を演算するとともに、前記最も少ない単位面積当りの付着量である第２の付着量で作像するための第２の現像バイアス電圧と第２の露光量を演算し、前記作像手段は、前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量で前記位置ずれ補正用パターンを作像することを特徴とする。

第３の手段は、第２の手段において、前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量で作像された前記位置ずれ補正用パターンに前記光ビームを照射し、前記位置ずれ補正用パターンからの前記正反射光の反射光強度が第１の反射光レベルより大きいときに、前記作像手段は、前記第２の現像バイアス電圧を前記第１の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量を前記第１の露光量と等しくすることを特徴とする。

第４の手段は、第２の手段において、前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量で作像された前記位置ずれ補正用パターンに前記光ビームを照射し、前記位置ずれ補正用パターンからの前記正反射光の反射光強度が第１の反射光レベルより大きいときに、前記作像手段は、前記第２の付着量より大きい第３の付着量で作像するための第３の現像バイアス電圧と第３の露光量を算出し、前記第２の現像バイアス電圧は前記第３の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量は前記第３の露光量と等しくすることを特徴とする。

第５の手段は、第４の手段において、前記第３の付着量は前記第１の付着量以下であることを特徴とする。

第６の手段は、第２ないし第５のいずれかの手段において、環境温度と湿度を計測できる温湿度センサを有し、前記温湿度センサは直近の前記第２の付着量の演算実行時に第１の環境温度と第１の湿度を計測し、前記温湿度センサは周期的に第２の環境温度と第２の湿度を計測し、前記付着量演算手段は、第２の環境温度と第１の環境温度の差と、第１の湿度と第２の湿度の差に基づき、前記第２の付着量から変化した第４の付着量を算出し、前記作像手段は、前記第４の付着量が前記第２の付着量より小さいときに、前記第２の現像バイアス電圧を前記第１の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量を前記第１の露光量と等しくして前記位置ずれ補正用パターンを作像することを特徴とする。

第７の手段は、第２ないし第５のいずれかの手段において、環境温度と湿度を計測できる温湿度センサを有し、前記温湿度センサは直近の前記第２の付着量の演算実行時に第１の環境温度と第１の湿度を計測し、前記温湿度センサは周期的に第２の環境温度と第２の湿度を計測し、前記付着量演算手段は、第２の環境温度と第１の環境温度の差と、第１の湿度と第２の湿度の差に基づき前記第２の付着量から変化した第４の付着量を算出し、前記作像手段は、前記第４の付着量が前記第２の付着量より小さいときに、第４の付着量より大きい第３の付着量で作像するための第３の現像バイアス電圧と第３の露光量を算出し、前記第２の現像バイアス電圧を前記第３の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量を前記第３の露光量と等しくして前記位置ずれ補正用パターンを作像することを特徴とする。

第８の手段は、第２ないし第７のいずれかの手段において、前記作像手段は、前記第２の現像バイアス電圧が前記第１の現像バイアス電圧に等しく、かつ前記第２の露光量が前記第１の露光量と等しい場合であって、前記位置ずれ補正用パターンに光ビームを照射したときの前記正反射光の反射光強度が第１の反射光レベルより大きいときには前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量は変更しないことを特徴とする。

第９の手段は、第１ないし第８のいずれかの手段において、前記付着量補正用パターンは第１の付着量を算出するための第１の付着量補正用パターンと、第２の付着量を算出するための第２の付着量補正用パターンを有することを特徴とする。

第１０の手段は、第９の手段において、前記第１の付着量補正用パターンと前記第２の付着量補正用パターンは同形状であることを特徴とする。

第１１の手段は、第９の手段において、前記位置ずれ補正用パターンの前記副走査方向のパターン幅と前記第２の付着量補正用パターンの前記副走査方向のパターン幅が等しいことを特徴とする。

第１２の手段は、第１ないし第１１のいずれかの手段において、前記位置ずれ補正用パターンの前記無端状搬送体の移動方向上流側に検出開始タイミング補正用パターンが形成され、前記パターン検出手段は前記検出開始タイミング補正用パターンから得られる検出信号に基づいて前記位置ずれ補正用パターンの検出開始タイミングを決定し、前記作像手段は前記第１の現像バイアス電圧と前記第１の露光量で前記検出開始タイミング補正用パターンを作像すること
を特徴とする。

第１３の手段は、第１２の手段において、前記検出開始タイミング補正用パターンはＢｋパターンであることを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、像担持体は感光体ドラム９に、無端状搬送体は搬送ベルト５又は中間搬送ベルト５ａに、作像手段は帯電器１０、現像器１２、転写器１５、感光体クリーナ１３、及び作像部６に、位置ずれ補正用パターンは符号２９に、付着量補正用パターンは符号３０，３０Ｌ，３０Ｒ，３０Ｌ’，３０Ｒ’に、パターン形成手段は作像部及びＣＰＵ４９に、光ビームは符号２６ａに、パターン検出手段はＴＭセンサ１７，１８，１９、あるいは正反射受光部２７及び拡散反射受光部２８に、位置ずれ量検出手段及び付着量演算手段はＣＰＵ４９に、付着量補正用パターンの検出結果は正反射受光部２７の出力信号３５に、検出スレッシュ位置はスレッシュライン４０に、それぞれ対応する。

本発明によれば、付着量補正用パターンの検出結果から位置ずれ補正用パターンの検出信号の検出スレッシュ位置で検出が可能な最も小さい単位面積当りの付着量を算出し、その付着量で位置ずれ補正用パターンを作像するので、位置ずれ補正に使用されるパターンを最小のトナー付着量で形成することが可能となり、これにより、付着トナーによる印刷紙の汚れを低減することができる

実施例１及び２に係る画像形成装置の作像部の構成を示す概略構成図である。 露光器の内部構造の概略を示す図である。 搬送ベルト上に形成されたパターンをＴＭセンサによって検出する検出構成を示す図である。 ＴＭセンサ、位置ずれ補正用パターン、及び感光体ドラムの各々関係を示す作像部の概略斜視図である。 実施例１における位置ずれ補正用パターンの一例を示す図である。 図５の位置ずれ補正用パターンの検出原理を説明するための図である。 位置ずれ補正に必要な補正量を算出するための、検出されたデータの処理を行う位置ずれ補正回路の回路構成を示すブロック図である。 実施例１における第１の付着量補正用パターンの一例を示す図である。 左側及び右側付着量補正用パターン（第１の付着量補正用パターン）の正反射受光部による検出原理を示す図である。 実施例１における左側及び右側付着量補正用パターン（第２の付着量補正用パターン）の一例を示す図である。 第２の付着量補正用パターンの正反射受光部による検出原理を示す図である。 実施例１における位置ずれ補正の制御手順を示すフローチャートである。 実施例２における位置ずれ補正の制御手順を示すフローチャートである。 実施例３に係る画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

通常、濃度調整用パターンは複数あるＴＭ（Toner Marking）センサの内、正反射光ＰＤ（Photo Diode)と拡散反射光ＰＤの両者を有するセンサ位置にのみ作像するが、さらに正反射光ＰＤのみのＴＭセンサ位置にも第２のパターンを作像する。この第２のパターンを照射光の強度を一定にして位置ずれ補正用パターンと同様に検出することによって、位置ずれ補正用パターンの検出信号の検出スレッシュ位置で検出が可能な最も小さい単位面積当りの付着量が分かる。

このスレッシュ位置で検出可能な最も小さい単位面積当りの付着量で位置ずれ補正用パターンを作像すると、従来の位置ずれ補正用パターンよりベルト上のトナー付着量が低下する。そのため、印刷紙への付着トナーが少なくなり、印刷紙の汚れも低減する。

そこで、本実施形態では、濃度調整用パターンの検出結果から位置ずれ補正用パターンの検出信号の検出スレッシュ位置で検出が可能な単位面積当り最も小さい付着量を算出し、その付着量で位置ずれ補正用パターンを作像することによって付着トナーによる印刷紙の汚れを低減するようにした。以下の実施例毎に図面を参照して説明する。

図１は実施例１に係る画像形成装置の作像部の構成を示す概略構成図である。図１において、本実施例１における画像形成装置は、無端状移動手段である搬送ベルトに沿って各色の画像形成部が並べられた直接転写方式のタンデム型画像形成装置である。この画像形成装置は、給紙トレイ１と、露光器１１と、作像部６と、搬送ベルト５と、転写器１５と、定着器１６とを備えている。

搬送ベルト５は、給紙トレイ１から給紙ローラ２と分離ローラ３とにより分離給紙される用紙（記録紙）４を静電吸着して搬送し、作像部６はブラック（ＢＫ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）の４色の画像形成部（電子写真プロセス部）６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙを備え、搬送ベルト５の回転方向に沿って上流側から前記順序で配置されている。これら複数の画像形成部６ＢＫ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｙは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部６ＢＫはブラックの画像を、画像形成部６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部６Ｃはシアンの画像を、画像形成部６Ｙはイエローの画像をそれぞれ形成する。

以下の説明では、各色共通の構成について色を示す添え字ＢＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙを省略し、色毎の説明に代えて総括的に説明する。

搬送ベルト５は無端状のベルトからなり、駆動ローラ７と従動ローラ８と間に張設される。駆動ローラ７は、不図示の駆動モータにより回転駆動され、図示矢印方向に（図示反時計方向）に移動する。画像形成に際して、給紙トレイ１に収納された用紙４は最上位のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト５に吸着され、回転している搬送ベルト５により最初の画像形成部６ＢＫに搬送され、ここで、ブラックのトナー画像が転写される。

画像形成部６は、感光体としての感光体ドラム９、この感光体ドラム９の外周に沿って配置された帯電器１０、現像器１２、転写器１５、感光体クリーナ１３、除電器（図示せず）等を備え、帯電器１０と現像器１２の間に露光器１１から出射されたレーザ光１４が照射される露光部１４ｗが設けられている。露光器１１は、各画像形成部６の感光体ドラム９の露光部１４ｗに当該画像形成部６で形成される画像色に対応する露光ビームであるレーザ光１４をそれぞれ照射する。また、転写器１５は搬送ベルト５を介して感光体ドラム９に対向するように設けられている。

図２は露光器１１の内部構造の概略を示す図である。各画像色の露光ビームであるレーザ光１４ＢＫ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｙはそれぞれ光源であるレーザダイオード２３ＢＫ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙから照射される。照射されたレーザ光は回転多面鏡２２によって光学系２４ＢＫ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙを経て、光路を調整された後、感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙの表面へと走査される。回転多面鏡２２は６面体のポリゴンミラーであり、回転をすることによってポリゴンミラー１面につき主走査方向１ライン分の露光ビームを走査する。光源の４個のレーザダイオード２４対して、ポリゴンミラー１つで走査を行う。レーザ光１４は、レーザ光ＢＫ，１４Ｍと、レーザ光１４Ｃ，１４Ｙの２色ずつの露光ビームに分けて回転多面鏡２２の対向反射面を用いて走査を行うことによって、異なる４つの感光体ドラム９へと同時に露光することを可能としている。光学系２４は反射光を等間隔に揃えるf-θレンズと、レーザ光を偏向する偏向ミラーで構成されている。

同期検知センサ２５は主走査方向の画像領域外に配置され、１ラインの走査毎にレーザ光１４ＢＫ、１４Ｙを検出し、画像形成時の露光開始タイミングを調節する。同期検知センサ２５は光学系２４ＢＫ側に配置されているため、レーザ光１４Ｙは同期検知用折り返しミラー２４Ｙ＿Ｄ１、２４Ｙ＿Ｄ２、２４Ｙ＿Ｄ３を経由して同期検知センサ２５に入射する。レーザ光１４Ｍ，１４Ｃは同期検知センサによる書出しタイミングの調節ができないため、マゼンタの露光開始タイミングはブラックの露光開始タイミングに、シアンの露光開始タイミングはイエローの露光開始タイミングに一致させて各色の画像位置を揃えている。

画像形成に際し、感光体ドラム９ＢＫの外周面は、暗中にて帯電器１０ＢＫにより一様に帯電された後、露光器１１からのブラック画像に対応したレーザ光１４ＢＫにより露光され、感光体ドラム９ＢＫ表面に静電潜像が形成される。現像器１２ＢＫは、この静電潜像にブラックトナーを付着させて顕像化する。これにより、感光体ドラム９ＢＫ上にブラックのトナー画像が形成される。

このトナー画像は、感光体ドラム９ＢＫと搬送ベルト５上の用紙４とが接する位置（転写位置）で、転写器１５ＢＫの働きにより用紙４上に転写される。この転写により、用紙４上にブラックのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム９ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナ１３ＢＫにより払拭された後、除電器（図示せず）により除電され、次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、画像形成部６ＢＫでブラックのトナー画像を転写された用紙４は、搬送ベルト５によって次の画像形成部６Ｍに搬送される。その間、画像形成部６Ｍ，６Ｃ，６Ｙにおいても、画像形成部６ＢＫでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム９Ｍ，９Ｃ，９Ｙ上にマゼンタ、シアン、イエローのトナー画像が転写器１５における転写タイミングだけずれて形成され、そのトナー画像が用紙４上に形成されたブラックの画像に順次重畳されて転写される。こうして、用紙４上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された用紙４は、搬送ベルト５から剥離されて定着器１６で画像が定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

以上のような構成のカラー画像形成装置では、感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙの軸間距離の誤差、感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙの平行度誤差、露光器１１内で偏向ミラーの設置誤差、感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙへの静電潜像の書き込みタイミング誤差等により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずることがある。こうした各色の位置ずれの成分としては、主にスキュー、副走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれなどが知られている。

このようなずれを解消するため、各色のトナー画像の位置ずれを補正する必要がある。位置ずれ補正はＢＫの画像位置に対して、Ｍ、Ｃ、Ｙの３色の画像位置を合わせる形で行う。図１に示すように、画像形成部６Ｙの下流側に、搬送ベルト５に対向させてトナーパターンを検出する第１ないし第３のトナーマークセンサ（以下、ＴＭセンサと称する）１７，１８，１９が設けられている。ＴＭセンサ１７，１８，１９は反射型の光学センサであり、用紙４の搬送方向と直交する主走査方向に沿うように同一の基板上に支持されたている。位置ずれ補正に必要な位置ずれ量の情報を算出するために、搬送ベルト５上に後述の図５に示すような位置ずれ補正用パターン２９を作像し、ＴＭセンサ１７，１８，１９で各色の補正用パターン２９を読み取り、各色間の位置ずれ量を検出する。位置ずれ補正用パターン２９はＴＭセンサ１７，１８，１９で検出された後、クリーニング部２０で搬送ベルト５上から除去される。

図３はＴＭセンサ１７，１８，１９を含む画像検出手段の拡大図、図４はＴＭセンサ１７，１８，１９によってパターン検出を行うときの検出構成を示す図で、感光体９、搬送ベルト５、補正用パターン２９、及びＴＭセンサ１７，１８，１９の位置関係を示す。図３において、ＴＭセンサ１７，１８，１９はそれぞれ発光部２６と、正反射受光部２７と、拡散反射受光部２８とを備える。発光部２６からは搬送ベルト５上に形成された位置ずれ補正用パターン２９に光ビーム２６ａが照射され、その正反射光成分と拡散反射光成分を含んだ反射光を正反射受光部２７が受光し、ＴＭセンサ１７，１８，１９によって位置ずれ補正用パターン２９が検出される。また、搬送ベルト５上に付着量補正用パターン３０が作像され、ＴＭセンサ１７，１８，１９によって前記付着量補正用パターン３０を検出することができる。付着量補正用パターンの検出時には正反射受光部２７で正反射光成分と拡散反射光成分を含んだ反射光を受光し、拡散反射受光部２８で拡散反射光を受光する。第１及び第３のＴＭセンサ１７，１９は、図４に示すように主走査方向の両端部に、第２のＴＭセンサ１８は中央部に配置され、各々に対して位置ずれ補正用パターン列２９ａ，２９ｂ，２９ｃが形成される。また、中央の第２のＴＭセンサ１８に対してのみ付着量補正用パターン３０が形成される。そのため、両端の第１及び第３のＴＭセンサ１７，１９は拡散反射受光部２８を備えなくても良い。なお、図４では、各色の各種色ずれ量を求めるために必要な最低限の１組のパターン列を示している。

図５に位置ずれ補正用パターン２９の例を示す図である。位置ずれ補正用パターン２９は、ＢＫ、Ｍ、Ｃ、Ｙの４色からなる直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙと斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓの計８本のパターン列をもって１組のパターン列としている。斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓは全て右上り斜線（図において副走査方向に対して平面視右端が上位置に左端が下位置）である。このパターン列を第１ないし第３のＴＭセンサ１７，１８，１９に対してそれぞれ作成し、さらに副走査方向に複数セット作成している。

加えて、位置ずれ補正用パターン２９は、パターンの先頭に検出タイミング補正用パターン２９ＢＫ＿Ｄを備えている。ＴＭセンサ１７，１８，１９は、直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙと斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓを検出する直前に検出タイミング補正用パターン２９ＢＫ＿Ｄを検出することによって、パターンの作像（露光）開始から画像検出手段の位置に到達するまでの時間を検出し、理論値との誤差を算出し、補正することによって適切なタイミングで直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙと斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓを検出することができる。

図６は図５の位置ずれ補正用パターンの検出原理を説明するための図である。図６（ａ）は補正用パターン、照射光のスポット径、及び正反射受光部のスポット径との関係を示し、図６（ｂ）は補正用パターンの受光信号の拡散光成分と正反射成分との関係の一例を示し、図６（ｃ）は正反射受光部の出力信号と補正用パターンの中点を求める求め方を示している。

搬送ベルト５上には図５に示すようにＢＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙ各色の補正用パターン２９が形成されている。図６（ａ）では、本実施例１では、直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙの副走査方向のパターン幅を符号３３で、隣接する直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ間の間隔を符号３４で、パターンを照射する発光部２６のパターン位置におけるスポット径を符号３２で、正反射部で検知されるスポット径を符号３１で示している。

発光部２６からは光ビーム２６ａが搬送ベルト５のパターンに照射される。正反射受光部２７の出力信号は搬送ベルト５上からの反射光であり、正反射光成分と拡散反射光成分を含んでいる。そこで、このような関係の元で搬送ベルト５が移動すると、ＴＭセンサ１７，１８，１９の受光信号の拡散反射成分は図６（ｂ）において符号３６で示すように、また、正反射成分は符号３７で示すような特性を示す。

図６（ｃ）において、符号３５は正反射受光部２７の出力信号を示す。正反射受光部２７の出力信号は搬送ベルト５上からの反射光であり、正反射光成分と拡散反射光成分を含んでいる。図６（ｃ）においては、グラフの縦軸は正反射受光部２７の出力信号強度、横軸は時間を示し、正反射受光部２７の出力信号は図６（ｂ）における受光信号の正反射成分３７に拡散反射成分３６を重畳したものとなっている。後述するＣＰＵ４９は、ＴＭセンサ１７，１８，１９の正反射受光部２７の出力信号３５の検出波形がスレッシュライン４０と交差した位置をもって、パターンのエッジ４１ＢＫ＿１、４１ＢＫ＿２、４１Ｍ,Ｃ,Ｙ＿１、４１Ｍ,Ｃ,Ｙ＿２を検出したと判断する。さらに、これら２点のエッジの平均値を取って画像位置と判定する。

図６（ｂ）において、符号３６は受光信号の拡散反射光成分である。拡散反射光成分は、搬送ベルト５の表面上とＢＫの位置ずれ補正用パターン２９ＢＫ＿Ｙパターン上では反射がないが、位置ずれ補正用パターン２９Ｍ，Ｃ，Ｙ＿Ｙパターン上では反射している。符号３７は受光信号の正反射光成分である。正反射光成分は、搬送ベルト５の表面上で強く反射し、位置ずれ補正用パターン２９のパターン上では色に拘わらず反射していない。

図３に示すＴＭセンサ１７，１８，１９は、発光部２６と正反射受光部２７のアライメントを調整することによって正確に位置ずれ補正用パターン２９を検出することができる。このアライメントが機械的公差や取り付け誤差等によってずれたときに、図６（ｂ）から分かるように各色の直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙからの正反射光成分３６波形と拡散反射光成分３７波形のピーク位置がずれる。すなわち、正反射受光部２７からの出力信号（正反射成分３７波形）では、２９ＢＫパターンは実際のパターンの中点と出力信号のピーク位置が一致しているが、２９Ｍ，Ｃ，Ｙパターンは実際のパターンの中点と出力信号（正反射成分３７波形）のピーク位置が異なる。その結果、カラーパターンの検出位置に誤差が生じ、正確な位置を検出することができない。このカラーパターン検出時の検出誤差は直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙよりも斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓを検出したときに大きくなる。

このカラーパターン検出時のＳ／Ｎ比向上と検出誤差の低減を目的として、直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙの副走査方向の線幅３３は正反射受光部２７の受光スポット径３１とほぼ同じ０．６ｍｍとなっている。斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓの線幅の最短部分も０．６ｍｍとなっている。さらに、照射光のスポット径３２は約２ｍｍである。照射光が２本のパターンに同時に照射され、２本のパターンから同時に拡散光が反射されると正常にパターンを検出することができない。これを防ぐために、直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙは、各パターン同士の間隔３４が２ｍｍ以上となっている。斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓも、各パターン同士の間隔の最短部分が２ｍｍ以上となっている。

位置ずれ補正は、図５に示した位置ずれ補正用パターンを用い、ＴＭセンサ１７，１８，１９からの出力に基づいてＣＰＵ４９が所定の演算処理を実行することにより行われる。すなわち、図５の位置ずれ補正用パターン２９の検出結果から直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙの画像位置を求め、ＣＰＵ４９が所定の演算処理を行うことによって副走査レジストのずれ量、スキューを求めることができる。さらに、直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙの画像位置に加えて、斜線パターン２９ＢＫ＿Ｓ，２９Ｍ＿Ｓ，２９Ｃ＿Ｓ，２９Ｙ＿Ｓの画像位置を求めてＣＰＵ４９が所定の演算処理を行うと、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれ量が各々求められる。この結果をもとに位置ずれ補正が行われる。

スキューに関しては、例えば露光器１１内の偏向ミラーあるいは露光器１１自体をアクチュエータによって傾きを加えることによって補正することができる。副走査方向のレジストずれに対しては、例えばラインの書出しタイミング及びポリゴンミラーの面位相制御によって補正することができる。主走査方向の倍率誤差に関しては、例えば書き込み画周波数を変更することによって補正を行う。主走査方向のレジストずれに関しては、主走査ラインの書出しタイミングを変更することによって補正を行うことができる。

図７は、位置ずれ補正に必要な補正量を算出するための、検出されたデータの処理を行う位置ずれ補正回路の回路構成を示すブロック図である。同図において、位置ずれ補正回路は、制御回路ＣＯＮＴと検出回路ＳＣＴとからなり、検出回路ＳＣＴは制御回路ＣＯＮＴのＩ／Ｏポート４７を介して制御回路ＣＯＮＴに接続されている。

検出回路ＳＣＴはＴＭセンサ１７，１８，１９、増幅器４２、フィルタ４３、Ａ／Ｄ変換部４４、サンプリング制御４５、ＦＩＦＯメモリ４６、及び発光量制御部５２を備えている。制御回路ＣＯＮＴはＣＰＵ４９にパス４８を介してＲＡＭ５０とＲＯＭ５１が接続され、また、Ｉ／Ｏポート４７がバス４８に接続されている。

このような制御構成では、ＴＭセンサ１７，１８，１９の正反射受光部２７で得られた出力信号は、ＡＭＰ４２によって増幅され、フィルタ４３によってライン検出の信号成分のみを通過させ、Ａ／Ｄ変換器４４によってアナログデータからデジタルデータに変換される。データのサンプリングは、サンプリング制御部４５によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯメモリ４６に格納される。１組の位置ずれ補正用パターン２９の検出が終了した後、格納されていたデータはＩ／Ｏポート４７を介して、データバス４８によりＣＰＵ４９及びＲＡＭ５０にロードされ、ＣＰＵ４９は所定の演算処理を行い、上述した各種ずれ量を求める。

ＲＯＭ５１には、上述した各種ずれ量を演算するためのプログラムをはじめ、本実施例における位置ずれ補正装置及び画像形成装置を制御するための各種プログラムが格納されている。また、ＣＰＵ４９は正反射受光部２７からの検出信号を適当なタイミングでモニタしており、搬送ベルト５及び発光部２６の劣化等が起こっても確実に検出ができるように発光量制御部５２によって発光量を制御しており、正反射受光部２７からの受光信号のレベルが常に一定になるようにしている。ＲＡＭ５１はＣＰＵ４９がプログラムを実行する際のワークエリアとして機能する。このように、ＣＰＵ４９とＲＯＭ５１とが、画像形成装置全体の動作を制御する制御手段として機能する。

このように位置ずれ補正用パターン２９を作像し、検出することによって各色間の位置ずれ補正を行い、高品質な画像を出力することができる。しかし、クリーニング部２０で完全に除去されなかった位置ずれ補正用パターン２９の残トナーが印刷される用紙４に転写されてしまうことがある。この印刷される用紙４の残トナーが汚れの原因となる。この残トナー汚れの問題を防ぐために、本実施例における位置ずれ補正装置は位置ずれ補正用パターンの単位面積当りのトナー付着量を計測可能な最小の付着量とする。この付着量を設定するために付着量補正用パターンを用いる。

画像形成装置では、濃度ムラのない高品質な画像を得るために各色のトナー画像を印画紙に転写する際に単位面積当りのトナー付着量を一定にする必要がある。そのために付着量を制御する現像バイアス電圧と露光ビーム光量を様々に変化させた各色の付着量補正用パターンを形成し、ＴＭセンサ等の検出手段によって各色パターンの付着量を検出し、狙いの単位面積当りのトナー付着量を得るための現像バイアス電圧と露光ビーム光量を算出する付着量補正が一般的に行われている。この種の技術は、例えば特許第３６６７９７１号公報に記載されている。

この特許第３６６７９７１号公報に開示されたトナー付着量補正技術は、画像を光学的に読み取る画像読み取り手段と、該画像読み取り手段によって得られた画像データを出力画像データに変換する画像処理手段と、画像処理手段からの出力画像データに応じて像担持体に画像を書き込む画像書き込み手段と、像担持体に形成された静電潜像をトナーで現像する現像手段と、現像されたトナー像を転写体に転写し画像形成する画像出力手段と、内部的に所定のパターンを生成する内部パターン生成手段と、内部パターンを上記現像手段によって現像した後、現像された内部パターンのトナー付着量を発光素子と受光素子からなる光学的センサで検知するトナー付着量検知手段とを有する画像形成装置において、トナー付着量検知手段の検知結果を補正するトナー付着量補正動作を有し、補正動作が実行されると、まずトナー付着量が０のときのトナー付着量検知手段のセンサ出力の調整を行い、像担持体の地肌部に対するセンサ出力が所定のレベルになるように光学的センサの発光量を制御し、続いて内部パターンの作成を実行し、像担持体の非画像形成領域に内部パターンの書き込みを行い、内部パターンを現像手段のトナーによって現像した後、現像された内部パターンのトナー付着量をトナー付着量検知手段で検知してその検知結果を制御部のメモリに記憶するという動作をトナーの色数分繰り返し実行し、次いで内部パターンのトナー像を転写体に転写して出力し、内部パターンの出力画像を、画像読み取り手段によって読み取った後、画像処理手段によってトナー毎の濃度成分関連値を検出し、トナー毎の濃度成分関連値の検出結果に基づいて、トナー付着量検知手段での検知結果を補正するというものである。

トナー付着量補正制御については公知の技術が種々提案され、本実施例においても、同様のトナー付着量補正制御を実行するので、トナー付着量補正制御の詳細についてはここでは触れない。

図８は本実施例における付着量補正用パターン３０の一例を示す図である。本実施例における付着量補正用パターン３０は画像中央にあるＴＭセンサ１８の位置で、付着量補正用パターン３０ＢＫ＿Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、３０Ｙ＿Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、３０Ｍ＿Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、３０Ｃ＿Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を形成している。付着量補正用パターン３０は現像バイアス電圧とレーザ光１４の光量をパターン毎に変化させることで様々な付着量のパターンを副走査方向に所定間隔で形成される。パターンは４色全てに対して同じ条件で同様に形成する。この付着量補正用パターン３０からの反射光をＴＭセンサ１８で検出し、画像形成装置はＴＭセンサ１８の検出結果を元に付着量補正を行う。

付着量補正用パターン３０はさらに画像端部にあるＴＭセンサ１７、１９の位置で左側及び右側付着量補正用パターン３０ＢＫ＿Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、３０Ｙ＿Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、３０Ｍ＿Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４、３０Ｃ＿Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４と、３０ＢＫ＿Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、３０Ｙ＿Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、３０Ｍ＿Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４、３０Ｃ＿Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を形成している。前記左側及び右側付着量補正用パターン全く同じ条件で作像する。これらの左側及び右側付着量補正用パターンはＴＭセンサ１７，１９でそれぞれ検出される。なお、ＴＭセンサ１７，１９は正反射受光部２７のみを備えている。また、以下、左側付着量補正用パターンについては符号３０Ｌで、右側付着量補正用パターンについては符号３０Ｒで、中央の付着量補正用パターンについては符号３０Ｃでそれぞれ総括的に示す。

図９は左側付着量補正用パターン３０Ｌ、及び右側付着量補正用パターン３０Ｒ（第１の付着量補正用パターン）の正反射受光部２７による検出原理を示す図である。図９（ａ）は補正用パターン、照射光のスポット径、及び正反射受光部のスポット径との関係を示し、図９（ｂ）は補正用パターンの受光信号の拡散光成分と正反射成分との関係の一例を示し、図９（ｃ）は正反射受光部の出力信号と補正用パターンのエッジを求める求め方を示している。なお、図９において、図６に示したものと同等のものには同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図９（ａ）に示すように左側及び右側付着量補正用パターン３０Ｌ，３０Ｒは副走査方向の線幅５３が照射光のスポット径３２より大きく、また、搬送ベルト５の進行方向５４に対して上流側が単位面積当りの付着量が濃くなるように現像バイアス電圧と露光ビーム光量が調節されている。図９（ｃ）において、符号３５はＴＭセンサ１７，１９の正反射受光部２７が左側及び右側付着量補正用パターン（ブラック）３０ＢＫ＿Ｌ，３０ＢＫ＿Ｒを検出したときの出力信号である。この出力信号は付着量補正用パターン３０Ｌ，３０Ｒからの正反射光成分と拡散反射光成分を含んだ反射光の出力である。

ＣＰＵ４９は、スレッシュライン４０とＴＭセンサ１７，１９は検出波形が交差した位置をもって、パターンのエッジ４１ＢＫ＿３、４１ＢＫ＿４、４１ＢＫ＿５、４１ＢＫ＿６を検出したと判断する。

図９（ｂ）において符号３６は受光信号の拡散反射光成分である。拡散反射光成分３６は、搬送ベルト５の表面上とＢＫの付着量補正用パターン３０ＢＫ上では反射が少ないが、Ｍ，Ｃ，Ｙの付着量補正用パターン３０Ｍ，Ｃ，Ｙ上では反射している。符号３７は受光信号の正反射光成分である。正反射光成分３７は、搬送ベルト５の表面上で強く反射し、付着量補正用パターン３０からは付着量に拘わらず反射強度が低下している。

このようなことから、本実施例では、スレッシュライン４０である所定の反射光強度は搬送ベルト５の表面からの反射光強度と最も濃度が高いパターンの反射光強度の中央値、すなわち、１／２の強度に設定し、当該反射光強度をスレッシュライン４０として設定している。このスレッシュライン４０で設定された光強度は、例えば反射光にノイズが多い場合などは、ノイズを除外するような設定とすることも可能であり、任意に設定可能なものである。

本実施例１における位置ずれ補正用パターン２９の現像バイアス電圧と露光ビーム光量は、左側及び右側の付着量補正用パターン３０Ｌ，３０Ｒにおいて、ＴＭセンサ１７，１９の両者の出力についてスレッシュライン４０で検出できた単位面積当りの付着量が最も少ないパターンと一致する現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βを用いる。図９では、４１ＢＫ＿３、４１ＢＫ＿４で検出できたパターンが位置ずれ補正用パターンの付着量の条件となる。すなわち、図９では２番目のパターンのトナー付着量で位置ずれ補正用パターン２９を作成する。したがって、前記現像バイアス電圧αが第２の手段における第２の現像バイアス電圧に対応し、前記露光ビーム光量βが第２の露光量に対応する。

図１０は、図８に示したものよりもさらに位置ずれ補正用パターンのトナー付着量を低減可能な付着量補正用パターン３０（第２の付着量補正用パターン）を示す図である。このパターンは、左側及び右側の付着量補正用パターン３０Ｌ’，３０Ｒ’を、図５及び図６に示した直線パターン２９ＢＫ＿Ｙ，２９Ｍ＿Ｙ，２９Ｃ＿Ｙ，２９Ｙ＿Ｙと同様の形状としたものである。すなわち、左側及び右側の付着量補正用パターン３０Ｌ’，３０Ｒ’の副走査方向の線幅３３は正反射受光部２７の受光スポット径３１とほぼ同じ０．６ｍｍとなっている。また、付着量補正用パターン３０同士の間隔５５が照射光のスポット径３２である２ｍｍ以上となっている。

これは、ＴＭセンサ１７，１９スポット径が２ｍｍ以上、受光スポット径がほぼ０．６ｍｍであることからカラーパターン検出時のＳ／Ｎ比向上と検出誤差の低減を目的として、位置ずれ補正用パターンの２９ＢＫ，Ｍ，Ｃ，Ｙ＿Ｙパターンの副走査方向の線幅３３は正反射受光部２７の受光スポット径３１とほぼ同じ０．６ｍｍとなっている。これにより、図８で示した左側及び右側の付着量補正用パターン３０Ｌ，３０Ｒで懸念されていた検出信号のＳ／Ｎ比の悪化を解消することができる。

図１１は、図１０に示した左側付着量補正用パターン３０Ｌ、及び右側付着量補正用パターン３０Ｒの正反射受光部２７による検出原理を示す図である。図１１において、図１１（ａ）は補正用パターン、照射光のスポット径、及び正反射受光部のスポット径との関係を示し、図１１（ｂ）は補正用パターンの受光信号の拡散光成分と正反射成分との関係の一例を示し、図１１（ｃ）は正反射受光部の出力信号と補正用パターンのエッジを求める求め方を示している。図１１においても、図６に示したものと同等のものには、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。

図１１（ｃ）に示すように第１及び第３のＴＭセンサ１７，１９はスレッシュライン４０と検出波形が交差した位置をもって、パターンのエッジ４１ＢＫ＿１、４１ＢＫ＿２、４１ＢＫ＿３、４１ＢＫ＿４、４１ＢＫ＿５、４１ＢＫ＿６を検出したと判断する。検出信号のＳ／Ｎ比が図９に示したパターン形状のものより改善されており、図９の例では、スレッシュライン４０で検出できなかったエッジ４１ＢＫ＿１、４１ＢＫ＿２で補正パターン３０Ｌ’，３０Ｒ’が検出されている。そのため、この場合には、検出できたエッジ４１ＢＫ＿１、４１ＢＫ＿２の補正パターンが位置ずれ補正用パターンの付着量の条件となる。

このように本実施例１における位置ずれ補正用パターン２９は、付着量補正用パターン３０Ｌ’，Ｒ’の検出結果から付着量を最小化して作像する。その結果、クリーニングされないトナーによる印刷紙の汚れを低減することができる。このとき、位置ずれ補正用パターンの誤検出を防ぐため、検出タイミング補正用パターン２９ＢＫ＿Ｄは画像出力時と同等の付着量で作像しても良い。

また、位置ずれ補正用パターン２９の付着量を低減すると検出信号のＳ／Ｎ比は低減する。そのため、環境変化や現像剤の経時劣化等により直近の付着量補正実行時から、付着量と現像バイアス電圧と露光ビーム光量との関係に変化が起こったときには位置ずれ補正の失敗確率が増大する。これを防ぐために、画像形成装置には環境温湿度センサ５６が設けられる。環境温湿度センサ５６は画像形成装置の外部に設置され、定期的に画像形成装置外部の環境温度と湿度を取得し、保存する（図７参照）。また、直近の位置ずれ補正実行時と付着量補正実行時の環境温度と湿度を取得し、保存する。環境温湿度センサ５６の検出出力はＩ／Ｏポート４７を介して制御回路ＣＯＮＴに接続されている。

画像形成装置は予め環境温度と湿度と、付着量の変化量との関係を格納したテーブルを保持している。このテーブルは例えばＲＡＭ５０に設定される。ＣＰＵ４９は、環境温湿度センサ５６によって直近の付着量補正実行時の環境温度と湿度から一定量付着量が低下する条件の環境温度と湿度を検出したら、次回の位置ずれ補正用パターン２９が画像出力時と同等の付着量になるように現像バイアス電圧と露光ビーム光量を設定する（大きくする）。さらに、ＣＰＵ４９は、位置ずれ補正実行時に位置ずれ補正用パターン２９の規定のパターン数を検出できなかったときは、付着量が低下していると判断し、次回の位置ずれ補正用パターン２９は画像出力時と同等の付着量になるように現像バイアス電圧と露光ビーム光量を設定する（大きくする）。また、画像出力時と同等の付着量で実行した位置ずれ補正実行時において位置ずれ補正用パターン２９の規定のパターン数を検出できなかったときは、付着量制御部以外に異常が発生していると判断し、次回の位置ずれ補正は条件を変更せずに実行する。

図１２は本実施例１における位置ずれ補正の制御手順を示すフローチャートである。この制御はＲＯＭ５１に格納されているプログラムにしたがってＣＰＵ４９が実行する。

同図において、まず、ＣＰＵ４９は、ＲＡＭ５０が位置ずれ補正用パターン２９用の現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βの値を保持しているかを判定する（ステップＳ１０１）。保持している場合はステップＳ１０２からステップＳ１１２の処理を実行し、保持していない場合には、ステップＳ１１３からステップＳ１１９の処理を実行する。

そこで、ＲＡＭ５０が位置ずれ補正用パターン２９用の現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βの値を保持していると判定した場合、環境温度センサ５６によって検出した検出結果に基づいて環境温度と湿度を算出し、算出結果をＲＡＭ５０に保存する（ステップＳ１０２）。次いで、ＲＡＭ５０に保存した環境温度と湿度から前回の付着量補正実行時からの付着量変化量を算出する。付着量の変化量が一定量以上の付着量低下であった場合、言い換えれば、付着量が低下する条件の環境温度と湿度が検出された場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βの値をＲＡＭ５０から破棄し（ステップＳ１０８）、位置ずれ補正制御を終了するかどうかを判断し、終了しない場合には（ステップＳ１２０−ＮＯ）、再度ステップＳ１０１に戻り、現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βを保持していないという条件で、ステップＳ１１３の処理に移行する。終了する場合には（ステップＳ１２０−ＹＥＳ）、現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βの値を破棄した状態で終了する。

一方、付着量の変化量が一定量未満の付着量低下であった場合、言い換えれば、付着量が低下する条件の環境温度と湿度が検出されなかった場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、位置ずれ補正の実行条件に達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。位置ずれ補正の実行条件とは、付着量の低下と関係なく、通常の作像プロセスにおいて予め設定されている条件で、例えば作像回数、連続駆動時間などから設定されたものである。この実行条件に達している場合には、ＲＡＭ５０を参照して現像バイアス電圧をαに、露光ビーム光量をβに設定し（ステップＳ１０５）、図５に示した位置ずれ補正用パターン２９を形成し、位置ずれ補正を実行する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０４で位置ずれ補正の実行条件に達していない場合には、ステップＳ１０２に戻り、以降の処理を繰り返す。

ステップＳ１０６で位置ずれ補正処理を実行した後、第１ないし第３のＴＭセンサ１７，１８，１９で検出した位置ずれ補正用パターンのパターン数を計測し、位置ずれ補正パターンの検出数が規定値より多いか少ないかを判定する（ステップＳ１０７）。この判定で、規定値より少ない場合、ステップＳ１０８に移行して現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βの値をＲＡＭ５０から破棄し、ステップＳ１２０の処理に移行する。

すなわち、ステップＳ１０７で既定値より少ないということは、トナー付着量が少ないということを意味するので、前記現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βを破棄し、ステップＳ１１３で位置ずれ補正の条件に達した時点で、現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βを印刷時の設定として濃くして位置ずれ補正を実行することになる。この処理は、第３の手段に相当する。

一方、規定値以上の場合には、付着量補正の実行条件に達したかどうかを判定する（ステップＳ１０９）。この判定で付着量補正の実行条件に達していれば（ステップＳ１０９−ＹＥＳ）、図８あるいは図１０に示した付着量補正用パターンを形成し、付着量補正を実行する（ステップＳ１１０）。そして、第１及び第３のＴＭセンサ１７，１９によって検出された付着量補正用パターン３０Ｌ，３０Ｒの検出結果から、新たに現像バイアス電圧α及び露光ビーム光量βを算出し、算出結果をＲＡＭ５０に保存する（ステップＳ１１１）。

次いで、環境温湿度センサ５６の検出出力から環境温度と湿度を算出し、算出結果をＲＡＭ５０に保存する（ステップＳ１１２）。保存後、位置ずれ制御を終了するか否かを確認し（ステップＳ１２０）、終了しないのであれば（ステップＳ１２０−ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻って以降の処理を繰り返し、終了するのであれば（ステップＳ１２０−ＹＥＳ）、そのまま終了する。また、ステップＳ１０９で付着量補正の実行条件に達していなければ（ステップＳ１０９−ＮＯ）、ステップＳ１０２に戻って以降の処理を繰り返す。

ステップＳ１０１で位置ずれ補正用パターン２９用の現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βの値を保持していないと判定された場合には、位置ずれ補正の実行条件に達したか否かを判定し（ステップＳ１１３）、実行条件に達していれば、もしくはこの判定処理を繰り返し、実行条件に達した時点で（ステップＳ１１３−ＹＥＳ）、印刷時と同等の現像バイアス電圧と露光ビーム光量を設定し（ステップＳ１１４）、図５に示した位置ずれ補正用パターン２９を搬送ベルト５上に形成して、この位置ずれ補正用パターン２９を用いた位置ずれ補正を実行する（ステップＳ１１５）。ここでいう印刷時とは、通常の作像過程で画像を形成することを意味する。したがって、ステップＳ１１５の位置ずれ補正では、位置ずれ補正用のパターンを形成するときの現像バイアス電圧及び露光ビーム光量ではなく、通常の画像を形成する現像バイアス電圧及び露光ビーム光量で位置ずれ補正用パターンを形成し、この位置ずれ補正用パターンに基づいて位置ずれ補正が実行されることになる。なお、この印刷時と同等の現像バイアス電圧および露光ビーム光量が第２の手段における第１の現像バイアス電圧と第１の露光量に対応する。

次いで、付着量補正の実行条件に達したかどうかを判定する（ステップＳ１１６）。この判定で付着量補正の実行条件に達していれば（ステップＳ１１６−ＹＥＳ）、図８あるいは図１０に示した付着量補正用パターンを形成し、付着量補正を実行する（ステップＳ１１７）。そして、第１及び第３のＴＭセンサ１７，１９によって検出された付着量補正用パターン３０Ｌ，３０Ｒの検出結果から、新たに現像バイアス電圧α及び露光ビーム光量βを算出し、算出結果をＲＡＭ５０に保存する（ステップＳ１１８）。次いで、環境温湿度センサ５６の検出出力から環境温度と湿度を算出し、算出結果をＲＡＭ５０に保存する（ステップＳ１１９）。保存後、位置ずれ制御を終了するか否かを確認し（ステップＳ１２０）、終了しないのであれば（ステップＳ１２０−ＮＯ）、ステップＳ１０１に戻って以降の処理を繰り返し、終了するのであれば（ステップＳ１２０−ＹＥＳ）、そのまま終了する。また、ステップＳ１１６で付着量補正の実行条件に達していなければ（ステップＳ１１６−ＮＯ）、ステップＳ１１３に戻って以降の処理を繰り返す。

実施例２は、実施例１に対して位置ずれ補正実行時に位置ずれ補正用パターン２９の規定のパターン数を検出できなかったときは、付着量が低下していると判断し、この判断に応じて位置ずれ補正用パターン２９の作像条件を変更する例である。

すなわち、本実施例２では、位置ずれ補正用パターン２９の規定のパターン数を検出できなかったとき、次回の位置ずれ補正用パターン２９は失敗時の付着量Ｘから増分Ｙを足し合わせた付着量（Ｘ＋Ｙ）で作像するように、現像バイアス電圧と露光ビーム光量を設定する。付着量（Ｘ＋Ｙ）はパターン濃度が濃くなりすぎることがないように、印刷時の付着量以下の値（第３の付着量）とする。そのため付着量（Ｘ＋Ｙ）が印刷時の付着量をオーバしたときは、次回の位置ずれ補正用パターン２９は画像出力時と同等の付着量（第１の付着量）になるように現像バイアス電圧と露光ビーム光量を設定する。

図１３は実施例２における位置ずれ補正の制御手順を示すフローチャートである。実施例２の制御手順では、実施例１の制御手順である図１３に対してステップＳ１０３で付着量が低下する条件の環境温度と湿度を検出した後の処理と、ステップＳ１０７で位置ずれ補正パターンの検出数が規定値により少ないと判定された後の処理が異なるだけなので、異なる点のみ説明する。

ステップＳ１０３でＲＡＭ５０に保存した環境温度と湿度から前回の付着量補正実行時からの付着量変化量を算出し、付着量の変化量が一定量以上の付着量低下であった場合には、ステップＳ１２１に移行する。一定以上の付着量の低下がなかった場合には、ステップＳ１０４に移行し、実施例１と同様にステップＳ１０７までの処理を実行する。ステップＳ１０７で第１ないし第３のＴＭセンサ１７，１８，１９で検出した位置ずれ補正用パターンのパターン数を計測し、位置ずれ補正パターンの検出数が規定値より多いか少ないかを判定する。この判定で、規定値より少ない場合、ステップＳ１２１に移行し、規定値以上の場合、ステップＳ１０９に移行する。

すなわち、ステップＳ１０３で付着量が低下する条件の環境温度と湿度を検出した場合、及びステップＳ１０７で位置ずれ補正パターンの検出数が規定値より少ない場合、ステップＳ１２１に移行する。位置ずれ補正パターンの検出数が規定値より少ないとは、位置ずれ補正パターンの濃度が薄いことを意味するので、ステップＳ１２１で所定量濃くするようにバイアス電圧αおよび露光ビーム光量βを算出する。

具体的には、ステップＳ１２１では、前回の位置ずれ補正実行時の付着量Ｘから増分Ｙを足し合わせた付着量（Ｘ＋Ｙ）で作像するように、現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βを算出する。次いで、付着量（Ｘ＋Ｙ）が印刷時の付着量より大きいか否かを判定し（ステップＳ１２２）、大きい場合には、算出した現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βを破棄し、ステップＳ１２０に移行する。付着量（Ｘ＋Ｙ）が印刷時の付着量以下の場合には、算出した現像バイアス電圧αと露光ビーム光量βをＲＡＭ５０に保存してステップＳ１２０に移行する。したがって、ステップＳ１２１の処理が前述の第４の手段に相当する。なお、第４の手段に相当する場合、付着量（Ｘ＋Ｙ）は増分Ｙを追加しても、印刷時の付着量以下であり、このときの付着量が第３の付着量に対応する。

ステップＳ１２０では、実施例１と同様に位置ずれ補正制御を終了する場合にはそのまま終了し、終了しない場合には、ステップＳ１０１に戻って以降の処理を繰り返す。

また、この実施例２の変形例として、環境温湿度センサ５６で計測した環境温度と湿度変化により付着量が低下し、位置ずれ補正用パターンを計測する際の単位面積当りのトナー付着量が最小である付着量（第２の付着量）より小さくなったとき（第４の付着量）、付着量が低下しすぎているので、現像バイアス電圧と露光ビーム光量を印刷時と同等に設定し、図４に示した位置ずれ補正を実行する。

あるいは、現像バイアス電圧と露光ビーム光量を印刷時と同等に設定することに代えて、前記第２の付着量とする現像バイアス電圧αおよび露光ビーム光量βよりも付着量を多くするために、現像バイアス電圧および露光ビーム光量をそれぞれ前記αおよびβよりも大きな値とする。ただし、これらの値α、βは、印刷時と同等以下とする。

また、実施例１および２において、前記第２の付着量とする現像バイアス電圧αおよび露光ビーム光量βを印刷時と同等として画像を形成したときのトナー付着量が、印刷時のトナー付着量よりも小さい場合、前記第２の付着量とする現像バイアス電圧αおよび露光ビーム光量βを変更することなく、位置ずれ補正用パターンを形成する。

その他の各部は実施例１と同等に構成され、同等に機能する。

図１４は実施例３に係る画像形成装置の作像部の概略構成を示す図である。本実施例３に係る画像形成装置は、間接転写方式のタンデム型画像形成装置であり、実施例１における直接転写方式の搬送ベルトに代えて中間転写ベルトとし、中間転写ベルトに１次転写され、４色重畳された画像を用紙に一括して２次転写することにより用紙上にフルカラーの画像を形成する。

すなわち、図１に図示した画像形成装置に対して、転写ベルト５を中間転写ベルト５ａとし、無端状の中間転写ベルト５ａが前記従動ローラ８に巻回されている位置に、図示しない２次転写ローラなどを配置して２次転写位置２１とし、この位置に用紙４を送り込むようにした点、クリーニング部２０が２次転写位置２１より中間転写ベルト５ａの搬送方向の下流側に位置している点が実施例１の画像形成装置と異なるだけで、他の各部は同一である。

このように構成された間接転写方式のタンデム型画像形成装置では、画像形成に際し、作像部６で各色のトナー画像が感光体ドラム９ＢＫ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｙと中間転写ベルト５とが接する位置（１次転写位置）で、転写器１５ＢＫ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙの働きにより中間転写ベルト５ａ上に転写され、中間転写ベルト５ａ上に各色のトナー画像が重畳されたフルカラー画像が形成される。

一方、給紙トレイ１に収納された用紙４は最も上のものから順に送り出され、中間転写ベルト５と用紙４とが接する前記２次転写位置２１で、転写バイアスが印加され、中間転写ベルト５ａのフルカラーのトナー画像が用紙４上に転写される。

その他の各部は実施例１に示した直接転写方式のタンデム型画像形成装置と同等に構成され同等に機能する。また、本実施例３においても、実施例１の図１２に示したトナー付着量補正制御、あるいは実施例２の図１３に示したトナー付着量補正制御を実行する。

このように本実施例３では、２次転写位置２１はクリーニング部２０より中間転写ベルト５ａの搬送方向の上流側に位置している。そのため大量のトナーが転写された位置ずれ補正用パターン２９や付着量補正用パターン３０が頻繁に通過し、その際に飛散したトナーや剥離したトナーが２次転写位置２１に付着し、印刷用紙に転写しやすくなる。しかし、前述の実施例１及び２のようなトナー付着量制御を実行することにより、トナー付着量を最小限に抑えるようにしたので、位置ずれ補正用パターンに使用するトナー付着量を低減し、付着トナーによる印刷紙汚れを防ぐことができる。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが対象となる。

本発明は、複数色を重ねあわせて可視画像を得る装置、及び複数色を重ねあわせて可視画像を得る際に行われる画像位置の位置ずれ補正機能を有する装置全般に適用可能である。

４ 用紙
５ 搬送ベルト
５ａ 中間転写ベルト
６ 作像部
９ 感光体ドラム
１０ 帯電器
１２ 現像器
１３ 感光体クリーナ
１５ 転写器
１７，１８，１９ ＴＭセンサ
２６ 発光部
２６ａ 光ビーム
２７ 正反射受光部
２８ 拡散反射受光部
２９ 位置ずれ補正用パターン
３０，３０Ｌ，３０Ｒ，３０Ｌ’，３０Ｒ’ 付着量補正用パターン
３５ 正反射受光部の出力信号
３６ 受光信号の拡散反射成分
３７ 受光信号の正反射成分
４０ スレッシュライン
４９ ＣＰＵ

特許第２８５８７３５号公報 特許第２６４２３５１号公報 特開２００８−０４０４５４号公報

Claims (13)

1. 複数の像担持体が無端状搬送体の移動方向に沿って並設され、各々の像担持体に対して電子写真工程により異なる色の画像を形成し、前記無端状搬送体に転写する複数の作像手段と、
   前記無端状搬送体に前記作像手段によって位置ずれ補正用パターンと付着量補正用パターンを形成するパターン形成手段と、
   前記無端状搬送体上に形成された前記パターンに光ビームを照射し、当該パターンからの正反射光と拡散反射光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る前記位置ずれ補正用パターンの検出結果に基づいて前記無端状搬送体上の画像の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出手段と、
   前記パターン検出手段による前記付着量補正用パターンの検出結果に基づいて当該パターンのトナー付着量を演算する付着量演算手段と、
   を備えた画像形成装置であって、
   前記パターン検出手段が前記位置ずれ補正用パターンからの反射光を検出したときの反射光強度が所定の反射光レベルであるときに前記位置ずれ補正用パターンを検出したと判断し、
   前記付着量演算手段は、前記パターン検出手段による前記付着量補正用パターンの検出結果に対して前記位置ずれ補正用パターンを検出したと判断したときの前記所定の反射光レベルでスレッシュしたときに、当該反射光レベルより小さく、かつ、単位面積あたり最も少ない付着量で作像するための付着量を算出し、
   前記作像手段は前記算出された付着量で位置ずれ補正用パターンを作像すること
   を特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記付着量補正用パターンは前記像担持体への書き込み露光量と、露光により形成される潜像を現像する際に印加する現像バイアス電圧を変化させ、前記無端状搬送体上の単位面積当りのトナー付着量を変化させて形成され、
   前記付着量演算手段は、前記パターン検出手段により検出した前記反射光の検出結果に基づいて、印刷時の画像形成に必要な第１の付着量で作像するための第１の現像バイアス電圧と第１の露光量を演算するとともに、前記最も少ない単位面積当りの付着量である第２の付着量で作像するための第２の現像バイアス電圧と第２の露光量を演算し、
   前記作像手段は、前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量で前記位置ずれ補正用パターンを作像すること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２記載の画像形成装置であって、
   前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量で作像された前記位置ずれ補正用パターンに前記光ビームを照射し、前記位置ずれ補正用パターンからの前記反射光の反射光強度が前記所定の反射光レベルより大きいときに、前記作像手段は、前記第２の現像バイアス電圧を前記第１の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量を前記第１の露光量と等しくすること
   を特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２記載の画像形成装置であって、
   前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量で作像された前記位置ずれ補正用パターンに前記光ビームを照射し、前記位置ずれ補正用パターンからの前記反射光の反射光強度が前記所定の反射光レベルより大きいときに、前記作像手段は、前記第２の付着量より大きい第３の付着量で作像するための第３の現像バイアス電圧と第３の露光量を算出し、前記第２の現像バイアス電圧は前記第３の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量は前記第３の露光量と等しくすること
   を特徴とする画像形成装置。
5. 請求項４記載の画像形成装置であって、
   前記第３の付着量は前記第１の付着量以下であること
   を特徴とする画像形成装置。
6. 請求項２ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   環境温度と湿度を計測できる温湿度センサを有し、
   前記温湿度センサは直近の前記第２の付着量の演算実行時に第１の環境温度と第１の湿度を計測し、
   前記温湿度センサは周期的に第２の環境温度と第２の湿度を計測し、
   前記付着量演算手段は、第２の環境温度と第１の環境温度の差と、第１の湿度と第２の湿度の差に基づき、前記第２の付着量から変化した第４の付着量を算出し、
   前記作像手段は、前記第４の付着量が前記第２の付着量より小さいときに、前記第２の現像バイアス電圧を前記第１の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量を前記第１の露光量と等しくして前記位置ずれ補正用パターンを作像すること
   を特徴とする画像形成装置。
7. 請求項２ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   環境温度と湿度を計測できる温湿度センサを有し、
   前記温湿度センサは直近の前記第２の付着量の演算実行時に第１の環境温度と第１の湿度を計測し、
   前記温湿度センサは周期的に第２の環境温度と第２の湿度を計測し、
   前記付着量演算手段は、第２の環境温度と第１の環境温度の差と、第１の湿度と第２の湿度の差に基づき前記第２の付着量から変化した第４の付着量を算出し、
   前記作像手段は、前記第４の付着量が前記第２の付着量より小さいときに、第４の付着量より大きい第３の付着量で作像するための第３の現像バイアス電圧と第３の露光量を算出し、前記第２の現像バイアス電圧を前記第３の現像バイアス電圧と等しくし、前記第２の露光量を前記第３の露光量と等しくして前記位置ずれ補正用パターンを作像すること
   を特徴とする画像形成装置。
8. 請求項２ないし７のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   前記作像手段は、前記第２の現像バイアス電圧が前記第１の現像バイアス電圧に等しく、かつ前記第２の露光量が前記第１の露光量と等しい場合であって、前記位置ずれ補正用パターンに光ビームを照射したときの前記反射光の反射光強度が前記所定の反射光レベルより大きいときには前記第２の現像バイアス電圧と前記第２の露光量は変更しないこと
   を特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
   前記付着量補正用パターンは第１の付着量を算出するための第１の付着量補正用パターンと、第２の付着量を算出するための第２の付着量補正用パターンを有すること
   を特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９記載の画像形成装置であって、
    前記第１の付着量補正用パターンと前記第２の付着量補正用パターンは同形状であること
    を特徴とする画像形成装置。
11. 請求項９記載の画像形成装置であって、
    前記位置ずれ補正用パターンの前記副走査方向のパターン幅と前記第２の付着量補正用パターンの前記副走査方向のパターン幅が等しいこと
    を特徴とする画像形成装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
    前記位置ずれ補正用パターンの前記無端状搬送体の移動方向上流側に検出開始タイミング補正用パターンが形成され、
    前記パターン検出手段は前記検出開始タイミング補正用パターンから得られる検出信号に基づいて前記位置ずれ補正用パターンの検出開始タイミングを決定し、
    前記作像手段は前記第１の現像バイアス電圧と前記第１の露光量で前記検出開始タイミング補正用パターンを作像すること
    を特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１２記載の画像形成装置であって、
    前記検出開始タイミング補正用パターンはＢｋパターンであること
    を特徴とする画像形成装置。