JP2013007738A - 画像位置検出装置と画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像端の位置を正確に検出することのできる画像位置検出装置と、この画像位置検出装置を備えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト上に形成される補正用パターンのパターン画像の端部の位置を検出する位置検出装置であって、補正用パターンに向けて光を照射する発光部１７Ｄと、このパターン画像の表面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部１７Ｈｓと、その表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部１７Ｈｒとを備え、正反射光受光部１７Ｈｓの正反射光受光信号値と、拡散反射光受光部１７Ｈｒの拡散反射光受光信号値に一定係数を乗じた乗算値とに基づいてパターン画像の端部の位置を求める。
【選択図】図４

Description

この発明は、像担持体に形成される画像端の位置を検出する画像位置検出装置と、この画像位置検出装置を備えた画像形成装置とに関する。

従来から、転写紙を搬送する搬送ベルト上に位置ズレ補正用のパターンを形成し、この補正用のパターンをセンサで読み取って画像の書込みタイミングを補正する画像形成装置が知られている（特許文献１参照）。

かかる画像形成装置は、基準色の位置ズレ補正用パターンと、第１色の位置ズレ補正用パターンを搬送ベルト上に形成し、第１色のパターンに対して分光感度特性のピークを有する波長の赤色光をパターンに照射し、そのパターンからの反射強度を検出し、その反射強度に対してスレッシュレベルを設定して各パターンの中心位置を求め、これら中心位置から２色間の位置ズレ量を演算し、この位置ズレ量に基づいて位置ズレを補正するようにしたものである。

上記の画像形成装置は、拡散光を発生させないようにして拡散光の影響を取り除くようにしたものであるが、この発明は、拡散光を発生させたままでその拡散光の影響を受けずに画像端の位置を検出することのできる画像位置検出装置と、この画像位置検出装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とするものである。

請求項１の発明は、像担持体上に形成される画像の端部の位置を検出する画像位置検出装置であって、
前記像担持体および画像に向けて光を照射する発光部と、
前記像担持体の面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部と、
前記画像の表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部とを備え、
前記正反射光受光部の正反射光受光信号と、前記拡散反射光受光部の拡散反射光受光信号値に一定係数を乗じた乗算値とに基づいて前記画像端の位置を求めることを特徴とする。

請求項７の発明は、像担持体上に形成される画像の端部の位置を検出する画像位置検出装置であって、
前記像担持体および画像に向けて光を照射するとともに、前記像担持体および画像で反射する反射光を受光する光学センサと、
この光学センサから出力される信号に基づいて前記画像端の位置を求める制御装置とを備え、
前記光学センサは、前記像担持体および画像に向けて光を照射する発光部と、前記像担持体の面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部と、前記画像の表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部と、前記正反射光受光部の正反射光受光信号から、前記拡散反射光受光部の拡散反射光受光信号値に特定の係数を乗じた乗算値を差し引いて前記正反射光受光信号を補正する演算部とを有し、
前記制御装置は、前記演算部が補正した正反射光受光信号に基づいて前記画像端の位置を求めることを特徴とする画像位置検出装置。

請求項８の発明は、像担持体上に形成される画像の端部の位置を検出する画像位置検出装置であって、
前記像担持体および画像に向けて光を照射するとともに、前記像担持体および画像で反射する反射光を受光する光学センサと、
この光学センサから出力される信号に基づいて前記画像端の位置を求める制御装置とを備え、
前記光学センサは、前記像担持体および画像に向けて光を照射する発光部と、前記像担持体の面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部と、前記画像の表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部とを有し、
前記制御装置は、前記正反射光受光部の正反射光受光信号から、前記拡散反射光受光部の拡散反射光受光信号値に特定の係数を乗じた乗算値を差し引いて前記正反射光受光信号を補正する演算部と、この演算部が補正した正反射光受光信号に基づいて前記画像端の位置を求める位置検出部とを有することを特徴とする。

この発明によれば、正反射光受光手段の正反射光受光信号値と、拡散反射光受光手段の拡散反射光受光信号値に一定係数を乗じた乗算値とに基づいて画像端の位置を求めるようにしたものであるから、拡散光の影響を受けずに画像端の位置を求めることができる。

この発明に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。 図１に示す露光器の内部構造を概略的に示す構成図である。 トナーマークセンサの構成を示した概略構成図である。 補正用パターンを示した説明図である。 図１に示す画像形成装置の制御系の構成を示したブロック図である。 トナーマークセンサの正反射光受光部の受光信号の波形を示したグラフである。 トナーマークセンサの正反射光受光部と拡散反射光受光部の受光信号の波形を示したグラフである。 正反射光受光部の受光信号を補正した波形を示したグラフである。 トナーマークセンサとカラートナーの拡散光との位置関係を示した説明図である。 正反射光受光部の設置角度と求めたパターン間距離との関係を示したグラフと、受光信号を補正して設置角度とパターン間距離との関係を求めたグラフである。 赤外発光ダイオードの指向特性を示したグラフである。 赤外用フォトトランジスタの指向特性を示したグラフである。 発光部の照射範囲と、正反射受光部の検知範囲との理想的な位置関係を示した説明図である。 図１２の理想的な状態でパターンを照明した際のベルト面で反射される反射光成分と、カラートナーで反射される反射光成分の内訳を概略的に示したグラフである。 発光部の照射範囲の中心位置と、正反射受光部の検知範囲の中心位置とがずれた場合を示した説明図である。 照射範囲と検知範囲とが図１４に示すような場合、ベルト面で反射される反射光成分と、カラートナーで反射される反射光成分との内訳を概略的に示したグラフである。 補正用パターンのパターン画像の位置の求め方を示すグラフである。 図１３のセンサ出力（a）と図１５のセンサ出力（b）とで検知位置が変わってしまうことを示す説明図である。 図１４に示すように照射範囲に対して検知範囲の中心がずれている場合、カラートナーと黒トナーのセンサ出力と、それぞれの検知位置を示すグラフである。 制御装置の構成を概略的に示したブロック図である。 第２実施例の説明図である。 第３実施例の説明図である。 補正用パターンを検知したときの正反射光受光部の受光信号と拡散反射光受光部の受光信号を示したグラフである。 図２２の正反射光受光部の受光信号の最小値を、黒トナーを検知した場合と、カラートナーを検知した場合とで同じにした受光信号を示す。 一定係数の求め方を説明するためのグラフを示す。 第５実施例の説明図である。 ＴＭセンサの設置角度を示した説明図である。 第６実施例の画像位置検出装置の構成を示したブロック図である。 図２７に示す演算回路の構成を示したブロック図である。 拡散反射光の影響を除去した効果を示した検知誤差のグラフである。 拡散反射光の影響を除去しない場合の検知誤差のグラフである。 第７実施例の画像位置検出装置の構成を示したブロック図である。 図２７に示す演算回路の構成を示した回路図である。

以下、この発明に係る画像位置検出装置を搭載した画像形成装置の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
［画像形成装置］
図１に示す画像形成装置１００は、給紙トレイ１と、露光器１１と、作像部（画像形成部）６（６Ｙ,６Ｃ,６Ｍ,６ＢＫ）と、中間転写ベルト（像担持体）５ａと、転写器１５（１５Ｙ,１５Ｃ,１５Ｍ,１５ＢＫ）と、定着器１６と、トナーマークセンサ１７などとを備えた間接転写方式のタンデム型画像形成装置である。

画像形成装置１００は、中間転写ベルト５ａ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ものである。

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、中間転写ベルト５ａ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。

中間転写ベルト５ａは、駆動ローラ７と従動ローラ８との間に張設される。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。

中間転写ベルト５ａが従動ローラ８に巻回されている位置に、図示しない２次転写ローラなどが配置され、この位置が２次転写位置２１とされ、この位置に給紙トレイ１の用紙４が給紙ローラ２および分離ローラ３とによって送り込まれるようになっている。２０は２次転写位置２１より下流側に配置されたクリーニング部である。

画像形成部６は、感光体としての感光体ドラム９と、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と、現像器１２と、転写器１５と、感光体クリーナ１３と、除電器（図示せず）等とを備えている。また、画像形成部６には、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は中間転写ベルト５ａ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。

露光器１１は、図２に示すように、各画像色の露光ビームであるレーザ光１４ＢＫ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｙを発生する光源であるレーザダイオード（ＬＤ）２３ＢＫ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙと、回転多面鏡２２と、光学系２４ＢＫ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｙとを有している。レーザダイオード（ＬＤ）２３ＢＫ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｙから発生するレーザ光は、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の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２３に対して、１つのポリゴンミラー２２で走査を行う。

レーザ光１４は、レーザ光１４ＢＫ,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。レーザダイオード２３を有する光学系は、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。

トナーマークセンサ（ＴＭセンサ）１７は、図２Ａに示すように、反射型の光学センサであり、中間転写ベルト５ａに向けて赤外線を照射する赤外発光ダイオードなどから構成される発光部１７Ｄと、中間転写ベルト５ａで正反射される正反射光を受光するフォトトランジスタなどから構成される正反射光受光部１７Ｈｓと、中間転写ベルト５ａ上に形成されたカラーパターン画像で拡散反射される拡散反射光を受光するフォトトランジスタなどから構成される拡散反射光受光部１７Ｈｒとを有している。

発光部１７Ｄと正反射光受光部１７Ｈｓと拡散反射光受光部１７Ｈｒとが用紙４の搬送方向と直交する主走査方向（図２Ａの左右方向）に沿うように同一のケース３０に支持されている。発光部１７Ｄと正反射光受光部１７Ｈｓとは、中間転写ベルト５ａの垂直線Ｌｈに対して互いに反対側に傾けられており、その垂直線Ｌｈに対する傾き角度は同一に設定されている。拡散反射光受光部１７Ｈｒは、図２Ａにおいて発光部１７Ｄの右側に配置され、発光部１７Ｄと同方向に発光部１７Ｄより大きく傾けられている。

中間転写ベルト５ａ上には、図３に示すように、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、位置ズレ用の補正用パターン（カラーパターン画像）２９を作像し、ＴＭセンサ１７で補正用パターン２９を読み取り、各色間の位置ずれ量を検出する。補正用パターン２９はＴＭセンサ１７で検出された後、クリーニング部２０で搬送ベルト５ａ上から除去される。

補正用パターン２９は、左から（図３において）、シアン、黒、イエロー、マゼンタの順に主走査方向に延びた長方形のパターン画像２９ａ,２９ｂ,２９ｃ,２９ｄと、主走査方向に対して傾斜したパターン画像２９ａ′,２９ｂ′,２９ｃ′,２９ｄ′とを有している。

補正用パターン２９は、中間転写ベルト５ａとともに左側が先頭になって左方向へ移動することになる。
［制御系］
図４は画像形成装置１００の制御系の構成を示したブロック図である。図４において、１０１は図示しない操作部の操作に基づいて画像作成のためなどの各種の制御や演算を行う制御装置（演算部）であり、また、この制御装置１０１は正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号や拡散反射光受光部１７Ｈｒの受光信号に基づいて、パターン画像２９ａ,２９ｂ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｂ′,２９ｃ′,２９ｄ′の端部位置やズレ量を求めたり、このズレ量に応じて露光器１１を制御して、画像の書込みタイミングを補正したりする。１０２は後述する一定係数である０.３を格納したメモリである。

そして、発光部１７Ｄと正反射光受光部１７Ｈｓと拡散反射光受光部１７Ｈｒと制御装置１０１とメモリ１０２とで画像の端部（画像端）を検出する画像位置検出装置２００が構成される。
［原 理］
図３に示す補正用パターン２９を図２Ａに示す正反射光受光部１７Ｈｓで読み取ると、図５に示すように出力波形が得られる。

ここで、中間転写ベルト５ａの面は光沢面であり、数％の反射率をもっている。発光部１７Ｄと正反射光受光部１７Ｈｓは、その面での鏡面反射を受光する位置に設置される。トナーが光路上にある場合、正反射光受光部１７Ｈｓの出力は減少する。これは、トナーが粒状であるために、トナーに光が照射されると光は拡散され、正反射光受光部１７Ｈｓに入射する光量が減少するからである。

また、発光部１７Ｄの照射光の波長域が赤外領域であっても黒トナーの場合は反射率が低いために拡散反射光は発生しないが、カラートナーは赤外での反射率が高いため、拡散反射光が発生し正反射光受光部１７Ｈｓに多少到達することになる。

通常、中間転写ベルト５ａの光沢度は高く設定され、カラートナー面よりもベルト面の方が、正反射光受光部１７Ｈｓの出力が大きくなるように設定してある。トナー面で正反射光受光部１７Ｈｓの出力が下がるのを利用してトナーの位置（画像の位置）を検知するものである。

図５の出力波形において、左から２、６番目の谷の部分で出力値が他と比べ大きく落ち込んでいる場所が、黒トナーの部分であり、カラートナーを読むとカラートナーからの反射光（拡散反射光）が含まれるため、黒トナーに比べて出力が大きくなる。

つまり、左からシアン、黒、イエロー、マゼンタ、シアン、黒、イエロー、マゼンタのトナー画像を検出したときの正反射光受光部１７Ｈｓの出力値を示すものである。

図６は、正反射光受光部１７Ｈｓと拡散反射光受光部１７Ｈｒとでトナー画像（補正用パターン２９）を検出したときの出力波形（出力信号の波形）を示す。すなわち、Ｇ１が正反射光受光部１７Ｈｓの出力波形（正反射光受光信号の波形）であり、Ｇ２が拡散反射光受光部１７Ｈｒの出力波形（拡散反射光受光信号の波形）である。

図７は、（正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号）−（ 拡散反射光受光部１７Ｈｒの出力信号）×０.３（一定係数）とした場合の波形を示す。この図７の波形から分かるように、シアン、黒、イエロー、マゼンタのトナー画像を検出したときの出力信号を同じにすることができる。

画像の位置ズレは、黒トナーの画像位置を基準として各カラートナーの画像位置を求めることによって検出する。

ところで、カラートナーからは拡散反射光が発生し、この拡散反射光を正反射光受光部１７Ｈｓが受光するので、検知誤差が生じることになる。しかし、図７のように補正を行えば、拡散反射光成分を除去することができ、検知誤差を少なくすることができることになる。

カラートナーによる拡散反射光は、図８に示すように等方的に散乱しており、受光する角度によって拡散反射光の受光強度はほぼ同一となる。

このため、正反射光受光部１７Ｈｓの方向と、拡散反射光受光部１７Ｈｒの方向には同じ強度の散乱光である拡散反射光が発生している。しかし、各々で受光する光量は、各々の受光部１７Ｈｓ,１７Ｈｒの前に設置されているアパーチャ(図示せず)の径によって変わり、また、受光後の増幅回路の定数が違ってくるので、「正反射光受光部１７Ｈｓが拡散反射光のみの受光によって出力する受光信号値」と「拡散反射光受光部１７Ｈｒが拡散反射光の受光によって出力する受光信号値」とは同じではなく、正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号値は、拡散反射光受光部１７Ｈｒの受光信号値の定数倍（α）となる。

定数（一定計数）倍（α）は、あらかじめ拡散紙上でのセンサ出力を計測することで求めることができる。あるいは、実機でも下地のベルトの影響を受けない程度に十分にトナーを付着させれば求めることができる。ここで、
Ｖ（正）：正反射光受光部１７Ｈｓが検知したときの出力信号（受光信号）
Ｖ拡：拡散反射光受光部１７Ｈｒが検知したときの出力信号（受光信号）
Ｖ（正 正反射光）：正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号のうち、正反射光成 分の出力信号
Ｖ（正 拡散反射光）：正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号のうち、拡散反射 光成分の出力信号
Ｖ（拡 拡散反射光）：拡散反射光受光部１７Ｈｒの検知出力のうち、拡散反 射光成分の出力信号
とすると、
Ｖ（正）＝Ｖ（正 正反射光）＋Ｖ（正 拡散反射光）
Ｖ（拡）＝Ｖ（拡 拡散反射光）
となる。

この実施例では、「Ｖ（正）」と「Ｖ（拡）」を同時に計測することにより、また、定数倍（α）を演算することで、「Ｖ（正 正反射光）」を求めることができ、「Ｖ（正 正反射光）」から位置ズレ用の補正用パターンのパターン画像の端部（画像端）の位置を求め、パターン画像間距離を算出することで、拡散反射光による検知誤差を少なくした計測が可能となる。

正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号（受光信号）を補正する補正式は、
Ｖ（正 正反射光）＝Ｖ（正）−α×Ｖ（拡）となる。

ここで、定数倍（α）を式で示すと以下のようになる。

α＝Ｖ（正 拡散反射光）／Ｖ（拡 拡散反射光）
拡散紙上では、Ｖ（正 正反射光）はゼロとなるので、αは以下の式で求めることができる。

α＝Ｖ（正）／Ｖ（拡）
図９は、正反射光受光部１７Ｈｓの設置角度（方向）を変えて、補正用パターン２９のパターン間距離をＴＭセンサ１７で読み取ったときのグラフＧ３を示す。グラフＧ３は補正前のグラフであり、グラフＧ４は正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号を上記の補正式により補正してパターン間距離を求めたグラフを示す。補正ありのグラフＧ４は、従来の補正なしのグラフＧ３と比べて、センサ設置角度（正反射光受光部１７Ｈｓの設置角度）によってパターン間距離がほとんど変化しない（補正なし：±３°１.７%の変化、補正あり：±３°で０.２%の変化）。

なお、設置角度とは、図２２の実線で示すように中間転写ベルト５ａに対して垂直方向に配置したＴＭセンサ１７を中心にして、左に傾斜した場合をプラス、右に傾斜した場合をマイナスとした角度である。
［検知誤差の要因理由］
以下に、補正用パターン２９を読み取るときに、「正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号のうち拡散反射光成分」が検知誤差を発生させる要因となる理由について説明する。

図１０は一般的な赤外発光ダイオードの指向特性を示す。図１１は一般的な赤外用フォトトランジスタの指向特性を示す。

図１２は、ＬＥＤ（発光部１７Ｄ）の照射範囲と、フォトトランジスタ（ＰＴＲ：正反射光受光部１７Ｈｓ）の検知範囲の中心が一致した理想的な場合の、各位置関係を示した模式図である。

図１３は、図１２の理想的な状態でパターンを照明した場合、正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号のうち、中間転写ベルト５ａ面で反射される反射光成分（正反射光成分）と、カラートナーで反射される反射光成分（拡散反射光成分）との内訳を概略的に示したグラフである。

図１２のような理想的な場合には、カラートナーの反射光（拡散反射光）が最大となる位置とベルト面反射光（正反射光）の出力低下中心位置（図１３におけるＸ＝１.５近辺）とが一致する。なお、黒トナーの場合には、トナー反射光（拡散反射光）は発生しない。

図１４は、ＬＥＤの照射範囲の中心位置に対して、ＰＴＲの検知範囲の中心位置がずれている場合の各位置関係を示した模式図である。

図１５は、図１４に示したようにＬＥＤの照射範囲に対して、ＰＴＲの検知範囲の中心がずれている場合のセンサ出力（正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号）と、ベルト面反射光成分（正反射光成分）と、トナー反射光成分（拡散反射光成分）とを示す。図１０に示すように、ＬＥＤの指向特性から照射範囲の中心で強度が大きくなるので、トナー反射光が最大となる位置は、ベルト面反射光（正反射光）の出力低下中心位置（図１５におけるＸ＝１.５近辺）と一致しなくなる。

図１６は位置ずれ検知方法を説明した説明図であり、センサ出力（正反射光受光部１７Ｈｓの出力信号）からある閾値（図１６の場合２Ｖ）をとり、センサ出力が閾値となる２点を求める。この２点はパターン像の端部の位置として求める。すなわち、図３に示すパターン画像２９ａの端部Ｆ１,Ｆ２の位置として求める。そして、端部Ｆ１,Ｆ２の両位置の中点をパターン画像２９ａの検知位置とする。

図１７の実線で示すグラフ（ｂ）と破線で示すグラフ（ａ）は、図１３の場合のセンサ出力（上記の中心位置がずれていない場合）と、図１５の場合のセンサ出力（上記の中心位置がずれている場合）とで検知位置が変わってしまうということを示す説明図である。

図１７に示すように、センサ出力（ｂ）の場合のセンサ出力が閾値（２Ｖ）となる２点の位置Ｓ１,Ｓ２と、センサ出力（ａ）の場合の閾値となる２点の位置Ｅ１,Ｅ２とがズレてしまい、検出位置が変わってしまう。

図１８は、図１４に示す照射範囲の中心に対して検知範囲の中心がずれている場合、カラートナーと黒トナーを検知したときのセンサ出力と、それぞれの検知位置を示すものである。

カラートナーの場合は、トナーからの反射光によって検知位置がずれる場合がある。そして、各色（シアン、マゼンダ、イエロー）での検知位置のずれ量はほぼ同じとなる。ここで問題となるのが、唯一、黒トナーのみ振る舞いが異なるので、センサによって黒とカラー間の位置ずれの検知結果に差が発生してしまうことである。

つまり、黒トナーの場合、すなわち図３に示すパターン画像２９ｂの場合、拡散反射光を発生させないので、図１８に示すセンサ出力が閾値（２Ｖ）となる２点の位置Ｓ３,Ｓ４と、図３に示すパターン画像２９ｂの実際の端部Ｆ３,Ｆ４の位置とを一致させて正確に求めることができ、パターン画像２９ｂの位置を正確に求めることができる。パターン画像２９ｂ′の場合も、両端部の位置とパターン画像２９ｂ′の位置も同様に正確に求めることができる。

しかし、カラートナーの場合、つまりパターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の場合、図１８に示すセンサ出力が閾値（２Ｖ）となる２点の位置Ｅ３,Ｅ４は、上記の位置Ｓ３,Ｓ４からズレてしまう。すなわち、位置Ｅ３,Ｅ４は、パターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の両端部の実際の位置からズレてしまい、正確なパターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の端部を求めることができず、このため、正確なパターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の位置を求めることができなくなる。
［動 作］
次に、拡散反射光の影響や、上記の照射範囲の中心位置に対して検知範囲の中心位置がずれている場合の影響を受けずにパターン画像の端部の位置を正確に求めることのできる画像形成装置１００の動作について説明する。

図４に示す制御装置１０１は、図示しない操作パネルの操作に基づいて、露光器１１などを制御して中間転写ベルト５ａ上に位置ズレ用の補正用パターン２９を作像する。

そして、ＴＭセンサ１７でその補正用パターン２９を読み取り、パターン画像２９ｂ,２９ｂ′の位置を基準にして各色間の位置ずれ量を検出する。

ＴＭセンサ１７の読み取りは、先ず、発光部１７Ｄを発光させて赤外光で中間転写ベルト５ａ上を照射する。中間転写ベルト５ａの移動により、図２Ａに示すように、発光部１７Ｄの照明光の照射位置に補正用パターン２９が到達すると、中間転写ベルト５ａの移動とともに正反射光受光部１７Ｈｓから図６に示すように正反射光受光信号Ｇ１が出力され、拡散反射光受光部１７Ｈｒから拡散反射光受光信号Ｇ２が出力される。

制御装置１０１は、図１９に示すように、拡散反射光受光部１７Ｈｒの拡散反射光受光信号Ｇ２の信号値にメモリ１０２に格納された一定係数である０.３を掛け、この０.３倍した乗算値を正反射光受光部１７Ｈｓの正反射光受光信号Ｇ１の信号値から差し引き、図７に示すように、拡散反射光成分を除去した正反射光受光信号Ｇ１′に補正する。

制御装置１０１は、この正反射光受光信号Ｇ１′に基づき、図１６に示すように、閾値（２Ｖ）となる２点の位置を求めて、補正用パターン２９のシアン、黒、イエロー、マゼンタのパターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の各両端部の位置を求める。

正反射光受光信号Ｇ１′は拡散反射光成分が除去されているので、各パターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の両端部の位置を正確に求めることができる。このため、黒のトナー画像つまりパターン画像２９ｂ,２９ｂ′を基準にした各パターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の位置を正確に求めることができ、黒のトナー画像を基準にした各パターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の所定位置からのズレ量を正確に求めることができる。このズレ量に基づいて、制御装置１０１は露光器１１を制御することにより、画像の書込みタイミングを補正し、これにより４色の画像が色ズレしないように重畳させることができる。

図１４に示すように、照射範囲の中心に対して検知範囲の中心がずれている場合には、正反射光受光部１７Ｈｓから出力される正反射光受光信号Ｇ１は図１６に示すようなものとなる。この場合、拡散反射光受光部１７Ｈｒから出力される拡散反射光受光信号Ｇ２は、図１５に示すトナー反射光成分に比例した出力となる。

このため、正反射光受光信号Ｇ１を、Ｇ１−Ｇ２×０.３に補正することにより、図１５のベルト面反射光成分のグラフを求めることが可能となる。

したがって、第１実施例では、拡散反射光の影響のみならず、照射範囲の中心位置と検知範囲の中心位置との位置ずれの影響を受けることなく、パターン画像２９ｂ,２９ｂ′を基準にした各パターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の位置を正確に求めることができ、黒のトナー画像を基準にした各パターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′の所定位置からのズレ量を正確に求めることができることになる。

また、メモリ１０２に一定係数（０.３）を記憶させたものであるから、一定係数を可変とすることができ、ＴＭセンサ１７毎に設定することができる。
［第２実施例］
第１実施例では、メモリ１０２に一定係数である「０.３」を予め格納しておくが、第２実施例では一定係数αを求め、この求めたαをメモリ１０２に格納するものである。

先ず、拡散紙４０を例えば中間転写ベルト５ａ上に貼り付け、図２０に示すようにＴＭセンサ１７の発光部１７Ｄを発光させて赤外光でその拡散紙４０を照明する。拡散紙４０ではＶ（正 正反射光）はゼロとなるので、αは以下の式で求めることができる。

α＝Ｖ（正）／Ｖ（拡）
つまり、制御装置１０１は、正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号と、拡散反射光受光部１７Ｈｒの受光信号から上記の式に基づいてαを求め、このαをメモリ１０２に格納させる。

αをメモリ１０２に格納したら、拡散紙４０を中間転写ベルト５ａから剥がし、上記と同様にして、補正用パターン２９を作像し、ＴＭセンサ１７でその補正用パターン２９を読み取る。

この際、正反射光受光部１７Ｈｓから出力される正反射光受光信号Ｇ１（図１９参照）を補正して、各パターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の両端部の位置を求める。これら両端部の位置から各パターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の位置を求めて、第１実施例と同様に動作させることにより、４色の画像が色ズレしないように重畳させることができる。

この第２実施例も第１実施例と同様な効果を得ることができ、αを拡散紙４０を用いて求めるようにしたので、ＴＭセンサ１７毎の固体差があっても正確にαを設定することができる。
［第３実施例］
図２１に示すように、先ず、画像形成装置１００で中間転写ベルト５ａ上に十分なトナーを付着させる。次に、このトナーに向けてＴＭセンサ１７の発光部１７Ｄを発光させて赤外光を照射させる。このとき、Ｖ（正 正反射光）がゼロとなるように、トナー粒子間をすり抜けて中間転写ベルト５ａで反射する成分を正反射光受光部１７Ｈｓが受光しない程度にトナーを十分に付着させる必要がある。また、ＴＭセンサ１７の発光部１７Ｄで照射される光の範囲よりも広範囲にトナーを付着させる必要がある。

制御装置１０１は、正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号と、拡散反射光受光部１７Ｈｒの受光信号から、α＝Ｖ（正）／Ｖ（拡）の式に基づいてαを求め、このαをメモリ１０２に格納させる。

αをメモリ１０２に格納したら、そのトナーをクリーニング部２０で中間転写ベルト５ａ上から除去し、あとは第１実施例と同様に動作させるものである。

この第３実施例も第２実施例と同様な効果を得ることができる。しかも、トナーを使用してαを求めているので、事前に拡散紙４０で測定し、この測定した値（α）を画像形成装置に入力する手間が省ける。
［第４実施例］
第４実施例では、正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号から一定係数（α）を求め、このαをメモリ１０２に格納する。

図２２に示すように、補正用パターン２９をＴＭセンサ１７で読み取る。黒トナー画像つまりパターン画像２９,２９′のときの正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号の最小値と、カラートナー画像つまりパターン画像２９ａ,２９ｃ,２９ｄ,２９ａ′,２９ｃ′,２９ｄ′のときの正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号の最小値とが異なる。カラートナー画像の最小値が図２３に示すように黒トナー画像のときの最小値と同じになるように一定係数αを決定する。

ここで、図２４に示すように、
Ｖ（正黒min）：正反射光受光部１７Ｈｓによる出力で黒トナー画像を 検知したときの最小値
Ｖ（正カラーmin）：正反射光受光部１７Ｈｓによる出力でシアンパターン（パ ターン画像２９ａ,２９ａ′）を検知したときの最小値
Ｖ（拡カラーmax）：拡散反射光受光部１７Ｈｒによる出力で、Ｖ（正カラーm in）となったときの出力 とすると、
一定係数（α）は、
α＝（Ｖ（正カラーmin）−Ｖ（正黒min ））／Ｖ（拡カラーmax）
となる。

制御装置１０１は、正反射光受光部１７Ｈｓの受光信号と、拡散反射光受光部１７Ｈｒとに基づいて上記式によりαを求めてメモリ１０２に格納する。あとは第１実施例と同様に動作させるものである。

第４実施例によれば、事前の測定や特殊なパターンを使用することなく、補正用パターン２９を利用してαを求めるので、安価な位置検出装置および画像成形装置を提供することができる。
［第５実施例］
図２５は第５実施例を示す。この第５実施例では、画像形成装置１００の本体内に拡散紙４０を配置させ、ＴＭセンサ１７を読取り位置Ｐ１と退避位置Ｐ２とに切り換え可能に設けたものである。

この第５実施例によれば、ＴＭセンサ１７の不使用時にＴＭセンサ１７を退避位置Ｐ２に移動させることにより、トナーなどによる汚れを防止することができる。また、この退避位置Ｐ２にＴＭセンサ１７を退避させることにより、α＝Ｖ（正）／Ｖ（拡）から一定係数（α）を求めることができる。

第５実施例では、ＴＭセンサ１７を退避位置Ｐ２へ退避できるようにしたが、ＴＭセンサ１７と中間転写ベルト５ａとの間にシャッタ(図示せず)を設け、ＴＭセンサ１７の不使用時にシャッタを閉じ、使用時にシャッタを開成するようにしてもよい。この場合、シャッタ面に拡散紙４０を取り付けておけば、上記のように一定係数（α）を求めることができる。

拡散紙４０を画像形成装置１００の本体内に配置したので、αを画像形成装置１００に入力する手間が省ける。
［第６実施例］
図２７は、第６実施例の画像位置検出装置２１０の構成を示す。この画像位置検出装置２１０は、ＴＭセンサ１７′と制御装置１０１とを備えている。

ＴＭセンサ１７′は、発光部１７Ｄと正反射光受光部１７Ｈｓと拡散反射光受光部１７Ｈｒと演算回路（演算部）１０３とを有し、演算回路１０３をケース３０内（図２Ａ参照）に組み込んで、発光部１７Ｄと正反射光受光部１７Ｈｓと拡散反射光受光部１７Ｈｒと演算回路１０３とを一体としたものである。

演算回路１０３は、図２８に示すように、拡散反射光受光部１７Ｈｒの拡散反射光受光信号Ｇ２の信号値に演算回路１０３の抵抗定数等で決められた一定係数である０.３を掛け、この０.３倍した乗算値を正反射光受光部１７Ｈｓの正反射光受光信号Ｇ１の信号値から差し引き、図７に示すように、拡散反射光成分を除去した正反射光受光信号Ｇ１′に補正する。

演算回路１０３の具体例の一例を図３２に示す。この演算回路１０３は、オペアンプ１０４と抵抗Ｒ１〜Ｒ３,Ｒｆなどとから構成されている。この演算回路１０３によれば、
Ｇ１′＝Ｇ１(Ｒ１＋Ｒｆ)/[Ｒ１(Ｒ２/Ｒ３＋１)]−Ｇ２Ｒｆ/Ｒ１
となる。

Ｒｆ／Ｒ１が係数であり、Ｒｆ／Ｒ１＝０.３に設定され、
(Ｒ１＋Ｒｆ)/[Ｒ１(Ｒ２/Ｒ３＋１)]＝１に設定されるものである。

Ｒｆを可変抵抗に置き換えることによって係数を任意に変更することができる。

制御装置１０１は、演算回路１０３が補正した正反射光受光信号Ｇ１′に基づき、第１実施例と同様にして、図１６に示すように、閾値（２Ｖ）となる２点の位置を求め、補正用パターン２９のシアン、黒、イエロー、マゼンタのパターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の各両端部の位置を求める。

演算回路１０３によって拡散反射光の影響を除去した効果を示したグラフを図２９に示し、図３０に拡散反射光の影響を除去しない場合のグラフを示す。なお、グラフの縦軸は色ずれ検知誤差、横軸はＴＭセンサ１７のあおり角（設置角度）である。

図２９,３０のグラフから分かるように、一定係数が「０．３」で一定であっても、ＴＭセンサ１７の設置角度が±１.５°での色ずれ検知誤差を３０μmから１０μmにまで低減することができる。

第６実施例によれば、演算回路１０３をＴＭセンサ１７′に組み込んだので、図３２に示す抵抗Ｒｆを可変抵抗にすることで、ＴＭセンサ１７′の製造時に係数を調整（最適化）することが容易となる。
［第７実施例］
図３１は、第７実施例の画像位置検出装置２２０の構成を示す。この画像位置検出装置２２０は、ＴＭセンサ１７と制御装置１１０とを備えている。

制御装置１１０は、演算回路１０３と、この演算回路１０３が補正した正反射光受光信号Ｇ１′に基づいてパターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の各両端部の位置を求める位置検出部１１１とを有している。

第７実施例によれば、演算回路１０３を制御装置１１０に組み込んだので、２個または４個のオペアンプが１パッケージに集約されたオペアンプＩＣを使用することができ、機器の小型化やコストダウンを図ることができる。

上記実施例は、いずれも画像位置検出装置２００が補正用パターン２９のパターン画像２９ａ〜２９ｄ,２９ａ′〜２９ｄ′の端部の位置を求める場合について説明したが、これに限らず、他のカラー画像の端部の位置を求める画像位置検出装置に適用することもできる。

また、光が反射する物体（像担持体）の表面に粉体や液体を層状に付着させ、各色の層状の画像を重ねて形成するカラー画像の色合わせ精度の測定に応用することもできる。

５ａ 中間転写ベルト（像担持体）
１７ トナーマークセンサ（ＴＭセンサ）
１７Ｄ 発光部
１７Ｈｓ 正反射光受光部
１７Ｈｒ 拡散反射光受光部
２９ 補正用パターン
２９ａ〜２９ｄ パターン画像
２９ａ′〜２９ｄ′パターン画像
１００ 画像形成装置
１０１ 制御装置
１０２ メモリ
２００ 画像位置検出装置

特開２０１０−２１７３２５号公報

Claims (12)

1. 像担持体上に形成される画像の端部の位置を検出する画像位置検出装置であって、
   前記像担持体および画像に向けて光を照射する発光部と、
   前記像担持体の面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部と、
   前記画像の表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部とを備え、
   前記正反射光受光部の正反射光受光信号と、前記拡散反射光受光部の拡散反射光受光信号値に一定係数を乗じた乗算値とに基づいて前記画像端の位置を求めることを特徴とする画像位置検出装置。
2. 請求項１の画像位置検出装置において、
   演算部を備え、この演算部は、正反射光受光信号の信号値から前記乗算値を差し引いて前記正反射光受光信号を補正し、この補正した正反射光受光信号に基づいて前記画像端の位置を求めることを特徴とする画像位置検出装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像位置検出装置において、前記一定係数を格納するメモリを有することを特徴とする画像位置検出装置。
4. 請求項３に記載の画像位置検出装置において、
   前記一定係数は、前記発光部の光を拡散反射板に照射し、該拡散反射板で反射される拡散反射光を前記正反射光受光部と拡散反射光受光部とに受光させ、この正反射光受光部および拡散反射光受光部の正反射光受光信号値と拡散反射光受光信号値との比率から求めて前記メモリに格納することを特徴とする画像位置検出装置。
5. 請求項３に記載の画像位置検出装置において、
   前記画像は、前記像担持体上に粉体を付着させて形成され、
   前記一定係数は、前記像担持体の表面に、該表面の反射光の影響がなくなる程度に粉体を十分に付着させ、この付着粉体に前記発光部の光を照射し、該付着粉体で反射される拡散反射光を前記正反射光受光部と拡散反射光受光部とに受光させ、この正反射光受光部の受光信号値と拡散反射光受光部の受光信号値との比率から求めて前記メモリに格納することを特徴とする画像位置検出装置。
6. 請求項３に記載の画像位置検出装置において、
   前記画像は、補正用のカラーパターン画像であり、
   前記一定係数は、正反射光受光部が前記カラーパターン画像の黒トナー画像を検知したときに出力する正反射光受光信号の第１最小値と、前記正反射光受光部が前記カラーパターン画像のカラー画像を検知したときに出力する正反射光受光信号の第２最小値と、この第２最小値を検出する時点に前記拡散反射光受光部が出力する拡散反射光受光信号値とから求めて前記メモリに格納することを特徴とする画像位置検出装置。
7. 像担持体上に形成される画像の端部の位置を検出する画像位置検出装置であって、
   前記像担持体および画像に向けて光を照射するとともに、前記像担持体および画像で反射する反射光を受光する光学センサと、
   この光学センサから出力される信号に基づいて前記画像端の位置を求める制御装置とを備え、
   前記光学センサは、前記像担持体および画像に向けて光を照射する発光部と、前記像担持体の面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部と、前記画像の表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部と、前記正反射光受光部の正反射光受光信号から、前記拡散反射光受光部の拡散反射光受光信号値に特定の係数を乗じた乗算値を差し引いて前記正反射光受光信号を補正する演算部とを有し、
   前記制御装置は、前記演算部が補正した正反射光受光信号に基づいて前記画像端の位置を求めることを特徴とする画像位置検出装置。
8. 像担持体上に形成される画像の端部の位置を検出する画像位置検出装置であって、
   前記像担持体および画像に向けて光を照射するとともに、前記像担持体および画像で反射する反射光を受光する光学センサと、
   この光学センサから出力される信号に基づいて前記画像端の位置を求める制御装置とを備え、
   前記光学センサは、前記像担持体および画像に向けて光を照射する発光部と、前記像担持体の面で正反射する正反射光を受光する正反射光受光部と、前記画像の表面で拡散反射する拡散反射光を受光する拡散反射光受光部とを有し、
   前記制御装置は、前記正反射光受光部の正反射光受光信号から、前記拡散反射光受光部の拡散反射光受光信号値に特定の係数を乗じた乗算値を差し引いて前記正反射光受光信号を補正する演算部と、この演算部が補正した正反射光受光信号に基づいて前記画像端の位置を求める位置検出部とを有することを特徴とする画像位置検出装置。
9. 前記特定の係数は、予め設定された一定の値であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像位置検出装置。
10. 前記特定の係数は、可変であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像位置検出装置。
11. 請求項１ないし請求項１０のいずれか１つに記載の画像位置検出装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項４に記載の画像位置検出装置を備えた画像形成装置において、
    前記拡散反射板は画像形成装置の本体内に設置されてることを特徴とする画像形成装置。