JP2013007930A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】正反射光検知部及び乱反射光検知部で共通に検知可能なトナーパターンが存在しない状態であっても、正反射光検知部と乱反射光検知部の検知タイミングの誤差を補正できるようにする。
【解決手段】画像形成装置１００は、イエローパターンの中央に相対的に面積の小さなブラックパターンを重畳形成する。正反射光受光素子２０１はブラックパターンを検知できるが、乱反射光受光素子２０２はブラックパターンを検知できない。しかし、乱反射光受光素子２０２が検知できない区間がブラックパターンの区間である。よって、この検知できない区間をブラックパターンの区間と認識することで、結果として、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２とがブラックパターンを検知することが可能となる。これにより、耐久によって中間転写体の表面グロスが低下した場合においても２つの受光素子間の検知タイミングの補正値を決定できる。
【選択図】図７

Description

本発明は、カラー画像形成における色ずれを補正する画像形成装置に関する。

タンデム方式を採用したカラー画像形成装置では各色ごとの画像形成位置の目標位置に対するずれを補正するために、各色に対応した各画像形成部によって色ずれ補正用のパターンを形成し、それを検知することで色ずれ量を導出して色ずれ補正を行っている。発光素子から出力された光は中間転写体に形成されたパターンによって反射され、受光素子により受光される。特許文献１によれば、パターンからの正反射光を受光する受光素子と、乱反射光を受光する受光素子とを用いて、色ずれを検知する発明が提案されている。

とろこで、２つの受光素子間にはパターンの検知タイミングの誤差が生じることがある。２つの受光素子の組立てや本体取り付けの際に生じる機差などが原因となり、同一のパターンを検知しているにもかかわらず、２つの受光素子が信号を出力するタイミングがずれてしまうのである。特許文献１によれば、同一パターンを２つの受光素子で読み取って検知タイミング間のオフセット量を決定し、オフセット量に応じて２つの受光素子の検知タイミングを補正することが記載されている。

特開２００７−１５６１５９号公報

通常、中間転写体からの正反射光量とトナーからの正反射光量に差があるためパターンを認識することは可能である。これは、乱反射光量においても同様である。ところが、中間転写体がクリーニング装置や転写装置等と摺擦して磨耗すると、パターンを検知できなくなる。これは、中間転写体の表面状態が変化して、表面のグロスが低下してしまうからである。このように、グロス低下が発生すると、正反射光検知部と乱反射光検知部との双方で検知可能なトナーパターンの数が減ってしまう。

例えば、グロス低下前であれば、正反射検知部はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーパターンを検知でき、乱反射検知部はイエロー、マゼンタ、シアンのトナーパターンを検知できる。よって、グロス低下前であれば、イエロー、マゼンタ、シアンのうちいずれかのトナーパターンにより、正反射検知部と乱反射検知部との間における検知タイミング誤差を補正できる。一方、グロス低下後になると、正反射検知部はブラックしか検知できず、乱反射検知部はイエロー、マゼンタ、シアンのトナーパターンしか検知できない。よって、正反射検知部及び乱反射光検知部で共通に検知可能なトナーパターンが存在しなくなってしまう。つまり、特許文献１に記載の発明は、グロス低下後には機能しなくなってしまうという課題がある。

そこで、本発明は、正反射光検知部及び乱反射光検知部で共通に検知可能なトナーパターンが存在しない状態であっても、正反射光検知部と乱反射光検知部との間における検知タイミング誤差を補正可能にすること目的とする。

上記問題を解決するために、本発明においては、以下の構成を有する。すなわち、本発明の画像形成装置は、
対象部材の上に形成されたそれぞれ色の異なる複数のパターンに対して光を照射する発光手段と、
前記パターンからの反射光のうち第１の反射成分を受光する第１受光手段と、
前記パターンからの反射光のうち前記第１の反射成分とは反射角度の異なる第２の反射成分を受光する第２受光手段と、
前記第１受光手段から出力される出力信号と、前記第２受光手段から出力される出力信号とに対応した色ずれ量を決定し、前記決定した色ずれ量を示すデータを出力する色ずれ量決定手段と
を備えた画像形成装置であって、
前記それぞれ色の異なる複数のパターンには、第１パターンと、前記第１パターンよりも面積の小さな第２パターンであって、前記第１パターンの中央に重畳して形成された前記第２パターンとが含まれ、
前記画像形成装置は、さらに、
前記第１受光手段から出力される出力信号と前記第２受光手段から出力される出力信号の時間的なずれを調整するためのオフセット値を決定するオフセット決定手段と、
前記オフセット決定手段が決定したオフセット値のぶんだけ前記第１受光手段から出力される出力信号または前記第２受光手段から出力される出力信号を時間的に調整する調整手段と
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、２つの受光手段間における検知タイミングを補正するためのパターンとして、それぞれ色の異なる第１パターンと第２パターンとを重畳して形成し、それを読み取って検知タイミングのオフセット値を決定する。とりわけ、第１パターンの中央に相対的に面積の小さな第２パターンが重畳形成されている。つまり、第２パターンは、第１パターンによってサンドイッチされた状態となる。第１受光手段と第２受光手段との一方は第２パターンを検知でき、他方は第２パターンを検知できないことになる。実際には、第１パターンによって挟まれた、他方の受光手段によって検知できない区間こそが第２パターンの区間である。よって、第２パターンを検知できない区間を第２パターンの区間として認識すればよい。そのため、第１受光手段から出力される出力信号の時間的な中心と、第２受光手段から出力される出力信号の時間的な中心までの距離は、検知タイミングのずれを示すことになる。つまり、この距離が、２つの受光手段間における検知タイミングを補正するためのオフセット値となる。このように、本発明によれば、正反射光検知部及び乱反射光検知部で共通に検知可能なトナーパターンが存在しない状態であっても、正反射光検知部と乱反射光検知部の検知タイミング誤差の補正を行うことを可能になる。

画像形成装置内の画像形成部の構成を説明する概略図 発光素子と正反射光受光素子、乱反射光受光素子の光学的な関係を示す図 制御ブロック図 （ａ）は中間転写ベルト耐久前にてパターン検知した時のセンサ出力信号を示す図、（ｂ）は中間転写ベルト耐久後にてパターン検知した時のセンサ出力信号を示す図 （ａ）は正反射光受光素子で検知した時の信号を２値化した信号を示す図、（ｂ）は乱反射光受光素子で検知した時の信号を２値化した信号を示す図 受光部間オフセット値を検知するパターンを切替るタイミングを示す図 （ａ）は単一色パターンでの２受光部間の検知タイミング補正を示す図、（ｂ）は複数色パターンでの２受光部間の検知タイミング補正を示す図 （ａ）は検知タイミング補正用パターンを単一色で形成するタイミングチャートを示す図、（ｂ）は検知タイミング補正用パターンを複数色で形成するタイミングチャートを示す図 （ａ）は複写機のプリント動作を示すフローチャート、（ｂ）は受光部間オフセット検知動作を示すフローチャート、（ｃ）は色ずれ補正動作（オートレジ）を示すフローチャート

以下に図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１において、画像形成装置１００は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順で配置された４つの画像形成ステーションを備えている。参照符号のうちＹＭＣＫは、共通事項について説明する際には省略することにする。１つの画像形成ステーションは、レーザ書き込み部１５、像担持体としての感光体ドラム１、現像器１６を備えている。レーザ書き込み部１５が感光体ドラム１の表面を露光することで、潜像が形成される。現像器１６は、所定の色のトナーを用いて潜像を現像して可視像（トナー像）を形成する。感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された各色のトナー像は、中間転写ベルト５上に順次重ねて転写される。これにより、カラートナー画像６が形成される。カラートナー画像６は、ベルト支持ローラ３と転写ローラ４の接合部（転写位置）で用紙上に転写される。用紙は、搬送ベルト１２によって定着部に送られる。定着部は、用紙上にトナー像を定着させる。パターン検知センサ７は中間転写ベルト５の近傍に配置され、中間転写ベルト５上に形成された各色の色ずれ補正パターンを読み取り、読み取りレベルに対応した信号を出力する。

図２に示されるように、パターン検知センサ７は、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２の両方を使用して色ずれ量を検知する。上述したように、トナーの色に依存して中間転写ベルト５からの正反射光量とトナーからの正反射光量との違いを検知できない。また、トナーの色に依存して中間転写ベルト５からの乱反射光量とトナーからの乱反射光量の違いを検知できないことがある。それゆえ、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２の両方を使用することで全てのパターンを検知可能としている。全てのパターンが検知できるため、各色間の色ずれを検知できるようになる。色ずれは、各色の画像形成位置が目標位置からずれてしまう現象である。

発光素子２００は、対象部材の上に形成されたそれぞれ色の異なる複数のパターンに対して光を照射する発光手段の一例である。発光素子２００から照射した光の中間転写ベルト５の表面へ入射角θ１と、正反射光の反射角θ２は等しい。正反射光受光素子２０１は、パターンによって反射された正反射光を受光できる位置に配置される。乱反射光受光素子２０２は、中間転写ベルト５の表面から乱反射光を受光できる位置に配置される。乱反射光の反射角θ３は、正反射光の反射角θ２と異なっている。通常、同一のパターンからの正反射光と乱反射光を同一のタイミングで受光するために、正反射光の光路長と、乱反射光の光路長とが等しくなるように、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２とが位置決めされる。

パターン検知センサ７を組み立てる際にそれぞれの発光素子２００、正反射光受光素子２０１および乱反射光受光素子２０２の光軸が調整される。しかし、この光軸調整は設計値に基づく調整であるため、実際には機差が生じる。よって、光軸ずれが起きてしまう。光軸がずれると、同一のパターンを検知しているにも関わらず正反射光受光素子２０１の検知タイミングと乱反射光受光素子２０２の検知タイミングとの間に時間的なずれが生じる。このような検知タイミングのずれにより、色ずれ補正用パターンの検知結果が純粋な色ずれではなく、色ずれに加えて検知タイミングずれが含まれたぶれになってしまう。そこで、後述する制御によって検知タイミングずれを補正する。

図２において、パターン検知センサ７は、中間転写ベルト５の表面またはそこに形成されたトナーパターンからの反射光の受光量を電圧に変換して出力する。正反射光受光素子２０１が出力する出力信号は第１信号発生コンパレータ２０３に入力される。乱反射光受光素子２０２が出力した出力信号は第２信号発生コンパレータ２０４に入力される。第１信号発生コンパレータ２０３は、入力された信号の電圧レベルが所定の閾値を上回っている否かに応じて２値化した第１のデジタル信号を出力する。第１信号発生コンパレータ２０３は、第２受光素子から出力される信号のうち信号レベルが第２閾値を上回るときに出力信号を生成して出力する第２信号発生手段の一例である。第２信号発生コンパレータ２０４では、入力された信号の電圧レベルが所定の閾値を下回っている否かに応じて２値化した第２のデジタル信号を出力する。第２信号発生コンパレータ２０４は、第１受光素子から出力される信号のうち信号レベルが第１閾値を下回るときに出力信号を生成して出力する第１信号発生手段の一例である。正反射光受光素子２０１と第１信号発生コンパレータ２０３は、パターンからの第１の反射成分を受光する第１受光手段である。また、乱反射光受光素子２０２と第２信号発生コンパレータ２０４は、第１の反射成分とは反射角度の異なる第２の反射成分を受光する第２受光手段である。

図３を用いて、実施例における制御ブロックについて説明する。正反射光受光素子２０１からの出力信号と乱反射光受光素子２０２からの出力信号はＡ／Ｄコンバータ３１５にも入力される。Ａ／Ｄコンバータ３１５は、正反射光受光素子２０１および乱反射光受光素子２０２からのアナログ出力信号をデジタル信号に変換して、ＡＳＩＣ３０１とＣＰＵ３０９に出力する。

ＡＳＩＣ３０１は、複数の機能を備えたデジタル集積回路である。パターン生成部３０２は、パターン検知制御で生成するトナーパターンの画像データを生成する。読取制御部３０３は、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２の２値化された出力信号を読み取り、一時的にデータを格納する。色ずれ導出部３０４は、読取制御部３０３に格納されているデータに基づいて各色ごとの色ずれ量を導出する。つまり、色ずれ導出部３０４は、第１受光手段から出力される出力信号と、第２受光手段から出力される出力信号とに対応した色ずれ量を決定し、決定した色ずれ量を示すデータを出力する色ずれ量決定手段として機能する。

色ずれ補正部３０５は、色ずれ導出部３０４が導出した色ずれ量に基づいて書き込みタイミングなどを補正する。

光沢度導出部３０６は、中間転写ベルト５の表面からの正反射光のレベルから光沢度を導出する。オフセット検知部３０７は、図６に示すように検知タイミング補正用パターンの読み取り結果から２つの受光素子間の検知タイミングのずれをオセット値として導出し、格納する。オフセット検知部３０７は、第１受光手段から出力される出力信号の時間的な中心から第２受光手段から出力される出力信号の時間的な中心までのずれを示すオフセット値を決定するオフセット決定手段として機能する。パターン切換部３０８は、中間転写ベルト５の表面の光沢度に応じて、検知タイミング補正用パターンを単一色パターンとするか複数色パターンとするかを切り替える。ＣＰＵ３０９は制御システムの中枢であり、ＲＯＭ３１０に格納されているプログラムに基づいて画像形成装置１００の各部を制御する。なお、色ずれ導出部３０４や色ずれ補正部３０５は、オフセット検知部３０７が決定したオフセット値のぶんだけ第１受光手段から出力される出力信号または第２受光手段から出力される出力信号を時間的に調整する調整手段として機能する。なお、オフセット値は、色ずれ量に対して加算または減算されてもよいし、読取制御部３０３に格納されている検知タイミングを示すデータに対して加算または減算されてもよい。これは、どの計算ステップでオフセット値を適用したとしても同一の調整結果が得られるからである。

図４（ａ）、図４（ｂ）を用いて中間転写ベルト５に形成された各色のパターンを検知したきにパターン検知センサ７から出力される出力信号の電圧レベルについて説明する。図４（ａ）は中間転写ベルト５の表面光沢度が高い状態を前提としている。正反射光受光素子２０１の出力信号の電圧レベルをＲｏｕｔとし、乱反射光受光素子２０２の出力信号の電圧レベルをＩｏｕｔとする。

中間転写ベルト５上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパターンの正反射成分は、中間転写ベルト５の正反射成分より小さくなる。したがって、中間転写ベルト５についてのセンサ出力Ｒｏｕｔは高くなり、中間転写ベルト５上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパターンについてセンサ出力Ｒｏｕｔは低くなる。よって正反射光受光素子２０１の出力信号の電圧レベルＲｏｕｔから、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと全色パターンを検知することができる。

一方、中間転写ベルト５上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアンのパターンの乱反射成分は、中間転写ベルト５の乱反射成分より大きくなる。したがって、中間転写ベルト５についてのセンサ出力Ｉｏｕｔは低くなり、中間転写ベルト５上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアンのパターンについてのセンサ出力Ｉｏｕｔは高くなる。ここでブラックパターンは乱反射成分が少ないため乱反射光受光素子２０２のセンサ出力は低くなり、中間転写ベルト５からの乱反射成分のセンサ出力とほぼ同等となる。よって乱反射光受光素子２０２の出力信号の電圧レベルＩｏｕｔからイエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知できるが、ブラックパターンを検知できない。

このように、中間転写ベルト５の光沢度が高ければ、中間転写ベルト５の表面からの正反射光に応じた電圧レベルＲｏｕｔと、トナー像からの正反射光に応じた電圧レベルＲｏｕｔとの間には顕著な差が生じる。よって、中間転写ベルト５の光沢度が高ければ、正反射光受光素子２０１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックといった全色のパターンを検知できる。なお、光沢度が高ければ、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２で同色（イエロー、マゼンタ、シアン）のパターンを検知できる。つまり、イエロー、マゼンタ、シアンのうちいずれかの色のパターンを用いれば、正反射光受光素子２０１の出力信号の出力タイミングと乱反射光受光素子２０２の出力信号の出力タイミングとの間の時間差を検知できる。

中間転写ベルト５の光沢度が高ければ、乱反射光受光素子２０２によって受光される中間転写ベルト５からの反射光では乱反射成分は少なく、電圧レベルＩｏｕｔは低くなる。中間転写ベルト５上にイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像があると乱反射光受光素子２０２によって受光される反射光では乱反射成分は多くなり、電圧レベルＩｏｕｔは相対的に高くなる。ここで、ブラックパターンからの反射光には乱反射成分が少ないため、電圧レベルＩｏｕｔは低くなる。つまり、ブラックパターンについての電圧レベルＩｏｕｔと、中間転写ベルト５の表面からの乱反射成分の電圧レベルＩｏｕｔとの間には顕著な差がない。よって、乱反射光受光素子２０２は、イエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知できるが、ブラックのパターンを検知できない。

図４（ｂ）は中間転写ベルト５の表面光沢度が低い状態を前提としている。中間転写ベルト５の表面光沢度が低い場合の中間転写ベルト５の表面からの正反射成分は、表面光沢度が高い場合の中間転写ベルト５の表面からの正反射成分に比べて少なくなる。よって、正反射光受光素子２０１が出力する中間転写ベルト５に対応する出力信号の電圧レベルＲｏｕｔは低くなる。よって、中間転写ベルト５に対応する出力信号の電圧レベルＲｏｕｔと中間転写ベルト５上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像に対応する出力信号の電圧レベルＲｏｕｔとの差分は小さくなる。ここで、ブラックパターンの電圧レベルＲｏｕｔは、表面光沢度が低い場合の中間転写ベルト５からの正反射光の電圧レベルＲｏｕｔよりもさらに低い。よって、正反射光受光素子２０１は、イエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知できなくなるが、ブラックパターンを依然として検知できる。このように、光沢度が低くなると、正反射光受光素子２０１は、イエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知することは不可能となってしまう。

中間転写ベルト５の表面からの反射光の乱反射成分は少ないため、乱反射光受光素子２０２が出力する出力信号の電圧レベルＩｏｕｔは低い。上述したように中間転写ベルト５上に形成されたカラートナー像の乱反射成分は多いため、乱反射光受光素子２０２が出力する出力信号の電圧レベルＩｏｕｔは高い。ブラックパターンからの反射光には乱反射成分が少ないため、電圧レベルＩｏｕｔは低い。その結果、ブラックパターンについての電圧レベルＩｏｕｔと、中間転写ベルト５の表面からの反射光についての乱反射成分の電圧レベルＩｏｕｔとの間には顕著な差がない。

このように、光沢度が低下すると、乱反射光受光素子２０２はイエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知できるものの、ブラックパターンを検知できない。これは、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２で共通のパターンを検知できないことを意味する。つまり、どの色を用いても、正反射光受光素子２０１の出力信号の出力タイミングと乱反射光受光素子２０２の出力信号の出力タイミングとの間の時間差を検知できない。それゆえに、光沢度が低下したときには、この時間差を検知可能な特別のパターンが必要となる。

図５（ａ）に示すように、正反射光受光素子２０１からのアナログ出力信号Ｒｏｕｔが、所定の閾値Ｔｈｒより下回っているか否かを判断することで、アナログ出力信号Ｒｏｕｔを２値化して第１のデジタル信号Ｒｏｕｔ＿ｄを出力する。図５（ｂ）が示すように、乱反射光受光素子２０２からのアナログ出力信号Ｉｏｕｔが所定の閾値Ｔｈｉを上回っているか否かを判断することで、アナログ出力信号Ｉｏｕｔを２値化して第２のデジタル信号Ｉｏｕｔ＿ｄを出力する。

図６は耐久時間に対する中間転写ベルト５の表面からの正反射光量に応じた電圧レベルＲoutの変化を示すグラフである。本実施例では、光沢度が閾値Ｔｈｏよりも低下すると、オフセット値導出するためのモードを、イエロー、マゼンタまたはシアンの単色パターンを使用する第２モードからイエローとブラックとを組み合わせた複数色パターンを使用する第１モードに切り替える。

第１モードは、第１パターンと、第１パターンの中央に重畳して形成される第２パターン（複数色パターン）とを用いて色ずれ量を決定するモードである。また、第２モードは、単色パターンを用いて各色の色ずれ量を決定するモードである。光沢度に関する判定は、たとえば、中間転写ベルト５の表面からの正反射光についての電圧レベルＲｏｕｔが所定の閾値Ｔｈｏを超えているか否かを判定する。

中間転写ベルト５の表面からの正反射光に応じた電圧レベルＲｏｕｔが閾値Ｔｈｏを超えている場合、上述した４色のすべて単色パッチを正反射光受光素子２０１は検知できる。また、乱反射光受光素子２０２は、イエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知できる。一方、中間転写ベルト５の表面からの正反射光に応じた電圧レベルＲｏｕｔが閾値Ｔｈｏ以下の場合、上述したイエロー、マゼンタ、シアンのパターンを正反射光受光素子２０１が検知できなくなってしまう。つまり、イエロー、マゼンタ、シアンのうち最低でも一色のパターンを検知できるか否かの観点から、閾値Ｔｈｏが決定される。

なお、光沢度に関する判定は、たとえば、耐久時間が閾値時間Ｔｈ＿ｔｉｍｅを超えたか否かの判定であってもよい。耐久時間が閾値時間Ｔｈ＿ｔｉｍｅを超えないうちは、上述した３色のすべてを正反射光受光素子２０１が検知できる。耐久時間が閾値時間Ｔｈ＿ｔｉｍｅを超えると、イエロー、マゼンタ、シアンのパターンを正反射光受光素子２０１が検知できなくなる。このように、光沢度と相関性のあるパラメータであれば、どのようなパラメータが使用されてもよい。なお、これらの閾値は、工場出荷時に実験やシミュレーションによって決定すればよい。なぜなら、閾値は、中間転写ベルト５の素材やパターン検知センサ７の性能、トナーの反射率に応じて適切な値が異なるからである。

図７（ａ）はイエロー、マゼンタ、シアンのうちいずれか単色のパターンを使用する第２モードを示している。ここでは、説明の便宜上、イエローを使用するものと仮定する。第２モードでは、イエローの単色パターンを中間転写ベルト５の表面に形成し、それを正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２との双方で検知する。正反射光受光素子２０１からの単色パターンのデジタル出力信号Ｒｏｕｔ＿Ｄの重心から乱反射光受光素子２０２からの単色パターンのデジタル出力信号Ｉｏｕｔ＿Ｄの重心までの距離が、光軸ずれなどによる検知タイミングのずれ（オフセット値）を示している。

よって、本実施例では、正反射光受光素子２０１からの単色パターンの出力信号の重心位置の出力タイミングと乱反射光受光素子２０２からの単色パターンの出力信号の重心位置の出力タイミングとの時間差をオフセット値として決定する。

図７（ｂ）は複数色パターンを使用する第１モードを示している。この複数色パターンには、それぞれ色の異なる第１パターンと、第１パターンよりも面積の小さな第２パターンとが含まれ、第１パターンの中央に第２パターンが重畳含されている。ここで、第１パターンの色は第２パターンの色と比較して乱反射しやすい色であり、第２パターンの色は第１パターンの色と比較して正反射しやすい色である。

ここでは、一例として、イエローの上にブラックを重ねた複数色パターンを採用するが、イエローに代えてマゼンタやシアンが採用されてもよい。図７（ｂ）が示すように、イエローパターンの上にブラックパターンを形成すると、中間転写ベルト５の搬送方向においてブラックパターンの両隣にはイエローパターンが配置されることになる。つまり、ブラックパターンはイエローパターンによってサンドイッチされることになる。その結果、図７（ｂ）が示すように、複数色パターンを検知したときに乱反射光受光素子２０２が出力するデジタル出力信号Ｉｏｕｔ＿ｄは２つのパルスとなる。２つのパルスが形成される理由は、ブラックパターンによってイエローパターンが２つに分割されているからである。つまり、デジタル出力信号Ｉｏｕｔ＿ｄのレベルが下がった区間がブラックパターンに対応している。よって、デジタル出力信号Ｒｏｕｔ＿Ｄの重心から、デジタル出力信号Ｉｏｕｔ＿ｄのレベルが下がった区間の重心（２つのパルスの重心）までの距離が、光軸ずれなどによる検知タイミングのずれ（オフセット値）を示している。

図８（ａ）は単一色（イエロー）パターンを形成するための画像信号をレーザ書き込み部１５に送るタイミングを示している。図８（ｂ）は複数色（イエローとブラック）パターンを形成するための画像信号をレーザ書き込み部１５に送るタイミングを示している。このように画像信号を送出することで、単一色パターンと複数色パターンが中間転写ベルト５の表面に形成される。ここで、イエローの画像形成時間βをブラックの画像形成時間αより長くすることで、イエロートナー像の面積よりもブラックトナー像の面積を小さくすることができる。つまり、搬送方向にけるイエロートナー像の幅よりも、ブラックトナー像の幅が狭くなる。また、イエロートナー像に対応した画像信号の中心から、ブラックトナー像の幅に対応した画像信号の中心までの距離は、γである。このγは、イエロートナー像の転写位置からブラックトナー像の転写位置までの距離に対応した時間である。つまり、図８（ｂ）に示す画像信号を使用すると、イエローパターンの中央にブラックパターンが重畳して形成されることになる。

図９（ａ）を用いて画像形成装置１００のプリント動作について説明する。Ｓ９０１で、ＣＰＵ３０９は、プリントジョブがホストコンピュータまたは操作部から投入されたかどうかを判定する。プリントジョブがされると、Ｓ９０２に進む。Ｓ９０２で、ＣＰＵ３０９は、オフセット値を導出する条件が満たされたかどうかを判定する。オフセット値導出条件としては、たとえば、工場で画像形成装置１００が組み立てられたこと、パターン検知センサ７が交換されたこと、中間転写ベルト５が交換されたことなどがある。工場で画像形成装置１００が組み立てられたことは、たとえば、操作部からＣＰＵ３０９に対してそのことを示すコードが入力されたこととする。また、パターン検知センサ７が交換されたことは、操作部からＣＰＵ３０９に対してそのことを示すコードが入力されたこととする。同様に、中間転写ベルト５が交換されたことは、操作部からＣＰＵ３０９に対してそのことを示すコードが入力されたこととする。なお、これらのユニットの交換の有無は、専用のセンサによってＣＰＵ３０９が検出してもよい。オフセット導出条件が満たされていれば、Ｓ９０３に進む。一方、オフセット導出条件が満たされていなければ、Ｓ９０３をスキップして、Ｓ９０４に進む。

Ｓ９０３で、ＣＰＵ３０９は、オフセット値を導出するよう命令するためのコマンドをＡＳＩＣ３０１に出力する。ＡＳＩＣ３０１は、このコマンドを受信すると、図９（ｂ）に示したオフセット導出処理を実行する。

Ｓ９０４で、ＣＰＵ３０９は、プリントジョブを実行し、入力された画像データに対応する画像が用紙上に形成されるよう画像形成装置１００の各部を制御する。

Ｓ９０５で、ＣＰＵ３０９は、プリント枚数が所定の閾値枚数を超えたかどうかを判定する。プリント枚数とは、前回のオートレジを実行したときからのプリント枚数のことである。オートレジは、色ずれ補正処理のことである。プリント枚数が所定の閾値枚数を超えると、Ｓ９０６に進む。一方、プリント枚数が所定の閾値枚数を超えていなければ、Ｓ９０６をスキップしてプリント処理を終了する。

Ｓ９０６で、ＣＰＵ３０９は、ＡＳＩＣ３０１にオートレジの実行を命令する。オートレジ（オートレジストレーション）は、いわゆる色ずれ補正処理のことである。オートレジの詳細は、図９（ｃ）を用いて後述することにする。

図９（ｂ）を用いてオフセット導出処理について説明する。Ｓ９１１で、ＡＳＩＣ３０１の読取制御部３０３は、中間転写ベルト５の表面の光沢度を検出する。たとえば、読取制御部３０３は、発光素子２００を駆動して光を中間転写ベルト５の表面に照射し、正反射光受光素子２０１で反射光のうち正反射成分を検出する。ここでは、正反射成分に対応した出力信号の電圧レベルをＲｏｕｔとする。つまり、Ｒｏｕｔは光沢度を示すパラメータである。光沢度導出部３０６は、出力信号の電圧レベルＲｏｕｔから光沢度を導出してもよい。光沢度は、電圧レベルＲｏｕｔ＿ｄの積分値に相当する。よって、光沢度導出部３０６は、積分演算によって光沢度を導出する。ただし、以下では、説明の簡略化のために、電圧レベルＲｏｕｔを用いる。

Ｓ９２２で、パターン切換部３０８は、正反射成分の電圧レベルＲｏｕｔ＿ｄが閾値Ｔｈｏを超えているかどうかを判定する。なお、この判定は、上述した第１モードまたは第２モードを選択するための判定処理である。電圧レベルＲｏｕｔ＿ｄが閾値Ｔｈｏを超えていれば、中間転写ベルト５の光沢度は十分である。よって、単色パターンを形成する第２モードを選択し、Ｓ９２３に進む。

Ｓ９２３で、パターン生成部３０２は、光沢度導出部３０６の導出結果にしたがって単色パターンの画像信号を生成する。単色パターンの画像信号は、図８（ａ）に示した画像信号となる。その後、Ｓ９２５に進む。

一方、Ｓ９２２で、正反射成分の電圧レベルＲｏｕｔ＿ｄが閾値Ｔｈｏを超えていなければ、光沢度が十分でない。よって、複数色パターンを形成する第１モードを選択し、Ｓ９２４に進む。Ｓ９２４で、パターン生成部３０２は、光沢度導出部３０６の導出結果にしたがって複数色パターンの画像信号を生成する。複数色パターンの画像信号は、図８（ｂ）に示した画像信号となる。その後、Ｓ９２５に進む。

Ｓ９２５で、オフセット検知部３０７は、中間転写ベルト５の表面に形成したパターンを正反射光受光素子２０１と、乱反射光受光素子２０２とを用いて検知する。

Ｓ９２６で、オフセット検知部３０７は、オフセット値として算出する。オフセット検知部３０７は、たとえば、正反射光受光素子２０１についての出力信号の電圧レベルＲｏｕｔ＿ｄの重心と、乱反射光受光素子２０２についての出力信号の電圧レベルＩｏｕｔ＿ｄの重心とを算出する。さらに、オフセット検知部３０７は、算出した２つの重心間の距離をオフセット値として算出する。単色パターンについてのオフセット値の算出方法は、図７（ａ）に示した通りである。また、複数色モードについてのオフセット値の算出方法は、図７（ｂ）に示した通りである。複数色パターンには、乱反射成分が多くなるパターン（例えばイエロー）の上に正反射成分が多くなるパターン（ブラック）を重畳したパターンである。そのため、中間転写ベルト５の光沢度（グロス）が低下したとしても、このパターンの存在を、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２のどちらもが検知できる。

図９（ｃ）を用いて、オートレジについて説明する。Ｓ９３１で、パターン生成部３０２は、図４（ａ）に示したような４色のパターンの画像信号を生成する。これにより、中間転写ベルト５の表面には、４色のパターンが理想的には一定間隔で形成される。なお、色ずれが発生する条件では、４色のパターンのうち少なくとも２つのパターン間の間隔が目標間隔からずれてしまう。

Ｓ９３２で、読取制御部３０３は、正反射光受光素子２０１を用いてブラックパターンを検知し、乱反射光受光素子２０２を用いてイエロー、マゼンタ、シアンのパターンを検知する。第１信号発生コンパレータ２０３により２値化したデータと第２信号発生コンパレータ２０４より２値化したデータは、読取制御部３０３が備える記憶部に一時的に格納される。つまり、これらのデータは、各パターンに対応した各パルスの検知タイミングを示すデータである。

Ｓ９３３で、色ずれ導出部３０４は、第１信号発生手段が出力した出力信号のタイミングについて目標タイミングに対する時間的なずれを第２パターンの色についての色ずれ量として決定する。さらに、色ずれ導出部３０４は、第２信号発生手段が出力した出力信号のタイミングについて目標タイミングに対する時間的なずれを第１パターンの色についての色ずれ量として決定する。より具体的に、色ずれ導出部３０４は、読取制御部３０３から検知タイミングのデータを読み出し、色ずれ量を導出する。一般に、各パターン間の距離が一定の目標距離となるようにレーザ書き込み部１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋの書き出しタイミングが調整される。色ずれ補正では、１つの基準色に対して残りの色の書き出しタイミングが補正される。ここで、ブラックを基準色とした場合、ブラックとイエロー間の距離の目標距離に対するずれがブラックとイエロー間の色ずれ量となる。同様に、ブラックを基準色とした場合、ブラックとマゼンタ間の距離の目標距離に対するずれがブラックとマゼンタ間の色ずれ量となる。同様に、ブラックを基準色とした場合、ブラックとシアン間の距離の目標距離に対するずれがブラックとシアン間の色ずれ量となる。

Ｓ９３４で、色ずれ導出部３０４は、算出した色ずれ量に上述したオフセット値を加算または減算することで、受光素子間の検知タイミングについてのオフセット補正を実行する。なお、色ずれ量を算出する前のデータをオフセット補正してから、色ずれ量を求めてもよい。

Ｓ９３５で、色ずれ補正部３０５は、基準色を除いた残りの各色についてオフセット補正された色ずれ量を用いて、レーザ書き込み部１５の書き出しタイミングを補正する。

以上説明したように、本実施例によれば、２つの受光素子間における検知タイミングを補正するためのパターンとして、それぞれ色の異なる第１パターンと第２パターンとを重畳して形成し、それを読み取って検知タイミングのオフセット値を決定する。とりわけ、第１パターンの中央に相対的に面積の小さな第２パターンが重畳形成される。つまり、第２パターンは、第１パターンによってサンドイッチされた状態となる。上述したように、中間転写ベルト５の光沢度が低下してくると、第１受光素子と第２受光素子との一方は第２パターンを検知でき、他方は第２パターンを検知できないことになる。実際には、第１パターンによって挟まれた、他方の受光素子によって検知できない区間こそが第２パターンの区間である。よって、この第２パターンを検知できない区間を第２パターンの区間として認識すればよい。そのため、第１受光素子から出力される出力信号の時間的な中心と、第２受光素子から出力される出力信号の時間的な中心までの距離は、検知タイミングのずれを示すことになる。つまり、この距離が、２つの受光素子間における検知タイミングを補正するためのオフセット値となる。このように、本発明によれば、正反射光受光素子２０１及び乱反射光受光素子２０２で共通に検知可能なトナーパターンが存在しない状態であっても、正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２の検知タイミング誤差の補正を行うことを可能になる。

本実施例では中間転写ベルト上にパターンを形成して、オートレジを行った。しかし、連続紙にパターンを形成したり、用紙搬送ベルトで搬送される用紙にパターンを形成したりして、オートレジを行ってもよい。実施例では電子写真プロセスを利用して印刷を行う画像形成装置を例にとって説明した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェット方式の印刷装置にも適用できる。

本実施例は正反射光受光素子２０１および乱反射光受光素子２０２によりパターンを検知する構成を採用したが、このパターンの濃度を検知してもよい。つまり、イエロー、マゼンタ、シアンのパターンの濃度は、乱反射光受光素子２０２に入射される光量から検知できる。また、ブラックパターンの濃度は、正反射光受光素子２０１に入射される光量から検知できる。

本実施例では、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように正反射光受光素子２０１と乱反射光受光素子２０２により検知された光量を示すアナログ信号波形と閾値とを比較することでパルスを発生させている。そして、このパルスの重心位置を導出することでオートレジを行うものとして説明した。しかし、アナログ信号波形のピーク値を示すパルス信号を発生させ、このピーク値に基づいてオートレジを行ってもよい。パルスの継続時間とピーク値とは比例関係にあるからである。

本実施例では中間転写ベルト５の表面の光沢度を正反射光受光素子２０１で検知すると仮定して説明した。しかし、表面状態を示すパラメータは光沢度に限るものではなく、表面状態を示す他のパラメータを採用してもよい。また、光沢度を検知するために、正反射光受光素子２０１に代えて、乱反射光受光素子２０２を採用してもよい。あるいは、正反射光受光素子２０１と、乱反射光受光素子２０２との両方を用いてもよい。この場合、正反射光受光素子２０１の出力結果と、乱反射光受光素子２０２の出力結果との平均値を光沢度とする。

本実施例では中間転写ベルト５の耐久に依存して表面の光沢度が下がっていくことを前提とした。しかし、耐久によって表面の光沢度が上昇する素材を採用した中間転写ベルト５や、光沢度が線形的に変化をしない素材を採用した中間転写ベルト５であっても本発明を適用できる。本発明は、光沢度の時間的な変化率に依存しない発明だからである。

また、本実施例では、受光素子間の検知タイミングずれを光軸ずれに起因するものとしたが、受光素子の特性や回路特性などに依存した検知タイミングずれであってもよい。本発明は、検知タイミングのずれの原因に依存ずる発明ではないからである。

Claims (4)

1. 対象部材の上に形成されたそれぞれ色の異なる複数のパターンに対して光を照射する発光手段と、
   前記パターンからの反射光のうち第１の反射成分を受光する第１受光手段と、
   前記パターンからの反射光のうち前記第１の反射成分とは反射角度の異なる第２の反射成分を受光する第２受光手段と、
   前記第１受光手段から出力される出力信号と、前記第２受光手段から出力される出力信号とに対応した色ずれ量を決定し、前記決定した色ずれ量を示すデータを出力する色ずれ量決定手段と
   を備えた画像形成装置であって、
   前記それぞれ色の異なる複数のパターンには、第１パターンと、前記第１パターンよりも面積の小さな第２パターンであって、前記第１パターンの中央に重畳して形成された前記第２パターンとが含まれ、
   前記画像形成装置は、さらに、
   前記第１受光手段から出力される出力信号と前記第２受光手段から出力される出力信号の時間的なずれを調整するためのオフセット値を決定するオフセット決定手段と、
   前記オフセット決定手段が決定したオフセット値のぶんだけ前記第１受光手段から出力される出力信号または前記第２受光手段から出力される出力信号を時間的に調整する調整手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１の反射成分は正反射成分であり、
   前記第２の反射成分は乱反射成分であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第１パターンの色は前記第２パターンの色と比較して乱反射しやすい色であり、
   前記第２パターンの色は前記第１パターンの色と比較して正反射しやすい色であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１受光手段は、
   第１受光素子と、
   前記第１受光素子から出力される信号のうち信号レベルが第１閾値を下回るときに出力信号を生成して出力する第１信号発生手段と
   を備え、
   前記第２受光手段は、
   第２受光素子と、
   前記第２受光素子から出力される信号のうち信号レベルが第２閾値を上回るときに出力信号を生成して出力する第２信号発生手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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