JP2013020234A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれの少ない良好な画像形成を実現する。
【解決手段】基準色により形成される基準色パッチＫと、カラートナーにより形成されるカラーパッチＣと、により１つのパッチを形成し、該パッチにおける基準色パッチＫとカラーパッチＣとを、主走査方向にそれぞれ任意量シフトさせながら副走査方向に連続的に形成したパッチ群Ｐｇを中間転写ベルト１０１上に形成するパッチ形成手段と、パッチ群Ｐｇにおいて、基準色パッチＫとカラーパッチＣとが重なったパッチを基準パッチ（Ｐ４、Ｐ５）とし、検出手段４００による基準パッチとパッチ群Ｐｇにおける他のパッチ（Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ６〜Ｐ８）との検出結果に基づいて補正量を算出する位置ずれ補正手段と、を備え、パッチ形成手段は、基準色パッチＫと重なっていない部分のカラーパッチＣの主走査方向における中心位置（中心線Ｏ）が、パッチ群Ｐｇにおいて略一致するように他のパッチを形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、同一用紙上に複数画像を重複記録する画像形成装置に関する。特に、同一用紙上での各色画像の相対的な位置ずれの補正に好適な画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置としては、インクジェットプリンタやレーザプリンタ等が各種提供されている。インクジェットプリンタは、例えば、用紙幅分をライン記録できる黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびイエロー（Ｃ）のそれぞれの記録用に１個、合計４個のインクジェットヘッドを記録紙搬送ベルトの移動方向（副走査方向ｙ）に沿って併設し、各ユニットで各色トナー画像を形成して搬送ベルト上の用紙に重複記録することで画像形成を行う。

また、レーザプリンタとしては、例えば、タンデム方式と単一感光体方式が知られている。タンデム方式のレーザプリンタは、感光体および現像装置を主体とする作像ユニットを、黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびイエロー（Ｙ）のそれぞれの記録用に１個、あわせて４個を、記録紙搬送ベルトあるいは中間転写ベルトの移動方向（以下、副走査方向ｙ）に沿って併設し、各ユニットで各感光体に各色トナー画像を形成して、用紙または中間転写ベルトに重ね転写することで画像形成を行う。また、単一感光体方式のレーザプリンタは、１つの感光体に１色のトナー像を形成して用紙または中間転写体に転写し、次に、感光体に別の色のトナー像を形成して、先に転写したトナー像に重ね転写し、この工程を所要色分繰り返すことで画像形成を行う。

しかしながら、いずれの画像形成装置においても、同一用紙上に、異色トナー画像または異色インクを、順次、重ね記録あるいは重複記録するので、各色画像の相対的な位置ずれにより色ずれ、色合変動を生じやすいという問題があった。

タンデム方式のカラー画像形成装置では、互いに重ね合せられるトナー画像相互の位置ずれにより、色ずれや色合変動が生じ、画像品質が劣化することとなる。これに対し、従来から、潜像同士のレジスト（レジストレーション）を合わせることを目的として、レジストずれを転写ベルトに記録された画像により検出して、主走査／副走査位置に関し、書き出しのタイミングを可変することにより調整を行う（レジスト補正）ことが知られている。

例えば、特許文献１には、所定ピッチで複数のラインを基準色である黒トナーにより形成した基準パターンに対し、この基準パターンと等ピッチで複数のラインからなるカラートナーの補正対象色パターンとを重ね合わせたパターンをひとつのパッチとし、前記ラインの相対的な位置関係を該ラインのピッチ方向に任意量シフトさせたパッチを複数個、検出センサの読みとり方向に対し、連続的に形成したパッチ群を形成し、基準色である黒トナーは転写体上で重ね合わさせる最終色であり、かつ、補正対象色パターンが基準パターンに対し完全に重なった、もしくは完全にずれたパターンを基準パッチとし、この基準パッチに対して複数のパッチを、センサの読み取り方向に対し、前後に連続的に並べてパッチ群を形成し、補正パターン形成方向で形成した補正パターンにおける連続した各パッチ群の任意のシフト量に対する各パッチの光学的検出値の変曲点の両側に得られる出力の２つの直線の交点を計算し、その結果に基づいて、感光体ドラム各々から転写ベルトへの転写位置のずれ量を算出し、そのずれ量に基づいて感光体ドラム各々に対する露光タイミングの補正などを行うことにより、その転写位置のずれを補正する位置ずれ補正方法が開示されている。

特許文献１に記載される位置ずれ補正方法を印刷開始前に実行することにより、位置ずれの少ない画像を得ることが可能となる。

また、連続印刷を行っていくと、画像形成装置全体の温度が上昇することで、装置各部の熱膨張が発生し、印刷前に補正した値に対し、徐々に位置ずれが発生し、画像の色ずれが生じるが、特許文献１では、温度変化や印刷量に応じて、印刷を一旦停止させて、パッチを形成し、そのパッチの間隔を読み取って、位置ずれ補正量を算出し、各色の主および副方向の位置ずれを再度補正するようにしている。

特許文献１では、各パッチ長、パッチ間隔、および検出センサの転写体上のスポット径が、「パッチ長＋パッチ間隔＞センサの転写体上のスポット径×２」の関係にあることが記載されている。しかし、実際には、検出センサ（ＬＥＤ）によるスポット光の発光パターンは、均一ではなく、左右非対称の場合があり得る。

この点につき、図１４を参照して説明する。図１４（ａ）は、特許文献１におけるパッチの一部を示す模式図である。図１４（ｂ）は、転写ベルト上に照射されるセンサ発光パターンを示すグラフ（横軸は距離）である。図１４（ｃ）は、検出される拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。

図１４（ｂ）の実線Ａで示すような左右対称の発光パターンの場合は、光量の安定した部分で、カラートナー部分がシフトするので、検出センサは、パッチからの拡散光を拡散反射光量変動も無く、安定して受光することができる。

しかしながら、図１４（ｂ）の点線Ｂで示すように、実際には、検出センサは光源の取り付け誤差や光学系の取り付け誤差などにより、左右の発光パターンが異なる（非対称である）場合がある。例えば、点線Ｂで示されるような発光パターンの場合は、パッチごとにカラートナーが徐々に左にシフトする場合は、検出センサからの発光を受ける位置が徐々に左にシフトして、検出センサの受光量が小さくなってしまう。

すなわち、図１４（ｃ）に示すように、点線Ｂの場合、最初のパッチ（図中の左端のプロット）の場合の検出センサによる光量はフラットな位置で照射されるが、カラーパッチを左へシフトすると左側の光量が低下するため、実線Ａに対して、拡散光は徐々に低下してしまう。

しかしながら、特許文献１では、照射する光量の変化が生じないことを前提として、検出センサの値を検出し、これに基づいて位置ずれ量を算出している。このため、例えば、点線Ｂのような場合、カラートナーがシフトすることによる照射光量の変化で、上述の変曲点の両側に得られる出力の２つの直線の交点が、図１４（ｃ）の点線Ｂに示す交点となり、誤差が生じてしまう。よって、実際の位置ずれと異なった結果を算出してしまうという問題があった。このように、誤った補正量を算出すると、正しく位置ずれ補正ができないだけでなく、場合によっては、位置ずれ補正実行後に色ずれがかえって悪くなるおそれがあるという問題があった。

そこで本発明は、色ずれ、色合変動の少ない良好な印刷画像を得ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、基準色のトナーにより形成される基準色パッチと、カラートナーにより形成されるカラーパッチとを、主走査方向にそれぞれ任意量シフトして形成されるパッチを副走査方向に連続的に含むパッチ群であって、前記基準色パッチと前記カラーパッチとに位置ずれがないパッチである基準パッチと、前記基準色パッチと前記カラーパッチとに位置ずれがあるパッチである検出用パッチと、を含むパッチ群を形成するパッチ形成手段と、検出手段による前記基準パッチと前記検出用パッチとの検出結果に基づいて補正量を算出する位置ずれ補正手段と、を備え、前記パッチ形成手段は、前記基準色パッチと重なっていない部分の前記カラーパッチの主走査方向における中心位置が、前記パッチ群において略一致するように前記検出用パッチを形成することを特徴とする。

また、本発明は、主走査方向に任意量シフトしながら形成されるパッチを副走査方向に連続的に含むパッチ群を形成するパッチ形成手段と、前記パッチ群に含まれる各パッチからの反射光を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された前記反射光に基づいて補正量を算出する位置ずれ補正手段と、を備え、前記パッチ形成手段は、前記反射光の光量の変化が少ない位置が、前記パッチ群に含まれる前記パッチの主走査方向の範囲の中心となるように、前記パッチ群を形成することを特徴とする。

色ずれ、色合変動の少ない良好な印刷画像を得ることができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 中間転写ベルトに形成されるトナー像パターンの一部であって、各パッチの分布を示す斜視図である。 中間転写ベルトに形成されるトナー像パターンであって、各パッチの分布を示す平面図である。 色ずれのない状態における（ａ）パッチ群の模式図、（ｂ）パッチ群の各パッチを画像位置検出器にて検出した際の拡散出力電圧の波形を示すグラフ、（ｃ）拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。 色ずれが発生している状態における（ａ）パッチ群の模式図、（ｂ）パッチ群の各パッチを画像位置検出器にて検出した際の拡散出力電圧の波形を示すグラフ、（ｃ）拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。 中間転写ベルトに形成される正反射光を検出するためのトナー像パターンの分布を示す拡大斜視図である。 各パッチを画像位置検出器にて検出し、時間計測を行なう際のタイムチャートである。 中間転写ベルトに形成されるトナー像パターンであって、各パッチの分布を示す平面図である。 （ａ）カラーパッチ群の模式図、（ｂ）カラーパッチ群の各パッチを画像位置検出器にて検出した際の拡散出力電圧の波形を示すグラフ、（ｃ）拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。 中間転写ベルトに形成されるトナー像パターンであって、正反射光検出の各パッチの分布を示す平面図である。 （ａ）パッチ群の模式図、（ｂ）パッチ群の各パッチを画像位置検出器にて検出した際の正反射出力電圧の波形を示すグラフである。 ２次転写ベルトを有する画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 インクジェット方式の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 特許文献１の（ａ）パッチの一部を示す模式図、（ｂ）転写ベルト上に照射されるセンサ発光パターンを示すグラフ、（ｃ）拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。

以下、本発明に係る構成を図１から図１４に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［画像形成装置の構成］
図１は本発明の画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図であり、タンデム方式のカールソンプロセスを用いる画像形成装置を示している。

図１に示す画像形成装置は、タンデム方式のカラーレーザプリンタであり、それぞれ黒（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびイエロー（Ｙ）の色材（トナー）の画像を形成する作像ユニット１００Ｋ〜１００Ｙが、中間転写手段である中間転写ベルト１０１に沿って併設されている。

各作像ユニット１００（１００Ｋ〜１００Ｙ）は、それぞれ感光体２００（２００Ｋ〜２００Ｙ）、帯電装置２０１（２０１Ｋ〜２０１Ｙ）、現像装置２０３（２０３Ｋ〜２０３Ｙ）およびクリーニング装置（不図示）を備えている。なお、図１では、作像ユニット１００Ｙについての感光体２００Ｙ、帯電装置２０１Ｙ、現像装置２０３Ｙのみ符号を示しているが、他の作像ユニット１００Ｋ、Ｍ、Ｃも図示されるように同様に構成されている。

マルチビーム光走査装置２０２は、各色のカラー画像データとして送られてきた信号を書き込み信号に変換し、各感光体２００に、各色記録用の画像光（レーザ光）を出射する。各作像ユニット１００は、一連のカールソンプロセス（電子写真プロセス）を経て、各感光体２００上にカラートナー像を形成する。また、各作像ユニット１００は、後述する位置ずれ検出用のトナー像パターン（パッチパターン画像、パッチともいう）を形成するパッチ形成手段としても機能する。

各作像ユニット１００が形成した各色トナー像は、１次転写手段である１次転写チャージャ（転写ローラにより構成しても良い）１０３（１０３Ｋ〜１０３Ｙ）により中間転写ベルト１０１の同一位置に重ねて転写される。中間転写ベルト１０１に転写されたカラートナー像は、２次転写手段である２次転写チャージャ（転写ローラにより構成しても良い）１０４により用紙（記録媒体）１０５に一括転写される。

用紙１０５上に転写されたカラートナー像は、定着装置１０６で用紙１０５に定着されることで、画像形成がなされる。なお、中間転写ベルト１０１は、駆動ローラ１０８を含む複数のローラに張架されて、不図示の駆動手段により回転駆動され、各感光体２００の直下を図中左から右方向へ移動する。この移動方向を副走査方向（ｙ）とし、副走査方向に直交する用紙１０５の幅方向を主走査方向（ｘ）とする。

位置ずれ補正手段１０７は、各作像ユニット１００、光走査装置２０２および中間転写ベルト１０１を含む作像エンジン（ハードウエアおよびプロセス）を制御するプロセスコントローラと、ハードウエアに対して制御信号および検出信号を入出力するインターフェースコントローラである。いずれのコントローラもＣＰＵまたはＭＰＵを主体とする情報処理装置により構成される。

［位置ずれ検出用のトナー像パターン］
次に、パッチ形成手段による位置ずれ検出用のトナー像パターン（パッチ）の形成について説明する。

パッチ形成手段による中間転写ベルト１０１へのトナー像パターンの形成は、用紙１０５への画像形成動作に先だって行われる。例えば、画像形成装置の立ち上がり時（主電源スイッチの投入による主電源オンの直後）、復帰時（省電力のための省エネモードから印刷動作が可能なスタンバイモードに復帰した直後）において行われる。また、トナー像パターンの形成と、該トナー像パターンに基づく補正量算出は一連の動作として行われる。

また、この一連の動作は、温度検出手段（画像形成装置が備える）が所定以上の温度変化を検出した場合や、タイマー（画像形成装置が備える）により所定時間の経過を検出した場合や、カウンタ（画像形成装置が備える）により所定枚数を印刷した場合等にも行うことが好ましい。

［拡散光によるトナー像パターン検出］
図２は、各作像ユニット１００により形成（転写）される位置ずれ検出用の拡散光に対応したトナー像パターンの一部を示している。図２に示すように、各作像ユニット１００により中間転写ベルト１０１に転写されるトナー像パターンＰｎ（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…）は、中間転写ベルト１０１の回転駆動により副走査方向に搬送され、検出手段である画像位置検出器４００（４００ａ〜４００ｃ）によって検出される。

図３は、各作像ユニット１００により形成（転写）される位置ずれ検出用のトナー像パターンの全体を示している。以下、図３を参照して、各作像ユニット１００により形成される各トナー像パターンＰｎ、および位置ずれ補正処理について説明する。

各トナー像パターンＰｎ（ｎ＝１…ｎ、パッチＰ１〜パッチＰ８のそれぞれ）は、所定のピッチ（ライン間隔）で所定幅を有する複数のラインを基準色のトナーにより形成した基準色パッチＫと、当該基準色パッチＫと等ピッチで同じく複数のラインを補正対象色とするカラートナー（Ｃ、Ｍ、Ｙのいずれか）により形成したカラーパッチＣとを重ね合わせたパターンにより構成される。また、各トナー像パターンＰｎの副走査方向の幅も所定の長さで構成される。

なお、本実施形態では、ライン数を２（ライン１、ライン２）としているがこれに限られるものではなく、ライン数は１、または３以上であっても良い。また、画像位置検出器４００の発光素子４０１による中間転写ベルト１０１上のスポット径は、主走査方向の各トナー像パターンＰｎ以上である。複数のラインによる場合も同様である。

また、本実施形態では、基準色を中間転写ベルトと同色である黒色（転写体上で重ね合わさせる最終色）とした黒色パッチＫとしているが、基準色はこれに限られるものではない。なお、中間転写ベルト１０１は、例えば、黒色のポリイミドベルトにより構成される。

また、以下、副走査方向に連続して複数ライン形成されるトナー像パターンＰｎをまとめて１つのパッチ群Ｐｇ（位置ずれ補正パターン）とも呼ぶ。パッチ群Ｐｇは、主走査方向に複数列形成することが好ましい。本実施形態では、パッチ群Ｐｇを主走査方向において３列形成している（パッチ群１〜パッチ群３）。パッチ群Ｐｇの形成数は、これに限られるものではなく、１つのパッチ群Ｐｇに対し、画像位置検出器４００がそれぞれ設けられるものであればよい。また、各パッチ群Ｐｇは、中間転写ベルト１０１における印刷領域内に形成されることが好ましい。

ここで、本実施形態における画像形成装置のパッチ形成手段は、基準色パッチＫとカラーパッチＣとが次の相対的な位置関係を満たすようにパッチ群Ｐｇを形成する。

具体的には、パッチ形成手段は、各トナー像パターンＰｎを副走査方向に所定間隔で順に、基準色パッチＫとカラーパッチＣのそれぞれを主走査方向（ピッチ方向）に任意量シフトさせながら形成する。その際、パッチ形成手段は、基準色パッチＫとカラーパッチＣとを重ねた結果において、基準色パッチＫと重ならない部分のカラーパッチＣの主走査方向における中心位置が主走査方向において略同一の位置にあるようにパッチ群Ｐｇを形成する。換言すれば、ある一線（図３中、中心線Ｏで示す）を想定した場合に、この一線にカラーパッチＣの主走査方向における中心位置が略一致するように、副走査方向に連続して基準色パッチＫとカラーパッチＣを複数形成することで、パッチ群Ｐｇを形成する。略一致とは、例えば、中心位置の誤差が予め定められたしきい値以内であることを意味する。

パッチ群Ｐｇを構成する各トナー像パターンＰｎを、このようにシフトさせて形成することにより、カラーパッチＣが受光する光量の変化を非常に少なくすることが可能となる。このため、上述の図１４（ｂ）で示した点線Ｂのような、画像位置検出器４００の発光素子４０１の取り付け誤差や光学系の取り付け誤差などに起因する左右の発光パターンの不均衡の影響を受けにくく、照射光量の変化に起因する色ずれの発生を生じることを防ぐことが可能となる。

以上のように、本実施形態に係る画像形成装置によれば、パッチ形成手段は、検出手段の発光パターンの不均衡に起因する検出手段の検出誤差による位置ずれが生じないようにパッチを形成することができる。このため、該パッチに基づいて補正量を算出することにより、色ずれ、色合変動の少ない良好な印刷画像を得ることが可能となる。

［拡散光による位置ずれ補正制御］
次に、位置ずれ補正手段１０７による拡散光を用いた位置ずれ補正制御について説明する。補正方法については、上述のパッチ群Ｐｇを用いて補正が可能な方法であればよく、以下の例に限られるものではない。

図３に示すように、画像形成装置は画像位置検出器４００（４００ａ〜４００ｃ）を備えている。この画像位置検出器４００は、例えば、発光素子４０１（４０１ａ〜４０１ｃ）と受光素子４０２（４０２ａ〜４０２ｃ）を有する反射型フォトセンサである。発光素子４０１からの光が中間転写ベルト１０１で拡散反射されて受光素子４０２で受光される。

中間転写ベルト１０１における検出範囲にトナー像パターンＰｎがある場合、受光素子４０２の拡散受光量が変化するため、画像位置検出器４００は、トナー像パターンＰｎの検出を行うことができる。これにより、各画像位置検出器４００の出力として、トナー像パターンＰｎの拡散検出信号が得られる。

また、位置ずれ補正手段１０７は、基準色パッチＫと、カラーパッチＣとを重ねたときのカラーパッチＣ部分の拡散検出信号を測定し、当該拡散検出信号の拡散出力電圧に基づいて、基準色パッチＫとカラーパッチＣとの位置ずれ量を算出することができる。さらに、この位置ずれ量に基づいて、各作像ユニット１００の光走査装置２０２の半導体レーザから発光するレーザビームの発光タイミング等が制御される。これにより、位置ずれ量を小さくすることができ、各色間の相対的な位置ずれを抑え、色ずれのない画像を得ることができる。

また、３列のパッチ群Ｐｇの位置ずれ結果に基づいて、主走査方向のカラー間倍率（左右倍率、全体倍率）差を計算することができ、発光タイミングや、発光クロック周波数等を制御することで位置ずれを補正することが可能となる。

以下に補正制御の詳細を説明する。先ず、カラーパッチＣが基準色パッチＫに対し、位置ずれがないトナー像パターンＰｎ（カラーパッチＣと基準色パッチＫが重なった状態にあるパッチ）を基準パッチ（図３では、Ｐ４とＰ５）とする。また、この基準パッチ（Ｐ４、Ｐ５）に対して、パッチ群Ｐｇにおけるその他のトナー像パターンＰｎ（Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ６〜Ｐ８）を、ずれ量検出用パッチ（検出用パッチ）とする。

基準パッチに対するずれ量検出用パッチの位置ずれ算出に関して説明する。先ず、位置ずれのない状態について説明する。図４（ａ）は、図３に示したパッチ群Ｐｇを図４（ｂ）、（ｃ）との対応を明確にするために横並びで模式的に示した図である。また、図４（ｂ）は、（ａ）のパッチ群Ｐｇの各パッチＰｎを画像位置検出器４００にて検出した際の拡散出力電圧（縦軸）の波形を示すグラフである。図４（ｂ）のグラフの横軸は、時間である。また、図４（ｃ）は、（ｂ）に示した拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。図４（ｃ）のグラフの横軸は、各ずれ量検出用パッチの基準色パッチＫに対するカラーパッチＣのシフト量である。

図４（ｂ）、（ｃ）より、基準用パッチＫとカラーパッチＣとが完全に重なった状態にある基準パッチＰ４、Ｐ５の拡散出力電圧が最小となり、重なり部分が少なくなるにつれて拡散出力電圧が大きくなり、重なりのないずれ量検出用パッチＰ１、Ｐ８の拡散出力電圧が最大となることがわかる。

このように求められる位置ずれのない状態での検出結果（図４）に基づいて、位置ずれのある場合（後述の図５）に、各パッチでの拡散出力電圧のピーク値を、基準色パッチＫに対するカラーパッチＣのシフト量でプロットする。また、基準パッチ（Ｐ４、Ｐ５）を用いずに、ずれ量検出用パッチ（Ｐ１〜Ｐ３、Ｐ６〜Ｐ８）の各プロットの近似直線との交点を算出する。これにより位置ずれを算出することが可能となる。

以下に、具体的に説明する。例えば、位置ずれが主走査方向に１００μｍ発生した場合を例に説明する。図５（ａ）は、位置ずれのあるパッチ群Ｐｇを図５（ｂ）、（ｃ）との対応を明確にするために横並びで模式的に示した図である。また、図５（ｂ）は、（ａ）のパッチ群Ｐｇの各パッチＰｎを画像位置検出器４００にて検出した際の拡散出力電圧（縦軸）の波形を示すグラフである。図５（ｂ）のグラフの横軸は、時間である。また、図５（ｃ）は、（ｂ）に示した拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。図５（ｃ）のグラフの横軸は、各ずれ量検出用パッチの基準色パッチＫに対するカラーパッチＣのシフト量である。

位置ずれのない場合（図４）と異なり、図５の例では、パッチＰ１は、基準色パッチＫとカラーパッチＣとの重なりが無く、１００μｍの隙間が生じている。これに対し、パッチＰ８は、重なり部分が１００μｍ幅発生している。一方、基準パッチとしたＰ４、Ｐ５でも完全な重なりは無くなり、１００μｍ分のカラーパッチＣ部分が生じている。また、図５（ｂ）に示すように、基準パッチの拡散出力電圧ピーク値はＰ４＞Ｐ５、最初と最後のずれ量検出用パッチでは、Ｐ１＞Ｐ８の関係となっている。

この関係が成立する場合、図５（ｃ）に示すように、パッチＰ１とＰ５のデータを用いず、その他の両側の各プロットの近似直線との交点を算出することで色ずれ量（１００μｍ）を算出することが可能となる。また、例えば、位置ずれが主走査方向の逆方向の場合は、上記の符号が逆になるので、パッチＰ８とＰ４のデータを用いずに直線近似を行い、位置ずれ量を算出することが可能となる。

［正反射光による位置ずれ補正制御］
これまでは拡散光を用いた位置ずれ補正制御の例を説明した。正反射光による検出であっても、パッチの形成位置の中心が、検出位置と主走査方向でほぼ合致していなければ、パッチの端部で検出を行う可能性がある。その場合、間違った位置検出を行い、誤った補正量を算出することになる。それを防ぐために、パッチを主走査方向へ長く伸ばして、必ず検出できるパッチ幅に大きくしておく必要があるが、この場合、不必要にトナーを使うことになる。以下では、正反射光を用いた位置ずれ補正制御について説明する。

まず、図６に示すように各作像ユニット１００Ｋ〜１００Ｙで形成された位置ずれ検出用の各色パッチ４０４Ｋ〜４０４Ｙ、４０４ＫＮ〜４０４ＹＮを、中間転写ベルト１０１の異なった位置に転写する。中間転写ベルト１０１に転写されたパッチ４０４を、画像位置検出器４００（４００ａ〜４００ｃ）が検出する。図１に示す位置ずれ補正手段１０７が、ある特定色ここでは黒Ｋのパッチ４０４Ｋの検出信号と、他の各色Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチ４０４Ｙ、４０４Ｍ、４０４Ｃの検出信号との、それぞれの時間間隔（相対的時間差）を測定する。この相対的時間差が目標の相対的時間差になるように、光走査装置２０２内の半導体レーザが出射し、感光体２００を露光するレーザ光の、感光体に対する副走査位置（円周方向の位置）を制御する。つまり、中間転写ベルト１０１に対する黒Ｋの作像位置から、目標のピッチ間隔となるように他色Ｍ、Ｃ、Ｙの作像位置を合わせる。図６に示すように、横線パッチ４０４Ｋ〜４０４Ｙより、副走査方向のレジスト位置を合わせる。主走査方向では、横線パッチ４０４Ｋ〜４０４Ｙと斜め線パッチ４０４ＫＮ〜４０４ＹＮとの相対的時間差より、レジスト位置合わせが実行される。

さらに、この例では、１回のパッチパターンで示したが、実際は、メカニカルな速度変動要因により、測定時の誤差が発生する。このため、副走査方向に、同じようなテストパターンを複数回形成し、上記と同様にレジスト調整値を計算し、その平均値を算出する。これにより、メカニカルな周期性の誤差を小さくする。

中間転写ベルト１０１上のパッチ４０４は、主走査方向ｘに３か所に分けられて形成される。両端のトナーパッチは、書込み領域の両端に形成され、残りの１箇所は書込み領域の中央部に形成される。ここで、書込み領域とは、用紙上にトナー像を転写できる範囲である。レジスト補正では、書込み領域内の３箇所のトナーパッチを用いて、主走査方向ｘおよび副走査方向ｙのレジスト調整値の他に、走査線のスキューの調整値、走査幅の調整値を決定する。

画像位置検出器４００ａ〜４００ｃのそれぞれは、発光素子と受光素子とを含む。発光素子の光が中間転写ベルト１０１で正反射されて受光素子に至る。トナーパッチがあると、受光素子の受光量が変化し、画像位置検出器４００の出力として、図７に示すようなパッチ対応の検出信号が得られる。この検出信号としきい値レベルとを比較し、パッチ検出時のパルス出力波形が、図７に示すような形で出力される。そして、スタート（START）からパッチ検出時のパルスまでのクロック数をカウントし、カウントしたクロック数を時間換算したＴ１、Ｔ２、・・・の計測結果が得られる。この計測結果からパッチ検出時の中央位置として、例えば、４０４Ｋでは、ＴＫ＝（Ｔ１＋Ｔ２）／２が得られ、４０４Ｍでは、ＴＭ＝（Ｔ３＋Ｔ４）／２の値が得られる。４０４Ｃ以降も同様に算出する。そして、図６に示す４０４Ｋと４０４Ｍとのパッチ間隔Ｐｍ＝（ＴＭ−ＴＫ）が算出される。Ｐｃ、Ｐｙ、Ｐｍｎ、Ｐｃｎ、およびＰｙｎも同様である。

［トナー像パターン形成位置］
また、電源投入後、最初の上述のパッチ形成手段によるパッチ形成に先立って、少なくとも１回は、画像位置検出器４００の検出位置とパッチ形成位置を予め最適な位置関係としておくことが望ましい。まず、拡散光においての最適位置算出について述べる。

画像位置検出器４００の発光素子４０１による発光パターンを予め検出しておき、発光パターンの光量変化が少ない位置となるように、パッチ形成位置を主走査方向にシフトさせることが好ましい。図８および図９を参照しつつ説明する。

図８は、中間転写ベルト１０１に形成されるパッチ形成位置の決定のためのトナー像パターンＲＰｎ（ＲＰ１〜ＲＰ１１）の分布を示す平面図である。

パッチ形成手段は、所定幅のラインで所定の長さでカラートナーにより形成されたカラーパッチＣを、所定のシフト量（主走査方向）、間隔（副走査方向）を有するように連続的に複数個（図８では、ＲＰ１〜ＲＰ１１の１１個）形成してカラーパッチ群ＲＰｇとする。画像位置検出器４００は、時系列に各カラーパッチＣの拡散光を取り込んでいく。

画像位置検出器４００から取り込んだ拡散出力電圧の波形結果を図９に示す。図９（ａ）は、カラーパッチ群ＲＰｇを図９（ｂ）、（ｃ）との対応を明確にするために横並びで模式的に示した図である。また、図９（ｂ）は、（ａ）のカラーパッチ群ＲＰｇの各パッチＲＰｎを画像位置検出器４００にて検出した際の拡散出力電圧（縦軸）の波形を示すグラフである。図９（ｂ）のグラフの横軸は、時間である。また、図９（ｃ）は、（ｂ）に示した拡散出力電圧のピーク値をプロットしたグラフである。図９（ｃ）のグラフの横軸は、主走査方向のパッチ位置である。

図９より、カラーパッチＣの受光する光量が強ければ、画像位置検出器４００からの拡散出力電圧は大きくなるので、カラーパッチＣの位置ごとの光量分布がわかる。すなわち、中間転写ベルト１０１上の発光パターンがわかることになる。

図９（ｂ）、（ｃ）に実線で示した発光パターンであれば、左右対称なので、パッチＲＰ６の主走査位置を中心として、上記のトナー像パターンＰｎを形成すれば、光量の変化が少ない位置でパターンを形成することができ、検出誤差が発生する問題はない。すなわち、トナー像パターンＰｎの主走査方向の中心がＲＰ６の位置になるように、トナー像パターンＰｎの書き出しタイミングを決定することが望ましいといえる。

ここで、ＲＰ６の位置をより正確に求めるにあたっては、例えば、ピーク値の電圧が、所定の判定範囲（図９（ｃ）のハッチング部分）において変化がない点（ＲＰ４、ＲＰ５、ＲＰ６、ＲＰ７、ＲＰ８）を抽出し、抽出した点の中央（ＲＰ６）を算出すればよい。

一方で、図９（ｂ）、（ｃ）に点線で示した発光パターンは、左側部分で光量の低下が発生しており、左右不均等である。しかしながら、このような場合でも同様に、ピーク値の電圧が、所定の判定範囲において変化がない点（ＲＰ６、ＲＰ７、ＲＰ８）を抽出し、抽出した点の中央（ＲＰ７）を算出し、トナー像パターンＰｎの主走査方向の中心がＲＰ７の位置になるように、トナー像パターンＰｎの書き出しタイミングを決定する。これにより、検出誤差が発生することを抑えることができる。

なお、図９（ｃ）に示す判定範囲は、トナー像パターンＰｎが形成されるエリアをカバーできる光量範囲でなければならない。もし、カバーできない場合は、判定範囲を広げて、再度、形成位置の算出を行なうようにすれば良い。

パターンの形成位置の書き出しタイミングを決定後に、基準色パッチおよびカラーパッチによるトナー像パターンを形成し、基準色パッチに対するカラーパッチの位置ずれ算出を行う。このとき、図４で述べたようなパターンでなく、拡散光分布が均一な位置で図５のパターンを形成するので、図４のパターンと同等の効果が得られることは明白である。

次に、正反射光においての最適位置算出について述べる。

画像位置検出器４００の発光素子４０１によるベルト上の発光位置を予め検出しておき、基準色パッチである黒Ｋ形成の中心位置を、検出した発光位置と一致するように、主走査方向にシフトさせることが好ましい。図１０および図１１を参照しつつ説明する。

図１０は、中間転写ベルト１０１に形成されるパッチ形成位置の決定のためのトナー像パターンＳＰｎ（ＳＰ１〜ＳＰ８）の分布を示す平面図である。

パッチ形成手段は、所定幅のラインで所定の長さで黒Ｋトナーにより形成されたパッチを、所定のシフト量（主走査方向）、間隔（副走査方向）を有するように連続的に複数個（図１０では、ＳＰ１〜ＳＰ８の８個）形成してパッチ群ＳＰｇとする。画像位置検出器４００は、時系列に各パッチの正反射光を取り込んでいく。

画像位置検出器４００から取り込んだ正反射出力電圧の波形結果を図１１に示す。図１１（ａ）は、パッチ群ＳＰｇを図１１（ｂ）との対応を明確にするために横並びで模式的に示した図である。また、図１１（ｂ）は、（ａ）のパッチ群ＳＰｇの各パッチＳＰｎを画像位置検出器４００にて検出した際の正反射出力電圧（縦軸）の波形を示すグラフである。図１１（ｂ）のグラフの横軸は、時間である。

図１１に示すように、黒Ｋパッチにより、ベルトから正反射する光量が下がれば、画像位置検出器４００からの正反射出力電圧は小さくなる。このため、黒Ｋパッチの位置がシフトするごとに発光素子４０１からの光が黒Ｋパッチを横切っていれば光量分布が変化する。すなわち、中間転写ベルト１０１上の発光位置がわかることになる。

図１１（ｂ）に実線で示した発光パターンであれば、しきい値より高くなったパッチＳＰ６の主走査位置が画像位置検出器４００の検出の中心位置となる。このように決定した中心位置が、図６のパッチ４０４（４０４Ｋ〜４０４Ｙ、４０４ＫＮ〜４０４ＹＮ）の主走査方向の中心値と合うように、パッチ４０４を形成する。これにより、光量の変化が少ない位置でトナー像パターン（パッチ）を形成することができ、検出誤差が発生する問題を無くし、パッチの幅を最小に抑え、パッチのトナーの消費量を最小限にすることが可能になる。図１１の例では、パッチ４０４Ｋ〜４０４Ｙ、４０４ＫＮ〜４０４ＹＮの主走査方向の中心がＳＰ６の位置になるように、パッチ４０４Ｋ〜４０４Ｙ、４０４ＫＮ〜４０４ＹＮの書き出しタイミングを決定することが望ましいといえる。

ここで、ＳＰ６の位置をより正確に求めたい場合は、主走査方向のシフト量を細かくし、パッチ数を増やせばよい。

このようにパッチ形成手段は、トナー像パターンＲＰｎ、ＳＰｎの形成位置を上記のように決定する。これにより、光量の変化が少ない位置でパターンを形成することができ、検出誤差を最小限に抑えることができ、良好な位置ずれ算出結果を得ることが可能となる。なお、形成するトナー像パターンは、図３に示すトナー像パターンに限られるものではなく、任意のパターンを適用できる。図３に示すトナー像パターンでなくても、光量の変化が少ない位置でパターンを形成することができる。このため、検出誤差を最小限に抑え、色ずれ、色合変動の少ない良好な印刷画像を得ることが可能となる。

［２次転写ベルト上での検出］
２次転写ベルト上でトナー像パターンを検出する例を、図１２を用いて説明する。図１の構成では、２次転写チャージャ１０４（２次転写ローラ）を用いて用紙１０５にトナー像を転写する方式であった。図１２の構成では、記録用紙対応力の向上のために、中間転写ベルト１０１に弾性（ゴム）ベルトを用い、２次転写ベルト１１０にＰＩ（ポリイミド）ベルトを用いる。

中間転写ベルト１０１に弾性ベルトを用いた場合、表面がＰＩベルト（２次転写ベルト１１０）に比べ粗いために、反射光として拡散光が多くなる。このため、中間転写ベルト１０１上で、トナー像パターンを画像位置検出器４００で検出することが困難となる。従って、図１２の構成では、画像位置検出器４００が、トナー像パターンを２次転写ベルト１１０上で検出する。そのために、画像位置検出器４００が２次転写ベルト１１０上の特定の位置に設置されている。トナー像パターンは、前述した実施形態と同じである。中間転写ベルト１０１上で形成されたトナー像パターンは、２次転写チャージャ１０４によって、２次転写ベルト１１０上に転写される。画像位置検出器４００は、２次転写ベルト１１０上に転写されたトナー像パターンを検出する。これにより、記録位置ずれ量および位置調整値が算出される。図１２には図示していないが、２次転写ベルト１１０上で検出されたトナー像パターンは、クリーナにて除去される。

以上説明した本実施形態に係る画像形成装置によれば、検出手段の発光パターンの不均衡に起因する検出手段の検出誤差による位置ずれが生じないようにパッチを形成して、パッチを読み取る際に発生する読み取り誤差を低減し、該パッチに基づいて補正量を算出する。これにより、色ずれ、色合変動の少ない良好な印刷画像を得ることができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上記実施形態では、タンデム方式のカールソンプロセスを用いる画像形成装置を例に説明したが、これに限られるものではなく、他の印刷方式によるレーザプリンタやインクジェットプ
リンタ等の画像形成装置についても、本発明を適用することが可能である。

［インクジェットによる画像形成装置］
以下に、インクジェット方式の画像形成装置による実施形態を説明する。図１３は、インクジェットカラー画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。

図１３の構成では、インクジェットヘッド５００、５０１、５０２、５０３を副走査方向に配列したタンデム方式のインクジェット記録機構が作像手段（作像ユニット）に相当する。インクジェットヘッド５００、５０１、５０２および５０３は、それぞれ、黒Ｋ、シアンＣ、マゼンタＭおよびイエローＹの各色インクを噴射し、主走査方向にライン記録する。

用紙５５０は、カット紙ではなく、ロール紙などの連続紙を用いた例を示している。ロール紙は、用紙がロール上に巻き込まれたものである。図示したように最初にロール５５１にロール紙がセットされる。ロール紙は、インクジェットヘッド５００〜５０３やインクを乾燥するための乾燥機５５３を通過し、最後にロール５５２に巻きつけられる。なお、連続紙は、後工程で、印刷領域内の必要な箇所だけカットして、最終的に用いられている。

図１３の構成ではベルトが無いため、作像手段（インクジェットヘッド５００〜５０３）は、上述したようなトナー像パターンを、ロール紙の副走査方向の有効印刷領域外、および、主走査方向の有効印刷領域外の少なくとも一方に形成する。有効印刷領域とは、上位からの印刷データが印刷可能な範囲である。有効印刷領域外に印刷されたトナー像パターンは、後工程（例えば用紙のカット工程）で削除される。

画像位置検出器４００は、上記実施形態（図１等）と同様であり、トナー像パターンの検出を行う。位置ずれ補正手段７００は、検出されたトナー像パターンにより、黒Ｋ記録位置に対するマゼンタＭ、シアンＣおよびイエローＹの各色の記録位置ずれ量および位置調整値を算出する。位置ずれ補正手段７００は、上述の位置ずれ補正手段１０７に相応する。位置ずれ補正手段７００は、プリントコマンドに応答して、画像を形成する記録工程での各インクジェットヘッド５００〜５０３による主副走査方向の作像位置に対応する調整値を用いて、各インクジェットヘッド５００〜５０３の主副走査方向の作像位置または記録ドットサイズを位置ずれが現れないように調整する。作像位置に対応する調整値は、例えば、作像位置と調整値とを対応づけた関連テーブルを参照して決定される。調整値は、例えば、位置ずれを解消するための画像信号の遅延時間、進み時間またはタイミングを含む。

インクジェット方式のカラー画像形成装置では、位置ずれ補正手段７００と、噴射駆動回路６０１〜６０４と、印字画像制御部７０１とが、各色画像の相対的な位置ずれを調整する手段（位置差調整手段）に相当する。噴射駆動回路６０１〜６０４は、それぞれインクジェットヘッド５００〜５０３を駆動してインク噴射付勢する。

印字画像制御部７０１は、各インクジェットヘッド５００〜５０３宛の画像信号を噴射駆動回路６０１〜６０４に与える。印字画像制御部７０１は、噴射駆動回路６０１〜６０４に与える画像信号に、関連テーブルの調整値に対応する副走査方向の遅延時間または進み時間を加える。印字画像制御部７０１は、さらに、各インクジェットヘッド５００〜５０３の各ノズルから噴射する位置を調整して、主走査方向位置ずれを見えなくする噴射ノズル駆動電圧指定データを、噴射駆動回路６０１〜６０４に与える。

１００（１００Ｙ〜Ｋ） 作像ユニット（パッチ形成手段）
１０１ 中間転写ベルト
１０３（１０３Ｋ〜Ｙ） １次転写チャージャ（１次転写手段）
１０４ ２次転写チャージャ（２次転写手段）
１０５ 用紙
１０６ 定着装置
１０７ 位置ずれ補正手段
１０８ 駆動ローラ
１１０ ２次転写ベルト
２００（２００Ｋ〜Ｙ） 感光体
２０１（２０１Ｋ〜Ｙ） 帯電装置
２０２ 光走査装置
２０３（２０３Ｋ〜Ｙ） 現像装置
４００（４００ａ〜ｃ） 画像位置検出器
４０１（４０１ａ〜ｃ） 発光素子
４０２（４０２ａ〜ｃ） 受光素子
４０４（４０４Ｋ〜Ｙ） パッチまたはパッチ群
５００〜５０３ インクジェットヘッド

特開２００３−２８０３１７号公報

Claims (16)

1. 基準色のトナーにより形成される基準色パッチと、カラートナーにより形成されるカラーパッチとを、主走査方向にそれぞれ任意量シフトして形成されるパッチを副走査方向に連続的に含むパッチ群であって、前記基準色パッチと前記カラーパッチとに位置ずれがないパッチである基準パッチと、前記基準色パッチと前記カラーパッチとに位置ずれがあるパッチである検出用パッチと、を含むパッチ群を形成するパッチ形成手段と、
   検出手段による前記基準パッチと前記検出用パッチとの検出結果に基づいて補正量を算出する位置ずれ補正手段と、を備え、
   前記パッチ形成手段は、前記基準色パッチと重なっていない部分の前記カラーパッチの主走査方向における中心位置が、前記パッチ群において略一致するように前記検出用パッチを形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パッチ形成手段は、前記主走査方向における前記中心位置を挟んだ両側に前記基準パッチを形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記パッチ群は、前記基準パッチと前記検出用パッチとを副走査方向に連続的に含むラインを複数含み、
   前記パッチ形成手段は、前記ラインごとに前記基準色パッチと重なっていない部分の前記カラーパッチの主走査方向における中心位置が、前記パッチ群において略一致するように前記検出用パッチを形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記パッチ形成手段は、前記パッチ群を、主走査方向に複数形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記パッチ形成手段は、前記パッチ群を中間転写手段に形成し、
   前記中間転写手段は、前記基準色と同色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。
6. 前記パッチ形成手段は、前記パッチ群を２次転写手段に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 前記基準色は、黒色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。
8. 前記検出手段は、発光素子および受光素子を有する反射型フォトセンサ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。
9. 前記発光素子が発光する光の前記中間転写手段上のスポット径は、前記パッチの主走査方向の幅以上であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記検出手段は、中間転写手段上、または、２次転写手段上でパッチ検出可能な位置に設置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
11. 前記パッチ形成手段は、印刷領域外に前記パッチ群を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. 前記位置ずれ補正手段は、前記検出手段により検出される前記パッチ群における各パッチの光学的検出値の変曲点の両側に得られる出力の２つの直線の交点を計算し、前記交点に基づいて前記補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
13. 主走査方向に任意量シフトしながら形成されるパッチを副走査方向に連続的に含むパッチ群を形成するパッチ形成手段と、
    前記パッチ群に含まれる各パッチからの反射光を検出する検出手段と、
    前記検出手段により検出された前記反射光に基づいて補正量を算出する位置ずれ補正手段と、を備え、
    前記パッチ形成手段は、前記反射光の光量の変化が少ない位置が、前記パッチ群に含まれる前記パッチの主走査方向の範囲の中心となるように、前記パッチ群を形成することを特徴とする画像形成装置。
14. 前記パッチ形成手段は、主走査方向に任意量シフトしながら、カラートナーにより形成されるカラーパッチを副走査方向に連続的に含む前記パッチ群を形成し、
    前記検出手段は、前記パッチ群に含まれる各カラーパッチからの反射光を検出し、
    前記パッチ形成手段は、さらに、前記反射光の光量の変化が少ない位置が、基準色のトナーにより形成される基準色パッチの主走査方向における中心位置となるように、前記基準色パッチを形成することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記パッチ形成手段は、基準色のトナーにより形成される基準色パッチと、カラートナーにより形成されるカラーパッチとを、主走査方向にそれぞれ任意量シフトして形成されるパッチを副走査方向に連続的に含む前記パッチ群であって、前記基準色パッチと前記カラーパッチとに位置ずれがないパッチである基準パッチと、前記基準色パッチと前記カラーパッチとに位置ずれがあるパッチである検出用パッチと、を含む前記パッチ群を形成することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
16. 前記検出手段は、前記反射光の光量としきい値とを比較することにより、前記反射光の光量の変化が少ない位置を検出し、
    前記パッチ形成手段は、検出された位置が、前記基準色パッチの主走査方向における中心位置となるように、前記基準色パッチを形成することを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。

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