JP2013122512A - 画像形成装置及びそのカラーレジストレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラーレジストレーションをより高精度に行う。
【解決手段】複数の色のそれぞれについて、同色の第１パターン画像及び第２パターン画像を主走査方向に並べて形成する画像形成部と、前記第１及び第２パターン画像が転写される中間転写ベルトと、前記第２パターン画像についての位置に基づいて、前記中間転写ベルトの回転変動成分を前記複数の色のそれぞれについて求め、前記第１パターン画像について求められた位置を、この第１パターン画像の色について求められた前記回転変動成分に基づいて補正し、補正後の前記位置に基づいて前記基準色に対する他の色のオフセットを求め、求められたオフセットに基づいてカラーレジストレーションを行う制御部とを有する。前記第１パターン画像は、前記基準色に対する他の色のオフセットを求めるための画像であり、前記第２パターン画像は、前記中間転写ベルトの前記副走査方向の動きを求めるための画像である。
【選択図】図７

Description

本開示は、カラー画像を形成する画像形成装置に関する。

中間転写ベルトに各色のトナー像を転写し、これらのトナー像を紙等に更に転写する画像形成装置が知られている。転写ベルトの振動や伸び、転写ベルトを駆動するローラの変形や偏心、転写ベルトにトナー像を転写する各色の感光体ドラムの位置ずれ等により、各色のトナー像間の位置にずれが生じる。正確な色を印刷するためには、このようなずれ（色ずれ）を補正するカラーレジストレーションを行う必要がある。その一例が、特許文献１に記載されている。

特開２００２−５５５０２号公報

しかしながら、特許文献１のプリンタは、ローラで駆動される各色の感光体ベルトの遅れが最大になるタイミングを調整するのみであって、色毎に異なる、トナー像の位置ずれの大きさや位置ずれの変化の周期等を補正することはできない。このため、高精度のカラーレジストレーションを行うことができない。

本発明は、カラーレジストレーションをより高精度に行うことを目的とする。

本開示による画像形成装置は、基準色を含む複数の色の画像を形成する画像形成装置であって、前記複数の色のそれぞれについて、同色の第１パターン画像及び第２パターン画像を主走査方向に並べて形成する画像形成部と、画像形成部で形成された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像が転写され、前記転写された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を副走査方向に移送する中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上の前記第１パターン画像の要素を検出する第１検出部と、前記中間転写ベルト上の前記第２パターン画像の要素を検出する第２検出部と、前記中間転写ベルト上の、前記複数の色の前記第１パターン画像及び前記複数の色の前記第２パターン画像に含まれる要素の前記副走査方向の位置を、前記第１及び第２検出部での検出結果に基づいて求める位置算出部と、前記第２パターン画像について前記位置算出部で求められた前記位置に基づいて、前記中間転写ベルトの回転変動成分を前記複数の色のそれぞれについて求め、前記第１パターン画像について求められた位置を、この第１パターン画像の色について求められた前記回転変動成分に基づいて補正し、補正後の前記位置に基づいて前記基準色に対する他の色のオフセットを求め、求められたオフセットに基づいて、オフセットが小さくなるようにカラーレジストレーションを行う制御部とを有する。前記第１パターン画像は、前記複数の色のうち、前記基準色に対する他の色のオフセットを求めるための画像であり、前記第２パターン画像は、前記中間転写ベルトの前記副走査方向の動きを求めるための画像である。

これによると、主走査方向に並んだ同色のパターン画像を用いて、回転変動成分を考慮して基準色に対するオフセットが求められる。回転変動成分を考慮するので、高精度なカラーレジストレーションを行うことができる。

本開示による方法は、基準色を含む複数の色の画像を形成する画像形成装置のカラーレジストレーション方法であって、前記複数の色のそれぞれについて、同色の第１パターン画像及び第２パターン画像を主走査方向に並べて形成し、形成された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を中間転写ベルトに転写し、前記転写された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を副走査方向に移送し、前記中間転写ベルト上の前記第１パターン画像の要素を検出し、前記中間転写ベルト上の前記第２パターン画像の要素を検出し、前記中間転写ベルト上の、前記複数の色の前記第１パターン画像及び前記複数の色の前記第２パターン画像に含まれる要素の前記副走査方向の位置を、前記第１及び第２パターン画像の要素についての検出の結果に基づいて求め、前記第２パターン画像について求められた前記位置に基づいて、前記中間転写ベルトの回転変動成分を前記複数の色のそれぞれについて求め、前記第１パターン画像について求められた位置を、この第１パターン画像の色について求められた前記回転変動成分に基づいて補正し、補正後の前記位置に基づいて前記基準色に対する他の色のオフセットを求め、求められたオフセットに基づいて、オフセットが小さくなるようにカラーレジストレーションを行う。前記第１パターン画像は、前記複数の色のうち、前記基準色に対する他の色のオフセットを求めるための画像であり、前記第２パターン画像は、前記中間転写ベルトの前記副走査方向の動きを求めるための画像である。

本開示によれば、オフセットをより高精度に測定することができるので、カラーレジストレーションをより高精度に行うことが可能になる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成例を示す説明図である。 図１の転写ベルトを示す説明図である。 図１の画像形成装置のカラーレジストレーションに関する部分の構成例を示すブロック図である。 図３の検出部の構成例を示す説明図である。 図１の中間転写ベルト上のトナー像の位置の測定についての説明図である。 図１の画像形成装置におけるオフセットの測定処理の流れの例を示すフローチャートである。 カラーレジストレーション用のパターン画像の例を示す説明図である。 図１の転写ベルトの回転変動成分の測定値例を示すグラフである。 回転変動成分の例を示すテーブルである。 Ｘ−オフセット及びＹ−オフセットの算出についての説明図である。 Ｗ−オフセットの算出についての説明図である。 ゆがみ算出処理に関する説明図である。 回転変動成分を考慮しない場合のカラーレジストレーション後のトナー像の位置の誤差例を示すグラフである。 図１の画像形成装置による、カラーレジストレーション後のトナー像の位置の誤差例を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図面において同じ参照番号で示された構成要素は、同一の又は類似の構成要素である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置１００の概略構成例を示す説明図である。図１の画像形成装置１００は、基準色を含む複数の色の画像を形成してカラー画像を形成する装置であって、記録媒体搬送ユニット１１２と、画像形成部１２０と、トナータンク１４６Ｙ，１４６Ｍ，１４６Ｃ，１４６Ｋと、転写ユニット１５０と、定着ユニット１６０と、検出部１７０Ｌ，１７０Ｒと、を有する。

記録媒体搬送ユニット１１２は、最終的に画像が形成される記録媒体を収容するとともに、記録媒体を記録媒体搬送路上に搬送する。記録媒体は例えば用紙Ｐであり、カセットに積層して収容される。記録媒体搬送ユニット１１２は、用紙Ｐに転写されるトナー像が形成されて二次転写領域に到達するタイミングで、用紙Ｐを二次転写領域に到達させる。

転写ユニット１５０は、現像ユニット１４０により形成されたトナー像を記録媒体に二次転写する二次転写領域に搬送する。転写ユニット１５０は、中間転写ベルト（ＩＴＢ：intermediate transfer belt）１５２と、転写ベルト１５２を懸架する懸架ローラ１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄと、一次転写ローラ１５６Ｙ，１５６Ｍ，１５６Ｃ，１５６Ｋと、二次転写ローラ１５８とを有する。

図２は、図１の中間転写ベルト１５２を示す説明図である。中間転写ベルト１５２は、懸架ローラ１５４Ａ，１５４Ｂ，１５４Ｃ，１５４Ｄにより循環移動される無端状のベルトである。中間転写ベルト１５２の表面に、画像形成部１２０によってトナー像が形成される。以下では、中間転写ベルトを単に転写ベルトとも称する。

図１のように、一次転写ローラ１５６Ｙ，１５６Ｍ，１５６Ｃ，１５６Ｋは、それぞれに対応する感光体ドラム１３４との間に転写ベルト１５２を挟持する。二次転写ローラ１５８は、懸架ローラ１５４Ｄとともに転写ベルト１５２を挟持する。一次転写ローラ１５６Ｙ，１５６Ｍ，１５６Ｃ，１５６Ｋは、転写ベルト１５２の内周側から感光体ドラム１３４等を押圧するように設けられる。二次転写ローラ１５６は、転写ベルト１５２の外周側から懸架ローラ１５４Ｄを押圧するように設けられる。また、図１には示していないが、転写ユニット１５０は、転写ベルト１５２に付着したトナーを除去するベルトクリーニング装置などを更に有してもよい。

画像形成部１２０は、例えばイエロー（ＹＬ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のそれぞれについて、帯電ローラ１３２と、感光体ドラム１３４と、クリーニングユニット１３８と、現像ユニット１４０とを有する。４つの感光体ドラム１３４は、転写ベルト１５２の移動方向に沿って設けられている。画像形成部１２０は、更に露光ユニット１２２を有する。ここでは例としてイエローについて説明するが、マゼンタ、シアン、ブラックについても、同様にそれぞれの色についての画像が形成される。

各感光体ドラム１３４の周上には、図１に示すように、帯電ローラ１３２と、クリーニングユニット１３８と、現像ユニット１４０とが設けられている。感光体ドラム１３４は、その周面に画像が形成される静電潜像担持体であり、例えばＯＰＣ（organic photo conductor）が用いられる。帯電ローラ１３２は、感光体ドラム１３４の表面を所定の電位に均一に帯電する。露光ユニット１２２は、例えばＬＳＵ（laser scanning unit）であって、帯電ローラ１３２により帯電した感光体ドラム１３４の表面を、形成すべき画像に応じて露光する。これにより、感光体ドラム１３４の表面のうち露光ユニット１２２により露光された部分の電位が変化し、静電潜像が形成される。現像ユニット１４０は、トナータンク１４６Ｙにより供給されたトナーで感光体ドラム１３４に形成された静電潜像を現像し、トナー像を生成する。

クリーニングユニット１３８は、感光体ドラム１３４上に形成されたトナー像が転写ベルト１５２に一次転写された後に感光体ドラム１３４上に残存するトナーを回収する。クリーニングユニット１３８は、例えばクリーニングブレードを設け、感光体ドラム１３４の周面にクリーニングブレードを当接させることにより感光体ドラム１３４上の残トナーをそぎ落とすように構成する。なお、感光体ドラム１３４の周上には、感光体ドラム１３４の回転方向においてクリーニングユニット１３８と帯電ローラ１３２との間に、感光体ドラム１３４の電位をリセットする除電ランプ（図示せず）を配置してもよい。

現像ユニット１４０は、攪拌搬送部１４２，１４３と、現像ローラ１４４とを有する。現像ローラ１４４は、感光体ドラム１３４の周面上に形成された静電潜像に対してトナーを供給する現像剤担持体である。攪拌搬送部１４２，１４３は、現像剤を構成する磁性体のキャリアと非磁性体または弱磁性体のトナーとを攪拌して、キャリアとトナーとを帯電させる。第１の攪拌搬送部１４２は、現像ローラ１４４と略垂直方向に対向して配置されており、混合攪拌された現像剤を現像ローラ１４４へ供給する。第２の攪拌搬送部１４３は、現像剤を混合攪拌して現像剤を十分に帯電させる役割を担っており、帯電した現像剤を第１の攪拌搬送部１４２へ搬送する。第２の攪拌搬送部１４３には、トナー濃度を検出するためのトナー濃度センサ（図示せず）が設けられており、搬送路内のトナー濃度が低下するとトナータンク１４６Ｙから搬送路内に現像剤が供給される。

定着ユニット１６０は、転写ベルト１５２から記録媒体へ二次転写されたトナー像を記録媒体に付着させ、定着させる。定着ユニット１６０は、例えば、加熱ローラ１６２と、加圧ローラ１６４とを有する。加熱ローラ１６２は、定着ローラとして機能する回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、その内部には例えばハロゲンランプなどの熱源が設けられている。加圧ローラ１６４は、回転軸周りに回転可能な円筒状の部材であり、加熱ローラ１６２を押圧するように設けられる。加熱ローラ１６２および加圧ローラ１６４の外周面には、例えばシリコンゴム等の耐熱弾性層が設けられる。加熱ローラ１６２と加圧ローラ１６４との接触領域である定着ニップ部に記録媒体を通過させることにより、トナー像を記録媒体に溶融定着させる。

転写ベルト１５２から記録媒体へ二次転写する二次転写領域と定着ユニット１６０との間には、記録媒体の走行状態を検知する走行センサ１６８が設けられる。走行センサ１６８は、記録媒体が走行センサ１６８を設けた位置を通過したか否かを検知する。また、画像形成装置１００には、定着ユニット１６０によりトナー像が定着された記録媒体を装置外部へ排出するための排出ローラ１０４，１０６が設けられている。

まず、画像形成装置１００が操作されると、被記録画像の画像データが信号生成部に送信される。次いで、制御部は、帯電ローラ１３２により感光体ドラム１３４の表面を所定の電位に均一に帯電させた後、信号生成部が受信した画像データに基づいて、露光ユニット１２２により感光体ドラム１３４の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する。

現像ユニット１４０では、トナーとキャリアとを混合攪拌して十分に帯電させた後、現像ローラ１４４に現像剤を担持させる。そして、現像ローラ１４４の回転により現像剤が感光体ドラム１３４と対向する領域まで搬送されると、現像ローラ１４４に担持された現像剤のうちトナーが感光体ドラム１３４の周面上に形成された静電潜像に移動し、静電潜像を現像する。こうして形成されたトナー像は、感光体ドラム１３４と転写ベルト１５２とが対向する領域において、感光体ドラム１３４から転写ベルト１５２へ一次転写される。転写ベルト１５２には、４つの感光体ドラム１３４上に形成されたトナー像が順次積層されて、１つの積層トナー像が形成される。そして、積層トナー像は、懸架ローラ１５４Ｄと二次転写ローラ１５８との間の領域において、記録媒体搬送ユニット１１２から搬送された記録媒体に二次転写される。

積層トナー像が二次転写された記録媒体は、定着ユニット１６０へ搬送される。記録媒体を加熱ローラ１６２と加圧ローラ１６４との間で熱および圧力が加えながら通過させることにより、積層トナー像が記録媒体に溶融定着する。その後、記録媒体は、排出ローラ１０４，１０６により画像形成装置１００の外部へ排出される。積層トナー像が記録媒体へ二次転写された後、転写ベルト１５２に残存するトナーがベルトクリーニング装置により除去される。

図３は、図１の画像形成装置１００のカラーレジストレーションに関する部分の構成例を示すブロック図である。図３のように、画像形成装置１００は、図１の画像形成部１２０、転写ベルト１５２、並びに検出部１７０Ｌ及び１７０Ｒの他に、位置算出部１８２と、制御部１８４と、信号生成部１８６とを有する。制御部１８４は、例えばＣＰＵであって、画像形成装置１００の全体の制御を行う。図３と他の図を参照して説明する。

図４は、図３の検出部１７０Ｌの構成例を示す説明図である。図４のように、検出部１７０Ｌは、ＬＥＤ（light emitting diode）１７２と、フォトセンサ１７４，１７５とを有する。ＬＥＤ１７２に代えて、レーザダイオード等の他の発光素子を光源として用いてもよい。検出部１７０Ｒも、検出部１７０Ｌと同様に構成されている。ＬＥＤ１７２は、転写ベルト１５２上の一部分に光を照射し、転写ベルト１５２及びその上に形成されたトナー像は、照射された光を反射又は散乱する。フォトセンサ１７４，１７５は、転写ベルト１５２等で反射又は散乱された光を受光し、受光された光の強度に応じた信号を出力する。検出部１７０Ｌは、例えば、フォトセンサ１７４，１７５の出力信号の和を、検出信号ＳＳとして位置算出部１８２に出力する。

図５は、図１の中間転写ベルト１５２上のトナー像の位置の測定についての説明図である。ＬＥＤ１７２から照射された光による点ＳＰＬは、転写ベルト１５２の回転に伴って、相対的に図の下の方向に移動する。図５には、この場合に検出部１７０Ｌから出力される検出信号ＳＳの例が示されている。位置算出部１８２は、検出信号ＳＳを２値化する。すなわち、位置算出部１８２は、検出信号ＳＳが所定の閾値以上である場合には高電位となり、検出信号ＳＳが所定の閾値未満である場合には低電位となる信号ＳＢを生成する。

位置算出部１８２は、画像形成部１２０から出力された同期信号ＨＳＹのパルス数を数えるカウンタを有しており、信号ＳＢの各パルスのタイミング（例えば立ち下がり時）におけるカウンタのカウント値を制御部１８４に出力する。制御部１８４はカウント値を格納する。同期信号ＨＳＹは、画像形成装置１００の全体の制御の基準となる高速なクロック信号である。同期信号ＨＳＹの周波数は信号ＳＢの周波数より遙かに高いので、カウント値によって転写ベルト１５２上のトナー像の位置を表すことができる。

制御部１８４は、ページ同期信号、ライン同期信号、ビデオクロック信号等を生成して、信号生成部１８６に出力する。また、制御部１８４は、露光ユニット１２２のスキャン用モータを制御するモータクロックを生成して、露光ユニット１２２に出力する。信号生成部１８６は、画像形成装置１００の外部から入力された画像データＰＤに応じて画像信号ＶＤを生成し、ページ同期信号、ライン同期信号、ビデオクロック信号等に同期して画像形成部１２０に出力する。画像形成部１２０は、画像信号ＶＤに基づいて画像を形成する。信号生成部１８６は、カラーレジストレーション用のパターン画像のデータを格納している。

図６は、図１の画像形成装置におけるオフセットの測定処理の流れの例を示すフローチャートである。Ｓ１２では、制御部１８４は、検出部１７０Ｌ及び１７０ＲのＬＥＤ１７２のキャリブレーションを行う。具体的には、制御部１８４は、転写ベルト１５２の表面にトナー像がある場合とない場合とを、位置算出部１８２が検出信号ＳＳから判別できるように、ＬＥＤ１７２の電流を設定する。トナー像の有無が判別できない場合には、制御部１８４は、ＬＥＤ１７２の電流を異なる値に設定する。ＬＥＤ１７２の電流の変更を所定の回数行ってもトナー像の有無が判別できない場合には、制御部１８４は、キャリブレーションができなかったことを示すフラグを立てる。

Ｓ１４では、制御部１８４は、キャリブレーションが正常に終了したか否かを判定する。正常に終了した場合にはＳ１６に、正常に終了しなかった場合にはＳ３２に進む。Ｓ３２では、制御部１８４は、エラー処理を行う。具体的には、制御部１８４は、カラーレジストレーション処理を中断し、キャリブレーション処理が正常に終了しなかったことを示すエラー情報をユーザ等に通知し、処理を終了する。この際、制御部１８４は、エラー情報をディスプレイ（図示せず）に表示してもよいし、通信回線を介してエラー情報を管理センターに通知してもよい。キャリブレーション処理が正常に終了しなかった場合には、前回のキャリブレーション時の設定をそのまま用いてカラーレジストレーション処理を続行してもよい（つまり、Ｓ１６に進んでもよい）。

Ｓ１６では、制御部１８４の指示に従って、信号生成部１８６は、格納されていたカラーレジストレーション用のパターン画像のデータを読み出し、これに対応する画像信号ＶＤを生成し、画像形成部１２０に出力する。画像形成部１２０は、画像信号ＶＤに従ってカラーレジストレーション用のパターン画像を形成して、転写ベルト１５２上に転写する。

図７は、カラーレジストレーション用のパターン画像の例を示す説明図である。図７は、転写ベルト１５２上に形成された理想的なトナー像を示しており、転写ベルト１５２の動きにより、この画像は図７の下から上に向かって移動する。図７の横方向が主走査方向（Ｘ軸）であり、縦方向が副走査方向（Ｙ軸）である。以下ではブラックが基準色であるとして説明するが、基準色は他の色であってもよい。

図７のパターン画像は、複数色のうち、基準色に対する他の色のオフセットを求めるための画像である第１パターン画像ＦＫ１，ＦＣ１，ＦＭ１，ＦＹ１，ＦＫ２，ＦＣ２，ＦＭ２，及びＦＹ２、並びに、転写ベルト１５２の副走査方向の動きを求めるための画像である第２パターン画像ＲＫ１，ＲＣ１，ＲＭ１，ＲＹ１，ＲＫ２，ＲＣ２，ＲＭ２，及びＲＹ２を含んでいる。色ずれはオフセットに起因し、オフセットには後述するＸ−オフセット、Ｙ−オフセット、及びＷ−オフセットが含まれる。

第１パターン画像ＦＫ１は、要素として、主走査方向に延伸された棒状の水平バー画像ＢＨと、水平バー画像ＢＨに対して４５°回転した方向に延伸された棒状のスラントバー画像ＢＳとを有する。他の第１パターン画像ＦＣ１，ＦＭ１，ＦＹ１，ＦＫ２，ＦＣ２，ＦＭ２，及びＦＹ２についても同様である。第２パターン画像ＲＫ１は、主走査方向に延伸された棒状の水平バー画像ＢＲを複数有する。他の第２パターン画像ＲＣ１，ＲＭ１，ＲＹ１，ＲＫ２，ＲＣ２，ＲＭ２，及びＲＹ２についても同様である。これらの第２パターン画像のそれぞれが含む水平バー画像ＢＲの本数は、図７の例とは異なっていてもよい。

第１パターン画像ＦＫ１，ＦＫ２及び第２パターン画像ＲＫ１，ＲＫ２の色はブラック、第１パターン画像ＦＣ１，ＦＣ２及び第２パターン画像ＲＣ１，ＲＣ２の色はシアン、第１パターン画像ＦＭ１，ＦＭ２及び第２パターン画像ＲＭ１，ＲＭ２の色はマゼンタ、第１パターン画像ＦＹ１，ＦＹ２及び第２パターン画像ＲＹ１，ＲＹ２の色はイエローである。

第１パターン画像ＦＫ１及びＦＫ２の主走査方向には、これらと同色であるブラックの第２パターン画像ＲＫ１及びＲＫ２がそれぞれ配置されている。第１パターン画像ＦＣ１及びＦＣ２の主走査方向には、これらと同色であるシアンの第２パターン画像ＲＣ１及びＲＣ２がそれぞれ配置されている。第１パターン画像ＦＭ１及びＦＭ２の主走査方向には、これらと同色であるマゼンタの第２パターン画像ＲＭ１及びＲＭ２がそれぞれ配置されている。第１パターン画像ＦＹ１及びＦＹ２の主走査方向には、これらと同色であるイエローの第２パターン画像ＲＹ１及びＲＹ２がそれぞれ配置されている。このように、画像形成部１２０は、同色の第１パターン画像及び第２パターン画像を主走査方向に並べて形成し、転写ベルト１５２に転写する。

第１パターン画像ＦＫ１のスラントバー画像ＢＳと、第１パターン画像ＦＫ２のスラントバー画像ＢＳとは、同一直線状に配置される。第１パターン画像ＦＣ１と第１パターン画像ＦＣ２との間、第１パターン画像ＦＭ１と第１パターン画像ＦＭ２との間、第１パターン画像ＦＹ１と第１パターン画像ＦＹ２との間にも、同様の関係がある。

図７には、検出部１７０Ｌによって照射される領域ＳＰＬ、検出部１７０Ｒによって照射される領域ＳＰＲが示されている。転写ベルト１５２には図７の第１パターン画像及び前記第２パターン画像が転写され、転写ベルト１５２は、転写された第１パターン画像及び第２パターン画像を副走査方向に移送する。図７において、パターン画像は上に移動するので、検出部１７０Ｌは直線ＳＬ上にあるパターン画像の要素を検出し、検出部１７０Ｒは直線ＳＲ上にあるパターン画像の要素を検出する。直線ＳＬと直線ＳＲとの間の距離は、例えば１７６ｍｍである。

Ｓ１８では、位置算出部１８２は、転写ベルト１５２上の図７のパターン画像に含まれる要素の副走査方向の位置を、検出部１７０Ｌ及び１７０Ｒでの検出結果に基づいて求める。具体的には、制御部１８４の指示に従って、検出部１７０Ｌ及び１７０Ｒは、図７のパターン画像の各要素を検出し、位置算出部１８２は、各検出タイミングにおける同期信号ＨＳＹについてのカウント値（同期信号ＨＳＹのパルス数）を副走査方向の位置の測定値として格納する。位置算出部１８２は、図７のパターン画像全体についての測定値を格納する。

Ｓ２０では、制御部１８４は、第２パターン画像について位置算出部１８２で求められた位置に基づいて、転写ベルト１５２の回転変動成分（すなわち、副走査方向の理想的な動きからの誤差）をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のそれぞれについて求める。図８は、図１の転写ベルト１５２の回転変動成分の測定値例を示すグラフである。図８は、例として、パターン画像ＲＫ１に含まれる要素の、検出部１７０Ｌ及び１７０Ｒによって実際に求められた位置と理想的な場合の位置との間の誤差ＥＹを示している。

図８の測定値にはノイズや高次の変動成分が含まれている。これらの影響を取り除き、転写ベルト１５２の振動の基本成分を求めるために、制御部１８４は、図８の測定値を、例えばsin関数で近似する。制御部１８４は、例えば、
f(t) = A*sin(2*π*f*t + B) …（１）
を採用し、その各係数を求める。ここで、A：振幅、f：周波数、t：時間（距離と転写ベルト１５２の移動速度から算出される）、B：位相である。制御部１８４は、例えば最小２乗法により、式（１）の各係数を求める。

図９は、回転変動成分の例を示すテーブルである。図９のテーブルは、同期信号ＨＳＹのカウント値（副走査方向の位置に対応する）と回転変動成分ＥＹとの間の関係を示す。ここではドットを単位として、副走査方向の回転変動成分ＥＹを示している。画像形成装置１００の解像度（例えば６００dpi）から、１ドット当たりの長さが決まる。１ドットは、同期信号ＨＳＹの例えば１０２４パルスに対応する。制御部１８４は、式（１）を用いて図９のテーブルを求め、位置算出部１８２に格納させる。

Ｓ２０では、制御部１８４は、パターン画像ＲＣ１，ＲＭ１，ＲＹ１，ＲＫ２，ＲＣ２，ＲＭ２，及びＲＹ２のそれぞれについても、同様の処理を行い、位置算出部１８２は、図９のようなテーブルをこれらのパターン画像のそれぞれについて格納する。

図１０は、Ｘ−オフセット及びＹ−オフセットの算出についての説明図である。Ｘ−オフセットは、転写ベルト１５２上における、ある色のパターン画像の、基準色のパターン画像に対する主走査方向のずれである。Ｙ−オフセットは、転写ベルト１５２上における、ある色のパターン画像の、基準色のパターン画像に対する副走査方向のずれである。ここでは、例としてマゼンタのブラックに対するオフセットについて説明する。図１０において、（１）はＸ−オフセット及びＹ−オフセットのいずれもない理想的な状態、（２）はマゼンタのパターン画像が左上にずれている場合、（３）はマゼンタのパターン画像が右下にずれている場合を示している。

Ｓ２２では、制御部１８４は、Ｓ１８で求められた各第１パターン画像の副走査方向の位置の測定値を、図９のテーブルの値を減じることによって補正する。図９のテーブルにないカウント値（位置）については、例えば補間により回転変動成分ＥＹを求める。ここで、制御部１８４は、第１パターン画像ＦＫ１の位置を第２パターン画像ＲＫ１から求められた図９に対応するテーブルを用いて補正する。同様に、制御部１８４は、第１パターン画像ＦＣ１の位置を第２パターン画像ＲＣ１から求められたテーブルを用いて、第１パターン画像ＦＭ１の位置を第２パターン画像ＲＭ１から求められたテーブルを用いて、第１パターン画像ＦＹ１の位置を第２パターン画像ＲＹ１から求められたテーブルを用いて、第１パターン画像ＦＫ２の位置を第２パターン画像ＲＫ２から求められたテーブルを用いて、第１パターン画像ＦＣ２の位置を第２パターン画像ＲＣ２から求められたテーブルを用いて、第１パターン画像ＦＭ２の位置を第２パターン画像ＲＭ２から求められたテーブルを用いて、第１パターン画像ＦＹ２の位置を第２パターン画像ＲＹ２から求められたテーブルを用いて、補正する。

Ｓ２２では更に、制御部１８４は、補正後の測定値を用いて、Ｘ−オフセット（ΔＸ）を、
ΔＸ＝ｄＫ−ｄＭ …（２）
によって求める。ｄＫは、ブラックの水平バー画像ＢＨとスラントバー画像ＢＳとの間の測定値差の絶対値、ｄＭは、マゼンタの水平バー画像ＢＨとスラントバー画像ＢＳとの間の測定値差の絶対値である。制御部１８４は、求められたΔＸをＸ方向の補正値として設定する。

Ｓ２４では、制御部１８４は、補正後の測定値を用いて、Ｙ−オフセット（ΔＹ）を、
ΔＹ＝（ＣＭ−ＣＫ）−ＤＭＫ …（３）
によって求める。ＣＫ，ＣＭは、それぞれ、ブラック及びマゼンタの水平バー画像ＢＨの測定値である。ＤＭＫは、理想的な場合におけるマゼンタのパターン画像とブラックのパターン画像との間の位置の差（同期信号ＨＳＹのカウント値の差）である。制御部１８４は、求められたΔＹをＹ方向の補正値として設定する。

図１１は、Ｗ−オフセットの算出についての説明図である。Ｗ−オフセットは、転写ベルト１５２上における、ある色のパターン画像の、基準色のパターン画像に対する主走査方向の倍率の誤差である。ここでは、例としてマゼンタのブラックに対するオフセットについて説明するが、イエロー、シアンについても同様である。図１１において、（１）はＷ−オフセットがない理想的な状態、（２）はマゼンタのパターン画像の倍率が小さい場合、（３）はマゼンタのパターン画像の倍率が大きい場合を示している。

Ｓ２６では、制御部１８４は、補正後の測定値を用いて、Ｗ−オフセット（ΔＷ）を、
ΔＷ＝１＋｛(ｄＭＲ−ｄＫＲ)−(ｄＭＬ−ｄＫＬ)｝／ＬＳ …（４）
によって求める。直線ＳＲ上のパターン画像に関して、ｄＫＲは、ブラックの水平バー画像ＢＨとスラントバー画像ＢＳとの間の測定値差の絶対値、ｄＭＲは、マゼンタの水平バー画像ＢＨとスラントバー画像ＢＳとの間の測定値差の絶対値である。直線ＳＬ上のパターン画像に関して、ｄＫＬは、ブラックの水平バー画像ＢＨとスラントバー画像ＢＳとの間の測定値差の絶対値、ｄＭＬは、マゼンタの水平バー画像ＢＨとスラントバー画像ＢＳとの間の測定値差の絶対値である。ＬＳは、直線ＳＬと直線ＳＲとの間の距離である。制御部１８４は、求められたΔＷをＸ方向の倍率の補正値として設定する。

Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２６の処理は、イエロー、シアンについても同様に行われる。なお、スラントバー画像ＢＳの水平バー画像ＢＨに対する角度が４５°ではない場合には、両者の成す角度を考慮してΔＸ又はΔＷを求める。

Ｓ２８では、制御部１８４は、ゆがみ算出処理を行う。図１２は、ゆがみ算出処理に関する説明図である。図１２において、点ＰＫ１はパターン画像ＦＫ１の２つの要素の延長線の交点、点ＰＫ２はパターン画像ＲＫ１内の右上の端点、点ＰＫ３はパターン画像ＦＫ２内の右下の端点である。点ＰＣ１はパターン画像ＦＣ１の２つの要素の延長線の交点、点ＰＣ２はパターン画像ＲＣ１内の右上の端点、点ＰＣ３はパターン画像ＦＣ２内の右下の端点である。点ＰＭ１はパターン画像ＦＭ１の２つの要素の延長線の交点、点ＰＭ２はパターン画像ＲＭ１内の右上の端点、点ＰＭ３はパターン画像ＦＭ２内の右下の端点である。点ＰＹ１はパターン画像ＦＹ１の２つの要素の延長線の交点、点ＰＹ２はパターン画像ＲＹ１内の右上の端点、点ＰＹ３はパターン画像ＦＹ２内の右下の端点である。

点ＰＫ１，ＰＫ２及びＰＫ３の３点を結んでできる三角形ＴＲＫ、点ＰＣ１，ＰＣ２及びＰＣ３の３点を結んでできる三角形ＴＲＣ、点ＰＭ１，ＰＭ２及びＰＭ３の３点を結んでできる三角形ＴＲＭ、及び点ＰＹ１，ＰＹ２及びＰＹ３の３点を結んでできる三角形ＴＲＹを考える。理想的な場合のこれらの三角形の面積は等しく、制御部１８４はこの面積を予め格納しておく。

制御部１８４は、Ｓ２２で求められた、転写ベルト１５２上の各トナー像の位置の補正後の測定値を用いて、三角形ＴＲＫ，ＴＲＣ，ＴＲＭ，及びＴＲＹの面積を求める。制御部１８４は、求められた三角形ＴＲＫ，ＴＲＣ，ＴＲＭ，又はＴＲＹのそれぞれの面積について、理想的な場合に対する比を求める。

Ｓ３０では、制御部１８４は、Ｓ２８で求められた比が所定の範囲（例えば０．８以上１．２以下）内にあるか否かを判定する。比が所定の範囲内にある場合には、図６の処理を終了する。比が所定の範囲内にない場合には、画質に問題があると考えられるので、Ｓ３４に進む。

Ｓ３４では、制御部１８４は、エラー処理を行う。具体的には、制御部１８４は、故障していることを示すエラー情報をユーザ等に通知し、処理を終了する。この際、制御部１８４は、エラー情報をディスプレイ（図示せず）に表示してもよいし、通信回線を介してエラー情報を管理センターに通知してもよい。

制御部１８４が、理想的な場合の三角形ＴＲＫ，ＴＲＣ，ＴＲＭ，及びＴＲＹの面積を、例えば０℃、２０℃、及び４０℃のそれぞれについて格納しておき、トナー像の位置の測定時に、そのときの転写ベルト１５２等の温度や周囲の温度に応じて適切な格納値を用いるようにしてもよい。

Ｓ２８及びＳ３０では点ＰＫ１，ＰＫ２及びＰＫ３を結んでできる三角形等を用いたが、同色のトナー像上の点であれば、他の３点を結んでできる三角形等を用いてもよい。同色のトナー像上の２点間の距離を用いてもよい。

以上の処理結果に従って、制御部１８４は、信号生成部１８６等を制御してカラーレジストレーションを行う。具体的には、制御部１８４は、例えばライン同期信号及びページ同期信号のタイミングを各色について変更する。信号生成部１８６は、画像データＰＤに応じて画像信号ＶＤを生成する際に、各色について、オフセットΔＸ及びΔＹが小さくなるように、画像の位置を移動させる。また制御部１８４は、オフセットΔＷを小さくするために、各色について、ビデオクロック信号の周波数をΔＷ倍にして信号生成部１８６に供給する。

図１３は、回転変動成分を考慮しない場合のカラーレジストレーション後のトナー像の位置の誤差例を示すグラフである。この場合、誤差は約２２０μｍである。図１４は、図１の画像形成装置１００による、カラーレジストレーション後のトナー像の位置の誤差例を示すグラフである。この場合、誤差は約９０μｍである。このように、トナー像の位置の誤差が大きく改善された。

以上説明したように、図１の画像形成装置１００は、実際に転写ベルト１５２上に形成されたパターン画像のトナー像に基づいて、オフセットの測定処理を行う。主走査方向に並んだ同色のパターン画像を用いて、回転変動成分を考慮してオフセットの測定を行うので、高精度なカラーレジストレーションを行うことができる。回転変動成分を求めるためのパターン画像を検出しながら、オフセット検出用のパターン画像を検出するので、それぞれを順に処理する場合に比べると、処理時間を約半分にすることができる。

制御部１８４は、例えば、転写ベルト１５２が交換された場合、電源投入時、環境変化が生じた場合（周囲の温度や電源電圧が所定値になった等の場合）、又は、印刷枚数が所定数に達した場合等に、図６の処理を行う。環境変化が生じた場合や、印刷枚数が所定数に達した場合等には、Ｓ２０の処理を省略してもよい。その場合には、それまでに求められた回転変動成分のテーブルを用いればよい。

制御部１８４は、エラーが検出された場合には、それ以前に求められたオフセットに基づいてカラーレジストレーションを行ってもよい。

図７のパターン画像に代えて、他のパターン画像を用いてもよい。例えば、パターン画像ＦＫ１等は、水平バー画像ＢＨに対して４５°回転した方向に延伸されたスラントバー画像ＢＳを有すると説明したが、スラントバー画像ＢＳと水平バー画像ＢＨとの間の角度は、他の角度であってもよい（０°及び９０°を除く）。

図７において、パターン画像ＦＫ１とパターン画像ＲＫ１とを入れ換えてもよい。パターン画像ＦＣ１とパターン画像ＲＣ１とを入れ換えてもよい。パターン画像ＦＭ１とパターン画像ＲＭ１とを入れ換えてもよい。パターン画像ＦＹ１とパターン画像ＲＹ１とを入れ換えてもよい。パターン画像ＦＫ２とパターン画像ＲＫ２とを入れ換えてもよい。
パターン画像ＦＣ２とパターン画像ＲＣ２とを入れ換えてもよい。パターン画像ＦＭ２とパターン画像ＲＭ２とを入れ換えてもよい。パターン画像ＦＹ２とパターン画像ＲＹ２とを入れ換えてもよい。これらの入れ換えは、それぞれ独立して行ってもよい。

本明細書における各機能ブロックは、典型的にはハードウェアで実現され得る。例えば各機能ブロックは、ＩＣ（集積回路）の一部として半導体基板上に形成され得る。ここでＩＣは、ＬＳＩ（large-scale integrated circuit）、ＡＳＩＣ（application-specific integrated circuit）、ゲートアレイ、ＦＰＧＡ（field programmable gate array）等を含む。代替としては各機能ブロックの一部又は全ては、ソフトウェアで実現され得る。例えばそのような機能ブロックは、プロセッサ及びプロセッサ上で実行されるプログラムによって実現され得る。換言すれば、本明細書で説明される各機能ブロックは、ハードウェアで実現されてもよいし、ソフトウェアで実現されてもよいし、ハードウェアとソフトウェアとの任意の組合せで実現され得る。

本発明の多くの特徴及び優位性は、記載された説明から明らかであり、よって添付の特許請求の範囲によって、本発明のそのような特徴及び優位性の全てをカバーすることが意図される。更に、多くの変更及び改変が当業者には容易に可能であるので、本発明は、図示され記載されたものと全く同じ構成及び動作に限定されるべきではない。したがって、全ての適切な改変物及び等価物は本発明の範囲に入るものとされる。

１００ 画像形成装置
１２０ 画像形成部
１５２ 中間転写ベルト
１７０Ｌ，１７０Ｒ 検出部
１８２ 位置算出部
１８４ 制御部
１８６ 信号生成部

Claims (9)

1. 基準色を含む複数の色の画像を形成する画像形成装置であって、
   前記複数の色のそれぞれについて、同色の第１パターン画像及び第２パターン画像を主走査方向に並べて形成する画像形成部と、
   画像形成部で形成された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像が転写され、前記転写された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を副走査方向に移送する中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルト上の前記第１パターン画像の要素を検出する第１検出部と、
   前記中間転写ベルト上の前記第２パターン画像の要素を検出する第２検出部と、
   前記中間転写ベルト上の、前記複数の色の前記第１パターン画像及び前記複数の色の前記第２パターン画像に含まれる要素の前記副走査方向の位置を、前記第１及び第２検出部での検出結果に基づいて求める位置算出部と、
   前記第２パターン画像について前記位置算出部で求められた前記位置に基づいて、前記中間転写ベルトの回転変動成分を前記複数の色のそれぞれについて求め、前記第１パターン画像について求められた位置を、この第１パターン画像の色について求められた前記回転変動成分に基づいて補正し、補正後の前記位置に基づいて前記基準色に対する他の色のオフセットを求め、求められたオフセットに基づいて、オフセットが小さくなるようにカラーレジストレーションを行う制御部とを備え、
   前記第１パターン画像は、前記複数の色のうち、前記基準色に対する他の色のオフセットを求めるための画像であり、
   前記第２パターン画像は、前記中間転写ベルトの前記副走査方向の動きを求めるための画像である
   画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記第１パターン画像は、前記複数の色のそれぞれについて、主走査方向に延伸された第１バー画像と、前記第１バー画像に対して所定の角度回転し、副走査方向を除く方向に延伸された第２バー画像とを有する
   画像形成装置。
3. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記第２パターン画像は、前記複数の色のそれぞれについて、主走査方向に延伸されたバー画像を複数有する
   画像形成装置。
4. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   電源投入時に、前記制御部は、前記基準色に対する他の色のオフセットを求める
   画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   同期信号に基づいて画像データから画像信号を生成する信号生成部を更に備え、
   前記画像形成部は、前記画像信号に基づいて画像を形成し、
   前記制御部は、前記補正後の前記位置に基づいて前記同期信号を変更することによって、前記カラーレジストレーションを行う
   画像形成装置。
6. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、エラーが検出された場合には、それ以前に求められたオフセットに基づいて前記カラーレジストレーションを行う
   画像形成装置。
7. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像形成部は、前記中間転写ベルト上の、前記複数の色の前記第１パターンに対して副走査方向の位置に前記複数の色の前記第２パターンが、前記複数の色の前記第２パターンに対して副走査方向の位置に前記複数の色の前記第１パターンが、更に転写されるように、画像を形成する
   画像形成装置。
8. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記制御部は、
   同色の前記第１パターン及び前記第２パターン上の３点を結ぶ三角形の面積の、理想的な場合の面積に対する比を求め、求められた比が所定の範囲外にある場合には、エラー処理を行う
   画像形成装置。
9. 基準色を含む複数の色の画像を形成する画像形成装置のカラーレジストレーション方法であって、
   前記複数の色のそれぞれについて、同色の第１パターン画像及び第２パターン画像を主走査方向に並べて形成し、
   形成された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を中間転写ベルトに転写し、前記転写された前記第１パターン画像及び前記第２パターン画像を副走査方向に移送し、
   前記中間転写ベルト上の前記第１パターン画像の要素を検出し、
   前記中間転写ベルト上の前記第２パターン画像の要素を検出し、
   前記中間転写ベルト上の、前記複数の色の前記第１パターン画像及び前記複数の色の前記第２パターン画像に含まれる要素の前記副走査方向の位置を、前記第１及び第２パターン画像の要素についての検出の結果に基づいて求め、
   前記第２パターン画像について求められた前記位置に基づいて、前記中間転写ベルトの回転変動成分を前記複数の色のそれぞれについて求め、前記第１パターン画像について求められた位置を、この第１パターン画像の色について求められた前記回転変動成分に基づいて補正し、補正後の前記位置に基づいて前記基準色に対する他の色のオフセットを求め、求められたオフセットに基づいて、オフセットが小さくなるようにカラーレジストレーションを行い、
   前記第１パターン画像は、前記複数の色のうち、前記基準色に対する他の色のオフセットを求めるための画像であり、
   前記第２パターン画像は、前記中間転写ベルトの前記副走査方向の動きを求めるための画像である
   方法。