JP2013134468A

JP2013134468A - 画像形成装置

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Publication number: JP2013134468A
Application number: JP2011286621A
Authority: JP
Inventors: Shinya Suzuki; 慎也鈴木
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Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2013-07-08
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Abstract

【課題】パッチ画像の端部に生じるエッジ濃度変動現象の発生を低減させ、高精度にパッチ画像領域を検出することができるようにする。
【解決手段】画像形成装置は、画像を像担持体に形成する画像形成手段と、前記像担持体に向けて光を照射し、反射光量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された反射光量を閾値と比較し、前記像担持体上に形成されたパッチ画像を検出するパッチ検出手段と、を備えており、前記パッチ画像は、第１の領域及び第２の領域を有し、前記第２の領域は第1の領域の端部に隣接して形成され、前記第２の領域の濃度は前記第１の領域の濃度より低い。
【選択図】図１０

Description

本発明は、トナー像を形成する位置の制御に関する。

従来から、複数の感光体にレーザ光を照射して各感光体上に静電潜像を形成し、各静電潜像を各色のトナーにより現像し、この複数のトナー像を記録材等に重畳転写してカラー画像を形成する画像形成装置が使用されている。この種の画像形成装置においては、各感光体の機械的な取付け誤差、レーザ光の光路長の誤差又はレーザ光の光路長の変化により、各トナー像の記録材への転写位置にずれが生じ、色ずれが発生する。このため、画像形成装置においては、色ずれ、つまり基準色トナー像に対するその他のトナー像の位置ずれを検出するためにパッチ画像を形成し、色ずれ量を算出し、色ずれを補正している。

色ずれ補正制御においては、パッチ画像に光を照射し、その反射光を光センサで検出することによりパッチ画像の位置を検出する。具体的には、反射光の光量が所定の閾値を超えた、或いは、下回ったタイミングに基づきパッチ画像の位置を検出している。したがって、パッチ画像の濃度が変化すると、パッチ画像の位置が同じであったとしても、検出されるパッチ画像の位置が異なり得る。例えば、図１６において実線は、高濃度のパッチ画像に対して光を照射したときの反射光量の時間変化を示しており、点線は低濃度のパッチ画像に対して光を照射したときの反射光量の時間変化を示している。図１６においては、パッチ画像の濃度の違いにより、反射光量が閾値を超えるタイミングがＴａ１だけ異なる。よって、検出するパッチ画像の位置も変化することになる。

特許文献１及び２は、安定した位置の検出を可能にするため、位置検出用のパッチ画像を形成する前に、濃度制御用のパッチ画像を形成することで、位置検出用パッチ画像の濃度を安定させることを開示している。

特開平１０−２６０５６７号公報特開２０１０−０４８９０４号公報

画像形成装置において、トナー像のエッジ部分の濃度が濃くなる現象が発生することが知られている。以下、トナー像のエッジの濃度が濃くなる現象を、エッジ濃度変動現象と呼ぶものとする。エッジ濃度変動現象は、現像剤の劣化、トナー濃度等の現像条件、現像コントラスト電位等の潜像条件により変化する。したがって、画像形成装置において、エッジ濃度変動現象を発生させない様に制御することは一般的に困難である。

本発明は、パッチ画像の端部に生じるエッジ濃度変動現象の発生を低減させ、高精度にパッチ画像領域を検出することができるようにすることを目的とする。

本発明による画像形成装置は、画像を像担持体に形成する画像形成手段と、前記像担持体に向けて光を照射し、反射光量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された反射光量を閾値と比較し、前記像担持体上に形成されたパッチ画像を検出するパッチ検出手段と、を備えており、前記パッチ画像は、第１の領域及び第２の領域を有し、前記第２の領域は前記第１の領域の端部に隣接して形成され、前記第２の領域の濃度は前記第１の領域の濃度より低いことを特徴とする。

また、本発明による画像形成装置は、画像を像担持体に形成する画像形成手段と、前記像担持体に向けて光を照射し、反射光量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された反射光量を閾値と比較し、前記像担持体上に形成されたパッチ画像を検出するパッチ検出手段と、を備えており、前記パッチ画像は、第１の領域と、第１のグラデーション領域及び第２のグラデーション領域を有し、前記第１のグラデーション領域は、前記第１の領域の前記像担持体の搬送方向の前側で前記第１の領域と隣接し、前記搬送方向の後側に向けて濃度が高くなり、前記第２のグラデーション領域は、前記第１の領域の前記像担持体の搬送方向の後側で前記第１の領域と隣接し、前記搬送方向の後側に向けて濃度が低くなることを特徴とする。

パッチ画像の端部に生じるエッジ濃度変動現象の発生を低減させ、高精度にパッチ画像領域を検出することができる。

一実施形態による画像形成装置の画像形成部の構成図。光センサの配置を示す図。光センサの構成図。一実施形態による画像形成装置の制御部の概略的な構成図。例示的なパッチ画像を示す図。位置検出用のパッチ画像に対する光センサの出力波形を示す図。エッジ濃度変動現象による検出誤差の発生を説明する図。現像領域の詳細を示す図。一実施形態におけるエッジ濃度変動現象の発生を説明する図。一実施形態による位置検出用のパッチ画像を示す図。一実施形態による位置検出用のパッチ画像を示す図。一実施形態による濃度制御及び色ずれ制御処理のフローチャート。一実施形態による位置検出用のパッチ画像を示す図。一実施形態による位置検出用のパッチ画像を示す図。一実施形態による位置検出用のパッチ画像を示す図。パッチ画像の濃度により検出位置が変化することの説明図。パッチ画像と光センサ出力の関係を示す図。

以下では、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明に使用する各図において、本発明の理解に必要でない構成要素については、簡略化のため図から省略している。

（第一実施形態）
図１は、本実施形態における画像形成装置の画像形成部１の構成図である。なお、図１において、点線の矢印は各部材の移動方向又は回転方向を表している。画像形成ステーション７Ｃ、７Ｍ、７Ｙ及び７Ｋは、それぞれ、シアン、マゼンダ、イエロー、ブラックのトナー像を形成し、形成したトナー像を像担持体上、本例では中間転写ベルト１２に転写するものである。なお、画像形成ステーション７Ｃ、７Ｍ、７Ｙ及び７Ｋの構成はトナーの色以外は同じであるため、以下では画像形成ステーション７Ｃのみについて説明する。像担持体である感光体３は、帯電装置２により帯電され、露光装置５は、感光体３の表面を、形成する画像を示す画像データに基づくレーザ光で走査して静電潜像を形成する。

現像装置４は、対応する色のトナーを含む現像剤を有し、感光体３に形成された静電潜像をトナーにより現像して、感光体３にトナー像を形成する。なお、本実施形態において、現像剤は、対応する色の非磁性トナーと磁性キャリアが所定の比率で混合された二成分現像剤である。なお、現像装置４は、固定されたマグネットを内部に有する非磁性の現像スリーブ４１を備えている。現像スリーブ４１は、その外周面の一部を現像装置４の外部に露呈させて、感光体３との最近接距離（Ｓ−Ｄギャップ）を保持して対向配設されている。さらに、現像スリーブ４１には図示しない電圧装置から電圧が印加される。なお、感光体３と現像スリーブ４１とが対向する部分を、以下では現像領域と呼ぶものとする。本実施形態において、現像スリーブ４１は、感光体３の回転方向と同じ方向に回転駆動されている。この場合、現像領域の回転方向上流に規制ブレード４２が配置され、規制ブレード４２により、二成分現像剤は、現像スリーブ４１の表面に薄い層でコートされる。

一次転写装置６は、感光体３に形成されたトナー像を中間転写ベルト１２に転写する。なお、図に示す様に感光体３からの転写位置において感光体３と中間転写ベルト１２は同方向に移動する。各画像形成ステーション７Ｃ、７Ｍ、７Ｙ及び７Ｋが形成したトナー像は、中間転写ベルト１２に重ね合わせて転写されることで、カラー画像が形成される。中間転写ベルト１２のトナー像は、二次転写装置１１により搬送経路８を搬送される記録材１０に転写され、記録材１０に転写されたトナー像は、定着装置９にて加熱及び加圧により定着される。

さらに、画像形成ステーション７Ｋの中間転写ベルト１２の搬送方向下流側には、中間転写ベルト１２に対向して光センサ２１が配置されている。光センサ２１は、色ずれ補正制御で使用する位置検出用のパッチ画像と、濃度制御用のパッチ画像の検出を行うパッチ検出部である。図２に示す様に、光センサ２１は、中間転写ベルト１２のそれぞれの端部の近傍に配置され、各端部の近傍に形成されたパッチ画像５００の検出を行う。図３は、光センサ２１の構成図である。光センサ２１は、ＬＥＤ等の発光素子２３と、フォトダイオードやＣｄＳ等の受光素子２４を備えている。なお、受光素子２４は、測定対象からの乱反射光を受光する位置に設けられており、測定対象からの正反射光を受光しない位置に設けられている。図３の例においては、発光素子２３は中間転写ベルト１２の法線に対して４５度の角度でレーザ光を照射する様に配置され、受光素子２４は中間転写ベルト１２の法線方向に反射したレーザ光が入射する様に配置されている。中間転写ベルト１２にパッチ画像５００が形成されている場合は、発光素子２３から照射された光はパッチ画像５００により反射される。反射光のうち、受光素子２４に到達した乱反射光が電気信号に変換され、受光素子２４は、受光した光量に応じた振幅の信号を出力する。

図４は、本実施形態による画像形成装置の制御部１００の概略的な構成図である。なお、図４は光センサ２１の制御に関する部分のみを表示している。制御回路１０１は、ＲＯＭ１０６に保存されている制御ソフトウェア等に基づき画像形成部１等の制御を実行する。このとき、ＲＡＭ１０７を各種データ等の保存に利用する。駆動回路１０５は、制御回路１０１の制御により光センサ２１の発光素子２３を駆動する。また、受光回路１０４は、光センサ２１の受光素子２４が出力するその受光光量に応じた電流を電圧に変換して制御回路１０１に出力する。

濃度制御において、制御部１００は、各色について、図５（ａ）に示すように複数の階調を有するパッチ画像５１〜５５を形成する。なお、これらパッチ画像のデータは、ＲＯＭ１０６又はＲＡＭ１０７に保存されている。異なる濃度のパッチ画像５１〜５５は、中間転写ベルト１２の搬送方向、つまり、副走査方向に一定間隔で形成される。図３に示す様に、本実施形態においては、中間転写ベルト１２の両端に光センサ２１を設けているので、４色のうち２色に対する複数のパッチ画像を一方の側に、残りの２色に対する複数のパッチ画像を他方の側に形成する。なお、各色について、濃度の異なる５つのパッチ画像を形成するものとしているが、形成する濃度の段階数は例示である。

色ずれ、つまり、各トナー像の位置の補正制御には、例えば、図５（ｂ）に示す様に、基準色であるブラック以外の各色に対応する平行四辺形のパッチ画像５６１Ｙ、５６１Ｍ、５６１Ｃ、５６２Ｙ、５６２Ｍ及び５６２Ｃを副走査方向に配置する。なお、これら６つのパッチ画像も、中間転写ベルト１２の両端にそれぞれ形成される。ここで、イエローに対応するパッチ画像５６１Ｙ及び５６２Ｙは、基準とするブラックのトナー像に対するイエローのトナー像の位置ずれを検出するためのものである。同様に、パッチ画像５６１Ｍ及び５６２Ｍはブラックに対するマゼンダの、パッチ画像５６１Ｃ及び５６２Ｃはブラックに対するシアンのトナー像の位置ずれを検出するためのものである。ここで、図５（ｂ）に示す様に、パッチ画像５６１Ｙ、５６１Ｍ、５６１Ｃは、副走査方向と直交する主走査方向に対して所定の角度だけ傾けて作成する。さらに、パッチ画像５６２Ｙ、５６２Ｍ、５６２Ｃは、主走査方向のラインに対して、パッチ画像５６１Ｙ、５６１Ｍ、５６１Ｃと線対象となる様に形成する。

なお、６つのパッチ画像は、使用する色と、その配置方向が異なるのみであるので、これらを区別する必要が無い場合、単にパッチ画像５６と呼ぶものとする。各パッチ画像５６は、それぞれ、対応する色のトナーによるベタ画像に、基準とするブラックのトナーによるベタ画像を、対応する色のトナーの領域を、中間転写ベルト１２の搬送方向の２つの領域に分断する様に重畳したものである。なお、図５（ｂ）において網掛け部分がブラックのトナー像が重畳されている領域を示している。以下の説明において、パッチ画像５６のブラックのトナー像が重畳された部分をブラック領域と呼び、その他のイエロー、マゼンダ又はシアンのトナー像の部分をカラー領域（第１の領域）と呼ぶ。さらに、ブラック領域の両側にある２つのカラー領域のうち、中間転写ベルト１２の搬送方向の前側にある領域を前側カラー領域と、後側にある領域を後側カラー領域と呼ぶ。なお、本明細書において中間転写ベルト１２の搬送方向の下流側及び上流側を、それぞれ、前側及び後側と呼ぶ。

図６は、パッチ画像５６の移動に伴う、光センサ２１の出力信号波形を示している。出力信号波形３００は理想的な出力波形を示し、出力信号波形３０１は実際の出力波形を示す。

中間転写ベルト１２のパッチ画像５６が形成されていない位置において、発光素子２３から照射された光は中間転写ベルト１２によって反射される。中間転写ベルト１２は、正反射光が強く、乱反射光が弱い。したがって、このとき受光素子２４に入射する反射光量は大変低い。その後、中間転写ベルト１２の移動に伴い、発光素子２３からの光が照射される位置がパッチ画像５６の前側カラー領域になると、拡散反射する光量が大きくなり受光素子２４に入射する光量が増大する。続いて、各パッチ画像５６の前側カラー領域とブラック領域の境界部分が発光素子２３から照射された光の反射する位置に到達すると受光素子２４が検出する受光量は減少する。これは、ブラックのトナー像からの拡散反射光が減少するためである。その後、ブラック領域と後側カラー領域との境界部分に到達すると、再度、受光素子２４が検出する受光量は増大する。その後、中間転写ベルト１２の移動に伴い、発光素子２３から照射された光が反射する位置からパッチ画像５６が抜けると、受光素子２４に入射する光量は減少する。

制御部１００の制御回路１０１はセンサの出力値と閾値とを比較し、センサの出力が閾値より大きい場合はハイを出力し、センサの出力が閾値より小さい場合はローを出力する。そして、受光素子２４が受光する光量が閾値を超えたとき（ローからハイに変化したタイミング）と、閾値を下回ったとき（ハイからローに変化したタイミング）を各領域の境界として検出する。図６の波形３００は、受光素子２４の出力の理想的な波形であり、立ち上がり及び立下りかかる時間が実質的に零である波形を示している。

続いて図１７を用いて、受光素子２４が出力する信号波形について説明する。図１７（ａ）は、発光素子２３が照射する光スポット５０１がパッチ画像５００に入っていない状態を示している。図１７（ｂ）は、発光素子２３が照射する光スポット５０１の半分が、パッチ画像５００に入っている状態を示している。さらに、図１７（ｃ）は、発光素子２３が照射する光スポット５０１の総てが、パッチ画像５００に入っている状態を示している。なお、パッチ画像５００は、面内で均一に形成されているものとする。図１７（ｄ）は、受光素子２４の出力波形であり、点５０２、５０３及び５０４は、それぞれ、図１７（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の状態を示している。図１７（ａ）に示す状態では、パッチ画像５００は、光スポットの位置に来ておらず、中間転写ベルト１２の表面からの乱反射光しか得られないため、あまり出力が上がらない。なお、本実施形態の中間転写ベルト１２はカーボン等の導電剤を分散させて体積抵抗および表面抵抗の調整を行っており色は黒色である。図１７（ｂ）の状態では、光スポットが徐々にパッチ画像５００に入っているため、反射光が徐々に増大する。図１７（ｃ）の状態では、光スポットの総てがパッチ画像上にあるので、得られる乱反射光が多くなり大きな出力が得られる。このようにして、パッチ画像５００が光スポットを通過すると、乱反射出力の変化が得られ、それによってパッチ画像５００のエッジ位置を検出することができる。図１７を用いて説明した様に、光センサ２１が出力する実際の信号は、その立ち上がり及び立下りにかかる時間は零ではなく、ある程度の時間を要する。図６の波形３０１は、実際の受光素子２４が出力する波形がその立ち上がり及び立下りにある程度の時間を必要とすることを示している。

このように、信号の立ち上がり位置および立ち下がり位置は、各領域の境界を示している。また、信号レベルのハイ又はローの継続期間は、パッチ画像５６の各領域の副走査方向における幅を示している。

図６に示すように、カラーのパターンの上にブラック（Ｂｋ）のパターンを重畳すると、下地（中間転写ベルト）部分の乱反射出力が低く、カラー領域の乱反射出力が高く、ブラック領域の乱反射出力が低くなることを利用してブラック領域の検出を行う。カラーとブラック（Ｂｋ）の相対的な位置関係が本来あるべき関係からどれだけずれているかで、主走査方向及び副走査方向の各々の色ずれを演算することができる。

例えば、パッチ画像５６１Ｙの前側カラー領域の幅と、後側カラー領域の幅が等しければ、基準色であるブラックに対してイエローの副走査方向の位置ずれはないと判断することができる。これに対して２つの幅が異なれば、基準色であるブラックに対してイエローの副走査方向の位置ずれが存在すると判断することができる。なお、前側カラー領域の幅が後側カラー領域より小さければ、ブラックに対してイエローは、中間転写ベルトの搬送方向とは逆側にずれていることになる。また、主走査方向に線対象で同じ色の２つのパッチ画像を形成するのは、主走査方向の位置ずれを判定するためである。つまり、例えば、パッチ画像５６１Ｙ及びパッチ画像５６２Ｙの対応するエッジ間の期間から主走査方向の位置ずれを判定する。さらに、スラスト方向の両端部付近でそれぞれこの制御を行うことにより、スラスト方向に対する傾き等を検出する。

また、出力波形３０１に示されるように、光センサ２１が出力する実際の信号は、その立ち上がり及び立下りにかかる時間は零ではなく、ある程度の時間を要する。

本実施形態において、位置ずれは基準色に対する他の色の相対的な位置ずれである。よって、立下り及び立ち上がりの速度が各パッチ画像５６で同じであれば、検出する位置の誤差は相殺され、色ずれ補正制御には影響を及ぼさない。ここで、各パッチ画像５６は、同じ中間転写ベルト１２に形成され、同じ光センサ２１により検出されるため、搬送速度及び光センサ２１の光学的特性等が与える影響は、各色のパッチ画像５６でほぼ同じである。したがって、各パッチ画像５６の各領域の濃度を一定にすれば立下り及び立ち上がりの速度は各パッチ画像で同じとなる。したがって、本実施形態においては、色ずれ補正制御を行う前に濃度制御を実行する。

しかしながら、濃度制御を実行したとしても、パッチ画像のエッジの濃度が濃くなるエッジ濃度変動現象が発生すると、検出する位置に誤差が生じる。図７は、エッジ濃度変動現象が発生したときの、光センサ２１の出力信号を示している。波形３０３に示す様に、エッジ濃度変動現象が発生していない場合、パッチ画像５６の後端から光センサ２１の出力は減少を始める。しかしながら、エッジ濃度変動現象の発生により図７に示す様にパッチ画像のエッジにおいてトナー載り量が増加し、よって、トナーの濃度が高くなると、光センサ２１の出力は、波形３０２に示す様に、それに応じて一旦増加し、その後、減少することになる。したがって、閾値を下回るタイミングがずれて、検出するエッジ位置に誤差が含まれることになる。

本実施形態の様に感光体３と現像スリーブ４１の回転方向が同じである場合、以下に説明する様にエッジ濃度変動現象は、感光体３に形成した静電潜像の感光体３の回転方向の上流側のエッジにて主に生じる。つまり、パッチ画像の後端に生じる。

以下、図８及び図９を用いて、反転現像方式におけるエッジ濃度変動現象の発生理由について説明する。なお、以下の説明においても、感光体３の回転方向の下流側及び上流側を、それぞれ、前側及び後側と呼ぶ。図８に示す様に、感光体３と現像スリーブ４１が対向する現像領域において、感光体３に形成された静電潜像に対して、現像スリーブ４１は非磁性トナーを供給して現像する。なお、図８において白丸は磁性キャリアを、黒丸は非磁性トナーを表している。

図９（ａ）は、静電潜像形成領域（感光体３上にパッチ画像５６に対応する静電潜像が形成されている領域）、およびその前側、後側の電位状態を示す。図９（ａ）において、ＶＤは露光されていない領域の電位、つまり、暗部電位であり、ＶＬは露光されている領域（パッチ画像５６に対応する静電潜像が形成されている領域）の電位、つまり、明部電位であり、Ｖｄｃは、現像スリーブ４１の電位である。感光体３の静電潜像が現像領域に入る前で、感光体３の電位が静電潜像形成領域の前側のＶＤであるとき、負極性に帯電された非磁性トナーは、図９（ｂ）に示す様に、Ｖｂａｃｋで示すバックコントラスト電位により現像スリーブ４１側に移動している。よって、現像領域において、感光体３の近傍にはトナーが少なく、現像スリーブ４１の近傍にはトナーが多い状態となる。その後、静電潜像が現像領域に入り、感光体３の電位がＶＬになると、負極性に帯電された非磁性トナーは、Ｖｃｏｎｔで示すコントラスト電位により感光体３側に移動する。よって、現像領域において、感光体３の近傍にはトナーが多く、現像スリーブ４１の近傍にはトナーが少ない状態となる。その後、静電潜像の後側のエッジが現像領域に到達すると、バックコントラスト電位によりトナーが現像スリーブ４１側に押し戻されることになる。しかしながら、感光体３の近傍には多くのトナーがあり、現像スリーブ４１側に戻れず、静電潜像の後端のエッジに現像されるトナーが生じる。よって、静電潜像の後側のエッジ近傍のトナーの載り量が多くなり、後側においてエッジ濃度変動現象が発生することになる。

この現象は、現像剤の劣化やトナー濃度の変化等によりトナーの現像性、つまり、トナーの移動性が低下して、コントラスト電位をトナーで相殺できないときに発生しやすくなる。つまり、感光体３に現像されたトナーの電位と、現像スリーブ４１の電位が等しくなれば、負極性のトナーが感光体３へ移動するような電界がかからない。しかし、現像性が低下し、感光体３に現像されたトナーの電位が現像スリーブ４１の電位と等しくならないと、静電潜像の後側のエッジにおけるトナーの移動が発生し易くなり、よって、エッジ濃度変動現象が発生し易くなる。現像性は、画像形成動作を行うことにより変化するため、エッジ濃度変動現象のレベルも変化し、よって、色ずれ補正制御の安定化が困難であった。

したがって、本実施形態においては、従来の色ずれ検出用のパッチ画像５６に代えて、図１０に示すパッチ画像５７を使用する。パッチ画像５７は、パッチ画像５６と同様に基準色に対する各色の相対的な位置ずれを検出するものであり、前側カラー領域５７１及び後側カラー領域５７３は、それぞれ検出対象の色に応じてシアン、マゼンダ又はイエローのトナーによるベタ画像である。なお、パッチ画像５６と同様、前側カラー領域５７１及び後側カラー領域５７３は同じ色である。また、ブラック領域５７２はブラックのトナーによるベタ画像である。さらに、本実施形態のパッチ画像５７は、前側カラー領域５７１及び後側カラー領域５７３と同じ色のハーフトーン領域５７４（第２の領域）を、後側カラー領域５７３の後端に隣接して設けている。

パッチ画像５６の場合には、感光体３の近傍にトナーが多い状態で暗部電位ＶＤが現像領域に入ってくることになるが、パッチ画像５７の場合には、ハーフトーン領域５７４に対応する電位Ｖｈｔがまず現像領域に入ることになる。この場合、トナーはハーフトーン領域５７４に現像されるため、後側カラー領域５７３のエッジ濃度変動現象は軽減され、その結果、位置検出誤差は小さくなる。なお、ハーフトーン領域５７４の濃度は、図１０に示す様に、エッジ検出の閾値以下となる様に設定する。つまり、光センサ２１が検出するハーフトーン領域５７４の光量と、後側カラー領域５７３の光量は、閾値を挟んで、互いに反対側となる様に各領域の濃度を決定する。よって、ハーフトーン領域５７４は位置検出に影響を与えない。なお、ハーフトーン領域５７４の後ろ側でもエッジ濃度変動現象は発生するが、ハーフトーン領域５７４のコントラスト電位は小さく、そのレベルは低い。

上述した様に、光センサ２１が検出するハーフトーン領域５７４の信号レベルは、エッジ検出の閾値より低くなるようにする。例えば、エッジ検出の閾値を１．２Ｖとし、前側カラー領域５７１及び後側カラー領域５７３の信号レベルが１．７Ｖ、ハーフトーン領域５７４の信号レベルが０．８Ｖとなる様にパッチ画像５７を形成する。図１０に示す様に、後側カラー領域５７３の後側のエッジと、ハーフトーン領域５７４の後側のエッジに濃度変動現象が発生するが、その程度は低く、光センサ２１の出力波形の乱れによる検出誤差が減少する。

以上、各位置検出用のパッチ画像５７の後側の端部に、対応する色のハーフトーン領域５７４を形成することで、エッジ濃度変動現象による検出誤差を低減させることができる。なお、ブラックのトナーも現像性が変化すると、エッジ濃度変動現象が発生するので、図１１に示す様にブラック領域５７２と、後側カラー領域５７３の間にブラックのハーフトーン領域５７５を形成することにより、より検出誤差を減少させることができる。

最後に、図１２を用いて制御部１００が実行する濃度及び位置ずれ制御処理を説明する。なお、制御部１００は、電源投入時等の予め決められたタイミングで濃度及び位置ずれ制御処理を実行する。まず、Ｓ１において、制御部１００は、画像形成部を制御し、図５（ａ）で説明した濃度制御用のパッチ画像５１〜５５を中間転写ベルト１２上に形成する。その後、制御部１００は、Ｓ２において、光センサ２１の受光量に基づきパッチ画像５１〜５５の濃度を検出する。制御部１００は、Ｓ３において、検出した濃度と、形成されるべき濃度との差から、その差を減少させる様に、例えば、露光条件やコントラスト電位といった画像形成条件を設定する。その後、制御部１００は、Ｓ４において、画像形成部１を制御し、図１０又は図１１で説明した位置検出用のパッチ画像５７を中間転写ベルト１２上に形成する。制御部１００は、Ｓ５において、各トナー像の基準色に対する位置ずれを、主走査方向及び副走査方向の両方において検出し、Ｓ６において検出した位置ずれ量をＲＡＭ１０７に保存すると共に位置ずれを補正する様に画像形成条件を設定する。具体的には、各感光体３の露光装置５による露光タイミング等を制御する。

（第二実施形態）
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態において、画像形成部１及び制御部１００の構成は第一実施形態と同様でありその説明は省略する。図１３は、本実施形態における位置検出用のパッチ画像５７及び光センサ２１が出力する信号波形を示す図である。本実施形態は、ハーフトーン領域５７４に加えて、前側カラー領域５７１の前端に、対応する色のハーフトーン領域５７６を形成するものである。なお、ハーフトーン領域５７６の濃度レベルは第一実施形態と同様とする。また、ハーフトーン領域５７４の目的は第一実施形態と同じである。本実施形態において、ハーフトーン領域５７６を設けるのは、中央にあるブラック領域５７２を中心に、両側のセンサ出力を線対象に近づけるためである。これにより、立ち上がり及び立ち下がりの速度が等しくなり、位置検出の精度を上げることができる。

なお、図１４に示す様に、ハーフトーン領域ではなく、前側カラー領域５７１の前に第１のグラデーション領域５７７を、後側カラー領域５７３の後ろに第２のグラデーション領域５７８を設ける形態であっても良い。グラデーション領域５７７は、その濃度が、前側カラー領域５７１の濃度に至るまで徐々に増加する領域であり、グラデーション領域５７８は、その濃度が、後側カラー領域５７３の濃度から徐々に減少する領域である。グラデーション領域５７７及び５７８においては、感光体３の電位も徐々に変化し、よって、エッジ濃度変動現象が発生し難くなる。したがって、検出する位置の誤差量を減少させることができる。

（第三実施形態）
続いて、第三実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。第一実施形態においては、感光体３と現像スリーブ４１の回転方向は同一方向であった。本実施形態においては、感光体３と現像スリーブ４１は互いに逆方向に回転する。なお、本実施形態の現像スリーブ４１の回転方向は、第一実施形態とは逆である。したがって、現像領域において、現像スリーブ４１の回転方向の上流側に配置される規制ブレード４２の位置は、図１の規制ブレード４２の位置から変更される。それ以外の構成は第一実施形態と同様である。なお、感光体３と現像スリーブ４１の回転方向が互いに逆である場合、通常、現像領域へ多くの現像剤を供給するため、現像スリーブ４１の接線方向の速度は感光体３の接線方向の速度よりも速く設定される。例えば、感光体３の速度１３５ｍｍ／秒に対し、現像スリーブ４１の速度は約１．７倍の２３０ｍｍ／秒に設定される。

したがって、本実施形態において、感光体３に対する現像スリーブ４１の移動方向は第一実施形態と逆であり、感光体３のパッチ画像は、後ろ側から現像されることになる。つまり、本実施形態においては感光体３の静電潜像の前側のエッジ位置にエッジ濃度変動現象が発生し易くなる。よって、本実施形態においては、図１５に示す様に、前側カラー領域５７１の前に、同じ色のハーフトーン領域５７６を設ける。なお、ハーフトーン領域５７６の濃度等の条件は第一実施形態と同様である。本実施形態においても、第一実施形態と同様に、エッジ濃度変動現象による、光センサ２１の出力信号のエッジ検出の閾値を横切るタイミングのずれを減少させることができ、よって、安定的な色ずれ補制御を行うことができる。なお、本実施形態においても、第二実施形態と同様に、後側カラー領域の後ろ側にハーフトーン領域５７４を設けることができる。

以上、パッチ画像の、中間転写ベルト１２の進行方向のいずれかの端部又は両方の端部にハーフトーン領域を設けることで、エッジ濃度変動現象によるパッチ画像の検出位置の誤差を低減させることができ、よって、安定した色ずれ補正制御を実行することができる。なお、上述した実施形態においては、各色の位置ずれを検出するパッチ画像に基準とするブラックのトナー像を重畳していた。しかしながら、基準とするトナー像を、位置ずれ検出対象の色のトナー像に重畳するのではなく、独立したパッチ画像として形成する形態であっても本発明を適用することができる。また、中間転写ベルト１２において光センサ２１を用いてパッチ画像の位置を検出していたが、像担持体である記録材又は感光体に形成したパッチ画像を光センサ２１で検出する形態であっても良い。

本発明による画像形成装置は、複数の感光体と、前記複数の感光体上に形成された潜像を現像する複数の現像手段と、前記複数の感光体上に形成されて現像された画像が転写される像担持体と、前記像担持体に向けて光を照射し、反射光量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された反射光量に基づき前記像担持体上に形成されたパッチ画像の位置を検出するパッチ検出手段と、を備えており、前記パッチ画像は、同一の感光体上に形成された第１の領域及び第２の領域を有し、前記第２の領域は前記第１の領域の端部に隣接して形成され、前記第２の領域の濃度は前記第１の領域の濃度より低いことを特徴とする。

Claims

画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
前記像担持体に向けて光を照射し、反射光量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された反射光量を閾値と比較し、前記像担持体上に形成されたパッチ画像を検出するパッチ検出手段と、
を備えており、
前記パッチ画像は、第１の領域及び第２の領域を有し、前記第２の領域は前記第１の領域の端部に隣接して形成され、前記第２の領域の濃度は前記第１の領域の濃度より低いことを特徴とする画像形成装置。
前記第２の領域は、前記像担持体の搬送方向において、前記パッチ画像の前端および後端に形成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。
前記画像形成手段は、現像手段が有する現像剤により、感光体にトナー像を形成し、前記像担持体に転写し、
前記感光体の回転方向と、前記現像手段の現像スリーブの回転方向は同一方向であり、
前記第２の領域は、前記像担持体の搬送方向において、前記パッチ画像の後端に形成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。
前記画像形成手段は、現像手段が有する現像剤により、感光体にトナー像を形成し、前記像担持体に転写し、
前記感光体の回転方向と、前記現像手段の現像スリーブの回転方向は互いに逆方向であり、
前記第２の領域は、前記像担持体の搬送方向において、前記パッチ画像の前端に形成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。
前記現像剤は、非磁性トナー及び磁性キャリアからなる二成分現像剤であることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
前記パッチ画像を、前記像担持体の搬送方向の前側と後側の２つの領域に分断する様に、ブラックのトナー像による領域が前記パッチ画像に重畳して形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記ブラックのトナー像による領域は、前記像担持体の搬送方向に互いに隣接する２つの領域を含み、前記像担持体の搬送方向の後側の領域の濃度は、前側の領域の濃度より低いことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
前記像担持体に向けて光を照射し、反射光量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された反射光量を閾値と比較し、前記像担持体上に形成されたパッチ画像を検出するパッチ検出手段と、
を備えており、
前記パッチ画像は、第１の領域と、第１のグラデーション領域及び第２のグラデーション領域を有し、
前記第１のグラデーション領域は、前記第１の領域の前記像担持体の搬送方向の前側で前記第１の領域と隣接し、前記搬送方向の後側に向けて濃度が高くなり、
前記第２のグラデーション領域は、前記第１の領域の前記像担持体の搬送方向の後側で前記第１の領域と隣接し、前記搬送方向の後側に向けて濃度が低くなることを特徴とする画像形成装置。