JP2013134469A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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し、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、位置検出対象の各色のトナー像の位置ずれを検出するため、位置検出対象の各色に対応するパッチ画像を中間転写ベルト１２に形成する画像形成ステーションと、中間転写ベルト１２に光を照射し、反射光量に対応する信号を出力する光センサ２１と、光センサ２１の出力信号を閾値判定することで形成した各パッチ画像の位置を検出して位置ずれの補正制御を行う制御部１００と、を備えており、制御部１００は、各パッチ画像に対応する基準値を保持しており、パッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値と、該パッチ画像に対応する基準値から補正値を算出し、算出した補正値に基づき第１信号を補正し、補正後の第１信号を閾値判定することで、該パッチ画像の位置を判定する。
【選択図】図１１

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。

色ずれの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変化することが生じ得る。例えば、図１４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１４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、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し、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、位置検出対象の各色のトナー像の位置ずれを検出するため、位置検出対象の各色に対応するパッチ画像を像担持体に形成する画像形成手段と、像担持体に光を照射し、反射光量に対応する信号を出力する検出手段と、検出手段の出力信号を閾値判定することで形成した各パッチ画像の位置を検出して位置ずれの補正制御を行う制御手段と、を備えており、制御手段は、各パッチ画像に対応する基準値を保持しており、検出手段が出力するパッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値と、該パッチ画像に対応する基準値から補正値を算出し、算出した補正値に基づき該第１信号を補正し、補正後の第１信号を閾値判定することで、該パッチ画像の位置を判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、パッチ画像のエッジの濃度が変動したとしても、その変動を補正して検出する位置ずれの誤差を少なくすることができ、よって、画質を維持することができる。

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。 エッジ濃度変動現象の発生を説明する図。 エッジ濃度変動現象の発生の他の形態を説明する図。 一実施形態による補正係数の説明図。 一実施形態による濃度制御及び色ずれ補正制御処理のフローチャート。 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。 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である中間転写ベルト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の回転方向と同一方向に回転駆動される。この場合、規制ブレード４２は、現像領域において、現像スリーブ４１の回転方向の上流に配置され、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、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の搬送方向の下流側には、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ものである。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においては、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重畳したものである。なお、図５（ｂ）においては網掛けで示すブラックのトナー像は、各パッチ画像５６の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される。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。また、以下の説明において、前側及び後側とは、中間転写ベルト１２の搬送方向の下流側及び上流側を、それぞれ示すものとする。

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は理想的の出力波形を示し、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、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が受光する反射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が実質的に零である波形を示している。

続いて図１５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１５（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１５（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１５（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１５（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１５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の状態を示している。図１５（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１５（ｂ）の状態では、光スポットがパッチ画像５００に徐々に入っており、反射光が徐々に増大する。図１５（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１５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及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。

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の出力信号を示す図である。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。

なお、感光体３と現像スリーブ４１の回転方向が逆、つまり、現像領域において、対向する感光体３と現像スリーブ４１の面が、互いに同一方向に移動している場合であっても、エッジ濃度変動現象は以下に説明する様に発生する。図１０において、符号５０は、感光体３上のハイライト画像を形成した領域であり、符号５１はベタ画像を形成した領域である。この場合、点線で示す様に、電気力線は、ベタ画像５１の方に引き寄せられる。したがって、トナーはハイライト画像５０の後部には供給されず、ハイライト画像５０の後部に白く抜けた部分が発生する。これに対して、ハイライト画像５０に隣接するベタ画像５１のエッジ部のトナーの濃度が濃くなる。

エッジ濃度変動現象は、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、予めエッジ濃度変動現象が生じていない位置検出用の各色のパッチ画像５６を光センサ２１で検出したときの信号波形をそれぞれ基準波形として取得する。そして、各基準波形の所定の位置の振幅値をそれぞれ基準値として、各基準波形及び基準値をＲＯＭ１０６又はＲＡＭ１０７に保存しておく。その後、色ずれ補正制御の際、形成した位置検出用の各パッチ画像５６を光センサ２１で検出して、その信号波形（第１信号）を取得し、取得した信号波形と対応する色の基準波形又は基準値を比較して、エッジ濃度変動現象が発生しているか否かを判定する。エッジ濃度変動現象が発生している場合、取得した信号波形のピーク値と対応する色の基準値に基づき補正値である補正係数を算出し、取得した信号波形を算出した補正値で補正した後、そのエッジ位置を閾値判定することで検出する。なお、本実施形態においては、基準値Ｖｒｅｆは、基準波形の後端において、光センサ２１の出力信号波形が減少し始める位置又はその直前の振幅値とする。

図１１は補正係数を説明する図である。図１１において、波形３０３は、エッジ濃度変動現象が発生していないパッチ画像５６を検出したときの光センサ２１の出力信号、つまり基準波形である。一方、波形３０２は、エッジ濃度変動現象が発生しているパッチ画像５６を検出したときの光センサ２１の出力信号であり、濃度変動により上昇した部分のピーク値をＶｈとする。既に説明し様に、波形３０３については、予め中間転写ベルト１２に作成し、光センサ２１が検出したときの波形の振幅値をサンプリングして保存しておく。例えば、立下りの直前から１０ミリ秒の期間について１０マイクロ秒でサンプリングした１０００ポイントのデータを基準波形データとして保存しておく。また、その波形の振幅値が減少し始める直前のサンプリンデータが示す振幅値を基準値として判定しておく。

補正係数は、Ｖｒｅｆ／Ｖｈで表される。制御部１００は、波形３０２の各サンプリング値に、補正係数Ｖｒｅｆ／Ｖｈを乗じることで、補正後の波形３０４を得る。そして、制御部１００は、補正後の信号波形３０４に基づき閾値判定してパッチ画像５６のエッジを検出する。これにより、位置の誤差量を低減することができる。例えば、Ｖｈ＝１．７７であり、Ｖｒｅｆ＝１．７である場合、補正係数は約０．９６１である。なお、光センサ２１が中間転写ベルト１２のトナー像が形成されていない表面を照射している間に、例えば、光センサの出力が０．２であるとすると、この値をＶｈ及びＶｒｅｆから減ずる形態であっても良い。具体的には、補正係数は（１．７−０．２）／（１．７７−０．２）＝０．９５５となる。さらに、補正係数を乗じるのではなく、Ｖｈ−Ｖｒｅｆを補正値とし、この補正値を、信号波形３０２の各値から減ずる形態であっても良い。

続いて、図１２を用いて制御部１００が実行する濃度制御及び色ずれ補正制御処理について説明する。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、各パッチ画像５６を中間転写ベルト１２上に形成する。

続いて、制御部１００は、Ｓ５において、光センサ２１が出力する各パッチ画像５６の信号波形を取得し、Ｓ６においてエッジ濃度変動現象が発生しているか否かを判定する。具体的には、ピーク値Ｖｈと基準値Ｖｒｅｆとの差が所定の第１の値以内の場合には、エッジ濃度変動現象が発生していないと判定し、所定の第１の値以内の場合にはエッジ濃度変動現象が発生していないと判定する。それ以外の場合には、エッジ濃度変動現象が発生していると判定する。つまり、ピーク値Ｖｈから基準値Ｖｒｅｆを引いた値が、所定の第１の値以下の場合には、エッジ濃度変動現象が発生していないと判定する。エッジ濃度変動現象が発生していないと、制御部１００は、そのまま、Ｓ９において通常通り、閾値判定により各パッチ画像５６の基準色であるブラックに対する相対位置を判定する。一方、エッジ濃度変動現象が発生していると、制御部１００は、Ｓ７において、光センサ２１のピーク値Ｖｈと、基準値Ｖｒｅｆから補正値を算出し、Ｓ８において、信号波形の立下り部分を、既に説明した様に補正値により補正する。そして、制御部１００は、Ｓ９において、補正後の波形に基づき各パッチ画像５６の基準色であるブラックに対する相対位置を検出する。その後、制御部１００は、Ｓ９において検出した各色の位置に基づき、各色の位置のずれ、つまり、色ずれの補正制御を実行する。

なお、Ｓ６において、ＶｒｅｆとＶｈの差のみによりエッジ濃度変動現象が発生しているか否かを判定していた。しかしながら、例えば、予め取得した基準波形と、Ｓ５で取得した信号波形の立下り前の所定期間の複数のサンプリング値の差分に基づき判定する形態であっても良い。また、Ｓ６を省略し、常に、Ｓ７における補正処理を行う形態であっても良い。なお、基準値を予め保存しておく形態であったが、取得した波形のエッジ濃度変動現象によるピーク値に向けて値が増加する直前のポイントの振幅値を基準値とすることもできる。つまり、Ｓ５で取得した信号波形の時間的に後ろ側の所定の期間において、振幅が上昇する直前の振幅値を基準値とする構成であっても良い。

以上、色ずれ補正制御前に濃度制御を実行して、各位置検出用のパッチ画像５６の濃度を一定にする。さらに、予め求めておく基準値に基づき取得した波形を補正することで、エッジ濃度変動現象による生じる検出位置の誤差を低減させる。これにより、高精度に色ずれ補正を行うことができる。

（第二実施形態）
第一実施形態においては、エッジ濃度変動現象が発生していないときの信号波形における立下り開始時点の振幅を基準値としていた。本実施形態においては、エッジ濃度変動現象が発生していないときのピーク値を基準値とする。また、図１２のＳ５の処理で信号波形を取得するのと並行して、信号波形のピーク値をピークホールド回路で検出する。図１３に本実施形態における制御部１００の構成を示す。第一実施形態との相違点は、信号波形のピーク値を検出するピークホールド回路１１０を設けたことである。その他は第一実施形態と同様である。

なお、上述した実施形態においては、位置検出対象の色に対応するトナー像に基準色であるブラックのトナー像を重畳してパッチ画像５６としていた。しかしながら、複数の色のトナー像を重畳することなく、それぞれ独立して形成する位置検出用パッチ画像であっても良い。また、中間転写ベルト１２のパッチ画像の位置を光センサ２１で検出する構成ではなく、像担持体でもある記録材のパッチ画像を光センサ２１で検出する構成であっても良い。

本発明は、パッチ画像の検出結果に基づき色ずれ補正を制御するものに関する。

本発明は、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し、高精度にパッチ画像の位置を検出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、複数の画像形成部と、前記複数の画像形成部によって形成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、反射光を検出するセンサと、前記センサの出力値から、前記画像形成部によって形成され、前記像担持体に転写されたパッチ画像のエッジの特徴値を検出する検出部と、前記パッチ画像に対応する前記センサの出力値と、前記エッジの特徴値とを用いて、前記パッチ画像の位置を決定する決定部と、前記決定されたパッチ画像の位置に基づき色ずれ補正制御を行う色ずれ補正制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、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することができ、高精度にパッチ画像の位置を検出することができる。

Claims (7)

1. 位置検出対象の各色のトナー像の位置ずれを検出するため、位置検出対象の各色に対応するパッチ画像を像担持体に形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に光を照射し、反射光量に対応する信号を出力する検出手段と、
   前記検出手段の出力信号を閾値判定することで形成した各パッチ画像の位置を検出して位置ずれの補正制御を行う制御手段と、
   を備えており、
   前記制御手段は、前記検出手段が出力するパッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値と、該パッチ画像に対応する基準値から補正値を算出し、算出した補正値に基づき該第１信号を補正し、補正後の第１信号を閾値判定することで、該パッチ画像の位置を判定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、パッチ画像に対応する基準値を該パッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値で除することにより補正値を算出し、該第１信号の振幅値に算出した補正値を乗ずることで該第１信号を補正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. 前記制御手段は、パッチ画像に対応する基準値と該パッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値との差である補正値を算出し、該第１信号の振幅値から算出した補正値を減ずることで該第１信号を補正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. 前記制御手段は、パッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値と該パッチ画像に対応する基準値との差が第１の値より大きい場合に、該第１信号を補正し、補正後の第１信号を閾値判定することで、該パッチ画像の位置を判定し、前記差が前記第１の値以下である場合には、該第１信号を閾値判定することで、該パッチ画像の位置を判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. パッチ画像に対応する基準値は、前記検出手段が出力する、前記像担持体に濃度が一定となる様に予め形成した該パッチ画像からの反射光量に対応する信号のピーク値である、
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. パッチ画像に対応する基準値は、前記検出手段が出力する、前記像担持体に濃度が一定となる様に予め形成した該パッチ画像からの反射光量に対応する信号が、時間とともに減少し始める直前のポイントの値である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. パッチ画像に対応する基準値は、前記検出手段が出力する該パッチ画像からの反射光量に対応する第１信号のピーク値に向けて値が増加する直前のポイントの値である、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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