JP2014021242A - 画像形成装置及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成処理と並行して作成されたテストパターンの検知結果に基づいて色ずれ補正等の画像調整を行う場合に、画像調整の補正精度を向上させる。
【解決手段】画像形成装置１００は、感光体１２０ｙ〜１２０ｃにそれぞれ異なる色の現像が行われ、中間転写ベルト１３０に重ね合わせて転写されてカラー像が形成される。中間転写ベルト１３０上には、画像形成領域内及び画像形成領域外の複数の検知位置にテストパターンが形成される。画像調整を行う場合に、すべての検知位置にテストパターンを形成して画像調整を行う第一調整モード又は一部の検知位置にテストパターン形成して画像調整を行う第二調整モードを設定し、第一調整モードの異なるテストパターンの間の検知差を算出して記憶し、第二調整モードにおいて検知差を用いて画像調整を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、色ずれ補正等の画像プロセス制御を行う画像形成装置及び画像形成方法に関する。

従来より、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置では、電子写真方式の画像形成処理が行われている。電子写真方式の画像形成処理では、感光体に静電潜像を形成し、形成された静電潜像をトナーにより現像し、現像化されたトナー像を記録媒体に転写して画像形成される。こうした画像形成処理では、感光体や転写ベルト上の印刷領域外にテストパターンを作成し、その反射率のデータから濃度や位置情報を類推して画像濃度や画像位置等に関する画像形成処理条件を制御する方法が知られている。このような画像形成処理条件の制御（画像プロセス制御）では、作成されたテストパターンの読取処理が終了した後、作成したテストパターンは記録媒体に転写されないため、ベルトクリーナー等のクリーニング処理により除去されたり、テストパターンのトナーを回収して再利用される。

テストパターンを作成して画像プロセス制御を行う方法としては、例えば、特許文献１には、調整制御に伴うダウンタイムが生産性を損ない、ユーザビリティを低下させるのを回避することが目的で、記録材の搬送間隔を大きくすることで先行する記録材の後端とこれに後続する記録材の先端との間に対応する領域に調整用のトナー像を形成する第１のモードと、調整用のトナー像を所定サイズの記録材の搬送領域に対して搬送方向に直交する方向に外れた領域に対応する領域に形成する第２のモードと、を搬送方向に直交する記録材幅方向の記録材サイズに応じて選択可能な画像形成装置が記載されている。また、特許文献２には、画像形成領域外に作成したテストパターンの検知結果に基づいて画像プロセス条件補正値を求め、求められた補正値を用いて実行用の画像プロセス条件を算出し、画像形成領域内に作成したテストパターンの検知結果に基づいて参照用の画像プロセス条件を算出し、算出された参照用の画像プロセス条件に基づいて実行用の画像形成プロセス条件が適切であるか否かを判定する画像形成装置が記載されている。

特許文献１の画像形成装置では、色ずれ補正や濃度補正などの画像調整を行う場合に、画像形成処理と並行して画像形成領域外でテストパターンを形成し、テストパターンを検出することでリアルタイムで補正を行うようにしている。しかし、画像形成処理と並行してテストパターンを形成する場合、画像形成領域外でしかテストパターンを形成できないため、画像形成領域内での色ずれ量を直接検知することができず、画像形成領域内での色ずれ補正が不十分となる問題がある。特許文献２では、画像形成領域内に形成したテストパターンの検知結果に基づいて実行用の画像プロセス条件が適切か判定しているが、画像形成領域外に形成したテストパターンの検出結果に基づいて実行用の画像プロセス条件を算出しているため、色ずれ補正等の画像調整では、補正精度を十分向上させることが難しい。
そこで、本発明は、画像形成処理と並行して作成されたテストパターンの検知結果に基づいて色ずれ補正等の画像調整を行う場合に、画像調整の補正精度を向上させることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、複数の像担持体と、帯電した前記像担持体のそれぞれを露光して潜像を形成する光照射部と、前記像担持体に形成された潜像をそれぞれ互いに異なる色の現像剤からなる複数色の現像剤で現像する像形成部と、前記像担持体にそれぞれ形成された像を、前記像担持体と対向する転写位置を移動する中間転写体上に重ね合わせて転写してカラー像を得る第１転写部と、前記中間転写体上に転写形成された像を転写材に転写する第２転写部と、前記転写材に画像形成処理を行うように各部を制御するとともに前記像担持体にそれぞれ形成されて前記中間転写上に転写されるテストパターンを複数の検知位置に形成する制御部と、前記テストパターンを検知するテストパターン検知部とを備え、前記制御部は、すべての前記検知位置の前記テストパターンを形成して画像調整を行う第一調整モード又は一部の前記検知位置の前記テストパターンを形成して画像調整を行う第二調整モードを設定する調整モード設定部と、前記第一調整モードの前記テストパターンに対する前記テストパターン検知部の検知結果に基づいて異なる前記テストパターンの間の検知差を算出して記憶する算出部と、第二調整モードにおいて前記検知差を用いて画像調整を行う調整部とを備える。

本発明は、上記の構成を有することで、すべての検知位置のテストパターンの検知結果に基づいて異なるテストパターンの間の検知差を算出して、一部の検知位置のテストパターンの検知結果に基づいて画像調整する揚合に検知差を用いて画像調整を行うので、画像調整の補正精度を向上させることができる。

本発明に係る実施形態に関する概略構成図である。 検知センサに関する概略構成図である。 検知センサの検知したデータを処理するブロック構成図である。 テストパターンを用いた画像調整を行うための機能ブロック構成図である。 位置ずれ調整用のテストパターンに関する説明図である。 図５に示す位置ずれ調整用テストパターンの検知結果に基づくずれ量の算出に関する説明図である。 画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する場合の説明図である。 画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する場合の説明図である。 光ビームの走査線の曲がり成分に関する説明図である。 走査線の曲がりによる副走査方向の色ずれに関する説明図である。 テストパターンの検知差を算出する方法に関する説明図である。 算出された検知差を使用して副走査方向のずれ量を算出する方法に関する説明図である。 テストパターンの検知差を算出する別の方法に関する説明図である。 算出された検知差を使用して副走査方向のずれ量を算出する別の方法に関する説明図である。 テストパターンに基づいて画像調整を行う場合の処理フローである。

図１は、本発明に係る実施形態に関する概略構成図である。画像形成装置１００は、半導体レーザ光源、ポリゴンミラー等の光学要素を含む光照射部１０１と、例えば、像担持体である感光体ドラムのような感光体、帯電装置、現像装置等を含む像形成部１０２と、中間転写ベルト等を含む転写部１０３を備えている。そして、光照射部１０１、像形成部１０２及び転写部１０３が、画像形成手段とテストパターン形成手段の機能を備えている。

画像形成装置１００としては、例えば、ファクシミリ装置、印刷装置（プリンタ）、複写機及びこれらを組み合わせた複合機といった装置が挙げられる。
光照射部１０１は、レーザダイオード（Laser Diode；以下ＬＤと略称する）を含む半導体レーザ光源である複数の光源（図示省略）から放出された光ビームＢＭを、ポリゴンミラー１１０により偏向させ、ｆθレンズを含む走査レンズ１１１ａ及び１１１ｂに入射させる。光ビームは、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の各色の画像に対応した複数の光源から放出され、それぞれ走査レンズ１１１ａ及び１１１ｂを通過した後、反射ミラー１１２ｙ〜１１２ｃで反射される。

イエローに対応する光ビームＹは、走査レンズ１１１ａを通過して反射ミラー１１２ｙで反射されてＷＴＬレンズ１１３ｙに入射される。ブラック、マゼンタ及びシアンの各色に対応する光ビームＫ、光ビームＭ及び光ビームＣについても、光ビームＹと同様にＷＴＬレンズ１１３ｋ〜１１３ｃに入射される。ＷＴＬレンズ１１３ｙ〜１１３ｃは、それぞれ入射された各光ビームＹ〜Ｃを整形した後、反射ミラー１１４ｙ〜１１４ｃに向かうように各光ビームＹ〜Ｃを偏向させる。反射ミラー１１４ｙ〜１１４ｃで反射された各光ビームＹ〜Ｃは、さらに反射ミラー１１５ｙ〜１１５ｃで反射され、感光体ドラム（以下「感光体」と略称する）１２０ｙ〜１２０ｃにそれぞれ像状照射されて露光処理が行われる。

感光体１２０ｙ〜１２０ｃに対する光ビームＹ〜Ｃの露光処理では、上述したように複数の光学要素を使用して行われ、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの回転動作タイミングに同期して主走査方向及び副走査方向に照射して静電潜像が形成される。なお、以下の説明では、感光体１２０ｙ〜１２０ｃに対する主走査方向を光ビームの走査方向とし、副走査方向を主走査方向に対して直交する方向、すなわち、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの回転する方向と定義する。

感光体１２０ｙ〜１２０ｃは、アルミニウムなどの導電性ドラム上に、少なくとも電荷発生層及び電荷輸送層とを含む光導電層が形成されている。光導電層は、それぞれ感光体１２０ｙ〜１２０ｃに対応して配設され、帯電装置１２２ｙ〜１２２ｃにより表面電荷が付与される。こうした帯電装置としては、コロトロン、スコロトロン、帯電ローラ等が用いられる。帯電装置１２２ｙ〜１２２ｃによって感光体１２０ｙ〜１２０ｃ上にそれぞれ付与された静電荷は、光ビームＹ〜Ｃによりそれぞれ露光され、帯電装置１２２ｙ〜１２２ｃによる帯電処理面上に静電潜像が形成される。

感光体１２０ｙ〜１２０ｃの被走査面上にそれぞれ形成された静電潜像は、現像スリーブ、現像剤供給ローラ、規制ブレード等を含む現像装置１２１ｙ〜１２１ｃによりそれぞれ現像され、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの被走査面上に各色の現像剤像が形成される。感光体１２０ｙ〜１２０ｃの被走査面上に担持された各色の現像剤像は、搬送ローラ１３１ａ〜１３１ｃにより矢示Ｄの方向に移動する中間転写ベルト１３０上に転写される。１次転写ローラ１３２ｙ〜１３２ｃが、それぞれ感光体１２０ｙ〜１２０ｃに対向して配設されている。この例では、中間転写体である中間転写ベルト１３０及び１次転写ローラ１３２ｙ〜１３２ｃが１次転写部に相当する。感光体１２０ｙ〜１２０ｃと１次転写ローラ１３２ｙ〜１３２ｃとの間に中間転写ベルト１３０が通過する際に、各色の現像剤像が順次重なり合うように転写されて多色現像剤像が形成される。そして、中間転写ベルト１３０の搬送方向は、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの副走査方向と一致するように設定されている。中間転写ベルト１３０は、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの被走査面上からそれぞれ転写された各色の現像剤像を担持した状態で２次転写部へ搬送される。

２次転写部は、２次転写ベルト１３３と、搬送ローラ１３４ａ及び１３４ｂとを含んで構成される。２次転写ベルト１３３は、搬送ローラ１３４ａ及び１３４ｂにより矢示Ｅの方向に搬送される。２次転写部には、給紙カセット等の用紙収容部Ｔから上質紙、プラスチックシート等の転写材である用紙Ｐが搬送ローラ１３５により供給される。２次転写部では、２次転写バイアスを印加して、中間転写ベルト１３０上に担持された多色現像剤像を２次転写ベルト１３３上に吸着保持された用紙Ｐに転写する。多色現像剤像が転写された用紙Ｐは、２次転写ベルト１３３により定着装置１３６へ搬送される。

定着装置１３６は、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を含む定着ローラを備える定着部材１３７を含んで構成されており、用紙Ｐ及び多色現像剤像を加圧加熱して定着処理し、排紙ローラ１３８によって用紙Ｐを印刷物Ｐ’として画像形成装置１００の外部へ排出する。
中間転写ベルト１３０は、多色現像剤像を用紙Ｐに転写した後、クリーニングブレードを含むクリーニング部１３９によって表面に残留する現像剤が除去された後、次の像形成プロセスを行うために搬送される。

搬送ローラ１３１ａの近傍には、中間転写ベルト１３０上に形成されたカラー画像を形成させる際の画像形成処理条件を補正するためのテストパターンを検知する複数の検知センサ５ａ〜５ｃが設けられている。テストパターンとしては、例えば、色ずれ補正用テストパターン及び濃度補正用テストパターンといったものが挙げられる。

検知センサ５ａ〜５ｃは、それぞれ公知の光反射型フォトセンサ等の検知センサを用いることができる。検知センサ５ａ〜５ｃによりそれぞれ検知された検知結果に基づいて、テストパターンを用いた画像調整が行われる。例えば、基準色に対する各色のスキュー（傾き）、主走査レジストずれ量、副走査レジストずれ量及び主走査倍率誤差を含む各種のずれ量を算出し、その算出結果に基づいて画像調整に関する各種のずれ量を補正する。そして、こうして求められたずれ量に基づいて、中間転写ベルト１３０上にカラー画像を形成させる際の画像形成処理条件（色ずれ補正、濃度補正等）が補正される。

図２は、検知センサ５ａに関する概略構成図である。なお、検知センサ５ａ〜５ｃの内部構成は共通であるので、検知センサ５ｂ及び５ｃについては説明を省略する。検知センサ５ａは、１つの発光部１０ａと、２つの受光部１１ａ及び１２ａと、集光レンズ１３ａを有する。発光部１０ａは、光を照射する発光素子であり、例えば、赤外光を発生する赤外光ＬＥＤ、レーザ発光素子等が用いられる。この例では、受光部１１ａは、正反射型受光素子であり、受光部１２ａは、拡散反射型受光素子である。受光部１１ａ及び１２ａとしては、いずれも公知のフォトトランジスタを用いることができ、またフォトダイオード及び増幅回路等を備えた受光素子を用いることもできる。

検知センサ５ａでは、発光部１０ａから照射された光Ｌ１が、集光レンズ１３ａを透過した後、中間転写ベルト１３０のテストパターン（図示省略）に到達する。そして、光Ｌ１の一部は、テストパターン形成領域及びテストパターンを形成する現像剤層で正反射して正反射光Ｌ２となり、集光レンズ１３ａを再透過して受光部１１ａで受光される。光Ｌ１のテストパターン形成領域に対する入射角度と受光部１１ａに入射する正反射光Ｌ２のテストパターン形成領域に対する反射角度は等しくなるように設定されている。そのため、受光部１１ａは、正確に正反射光Ｌ２を受光することができる。
また、光Ｌ１の一部は、テストパターン形成領域及びテストパターンを形成する現像剤層で拡散反射して拡散反射光Ｌ３となり、集光レンズ１３ａを再透過して受光部１２ａで受光される。

図３は、検知センサの検知したデータを処理するブロック構成図である。テストパターン検知部である検知センサ５ａ〜５ｃは、それぞれ発光部１０ａ〜１０ｃと受光部１１ａ〜１１ｃ及び１２ａ〜１２ｃを備えている。画像形成装置１００の制御部は、検知センサ５ａ〜５ｃで検知したデータの処理に関する機能部として、ＣＰＵ１、ＲＯＭ２、ＲＡＭ３、インプット・アウトプット（Ｉ／Ｏ）ポート４、発光量制御部１４ａ〜１４ｃ、増幅部（ＡＭＰ）１５ａ〜１５ｃ、フィルタ部１６ａ〜１６ｃ、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部１７ａ〜１７ｃ、ファーストイン・ファーストアウト（Ｆｉｒｓｔ−Ｉｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ：ＦＩＦＯ）メモリ部１８ａ〜１８ｃ、及び、サンプリング制御部１９ａ〜１９ｃを備えている。

ＲＯＭ２には、画像形成装置１００をＣＰＵ１が制御するために必要な各種のプログラムが格納されている。そして、中間転写ベルト１３０にカラー画像を形成させる際の画像形成処理条件を補正する補正処理、テストパターンの主走査方向のずれ量を算出するずれ量算出処理、算出されたずれ量に基づく調整処理を含む各種の処理に関するプログラムも格納されている。
また、ＣＰＵ１は、必要に応じてＲＯＭ２からプログラムを読み出して画像形成装置１００の全体制御を行う。そして、ＣＰＵ１は、中間転写ベルト１３０及び発光部１０ａ〜１０ｃの劣化等が生じても確実に検知ができるように、発光量制御部１４ａ〜１４ｃにより発光量を制御する。そして、ＣＰＵ１は、受光部からの受光信号のレベルが常に一定になるように制御して、受光部１１ａ〜１１ｃからの検知信号を適当なタイミングでモニタする。このように、ＣＰＵ１及びＲＯＭ２は、画像形成装置全体の動作を制御する制御部として機能する。

書込制御部２０は、出力周波数を非常に細かく設定できる装置、例えば、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）を用いたクロッタジェネレータ等を備えており、設定した出力周波数を画像クロックとして用いて書込制御を行う。書込み制御部２０は、コントローラ２２から送信された画像データを画素クロックに基づいてＬＤ点灯制御部２１に出力し、画像データに応じてＬＤの点灯を制御することで感光体に画像を書き込むようになっている。コントローラ２２からは、画像データとともにテストパターンに対応する所定のパターンデータが出力されるようになっており、ＣＰＵ１からの書込制御信号に基づいて、後述するように、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置に対応して配置されるテストパターンの書込みが行われる。

次に、図３を参照しながら、検知センサ５ａ〜５ｃで検知されたデータの処理について説明する。ＣＰＵ１は、ＲＡＭ３を作業領域としてＲＯＭ２に格納されているプログラムを実行し、後述するテストパターンを検知する際に、Ｉ／Ｏポート４を介して発光量制御部１４ａ〜１４ｃを制御し、検知センサ５ａ〜５ｃのそれぞれの発光部１０ａ〜１０ｃから所要の光量の光ビームをそれぞれ照射する。
まず、検知センサ５ａの発光部１０ａから光ビームがテストパターンに照射され、その反射光が検知センサ５ａの受光部１１ａ及び１２ａでそれぞれ受光される。受光部１１ａ及び１２ａは、それぞれ受光した光ビームの光量に応じた検知データの信号を増幅部１５ａへ送信する。検知データの信号は、増幅部１５ａで増幅されてフィルタ部１６ａへ送信され、フィルタ部１６ａでライン検知データの信号成分のみを通過させてＡ／Ｄ変換部１７ａへ送信される。Ａ／Ｄ変換部１７ａでは、検知データがアナログデータからデジタルデータに変換される。そして、Ａ／Ｄ変換部１７ａで変換されたデジタルデータは、サンプリング制御部１９ａでサンプリングしてＦＩＦＯメモリ部１８ａに格納される。

検知センサ５ｂについても、検知センサ５ａの場合と同様に、受光部１１ｂ及び１２ｂから送信された検知データの信号について、サンプリングされたデジタルデータを生成してＦＩＦＯメモリ部１８ｂに格納する。検知センサ５ｃについても、検知センサ５ａの場合と同様に、受光部１１ｃ及び１２ｃから送信された検知データの信号について、サンプリングされたデジタルデータを生成してＦＩＦＯメモリ部１８ｃに格納する。こうして、テストパターンの検知が終了した後、格納された検知データは、Ｉ／Ｏポート４及びデータバスを介してＣＰＵ１及びＲＡＭ３にロードされ、ＣＰＵ１は、所定の演算処理を行って色ずれ調整量を求める。
ＣＰＵ１は、テストパターンの検知結果から求めた調整量に基づき、書き込み開始タイミングの設定や画素クロック周波数の変更等の処理を行うために書込制御部２０に対してその設定を行う。

図４は、テストパターンを用いた画像調整を行うための機能ブロック構成図である。制御部２００は、テストパターン形成部２００ａ、算出部２００ｂ、調整部２００ｃ及び調整モード設定部２００ｄを備えている。テストパターン形成部２００ａは、後述するように、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置に所定のテストパターンを形成する。算出部２００ｂは、テストパターン検知部２０１から送信されるテストパターンの検知結果に基づいてテストパターンの各種ずれ量を算出する。また、画像形成領域内の検知位置のテストパターンと画像形成領域外の検知位置のテストパターンとの間の位置ずれを示す検知差を算出して記憶部２０２に記憶する。

調整部２００ｃは、算出されたずれ量及び記億された検知差に基づいて画像調整を行う。調整モード設定部２００ｄは、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成して画像調整を行う第一調整モード又は画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成して画像調整を行う第二調整モードを設定する。そして、設定した調整モードに合わせてテストパターンを形成するように制御し、設定した調整モードに対応してずれ量を調整する。制御部２００は、調整したずれ量に合わせて画像形成条件を補正して、光照射部１０１、像形成部１０２及び転写部１０３を制御し、画像形成処理を行う。

図５は、位置ずれ調整用のテストパターンに関する説明図である。図５（ａ）は、位置ずれ調整用テストパターンの検知結果に関する波形例であり、図５（ｂ）は、位置ずれ調整用テストパターン中の１組のマークを示す図である。図６は、図５に示す位置ずれ調整用テストパターンの検知結果に基づくずれ量の算出に関する説明図である。
位置ずれ調整用テストパターンは、正反射光用の位置合わせのための所定のパターンを備えたマークであり、図５（ｂ）に示すように、Ｙ、Ｋ、Ｍ及びＣの各色の順に形成された横線パターン及び斜線パターンを１組（図中に符号３０で示す部分）とし、８組分を副走査方向に配列し、検知センサ５ａ〜５ｃに対応させて３列分からなるテストパターンとなっている。
横線パターンは、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの主走査方向Ｘ１に沿って所定幅と所定長に形成された各色の４本の直線状パターンであり、斜線パターンは、感光体１２０ｙ〜１２０ｃの主走査方向Ｘ１及び副走査方向Ｘ２に対して所定の傾斜角（例えば、４５°）で所定幅と所定長に形成された各色の４本の斜線状パターンである。

位置ずれ調整用テストパターンは、感光体１２０ｙ〜１２０ｃにそれぞれＹ〜Ｃの色に対応する８組分の横線パターン及び斜線パターンを形成し、中間転写ベルト１３０上に転写して組み合わせることによって、図５に示す配列のように形成する。図５（ｂ）では、検知センサ５ａ〜５ｃの中心が中間転写ベルト１３０上の副走査方向Ｘ２を移動する軌跡を一点鎖線３１ａ〜３１ｃで示しており、図５（ｂ）に示すように、一点鎖線３１ａ〜３１ｃが位置ずれ調整用テストパターンの中心を通過する場合に、位置ずれのない理想の軌跡となる。
なお、図５及び図６では、中間転写ベルト１３０上に、副走査方向Ｘ２（中間転写ベルト１３０の搬送方向）の上流側からＹ、Ｋ、Ｍ、Ｃの順に横線パターン及び斜線パターンを配列した例を示したが、横線パターン及び斜線パターンの色の順番は、適宜変更することが可能で、他の順番で配列するようにしてもよい。

中間転写ベルト１３０上に形成された位置ずれ調整用のテストパターンの３列のマーク列を、主走査方向に配列された検知センサ５ａ〜５ｃによって検知する。図５（ａ）に示す波形は、検知センサ５ａ〜５ｃの検知結果うち１つの波形が描かれているが、他の検知結果の波形も同様の波形が得られるので、図示を省略する。検知センサ５ａ〜５ｃは、横線パターンと斜線パターン以外の部分では中間転写ベルト１３０の表面を検知するので、例えば、中間転写ベルト１３０の表面が白色の場合、その検知レベルを基準レベルとすれば、各色で形成される横線パターン及び斜線パターンの箇所では、図５（ａ）に示すように、検知レベルが低下するようになる。図５（ａ）では、破線で示すスレッシュホールド電圧レベル（電圧値）Ｖｔｈが設定されている。そのため、中間転写ベルト１３０の汚れなどで検知レベルが低下した場合でも、スレッシュホールド電圧値Ｖｔｈよりレベル低下が検知された位置を横線パターン又は斜線パターンの位置として検知すれば、検知精度を向上させることができる。

検知センサ５ａ〜５ｃによって位置ずれ調整用テストパターンの８組分の各横線パターンと各斜線パターンの位置を検知し、その検知結果に基づいて基準色（図６では、ブラック：Ｋ）に対する他の色（イエロー：Ｙ，シアン：Ｃ，マゼンタ：Ｍ）のスキュー、主走査レジストずれ量、副走査レジストずれ量及び主走査倍率誤差を算出する。算出値に基づいて、検知センサ５ａ〜５ｃの中心位置と位置ずれ調整用テストパターンの中心位置とのずれ量を求め、次回の位置ずれ調整用テストパターン形成時に参照する位置ずれ量として記憶する。また、スキュー、主走査レジストずれ量、副走査レジストずれ量及び主走査倍率誤差の各種のずれ量の調整値を求めることができる。

さらに、検知センサ５ａ〜５ｃによって３列分のマーク列を検知し、各検知結果の平均値を算出すれば、算出結果からスキュー、副走査レジストずれ、主走査レジストずれ及び主走査倍率誤差のずれ量を求めることにより、各色のずれ量を精度良く求めることができる。そして、各色のずれ量をこのように調整することによって各色のずれが極めて少ない高画質の画像が形成できる。各種のずれ量、調整量の算出及び調整量に基づく画像形成処理の補正処理の実行命令は、調整モード設定部２００ｄにより行われる。そして、検知された位置ずれ調整用テストパターンは、図１のクリーニング部１３９によって除去される。

次に、位置ずれ調整用テストパターンを検知したときの各種ずれ量の具体的な算出方法について図６を用いて説明する。なお、図６では、検知センサ５ａによって位置ずれ調整用テストパターンを検知する場合について説明するが、他の検知センサ５ｂ及び５ｃについても同様である。
検知センサ５ａは、位置ずれ調整用テストパターンのマーク列を、予め決められた一定のサンプリング時間間隔で検知し、図３で説明したように、検知結果をＣＰＵ１に送信する。ＣＰＵ１は、検知センサ５ａから検知結果を受信すると、検出結果及びサンプリング時間間隔に基づいて横線パターンの各色の間隔並びに横線パターンとそれぞれ対応する色の斜線パターンとの間隔の長さを算出する。このように間隔値を算出して、各間隔値を比較することで各種のずれ量を算出することができる。

まず、副走査レジストずれ量（副走査方向の色ずれ量）の算出では、横線パターンの検知データを用いて、基準色（Ｋ）のパターンと対象色のＹ、Ｍ、Ｃの各パターンとの間の間隔値（ｙ１、ｍ１、ｃ１）を算出し、予め記憶させておいた初期設定の間隔値（ｙ０、ｍ０、ｃ０）と比較する。そして、検知した間隔値及び初期設定の間隔値の差分（ｙ１−ｙ０、ｍ１−ｍ０、ｃ１−ｃ０）を基準色（Ｋ）に対するＹ、Ｍ、Ｃの各色の副走査レジストずれ量とすることができる。

また、主走査レジストずれ量（主走査方向の色ずれ量）の算出では、まず、Ｋ〜Ｃの各色の横線パターン及び斜線パターンの間隔値（ｙ２、ｋ２、ｍ２、ｃ２）を算出する。算出したこれらの間隔値を用いて、基準色（Ｋ）の間隔値とそれ以外の色の間隔値との差分を算出する。すなわち、ＫとＹとの間隔値の差分（ｋ２−ｙ２）、ＫとＭとの間隔値の差分（ｋ２−ｍ２）及びＫとＣとの間隔値の差分（ｋ２−ｃ２）が算出される。斜線パターンは、主走査方向に対して所定の角度だけ傾斜しているため、主走査方向にずれを生じている場合、横線パターンとの間の間隔が基準となる色の間隔よりも広がったり狭まったりするため、これらの差分を主走査レジストずれ量とすることができる。

スキュー及び主走査倍率誤差についても、検知センサ５ａ〜５ｃの検出結果を組み合せて求めることができる。スキューについては、検知センサ５ａ及び５ｃの検知結果から算出される副走査レジストずれ量の差分を算出することで取得することができる。主走査倍率誤差については、検知センサ５ａと５ｂ、検知センサ５ｂと５ｃのそれぞれの主走査レジストずれ量の差分を算出することで取得することができる。

そして、こうして算出した各種のずれ量に基づいて、ずれ量の調整処理が行われる。ずれ量がなくなるように調整することが理想であるが、後述するように、走査線の曲がり特性に応じて画質劣化が最小限となるようにずれ量の調整処理が行われる。ずれ量の調整に基づいて、中間転写ベルト１３０にカラー画像を形成させる際の画像形成処理条件を補正する画像補正処理を実行する。補正処理としては、例えば、ずれ量に対応して感光体１２０ｙ〜１２０ｃに対する各色に対応した光ビームＹ〜Ｃの発光タイミングを補正することにより行うことができる。また、光ビームを反射する反射ミラーの傾きを調整することにより行うこともできる。反射ミラーの傾きの調整には、反射ミラーに取り付けたステッピングモータを駆動して行う。また、画像データ自体を変更することによってずれ量の調整に合わせた補正を行うこともできる。

図７は、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する場合の説明図である。この例では、中間転写ベルト１３０に形成された多色現像剤像である画像Ｇの間にテストパターンを形成している。画像Ｇを連続形成中に色ずれ調整等の画像調整を行う場合には、画像形成処理する用紙の間隔いわゆる紙間にテストパターンを形成して行う。しかし、通常の動作では、こうした紙間がテストパターンを形成するのに十分な間隔が確保できないため、紙間を広げてテストパターンの形成を行っているが、画像形成処理の効率が低下してしまう。一方で、画像Ｇを形成する画像形成領域Ｈ内の検知センサに対してもテストパターンを形成することができるので、色ずれ補正精度を向上させることが可能となる。このように、主走査方向の画像形成領域内とそれに対応する検知センサに対してテストパターンを形成して行う画像調整処理は、上述した紙間だけではなく、画像形成処理終了後又は装置の電源投入直後といったタイミングで行うこともできる。

図８は、画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する場合の説明図である。この例では、画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成するので、画像形成処理と並行してテストパターンを形成することができる。画像形成処理と並行してテストパターンを形成する場合、検知センサのうち少なくとも１つを画像Ｇの主走査方向の画像形成領域外に配置する。この例では、３つの検知センサ５ａ〜５ｃのうち、左右２箇所の検知センサ５ａ及び５ｃを画像形成領域外に配置している。画像形成処理と並行してテストパターンを形成して画像調整を行う場合、画像調整を実行する際に画像形成処理を停止する、いわゆるダウンタイムを発生させることがなく、画像形成処理の効率性を低下させない利点がある。その反面、画像形成領域外での検知センサの検知結果しか得られないため、画像形成領域内での検知センサの検知結果に基づく場合に比べて画像調整の精度が低下する。

本発明では、図７に示す画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置のテストパターンに基づく検知センサの検知結果による第一調整モードと、図８に示す画像形成領域外の検知位置のテストパターンに基づく検知センサの検知結果による第二調整モードを設定し、第一調整モード実行時にテストパターンの検知差、特に画像形成領域外及び画像形成領域内の検知位置のテストパターンの間の位置ずれを示す検知差を算出して記憶しておき、第二調整モード実行時に、記憶したテストパターンの検知差を用いて画像形成条件を調整することで、画像形成処理の補正精度を向上させることができる。

また、これら２つの調整モードは、画像形成処理した処理枚数及び装置内温度の変化に基づいて行うように設定する。第一調整モードは、前回の実行時から１００枚処理した場合又は１０℃の温度変化があった場合に行い、第二調整モードは、前回の実行時から５０枚処理した場合又は５℃の温度変化があった場合に行うように設定する。第二調整モードは、画像形成処理の効率を低下させることがないので、第一調整モードよりも、頻繁に行うことで、画像形成処理の効率を低下させることなく画像調整を行って画像形成処理の補正精度を向上させることが可能となる。

図９は、光ビームの走査線の曲がり成分に関する説明図である。画像形成処理では主走査方向に光ビームを走査させて行うが、図１に示す光学系１１１〜１１３の特性により副走査方向に湾曲した特性、いわゆる走査線の曲がりが生じる。初期の曲がり成分は、装置の組み立て時に補正されて出荷される。しかし、温度変化などの装置環境変化や装置自体の状態に変化が生じると、走査線の曲がり特性も変化してしまう。図９では、特性Ａ及び特性Ｂとして、それぞれ異なる方向への曲がり特性が示されている。異なる色で特性Ａ及び特性Ｂの曲がり特性が生じると、色ずれが大きくなって画質劣化の原困となる。

図１０は、走査線の曲がりによる副走査方向の色ずれに関する説明図である。図９に示す特性Ａ及び特性Ｂの曲がり成分をブラック（Ｂｋ）及びマゼンタ（Ｍａ）でそれぞれ生じている場合を例示している。図７に示すように、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する場合、画像形成領域外の検知位置に形成されたテストパターンに対応する検知センサ５ａ及び５ｃの検知結果に基づく副走査レジストずれ量の調整では、状態１に示すように曲がった走査線の両側が一致するように調整される。そのため、画像形成領域内では副走査方向の色ずれが画像に顕著に現れてしまう。それに対して、本発明では、曲がり成分による画像形成領域内及び画像形成領域外の検知センサの検知結果に基づく検知差を記憶しておき、記憶した検知差により画像形成領域内においても副走査レジストの色ずれの調整を行うことができる。そのため、状態２に示すように、画像形成領域内の副走査方向の色ずれが画像に与える影響を最小限にとどめることが可能となる。

図１１は、テストパターンの検知差を算出する方法に関する説明図であり、図１２は、算出された検知差を使用して副走査方向のずれ量を算出する方法に関する説明図である。
図７に示すように、複数の検知センサのすべてに対応してテストパターンを形成して画像調整を行う場合には、各検知センサの検知結果に基づいてテストバターンの間の検知差を算出して記憶しておく。テストパターンを検知する場合、テストパターンが検知センサの検知位置に搬送されるタイミングより前にある程度余裕をもって検知動作が開始される。検知動作開始後テストパターンが検知されるまでのサンプリング回数に基づいてテストパターンの位置が検知される。例えば、中間転写ベルトの搬送速度が１００ｍｍ／ｓ、検知センサのサンプリング周波数が１００ｋＨｚに設定されている場合には、テストパターンの検知動作開始位置から１００００回サンプリングが実施されてテストパターンが検知されたとすると、検知動作開始位置からテストパターンの検知位置までの長さは以下の通り算出される。
(1/100kHz)×10000回×100mm/s=10mm

そして、図１１に示すように、検知センサ５ａ〜５ｃについて、テストパターンの検知動作開始位置Ｓからテストパターンの検知位置までの長さをそれぞれ、Ｌａ〜Ｌｃとすると、テストパターンの検知差Ｌは、以下の式により算出される。
Ｌ＝（Ｌａ十Ｌｃ）／２−Ｌｂ
検知差Ｌをすべての色について算出して各色の走査線曲がり量としてＲＡＭに記憶しておく。

記憶しておいたテストパターンの検知差Ｌは、画像形成領域外の検知位置に形成したテストパターンを検知して画像調整を行う場合に用いる。図１２では、図８と同様に、画像形成処理と並行して画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成し、検知センサ５ａ及び５ｃによりテストパターンを検知する場合を示している。この例では、検知センサ５ａ及び５ｃにより検知動作開始位置Ｓからテストパターンまでの実際の長さがＬａ’及びＬｃ’と算出された場合、図１０に示すように、予め算出されたテストパターンの検知差Ｌを用いて、長さを（Ｌａ’十Ｌ／２）及び（Ｌｃ’＋Ｌ／２）に補正して副走査方向のずれ量を算出する。
このように、走査線の曲がり成分も考慮して副走査方向のずれ量を算出することで、画像形成領域内の副走査方向の色ずれが画像に与える影響を最小限にとどめることが可能となる。なお、検知した長さを補正する場合に、検知差Ｌの半分の長さをそれぞれ加算しているが、必要に応じて別の算出方式で補正を行うこともできる。

図１３は、テストパターンの検知差を算出する別の方法に関する説明図であり、図１４は、算出された検知差を使用して副走査方向のずれ量を算出する別の方法に関する説明図である。
この例では、図７に示すように、複数の検知センサのすべてに対応してテストパターンを形成して画像調整を行う場合に、各検知センサの基準色とそれ以外の色との間の間隔を算出し、算出された間隔について間隔差を算出して検知差として記憶しておく。図１３では、検知センサ５ａ〜５ｃについて基準色（Ｋ；ブラック）に対する他の色（Ｍ；マゼンタ）のテストパターンの間隔Ｄａ〜Ｄｃを算出する。テストパターンの間隔は、図１１で説明したように、中間転写ベルトの搬送速度、検知センサのサンプリング周波数及び基準色と他の色とのテストパターンのサンプリング回数差に基づいて算出される。そして、図１１で説明した場合と同様に、算出されたテストパターンの間隔Ｄａ〜Ｄｃにより、テストパターンの間隔差Ｄは、以下の式により算出される。
Ｄ＝（Ｌａ十Ｌｃ）／２−Ｄｂ
図１３では、マゼンタ（Ｍ）について例示しているが、シアン（Ｃ）及びイエロー（Ｙ）についても同様に間隔差を算出し、各色の走査線曲がり量による基準色との間のテストパターンの間隔差としてＲＡＭに記憶しておく。

記憶しておいたテストパターンの間隔差Ｄは、画像形成領域外に形成したテストパターンを検知して画像調整を行う場合に用いる。図１４では、画像形成処理と並行して画像形成領域外にテストパターンを形成し、検知センサ５ａ及び５ｃによりテストパターンを検知する場合を示している。この例では、検知センサ５ａ及び５ｃにより基準色と他の色との間のテストパターンの間隔の長さがＤａ’及びＤｃ’と算出された場合、図１３に示すように、予め算出されたテストパターンの間隔差Ｄを用いて、副走査方向のずれ量を
｛（Ｄａ’十Ｄｃ’）／２十Ｄ｝／２
で算出して補正する。このように、走査線の曲がり成分も考慮して副走査方向のずれ量を算出することで、画像形成領域内の副走査方向の色ずれが画像に与える影響を最小限にとどめることが可能となる。なお、副走査方向のずれ量を補正する場合に、上述した算出式以外の方式で補正を行うこともできる。

図１５は、テストパターンに基づいて画像調整を行う場合の処理フローである。まず、上述したように、画像調整を行う調整モードを設定するか判定する（Ｓ１）。調整モードとしては、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する第一調整モード又は画像形成領域外の検知位置にテストパターンを形成する第二調整モードが設定される。第一調整モードは、画像形成領域内の検知位置にテストパターンを形成するため、画像形成処理の効率を低下させることから、第二調整モードよりも低い頻度で行われる。例えば、装置の電源投入直後、印刷ジョブの終了後、所定枚数の画像形成処理後、装置内の温度変化に対応して第一調整モードを設定する。第二調整モードは、画像形成処理の効率に影響しないため適宜実行すればよく、所定枚数の画像形成処理後又は装置内の温度変化に対応して設定することができる。また、調整モードは利用者が必要に応じて設定可能にすることもできる。

調整モードを設定する場合（Ｓ１；ＹＥＳ）、設定された調整モードに対応してテストパターンの形成処理が行われる（Ｓ２）。そして、形成されたテストパターンに対応して検知センサによる検知処理が行われて（Ｓ３）、テストパターンのずれ量の算出処理が行われる（Ｓ４）。第一調整モードの場合には、画像形成領域内及び画像形成領域外の検知位置のテストパターンの検知差が算出されて記憶される。算出されたずれ量及び検知差に基づいてずれ量の調整が行われ（Ｓ５）、第二調整モードの場合には、算出されたずれ量及び記憶された検知差に基づいてずれ量の調整が行われる。以後、次回の調整モードが設定されるまで、ずれ量の調整に基づいて画像形成処理条件が変更されて画像形成処理が行われる。調整モードが設定されない場合（Ｓ１；ＮＯ）には、そのまま終了する。

１・・・ＣＰＵ、２・・・ＲＯＭ、３・・・ＲＡＭ、４・・・Ｉ／Ｏポート、５ａ〜５ｃ・・・検知センサ、１０ａ〜１０ｃ・・・発光部、１１ａ〜１１ｃ・・・受光部、１２ａ〜１２ｃ・・・受光部、１３ａ〜１３ｃ・・・集光レンズ、１４ａ〜１４ｃ・・・発光量制御部、１５ａ〜１５ｃ・・・増幅部、１６ａ〜１６ｃ・・・フィルタ部、１７ａ〜１７ｃ・・・Ａ／Ｄ変換部、１８ａ〜１８ｃ・・・ＦＩＦＯメモリ部、１９ａ〜１９ｃ・・・サンプリング制御部、２０・・・書込制御部、２１・・・ＬＤ点灯制御部、２２・・・コントローラ、１００・・・画像形成装置、１０１・・・光照射部、１０２・・・像形成部、１０３・・・転写部、１３０・・・中間転写ベルト。

特開２００６−２９３２４０号公報 特開２００９−１６９０３１号公報

Claims (8)

1. 複数の像担持体と、帯電した前記像担持体のそれぞれを露光して潜像を形成する光照射部と、前記像担持体に形成された潜像をそれぞれ互いに異なる色の現像剤からなる複数色の現像剤で現像する像形成部と、前記像担持体にそれぞれ形成された像を、前記像担持体と対向する転写位置を移動する中間転写体上に重ね合わせて転写してカラー像を得る第１転写部と、前記中間転写体上に転写形成された像を転写材に転写する第２転写部と、前記転写材に画像形成処理を行うように各部を制御するとともに前記像担持体にそれぞれ形成されて前記中間転写上に転写されるテストパターンを複数の検知位置に形成する制御部と、前記テストパターンを検知するテストパターン検知部とを備え、
   前記制御部は、すべての前記検知位置の前記テストパターンを形成して画像調整を行う第一調整モード又は一部の前記検知位置の前記テストパターンを形成して画像調整を行う第二調整モードを設定する調整モード設定部と、前記第一調整モードの前記テストパターンに対する前記テストパターン検知部の検知結果に基づいて異なる前記テストパターンの間の検知差を算出して記億する算出部と、第二調整モードにおいて前記検知差を用いて画像調整を行う調整部とを備える画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、複数の前記検知位置は、画像形成領域内及び画像形成領域外に配置されており、前記算出部は、画像形成領域内の前記検知位置の前記テストパターンと画像形成領域外の前記検知位置の前記テストパターンとの間の検知差を算出する画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、前記算出部は、画像形成領域外の前記検知位置の前記テストパターンの検知結果の平均値と画像形成領域内の前記検出位置の前記テストパターンの検知結果との差分を前記検知差として算出する画像形成装置。
4. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記第二調整モードにおいて画像形成領域外の前記検知位置の前記テストパターンを画像形成処理と並行して形成する画像形成装置。
5. 請求項２から４のいずれかに記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記第一調整モードにおいて画像形成領域内の前記検知位置の前記テストパターンを画像形成処理する画像と画像との間の領域に形成する画像形成装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の画像形成装置において、前記調整モード設定部は、前記第一調整モードを前記第二調整モードよりも低い頻度で行う画像形成装置。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の画像形成装置において、前記算出部は、各色の前記テストパターンの間の位置ずれに関するずれ量を算出し、前記調整部は、前記第二調整モードにおいて前記検知差により前記ずれ量を補正して画像調整する画像形成装置。
8. 複数の像担持体を帯電させて露光することで潜像を形成し、前記像担持体に形成された潜像をそれぞれ互いに異なる色の現像剤からなる複数色の現像剤で現像して中間転写体上に重ね合わせて転写してカラー像を形成し、前記中間転写体上に転写形成されたカラー像を転写材に転写する画像形成方法であって、
   前記像担持体にそれぞれ形成されて前記中間転写上の複数の検知位置に転写されるテストパターンについてすべての検知位置に形成して画像調整を行う第一調整モード又は一部の検知位置に形成して画像調整を行う第二調整モードを設定し、前記第一調整モードの前記テストパターンの検知結果に基づいて異なる前記テストパターンの間の検知差を算出して記憶し、前記第二調整モードにおいて前記検知差を用いて画像調整を行う画像形成方法。

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