JP2015222377A - 画像形成装置、位置ずれ量の補正方法、コンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】複数色の画像を並べたパターン像を形成する際に隣り合う画像同士が過度に接近するほど位置ずれが生じているときに、各画像の位置が正しく検出され、これによって補正がされたのかどうかの判別ができないという問題を解決する。【解決手段】隣り合う画像の色に応じて異なる規定値を設定しておく。そして、光学的に検知したパターン像の画像間の間隔が規定値未満になるほど接近した場合（Ｓ１０６：ＮＯ、Ｓ１１０：ＮＯ）、該間隔を補正せずに、報知情報を出力する（Ｓ１１１）ことにより、誤った位置に基づく補正を抑制する。【選択図】図１０

Description

本発明は、複数色の画像を並べたパターン像の各画像の位置を正しく検出する、画像の位置ずれ検知技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について、それぞれ、帯電、露光、現像、転写のプロセスを経て画像を形成し、各画像を重ね合わせてカラー画像を印刷するタンデム方式のものがある。タンデム方式では各色を一度に印刷を行うため、印刷速度が速いという利点がある。反面、各色の画像形成のタイミング等を正確に制御しないと画像の位置ずれが生じ、色ずれにつながる。このような問題を解消するため、特許文献１には、色ずれ検出パターンを用いて画像の位置を補正する技術が開示されている。すなわち、中間転写ベルトに複数色の画像を並べた色ずれ検出パターンを形成し、これを光学センサ等で検出したときのタイミングで画像間の位置ずれ量を算出する。位置ずれ量は、例えば画像形成手段の画像形成タイミングを変えることで補正される。

色ずれ検出パターンとその検知結果例を図１１に示す。図１１の例では、イエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、複合画像（ブラックとマゼンタとの複合）の色ずれ検出パターン1-(3)と、光学センサによるセンサ出力１-(2)が示されている。色ずれ検出パターンが形成される中間転写ベルトは一般的には無彩色、例えばブラックである。そのため、発光部からの光の反射率は、中間転写ベルトよりも色ずれ検出パターン1-(3)が形成された領域の方が大きくなる。但し、ブラック画像1-(5)については、中間転写ベルトからの反射率と同じになる。このセンサ出力1-(2)のセンサ出力を閾値1-(4)で２値化することにより、パルス波形1-(1)が得られる。このパルス波形1-(1)の出力タイミングに基づいて位置ずれ量が算出される。

図１２は、複合画像の構造説明図である。複合画像2-(1)は、１つのマゼンタ画像2-(3)を一対のブラック画像2-(2)で挟むように形成される。複合画像2-(1)を側面から見たのが2-(4)である。つまり、マゼンタ画像2-(3)の上にブラック画像2-(2)の一部が重なっている。これらのブラック画像のマゼンタ画像に対する位置がずれた場合、図１１に示した出力タイミングが変わる。これにより、複合画像の場合の位置ずれ量を算出することができる。

位置ずれ量の検知結果に応じてリミッタを設けることも行われている。例えば、ユーザによるドラムカートリッジ交換時や、サービスマンによるレーザスキャナ交換時に、不適切な取付けが行われると位置ずれ量が異常に大きくなることがある。この状態で検知された位置ずれ量に基づいて位置ずれ量の補正を行うと補正量が異常に大きくなる。反面、その補正が無意味になることがある。この場合は、制御系の機構や部品の動作にストレスがかかり、装置故障の原因となる。このような問題を解決するため、特許文献２に開示された技術では、色ずれの補正量が規定値より大きい場合に補正を行わないようにリミッタを設けている。

特開２０１２−３２３４号公報 特開２００４−６９９０８号公報

ドラムカートリッジやレーザスキャナの不適切な取付などにより、隣り合う画像同士が過度に接近する場合がある。このような場合、各画像の位置を正しく検知することができなくなる。つまり、位置ずれ量は算出できても、それが正確である保障がない。そのため、特許文献１，２に開示された技術を用いて補正やリミットを行うと、画像を正しく補正できない場合がある。また、従来のこの種の画像形成装置では、正しく補正ができていないことがユーザに明示されないため、ユーザが気づかずに位置ずれが生じたままの画像を形成してしまうおそれがあった。

本発明の目的は、測定用画像の相対的な位置を高精度に検出することにある。

本発明の画像形成装置は、複数色の画像が並ぶパターン像を画像形成媒体に形成する像形成手段と、前記パターン像が所定幅の検知領域を通過するように前記画像形成媒体を搬送する搬送手段と、前記パターン像が前記検知領域を通過する際に、隣り合う画像の間隔を光学的に検知する検知手段と、検知された画像同士が予め定めた規定値を超えて接近し又は重なっているときに、当該画像間の間隔が補正される前に報知情報を出力する報知手段とを備えるものである。

本発明によれば、測定用画像の相対的な位置を高精度に検出できる。

本実施形態に係る画像形成装置の概略断面図。 色ずれ検知センサの模式図。 色ずれ検出パターンと検知領域の説明図。 色ずれ検知センサの出力信号の説明図。 画像形成装置の機能構成図。 色ずれ検出パターンの模式図。 色ずれ状態を示す模式図。 有彩色パターンの補正のリミットを示す模式図。 無彩色パターンの補正のリミットを示す模式図。 補正処理の手順説明図。 色ずれ検出パターンとその検知結果の説明図。 ブラック検知用の色ずれ検出パターンの構造説明図。

以下、本発明の実施の形態例を説明する。本実施形態では、画像の位置ずれ検知機能を有する画像形成装置の例を説明する。この画像形成装置は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等に搭載されるもので、複数色の画像が並ぶパターン像を用い、このパターン像の隣り合う画像同士の間隔を光学的に検知する。パターン像は、有彩色画像同士、および、有彩色画像と無彩色画像とが隣り合う複合画像を含むものであれば、どのような画像であっても良い。本実施形態では、便宜上、上述した色ずれ検出パターンを用いる。つまり、無彩色画像については、その中間に有彩色画像が挟まれた複合画像であるものとする。なお、本実施形態に記載される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

まず、本実施形態が適用される画像形成装置の概要を説明する。図１は、この画像形成装置１の概略断面図である。画像形成装置１は、それぞれ異なる色の画像を形成する４つの画像形成部ＩＭＧ−Ｙ、ＩＭＧ−Ｍ、ＩＭＧ−Ｃ、ＩＭＧ−Ｋを有する。画像形成部ＩＭＧは、感光ドラム２ａ〜２ｄ、帯電器３ａ〜３ｄ、クリーナ４ａ〜４ｄ、レーザ走査ユニット５ａ〜５ｄ、一次転写部６ａ〜６ｄ、及び、現像器７ａ〜７ｄを有する。感光ドラム２ａ〜２ｄは、その表面に感光体を有する。感光ドラム２ａ〜２ｄは不図示のモータによって矢印方向に回転駆動される。帯電器３ａ〜３ｄが感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を一様に帯電し、レーザ走査ユニット５ａ〜５ｄが、画像形成装置１に転送された画像データに基づく光によって感光ドラム２ａ〜２ｄを露光する。これにより、感光ドラム２ａ〜２ｄ上に画像データに基づいた静電潜像が形成される。

現像器７ａ〜７ｄは、感光ドラム２ａ〜２ｄ上の静電潜像をトナー（現像剤）を用いて現像する。感光ドラム２ａ〜２ｄ上の静電潜像は顕像化する。感光ドラム２ａ〜２ｄには、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック用の画像が担持される。一次転写部６ａ〜６ｄは感光ドラム２ａ〜２ｄ上の画像を画像形成媒体の一例となる中間転写ベルト８に重なるように転写する。これによって、中間転写ベルト８はフルカラーの画像（重畳画像）が担持される。なお、クリーナ４ａ〜４ｄは、一次転写部６ａ〜６ｄにより感光ドラム２ａ〜２ｄから中間転写ベルト８に転写されずに、感光ドラム２ａ〜２ｄに残留したトナーを清掃する。

中間転写ベルト８は、ローラ１０、１１、２１に架け回されている。中間転写ベルト８はローラ１０が回転することによって矢印方向に搬送される。中間転写ベルト８を介してローラ２１の反対側には二次転写部２２が設けられている。二次転写部２２は、ニップ部ＳＴＲにおいて、中間転写ベルト８上の画像を、給紙カセット１７や手差しトレイ１３から給紙したシートＳに転写する。クリーナ１２は、二次転写部２２により中間転写ベルト８からシートＳに転写されずに、中間転写ベルト８に残留したトナーを清掃する。なお、感光ドラム２ａ〜２ｄや中間転写ベルト８は、画像を担持する像担持体に相当する。

給紙カセット１７に収容されたシートＳは、ピックアップローラ１８により給紙され、搬送ローラ１９、及び２０によってレジストレーションローラ１６に向けて搬送される。また、手差しトレイ１３に積載されたシートＳは、ピックアップローラ１４により給紙され、搬送ローラ１５によってレジストレーションローラ１６に向けて搬送される。レジストレーションローラ１６は、中間転写ベルト８上の画像がニップ部ＳＴＲに到達するタイミングに合わせるように、シートＳをニップ部ＳＴＲへ向けて搬送する。なお、ピックアップローラ１４、及び１８、搬送ローラ１５、１９、及び２０、レジストレーションローラ１６の各々は不図示のステッピングモータにより回転駆動される。

画像が転写されたシートＳは定着装置２３に搬送される。定着器２３は、熱と圧力によってシートＳ上の画像をシートに定着させる。排紙ローラ２４は定着器２３により画像が定着されたシートＳを排紙トレイ２５に排出する。

画像形成装置１は、原稿の画像や外部のＰＣから転送された画像データに基づく画像を形成する他に、各画像形成部ＩＭＧ−Ｙ〜ＩＭＧ−Ｋによりに形成される色成分毎の画像の相対的な位置を補正するため、色ずれ検出パターンを形成する。以下、色ずれ検出パターンを形成する場合について説明する。感光ドラム２ａ〜２ｄに、レーザ走査ユニット５ａ〜５ｄから色ずれ検出パターンに対応する強度のレーザが照射されると、色ずれ検出パターンに対応した静電潜像が形成される。感光ドラム２ａ〜２ｄの色ずれ検出パターンに対応した静電潜像は、現像器７ａ〜７ｄによって現像されて色ずれ検出パターンが形成される。この色ずれ検出パターンは、一次転写部６ａ〜６ｄで中間転写ベルト８に転写される。中間転写ベルト８上の色ずれ検出パターンは、中間転写ベルト８が矢印方向へ搬送されることによって後述する検知領域へ搬送される。

感光ドラム２ｄよりも中間転写ベルト８の搬送方向の下流側には、色ずれ検知センサ４０が設けられている。色ずれ検知センサ４０は、後述する発光制御部７１４（図５）により制御される光学センサであり、図２に示すように、発光部５１と受光部５２とを有する。発光部５１は中間転写ベルト８に向けて光を照射する。検知領域５４は、発光部５１から照射され、レンズ５３を介して受光部５２により反射光が受光される領域である。レンズ５３は反射光を集光する。受光部５２は、受光光量が多いほど大きなレベルの検知信号を出力する。この検知信号は色ずれ検出パターンの検知タイミングを算出するためにコンパレータ５２（図５）によって、ハイレベルの信号とローレベルの信号に２値化される。

図３（ａ）〜（ｅ）は、色ずれ検出パターンが所定幅の検知領域５４を一定速度で通過する様子を時系列に示した模式図である。また、図４は、色ずれ検知センサ４０の出力信号（以下、「センサ出力」という。）と２値化後の信号波形（以下、「２値化波形」という。）である。ここでは、マゼンタ画像１３０１を光学的に検知した場合の例を示す。測定用画像の１つであるマゼンタ画像１３０１と検知領域５４との位置関係が図３の（ａ）〜（ｅ）であるときのセンサ出力が図４に示された（ａ）点〜（ｅ）点に対応する。図４において、マゼンタ画像１３０１以外の中間転写ベルト８（無彩色）からの反射光を受光した際の出力レベルがレベルＢとなる。マゼンタ画像１３０１からの反射光を受光した際の出力レベルがレベルＡとなる。マゼンタ画像１３０１の反射率は、中間転写ベルト８の反射率よりも高いため、レベルＡの出力レベルはレベルＢよりも大きくなる。このレベルＡとレベルＢとの間に閾値を設けることで、マゼンタ画像１３０１の検知信号が２値化される。

図４において、センサ出力が閾値以下に低下するとローレベルの信号が出力される。ハイレベルからローレベルに変化したタイミングが２値化波形の立ち下がりエッジ７１２ｂに相当する。他方、センサ出力が閾値よりも上昇するとハイレベルの信号が出力される。ローレベルからハイレベルに変化したタイミングが２値化波形の立ち上がりエッジ７１２ａに相当する。このとき、センサ出力の立ち上がり時間とセンサ出力の立ち下がり時間とは等時間となる。立ち上がり時間は（ｂ）点から（ｃ）点までの時間である。立ち下がり時間は、（ｃ）点から（ｄ）点までの時間である。また、センサ出力の立ち上がりの直前（ｂ）点とセンサ出力の立ち下がりの直後（ｄ）点は、共に中間転写ベルト８からの反射光を受光した際の出力レベルとなる。そのため、（ｂ）点と（ｃ）点の出力は等レベルとなる。よって、センサ出力の波形は、（ｃ）点を軸に線対称となる。また、閾値で２値化した波形の立ち下がりエッジ７１２ｂから立ち上がりエッジ７１２ａまでの期間の中央値７１２ｃがマゼンタ画像１３０１の中心と一致する。つまり、この中央値７１２ｃをマゼンタ画像１３０１の形成位置とみなすことができる。同様に、センサ出力の立ち上がりの直前（ｂ）点とセンサ出力の立ち下がりの直後（ｄ）点の出力レベルが等しければ、その中央値７１２ｃをマゼンタ画像１３０１の形成位置とみなすことができる。なお、本例では、色ずれ検出パターンとしてマゼンタ画像の例を説明したが、イエロー画像、シアン画像、ブラックとマゼンタとの複合画像の場合も同様となる。

次に、図５の機能構成図を参照して、画像形成装置１における位置ずれ検知機能について説明する。この機能は、画像形成装置１に実装されたＣＰＵ（Central Processing Unit）７０がＲＯＭ（Read Only Memory）７３などに記録されたコンピュータプログラムを実行することにより実現される。コンピュータプログラムは、ＣＰＵ７０を、閾値調整部７１１、パターン読取部７１２、位置ずれ管理部７１３、発光制御部７１４、Ａ／Ｄコンバータ７１５、パターン形成部７１７、パターン間隔算出部７１８、リミット判断部７１９として機能させる。上述した通り、色ずれ検知センサ４０は、色ずれ検出パターンの検知信号を出力する。この検知信号は、アナログ信号として直接ＣＰＵ７０に伝達されるほか、コンパレータ７２に入力され、予め設定された閾値で２値化される。アナログ信号は、色ずれ検知センサ４０の光量調整を行うための信号である。ＣＰＵ７０には、画像処理制御部７４、レーザ走査ユニット制御部７５、表示部８０が接続される。

閾値調整部７１１は、コンパレータ７２の閾値の調整（設定）を行う。パターン読取部７１２は、コンパレータ７２から受領した２値化波形を読み取り、その立ち上がりエッジ７１２ａと立ち下がりエッジ７１２ｂとから検知信号の中央値７１２ｃを算出する。これにより、色ずれ検出パターンの検知タイミングを算出する。位置ずれ管理部７１３は、パターン読取部７１２が算出した検知タイミングから検知領域５４におけるパターン像のいずれかの基準画像に対する他の画像の位置ずれ量を検出する。位置ずれは色毎に生じる。すなわち、各色の画像は、通常、すべて同量、同方向にずれる。他の色の画像についても同様である。位置ずれ管理部７１３は、また、検出した位置ずれ量を低減するための位置ずれ補正量を各色の画像毎に算出し、これをＣＰＵ７０のワークエリアなどに保存する。パターン間隔算出部７１８は、パターン読取部７１２で読み取った２値化波形に基づき、色ずれ検出パターンにおいて隣り合う画像間の間隔を算出する。つまり、上記各部７１１〜７１４，７１８と色ずれ検知センサ４０とにより検知手段を構成する。

リミット判断部７１９は、検知された画像同士が予め定めた規定値を超えて接近し又は重なっているときに、当該画像間の間隔が補正される前に報知情報を出力する報知手段として機能する。例えば、上記間隔が規定値であるリミット値未満まで接近したかどうかを判断する。報知情報は、表示部８０または図示しないエラーランプを通じてユーザに報知される。発光制御部７１４は、色ずれ検知センサ４０の発光部５１を駆動制御する。Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ７１５は、色ずれ検知センサ４０から出力されるアナログ信号をサンプリングし、デジタル信号に変換する。発光制御部７１４は、このデジタル信号により色ずれ検知センサ４０の発光量を調整する。

パターン形成部７１７は、色ずれ検出パターンを形成するためのデータを保持しており、このデータをレーザ走査ユニット制御部７５へ伝達する。このデータには、色ずれ検出パターンを構成する各画像の画像データ、位置データなどである。位置データは、上述した位置ずれ補正量に基づいて適宜補正される。レーザ走査ユニット制御部７５は、画像処理制御部７４またはＣＰＵ７０から送られてきたデータをもとにレーザ走査ユニット５ａ〜５ｄの動作を制御する。これにより、上述のように色ずれ検出パターン（補正後のものを含む）が中間転写ベルト８に形成される。画像処理制御部７４およびレーザ走査ユニット制御部７５は、ＣＰＵ７０との協働により、検知された画像同士が規定値を超えて接近していないときに生じた位置ずれ量を低減させる補正手段としても機能する。つまり、ＣＰＵ７０が行う補正処理により、位置ずれが検知された画像の形成位置を補正するのが画像処理制御部７４およびレーザ走査ユニット制御部７５である。

ＲＯＭ７３には、上記のコンピュータプログラムのほか、コンパレータ７２等に設定する閾値、リミット判断部７１９に参照されるパターン間隔のリミット値などが格納される。また、起動時などに、ＣＰＵ７０が参照し、画像処理制御部７４などに設定する設定値などが格納される。

次に、画像形成装置１の動作を詳しく説明する。図６は、本実施形態で用いる色ずれ検出パターンの概略図である。紙面の右から左に向かう方向が副走査方向（第１方向）、つまり、中間転写ベルト８が搬送される搬送方向である。また、紙面上方が、副走査方向と直交する主走査方向（第２方向）である。つまり、第２方向は、中間転写ベルト８の搬送方向に直交する方向である。
中間転写ベルト８には、図６に示す色ずれ検出パターンが形成される。この色ずれ検出パターンは、マゼンタ画像１３０１ａ〜１３０１ｊ、イエロー画像１３０２ａ，１３０２ｂ、シアン画像１３０３ａ，１３０３ｂ、及び、ブラック画像１３０４ａ〜１３０４ｄが形成される。ブラック画像１３０４ａ〜１３０４ｄについては複合画像となる。各画像は、副走査方向に同一の配列で２グループ形成される。一方のグループの画像は、他方のグループの画像に対して、主走査方向に対して同一角度で線対象に傾けた状態で並べて形成される。

例えば、第１グループのマゼンタ画像１３０１ａは主走査方向に対して４５度の傾きで形成される。第１グループの他の画像１３０２ａ，１３０２ａ，１３０１ｂ，１３０３ａ，１３０１ｃ，１３０４ａ，１３０１ｄ，１３０４ｂ，１３０１ｅについても同様である。これに対し、第２グループにおいて第１グループに対応するマゼンタ画像１３０１ｆは主走査方向に対して−４５度の傾きで形成される。第２グループの他の画像１３０２ｂ，１３０１ｇ，１３０１ｂ，１３０３ｂ，１３０１ｈ，１３０４ｃ，１３０１ｉ，１３０４ｄ，１３０１ｊについても同様である。これにより、位置ずれが生じたときに、それが副走査方向起因なのか主走査方向起因なのかの判別が可能となる。これについては後述する。
なお、第１グループの複合画像は、マゼンタ画像１３０１ｄの両エッジに、それぞれブラック画像１３０４ａ,１３０４ｂのエッジの一部が重なるように形成される。第２グループの複合画像は、マゼンタ画像１３０１ｉの両エッジに、それぞれブラック画像１３０４ｃ，１３０４ｄのエッジの一部が重なるように形成される。

ここで、中間転写ベルト８の表面に形成されるマゼンタ画像の形成位置に対するイエロー画像の形成位置のずれ量の算出手順について、図７を参照して説明する。他色画像の形成位置のずれ量についても同様の手順となる。そのため、重複説明を省略する。ブラック画像の形成位置のずれ量については、そのブラック画像に挟まれたマゼンタ画像により算出することになる。

図７（ａ）〜（ｃ）の上段は、中間転写ベルト８に形成されたイエロー画像１３０２ａ，１３０２ｂと、それぞれ隣り合う位置に形成されたマゼンタ画像１３０１ａ，１３０１ｂ，１３０１ｃ，１３０１ｄとの位置関係を示す。図７（ａ）〜（ｃ）の下段は、色ずれ検知センサ４０からのセンサ出力及び２値化波形を示す。なお、図７（ａ）〜（ｃ）における帯7-(1)は、検知領域５４における色ずれ検出パターンの通過軌跡である。

図７（ａ）は、イエロー画像の形成位置が、マゼンタ画像の形成位置に対して目標とする位置関係となっている場合の例である。つまり、位置ずれが生じていない状態の例である。このとき、各間隔13・a1，13・b1，13・a2，13・b2は等しくなる。図７（ｂ）は、イエロー画像の形成位置が中間転写ベルト８の搬送方向で下流側にずれた状態を示す。この場合、第１グループの色ずれ検出パターンにおける各画像の間隔13・a1，13・a2は、間隔13・b1，13・b2よりも短くなる。なお、図示を省略したが、イエロー画像の形成位置が中間転写ベルト８の搬送方向で上流側にずれた場合、間隔13・a1, 13・a2は、間隔13・b1, 13・b2よりも長くなる。このとき、間隔13・a1の変化量と間隔13・a2の変化量とは同量となる。

図７（ｃ）は、主走査方向にイエロー画像１３０２ａの位置ずれが生じた場合の例である。この場合は、第１グループでは間隔13・a1，13・b2が小さくなり、第２グループでは間隔13・a2，13・b1が大きくなる。このように、主走査方向に位置ずれが生じた場合、第１グループにおける画像（エッジ）間の間隔13・a1，13・b2と第２グループにおける画像（エッジ）間の間隔13・a2，13・b1とがそれぞれセットで同量だけ変動する。以上のことから、下記の式で位置ずれ量（色ずれ量）を求めることができる。

副走査方向の位置ずれ量
＝｛[(13・b2)−(13・a2)］／２)＋［(13・b1)−(13・a1)］／２)｝
×搬送速度・・・・(1)
主走査方向の位置ずれ量
＝｛[(13・b2)−(13・a2)］／２)＋［(13・a1)−(13・b1)］／２)｝
×搬送速度・・・・(2)

(1)式において、［(13・b2)−(13・a2)］／２は、第１グループのマゼンタ画像１３０１ａ，１３０１ｂからのイエロー画像１３０２ａの位置ずれ量である。また、［(13・b1)−(13・a1)］／２は、第２グループにおけるマゼンタ画像１３０１ｆ，１３０１ｇからのイエロー画像１３０２ｂの位置ずれ量である。２分の１とするのは、第２グループにおける画像間の間隔(13・b2)，(13・a2)だけでなく、第１グループにおける画像間の間隔(13・b1)と(13・a1)の差分から変動量を求めているためである。すなわち、算出された変動量が実際の変動量の２倍になるためである。第２グループにおける間隔［(13・b2)−(13・a2)］／２と第１グループにおける間隔［(13・b1)−(13・a1)］／２とを加算するのは、間隔の変動が副走査の色ずれ起因か主走査の色ずれ起因かを切り分けるためである。

先に説明したように、副走査方向の位置ずれは、間隔13・a1，13・a2と間隔13・b1，13・b2とがセットとなる。また、主走査方向の色ずれは、間隔13・a1，13・b2と間隔13・a2, 13・b1とセットとなる。これらは、同量で変化する。副走査方向の位置ずれを求める式(1)に、13・a1＝13・b2、13・a2＝13・b1を代入すると、副走査色ずれ＝０が導かれる。逆に、主走査方向の位置ずれを求める式(2)に13・a1＝13・a2、13・b1＝13・b2を代入すると、主走査色ずれ＝０が導かれる。このようにして、間隔の変動が副走査の色ずれ起因か主走査の色ずれ起因かを切り分けることができる。上記各式で求めた値は単位が時間なので、搬送速度を乗算することで、副走査方向の位置ずれ量を算出することができる。

(2)式についても(1)式とほぼ同様となる。［(13・b2)−(13・a2)］／２と［(13・a1)−(13・b1)］／２とからイエロー画像１３０２ａ，１３０２ｂの主走査方向への位置ずれ量(間隔の変動)を求めている。この２つの式を用いることで、ずれ量算出部７１３により、主走査方向、副走査方向の位置ずれ量を算出することができる。

次に、リミット判断部７１９の動作について説明する。まず、色ずれ検出パターン、センサ出力波形、検知領域５４の関係を用いて位置ずれ検知のリミッタ値について説明する。
図８は、マゼンタ画像の形成位置に対するイエロー画像の形成位置の関係を示す図である。図８（ａ）〜（ｃ）のうち、最上段は色ずれ検出パターンの正面図、その下段が中間転写ベルト８上をみた断面図、色ずれ検知センサのセンサ出力である。最下段は、２値化波形である。色ずれ検出パターンは、マゼンタ画像１３０１ａ，１３０１ｂと、イエロー画像１３０２ａとが示されている。なお、第２グループの色ずれ検出パターンについては省略してある。センサ出力は、色ずれ検出パターンを検知した色ずれ検知センサ４０の出力レベルである。２値化波形は、このセンサ出力を閾値で２値化した波形である。先に説明したように、各画像の形成位置は、２値化波形の立ち下がり７１２ｂと立ち上がり７１２ａの中央値７１２ｃから特定することができる。なお、ここでは、便宜上、マゼンタ画像の形成位置に対するイエロー画像の形成位置の関係について示すが、マゼンタ画像の形成位置に対するシアン画像の形成位置の関係についても同様となる。

図８（ａ）は、位置ずれが発生していない状態を示す。このとき、２値化波形における間隔13・a1，13・b1は等しくなる。マゼンタ画像１３０１ａとイエロー画像１３０２ａのエッジ同士の間隔を「γ」とする。これに対し、副走査方向に位置ずれが発生し、図８（ｂ）のように、マゼンタ画像１３０１ａとイエロー画像１３０２ａとが接近したとする。このときの画像（エッジ）同士の間隔を「α」とする。この例では、イエロー画像１３０２ａの位置がリミット値までずれた状態を示している。

ここでのリミットの考え方は、以下の通りである。色ずれ検出パターンにおける画像の形成位置は、２値化波形の立ち下がり７１２ｂと立ち上がり７１２ａの中央値７１２ｃであった。この中央値７１２ｃを正確に算出するには、センサ出力の立ち上がり波形とセンサ出力の立ち下がり波形が図６の（ｃ）点を軸に線対称のようになる必要がある。このようになるためには、前述のように図６の（ｂ）点と（ｄ）点の出力レベルが等しくなる必要がある。つまり、センサ出力が、画像の検知前後に中間転写ベルト８の検知レベルまで出力レベルが低下することが必要である。具体的には、色ずれ検出パターンにおいて隣り合う画像間の間隔「α」が検知領域５４の幅（副走査方向の長さ）以上である必要がある。よって、図８（ｂ）に示すように、画像の形成位置がリミッタ値までずれている状態における位置ずれ量は、位置ずれが発生していない状態での画像間の間隔「γ」から検知領域５４の幅を減算した値となる。この条件を満たさない場合を示したのが図８（ｃ）である。

このように、色ずれ検出パターンにおける隣り合う画像の間隔「α」が検知領域５４の幅未満となった場合、色ずれ検知センサ４０は、その間隔を正しく検出できない。このときの図８（ｃ）におけるＡ範囲の詳細を図８（ｄ）に示す。図８（ｃ），（ｄ）に示すように、検知領域５４をマゼンタ画像１３０１ａが通過したとき、本来ならばマゼンタ画像１３０１ａのセンサ出力の立ち下がりはラインａのようになり、立ち下がり直後のレベルは１３０１ａ・(d)となるはずである。しかし、隣り合う画像の間隔「α」が検知領域５４の幅未満であるため、立ち下がり途中からイエロー画像１３０２ａからの反射光が入り込む。そのため、マゼンタ画像１３０１ａのセンサ出力の立ち下がりは、ラインｂのように歪んだものとなる。そうすると、中間転写ベルト８からの反射光のみによる出力レベル１３０１ａ・(d)点まで下がらず、マゼンタ画像１３０１ａとイエロー画像１３０２ａからの反射光を含んだ１３０１ａ・(d)'点となる。

同様に、イエロー画像１３０２ａの立ち上がりは、本来の形成位置であればラインｃのようになり、立ち上がり直前の出力レベルは１３０２ａ・(b)となるはずである。しかし、隣り合う画像の間隔「α」が検知領域５４の幅未満であるために、立ち上がり直前の時点でマゼンタ画像１３０１ａからの反射光が入り込む。そのため、中間転写ベルト８からの反射光のみによる出力レベル１３０２ａ・(b)にならず、マゼンタ画像１３０１ａとイエロー画像１３０２ａからの反射光を含んだ１３０２ａ・(b)'点となる。また、立ち上がりは、ラインｄのように歪んだものとなる。このようになると、２値化波形から検出した画像の形成位置が本来の正確な形成位置とは異なってしまう。

そこで、本実施形態では、図８（ｃ）、（ｄ）のような状態とならないリミット値を、色ずれ検出パターンの画像間の間隔が色ずれセンサ４０の検知領域５４の幅未満となったときとする。言い換えると、第１有彩色画像（マゼンタ画像）の形成位置に対して隣り合う第２有彩色画像（イエロー画像）の形成位置の位置ずれが、該位置ずれの無い状態での第１有彩色画像と第２有彩色画像との間隔から検知領域５４の幅を減算した値以上となったときとする。

一方、有彩色画像と無彩色画像との複合画像の位置ずれ量のリミット値は、第１有彩色画像と第２有彩色画像との間の規定値と異なる値となる。このことを図９を参照して説明する。図９（ａ）〜（ｄ）のうち、最上段は色ずれ検出パターンの正面図、その下段が中間転写ベルト８上をみた断面図、色ずれ検知センサのセンサ出力および２値化波形が示されている。色ずれ検出パターンとして、複合画像１３０４ａ，１３０１ｄ，１３０４ｂの前後にマゼンタ画像１３０１ｃ，１３０１ｅが形成されている。第２グループの色ずれ検出パターンについては省略してある。複合画像では、ブラック画像１３０４ａ，１３０４ｂの反射率が中間転写ベルト８の反射率と同じとなる。そのため、複合画像のセンサ出力は、マゼンタ画像１３０１ｄについての検知結果となる。この場合も、各画像についてのセンサ出力の立ち上がりと立ち下がりを２値化することにより２値化波形を得、この２値化波形の立ち下がり７１２ｂと立ち上がり７１２ａの中央値７１２ｃを各画像の形成位置としている。

図９（ａ）は、位置ずれが発生していない状態を示す。このとき、間隔13・a1，13・b1は等しくなる。マゼンタ画像１３０１ｃと複合画像のうちブラック画像１３０４ａとの間隔を「β」とする。これに対し、位置ずれが発生してマゼンタ画像１３０１ｃとブラック画像１３０４ａとの間隔「α」が検知領域５４の幅と等しくなった状態を図９（ｂ）に示す。この状態では、センサ出力は、立ち上がり直前と立ち下がり直後とで等レベルとなる。そのため、マゼンタ画像１３０１ｃの形成位置と、複合画像１３０４ａ，１３０１ｄ，１３０４ｅの形成位置は正しく検知できていることがわかる。複合画像の位置ずれが大きくなり、隣り合うマゼンタ画像１３０１ｃとブラック画像１３０４ａとが接触している状態を図９（ｃ）に示す。この状態では、間隔13・a1と間隔13・b1とは異なるものとなるが、センサ出力の出力レベルは、図９（ｂ）の状態と同様に、立ち上がり直前と立ち下がり直後とで等しい。そのため、マゼンタ画像１３０１ｃの形成位置と、複合画像１３０４ａ，１３０１ｄ，１３０４ｅの形成位置は、正しく検知できていることがわかる。位置ずれが無い状態でのマゼンタ画像１３０１ｃとブラック画像１３０４ａとの間隔は「β」なので、図９（ｃ）の状態のときのマゼンタ画像の形成位置に対する複合画像の形成位置の位置ずれ量は「β」である。

さらに複合画像の位置ずれが大きくなり、マゼンタ画像１３０１ｃに対してブラック画像１３０４ａが重なった状態を図９（ｄ）に示す。このときのＡ範囲の詳細を図９（ｅ）に示す。図９（ｄ），（ｅ）に示すように、検知領域５４をマゼンタ画像１３０１ｃが通過したとき、本来ならば、マゼンタ画像１３０１ｃのセンサ出力の立ち上がり、立ち下がりは、それぞれラインａ、ラインｃのようになる。しかし、マゼンタ画像１３０１ｃにブラック画像１３０４ａが重なると、マゼンタ画像１３０１ｃのセンサ出力の立ち上がりはラインｂ、立ち下がりはラインｄのように変わる。そのため、２値化波形から算出されるマゼンタ画像１３０１ｃの形成位置が本来の正確な形成位置とは異なるものとなってしまう。

以上のように、隣り合う画像が有彩色画像同士となる場合のリミット値と、一方が無彩色画像になる場合のリミット値とは異なるものとなる。前者については、図８（ａ）〜（ｄ）を用いて説明したように、画像間の間隔が検知領域５４の幅未満となったときである。これに対し、後者は、図９（ａ）〜（ｅ）で示したように隣り合う画像の間隔がゼロ未満、つまり重なった状態のときとなる。つまり、有彩色画像の形成位置に対する無彩色画像の形成位置が、位置ずれの無い状態での画像間の間隔以上となったときとなる。このように、有彩色画像同士と無彩色画像を含む場合とでリミット値を変えることで、色ずれ検出パターンに含まれる画像の色に応じて、正しく位置ずれ（色ずれ）の検出を行うことができる。このように正しく位置ずれの検出が行われた後に、位置ずれ量の補正を行うことにより、適切な画像を得ることができる。

次に、図１０を参照して、位置ずれ量の補正処理について説明する。この補正処理は、画像形成装置１の起動時や規定枚数以上のシートを出力した後などに、ＣＰＵ７０が行う。
ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の回転を開始し（Ｓ１０１）、色ずれ検知センサ４０を発光させる（Ｓ１０２）。そして、中間転写ベルト８に色ずれ検出パターンを形成し（Ｓ１０３）、検知領域５４を通過させる。また、色ずれ検知センサ４０から検知信号を受け取る（Ｓ１０４）。この検知信号に基づき、ＣＰＵ７０は、検知された隣り合う画像の一方がブラック画像かどうかを判定する（Ｓ１０５）。ブラック画像であった場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７０は、当該ブラック画像と隣り合う有彩色画像との間隔が、位置ずれ無し時の画像の間隔未満かどうかを判定する（Ｓ１０６）。間隔未満であった場合（Ｓ１０６：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７０は、ブラック画像の隣の有彩色画像の形成位置が正確に検知できていると判定し、検知結果から位置ずれ補正量を算出する（Ｓ１０７）。

Ｓ１０５において、検知した画像が有彩色画像同士であった場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、ＣＰＵ７０は、隣り合う有彩色画像間の間隔が、位置ずれ無し時の画像の間隔から検知領域の幅を減算した値未満かどうかを判定する（Ｓ１１０）。減算した値未満であった場合（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ＣＰＵ７０は、各有彩色画像の形成位置を正確に検知できていると判定し、検知結果から位置ずれ補正量を算出する（Ｓ１０７）。

全ての画像について補正量の算出が終了したかどうかを判定し（Ｓ１０８）、終了していないときは、Ｓ１０４の処理に戻る（Ｓ１０８：Ｎｏ）。全ての画像についての補正量の算出が終了した場合（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、画像処理制御部７４およびレーザ走査ユニット制御部７５へ補正量を設定する（Ｓ１０９）。

Ｓ１０６において、間隔が閾値以上であった場合（Ｓ１０６：Ｎｏ）、あるいは、Ｓ１１０において、減算した値以上であった場合（Ｓ１１０：Ｎｏ）、ＣＰＵ７０は、画像の形成位置が正しく検知されていない旨を表す報知情報を出力する（Ｓ１１１）。この報知情報は画像形成装置１の表示部８０などに表示させる。その後、色ずれ検知センサ４０を消灯させ（Ｓ１１２）、中間転写ベルト８の回転を停止して（Ｓ１１２）、補正処理を終える。

なお、図１０の手順では、報知情報を出力するときは、画像の色に関わらず、補正量の設定が行われない場合の例について説明したが、Ｓ１０６またはＳ１１０のいずれか一方のみが否定的な判定の場合にだけ、報知情報を出力するようにしても良い。この場合、他方の判定結果に基づいて補正量の設定が行われる。

なお、図８および図９では、有彩色画像または複合画像が副走査方向にずれた場合に、２値化波形に歪みが生じ、画像の形成位置を正しく検出できない場合の例を示したが、いずれかの画像が主走査方向にずれた場合についても同様となる。

また、本発明は、複数色の画像を並べたパターン像を形成する際の画像の位置ずれ量を検出し、検出した位置ずれ量を補正する方法として実施することもできる。この方法は、上述した画像形成装置１が実行する。すなわち、隣り合う画像の色に応じて異なる規定値をＲＯＭ７３に設定しておき、パターン像における画像間の間隔を光学的に検知する。そして、隣り合う画像に規定値未満になるほど接近した画像が存在する場合に、位置ずれ量を補正する前に報知情報を出力する。

また、本実施形態では、位置ずれ検知機能を実現するためのコンピュータプログラムがＲＯＭ７３などに予め格納されていることを前提として説明したが、この例に限定されない。例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤのような可搬性の記録媒体に記録して流通させることが可能である。また、プログラムプログラムをプログラムサーバに記録しておき、適宜、ダウンロードして使用する形態も可能である。このようなコンピュータプログラムを汎用のコンピュータにインストールすることにより、本発明の画像形成装置を実現することができる。

Claims (10)

1. 複数色の画像が並ぶパターン像を画像形成媒体に形成する像形成手段と、
   前記パターン像が所定幅の検知領域を通過するように前記画像形成媒体を搬送する搬送手段と、
   前記パターン像が前記検知領域を通過する際に、隣り合う画像の間隔を光学的に検知する検知手段と、
   検知された画像同士が予め定めた規定値を超えて接近し又は重なっているときに、当該画像間の間隔が補正される前に報知情報を出力する報知手段とを備える、
   画像形成装置。
2. 前記搬送手段は、前記パターン像が前記検知領域を第１方向に一定速度で通過するように前記画像形成媒体を搬送する、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記パターン像は、前記第１方向に同一の配列で２グループ形成されており、一方のグループは、他方のグループに対して、前記第１方向に直交する第２方向に対して同一角度で線対象に傾けた状態で並べて形成されている、
   請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記パターン像は、第１有彩色画像と第２有彩色画像、または、第１有彩色画像と無彩色画像が隣り合う複合画像を含み、第１有彩色画像と前記第２有彩色画像との間の前記規定値と、有彩色画像と無彩色画像との間の前記規定値とが異なる値となる、
   請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記第１有彩色画像と前記第２有彩色画像との間の前記規定値は、位置ずれが生じていない状態で隣り合う画像間の間隔から、前記検知領域の幅を減算した値として定められる、
   請求項４記載の画像形成装置。
6. 前記有彩色画像と前記無彩色画像との間の前記規定値を、位置ずれが生じていない状態で隣り合う画像間の間隔未満として定められる、
   請求項４記載の画像形成装置。
7. 検知された画像同士が前記規定値を超えて接近していないときに生じた位置ずれ量を低減させる補正手段をさらに有する、
   請求項１ないし６のいずれか１項記載の画像形成装置。
8. 前記報知情報を表示する表示手段をさらに有する、
   請求項１ないし７のいずれか１項記載の画像形成装置。
9. 複数色の画像を並べたパターン像を形成する際の画像の位置ずれ量を検出し、検出した位置ずれ量を補正する方法において、
   隣り合う画像の色に応じて異なる規定値を設定しておき、前記パターン像における画像間の間隔を光学的に検知するとともに、隣り合う画像に前記規定値未満になるほど接近した画像が存在する場合に、前記位置ずれ量を補正する前に報知情報を出力することを特徴とする、位置ずれ量の補正方法。
10. コンピュータを請求項１ないし８のいずれか１項記載の画像形成装置として機能させるためのコンピュータプログラム。