JP2018066812A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 転写ベルトに波うちが生じた状態であっても適切に色ずれの補正を行うことができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】 複数色のトナー画像を転写ベルト上に形成することで、カラー画像を印刷する画像形成装置であって、位置ずれを検出するためのパターンを転写ベルト上に形成するテストパターン生成部５２１と、パターンを読み取った出力信号の立ち下がりエッジおよび立ち上がりエッジを検出する２以上のテストパターン検出部５５０と、テストパターン検出部５５０による検出結果に基づいて転写ベルトに波うちがあるかを判定する波うち判定部５４１と、所定の補正値によってトナー画像の色ずれを補正する補正処理部５４０とを含む。【選択図】 図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

カラー印刷を行う画像形成装置は、色ごとに感光体と現像装置を備え、各感光体上に単色のトナー画像を形成し、各トナー画像を順次転写することで、転写紙上にカラー画像を記録する、タンデム方式が主流となっている。

タンデム方式の画像形成装置では、現像ユニットによりトナー画像が転写ベルト上に形成され、当該転写ベルト上のトナー画像を２次転写装置によって転写紙上に一括転写する。このとき、各色の感光体は転写ベルト進行方向に対して直列で配置されていることから、転写ベルト上に形成されるトナー画像は、転写ベルトの微小な変化が発生すると、各色の転写タイミングが変動し、副走査方向に色ずれが生じてしまい、画質の劣化につながる。転写ベルトの変化の原因としては、ベルトが回転することで、画像形成の主走査方向に対する滑りによるベルト寄りやベルトの波うちによるものが挙げられる。

このような転写ベルトに起因する色ずれを補正する技術が知られていて、例えば、特許第５７７３６１２号公報（特許文献１）では、補正用のパターンを形成する位置を変更し、当該パターンを検出して補正することで、色ずれを低減する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１では、パターンを読み取るタイミングで発生したベルトの波うちには対応できず、読み取りの誤差によって誤った補正がされてしまい、色ずれが発生することがある。

また、特開２０１５−０８２０７６号公報（特許文献２）では、転写ベルトを回転させるローラの傾斜量が一定値以上になった場合に、当該転写ベルトに接触するように配置した波うち規制ローラを有する画像形成装置が開示されている。しかしながら、特許文献２では、色ずれの補正中に突発的に波うちが発生した場合には、ローラの動作までの時間差が生じ、やはり誤った補正によって、色ずれが発生することがある。

したがって、上述した従来技術による色ずれの補正は充分ではなく、ベルト寄りによる波うち現象が発生している状態であっても、適切に色ずれの補正を実施できる技術が求められていた。

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、転写ベルトに波うちが生じた状態であっても適切に色ずれの補正を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明によれば、複数色のトナー画像を転写ベルト上に形成することで、カラー画像を印刷する画像形成装置であって、
位置ずれを検出するためのパターンを前記転写ベルト上に形成する、テストパターン生成手段と、
前記パターンを読み取った出力信号の立ち下がりエッジおよび立ち上がりエッジを検出する２以上のテストパターン検出手段と、
前記テストパターン検出手段による検出結果に基づいて、前記転写ベルトに波うちがあるかを判定する、波うち判定手段と、
所定の補正値によって前記トナー画像の色ずれを補正する、補正処理手段と
を含み、
前記補正処理手段は、
前記波うち判定手段が前記転写ベルトに波うちがないと判定した場合には、前記検出結果に基づいて補正値を算出し、
前記波うち判定手段が前記転写ベルトに波うちがあると判定した場合には、波うちの影響を前記検出結果に加味した補正値を算出する、
画像形成装置が提供される。

上述したように、本発明によれば、転写ベルトに波うちが生じた状態であっても適切に色ずれの補正を行うことができる画像形成装置が提供される。

本実施形態の画像形成装置の構成を示す図。 本実施形態の画像形成装置に含まれる検出センサの構成を示す図。 転写ベルト上に形成される画像パターンの例を示す図。 本実施形態の画像形成装置に含まれるハードウェア構成を示す図。 本実施形態の画像形成装置に含まれるソフトウェアブロック図。 位置ずれ検出用パターンを生成するタイミングチャートの例を示す図。 本実施形態において位置ずれ検出用パターンからずれ量を算出する方法を説明する図。 本実施形態において転写ベルト上のパターンを検出する例を示す図。 本実施形態の検出センサのセンサ間ずれ量を説明する図。 本実施形態の色ずれ補正を行う処理のフローチャート。 本実施形態における検出センサの検出結果を補正する例を説明する図。

以下、本発明を、実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるものではない。なお、以下に参照する各図においては、共通する要素について同じ符号を用い、適宜その説明を省略するものとする。

図１は、本実施形態の画像形成装置１００の構成を示す図である。画像形成装置１００は、書込ユニット１０１と、像形成部１０２と、転写部１０３とを含んで構成される。書込ユニット１０１は、半導体レーザ、ＬＥＤ、ポリゴンミラーなどの光学要素を含んでいて、像形成のための像状露光を可能としている。像形成部１０２は、感光体ドラム、帯電装置、現像装置などを含んでいて、感光体ドラム上に静電潜像を形成し、顕像化する、感光体ドラム上のトナー像は、転写プロセスにより転写ベルト１３０に転写される。

また、書込ユニット１０１は、半導体レーザ（図示せず）などの光源から放出された光ビームを、ポリゴンミラー１１０により偏向させ、ｆθレンズ１１１に入射させている。光ビームは、矢線Ａで示され、図示した実施形態ではシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した数発生されていて、ｆθレンズ１１１を通過した後、反射ミラー１１２で反射される。

ＷＴＬレンズ１１３は、光ビームを整形した後、反射ミラー１１４，１１５へと光ビームを偏向させ、露光のために使用される光ビームとして各色の感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙへと、光ビームを像状照射する。感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙへの光ビームの照射は、上述したように複数の光学要素を使用して行われるため、主走査方向および副走査方向に関して、タイミング同期が行われている。

なお、以下、主走査方向を、光ビームの走査方向として定義し、副走査方向を、主走査方向に対して直交する方向、多くの画像形成装置１００では、感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙの回転する方向として定義する。

感光体ドラム１２０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と、電荷輸送層とを含む光導電層を備えている。光導電層は、それぞれ感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙに対応して配設され、コロトロン、スコロトロン、または帯電ローラなどを含んで構成される帯電器１２２ｃ，１２２ｍ，１２２ｋ，１２２ｙにより表面電荷が付与される。

各帯電器１２２ｃ，１２２ｍ，１２２ｋ，１２２ｙにより感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙ上に付与された静電荷は、光ビームにより像状露光され、静電潜像が形成される。感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙ上に形成された静電潜像は、現像スリーブ、現像剤供給ローラ、規制ブレードなどを含む現像器１２１ｃ，１２１ｍ，１２１ｋ，１２１ｙにより現像され、現像剤像が形成される。

感光体ドラム１２０ｃ，１２０ｍ，１２０ｋ，１２０ｙ上に担持された現像剤は、搬送ローラ１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃにより矢線Ｂの方向に移動する転写ベルト１３０上に転写される。転写ベルト１３０は、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの現像剤を担持した状態で２次転写部へと搬送される。２次転写部は、２次転写ベルト１３３と、搬送ローラ１３４ａ、１３４ｂと含んで構成される。２次転写ベルト１３３は、搬送ローラ１３４ａ、１３４ｂにより矢線Ｃの方向に搬送される。２次転写部には、給紙カセットなどの受像材収容部１４０から上質紙、プラスチックシートなどの受像材１５０が搬送ローラ１３５により供給される。

なお、搬送ローラ１３１ａ近傍には、転写ベルト１３０上に形成された画像の形成条件を補正するためのパターン画像を検出するための検出センサ２００が複数配置されている。上述したパターン画像には、例えば、位置ずれ補正用テストパターン画像や、濃度補正用テストパターン画像などが含まれる。検出センサ２００には、公知の反射型フォトセンサを含む反射型検出センサを用いることができ、各検出センサ２００の検出結果に基づいて、基準色に対する各色のスキュー（傾き）や、主走査レジストずれ量、副走査レジストずれ量、主走査倍率誤差などを含む各種ずれ量を算出することができる。画像形成装置１００は、算出した値に基づいて画質調整に係る各種ずれ量を補正し、転写ベルト１３０上に画像を形成する際の画像形成条件を補正することができる。なお、検出センサ２００の構成については、詳細は後述する。

２次転写部は、２次転写バイアスを印加して、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受像材１５０に転写する。受像材１５０は、２次転写ベルト１３３の搬送と共に定着装置１３６へと供給される。定着装置１３６は、シリコーンゴム、フッソゴムなどを含む定着ローラなどの定着部材１３７を含んで構成されていて、受像材１５０と多色現像剤像とを加圧加熱し、印刷物１６０として画像形成装置１００の外部へと出力する。多色現像剤像を転写した後の転写ベルト１３０は、クリーニングブレードを含むクリーニング部１３９により転写残現像剤が除去された後、次の像形成プロセスへと供給されている。

次に、検出センサ２００の詳細を説明する。図２は、本実施形態の画像形成装置１００に含まれる検出センサ２００の構成を示す図である。検出センサ２００は、１つの発光素子２０１と、２つの受光素子２０２，２０３と、集光レンズ２０４とを含んで構成されている。発光素子２０１には、例えば、赤外光を発する赤外光ＬＥＤや、レーザ発光素子を用いることができる。また、受光素子２０２は正反射型受光素子で、受光素子２０３は拡散反射型受光素子であって、それぞれフォトトランジスタや、フォトダイオードと増幅回路を組み合わせたものなどを用いることができる。

検出センサ２００では、発光素子２０１が発した赤外光Ｌ１が、集光レンズ２０４を透過し、転写ベルト１３０に到達する。転写ベルト１３０に到達した赤外光Ｌ１は、転写ベルト１３０上のテストパターン形成領域や、テストパターン形成領域のトナー層で反射する。赤外光Ｌ１のうち、正反射したものは、正反射光Ｌ２として、集光レンズ２０４を再透過して受光素子２０２によって検出される。また、赤外光Ｌ１のうち、拡散反射したものは、拡散反射光Ｌ３として、集光レンズ２０４を再透過して受光素子２０３によって検出される。

このようにして、検出センサ２００では、転写ベルト１３０上に形成されたテストパターンを読み取り、色ずれなどを補正するためのパラメータを算出する。そこで、次に、印刷動作中に形成されるテストパターンについて説明する。図３は、転写ベルト１３０上に形成される画像パターンの例を示す図である。

図３では、転写ベルト１３０上に、受像材１５０に転写される画像３１０と、位置ずれ検出用パターン３２０とが形成されている。位置ずれ検出用パターン３２０は、ベルト寄りによるベルトの波うちを補正するために、複数形成されていることが好ましい。したがって、検出センサ２００は、位置ずれ検出用パターン３２０に対応する位置に配置される。検出センサ２００ａおよび２００ｃは、転写ベルト１３０の端部近傍を読み取ることが可能な位置に、検出センサ２００ｂは、転写ベルトの中央付近を読み取ることが可能な位置に、それぞれ配置されている。

なお、検出センサ２００ｂが読み取る位置には、印刷動作中では転写される画像が形成されていて、印刷動作以外のタイミングで位置ずれ検出用パターン３２０を形成することで、検出センサ２００ｂの検出結果も含めた補正を行うことができる。

位置ずれ検出用パターン３２０は、感光体ドラム１２０に対応した各色のパターンであって、主走査方向に平行なパターンと、主走査方向に対して傾斜したパターンとを含むことが好ましく、さらに、副走査方向に同一のパターンを複数形成することが好ましい。このようにしてパターンを形成することで、ベルトの波うちがあっても色ずれを低減する補正を行うことができる。

ここまで、画像形成装置１００が形成する、補正を行うためのパターンについて説明した。次に、本実施形態のデータ処理系を、画像形成装置１００のハードウェア構成に基づいて説明する。図４は、本実施形態の画像形成装置１００に含まれるハードウェア構成を示す図である。

検出センサ２００は、図２で説明した通り、発光素子２０１が発した光の反射光を、受光素子２０２，２０３が受光することで、受光した光の強度に応じたアナログ検知信号を出力する。アナログ検知信号は、増幅部４４０で増幅され、フィルタ４４２でライン検知の信号成分のみを通過させる。

その後、Ａ／Ｄ変換部４４４で、アナログデータからデジタルデータに変換される。なお、Ａ／Ｄ変換のデータのサンプリングは、サンプリング制御部４４６によって制御される。Ａ／Ｄ変換部４４４でサンプリングされたデジタル検知データは、ＦＩＦＯ（First In First Out）メモリ４４８に格納される。

１組のパターンの検出が終了すると、サンプリング制御部４４６は、検知データをＦＩＦＯメモリ４４８から、Ｉ／Ｏポート４２０を介して、ＣＰＵ４１０およびＲＡＭ４１２に出力する。ＣＰＵ４１０は、ＲＯＭ４１１に格納されているプログラムに従って所定の演算処理を行い、色ずれを補正するための補正量などを算出する。なお、ＲＯＭ４１１には、上述したプログラムの他に、画像形成装置１００に含まれる各種ハードウェアを制御するためのプログラムを格納することができる。

ＣＰＵ４１０は、受光素子２０２，２０３からの検知データを適当なタイミングでモニタし、発光素子２０１が射出する赤外光Ｌ１の強度を制御する制御信号を生成することができる。当該制御信号は、Ｉ／Ｏポート４２０を介して、発光量制御部４３０に出力され、発光量制御部４３０は、制御信号に応じて発光素子２０１の発光量を制御する。このようにして発光量を制御することで、受光素子２０２，２０３が出力する検知データのレベルを一定にすることができる。

また、ＣＰＵ４１０は、位置ずれ検出用パターン３２０の検出結果から算出された色ずれ量を補正するための補正量を算出する。ＣＰＵ４１０は、算出した補正量に基づいて、描画データの書き込み開始のタイミングや、画素クロック周波数の変更などを行い、書込制御部４１３に出力し、設定する。

書込制御部４１３は、例えば、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）を利用したクロックジェネレータのような、出力周波数を高精度に設定できる構成を備えており、この出力を画素クロックとして用いることができる。書込制御部４１３は、画素クロックを基準に、コントローラ４１４が出力する描画データに応じて、ＬＤ点灯制御部４１５を駆動する。ＬＤ点灯制御部４１５が動作することによって、図１に示した感光体ドラム１２０に画像が形成され、回転することによって逐次、転写ベルト１３０上に画像が形成される。

上述したように、ＣＰＵ４１０が求めた補正量に基づいて、書込制御部４１３が描画データの書き込みのタイミングを制御することで、転写ベルト１３０の状態を適宜反映した画像を形成することができ、色ずれを低減することができる。

以上、本実施形態の画像形成装置１００に含まれるハードウェア構成について説明した。次に、本実施形態における各ハードウェアによって実行される機能手段について、図５を以て説明する。図５は、本実施形態の画像形成装置１００に含まれるソフトウェアブロック図である。

本実施形態の画像形成装置１００は、光照射部５１０、転写画像形成部５２０、転写部５３０、補正処理部５４０、テストパターン検出部５５０、記憶部５６０が含まれている。以下に、各機能ブロックの詳細について説明する。

光照射部５１０は、感光体ドラム１２０に転写画像を形成するための光を照射する手段であり、レーザダイオードなどの半導体レーザ光源を複数含む。転写画像形成部５２０は、光照射部５１０が射出した光ビームによって、感光体ドラム１２０上に画像を形成する手段である。転写画像形成部５２０は、テストパターン形成部５２１を含んでおり、描画データに含まれる画像以外にも、位置ずれ検出用パターン３２０などを形成することができる。

転写部５３０は、感光体ドラム１２０上に形成された画像を転写ベルト１３０に転写し、さらに、例えば普通紙のような受像材１５０上に２次転写する手段である。２次転写された受像材１５０は、定着装置１３６によって画像が定着され、印刷物１６０として出力される。

補正処理部５４０は、画像の色ずれを補正する手段であり、波うち判定部５４１と補正値算出部５４２とを含む。波うち判定部５４１は、検出センサ２００が検出したパターンに基づいて、転写ベルト１３０の波うち状態を判定する。補正値算出部５４２は、波うち判定部５４１が出力する結果に基づいて、色ずれ量を算出し、色ずれの補正量を算出する。

テストパターン検出部５５０は、位置ずれ検出用パターン３２０を検出する手段であり、検出センサ２００を含んで構成される。テストパターン検出部５５０は、検出した結果を補正処理部５４０に送信する。記憶部５６０は、本実施形態の画像形成装置１００の各ハードウェアが実行する各種プログラムや、画像の補正を行うための各種補正値などを記憶する手段である。記憶部５６０には、例えば、ＦＩＦＯメモリ４４８や、ＲＯＭ４１１のほかに、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などを含んでもよい。

なお、上述したソフトウェアブロックは、ＣＰＵ４１０が本実施形態のプログラムを実行することにより、各ハードウェアを機能させることにより、実現される機能手段に相当する。また、各実施形態に示した機能手段は、全部がソフトウェア的に実現されても良いし、その一部または全部を同等の機能を提供するハードウェアとして実装することもできる。

ここまで、本実施形態の画像形成装置１００のソフトウェアブロックの構成について説明した。次に、本実施形態による補正処理について、図６〜１１を以て具体的に説明する。なお、以下の説明において、本実施形態の位置ずれ検出用パターン３２０は、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の４色を含む、主走査方向と同じ方向である横線パターンと、主走査方向に対して所定の角度だけ傾斜した斜め線パターンから構成されているが、位置ずれ検出用パターン３２０の構成を限定するものではない。また、以下の実施形態の説明では、斜め線パターンは、主走査方向に対して４５°傾斜している場合を例に説明する。

図６は、位置ずれ検出用パターン３２０を生成するタイミングチャートの例を示す図であり、図６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ各色（Ｙｅ，Ｂｋ，Ｍａ，Ｃｙ）の画像を形成するタイミングを示している。ｆｇａｔｅ＿ｎは、各色の画像領域（画像データを書き込む期間）を示す信号であり、ｆｇａｔｅ＿ｎがＬｏｗのタイミングで画像データを感光体ドラム１２０に書き込む。

また、図６において、各色の書き込みタイミングがずれているのは、各色の感光体ドラム１２０が転写ベルト１３０の搬送方向に対して並んで配置されていることから、各感光体ドラム間の距離分だけ書き込みタイミングをずらすことで、転写ベルト１３０上に各色のトナー画像を重ね合わせた画像を形成する。なお、図６では、位置ずれ検出用パターン３２０を３組目まで図示しているが、ベルト長や感光体長に応じて、パターンの組数を変更してもよい。

図６に示すようにして、横線パターンと斜め線パターンを形成することで、転写ベルト１３０上には、図３のような位置ずれ検出用パターン３２０が形成される。本実施形態では、当該パターン検出することによって、色ずれ量を算出することができ、補正処理を行う。

図７は、本実施形態において位置ずれ検出用パターン３２０からずれ量を算出する方法を説明する図であり、転写ベルト１３０上に形成された位置ずれ検出用パターン３２０を検出センサ２００が読み取る様子を示している。

検出センサ２００は、転写ベルト１３０の搬送に伴い、位置ずれ検出用パターン３２０を所定のサンプリング間隔で以て読み取り、Ｉ／Ｏポート４２０を介して検出結果をＣＰＵ４１０に出力する。ＣＰＵ４１０では、パターンの検出結果の通知を受けると、当該検出結果と、上述したサンプリング間隔と、転写ベルト１３０の搬送速度とに基づいて、横線パターン間距離、および横線パターンと各色の横線パターンに対応する斜め線パターンとの距離を算出する。このようにして算出した距離を比較することによって、位置ずれ量を求めることで、色ずれの補正するための値を求めることができる。

まず、副走査方向の位置ずれ量の算出について説明する。副走査方向の位置ずれ量は、横線パターン間の距離から求めることができ、基準となる横線パターンと、対象となる各色の横線パターンとの距離に基づいて算出する。図７では、基準となる横線パターンをＫとし、Ｋと各色の横線パターンとの距離をｙ１、ｃ１、ｍ１を算出する。そして、位置ずれがない場合の理想的な各色の横線パターン間の距離ｙ０、ｃ０、ｍ０と比較することで、両者の差分が位置ずれ量として求まる。すなわち、基準色Ｋに対するＹ、Ｃ、Ｍの副走査方向の位置ずれ量は、それぞれ、ｙ１−ｙ０、ｃ１−ｃ０、ｍ１−ｍ０である。

次に、主走査方向の位置ずれ量の算出について説明する。斜め線パターンは、主走査方向に対して所定の角度で傾斜していることから、主走査方向の位置ずれがある場合には、副走査方向に対しても斜め線パターンの位置ずれが生じる。特に、本実施形態では、斜め線パターンは主走査方向に対して４５°傾斜していることから、斜め線パターンの副走査方向の位置ずれ量は、主走査方向の位置ずれ量と同じ値になる。したがって、主走査方向の位置ずれ量は、横線パターンと斜め線パターンとの距離に基づいて求めることができる。

図７では、横線パターンと、対応する同じ色の斜め線パターンとの距離ｙ２、ｋ２、ｃ２、ｍ２を求める。そして、任意の色を基準色として、基準色のパターン間距離と、基準色でないパターン間距離との差分を求める。例えば、Ｋを基準色とすると、ｋ２−ｙ２、ｋ２−ｍ２、ｋ２−ｃ２が、それぞれ主走査方向の位置ずれ量として求まる。

このようにして、各色の副走査方向および主走査方向の位置ずれ量を求めることができる。さらに、上述した位置ずれ量を、検出センサ２００ごとに求めることで、スキューや走査倍率誤差を求めることができ、画像を形成する際の補正のパラメータを求めることができる。例えば、ずれ量のスキュー成分は、検出センサ２００ａ，２００ｂ，２００ｃでそれぞれ検出される、副走査方向の位置ずれ量の差分から、算出することができる。

上述したようにして求めた各種位置ずれ量に基づいて、転写ベルト１３０上に画像を形成する際の補正処理を行うことができる。補正処理では、各色の位置ずれ量が一致するように画像形成装置１００を調整する。例えば、各色の感光体ドラム１２０に照射する光ビームの発光タイミングを調整したり、感光体ドラム１２０の回転速度を調整したりすることで、各色の位置ずれ量を一致されることができる。また、光ビームを反射させるミラーの角度を、ステッピングモータなどで調整することで、補正することもできる。さらに、形成する画像に白ラインを追加するなどの、画像データの変更によっても、位置ずれを補正することができる。

なお、上述した位置ずれは、図８にしめすように転写ベルト１３０の波うちによっても生じる。図８は、本実施形態において転写ベルト１３０上のパターンを検出する例を示す図である。図８（ａ）は、転写ベルト１３０が波打ちしていない場合を、図８（ｂ）は、転写ベルト１３０が波打ちしている場合を、それぞれ示しており、ＣＰＵ４１０は、受光レベルの立ち下がりエッジと立ち上がりエッジとに基づいて位置ずれ検出用パターン３２０の有無を検出する。

図８（ａ）では、転写ベルト１３０に波うちがないことから、転写ベルト１３０上のパターンも平坦であり、パターン有りとして検出される受光レベルも一定値を保つ。一方で、図８（ｂ）では、転写ベルト１３０に波うちが発生しているため、転写ベルト１３０上のパターンにも波うちが生じ、位置によってセンサとパターンとの距離に差が生じる。そのため、センサとパターンとの距離が近い箇所と遠い箇所とでは、反射レベルに差が生じ、正しい位置を検出できない。特に、斜め線パターンでは、転写ベルト１３０の波うちによってパターンが主走査方向にもずれるため、立ち下がりエッジや立ち上がりエッジを検出するタイミングが変化し、誤検出が発生することがある。

以上、説明した通り、このような転写ベルト１３０の波うちによるパターンの誤検出があると、位置ずれの補正だけでは適切な補正を行うことができず、色ずれによる画質の低下が引き起こされる。したがって、転写ベルト１３０の波うち状態を評価し、波うちがある場合には、波うち状態を加味して補正することで、色ずれを低減することができる。転写ベルト１３０の波うちは、検出センサ２００ごとのパターン検出結果、すなわち、センサ間ずれ量から判定することができる。

図９は、本実施形態の検出センサ２００のセンサ間ずれ量を説明する図である。図９は、転写ベルト１３０の両端部近傍を読み取る２つの検出センサ２００ａ，２００ｃを例示しており、図９（ａ）は、検出センサ２００ａを、図９（ｂ）は、検出センサ２００ｃをそれぞれ示している。また、図９の転写ベルト１３０には波うちが生じており、位置ずれ検出用パターン３２０にもずれが生じている場合を例に説明する。

図９（ａ）に示すように、検出センサ２００ａの出力信号に基づいて、２つのパターン間距離ａ１，ｂ１を検出する。ａ１は、１組目の斜め線パターンの立ち下がりエッジから２組目の同じ色の斜め線パターンの立ち下がりエッジまでの距離であり、ｂ１は、１組目の斜め線パターンの立ち上がりエッジから２組目の同じ色の斜め線パターンの立ち上がりエッジまでの距離である。また、同様にして、図９（ｂ）に示すように、検出センサ２００ｃの出力信号に基づいて、１組目の斜め線パターンの立ち下がりエッジから２組目の同じ色の斜め線パターンの立ち下がりエッジまでの距離ａ２と、１組目の斜め線パターンの立ち上がりエッジから２組目の同じ色の斜め線パターンの立ち上がりエッジまでの距離ｂ２を検出する。

ここで、ａ１とｂ１、ａ２とｂ２はそれぞれ同じ値であることが理想的であり、その値は１組目のパターンと２組目のパターンの書き込みタイミングによって決定する。しかしながら、上述したように転写ベルト１３０の波うちによって、適切なパターン検出ができない場合があり、２つの検出センサ２００のセンサ間ずれ量を評価する必要がある。検出センサ２００ａ，２００ｃの先端側エッジのセンサ間ずれ量をＳ２１、後端側エッジのセンサ間ずれ量をＫ２１とすると、各センサ間ずれ量は下記式１のようにして算出することができる。

センサ間ずれ量は、転写ベルト１３０の搬送速度の揺らぎや、センサの読み取り時の誤差に起因して発生する。転写ベルト１３０に波うちが発生している場合には、Ｓ２１およびＫ２１の値が大きくなり、さらに両者の差分は、検出したパターン幅の差分でもあることから、色ずれ検出量が大きくなる。したがって、補正処理では、Ｓ２１およびＫ２１の値を評価し、一定値以上の場合には、センサ間ずれ量を加味した色ずれ補正を行う。

上述の説明では、１組目のパターンと２組目のパターンからセンサ間ずれ量を算出したが、同様に、２組目と３組目、３組目と４組目のパターンからセンサ間ずれ量を算出することで、搬送速度の揺らぎや読取誤差を検出することができる。なお、図９の例では、隣接したパターンからエッジ間隔を求めているが、離れたパターンからエッジ間隔を求めると、転写ベルト１３０の長周期の誤差や、感光体ドラム１２０の回転むらの影響が出るため、隣接した組のパターンからエッジ間隔を求めることが好ましい。さらに、感光体ドラム１２０の１回転内のパターンからエッジ間隔を求めることが好ましい。

また、図９では、２つの斜め線パターンからセンサ間ずれ量を検出する場合を例に示したが、本発明の実施形態を限定するものではなく、例えば、横線パターンを含んでセンサ間ずれ量を検出してもよい。但し、横線パターンのみでは主走査方向のずれを検出することが困難であることから、少なくとも１つの斜め線パターンを含むことが好ましい。また、画像を形成するタイミングは色ごとに異なるため、センサ間ずれ量は各色で検出することが好ましい。各色でセンサ間ずれ量を検出することで、色ずれやスキューの影響を低減できる。

次に、本実施形態の画像形成装置１００が実施する処理について説明する。図１０は、本実施形態の色ずれ補正を行う処理のフローチャートである。

まず、画像形成装置１００は、ステップＳ１０００から、色ずれを補正する処理を開始する。次に、ステップＳ１００１で、転写ベルト１３０上に、位置ずれ検出用パターン３２０を形成する。ステップＳ１００１で形成されるパターンは、図３に示したようなパターンであって、転写ベルト１３０の波うちを判定するために、２以上のセンサで検出できる位置に配置され、特に転写ベルト１３０の端部近傍に形成されることが好ましい。

その後、ステップＳ１００２で、検出センサ２００が、位置ずれ検出用パターン３２０を読み取り、ステップＳ１００３で、読み取り結果に基づいて、図９で説明したセンサ間ずれ量（Ｓ２１、Ｋ２１）を算出する。その後、ステップＳ１００４で、算出したセンサ間ずれ量と、あらかじめ設定した規定値とを比較し、転写ベルト１３０の波うちの有無を判定する。

なお、カラー画像形成装置は、各色の色ずれ量をゼロにすることは非常に困難であることから、本実施形態の処理では、色ずれ量が規格値以下になるように補正値を算出し、補正を行う。例えば、Ｓ２１とＫ２１との差が規格値よりも大きい場合には、色ずれが生じた異常画像となることから、センサ間ずれ量に対して補正を行う。なお、ここでは規格値を例に説明したが、ユーザやサービスマンなどが、設計時のデータなどに基づいて規格値を任意の値に変更してもよい。特に、メーカの出荷検査工程などでは、装置の組み付け直後であることから、ベルト寄りが大きくなるため、通常より高い精度でパターンを検出することが好ましい。

ステップＳ１００４においてセンサ間ずれ量が規定値以下の場合には、転写ベルト１３０に波うちは無いと判定し、ステップＳ１００５に進む。ステップＳ１００５では、検出センサ２００の検出結果から、図７で説明した色ずれ量を算出し、ステップＳ１００６で、色ずれを補正するための補正値を算出する。

また、ステップＳ１００４においてセンサ間ずれ量が規定値よりも大きい場合には、転写ベルト１３０に波うちがあると判定し、ステップＳ１００７に進む。ステップＳ１００７では、センサ間ずれ量および検出センサ２００の検出結果に基づいて、波うちによる検出結果のずれを補正する値（以下、検出結果補正値として参照する）を算出する。その後、ステップＳ１００８では、ステップＳ１００７で算出した検出結果補正値と、検出した色ずれ量に基づいて、色ずれ量を補正するための補正値を算出する。したがって、ステップＳ１００８で算出する色ずれ量の補正値は、転写ベルト１３０の波うちが加味された値として求まる。

ここで、センサ間ずれ量が大きい場合における検出結果の補正について説明する。図１１は、本実施形態における検出センサ２００の検出結果を補正する例を説明する図であり、図１１（ａ）は、検出センサ２００ａの出力信号を、図１１（ｂ）は、検出センサ２００ｃの出力信号を、図１１（ｃ）は、検出センサ２００ｃの補正後の出力信号を、それぞれ例示している。また、図１１は、１組目と２組目における特定の色の斜め線パターンを読み取った場合を想定した図であり、これ以外の横線パターンおよび斜め線パターンは省略している。

パターン検出時の誤差は、１組目のパターン幅と理想的なパターン幅の差と、２組目のパターン幅と理想的なパターン幅の差を比較し、差が大きいパターンのほうが、誤差が大きいと判定することができる。すなわち、上記の比較から、理想的な位置に形成できているパターンを判定することができる。さらに、２つの検出センサ２００ａ，２００ｃの誤差を比較することで、ベルト寄りの方向を判定することができる。また、ベルトの波うちはベルト進行方向の端部で発生していることから、１組目のパターン幅と２組目のパターン幅の合計の変化を検出することができる。ここで、２つの検出センサ２００ａ，２００ｃにおける、先端側エッジと後端側エッジの差を、それぞれＣ１ｓｋ２１、Ｃ２ｓｋ２１とすると、両者の値は、下記式２で表される。

ここで、Ｃ１ｓｋ２１とＣ２ｓｋ２１の絶対値を比較して、絶対値が小さい検出センサ２００が、読み取り結果のばらつきが少ないことになる。したがって、検出センサ２００のうち、誤差が少ないものを基準として、各色の検出結果を補正する。例えば、Ｓ２１−Ｋ２１が一定値以上であって、Ｃ１ｓｋ２１の絶対値がＣ２ｓｋ２１の絶対値よりも小さい場合には、検出結果補正値ｄは、下記式３から求めることができる。

なお、上記式３では、各検出センサ２００の信号アサート幅から検出結果補正値ｄを求めている。また、Ｓ２１の絶対値がＫ２１の絶対値よりも大きい場合には、先端側エッジ間隔よりも後端側エッジ間隔のほうが理想値に近く、Ｓ２１の絶対値がＫ２１の絶対値よりも小さい場合には、後端側エッジ間隔よりも先端側エッジ間隔のほうが理想値に近いことを意味する。したがって、絶対値を比較することによって、基準となる検出センサ２００を選択することができる。

また、Ｓ２１の値が負の場合には、１組目のパターンの先端側エッジの立ち下がるタイミングが理想値と異なり、Ｓ２１の値がゼロ以上の場合には、２組目のパターンの先端側エッジの立ち下がるタイミングが理想値と異なることになる。したがって、Ｓ２１の値の正負を判定することで、対応するパターンのエッジを補正する処理を行うことができる。例えば、Ｓ２１の値が負の場合には、１組目のパターンの先端側エッジをｄだけ前にずらしたタイミングとなるように、ずれ量を算出する。

なお、上述の説明では、センサ間ずれ量から補正量を算出したが、上述した方法以外の方法で算出してもよい。例えば、横線パターンの検出結果に基づいて、式（３）と同様に、下記式（４−１）のように、センサごとのパターン幅の検出差ｄ’を算出する。そして、下記式（４−２）のように、式（３）で求めた斜め線パターンの検出差から、ｄ’を引くことで、センサ間で生じる差を取り除くことができ、補正量を算出することができる。なお、下記式（４−１）におけるａ１’、ａ２’、ｂ１’、ｂ２’は、それぞれ、各検出センサ２００が検出した、横線パターンの先端側エッジ間距離と後端側エッジ間距離である。

横線パターンは波うちの影響を受けにくいことから、上記式（４）のようにして求めることで、２つの検出センサ２００のばらつきを取得することができ、斜め線パターンの検出結果と併せて補正量を求めることができる。

以上のように、パターンのエッジ間隔を補正したエッジタイミングからずれ量を算出することで、転写ベルト１３０の波うちの影響を除いた補正値を取得することができる。

説明を図１０に戻す。ステップＳ１００６またはＳ１００８で補正値を算出した後、ステップＳ１００９では、算出した補正値に基づいて、色ずれの補正処理を行う。その後、ステップＳ１０１０で、画像形成装置１００は処理を終了する。

ここまでに説明した処理によって、センサ間ずれ量の値から転写ベルト１３０の波うち状態を判定することができ、波うち状態に応じた補正値を算出することで、適切な色ずれ補正を行うことができる。

以上、説明した本発明の実施形態によれば、転写ベルトに波うちが生じた状態であっても適切に色ずれの補正を行うことができる画像形成装置を提供することができる。

上述した本発明の実施形態の各機能は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｊａｖａ（登録商標）等で記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、本実施形態のプログラムは、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、フレキシブルディスク、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ等の装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。

以上、本発明について実施形態をもって説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、当業者が推考しうる実施態様の範囲内において、本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

１００…画像形成装置、１０１…書込ユニット、１０２…像形成部、１０３…転写部、１１０…ポリゴンミラー、１１１…ｆθレンズ、１１２…反射ミラー、１１３…ＷＴＬレンズ、１１４、１１５…反射ミラー、１２０…感光体ドラム、１２１…現像器、１２２…帯電器、１３０…転写ベルト、１３１…搬送ローラ、１３３…２次転写ベルト、１３４、１３５…搬送ローラ、１３６…定着装置、１３７…定着部材、１３９…クリーニング部、１４０…受像材収容部、１５０…受像材、１６０…印刷物、２００…検出センサ、２０１、２０２…発光素子、２０３…受光素子、２０４…集光レンズ、３１０…画像、３２０…位置ずれ検出用パターン、４１０…ＣＰＵ、４１１…ＲＯＭ、４１２…ＲＡＭ、４１３…書込制御部、４１４…コントローラ、４１５…ＬＤ点灯制御部、４２０…Ｉ／Ｏポート、４３０…発光量制御部、４４０…増幅部、４４２…フィルタ、４４４…Ａ／Ｄ変換部、４４６…サンプリング制御部、４４８…ＦＩＦＯメモリ、５１０…光照射部、５２０…転写画像形成部、５２１…テストパターン形成部、５３０…転写部、５４０…補正処理部、５４１…波うち判定部、５４２…補正値算出部、５５０…テストパターン検出部、５６０…記憶部

特許第５７７３６１２号公報 特開２０１５−０８２０７６号公報

Claims (9)

1. 複数色のトナー画像を転写ベルト上に形成することで、カラー画像を印刷する画像形成装置であって、
   位置ずれを検出するためのパターンを前記転写ベルト上に形成する、テストパターン生成手段と、
   前記パターンを読み取った出力信号の立ち下がりエッジおよび立ち上がりエッジを検出する２以上のテストパターン検出手段と、
   前記テストパターン検出手段による検出結果に基づいて、前記転写ベルトに波うちがあるかを判定する、波うち判定手段と、
   所定の補正値によって前記トナー画像の色ずれを補正する、補正処理手段と
   を含み、
   前記補正処理手段は、
   前記波うち判定手段が前記転写ベルトに波うちがないと判定した場合には、前記検出結果に基づいて補正値を算出し、
   前記波うち判定手段が前記転写ベルトに波うちがあると判定した場合には、波うちの影響を前記検出結果に加味した補正値を算出する、
   画像形成装置。
2. 前記波うち判定部は、
   前記テストパターン検出手段が検出する、同じ色のパターンの立ち上がりエッジ間距離と、同じ色のパターンの立ち下がりエッジ間距離との差分を算出し、当該差分の値と規格値とを比較することで、波うちがあるかを判定し、
   前記補正処理手段は、
   前記立ち上がりエッジ間距離と、前記立ち下がりエッジ間距離に基づいて、前記補正値を算出する、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記パターンは、前記転写ベルトの両端部近傍に形成される、
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記立ち上がりエッジ間距離および前記立ち下がりエッジ間距離は、斜め線パターンを１以上含んだパターンの組から算出される、
   請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記立ち上がりエッジ間距離および前記立ち下がりエッジ間距離は、隣接するパターンの組から算出される、
   請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記波うち判定手段における比較の対象となる前記規格値は、任意の値に変更できる、
   請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記波うち判定手段は、センサ間ずれ量に基づいて前記転写ベルトに波うちがあるかを判定し、
   前記転写ベルトに波うちがある場合には、前記補正処理手段は、前記センサ間ずれ量を前記検出結果に加味した補正値を算出する、
   請求項２に記載の画像形成装置。
8. 前記センサ間ずれ量を、横線パターンを検出した結果に基づいて算出し、
   前記転写ベルトに波うちがある場合には、前記補正処理手段は、前記センサ間ずれ量を前記検出結果に加味した補正値を算出する、
   請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記転写ベルトに波うちがある場合には、前記補正処理手段は、前記立ち上がりエッジまたは前記立ち下がりエッジの検出するタイミングを補正することで、補正値を算出する、
   請求項７または８に記載の画像形成装置。