JP2019015786A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パターン画像から色ずれ量を決定するための閾値を適切なタイミングで切り替える。【解決手段】ＣＰＵ７０は、色ずれ量算出においては、中間転写ベルト８に形成したパターン画像ＰＴ１を読み取ったセンサ４０からの各色のパターンに対応する出力信号を、各色のパターン用の閾値ｔｈを用いて２値化した２値信号に基づき、色ずれ量を決定する。ＣＰＵ７０は、パターン画像ＰＴ１における各色のパターンに対応する２値信号のレベルの切り替わりタイミング（後端エッジ）に基づいて、後続するパターンに対応する閾値への切替タイミングを決定する。そして、ＣＰＵ７０は、後続するパターンに対応する出力信号を２値化するに際し、決定された切替タイミングで、後続するパターン用の閾値へ切り替える。【選択図】図７

Description

本発明は、複数色の画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、複数色の画像を形成する電子写真方式の画像形成装置が知られている。例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色について、それぞれ、帯電、露光、現像、転写という電子写真プロセスを経て画像を形成し、それぞれの色を重ね合わせてカラー画像を得るタンデム方式の装置がある。この種の装置では、色ずれを抑制するために、紙送りと画像形成のタイミングを正確に制御する必要がある。そのため、中間転写体に、色ずれを検知するためのパターン画像を形成し、このパターン画像を光学式のセンサで検知し、その結果に基づき各色間の色ずれ量を算出し、色ずれを補正することが一般に行われている。

図１２（ａ）（ｂ）、（ｃ）（ｄ）、（ｅ）（ｆ）は、パターン画像、パターン検知用のセンサの出力、２値信号を示す図である。図１２（ａ）、（ｄ）は、中間転写ベルト等の像担持体に形成された色ずれ検知用のパターン画像を水平方向から見た図であり、パターン画像を構成するトナー画像が中間転写ベルト上に積載されている。図１２（ｂ）、（ｅ）は、色ずれ検知用のセンサの出力信号（センサ出力）を示す。図１２（ｃ）、（ｆ）は、センサ出力を閾値ａ、ｂ、ｃで２値化した２値信号ａ、ｂ、ｃを示している。センサ出力の波形から各色の測定用画像（パターンと称する）の位置情報（パターン位置）を取得する場合、センサ出力を２値化し、その２値信号波形の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの中間点をパターン位置として取得するのが一般的である。図１２（ａ）のように濃度（トナー載り量）が均一な画像を読み取った場合のセンサ出力は、図１２（ｂ）に示すように左右対称の波形となる。この波形を２値化するための閾値を、センサ出力の信号振幅に対して７５％（閾値ａ）、５０％（閾値ｂ）、２５％（閾値ｂ）のように異ならせると、２値化波形はそれぞれ、２値信号ａ、ｂ、ｃとなる（図１２（ｃ））。これら２値信号ａ、ｂ、ｃからパターンの位置として、ｒｅｇ＿ａ、ｒｅｇ＿ｂ、ｒｅｇ＿ｃが求められる（図１２（ｃ））。ｒｅｇ＿ａ、ｒｅｇ＿ｂ、ｒｅｇ＿ｃはほぼ同じ値となる。このように、センサ出力の波形が理想的な対称である場合は、閾値が変更されても算出されるパターン位置は変わらない。

一方、図１２（ｄ）のように、パターン画像の濃度（トナー載り量）が不均一だった場合、図１２（ｅ）に示すように、センサ出力は非対称な波形となる。すると、閾値ａ、ｂ、ｃで２値化した２値信号ａ、ｂ、ｃから、パターン位置として、ｒｅｇ＿ａ、ｒｅｇ＿ｂ、ｒｅｇ＿ｃが求められる（図１２（ｆ））。ｒｅｇ＿ａ、ｒｅｇ＿ｂ、ｒｅｇ＿ｃは互いに異なる値となり得る。このように、センサ出力の波形が非対称である場合は、閾値が変更されると算出されるパターンの位置が変動する。つまり、センサ出力波形に対して２値化に用いる閾値の値によって、パターン位置の検知結果に差異が生じる。

このような課題に対して特許文献１では、センサ出力の振幅が変動して波形が非対称となったとしても、閾値の変更等によってパターンの検知幅を一致させ、検知誤差を抑える技術が提案されている。すなわち特許文献１は、隣接するパターンに対応するセンサ出力の信号振幅が大きく変動したとしても、振幅に対する閾値レベルの割合が一律の割合（例えば５０％）となるように制御する。これにより波形非対称による検知誤差を抑えることができる。

特開２０１３−２５１８４号公報

しかしながら、特許文献１のように、信号振幅に応じて閾値レベルを変える方法を用いる場合、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、それぞれのカラーのパターンの間で、２値化用の閾値レベルを各色用の閾値に切り替える必要がある。

図４（ａ）、（ｂ）に、色ずれ検知用のパターン画像ＰＴ１の一例と、それを読み取った色ずれセンサの検知信号（２値化後）とを示す。図４（ｃ）に、閾値の切替タイミングの一例を示す。パターン画像ＰＴ１はイエローのパターン８０１、８１１、マゼンダのパターン８０２、８１２、シアンのパターン８０３、８１３、ブラックのパターン８０４、８１４から構成される。パターン画像ＰＴ１の移動方向を副走査方向とする。パターン画像ＰＴ１が中間転写ベルトに形成される場合、中間転写ベルトの移動方向が副走査方向である。副走査方向に直交する方向（ベルト幅方向）が主走査方向である。各色のパターンは、主走査方向に対して４５°傾いて形成されており、パターン８０１〜８０４とパターン８１１〜８１４とで傾き方向が逆になっている。

図４（ｂ）に示す破線は、２値信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの中央位置を示している。時間情報ｙｍ＿１、ｙｃ＿１、ｙｋ＿１は、基準色であるイエローのパターン８０１の中央位置から他色のパターン８０２、８０３、８０４の中央位置までの距離を時間に換算した値である。同様に、時間情報ｙｍ＿２、ｙｃ＿２、ｙｋ＿２は、イエローのパターン８１１の中央位置から他色のパターン８１２、８１３、８１４の中央位置までの距離を時間に換算した値である。これらの時間情報から色ずれ量が算出される。

図４（ｃ）に示すように、パターン形成信号に基づく画像形成開始からセンサがパターンを検知するまでの時間（所定時間Ａ）は、画像形成開始位置である露光箇所からセンサ位置までの画像搬送域の距離と搬送速度から予め求めることができる。また、隣接するパターンの形成間隔に相当する時間（所定時間Ｂ、Ｃ）も、設計仕様から予め求めることができる。各色パターン用への閾値の切り替えは、画像形成開始から所定時間Ａが経過すると実施され、その後、所定時間Ｂ、Ｃが経過すると順次実施される。

通常、ケースＡのように、隣接するパターンの間にセンサによる検知位置が位置する期間に閾値の切替タイミングが到来することが想定される。しかし、ケースＢのように、隣接するパターンの間にセンサによる検知位置が位置する期間に閾値の切替タイミング必ずしも到来しない場合がある。例えば、昇温に伴う露光位置のずれによってパターンの形成位置がずれたり、搬送速度のムラにより、形成されたパターンがセンサの検知位置まで搬送されてくるタイミングが変動したりする。すると、後続のパターン用の閾値への切り替えが遅延したり、あるいは早すぎたりすることが生じ得る。パターンが搬送されてくるタイミングが閾値の切替タイミングより前や後にずれると、適切な閾値を用いて２値化できなくなり、パターンの位置検知が不正確になる。

色ずれを算出するための時間はユーザにとってダウンタイムとなるため、可能な限り短い方が良い。そのため、副操作方向におけるパターン画像ＰＴ１の長さは短い方が良く、各色のパターンの間隔は可能な限り短く設計される傾向にある。このような状況において、パターン形成位置や搬送速度の変動に応じて、閾値の切替タイミングを正しく調整することが一層重要となる。

本発明は、パターン画像から色ずれ量を決定するための閾値を適切なタイミングで切り替えることを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、異なる色の画像を形成する画像形成手段と、所定方向に回転し、色ずれを検知するためのパターン画像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上の前記パターン画像からの反射光を測定し、測定結果に基づく出力値を出力する出力手段と、前記出力手段の出力値と前記パターン画像の色に対応する閾値とを比較する比較手段と、前記画像形成手段を制御して前記異なる色のパターン画像からなる複数のパターン画像を形成させ、前記出力手段を制御して前記複数のパターン画像を測定させ、前記比較手段に前記複数のパターン画像の測定結果に対応する出力値と前記閾値とを比較させ、前記異なる色の中の基準色のパターン画像と前記異なる色の中の前記基準色と異なる他の色のパターン画像との相対的な位置に関する色ずれ量を比較結果に基づいて決定する決定手段と、前記画像形成手段により形成される前記他の色の画像の画像形成位置を前記色ずれ量に基づいて調整する調整手段と、前記複数のパターン画像に含まれる第１色のパターン画像の出力値と比較するための第１閾値から前記所定方向において前記第１色のパターン画像の後続の第２色のパターン画像の出力値と比較するための第２閾値へ変更するタイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、パターン画像から色ずれ量を決定するための閾値を適切なタイミングで切り替えることができる。

画像形成装置の概略断面図である。 センサの構成を示す図である。 画像形成装置の制御機構のブロック図である。 色ずれ検知用のパターン画像、２値化後の信号、閾値の切替タイミングの一例を示す図である。 閾値設定用のパターン画像、センサの出力例を示す図である。 閾値設定処理のフローチャートである。 センサ出力と２値信号との関係の例を示す図である。 色ずれ量取得処理のフローチャートである。 閾値設定用のパターン画像の例、センサ出力と２値信号の例を示す図である。 閾値設定処理のフローチャートである。 色ずれ量取得処理のフローチャートの一部である。 パターン画像、センサの出力、２値信号を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。この画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の複数色（４色）の画像を形成するための画像形成手段として４つのステーションＩＭＧ（ＩＭＧ−Ｙ、ＩＭＧ−Ｍ、ＩＭＧ−Ｃ、ＩＭＧ−Ｋ）を有する。各ステーションＩＭＧの構成要素は共通であるので、以降、ステーションＩＭＧごとに各構成要素を区別しないときは同じ符号を用い、区別するときは符号の後にａ、ｂ、ｃ、ｄを付す。画像形成装置１は、感光ドラム２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）を有する。感光ドラム２の周りに帯電器３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、レーザ走査ユニット５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）、一次転写部６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）、現像器７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）、クリーナ４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が配置される。

各色の画像形成動作は共通であるので、代表してイエローについて説明する。帯電器３ａは、感光ドラム２ａに所定の電圧を印加して帯電させる。レーザ走査ユニット５ａは半導体レーザを光源として有し、画像信号に従ってレーザ光を感光ドラム２ａの表面に照射して静電潜像を形成する。感光ドラム２ａの静電潜像は現像器７ａにより現像されてトナー画像となる。クリーナ４ａは、感光ドラム２ａの表面に残留するトナーを除去する。各色の感光ドラム２上のトナー画像は、一次転写部６ａ〜６ｄで中間転写体である中間転写ベルト８に順次重ね合わせられる。

中間転写ベルト８は、ローラ１０、１１、２１にかけ回されており、図１の時計方向（所定方向）に回転する。中間転写ベルト８に重ね合わせられた各色のトナー画像は、二次転写部２２まで搬送され、二次転写部２２に搬送されてくるシートＳに一括転写される。クリーナ１２は、中間転写ベルト８に残留するトナーを除去する。二次転写部２２で４色のトナー画像が一括転写されたシートＳは、定着器２３に搬送されて未定着のトナー画像を熱定着され、その後、排紙ローラ２４を介して排紙トレイ２５に排出される。

シートＳは、給紙カセット１７または手差しトレイ１３から搬送路に給紙され、静電搬送部３０で横位置を補正されて、レジストローラ１６でタイミングをとりつつ二次転写部２２へ搬送される。その際、給紙カセット１７からシートＳを搬送路へ給紙するためのピックアップローラ１８、１９、縦パスローラ２０、レジストローラ１６は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモータにより駆動される。また、手差しトレイ１３からシートを搬送路へ給紙するためのピックアップローラ１４、１５も同様に、各々独立したステッピングモータにより駆動される。

また、両面印刷時には、定着器２３を通過したシートＳは、排紙ローラ２４から両面反転パス２７に導かれた後、逆方向に反転搬送されて両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通過したシートＳは再び縦パスローラ２０を通って上記と同様にして二次転写部２２に搬送される。二次転写部２２に搬送されたシートＳの裏面には、中間転写ベルト８から各色のトナー画像が一括転写され、転写後のシートＳは定着器２３及び排紙ローラ２４を介して排紙トレイ２５に排出される。

画像形成装置１は、色ずれ検知用のセンサ４０（出力手段）を有する。センサ４０は、中間転写ベルト８の画像が形成される面である外周面に対向し、感光ドラム２ｄとローラ１０との間の位置に配置される。センサ４０は、各感光ドラム２から中間転写ベルト８に転写された（中間転写体上の）色ずれ検知用のパターン画像ＰＴ１（図４（ａ））や、閾値設定用の（他の）パターン画像ＰＴ２（図５（ａ））を検出（検知）するためのものである。センサ４０は、不図示の同期部により駆動タイミングが制御される。各パターン画像ＰＴは、各色のトナー像のパターン（測定用画像）を含み、中間転写ベルト８に転写される。

図２は、センサ４０の構成を示す図である。センサ４０は、発光部５１及び受光部５２を有する。発光部５１からの光を受けた対象物の正反射光を受光部５２が検出する。発光部５１からの照射光は、中間転写ベルト８の表面（パターン画像ＰＴが形成されている場合はパターン画像ＰＴ）で反射し、反射光はレンズ５３で集光されて受光部５２に入射する。受光部５２は、受光結果に基づいて出力信号を出力し、具体的には受光光量に応じた振幅の電気信号（出力信号）を出力する。受光部５２の出力電圧は、反射光の光量が少なければ低く、光量が多ければ高い。つまり、センサ４０はパターン画像からの反射光を測定し、測定結果に基づいて出力値を出力する。また、一般に、トナー画像に比べ中間転写ベルト８の表面の方が反射率は高いため、パターン画像を読み取った際の検出結果である出力電圧は中間転写ベルト８の読み取り時より低くなる。図１２で説明したように、センサ４０の出力波形を２値化することでパターン画像ＰＴの各色のパターン位置を導出できる。

図３は、画像形成装置１の制御機構のブロック図である。画像形成装置１は、画像形成装置１全体の制御を司るＣＰＵ７０を有し、ＣＰＵ７０には、ＲＡＭ７８、ＲＯＭ７３、レーザ制御部７５、画像制御部７４が接続されている。ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７０により実行される制御プログラムが格納され、ＲＡＭ７８は一時的なデータ保存領域として用いられる。センサ４０の出力信号（センサ出力値）はコンパレータ７２に入力され、ＣＰＵ７０によって予め設定された閾値ｔｈで２値化される。閾値ｔｈは色ごとに設定される（図６で後述）。閾値を示す信号は、ＣＰＵ７０から出力されるＰＷＭ信号がＲＣ回路７７で平滑されることで生成される。コンパレータ７２で２値化された信号（以下、２値信号と呼ぶ）は、ＣＰＵ７０に入力される。コンパレータ７２は、センサ出力値と閾値ｔｈとを比較し、比較結果に基づいて２値信号を取得する比較手段である。

ＣＰＵ７０は、閾値調整部７１１、読取部７１２、算出部７１３、発光制御部７１４、Ａ／Ｄコンバータ７１５、パターン形成部７１６及びタイミング生成部７１７を備える。閾値調整部７１１は、コンパレータ７２で用いられる閾値を生成するＰＷＭ信号のＤＵＴＹ比を調整する。読取部７１２は、２値信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとを検出し、それらのタイミングを算出する。算出部７１３は、読取部７１２が算出した立ち上がり・立ち下がりタイミングから色ずれ量を算出する決定手段である。ボトムホールド回路７６は、後述する閾値設定処理（図６）でセンサ出力の値をＣＰＵ７０がサンプリングする際に用いられる。

タイミング生成部７１７は、後述する色ずれ取得処理（図８）において、閾値の切り替え制御で用いられる。ＣＰＵ７０はＲＯＭ７３から切替時間Ｔの元となる所定時間の情報を読み出し、それを切替時間Ｔとしてタイミング生成部７１７に設定する。タイミング生成部７１７は、設定された切替時間Ｔと、各色のパターンに対応する２値信号のレベルの切り替わりタイミングとに基づいて、後続するパターンに対応する閾値（次の色用の閾値）へ切り替えるための切替タイミング信号を生成する。すなわち、タイミング生成部７１７は、２値信号の立ち下がりタイミング（検出幅の後端エッジの検出）からの時間をカウントし、切替時間Ｔの経過した時点を、後続するパターンに対応する閾値への「切替タイミング」として決定する。

発光制御部７１４は、センサ４０の発光部５１の発光を制御する。Ａ／Ｄコンバータ７１５は、センサ４０の出力レベルを変換して記録する。パターン形成部７１６はパターン画像ＰＴを形成する。パターン形成部７１６は、色ずれ検知用のパターン画像ＰＴ１、閾値設定用のパターン画像ＰＴ２のそれぞれを形成するためのパターン画像データを記憶している。パターン形成部７１６は、パターン画像データをレーザ制御部７５に送る。ＲＯＭ７３には、コンパレータ７２に設定する閾値ｔｈ、算出部７１３で算出した色ずれ量、所定時間ｔａ、切替時間Ｔ等が記憶される。

次に、算出部７１３による色ずれ算出方法を説明する。図４（ｂ）で示したように、時間情報ｙｍ＿１、ｙｃ＿１、ｙｋ＿１、及び時間情報ｙｍ＿２、ｙｃ＿２、ｙｋ＿２から色ずれ量が算出される。例えばマゼンダの色ずれ量算出に関して説明する。中間転写ベルト８の移動方向を副走査方向とし、副走査方向に直交する方向（ベルト幅方向）を主走査方向とする。マゼンダのパターン８０２、８１２が副走査方向の（＋）方向に色ずれした場合、ｙｍ＿１値とｙｍ＿２値は色ずれ量に比例して同じ量だけ大きくなる。パターン８０２、８１２が副走査方向の（−）側にずれた場合もｙｍ＿１値とｙｍ＿２値は同じ量だけ変化する（小さくなる）。一方、パターン８０２、８１２が主走査方向の（＋）方向に色ずれした場合、ｙｍ＿１値は色ずれ量に比例して大きくなるがｙｍ＿２値はそれと同じ量だけ小さくなる。パターン８０２、８１２が主走査方向の（−）側にずれた場合、ｙｍ＿１値は小さくなり、それと同じ量だけｙｍ＿２値は大きくなる。よって色ずれ量（副走査色ずれ、主走査色ずれ）は下記の式１、２から算出される。
副走査色ずれ＝Ｘ−（ｙｍ＿１＋ｙｍ＿２）／２×搬送速度・・・・（１）
主走査色ずれ＝（ｙｍ＿１−ｙｍ＿２）／２×搬送速度・・・・（２）

式１で、Ｘは色ずれが生じていない場合のイエローパターンとマゼンダパターンの副走査方向の距離間隔情報（距離を時間に換算した値）である。ｙｍ＿１値、ｙｍ＿２値は時間情報（ｓｅｃ）であるので、ずれ量を算出する際、パターン画像ＰＴ２が形成される中間転写ベルト８の搬送速度（ｍｍ／ｓｅｃ）を用いて距離情報に変換される。式１、２はマゼンダの色ずれを例にした式であるが、他の色の色ずれ量に関しても同様に、イエローのパターン８０１、８１１を基準とした時間情報を用いることで導出できる。なお、基準色をイエロー以外の色としてもよい。

図５（ａ）は、閾値設定用のパターン画像ＰＴ２の例を示す図である。図５（ｂ）は、パターン画像ＰＴ２を読み取ったセンサ４０の出力例を示す図である。パターン画像ＰＴ２は、パターン画像ＰＴ１と同様に、イエローのパターン９０１、マゼンダのパターン９０２、シアンのパターン９０３、ブラックのパターン９０４から構成される。各色のパターンは、主走査方向に対して４５°傾いて形成されている。パターン画像ＰＴ２における各色のパターン間の間隔（副走査方向長さ）は、パターン画像ＰＴ１における各色のパターン間の間隔よりも長くなっている。これは、センサ出力（図５（ｂ））のサンプル値をボトムホールド回路７６によりサンプルホールドする必要があるからである。

次に、パターン画像ＰＴ２を用いて色ごとの閾値ｔｈを決定する処理について図６を用いて説明する。図６は、閾値設定処理のフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＲＯＭ７３に格納されたプログラムをＣＰＵ７０が読み出して実行することにより実現される。

まず、ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の回転を開始させ（ステップＳ１０１）、センサ４０の発光部５１を発光（点灯）させる（ステップＳ１０２）。そしてＣＰＵ７０は、トナー画像を形成していない状態の中間転写ベルト８からの反射光を受光したセンサ４０の出力信号を、中間転写ベルト８の１周分、サンプリングする（ステップＳ１０３）。このときのサンプリング間隔は例えば１００ｍｓｅｃ間隔とする。次にＣＰＵ７０は、取得した１周分のサンプリングデータの平均レベルＢａｓｅ＿ａｖｅを算出し、その値をＲＯＭ７３に記憶させておく（ステップＳ１０４）。次にＣＰＵ７０は、ステーションＩＭＧを制御して、中間転写ベルト８上にパターン画像ＰＴ２を形成する（ステップＳ１０５）。

そしてＣＰＵ７０は、パターン画像ＰＴ２における各色のパターンのセンサ４０によるセンサ出力のボトムレベルを、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックそれぞれにつきサンプリングする（ステップＳ１０６）。ＣＰＵ７０は、このサンプリングにおいては、ボトムホールド回路７６によってボトムホールドされた出力信号を図５（ｂ）に示す期間Ｖｈｏｌｄ内に５ｍｓｅｃ間隔で３回ずつ各色サンプリングしていく。そしてＣＰＵ７０は、３回の平均値を各色のセンサ出力のボトムレベルとしてＲＯＭ７３に記憶させる。図５（ｂ）に示すように、各色のボトムレベルは、イエローがボトムレベルＶｈ＿ｙ、マゼンダがボトムレベルＶｈ＿ｍ、シアンがボトムレベルＶｈ＿ｃ、ブラックがボトムレベルＶｈ＿ｋである。ホールドされている出力信号はタイミングＴｒｓｔの到来時にホールドリセットされる。なお、ボトムホールドされた出力信号のサンプリング回数は３回に限定されず、１回以上であればよい。

次にＣＰＵ７０は、ステップＳ１０７で、サンプリングされたボトムレベルと先に取得された平均レベルＢａｓｅ_ａｖｅとを比較し、サンプリングされたボトムレベルが適切なレベルであるか否かを判別する。具体的には、ＣＰＵ７０は、ボトムレベルと平均レベルＢａｓｅ_ａｖｅとの差分量が所定値を超えたか否かを判別する。この所定値は予め設定されＲＯＭ７３に保存されている。上記差分量が所定値以下だった場合、トナーパターンが形成されていないか、あるいは読み取った中間転写ベルト８の位置にキズがあった等の理由でボトムレベルを正確に検出できなかった可能があると判断できる。この場合、ＣＰＵ７０はボトムレベルが適切なレベルでないと判別し、リトライ済みか否かを判別する（ステップＳ１１０）。そしてＣＰＵ７０は、リトライ済みでない場合は、処理をステップＳ１０５に戻す一方、リトライ済みである場合は、リトライはせずにエラー通知し（ステップＳ１１１）、処理をステップＳ１０９に進める。

ステップＳ１０７で、サンプリングされたボトムレベルが適切なレベルであると判別した場合は、ＣＰＵ７０は、取得した各色パターンのボトムレベルと平均レベルＢａｓｅ＿ａｖｅとに基づいて、各色用の閾値ｔｈを決定する（ステップＳ１０８）。ここでは、ＣＰＵ７０の閾値調整部７１１が、閾値ｔｈを色ごとに決定し、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用にそれぞれ、閾値ｔｈＹ、ｔｈＭ、ｔｈＣ、ｔｈＫを算出する。代表してイエロー用の閾値ｔｈＹの算出式を式３に示すが、他の色も同様にして算出される。
閾値ｔｈＹ＝（Ｂａｓｅ＿ａｖｅ−Ｖｈ＿ｙ）×α＋Ｖｈ＿ｙ・・（３）

ここでαの値は例えば０．５とするが０．５に限定されない。α＝０．５だとすると、式３により、ボトムレベルＶｈ＿ｙと平均レベルＢａｓｅ＿ａｖｅとの中間（５０％）位置の値が閾値ｔｈＹとして算出される。その後、ＣＰＵ７０は、ステップＳ１０９で、センサ４０の発光部５１を消灯し、中間転写ベルト８の回転を停止させて（ステップＳ１１２）、図６の処理を終了させる。

次に、パターン画像ＰＴ１の各色のパターンをセンサ４０で検出する際の閾値ｔｈを各色のパターンごとに切り替える切替タイミングの例を図７で説明する。図７は、センサ出力と２値信号との関係の例を示す図である。パターン画像ＰＴ１を検出する際に、各色のパターン間で閾値が切り替わるように切替タイミング信号を生成し、切替タイミング信号に従って閾値の切り替えを行う必要がある。ＣＰＵ７０は、タイミング生成部７１７で生成した切替タイミング信号を基に、閾値レベルを切り替える。

一例として、ＣＰＵ７０は、予めＲＯＭ７３に格納されている所定時間ｔａを読み出し、それをタイミング生成部７１７に切替時間Ｔとして設定する。そしてＣＰＵ７０は、センサ出力が２値化の対象となるパターンの直前のパターンに対応する２値信号の立ち下がり（後端エッジ）から切替時間Ｔが経過した時点を切替タイミングと決定し、決定した切替タイミングで閾値レベルを切り替える。なお、所定時間ｔａは、理想的な対称であるセンサ出力波形を、信号振幅に対して５０％の閾値で２値化したとき、隣接する２値化した矩形波形のローレベル期間より短い値とし、例えば、ローレベル期間の半分以下の値としている。ここでいうローレベル期間は、２値信号の立ち下がり（後端エッジ）から立ち上がり（前端エッジ）までの期間である。

図７の例で説明すると、ＣＰＵ７０は、マゼンダ用の閾値ｔｈＭをコンパレータ７２に設定し、マゼンダパターンのセンサ出力を閾値ｔｈＭで２値化した２値信号を取得する。そしてタイミング生成部７１７は、マゼンダパターンに対応する２値信号の立ち下がり（時点ｔ１）から切替時間Ｔが経過した時点ｔ２で切替タイミング信号を生成する。ＣＰＵ７０は、時点ｔ２で次のシアン用の閾値ｔｈＣへの切り替えを開始し、閾値ｔｈＣでシアンパターンのセンサ出力を２値化した２値信号を取得する。時点ｔ２が切替タイミングに該当する。なお、パターン画像ＰＴ１は複数（例えば、１０セット）形成され、検出される。１番目に検出されるパターン画像ＰＴ１の中のイエローパターンに関しては、１番目のパターン画像ＰＴ１の形成開始時に、用いる閾値が閾値ｔｈＹに設定される。２番目以降のパターン画像ＰＴ１の中のイエローパターンに関しては、直前のパターン画像ＰＴ１の中のブラックパターンに対応する２値信号の立ち下がりを基準として閾値ｔｈＹに切り替えてもよい。あるいは１番目のパターン画像ＰＴ１の形成開始時に閾値ｔｈＹに切り替えてもよい。

なお、ＣＰＵ７０は、このようにして生成された２値信号から、式１、２を用いて色ずれ量を算出する。その後、ＣＰＵ７０は、算出した色ずれ量に基づいて画像形成条件を変更することで色ずれを補正する。例えば、ＣＰＵ７０は、各色の画像の相対的な位置のズレを補正するため、各色の露光タイミングを色ずれ量に基づいて調整する調整手段である。これによって、色毎の画像の画像形成位置が調整される。なお、色ずれを補正する方法は周知の技術であるので、その詳細な説明は省略する。色ずれ量取得の詳細な処理を図８で説明する。

図８は、色ずれ量取得処理のフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＲＯＭ７３に格納されたプログラムをＣＰＵ７０が読み出して実行することにより実現される。この処理は、画像形成装置１の主電源がオンにされたとき、または色ずれ量取得処理が前回実行されてから規定枚数以上の画像を画像形成装置１が形成したとき、開始される。なお、図６に示す閾値設定処理の開始条件もこれと同様である。例えば、ＣＰＵ７０は、主電源がオンにされると図６に示す閾値設定処理を先行して実行し、その後、図８に示す色ずれ量取得処理に移行する。

ＣＰＵ７０は、まず、ＲＯＭ７３から切替時間ｔａを読み出し（ステップＳ２０１）、切替時間ｔａをタイミング生成部７１７に切替時間Ｔとして設定する（ステップＳ２０２）。次に、ＣＰＵ７０は、閾値設定処理（図６）で取得した各閾値ｔｈのうち、パターン画像ＰＴ１における最初の検出対象となるイエローパターン用の閾値ｔｈＹを、２値化に用いる閾値として設定する（ステップＳ２０３）。その後、ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の回転を開始させ（ステップＳ２０４）、センサ４０の発光部５１を発光（点灯）させる（ステップＳ２０５）。次にＣＰＵ７０は、ステーションＩＭＧを制御して、中間転写ベルト８上にパターン画像ＰＴ１を形成し（ステップＳ２０６）、各色のパターン順を把握するためのカウンタＮを初期値である１に設定する（ステップＳ２０７）。

次に、ＣＰＵ７０は、２値信号のエッジ、すなわちセンサ４０の出力がコンパレータ７２で２値化された信号の立ち上がり（前端エッジ）と立ち下がり（後端エッジ）の検出を開始する（ステップＳ２０８）。ここで、センサ出力が２値化の対象となるパターンをパターンＮと記す。最初のパターンＮはイエローパターンである。ＣＰＵ７０は、パターンＮの前端エッジを検出するまで待ち（ステップＳ２０９）、前端エッジを検出するとパターンＮの後端エッジを検出するまで待つ（ステップＳ２１０）。パターンＮの後端エッジを検出すると、ＣＰＵ７０は、エッジ検出開始からの前端エッジ及び後端エッジの検出回数の総数であるエッジ検出回数が所定数に達したか否かを判別する（ステップＳ２１１）。ここで、所定数は、全てのパターン画像ＰＴ１の各色のパターンを正しく検出できた場合に検出されるエッジの総数である。例えば、１つのパターン画像ＰＴ１で１６個のエッジが生じるから、パターン画像ＰＴ１を１０セット形成するとした場合、所定数は１６０である。

ステップＳ２１１の判別の結果、エッジ検出回数が所定数に達していない場合は、ＣＰＵ７０は、直前のステップＳ２１０で後端エッジを検出した時点からの経過時間を示すタイマのカウントを開始する（ステップＳ２１２）。そして、ＣＰＵ７０は、経過時間を示すタイマのカウント値が切替時間Ｔに到達するまで待ち（ステップＳ２１３）、カウント値が切替時間Ｔに到達すると、処理をステップＳ２１４に進める。ステップＳ２１４では、ＣＰＵ７０（タイミング生成部７１７）が、切替タイミング信号を生成し、ＣＰＵ７０は、切替タイミング信号を基に、次のパターン（パターンＮ＋１）の検出のために、現在の閾値から次のパターン用の閾値に切り替える。例えば、色ずれ取得のシーケンス開始時には先頭パターンのイエロー用の閾値ｔｈＹが設定されているが、そこから前端エッジと後端エッジを１つずつ検出すると、後端エッジの検出から切替時間Ｔの経過時点が、閾値の切替タイミングとなる。ＣＰＵ７０は、切替タイミングで、閾値ｔｈＹから、次の対象であるマゼンダパターン用の閾値ｔｈＭに切り替える。ここで、パターン画像に含まれる第１色のパターン画像の出力値と比較するための閾値を第１閾値とする。中間転写ベルト８の回転方向において第１色のパターン画像の後続の第２色のパターン画像の出力値と比較するための閾値を第２閾値とする。ＣＰＵ７０は、本発明における、第１閾値から第２閾値へ変更するタイミングを制御する制御手段に該当する。

その後、ＣＰＵ７０は、カウンタＮをインクリメントし（ステップＳ２１５）、処理をステップＳ２１０に戻して、エッジの検出を継続する。一方、ステップＳ２１１の判別の結果、エッジ検出回数が所定数に達した場合は、全てのパターン画像ＰＴ１の全てのパターンを検出したので、ＣＰＵ７０は、式（１）、（２）を用いて色ずれ量を算出する（ステップＳ２１６）。なお、パターン画像ＰＴ１を複数形成するとしたので、ＣＰＵ７０は、各パターン画像ＰＴ１から導出される色ずれ量を平均化した値を、最終的な色ずれ量として取得（決定）する。これにより精度が高まる。なお構成簡略化の観点からは、形成するパターン画像ＰＴ１の数は１個以上であればよい。その後、ＣＰＵ７０は、センサ４０の発光部５１を消灯し（ステップＳ２１７）、中間転写ベルト８の回転を停止させて（ステップＳ２１８）、図８の処理を終了させる。

本実施の形態によれば、ＣＰＵ７０は、パターン画像ＰＴ１における各色のパターンに対応する２値信号のレベルの切り替わりタイミング（後端エッジ）に基づいて、後続するパターンに対応する閾値への切替タイミングを決定する。そして、ＣＰＵ７０は、後続するパターンに対応する出力信号が２値化されるに際し、決定された切替タイミングで、後続するパターン用の閾値へ切り替える。これにより、パターン画像における各色のパターンの２値化に用いる閾値、すなわちパターン画像から色ずれ量を決定するための閾値を、適切なタイミングで切り替えることができる。従って、後続のパターン用の閾値への切り替えが遅延したり早すぎたりすることがなくなり、適切な閾値を用いて２値化できるようになって、各色のパターンの位置検出が正確になる。ひいては、色ずれ量を適切に取得し、色ずれ補正精度の低下を抑制することができる。

また、切り替わりタイミングを決定する基準を、２値信号のレベルの立ち下がりタイミング（後端エッジ）とし、しかも切替時間Ｔは所定時間Ｔａから決定される。これらにより、隣接するパターンに対応する２値信号のローレベル期間に確実に切替タイミングが生じるようにすることができる。なお、切り替わりタイミングを決定する基準を、２値信号のレベルの立ち上がりタイミング（前端エッジ）としてもよく、その場合、２値信号の矩形波形の想定されるハイレベル期間（検出幅）を考慮して所定時間Ｔａを設定してもよい。

また、閾値の設定には、色ずれ検知に用いるパターン画像ＰＴ１よりもパターン間隔の広いパターン画像ＰＴ２を用いるので、各色のパターン用の閾値を高い精度で設定することができる。なお、閾値の設定（図６）においても、色ずれ検知に用いるパターン画像ＰＴ１を用いてもよい。

なお、所定時間Ｔａは各色用に共通としたが、それに限らず、色ごとに異なる値としてＲＯＭ７３に格納しておいてもよい。

（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、２値信号のレベルの立ち下がりタイミング（後端エッジ）から固定の切替時間Ｔの経過時を切替タイミングとした。これに対し、本発明の第２の実施の形態では、切替時間Ｔを色ごとに決定する。図６に代えて図１０を用い、さらに図９、図１１を加えて本実施の形態を説明する。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

図９（ａ）は、閾値設定用のパターン画像ＰＴ２の例を示す図である。図９（ｂ）は、パターン画像ＰＴ２を読み取ったセンサ４０の出力と２値信号の例を示す図である。センサ４０の出力は所定の閾値ＴＨによって２値化される。図９（ｂ）に示すように、イエローパターンに対応する２値信号の立ち下がりエッジのタイミングをＹｅｄｇ２とする。マゼンタパターンに対応する２値信号の立ち下がり、立ち上がりエッジのタイミングをそれぞれ、Ｍｅｄｇ１、２とする。シアン、ブラックに対応する２値信号の立ち下がり、立ち上がりエッジのタイミングをそれぞれ、Ｃｅｄｇ１、２、Ｋｅｄｇ１、２とする。

ＣＰＵ７０は、各エッジのタイミングを取得し、ローレベルの２値信号を挟んで隣接するエッジ間のタイミングを、切替設定値として求める。すなわちＣＰＵ７０は、タイミングＹｅｄｇ２を起点とし、タイミングＹｅｄｇ２とタイミングＭｅｄｇ１との中間点までの期間を、式４により切替設定値ｔｍとして求める。同様に、ＣＰＵ７０は、タイミングＭｅｄｇ２を起点とし、タイミングＭｅｄｇ２とタイミングＣｅｄｇ１との中間点までの期間を、式５により切替設定値ｔｃとして求める。ＣＰＵ７０は、タイミングＣｅｄｇ２を起点とし、タイミングＣｅｄｇ２とタイミングＫｅｄｇ１との中間点までの期間を、式６により切替設定値ｔｋとして求める。
ｔｍ＝（Ｍｅｄｇ１−Ｙｅｄｇ２）／２・・・式４
ｔｃ＝（Ｃｅｄｇ１−Ｍｅｄｇ２）／２・・・式５
ｔｋ＝（Ｋｅｄｇ１−Ｃｅｄｇ２）／２・・・式６

ＣＰＵ７０は、色ずれ検知の際には、各色に対応する切替設定値を切替時間Ｔに設定する。なお、２番目に検出されるパターン画像ＰＴ１の中のイエローパターン用の切替時間Ｔは、所定値（例えば、第１の実施の形態で説明したｔａ値）に設定してもよいし、ｔｍ値、ｔｃ値、ｔｋ値のいずれかに設定してもよい。なお、１番目に検出されるパターン画像ＰＴ１の中のイエローパターンに関しては、第１の実施の形態と同様に、１番目のパターン画像ＰＴ１の形成開始時に閾値ｔｈＹに設定されるので、切替設定値を求める必要はない。式４〜６では、２値信号のハイレベル期間を２で割っているので、切替設定値はハイレベル期間の半分の長さに相当する。なお、ＣＰＵ７０は、１００％より少ない範囲でハイレベル期間の所定割合を切替設定値と決定してもよい。

図１０は、閾値設定処理のフローチャートである。このフローチャートの処理は、ＲＯＭ７３に格納されたプログラムをＣＰＵ７０が読み出して実行することにより実現される。図１０において、ステップＳ３０１、Ｓ３０２以外のステップは図６で説明したのと同様である。ステップＳ１０６の後、ＣＰＵ７０は、ステップＳ３０１で、各色のパターンに対応する２値信号の立ち下がりエッジ及び立ち下がりエッジを取得し、処理をステップＳ１０７に進める。ステップＳ１０８の後、ＣＰＵ７０は、ステップＳ３０２で、式４〜６を用いて切替設定値ｔｍ、ｔｃ、ｔｋを算出し、処理をステップＳ１０９に進める。

図１１は、色ずれ量取得処理のフローチャートの一部である。ステップＳ２１１以前、ステップＳ２１２移行のステップは図８に示した通りであるので図示を省略する。ステップＳ２１１の判別の結果、エッジ検出回数が所定数に達していない場合は、ＣＰＵ７０は、ステップＳ４０１で、次の対象となるパターンに対応する切替設定値を切替時間Ｔとして設定する。例えば、次に検出する対象がマゼンダパターンである場合は、切替時間Ｔに切替設定値ｔｍが設定される。その後ＣＰＵ７０は、処理をステップＳ２１２に進める。これにより、ステップＳ２１３では、色ごとに設定された切替時間Ｔが経過した時点が切替タイミングと決定される。

本実施の形態によれば、パターン画像から色ずれ量を決定するための閾値を適切なタイミングで切り替えることに関し、第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

またＣＰＵ７０は、パターン画像ＰＴ２における各色のパターンに対応する２値信号のレベルの立ち下がりと後続するパターンに対応する２値信号のレベルの立ち上がりとの時間間隔（ハイレベル期間）の所定割合に相当する時間を切替時間Ｔと決定する。従って、各色により適したタイミングで閾値を切り替えることができる。

また、図１０の閾値設定処理により、パターン画像ＰＴ２を用いて色ごとの閾値の設定と色ごとの切替設定値の取得とを併せて行えるので、処理が迅速である。

なお、上記各実施の形態において、色ごとに各色のパターン用の閾値を設定する手法は例示した手法に限らない。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。上述の実施形態の一部を適宜組み合わせてもよい。

８ 中間転写ベルト
４０ センサ
７０ ＣＰＵ
７２ コンパレータ
７１１ 閾値調整部
７１３ 算出部
７１７ タイミング生成部

Claims (6)

1. 異なる色の画像を形成する画像形成手段と、
   所定方向に回転し、色ずれを検知するためのパターン画像が転写される中間転写体と、
   前記中間転写体上の前記パターン画像からの反射光を測定し、測定結果に基づく出力値を出力する出力手段と、
   前記出力手段の出力値と前記パターン画像の色に対応する閾値とを比較する比較手段と、
   前記画像形成手段を制御して前記異なる色のパターン画像からなる複数のパターン画像を形成させ、前記出力手段を制御して前記複数のパターン画像を測定させ、前記比較手段に前記複数のパターン画像の測定結果に対応する出力値と前記閾値とを比較させ、前記異なる色の中の基準色のパターン画像と前記異なる色の中の前記基準色と異なる他の色のパターン画像との相対的な位置に関する色ずれ量を比較結果に基づいて決定する決定手段と、
   前記画像形成手段により形成される前記他の色の画像の画像形成位置を前記色ずれ量に基づいて調整する調整手段と、
   前記複数のパターン画像に含まれる第１色のパターン画像の出力値と比較するための第１閾値から前記所定方向において前記第１色のパターン画像の後続の第２色のパターン画像の出力値と比較するための第２閾値へ変更するタイミングを制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記比較手段は、前記出力値と前記閾値との比較結果に基づいて２値信号を出力し、
   前記制御手段は、前記第１閾値から前記第２閾値へ変更する前記タイミングを、前記第１色のパターン画像の前記出力値と前記第１閾値との比較結果の変化に対応する前記２値信号の値が変化したタイミングに基づいて制御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２値信号は第１の値又は第２の値に変化し、
   前記制御手段は、前記第１閾値から前記第２閾値へ変更する前記タイミングを、前記２値信号が前記第１の値から前記第２の値に変化したタイミングに基づいて制御し、
   前記出力手段が前記パターン画像の転写されていない前記中間転写体を測定する場合、前記２値信号は前記第２の値であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記２値信号が前記第１の値から前記第２の値に変化したタイミングから所定の切替時間が経過した後に、前記第１閾値から前記第２閾値へ変更することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第１色のパターン画像の前記出力値と前記第１閾値との比較結果の変化に対応する前記２値信号の値が変化した前記タイミングから所定の切替時間が経過した後に、前記第１閾値から前記第２閾値へ変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記画像形成手段を制御して前記異なる色のパターン画像からなる他の複数のパターン画像を形成させ、前記出力手段を制御して前記他の複数のパターン画像を測定させ、前記第１閾値から前記第２閾値へ変更する前記タイミングを、前記他の複数のパターン画像の測定結果に対応する出力値に基づいて決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   
   

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