JP2022014158A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写体に転写された各色の像を適切に検出可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、複数の像を転写体上で重ねて媒体に転写する画像形成手段と、転写体上の複数の像を検出する光学センサと、光学センサによる検出結果に応じて、画像形成手段に形成させた複数の像のずれ量を算出する制御手段とを備え、光学センサは、転写体に光を照射する光源と、転写体上で正反射された光を受光する第１受光部と、転写体上で拡散反射された光を受光する第２受光部と、光源から照射される光の光量及び第２受光部に入射する光の光量の少なくとも一方を調整する光量調整手段と、を備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来より、電子写真方式の画像形成装置において、転写ベルトに転写された各色のパターン画像を光学センサで読み取って、各色の画像の位置ずれを検出して補正する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

より詳細には、光学センサは、光源から転写ベルトに向けて光を照射し、相対的に反射率の低い色（例えば、黒色）のパターン画像で正反射された正反射光と、相対的に反射率の高い色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）のパターン画像で拡散反射された拡散反射光とを、それぞれ別々のフォトセンサで受光する。

しかしながら、光沢度の低い転写ベルトに黒色のパターン画像が形成されている場合、光源から照射する光の光量を大きくしないと、転写ベルトとパターン画像とのコントラストの差を、フォトセンサの検出信号で判別することができない。一方、光源から照射する光の光量を大きくし過ぎると、拡散反射光を検出したフォトセンサの出力信号が飽和して、正確な検出ができなくなる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、転写体に転写された各色の像を適切に検出可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記技術的課題を解決するため、本発明の一態様は、複数の像を転写体上で重ねて媒体に転写する画像形成手段と、前記転写体上の前記複数の像を検出する光学センサと、前記光学センサによる検出結果に応じて、前記画像形成手段に形成させた前記複数の像のずれ量を算出する制御手段とを備え、前記光学センサは、前記転写体に光を照射する光源と、前記転写体上で正反射された光を受光する第１受光部と、前記転写体上で拡散反射された光を受光する第２受光部と、前記光源から照射される光の光量及び前記第２受光部に入射する光の光量の少なくとも一方を調整する光量調整手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、転写体に転写された各色の像を適切に検出することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における作像装置の構成を示す図。 本発明の実施形態に係る画像形成装置における光ビーム走査装置及び画像形成制御部構成を示す図。 図３におけるＶＣＯクロック発生部の内部構成を示すブロック図。 図３における書出開始位置制御部の内部構成を示すブロック図。 書出開始位置制御部の主走査方向の動作を示すタイミングチャート。 書出開始位置制御部の副走査方向の動作を示すタイミングチャート。 図３におけるＬＤ制御部の前段に設けられているラインメモリの入力及び出力を示す図。 光学センサの内部の概略構成を示す図。 第１受光部から出力される検出信号の例を示す図。 第２受光部から出力される検出信号の例を示す図。 画像形成装置の印刷時の制御フローを示す図。 位置ずれ補正用パターンを示す図。 画像形成装置の位置ずれ補正制御フローチャート。 変形例に係る光量調整手段が実行する処理のフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
〈画像形成装置の構成〉
図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。本発明の実施形態に係る画像形成装置は、プリンタ１００、給紙テーブル２００、画像読み取りユニット３００、及び原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００を備えている。

プリンタ１００には、中央に中間転写ユニットがあり、中間転写ユニットには、無端ベルトである中間転写ベルト１０（転写体）がある。中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ（第１の支持ローラ１４、第２の支持ローラ１５、第３の支持ローラ１６）に掛け廻されており、時計回りに回動駆動される。第２の支持ローラ１５の右に、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニングユニット１７がある。第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間の中間転写ベルト１０には、その移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）の各色の感光体ユニット８０、帯電ユニット８１、現像ユニット及びクリーニングユニットでなる作像装置２０がある。作像装置２０はプリンタ本体に対して脱着可能に装着されている。

プリンタ１００は、複数の像を転写体上で重ねて媒体に転写する画像形成手段の一例である。より詳細には、プリンタ１００は、基準色からなる第１像、及び非基準色からなる第２像それぞれを中間転写ベルト１０を介して媒体に転写する中間転写方式の画像形成手段の一例である。中間転写ベルト１０は、転写体の一例である。黒色は基準色の一例であり、イエロー、マゼンタ、シアンは黒色より光反射率の高い非基準色の一例である。すなわち、非基準色は、１色に限定されず、複数色であってもよい。

作像装置２０の上方には、各色感光体ユニットの各感光体ドラムに画像形成のためのレーザ光を照射する光ビーム走査装置２１がある。中間転写ベルト１０の下方には、２次転写ユニット２２がある。２次転写ユニット２２は、２つのローラ２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡して、中間転写ベルト１０を押し上げて第３の支持ローラ１６に押当てるように配置したものである。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０上の画像を用紙上に転写する。

２次転写ユニット２２の横には、用紙上の転写画像を定着する定着ユニット２５があり、トナー像が転写された用紙がそこに送り込まれる。定着ユニット２５は、無端ベルトである定着ベルト２６に加熱、加圧ローラ２７を押し当てたものである。２次転写ユニット２２及び定着ユニット２５の下方に、表面に画像を形成した直後の用紙を、裏面にも画像を記録するために表裏を反転して送り出すシート反転ユニット２８がある。

〈画像形成装置の動作〉
次に本発明の実施形態に係る画像形成装置の動作を説明する。
操作部ユニット（図示せず）のスタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿給紙台３０上に原稿があるときは、それをコンタクトガラス３２上に搬送する。原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００に原稿が無いときにはコンタクトガラス３２上の手置きの原稿を読むために、画像読み取りユニット３００のスキャナを駆動し、第１キャリッジ３３及び第２キャリッジ３４を読み取り走査駆動する。そして、第１キャリッジ３３上の光源からコンタクトガラスに光を照射するとともに原稿面からの反射光を第１キャリッジ３３上の第１ミラーで反射させて第２キャリッジ３４に向け、第２キャリッジ３４上のミラーで反射させて結像レンズ３５を通して読取りセンサであるＣＣＤ３６に結像させる。ＣＣＤ３６で得た画像信号に基づいてＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の記録データが生成される。

また、スタートスイッチが押されたとき、若しくはパソコン等から画像出力の指示があったとき、若しくはＦＡＸの出力指示があったときに、中間転写ベルト１０の回動駆動が開始されるとともに、作像装置２０の各ユニットの作像準備が開始され、そして各色作像の作像シーケンスが開始される。そして、各色用の感光体ドラムに各色の記録データに基づいて変調された露光レーザが投射され、各色作像プロセスにより、各色トナー像が中間転写ベルト１０上に一枚の画像として重ね転写される。

このトナー画像の先端が２次転写ユニット２２に進入するときに同時に先端が２次転写ユニット２２に進入するようにタイミングをはかって用紙が２次転写ユニット２２に送り込まれ、これにより中間転写ベルト１０上のトナー像が用紙に転写される。トナー像が移った用紙は定着ユニット２５に送り込まれ、そこでトナー像が用紙に定着される。

なお、上述の用紙は、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転駆動し、給紙ユニット４３に多段に備える給紙トレイ４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚だけ分離して、搬送コロユニット４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送してプリンタ１００内の搬送コロユニット４８に導き、搬送コロユニット４８のレジストローラ４９に突き当てて止めてから、前述のタイミングで２次転写ユニット２２に送り出されるものである。

手差しトレイ５１上に用紙を差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ５１上に用紙を差し込んでいるときには、プリンタ１００が給紙ローラ５０を回転駆動して手差しトレイ５１上のシートの一枚を分離して手差し給紙路５３に引き込み。同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

定着ユニット２５で定着処理を受けて排出される用紙は、切換爪５５で排出ローラ５６に案内して排紙トレイ５７上にスタックする。又は切換爪５５でシート反転ユニット２８に案内して、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。一方、画像転写後の中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット１７で除去し、再度の画像形成に備える。

〈作像装置の構成〉
図２は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における作像装置の構成を示す図である。作像装置２０は、４色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために４組の作像部２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋと４組の光ビーム走査装置２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋを備えている。光ビーム走査装置については、図３を参照して説明する。

各色とも、感光体ユニット８０Ｙ，８０Ｍ，８０Ｃ，８０Ｋの周りには、帯電器８１Ｙ，８１Ｍ，８１Ｃ，８１Ｋ、除電器８２Ｙ，８２Ｍ，８２Ｃ，８２Ｋ、クリーニングユニット８３Ｙ，８３Ｍ，８３Ｃ，８３Ｋ、現像ユニット８４Ｙ，８４Ｍ，８４Ｃ，８４Ｋ、及び転写器６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋが備わっている。そして、通常の電子写真プロセスである帯電、露光（潜像形成）、現像、転写により中間転写ベルト１０上に１色目の画像を形成し、次に２色目、３色目、４色目の順に画像を転写することにより、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を形成する。さらに、２次転写ユニット２２によって、中間転写ベルト１０上に形成された画像を搬送されてくる記録紙に転写することで、４色の画像が重ね合わさったカラー画像を記録紙上に形成する。そして図示していないが定着装置によって記録紙上の画像が定着される。

中間転写ベルト１０上のトナー像を除去するために、中間転写ベルトクリーニングユニット１７が設けられている。また、中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ検出用パターンを検出するための光学センサ９１，９２が備わっている。光学センサ９１，９２は反射型の光電センサであり、中間転写ベルト１０上に形成された画像位置ずれ検出用のパターン画像を検出し、その検出結果に基づき、各色間の主走査方向、副走査方向の画像位置ずれ、スキュー、主走査方向の画像倍率の各画像位置ずれデータを算出する。

〈光ビーム走査装置及び画像形成制御部の構成〉
図３は、本発明の実施形態に係る画像形成装置における光ビーム走査装置及び画像形成制御部の構成を示す図である。ここには、１色分の光ビーム走査装置及び画像形成制御部を図示したが、プリンタ制御部１０６、補正データ記憶部１０８、光学センサ９１，９２以外は色毎に設けられている。また、各色の光ビーム走査装置２１Ｙ，２１Ｍ，２１Ｃ，２１Ｋを区別せずに光ビーム走査装置２１とした。

光ビーム走査装置２１は、ＬＤ（レーザダイオード）ユニット２１１、ポリゴンミラー２１２、ｆθレンズ２１３、第２レンズ２１４、折り返しミラー２１５、同期ミラー２１６、同期レンズ２１７、及び同期検知センサ２１８を備えている。

ＬＤユニット２１１は、画像データに応じて駆動変調されることにより選択的に光ビーム８５を出射する。出射した光ビーム８５は、ポリゴンモータによって回転するポリゴンミラー２１２によって偏向され、ｆθレンズ２１３、及び第２レンズ２１４を通り、折り返しミラー２１５で反射し、像担持体としての上を走査し感光体ユニット８０に潜像を形成する。

同期検知センサ２１８は、光ビーム走査装置２１の主走査方向端部の画像書き出し側に設けられており、ＬＤユニット２１１から出射し、ポリゴンミラー２１２により偏向され、ｆθレンズ２１３を透過した光ビーム８５が同期ミラー２１６によって反射され、同期レンズ２１７によって集光されて同期検知センサ２１８に入射するような構成になっている。

光ビーム８５が同期検知センサ２１８上を通過することにより、同期検知センサ２１８から同期検知信号ＸＤＥＴＰが出力され、書出開始位置制御部１０２、同期検知用点灯制御部１０４、及び画素クロック生成部１０５に送られる。

画素クロック生成部１０５では、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成し、書出開始位置制御部１０２、ＬＤ制御部１０３、同期検知用点灯制御部１０４に送る。

画素クロック生成部１０５は、基準クロック発生部１１１、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator：電圧制御発振器）クロック発生部１１２、及び位相同期クロック発生部１１３から構成されている。

画素クロック生成部１０５では、基準クロック発生部１１１が基準クロックＦＲＥＦを発生してＶＣＯクロック発生部１１２に出力し、ＶＣＯクロック発生部１１２が基準クロックＦＲＥＦからクロックＶＣＬＫを生成して位相同期クロック発生部１１３に出力する。位相同期クロック発生部１１３は、ＶＣＯクロック発生部１１２で生成されたクロックＶＣＬＫと同期検知信号ＸＤＥＴＰから、同期検知信号ＸＤＥＴＰに同期した画素クロックＰＣＬＫを生成して、書出開始位置制御部１０２、ＬＤ制御部１０３、及び同期検知用点灯制御部１０４に出力する。

〈ＶＣＯクロック発生部の内部構成〉
ここで、ＶＣＯクロック発生部１１２の内部構成を説明する。図４は、図３におけるＶＣＯクロック発生部の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、ＶＣＯクロック発生部１１２は、位相比較器１２１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１２２、ＶＣＯ１２３、及び１／Ｎ分周器１２４を備えている。

ＶＣＯクロック発生部１１２では、基準クロック発生部１１１からの基準クロックＦＲＥＦと、ＶＣＯ１２３から出力されるクロックＶＣＬＫを１／Ｎ分周器１２４でＮ分周した信号とを位相比較器１２１に入力する。位相比較器１２１は、両信号の立ち下がりエッジの位相比較を行い、誤差成分を定電流出力する。そしてＬＰＦ１２２によって不要な高周波成分や雑音を除去し、ＶＣＯ１２３に送る。ＶＣＯ１２３ではＬＰＦ１２２の出力に依存した発振周波数のクロックＶＣＬＫを出力する。

従って、プリンタ制御部１０６からＦＲＥＦの周波数と分周比：Ｎを変化させることで、ＶＣＬＫの周波数を変化させることができる。ＶＣＬＫの周波数が変化することで、画素クロックＰＣＬＫの周波数も変化する。

図３の説明に戻る。同期検知用点灯制御部１０４は、最初に同期検知信号ＸＤＥＴＰを検出するために、ＬＤ強制点灯信号ＢＤをオンしてＬＤユニット２１１を強制点灯させる。また、同期検知用点灯制御部１０４は、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検知した後には、同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号ＸＤＥＴＰが検知できるようなタイミングでＬＤユニット２１１を点灯させる。そして、同期検知信号ＸＤＥＴＰを検知したら、ＬＤユニット２１１を消灯するようなＬＤ強制点灯信号ＢＤを生成し、ＬＤ制御部１０３に送る。

また、同期検知用点灯制御部１０４は、各ＬＤユニット２１１の光量制御タイミング信号ＡＰＣを同期検知信号ＸＤＥＴＰと画素クロックＰＣＬＫを用いて生成し、ＬＤ制御部１０３に送る。この信号は画像書き込み領域外で出力する必要があり、そのタイミングで光量を狙いの光量に制御する。

ＬＤ制御部１０３では、同期検知用のＬＤ強制点灯信号ＢＤ、光量制御タイミング信号ＡＰＣ及び画素クロックＰＣＬＫに同期した画像データに応じてＬＤユニット２１１を点灯制御する。そして、ＬＤユニット２１１からレーザビームが出射し、ポリゴンミラー２１２に偏向され、ｆθレンズ２１３、第２レンズ２１４を通り、折り返しミラー２１５によって感光体ユニット８０上を走査することになる。

ポリゴンモータ制御部１０１は、プリンタ制御部１０６からの制御信号により、ポリゴンモータ（不図示）を規定の回転数で回転制御する。書出開始位置制御部１０２は、同期検知信号ＸＤＥＴＰ、画素クロックＰＣＬＫ、及びプリンタ制御部１０６からの制御信号等により、画像書出し開始タイミング及び画像幅を決定する主走査制御信号ＸＬＧＡＴＥ、副走査制御信号ＸＦＧＡＴＥを生成している。

位置ずれ補正用パターンを検出する光学センサ９１，９２については、各センサで検出した画像位置ずれ補正用パターンのデータをプリンタ制御部１０６に送り、位置ずれ量を算出し、補正データを生成し、書出開始位置制御部１０２及び画素クロック生成部１０５に設定するとともに、補正データ記憶部１０８に記憶しておく。

補正データ記憶部１０８は、画像形成動作を行う際に、記憶されている補正データがプリンタ制御部１０６の指示により読み出され、補正データは書出開始位置制御部１０２及び画素クロック生成部１０５に設定される。

ポリゴンモータ制御部１０１、書出開始位置制御部１０２、ＬＤ制御部１０３、同期検知用点灯制御部１０４、画素クロック生成部１０５、及びプリンタ制御部１０６は、光学センサ９１、９２による検出結果に応じて、プリンタ１００に形成させた複数の像（すなわち、第１像及び第２像）のずれ量を算出する制御手段の一例である。これらの構成要素は、例えば、画像形成装置に搭載されたＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって実現される機能ブロックである。

〈書き出し開始位置制御部の内部構成〉
図５は、図３における書出開始位置制御部の内部構成を示すブロック図である。図５に示すように、書出開始位置制御部１０２は、主走査ライン同期信号発生部１３１、主走査ゲート信号発生部１３２、及び副走査ゲート信号発生部１３３を備えている。

主走査ゲート信号発生部１３２は、ＸＬＳＹＮＣと画素クロックＰＣＬＫで動作する主走査カウンタ１４１と、そのカウンタ値とプリンタ制御部１０６からの第１設定値（補正データ）とを比較し、その結果を出力するコンパレータ１４２と、コンパレータ１４２からの比較結果から、主走査方向の画像書出しタイミングを決定する信号ＸＬＧＡＴＥを生成するゲート信号生成部１４３で構成されている。

副走査ゲート信号発生部１３３は、プリンタ制御部１０６（図３）からの制御信号（印刷開始信号）と、ＸＬＳＹＮＣとＰＣＬＫで動作する副走査カウンタ１５１と、そのカウンタ値とプリンタ制御部１０６からの第２設定値（補正データ）とを比較し、その結果を出力するコンパレータ１５２と、コンパレータ１５２からの比較結果から、副走査方向の画像書出しタイミングを決定する信号ＸＦＧＡＴＥを生成するゲート信号生成部１５３で構成されている。

次に、書出開始位置制御部１０２の動作を説明する。主走査ライン同期信号発生部１３１は、主走査ゲート信号発生部１３２内の主走査カウンタ１４１、及び副走査ゲート信号発生部１３３内の副走査カウンタ１５１を動作させるための信号ＸＬＳＹＮＣを生成し、主走査カウンタ１４１、及び副走査カウンタ１５１に出力する。

主走査ゲート信号発生部１３２は、入力されたＸＬＳＹＮＣに基づき、画像信号の取り込みタイミング（主走査方向の画像書出しタイミング）を決定する信号ＸＬＧＡＴＥを生成し、副走査ゲート信号発生部１３３は、制御信号に基づき、画像信号の取り込みタイミング（副走査方向の画像書出しタイミング）を決定する信号ＸＦＧＡＴＥを生成する。

書出開始位置制御部１０２は主走査については画素クロックＰＣＬＫの１周期単位、つまり１ドット単位で、副走査についてはＸＬＳＹＮＣの１周期単位、つまり１ライン単位で書出位置を補正できる。主走査、副走査とも、補正データについては、補正データ記憶部１０８に記憶されている。

〈書出開始位置制御部の主走査方向の動作〉
図６は、書出開始位置制御部の主走査方向の動作を示すタイミングチャートである。ＸＬＳＹＮＣによって主走査カウンタ１４１をリセットし、画素クロックＰＣＬＫでカウントアップしていく。主走査カウンタ１４１のカウンタ値がプリンタ制御部１０６によって設定された第１設定値（ここではＸ）になったところで、コンパレータ１４２からその比較結果が出力され、ゲート信号生成部１４３によってＸＬＧＡＴＥがローレベル（有効）になる。ＸＬＧＡＴＥは主走査方向の画像幅分だけローレベルとなる信号である。

〈書出開始位置制御部の副走査方向の動作〉
図７は、書出開始位置制御部の副走査方向の動作を示すタイミングチャートである。プリンタ制御部１０６からの印刷開始信号で副走査カウンタ１５１をリセットし、ＸＬＳＹＮＣでカウントアップしていく。副走査カウンタ１５１のカウンタ値がプリンタ制御部１０６によって設定された第２設定値（ここではＹ）になったところでコンパレータ１５２からその比較結果が出力され、ゲート信号生成部１５３によってＸＦＧＡＴＥがローレベル（有効）になる。ＸＦＧＡＴＥは副走査方向の画像長さ分だけローレベルとなる信号である。

〈ＬＤ制御部の前段に設けられているラインメモリの動作〉
図８は、図３におけるＬＤ制御部の前段に設けられているラインメモリの入力及び出力を示す図である。図８に示すように、ラインメモリ１６１は、ＸＦＧＡＴＥ、ＸＬＧＡＴＥのタイミングでプリンタコントローラ、フレームメモリ、スキャナ等から画像データを取り込み、ＰＣＬＫに同期して画像データを出力する。出力された画像データはＬＤ制御部１０３（図３）に送られ、そのタイミングで各ＬＤユニット２１１が点灯する。

〈光学センサの内部構造〉
図９は、画像形成装置が備える光学センサ９１の内部の概略構成を示す図である。なお、光学センサ９２の内部の構成についても共通している。光学センサ９１、９２は、中間転写ベルト１０に対面する位置に配置されている。図９（Ａ）に示すように、光学センサ９１は、発光部９３と、受光部９４、９５と、光学フィルタユニット９６とを備える。発光部９３は光源の一例であり、受光部９４は第１受光部の一例であり、受光部９５は第２受光部の一例であり、光学フィルタユニット９６は光量調整手段の一例である。

発光部９３は、中間転写ベルト１０に向けて光Ｌ１を照射する。発光部９３は、例えば、赤外光を発生する赤外光発光ダイオード（ＬＥＤ）、またはレーザ光を発生するレーザ発光素子等を用いることができる。また、受光部９４には例えば正反射型受光素子を用い、受光部９５には例えば拡散反射型受光素子を用いる場合を例示できる。これらの受光部９４、９５には、何れもフォトトランジスタを用いた場合を想定しているが、フォトダイオードや増幅回路等から構成されるタイプのものを用いてもよい。

発光部９３から発する光Ｌ１の一部は、中間転写ベルト１０の表面に到達すると、中間転写ベルト１０または中間転写ベルト１０に付着したトナー層で正反射される。正反射した光は、正反射光Ｌ２として受光部９４で受光される。すなわち、受光部９４は、正反射光Ｌ２を受光可能な位置に配置される。換言すれば、発光部９３及び受光部９４は、光Ｌ１と中間転写ベルト１０との交点を通り且つ中間転写ベルト１０に垂直な仮想線に対して対称な位置に配置される。

また、光Ｌ１の他の一部は、中間転写ベルト１０または中間転写ベルト１０に付着したトナー層で拡散反射される。拡散反射した光は、拡散反射光Ｌ３として受光部９５で受光される。すなわち、受光部９５は、拡散反射光Ｌ３を受光可能な位置で、且つ受光部９４と異なる位置に配置される。

受光部９４で受光された正反射光Ｌ２や受光部９５で受光された拡散反射光Ｌ３は光電変換されて、検出信号として出力される。受光部９４、９５は、受光した光の光量に応じた信号レベルの検出信号を出力する。より詳細には、受光部９４、９５は、受光した光の光量が大きい程、信号レベルの高い検出信号を出力する。

図１０は、受光部９４から出力される検出信号の例を示す図である。図１１は、受光部９５から出力される検出信号の例を示す図である。本実施形態に係る中間転写ベルト１０の表面の色は、黒色のトナーより僅かに光反射率が高く、且つイエロー、マゼンタ、シアン（以下、これらを総称して、「非黒色」と表記することがある。）のトナーより光反射率が低い色（例えば、暗灰色など）である。

すなわち、中間転写ベルト１０と黒色のトナーとのコントラストの差は極めて小さい。そのため、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量が小さいと、中間転写ベルト１０で正反射した正反射光Ｌ２ａと、黒色のトナーで正反射した正反射光Ｌ２ｂとの光量の差が小さなる。その結果、図１０（Ａ）に示すように、受光部９４から出力される検出信号の信号レベルの差も小さくなる。そこで、図１０（Ｂ）に示すように、正反射光Ｌ２ａを受光したときの信号レベルと、正反射光Ｌ２ｂを受光したときの信号レベルとを明確に区別できる程度に、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を高くする必要がある。

一方、中間転写ベルト１０と非黒色のトナーとのコントラストの差はある程度大きい。そのため、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量をそれほど大きくしなくても、中間転写ベルト１０で拡散反射した拡散反射光Ｌ３ａと、非黒色のトナーで拡散した拡散反射光Ｌ３ｂとの光量の差が大きくなる。その結果、図１１（Ａ）に示すように、受光部９５から出力される検出信号の信号レベルの差も大きくなる。しかしながら、正反射光Ｌ２ａ、Ｌ２ｂを区別するために、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を大きくすると、図１１（Ｂ）に示すように、拡散反射光Ｌ３ｂを受光したときの検出信号が飽和（すなわち、プリンタ制御部１０６が認識できる最大値を超える）する。

そこで、本実施形態に係る光学センサ９１は、中間転写ベルト１０から受光部９５に至る拡散反射光Ｌ３の光路上に、光学フィルタユニット９６を配置した。すなわち、受光部９５は、光学フィルタユニット９６を通過した後の拡散反射光Ｌ３を受光する。光学フィルタユニット９６は、拡散反射光Ｌ３の光量を減少させる機能を有する。これにより、図１１（Ｃ）に示すように、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を大きくしても、受光部９５から出力される検出信号の飽和を防止することができる。

図９（Ｂ）に示すように、光学フィルタユニット９６は、例えば、周方向に離間した複数の位置に貫通孔が形成された円板形状の保持板９６ａと、保持板９６ａの貫通孔に嵌め込まれた複数の光学フィルタ９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ、９６ｅ、９６ｆ、９６ｇとを備える。但し、光学フィルタ９６ｂ～９６ｇの数は図９（Ｂ）の例に限定されず、１つでもよいし、複数でもよい。

光学フィルタ９６ｂ～９６ｇは、拡散反射光Ｌ３の光量を減少させる機能は共通し、減少させる程度（以下、「減光率」と表記する。）が異なる。そして、保持板９６ａが回転することによって、複数の光学フィルタ９６ｂ～９６ｇのうちの１つが選択的に拡散反射光Ｌ３の光路上に配置される。光学フィルタ９６ｂ～９６ｇとしては、例えば、減光フィルタ、偏向フィルタ、遮光フィルタなどを採用することができる。

〈印刷時の動作〉
図１２は、画像形成装置の印刷時の制御フローを示す図である。操作パネルのスタートキーの押下に応じて、まず、ポリゴンモータをプリンタ制御部１０６からの指示で規定の回転数で回転させる（Ｓ１）。

そして、補正データ（主走査、副走査の書出開始位置、倍率の設定値）を各制御部に設定して（Ｓ２）、同期検知信号を出力するためのＬＤ点灯、及び各ＬＤが規定光量で点灯できる状態にするためのＡＰＣ（Automatic Power Control：自動光量制御）動作を行う（Ｓ３）。

その後、画像形成動作を行う（Ｓ４）。画像形成動作の後、次の画像の有無を判定する（Ｓ５）。次の画像がなければ（Ｓ５：Ｎｏ）、ＬＤを消灯し（Ｓ６）、ポリゴンモータを停止し（Ｓ７）、図１２に示す処理を終了する。次の画像がある間は画像形成動作を繰り返す（Ｓ５：Ｙｅｓ→Ｓ４）。

〈位置ずれ補正用パターン〉
図１３は、位置ずれ補正用パターンを示す図である。位置ずれ補正用パターンは印刷する画像を形成していない期間（紙間）に形成される。印刷開始前、若しくは印刷終了時でもよい。

中間転写ベルト１０上に各色で横線及び斜め線の画像を形成する。ここでは、中間転写ベルト１０の移動方向に対して左側に形成された横線（Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１）及び斜め線（Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３）と、中間転写ベルト１０の移動方向に対して右側に形成された横線（Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２）及び斜め線（Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４）を図示した。

中間転写ベルト１０が矢印の方向に移動することにより、各色の横線、斜め線の主走査方向の中心位置（図における破線との交点）が光学センサ９１，９２で検出され、検出結果を示す検出信号がプリンタ制御部１０６に送られて、Ｋ色に対する各色のずれ量（時間）が算出される。斜め線は、主走査方向の画像位置、画像倍率がずれることで検出タイミングが変わり、横線は、副走査方向の画像位置がずれることで検出タイミングが変わる。

より詳細には、主走査方向については、パターンＫ１からパターンＫ３の時間を基準とし、パターンＣ１からパターンＣ３の時間と比較し、そのずれ分ＴＫＣ１３を求める。さらに、パターンＫ２からパターンＫ４までの時間を基準とし、パターンＣ２からパターンＣ４までの時間と比較し、そのずれ分ＴＫＣ２４を求める。ＴＫＣ２４－ＴＫＣ１３がシアン画像のブラック画像に対する倍率誤差となるので、その量に相当する分だけ画素クロックの周波数を変化させることになる。

また、上記で求めたＴＫＣ１３から光学センサ９１の位置における倍率誤差補正分を差し引いたものが、シアン画像のブラック画像に対する主走査ずれとなり、そのずれ量に相当する分だけ書出開始タイミングを決定するＸＬＧＡＴＥ信号のタイミングの変更を行う。マゼンタ、イエローについても同様である。

副走査方向については、理想の時間をＴcとし、パターンＫ１からパターンＣ１までの時間をＴＫＣ１、パターンＫ２からパターンＣ２までの時間をＴＫＣ２とすると、「{（ＴＫＣ２＋ＴＫＣ１）／２}－Ｔｃ」がシアン画像のブラック画像に対する副走査ずれとなり、その量に相当する分だけ書出開始タイミングを決定するＸＦＧＡＴＥ信号のタイミングの変更を行う。マゼンタ、イエローについても同様である。

図示した位置ずれ補正用パターンの形状は一例であり、これに限るものではない。また、主走査方向の３箇所以上で位置ずれ補正用パターンを形成して検出した方がより高精度になる。また、本パターンを中間転写ベルト１０の移動方向に複数組配列し、ずれ量を平均化することで、様々な誤差を低減させることができる。パターンＫ１～Ｋ４は、黒色のトナーで形成された第１像の一例である。パターンＣ１～Ｃ４、Ｍ１～Ｍ４、Ｙ１～Ｙ４は、非黒色のトナーで形成された第２像の一例である。

図１４は、画像形成装置による制御及び補正処理のフローチャートである。図１４に示す処理は、プリンタ制御部１０６が指示する場合、規定される印刷枚数に達した場合、計測される温度が規定以上に変化した場合、印刷開始の場合、電源が投入された場合又は操作パネル上でユーザが指示した場合等に行われる。

まず、画像形成装置は、補正データを設定する（Ｓ１１）。但し、電源投入の際等に予め補正データが設定されている場合は、ステップＳ１１の処理は省略することができる。次に、画像形成装置は、補正用パターンを形成する（Ｓ１２）。画像形成装置は、例えば、フルカラーの画像形成を行う場合、図１３に示す補正用パターンを形成する。

次に、画像形成装置は、光学センサ９１、９２から出力される検出信号に基づいて、補正用パターンを検出する（Ｓ１３）。より詳細には、光学センサ９１、９２それぞれについて、発光部９３から光Ｌ１を照射し、パターンＫ１～Ｋ４で正反射された正反射光Ｌ２を受光部９４で受光し、パターンＣ１～Ｃ４、Ｍ１～Ｍ４、Ｙ１～Ｙ４で拡散反射された拡散反射光Ｌ３を受光部９５で受光する。そして、光学センサ９１、９２それぞれの受光部９４、９５は、受光した光の光量に応じた検出信号をプリンタ制御部１０６に出力する。

次に、画像形成装置は、ステップＳ１３で検出した補正用パターンに基づいて、ずれ量を算出する（Ｓ１４）。そして、画像形成装置は、ステップＳ１４で算出した基準色に対するずれ量に基づいて、補正するか否かを判断する（Ｓ１５）。画像形成装置は、例えば、ずれ量が予め定められた閾値（例えば、補正分解能の１／２）以上であれば、補正すると判断する。

次に、画像形成装置は、補正すると判断した場合に（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１４で算出されたずれ量等に基づいて、補正データを算出する（Ｓ１６）。補正データは、例えば、主走査方向の倍率を決定する画素クロックの周波数を決定する設定値、主走査方向の位置を決定する設定値及び副走査方向の位置を決定する設定値等を示すデータである。具体的には、補正データは、図５に示す主走査制御信号ＸＬＧＡＴＥ及び副走査制御信号ＸＦＧＡＴＥの設定値等を示す。

次に、画像形成装置は、ステップＳ１６で算出した補正データをメモリに記憶する。これにより、既にメモリに記憶されていた補正データが、新たに算出された補正データによって上書き（更新）される。そして、画像形成装置は、この後に画像形成を行う場合に、新たな補正データが用いられるように、当該補正データを設定する（Ｓ１８）。

一方、画像形成装置は、補正しないと判断した場合に（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１６～Ｓ１８の処理を実行することなく、図１４に示す処理を終了する。すなわち、画像形成装置は、補正データを更新せず、その後に画像形成を行う場合には、電源投入の際等にあらかじめ設定される設定値に基づいて画像形成を行う。

上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

上記の実施形態によれば、中間転写ベルト１０から受光部９５に至る拡散反射光Ｌ３の光路上に光学フィルタユニット９６を配置したので、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を大きくしても、受光部９５の検出信号が飽和するのを防止できる。これにより、パターンＹ、Ｍ、Ｃを適切に検出することができる。また、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を大きくできるので、中間転写ベルト１０と黒色のトナーとのコントラストの差が小さくても、パターンＫを適切に検出することができる。

なお、上記の実施形態では、受光部９４、９５それぞれに入射する光の光量を調整する光量調整手段として光学フィルタユニット９６を説明したが、光量調整手段の具体例はこれに限定されない。すなわち、受光部９４に入射する正反射光Ｌ２の光量を増加させ、受光部９５に入射する拡散反射光Ｌ３の光量を減少させることができるあらゆる手段を、光量調整手段として用いることができる。換言すれば、光量調整手段は、発光部９３から照射される光の光量及び受光部９５に入射する光の光量の少なくとも一方を調整すればよい。

［変形例］
図１５は、変形例に係る光量調整手段が実行する処理のフローチャートである。なお、上記の実施形態との共通点の詳細な説明は省略し、相違点を中心に説明する。変形例に係る画像形成装置は、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を調整する光量調整部（光量調整手段）をさらに備える点で、上記の実施形態と相違する。光量調整部は、例えば、画像形成装置に搭載されたＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって実現される機能ブロックである。

まず、画像形成装置は、発光部９３に予め定められた光量の光Ｌ１を、補正用パターンが転写される前の中間転写ベルト１０に向けて照射させる（Ｓ２１）。次に、画像形成装置は、中間転写ベルト１０で正反射した正反射光Ｌ２を受光部９４に受光させる（Ｓ２２）。そして、画像形成装置は、ステップＳ２２で受光した正反射光Ｌ２の光量と、予め定められた第１閾値Ｔｈ１とを比較する（Ｓ２３）。第１閾値は、例えば、中間転写ベルト１０で正反射した正反射光Ｌ２ａと、黒色のトナーで正反射した正反射光Ｌ２ｂとを区別できる正反射光Ｌ２の光量の下限値である。

次に、画像形成装置は、正反射光Ｌ２の光量が第１閾値Ｔｈ１以下の場合に（Ｓ２３：ＮＯ）、光量調整部を制御することによって、発光部９３から照射される光Ｌ１の光量を所定の増加幅だけ増加させて（Ｓ２４）、ステップＳ２１以降の処理を再び実行する。そして画像形成装置は、正反射光Ｌ２の光量が第１閾値Ｔｈ１以上になるまで（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ステップＳ２１～Ｓ２４の処理を繰り返し実行する。また、画像形成装置は、正反射光Ｌ２の光量が第１閾値Ｔｈ１以上になったときの光Ｌ１の光量をメモリに記憶させる。

次に、画像形成装置は、正反射光Ｌ２の光量が第１閾値Ｔｈ１以上になった場合に（Ｓ２３：ＹＥＳ）、非黒色のトナーで形成した補正用パターンを中間転写ベルト１０上に転写する（Ｓ２５）。画像形成装置は、例えば、非黒色のトナーのうち、最も光反射率の高い色（例えば、イエロー）のトナーで補正用パターンを形成すればよい。

次に、画像形成装置は、中間転写ベルト１０上に転写された補正用パターンに向けて、メモリに記憶された光量（すなわち、正反射光Ｌ２の光量が第１閾値Ｔｈ１以上になったときの光量）の光Ｌ１を発光部９３に照射させる。次に、画像形成装置は、補正用パターンで拡散反射された拡散反射光Ｌ３を受光部９５に受光させる（Ｓ２６）。そして、画像形成装置は、ステップＳ２６で受光した拡散反射光Ｌ３の光量と、予め定められた第２閾値Ｔｈ２とを比較する（Ｓ２７）。第２閾値Ｔｈ２は、例えば、受光部９５の検出信号が飽和しない拡散反射光Ｌ３の光量の上限値である。

次に、画像形成装置は、拡散反射光Ｌ３の光量が第２閾値Ｔｈ２以上の場合に（Ｓ２７：ＮＯ）、拡散反射光Ｌ３の光路上に配置する光学フィルタを、現在の光学フィルタより減光率が１段階高い光学フィルタに切り替えて（Ｓ２８）、ステップＳ２５以降の処理を再び実行する。そして、画像形成装置は、拡散反射光Ｌ３が第２閾値Ｔｈ２未満になるまで（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ステップＳ２５～Ｓ２８の処理を繰り返し実行する。

すなわち、画像形成装置は、ステップＳ２５～Ｓ２８において、図９（Ｂ）に示す複数の光学フィルタ９６ｂ～９６ｇのうち、拡散反射光Ｌ３の光量が第２閾値Ｔｈ２未満になる光学フィルタに切り替える。より詳細には、画像形成装置は、ステップＳ２５～Ｓ２８において、拡散反射光Ｌ３の光量が第２閾値Ｔｈ２未満になる光学フィルタのうち、減光率が最も低い光学フィルタに切り替える。

上記の変形例によれば、正反射光Ｌ２に基づいて黒色の補正用パターンを検出できると共に、受光部９５の検出信号が飽和するのを防止できる。さらに、図１５のステップＳ２３、Ｓ２７の判断を複数回実行することによって、各種誤差の影響を最小限にするのが望ましい。

なお、図１５の処理は、画像形成する際に毎回実行する必要はなく、ベルト交換時、画像形成装置の電源投入時など、補正用パターンの検出に影響を与える環境変化があるときだけ実行してもよい。または、図１５の処理は、正反射光Ｌ２に基づいて黒色の補正用パターンを検出できないとき、または受光部９５の検出信号が飽和したときなど、現実に補正用パターンの検出に失敗したときに実行してもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その技術的要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。上記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者であれば、開示した内容から様々な変形例を実現することが可能である。そのような変形例も、特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１０：中間転写ベルト
２０：作像装置
２１：光ビーム走査装置
８０：感光体
９１，９２：光学センサ
９３：発光部
９４，９５：受光部
９６：光学フィルタユニット
９６ａ：保持板
９６ｂ，９６ｃ，９６ｄ，９６ｅ，９６ｆ，９６ｇ：光学フィルタ
１０１：ポリゴンモータ制御部
１０２：書出開始位置制御部
１０５：画素クロック生成部
１０６：プリンタ制御部
１０８：補正データ記憶部
２１４：第２レンズ
２１５：折り返しミラー

特開２００７－１５６１５９号公報

Claims (6)

1. 複数の像を転写体上で重ねて媒体に転写する画像形成手段と、
   前記転写体上の前記複数の像を検出する光学センサと、
   前記光学センサによる検出結果に応じて、前記画像形成手段に形成させた前記複数の像のずれ量を算出する制御手段とを備え、
   前記光学センサは、
   前記転写体に光を照射する光源と、
   前記転写体上で正反射された光を受光する第１受光部と、
   前記転写体上で拡散反射された光を受光する第２受光部と、
   前記光源から照射される光の光量及び前記第２受光部に入射する光の光量の少なくとも一方を調整する光量調整手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段は、基準色からなる第１像と、前記基準色より光反射率が高い非基準色からなる第２像とを、前記転写体上で重ねて媒体に転写し、
   前記制御手段は、前記第１像及び前記第２像のずれ量を算出し、
   前記第１受光部は、前記転写体上の前記第１像で正反射された光を受光し、
   前記第２受光部は、前記転写体上の前記第２像で拡散反射された光を受光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. 前記光量調整手段は、前記転写体から前記第２受光部に至る光路上に配置され、通過する光の光量を減光する光学フィルタ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. 前記光量調整手段は、減光率が異なる複数の前記光学フィルタを備え、
   前記制御手段は、前記複数の光学フィルタのうちの１つを、前記転写体から前記第２受光部に至る光路上に配置する請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記光量調整手段は、前記光源から照射される光の光量を調整する光量調整部であり、
   前記制御手段は、前記転写体に向けて前記光源から光を照射し、前記第１受光部で受光された光の光量が第１閾値未満の場合に、前記光量調整部に光量を所定の増加幅だけ増加させる処理を、前記第１受光部で受光される光の光量が前記第１閾値以上になるまで繰り返すことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、
   前記画像形成手段に前記転写体に対して前記第２像を形成させ、
   前記転写体上の前記第２像に向けて、前記第１受光部で受光される光の光量が前記第１閾値以上になる光量で前記光源に光を照射させ、
   前記複数の光学フィルタのうち、前記第２受光部で受光される光の光量が第２閾値未満になる前記光学フィルタに切り替えることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
   

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