JP3591303B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置のレジストレーション機構における色ずれ検出機構を備えたカラー画像形成装置及びカラー画像形成装置の色ずれ検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に１ミリクーロン毎平方センチメートル程度の一様な静電荷を与え、この感光体に画像情報に応じた露光を行い照射部の電荷のみを感光体ドラム基板に逃し、その結果生じた静電荷の分布による像（静電潜像）を形成し、この静電潜像を着色帯電粒子（トナー粒子）で現像し粉体像を形成するトナー現像により、トナー粒子の粉体像を形成し、該粉体像をシート材等に転写した後、熱、その他のエネルギーを与えることにより溶融定着させることにより画像を形成することが行われている。
【０００３】
一方、形成画像のカラー化に伴い、上記トナー現像によりシアン像、マゼンダ像、イエロー像、更に好ましくはブラック像の各色粉体像を各々の感光体ドラム上に形成する独立した複数の画像形成ステーションを備え、各感光体ドラム上に形成された粉体像を各色粉体像の転写位置にて中間転写材上に重ねて転写合成する、タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置も提案されている。タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置では、各色ごとに並列して画像形成を行うため、画像形成の高速化が可能であるという利点を有する。
【０００４】
しかしながら、タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置の場合、異なる画像形成ステーションで形成された各粉体像が、各画像形成ステーション間の位置誤差やタイミングずれにより位置ずれし、結果的に色ずれを生じる。高品質なカラー画像形成装置を作るためにはこのような色ずれが非常に大きな問題となるため、色ずれ補正（レジストレーション）を行う技術が必要とされる。
【０００５】
図６は一般的なカラー画像形成装置における色ずれの種類を示す図であり、図７は従来のカラー画像形成装置の構成図である。
【０００６】
図７において、従来のカラー画像形成装置は、駆動ローラ３０ａ，３０ｂにより回転する中間転写ベルト２の上部に当接して、４つの画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが並んで配設され、各画像形成ステーションは、それぞれ、カラー画像形成装置本体に回転可能に取り付けられ中間転写ベルト２に当接する感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有する。各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの周囲には、各感光体ドラムに静電荷を与える帯電手段１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが配設されている。画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの上部には画像情報に応じた光を帯電手段により帯電した各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに露光し静電潜像を形成する為の走査光学系である露光手段１９が配設されている。また、各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの周囲には、露光により形成された静電潜像を着色トナー粒子で現像し粉体像を形成する現像手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、現像手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにて形成された各粉体像を各色粉体像の転写位置にて中間転写ベルト２上に重ねて転写合成する転写手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、転写手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにより前記各粉体像が中間転写ベルト２上に転写した後に各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの表面をクリーニングするクリーニング手段２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ配設されている。
【０００７】
中間転写ベルト２は図７に示す矢印Ａの方向に移動し、各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、中間転写ベルト２上を滑ることなく図７に示す矢印Ｃの方向に回転する。
【０００８】
以上の構成の従来のカラー画像形成装置において、次にその画像形成動作を説明する。まず画像形成ステーションＰａにおいて、帯電手段１８ａにより感光ドラム１７ａ表面が静電荷で一様に帯電され、次に露光手段１９Ｋにより感光体ドラム１７ａ上にブラック成分の画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段２０ａによりブラックのトナー粒子による粉体像として感光ドラム１７ａ上に現像され、該粉体像は転写手段２１ａにより中間転写ベルト２上にブラックトナー像として転写される。転写が終了した感光体ドラム１７ａの表面は、クリーニング手段２２ａにより残留トナー粒子が除去され、引き続き行われる次の像形成に備えられる。
【０００９】
一方、ブラックトナー像の形成とタイミングを合わせて、これと並行して、同様な手順により画像形成ステーションＰｂによりシアンのトナー粒子による粉体像が形成され、中間転写ベルト２上に形成された前記ブラックトナー像に重ね合わせてシアントナー像として形成される。同様に、画像形成ステーションＰｃによりマゼンダトナー像、画像形成ステーションＰｄによりイエロートナー像が順次重ね合わせて中間転写ベルト２上に形成され、合成トナー像が形成される。
【００１０】
以上の４色のトナー像の重ね合わせが終了した後、給紙ローラ２３により給紙カセット２５から給紙された紙等のシート材２４上に、中間転写ベルト２に当接し中間転写ベルト２との間にシート材２４を挟入する位置に配設された転写ローラ２６によって合成トナー像が転写され、定着手段２７により加熱定着され、シート材２４上にカラー画像が形成される。
【００１１】
しかしながら、以上のようなタンデムエンジン方式の画像形成装置では、電源投入時の温度の不安定な場合や、画像ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの交換や、画像形成装置の設定状態や、装置内の温度変化等による各画像形成ステーションや走査光学系の取り付けずれによって図６の（ａ）〜（ｅ）に示したような各種の色ずれが発生する。
【００１２】
図６において、（ａ）は中間転写ベルト２の移動方向Ａに平行移動してずれる副走査位置ずれ、（ｂ）は露光手段１９の走査方向（中間転写ベルト２の移動方向Ａに対して垂直な方向）に平行移動してずれる主走査位置ずれ、（ｃ）は露光手段１９の主走査方向に対して画像が斜めに傾いてずれるスキュー誤差、（ｄ）は各画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）間で露光手段１９の走査方向の倍率がずれる倍率誤差、（ｅ）は露光手段１９の走査方向に対して画像が湾曲する湾曲誤差を表す。
【００１３】
各種色ずれが発生する主要因は、副走査ずれ（ａ）及び主走査ずれ（ｂ）は各画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）及び露光手段１９の取り付けずれ、又は露光手段１９の走査光学系を構成するレンズやミラー（図示せず）の取り付けずれであり、スキュー誤差（ｃ）は画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）の感光体ドラム（１７ａ〜１７ｄ）回転軸の取り付け角度のずれ及び露光手段１９の取り付け角度のずれであり、倍率誤差（ｄ）は各露光手段１９Ｋ，１９ｃ，１９Ｍ，１９Ｙの走査光学系から各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの表面までの光路長の誤差であり、湾曲誤差（ｅ）は各露光手段１９Ｋ，１９ｃ，１９Ｍ，１９Ｙの走査光学系を構成するレンズ等の組立ずれによるものである。
【００１４】
そこで、電源の投入時や各々の画像ステーションの交換時や装置内の温度の変化時において、中間転写ベルト２上に予め基準となるパターン（以下、「レジストレーションパターン」という）のマーキングを行い、複数のセンサーによってこのレジストレーションパターンを検出し（色ずれ検出）、その結果から上記５種類の色ずれのずれ量を算出し、そのずれ量に応じて各色画像の位置を合わせる色ずれ補正を行う必要がある。
【００１５】
以下、従来のカラー画像形成装置の色ずれ検出及び色ずれ補正動作について図を参照しながら説明する。
【００１６】
図８は従来の色ずれ検出部の構成図、図９は従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと位置ずれ検出部の配置図、図１０及び図１１は従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図と色ずれ検出部の出力信号を示す図である。
【００１７】
図８において、中間転写ベルト２の上部に配設されレジストレーションパターンの位置ずれ検出を行う色ずれ検出手段３は、ランプ等の光源２８と、レジストレーションパターンを検出するイメージセンサである電荷結合素子（以下、「ＣＣＤ」という）７と、光源２８に照射されたレジストレーションパターンの像をＣＣＤ７に結像するためのセルフォックスアレイ２９とから構成される。色ずれ検出手段３は、図９に示すように中間転写ベルト２の移動方向Ａと直交する線上に、露光手段１９の走査開始位置付近と捜査終了位置付近に２つ（色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂ）が配置されている。色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂのＣＣＤの画素は、中間転写ベルト２の移動方向Ａと直交する線上に配列している。
【００１８】
以上のような構成において、色ずれ検出動作では、前記画像形成動作により、図９に示すような予め決められた直線や図形等のレジストレーションパターン、例えば、中間転写ベルト２の進行方向と直角に交わる線上に配置された露光手段１９の走査開始位置を含む直線及び走査終了位置を含む直線、を予め決められた間隔で各色毎にトナー像３０，３１，３２，３３として中間転写ベルト２上に転写させ、色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂで各色の位置ずれ（色ずれ）量を測定する。
【００１９】
図６（ａ）に示す副走査位置ずれに関しては、図１０（ａ）に示すように、中間転写ベルト２上の各色のレジストレーションパターンが色ずれ検出手段３ａ内のＣＣＤ７ａを通過する時間Ｔ１と予め決められた設計値Ｔとの時間差ΔＴ（ΔＴ１＝Ｔ−Ｔ１）、及び中間転写ベルト２の移動速度ｖから、各色の位置ずれΔＹ１（ΔＹ１＝ΔＴ１・ｖ）を算出する。
【００２０】
図６（ｂ）に示す主走査位置ずれに関しては、図１１（ａ）に示すように、中間転写ベルト２上の各色のレジストレーションパターンの走査開始位置が、色ずれ検出手段３ａ内のＣＣＤ７ａを通過する画素位置差ΔＸ１により各色の位置ずれを算出する。
【００２１】
図６（ｃ）に示すスキュー誤差に関しては、図１０（ｂ）に示すように中間転写ベルト２上の同色のレジストレーションパターンが色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂ内のＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂを通過する時間差（ΔＴ２）と中間転写ベルト２の移動速度ｖとから、各色のスキュー誤差ΔＹ２（ΔＹ２＝ΔＴ２・ｖ）を算出する。
【００２２】
図６（ｄ）に示す倍率誤差は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２ａ上の同色のレジストレーションパターンの走査開始位置及び走査終了位置が色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂ内のＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂを通過する画素位置差（ΔＸ２，ΔＸ１）より各色の倍率誤差（ΔＸ３＝ΔＸ２−ΔＸ１）を算出する。
【００２３】
図６（ｅ）に示す湾曲誤差に関しては、従来の色ずれ検出動作では正確には測定することができない。従って、露光手段１９内のレンズ等の組立精度を上げる以外に湾曲誤差を減少させる方法はない。
【００２４】
以上のようにして検出された上記４種類の色ずれ量に基づき、次に色ずれ補正動作を行う。
【００２５】
図１２は従来の露光手段内の走査光学系の色ずれ補正機構の構成図である。
図１２において、感光体ドラム１７上に配設された露光手段１９の走査光学系は、ポリゴンモータ３４と、ポリゴンモータ３４の軸に取り付けられたポリゴンミラー３５と、調整用アクチュエータ３９と調整用アクチュエータ４０とにより前後上下に可動し鏡面が直角に保持され一対とした略ハの字型の折り返しミラー３６，３７と、最終的に走査光線を感光体ドラム２に照射するための折り返しミラー３８とから構成される。調整用アクチュエータ３９は折り返しミラー３６，３７を前後方向（矢印Ｍの方向）に水平に移動させ、調整用アクチュエータ４０は折り返しミラー３６，３７を上下方向（矢印Ｎの方向）に移動させる。これらの調整を行うためのアクチュエータとしては、段階的に直線移動する駆動源であるステップモータを備えたリニアステップアクチュエータ等が用いられる。画像データは半導体レーザー（図示せず）により光変調され、ポリゴンミラー３５に入射される。ポリゴンミラー３５で反射された走査光線は折り返しミラー３６，３７，３８で順次反射され感光体ドラム２表面に照射される。走査光線の照射位置はそれぞれ独立に可動するポリゴンモータ３４、調整用アクチュエータ３９、調整用アクチュエータ４０によりコントロールされる。
【００２６】
以上のように構成された走査光学系により、図６（ａ）に示す副走査位置ずれ及び図６（ｂ）に示す主走査位置ずれの補正は、各色の露光手段１９の走査開始のタイミング補正、走査開始のタイミング信号の位相制御、又はポリゴンモータの位相制御等により行い、図６（ｃ）に示すスキュー誤差の補正及び図６（ｄ）に示す倍率誤差の補正は、調整用アクチュエータ３９及び調整用アクチュエータ４０による照射位置調整及び光路長調整により行う。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
実際には、上記従来のカラー画像形成装置では、中間転写ベルト２はベルトであるため、中間転写ベルト２を移動させる駆動ローラ３０ａ，３０ｂに対して滑りや振動によるジッタが生じ、中間転写ベルト２の搬送誤差が大きい。
【００２８】
しかしながら、従来のカラー画像形成装置では、色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂのＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂにより最初のレジストレーションパターンを読み取ってから次のレジストレーションパターンを読み取るまでの時間Ｔ１及び中間転写ベルト２上の同色のレジストレーションパターンがＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂを通過する時間差ΔＴ２から色ずれ量を算出するため、中間転写ベルト２にトナー像を形成するときに生じる搬送誤差と、色ずれ検出動作時に生じる搬送誤差とが重なり、高精度で補正できなかったり、大きい誤差を含む色ずれ補正を行った場合には逆に色ずれ量を大きくしてしまい印画品質の劣化を生じるという問題点を有していた。
【００２９】
また、上記中間転写ベルトのジッタや中間転写ベルトの滑り等の誤差により、湾曲誤差が正確に測定することができないため、湾曲誤差に対する色ずれ補正を行うことができないと言う問題点を有していた。
【００３０】
また、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂはライン周期としてフォトダイオードの発生する光電子の蓄積時間が所定の時間だけ必要であるが、高速のカラー画像形成装置においては、高速に移動する中間転写ベルト２上のレジストレーションパターンを精度よく読み取る必要があるため、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの蓄積時間を短くする必要があり、光源２８の照度を上げて色ずれ検出手段３内の光量を増加させるか高感度のＣＣＤ７を使用することが必要となり、コストが上がるという問題を有していた。
【００３１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、光源の照度を上げることなく従来のＣＣＤを用いて、レジストレーションパターンを高精度に読み取り、色ずれ補正を正確に行い、印画品質の高いカラー画像を得ることができ、更に、湾曲誤差の検出を高精度に行うことが可能であり、湾曲誤差に対しても色ずれ補正を行うことによって印画品質の高いカラー画像を得ることが可能なカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のカラー画像形成装置は、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えた構成から成る。
【００３３】
この構成により、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、レジストレーションパターンの読み取りが高精度となり、色ずれ補正の精度が向上することにより、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することができる。又、色ずれ検出時のレジストレーションパターン照射光源の照度を抑えることが可能となり、運転コストの低いカラー画像形成装置を提供することができる。
【００３４】
また、上記課題を解決するために本発明のカラー画像形成装置は、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段と、色ずれ検出手段を画像搬送手段の印画領域上で搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段とを備えた構成からなる。
【００３５】
この構成により、レジストレーションパターンを高精度に読み取ることが可能となり、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、色ずれ補正の精度が向上し、更に、湾曲誤差の高精度な検出が可能となり湾曲誤差の補正が可能となることにより、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することができる。又、色ずれ検出時のレジストレーションパターン照射光源の照度を抑えることが可能となり、運転コストの低いカラー画像形成装置を提供することができる。
【００３６】
上記課題を解決するために本発明のカラー画像形成装置の色ずれ検出方法は、各色毎の複数のレジストレーションパターンを形成するレジストレーションパターン発生過程と、レジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止過程と、搬送停止過程により所定の位置に停止した前記レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出過程とを備えた構成から成る。
【００３７】
この構成により、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、レジストレーションパターンの読み取りが高精度なカラー画像形成装置の色ずれ検出方法を提供することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のカラー画像形成装置は、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えたこととしたものであり、この構成により、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、レジストレーションパターンの読み取りが高精度となるという作用を有する。また、レジストレーションパターンが停止しているため、色ずれ検出時に色ずれ検出手段の検出時間を十分に長くとることが可能となり、レジストレーションパターンを照らす光源の照度が抑えられるという作用を有する。
【００３９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラー画像形成装置であって、色ずれ検出手段は画像の色ずれを撮像する電荷結合素子を備え、画像搬送手段の搬送方向に対して電荷結合素子の画素が平行に配列したものであり、この構成により、主走査位置ずれ及び副走査位置ずれを一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置であって、画像搬送手段上の印画領域両端の各々に前記色ずれ検出手段が配設されていることとしたものであり、この構成により、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のカラー画像形成装置であって、各画像形成手段が形成する各レジストレーションパターンは第１パターンと第２パターンとから成り、第一パターンと第２パターンとは所定の間隔と所定の角度を持たせて配置形成され、各画像形成手段の形成する各レジストレーションパターンは所定の間隔にて配置形成されることとしたものであり、この構成により、簡単なレジストレーションパターンにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置であって、色ずれ検出手段を画像搬送手段の印画領域上で搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段を備えたこととしたものであり、この構成により、色ずれ検出時にレジストレーションパターンの振動を抑えると共に、レジストレーションパターンを２次元的に検出することが可能となるという作用を有する。
【００４３】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカラー画像形成装置であって、各レジストレーションパターンは画像搬送手段の搬送方向に対して垂直方向に画像搬送手段上の印画領域両端に渡って形成された直線パターンからなり、各レジストレーションパターン毎に所定の間隔で配置されたこととしたものであり、この構成により、簡単なレジストレーションパターンにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差、及び湾曲誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図、図２は実施の形態１における色ずれ検出部の検出素子配置図、図３は実施の形態１におけるレジストレーションパターンと検出部との配置図である。
【００４７】
本実施の形態におけるカラー画像形成装置の画像形成部の装置構成は図７に示したような従来の構成と同じであり説明は省略する。
【００４８】
図１において、１は、各色像の画像データに対応して光変調を行い各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）内の感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に静電潜像を形成する露光手段１９に対しレジストレーションパターンを形成させる制御を行うレジストレーションパターン発生手段、２は、感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に形成された静電潜像をトナー粒子により現像した粉体像がトナー像として転写され該トナー像を搬送する画像搬送手段である中間転写ベルト、４は、駆動ローラ３０ａ，３０ｂを回転駆動させることにより中間転写ベルト２を回転させ各色トナー像を移動させる駆動手段、３は、各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）により中間転写ベルト２上に形成された各色トナー像の位置ずれ（色ずれ）を検出する色ずれ検出手段、５は、中間転写ベルト２上の各色トナー像を色ずれ検出手段３による色ずれ検出動作を行う為の所定の位置に移動し停止する制御を行う搬送停止制御手段、６は、色ずれ検出手段３により検出された図６（ａ）〜（ｄ）に示したような色ずれに対応して色ずれ補正を行う色ずれ補正手段である。
【００４９】
色ずれ補正手段６については、図１２に示したような従来の構成と同じであり、その構成及び動作についての説明は省略する。
【００５０】
図２に示すように、色ずれ検出手段３は、各色トナー像の色ずれを撮像する複数の素子、例えば、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂ、の画素が中間転写ベルト２のトナー像の搬送方向Ａに平行に配列されており、少なくとも中間転写ベルト２の印画領域の両端に２個配置されている。
【００５１】
図３に示すように、レジストレーションパターン発生手段１の制御により中間転写ベルト２上に形成されるレジストレーションパターンは、ブラックトナー像のパターン８ａと８ｂ及びパターン８ｃと８ｄ、シアントナー像のパターン９ａと９ｂ及びパターン９ｃと９ｄ、マゼンダトナー像のパターン１０ａと１０ｂ及びパターン１０ｃと１０ｄ、イエロートナー像のパターン１１ａと１１ｂ及びパターン１１ｃと１１ｄ、の各色の２対の対パターンからなり、各対パターンの第１のパターン（８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，及び８ｃ，９ｃ，１０ｃ，１１ｃ）と第２のパターン（８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂ，及び８ｄ，９ｄ，１０ｄ，１１ｄ）とは所定の間隔Ｘと所定の角度θを有する略ハの字形状に配置され、両パターンの交点は露光手段１９の走査開始位置及び走査終了位置に対応する印画領域の一端に位置する。更に、各色のレジストレーションパターン８ａ・８ｂ及び８ｃ・８ｄ、９ａ・９ｂ及び９ｃ・９ｄ、１０ａ・１０ｂ及び１０ｃ・１０ｄ、１１ａ・１１ｂ及び１１ｃ・１１ｄ、は所定の間隔Ｙで配置されている。
【００５２】
以上のような構成の本実施の形態におけるカラーが像形成装置において、次に、その色ずれ検出方法について説明する。
【００５３】
まず、レジストレーションパターン発生過程において、レジストレーションパターン発生手段１の制御により上記レジストレーションパターン８ａ・８ｂ・８ｃ・８ｄ、９ａ・９ｂ・９ｃ・９ｄ、１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ、１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄ、が各色のトナー像として中間転写ベルト２上に形成される。
【００５４】
次に、搬送停止過程において、中間転写ベルト２上に形成された各色のレジストレーションパターンは駆動手段４の動力により中間転写ベルト２が回転することにより搬送され、搬送停止制御手段５によりＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂに対向する位置に停止され図３に示す配置となる。
【００５５】
最後に、色ずれ検出過程において、レジストレーションパターンをＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂにより撮像し、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの複数の画素によりレジストレーションパターンの画素位置情報を検出する。このとき、レジストレーションパターンは制止しているため、ベルトの滑り等による振動はなく、又、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの蓄積時間を任意に設定することが可能であり、該蓄積時間を十分にとることで光源の照度を抑えることが可能である。
【００５６】
各種色ずれ量の算出は次のようにして行う。
図６（ａ）に示す副走査位置ずれは、図３に示すＣＣＤ７ａからのレジストレーションパターン８ａと９ａとの間の画素数により、色ずれ検出手段３内のＣＰＵ（図示せず）によって間隔Ｙ１（Ｙ１＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン８ａと１０ａ間の画素数より間隔Ｙ２を算出し、レジストレーションパターン８ａと１１ａ間の画素数より間隔Ｙ３、を算出する。これらＹ１，Ｙ２，Ｙ３と予め決められた設計値Ｙ，２Ｙ，３Ｙとの差により各色の副走査位置ずれ量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００５７】
図６（ｂ）に示す主走査位置ずれは、図３に示すＣＣＤ７ａからのレジストレーションパターン８ａと８ｂとの間の画素数により、色ずれ検出手段３内のＣＰＵ（図示せず）によって間隔Ｘ１（Ｘ１＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出し、得られたＸ１より走査開始位置までの距離Ｚ１（Ｚ１＝Ｘ１／２ｔａｎ（θ・２））を算出する。同様に、レジストレーションパターン９ａと９ｂ間の画素数より間隔Ｘ２及びＺ２を算出し、レジストレーションパターン１０ａと１０ｂ間の画素数より間隔Ｘ３及びＺ３を算出し、レジストレーションパターン１１ａと１１ｂ間の画素数より間隔Ｘ４及びＺ４を算出する。以上で得られたＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の差により各色の副走査位置ずれ量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００５８】
図６（ｃ）に示すスキュー誤差は、図３に示すＣＣＤ７ａによりレジストレーションパターン８ａと９ａとの間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより間隔Ｙ１（Ｙ１＝（画素数）×（ＣＤＤの画素ピッチ））を算出する。同様にレジストレーションパターン８ａと１０ａとの間の画素数より間隔Ｙ２、レジストレーションパターン８ａと１１ａとの間の画素数より間隔Ｙ３を算出する。また、図３に示すＣＣＤ７ｂにより、同様にして、レジストレーションパターン８ｃと９ｃとの間の画素数より間隔Ｙ４、レジストレーションパターン８ｃと１０ｃとの間の画素数より間隔Ｙ５、レジストレーションパターン８ｃと１１ｃとの間の画素数より間隔Ｙ６を算出する。以上得られた、Ｙ１とＹ４との差、Ｙ２とＹ５との差、Ｙ３とＹ６との差、より各々のスキュー誤差量を色ずれ算出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００５９】
図６（ｄ）に示す倍率誤差は、図３に示すＣＣＤ７ａによりレジストレーションパターン８ａと８ｂとの間の画素数を検出し、色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより間隔Ｘ１（Ｘ１＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。更に、Ｘ１よりＣＣＤ７ａから走査開始位置に対応する印画領域の一端までの距離Ｚ１（Ｚ１＝Ｘ１／２ｔａｎ（θ／２））を算出する。同様に、レジストレーションパターン９ａと９ｂとの間の画素数から間隔Ｘ２及びＺ２、レジストレーションパターン１０ａと１０ｂとの間の画素数から間隔Ｘ３及びＺ３、レジストレーションパターン１１ａと１１ｂとの間の画素数から間隔Ｘ４及びＺ４を算出する。また、図３に示すＣＣＤ７ｂによりレジストレーションパターン８ｃと８ｄとの間の画素数を検出し、色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより、間隔Ｘ５（Ｘ５＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。更に、Ｘ５よりＣＣＤ７ｂから走査終了位置に対応する印画領域の一端までの距離Ｚ５（Ｚ５＝Ｘ５／２ｔａｎ（θ／２））を算出する。同様に、レジストレーションパターン９ｃと９ｄとの間の画素数より間隔Ｘ６及びＺ６、レジストレーションパターン１０ｃと１０ｄとの間の画素数より間隔Ｘ７及びＺ７、レジストレーションパターン１１ｃと１１ｄとの間の画素数より間隔Ｘ８及びＺ８を算出する。
【００６０】
以上の結果から得られたＺ１，Ｚ５及びＣＣＤ７ａとＣＣＤ７ｂとの間隔Ｌにより走査幅Ｗ１（Ｗ１＝Ｘ１＋Ｘ５＋Ｌ）を算出し、同様に、Ｗ２（Ｗ２＝Ｘ２＋Ｘ６＋Ｌ）、Ｗ３（Ｗ３＝Ｘ３＋Ｘ７＋Ｌ）、Ｗ４（Ｗ４＝Ｘ４＋Ｘ８＋Ｌ）を算出する。最後に、検出手段３内のＣＰＵにより、これら得られたＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の差から倍率誤差量を算出する。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、図６（ｅ）に示す湾曲誤差に関しては、正確には測定することができない。従って、露光手段１９内のレンズ等の組立精度を上げる以外に湾曲誤差を減少させる方法はない。
【００６２】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図、図５は実施の形態２における中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部との配置図である。
【００６３】
本実施の形態におけるカラー画像形成装置の画像形成部の装置構成は図７に示したような従来の構成と同じであり説明は省略する。
【００６４】
図４において、１は、各色像の画像データに対応して光変調を行い各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）内の感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に静電潜像を形成する露光手段１９に対しレジストレーションパターンを形成させる制御を行うレジストレーションパターン発生手段、２は、感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に形成された静電潜像をトナー粒子により現像した粉体像がトナー像として転写され該トナー像を搬送する画像搬送手段である中間転写ベルト、４は、駆動ローラ３０ａ，３０ｂを回転駆動させることにより中間転写ベルト２を回転させ各色トナー像を移動させる駆動手段、３は、各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）により中間転写ベルト２上に形成された各色トナー像の位置ずれ（色ずれ）を検出する色ずれ検出手段、５は、中間転写ベルト２上の各色トナー像を色ずれ検出手段３による色ずれ検出動作を行う為の所定の位置に移動し停止する制御を行う搬送停止制御手段、６は、色ずれ検出手段３により検出された図６（ａ）〜（ｄ）に示したような色ずれに対応して色ずれ補正を行う色ずれ補正手段、１２は色ずれ検出手段３を中間転写ベルト２上のトナー像の移動方向Ａと垂直な方向Ｂに移動させる移動手段である。
【００６５】
色ずれ検出手段３は、図５に示すように、各色トナー像の色ずれを撮像する複数の素子、例えばＣＣＤ７、の画素が中間転写ベルト２のトナー像の搬送方向Ａに平行に配列されており、移動手段１２により、少なくとも中間転写ベルト２の印画領域の両端の間を、Ｂの方向に自在に可動な状態で配設されている。
【００６６】
レジストレーションパターン発生手段１の制御により中間転写ベルト２上に形成されるレジストレーションパターンは、図５に示すように、印画領域の全域に渡ってＢの方向に一定の間隔Ｙで印画された、ブラックトナー像のパターン１３、シアントナー像のパターン１４、マゼンダトナー像のパターン１５、イエロートナー像のパターン１６、の各色の直線パターンからなる。
【００６７】
以上のような構成の本実施の形態におけるカラーが像形成装置において、次に、その色ずれ検出方法について説明する。
【００６８】
まず、レジストレーションパターン発生過程において、レジストレーションパターン発生手段１の制御により上記レジストレーションパターン１３，１４，１５，１６が各色のトナー像として中間転写ベルト２上に形成される。
【００６９】
次に、搬送停止過程において、中間転写ベルト２上に形成された各色のレジストレーションパターンは駆動手段４により搬送され、搬送停止制御手段５によりＣＣＤ７に対向する位置に停止され図５に示す配置となる。
【００７０】
次に、走査撮像過程において、レジストレーションパターンをＣＣＤ７により図５に示すＢ方向に走査しながら読み取り、ＣＣＤ７の複数の画素によりレジストレーションパターンの画素位置情報を検出する。このとき、レジストレーションパターンは制止しているため、ベルトの滑り等による振動はなく、又、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの蓄積時間を任意に設定することが可能であり、該蓄積時間を十分にとることで光源の照度を抑えることが可能である。
【００７１】
最後に、色ずれ演算過程において、以下のようにして各種色ずれを演算する。図６（ａ）に示す副走査位置ずれは、図５に示すＣＣＤ７がＢ方向に移動し、露光手段１９の走査開始位置に対応する印画領域一端付近でレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数を検出し、検出された画素数から色ずれ検出手段３内のＣＰＵ（図示せず）により間隔Ｙ７（Ｙ７＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数から間隔Ｙ８、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数から間隔Ｙ９、をそれぞれ算出する。以上の結果算出されたＹ７，Ｙ８，Ｙ９と予め決められた設計値Ｙ，２Ｙ，３Ｙとの差により、各色の副走査位置ずれ量を色ずれ量３内のＣＰＵにより算出する。
【００７２】
図６（ｂ）に示す主走査位置ずれは、図５に示すように、検出走査開始位置からＣＣＤ７が矢印Ｂ方向に移動し、レジストレーションパターン１３が最初に検出されてからレジストレーションパターン１４，１５及び１６のそれぞれを最初に検出するまでの時間差（ΔＴ９、ΔＴ１０，ΔＴ１１）とＣＣＤ７の移動速度ｖ２より各色の位置ずれ（ΔＸ９＝ΔＴ９・ｖ２）を算出する。これらのＸ９，Ｘ１０，Ｘ１１により各色の主走査位置ずれ量を検出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００７３】
図６（ｃ）に示すスキュー誤差は、図５に示すようにＣＣＤ７が矢印Ｂ方向に移動し、露光手段１９の走査開始位置に対応する印画領域一端付近で検出したレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより間隔Ｙ７（Ｙ７＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数より間隔Ｙ８、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数より間隔Ｙ９を算出する。また、露光手段１９の走査終了位置に対応する描画領域一端付近で検出したレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵによって間隔Ｙ１０（Ｙ１０＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数より間隔Ｙ１１、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数より間隔Ｙ１２を算出する。これらのＹ７とＹ１０、Ｙ８とＹ１１、Ｙ９とＹ１２の差により各色のスキュー誤差量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにて算出する。
【００７４】
図６（ｄ）に示す倍率誤差は、図５に示すようにＣＣＤ７が矢印Ｂ方向に移動し、各レジストレーションパターン１３，１４，１５，１６を最初に検出してから最後に検出するまでの時間Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６とＣＣＤ７の移動速度ｖ２より各色の位置ずれＸ１３（Ｘ１３＝ΔＴ１３・ｖ２），Ｘ１４（Ｘ１４＝ΔＴ１４・ｖ２），Ｘ１５（Ｘ１５＝ΔＴ１５・ｖ２），Ｘ１６（Ｘ１６＝ΔＴ１６・ｖ２）を算出する。これらのＸ１３，Ｘ１４，Ｘ１５，Ｘ１６の差により、各色の倍率誤差量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにて算出する。
【００７５】
図６（ｅ）に示す湾曲誤差は、図５に示すようにＣＣＤ７が矢印Ｂの方向に移動し、ＣＣＤ７が検出走査する間の時刻ｔに検出したレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵにて間隔Ｙ１（ｔ）（Ｙ１（ｔ）＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数より間隔Ｙ２（ｔ）、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数より間隔Ｙ３（ｔ）、をそれぞれ算出する。これらのＹ１（ｔ），Ｙ２（ｔ），Ｙ３（ｔ）により各色の湾曲誤差量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより計算する。
【００７６】
色ずれ補正手段６については、副走査位置ずれ、主走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差の補正に関しては、従来の技術（図１２参照）を用いる為、その構成及び動作については説明を省略する。図６（ｅ）に示す湾曲誤差については、検出された湾曲誤差量Ｙ１（ｔ），Ｙ２（ｔ），Ｙ３（ｔ）に基づき、画像データを次のラスターにシフトさせる等の画像処理によって補正する（図示せず）。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載のカラー画像形成装置によれば、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えたことにより、色ずれ補正を高精度に行うことが可能となり、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。又、色ずれ検出時のレジストレーションパターン照射光源の照度を抑えることが可能となり、運転コストの低いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００７８】
本発明の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のカラー画像形成装置において、色ずれ検出手段は画像の色ずれを撮像する電荷結合素子を備え、画像搬送手段の搬送方向に対して電荷結合素子の画素が平行に配列したことにより、主走査位置ずれ及び副走査位置ずれを一度に高精度に読み取ることが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００７９】
本発明の請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置において、画像搬送手段上の印画領域両端の各々に前記色ずれ検出手段が配設されていることとしたことにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００８０】
本発明の請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のカラー画像形成装置において、各画像形成手段が形成する各レジストレーションパターンは第１パターンと第２パターンとから成り、第一パターンと第２パターンとは所定の間隔と所定の角度を持たせて配置形成し、各画像形成手段の形成する各レジストレーションパターンは所定の間隔にて配置形成することにより、簡単なレジストレーションパターンにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００８１】
本発明の請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置において、色ずれ検出手段を画像搬送手段の印画領域上で搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段を備えたことにより、色ずれ検出時にレジストレーションパターンの振動を抑えると共に、レジストレーションパターンを２次元的に検出することが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００８２】
本発明の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載のカラー画像形成装置において、各レジストレーションパターンは画像搬送手段の搬送方向に対して垂直方向に画像搬送手段上の印画領域両端に渡って形成された直線パターンからなるものとし、各レジストレーションパターン毎に所定の間隔で配置されたこととしたことにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差の他に、湾曲誤差を高精度に読み取ることが可能となり、色ずれ補正を高精度に行うことが可能となり、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図
【図２】実施の形態１における色ずれ検出部の検出素子配置図
【図３】実施の形態１におけるレジストレーションパターンと検出部との配置図
【図４】本発明の実施の形態２におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図
【図５】実施の形態２における中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部との配置図
【図６】一般的なカラー画像形成装置における色ずれの種類を示す図
【図７】従来のカラー画像形成装置の構成図
【図８】従来の色ずれ検出部の構成図
【図９】従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと位置ずれ検出部の配置図
【図１０】従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図と色ずれ検出部の出力信号を示す図
【図１１】従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図と色ずれ検出部の出力信号を示す図
【図１２】従来の露光手段内の走査光学系の色ずれ補正機構の構成図
【符号の説明】
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成ステーション
１ レジストレーションパターン発生手段
２ 中間転写ベルト
３，３ａ，３ｂ 色ずれ検出手段
４ 駆動手段
５ 搬送停止制御手段
６ 色ずれ補正手段
７，７ａ，７ｂ 電荷結合素子（ＣＣＤ）
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ ブラックトナー像のレジストレーションパターン
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ シアン像のレジストレーションパターン
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ マゼンダ像のレジストレーションパターン
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ イエロー像のレジストレーションパターン
１２ 移動手段
１３，１４，１５，１６ レジストレーションパターン
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 感光体ドラム
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 帯電手段
１９，１９Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙ 露光手段
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 現像手段
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ クリーニング手段
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 転写手段
２３ 給紙ローラ
２４ シート材
２５ 給紙カセット
２６ 転写ローラ
２７ 定着手段
２８ 光源
２９ セルフォックレンズアレイ
３０ａ，３０ｂ 駆動ローラ
３４ ポリゴンモータ
３５ ポリゴンミラー
３６ 折り返しミラー
３７ 折り返しミラー
３８ 折り返しミラー
３９ 調整用アクチュエータ
４０ 調整用アクチュエータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置のレジストレーション機構における色ずれ検出機構を備えたカラー画像形成装置及びカラー画像形成装置の色ずれ検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式の画像形成装置では、感光体ドラムの表面に１ミリクーロン毎平方センチメートル程度の一様な静電荷を与え、この感光体に画像情報に応じた露光を行い照射部の電荷のみを感光体ドラム基板に逃し、その結果生じた静電荷の分布による像（静電潜像）を形成し、この静電潜像を着色帯電粒子（トナー粒子）で現像し粉体像を形成するトナー現像により、トナー粒子の粉体像を形成し、該粉体像をシート材等に転写した後、熱、その他のエネルギーを与えることにより溶融定着させることにより画像を形成することが行われている。
【０００３】
一方、形成画像のカラー化に伴い、上記トナー現像によりシアン像、マゼンダ像、イエロー像、更に好ましくはブラック像の各色粉体像を各々の感光体ドラム上に形成する独立した複数の画像形成ステーションを備え、各感光体ドラム上に形成された粉体像を各色粉体像の転写位置にて中間転写材上に重ねて転写合成する、タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置も提案されている。タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置では、各色ごとに並列して画像形成を行うため、画像形成の高速化が可能であるという利点を有する。
【０００４】
しかしながら、タンデムエンジン方式のカラー画像形成装置の場合、異なる画像形成ステーションで形成された各粉体像が、各画像形成ステーション間の位置誤差やタイミングずれにより位置ずれし、結果的に色ずれを生じる。高品質なカラー画像形成装置を作るためにはこのような色ずれが非常に大きな問題となるため、色ずれ補正（レジストレーション）を行う技術が必要とされる。
【０００５】
図６は一般的なカラー画像形成装置における色ずれの種類を示す図であり、図７は従来のカラー画像形成装置の構成図である。
【０００６】
図７において、従来のカラー画像形成装置は、駆動ローラ３０ａ，３０ｂにより回転する中間転写ベルト２の上部に当接して、４つの画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが並んで配設され、各画像形成ステーションは、それぞれ、カラー画像形成装置本体に回転可能に取り付けられ中間転写ベルト２に当接する感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを有する。各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの周囲には、各感光体ドラムに静電荷を与える帯電手段１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄが配設されている。画像形成ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの上部には画像情報に応じた光を帯電手段により帯電した各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに露光し静電潜像を形成する為の走査光学系である露光手段１９が配設されている。また、各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの周囲には、露光により形成された静電潜像を着色トナー粒子で現像し粉体像を形成する現像手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、現像手段２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにて形成された各粉体像を各色粉体像の転写位置にて中間転写ベルト２上に重ねて転写合成する転写手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、転写手段２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄにより前記各粉体像が中間転写ベルト２上に転写した後に各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの表面をクリーニングするクリーニング手段２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがそれぞれ配設されている。
【０００７】
中間転写ベルト２は図７に示す矢印Ａの方向に移動し、各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、中間転写ベルト２上を滑ることなく図７に示す矢印Ｃの方向に回転する。
【０００８】
以上の構成の従来のカラー画像形成装置において、次にその画像形成動作を説明する。まず画像形成ステーションＰａにおいて、帯電手段１８ａにより感光ドラム１７ａ表面が静電荷で一様に帯電され、次に露光手段１９Ｋにより感光体ドラム１７ａ上にブラック成分の画像情報に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像手段２０ａによりブラックのトナー粒子による粉体像として感光ドラム１７ａ上に現像され、該粉体像は転写手段２１ａにより中間転写ベルト２上にブラックトナー像として転写される。転写が終了した感光体ドラム１７ａの表面は、クリーニング手段２２ａにより残留トナー粒子が除去され、引き続き行われる次の像形成に備えられる。
【０００９】
一方、ブラックトナー像の形成とタイミングを合わせて、これと並行して、同様な手順により画像形成ステーションＰｂによりシアンのトナー粒子による粉体像が形成され、中間転写ベルト２上に形成された前記ブラックトナー像に重ね合わせてシアントナー像として形成される。同様に、画像形成ステーションＰｃによりマゼンダトナー像、画像形成ステーションＰｄによりイエロートナー像が順次重ね合わせて中間転写ベルト２上に形成され、合成トナー像が形成される。
【００１０】
以上の４色のトナー像の重ね合わせが終了した後、給紙ローラ２３により給紙カセット２５から給紙された紙等のシート材２４上に、中間転写ベルト２に当接し中間転写ベルト２との間にシート材２４を挟入する位置に配設された転写ローラ２６によって合成トナー像が転写され、定着手段２７により加熱定着され、シート材２４上にカラー画像が形成される。
【００１１】
しかしながら、以上のようなタンデムエンジン方式の画像形成装置では、電源投入時の温度の不安定な場合や、画像ステーションＰａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄの交換や、画像形成装置の設定状態や、装置内の温度変化等による各画像形成ステーションや走査光学系の取り付けずれによって図６の（ａ）〜（ｅ）に示したような各種の色ずれが発生する。
【００１２】
図６において、（ａ）は中間転写ベルト２の移動方向Ａに平行移動してずれる副走査位置ずれ、（ｂ）は露光手段１９の走査方向（中間転写ベルト２の移動方向Ａに対して垂直な方向）に平行移動してずれる主走査位置ずれ、（ｃ）は露光手段１９の主走査方向に対して画像が斜めに傾いてずれるスキュー誤差、（ｄ）は各画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）間で露光手段１９の走査方向の倍率がずれる倍率誤差、（ｅ）は露光手段１９の走査方向に対して画像が湾曲する湾曲誤差を表す。
【００１３】
各種色ずれが発生する主要因は、副走査ずれ（ａ）及び主走査ずれ（ｂ）は各画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）及び露光手段１９の取り付けずれ、又は露光手段１９の走査光学系を構成するレンズやミラー（図示せず）の取り付けずれであり、スキュー誤差（ｃ）は画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）の感光体ドラム（１７ａ〜１７ｄ）回転軸の取り付け角度のずれ及び露光手段１９の取り付け角度のずれであり、倍率誤差（ｄ）は各露光手段１９Ｋ，１９ｃ，１９Ｍ，１９Ｙの走査光学系から各感光体ドラム１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの表面までの光路長の誤差であり、湾曲誤差（ｅ）は各露光手段１９Ｋ，１９ｃ，１９Ｍ，１９Ｙの走査光学系を構成するレンズ等の組立ずれによるものである。
【００１４】
そこで、電源の投入時や各々の画像ステーションの交換時や装置内の温度の変化時において、中間転写ベルト２上に予め基準となるパターン（以下、「レジストレーションパターン」という）のマーキングを行い、複数のセンサーによってこのレジストレーションパターンを検出し（色ずれ検出）、その結果から上記５種類の色ずれのずれ量を算出し、そのずれ量に応じて各色画像の位置を合わせる色ずれ補正を行う必要がある。
【００１５】
以下、従来のカラー画像形成装置の色ずれ検出及び色ずれ補正動作について図を参照しながら説明する。
【００１６】
図８は従来の色ずれ検出部の構成図、図９は従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと位置ずれ検出部の配置図、図１０及び図１１は従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図と色ずれ検出部の出力信号を示す図である。
【００１７】
図８において、中間転写ベルト２の上部に配設されレジストレーションパターンの位置ずれ検出を行う色ずれ検出手段３は、ランプ等の光源２８と、レジストレーションパターンを検出するイメージセンサである電荷結合素子（以下、「ＣＣＤ」という）７と、光源２８に照射されたレジストレーションパターンの像をＣＣＤ７に結像するためのセルフォックスアレイ２９とから構成される。色ずれ検出手段３は、図９に示すように中間転写ベルト２の移動方向Ａと直交する線上に、露光手段１９の走査開始位置付近と捜査終了位置付近に２つ（色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂ）が配置されている。色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂのＣＣＤの画素は、中間転写ベルト２の移動方向Ａと直交する線上に配列している。
【００１８】
以上のような構成において、色ずれ検出動作では、前記画像形成動作により、図９に示すような予め決められた直線や図形等のレジストレーションパターン、例えば、中間転写ベルト２の進行方向と直角に交わる線上に配置された露光手段１９の走査開始位置を含む直線及び走査終了位置を含む直線、を予め決められた間隔で各色毎にトナー像３０，３１，３２，３３として中間転写ベルト２上に転写させ、色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂで各色の位置ずれ（色ずれ）量を測定する。
【００１９】
図６（ａ）に示す副走査位置ずれに関しては、図１０（ａ）に示すように、中間転写ベルト２上の各色のレジストレーションパターンが色ずれ検出手段３ａ内のＣＣＤ７ａを通過する時間Ｔ１と予め決められた設計値Ｔとの時間差ΔＴ（ΔＴ１＝Ｔ−Ｔ１）、及び中間転写ベルト２の移動速度ｖから、各色の位置ずれΔＹ１（ΔＹ１＝ΔＴ１・ｖ）を算出する。
【００２０】
図６（ｂ）に示す主走査位置ずれに関しては、図１１（ａ）に示すように、中間転写ベルト２上の各色のレジストレーションパターンの走査開始位置が、色ずれ検出手段３ａ内のＣＣＤ７ａを通過する画素位置差ΔＸ１により各色の位置ずれを算出する。
【００２１】
図６（ｃ）に示すスキュー誤差に関しては、図１０（ｂ）に示すように中間転写ベルト２上の同色のレジストレーションパターンが色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂ内のＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂを通過する時間差（ΔＴ２）と中間転写ベルト２の移動速度ｖとから、各色のスキュー誤差ΔＹ２（ΔＹ２＝ΔＴ２・ｖ）を算出する。
【００２２】
図６（ｄ）に示す倍率誤差は、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２ａ上の同色のレジストレーションパターンの走査開始位置及び走査終了位置が色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂ内のＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂを通過する画素位置差（ΔＸ２，ΔＸ１）より各色の倍率誤差（ΔＸ３＝ΔＸ２−ΔＸ１）を算出する。
【００２３】
図６（ｅ）に示す湾曲誤差に関しては、従来の色ずれ検出動作では正確には測定することができない。従って、露光手段１９内のレンズ等の組立精度を上げる以外に湾曲誤差を減少させる方法はない。
【００２４】
以上のようにして検出された上記４種類の色ずれ量に基づき、次に色ずれ補正動作を行う。
【００２５】
図１２は従来の露光手段内の走査光学系の色ずれ補正機構の構成図である。
図１２において、感光体ドラム１７上に配設された露光手段１９の走査光学系は、ポリゴンモータ３４と、ポリゴンモータ３４の軸に取り付けられたポリゴンミラー３５と、調整用アクチュエータ３９と調整用アクチュエータ４０とにより前後上下に可動し鏡面が直角に保持され一対とした略ハの字型の折り返しミラー３６，３７と、最終的に走査光線を感光体ドラム２に照射するための折り返しミラー３８とから構成される。調整用アクチュエータ３９は折り返しミラー３６，３７を前後方向（矢印Ｍの方向）に水平に移動させ、調整用アクチュエータ４０は折り返しミラー３６，３７を上下方向（矢印Ｎの方向）に移動させる。これらの調整を行うためのアクチュエータとしては、段階的に直線移動する駆動源であるステップモータを備えたリニアステップアクチュエータ等が用いられる。画像データは半導体レーザー（図示せず）により光変調され、ポリゴンミラー３５に入射される。ポリゴンミラー３５で反射された走査光線は折り返しミラー３６，３７，３８で順次反射され感光体ドラム２表面に照射される。走査光線の照射位置はそれぞれ独立に可動するポリゴンモータ３４、調整用アクチュエータ３９、調整用アクチュエータ４０によりコントロールされる。
【００２６】
以上のように構成された走査光学系により、図６（ａ）に示す副走査位置ずれ及び図６（ｂ）に示す主走査位置ずれの補正は、各色の露光手段１９の走査開始のタイミング補正、走査開始のタイミング信号の位相制御、又はポリゴンモータの位相制御等により行い、図６（ｃ）に示すスキュー誤差の補正及び図６（ｄ）に示す倍率誤差の補正は、調整用アクチュエータ３９及び調整用アクチュエータ４０による照射位置調整及び光路長調整により行う。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
実際には、上記従来のカラー画像形成装置では、中間転写ベルト２はベルトであるため、中間転写ベルト２を移動させる駆動ローラ３０ａ，３０ｂに対して滑りや振動によるジッタが生じ、中間転写ベルト２の搬送誤差が大きい。
【００２８】
しかしながら、従来のカラー画像形成装置では、色ずれ検出手段３ａ及び色ずれ検出手段３ｂのＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂにより最初のレジストレーションパターンを読み取ってから次のレジストレーションパターンを読み取るまでの時間Ｔ１及び中間転写ベルト２上の同色のレジストレーションパターンがＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂを通過する時間差ΔＴ２から色ずれ量を算出するため、中間転写ベルト２にトナー像を形成するときに生じる搬送誤差と、色ずれ検出動作時に生じる搬送誤差とが重なり、高精度で補正できなかったり、大きい誤差を含む色ずれ補正を行った場合には逆に色ずれ量を大きくしてしまい印画品質の劣化を生じるという問題点を有していた。
【００２９】
また、上記中間転写ベルトのジッタや中間転写ベルトの滑り等の誤差により、湾曲誤差が正確に測定することができないため、湾曲誤差に対する色ずれ補正を行うことができないと言う問題点を有していた。
【００３０】
また、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂはライン周期としてフォトダイオードの発生する光電子の蓄積時間が所定の時間だけ必要であるが、高速のカラー画像形成装置においては、高速に移動する中間転写ベルト２上のレジストレーションパターンを精度よく読み取る必要があるため、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの蓄積時間を短くする必要があり、光源２８の照度を上げて色ずれ検出手段３内の光量を増加させるか高感度のＣＣＤ７を使用することが必要となり、コストが上がるという問題を有していた。
【００３１】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、光源の照度を上げることなく従来のＣＣＤを用いて、レジストレーションパターンを高精度に読み取り、色ずれ補正を正確に行い、印画品質の高いカラー画像を得ることができ、更に、湾曲誤差の検出を高精度に行うことが可能であり、湾曲誤差に対しても色ずれ補正を行うことによって印画品質の高いカラー画像を得ることが可能なカラー画像形成装置を提供することを目的とする。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のカラー画像形成装置は、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えた構成から成る。
【００３３】
この構成により、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、レジストレーションパターンの読み取りが高精度となり、色ずれ補正の精度が向上することにより、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することができる。又、色ずれ検出時のレジストレーションパターン照射光源の照度を抑えることが可能となり、運転コストの低いカラー画像形成装置を提供することができる。
【００３４】
また、上記課題を解決するために本発明のカラー画像形成装置は、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段と、色ずれ検出手段を画像搬送手段の印画領域上で搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段とを備えた構成からなる。
【００３５】
この構成により、レジストレーションパターンを高精度に読み取ることが可能となり、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、色ずれ補正の精度が向上し、更に、湾曲誤差の高精度な検出が可能となり湾曲誤差の補正が可能となることにより、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することができる。又、色ずれ検出時のレジストレーションパターン照射光源の照度を抑えることが可能となり、運転コストの低いカラー画像形成装置を提供することができる。
【００３６】
上記課題を解決するために本発明のカラー画像形成装置の色ずれ検出方法は、各色毎の複数のレジストレーションパターンを形成するレジストレーションパターン発生過程と、レジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止過程と、搬送停止過程により所定の位置に停止した前記レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出過程とを備えた構成から成る。
【００３７】
この構成により、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、レジストレーションパターンの読み取りが高精度なカラー画像形成装置の色ずれ検出方法を提供することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載のカラー画像形成装置は、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えたこととしたものであり、この構成により、色ずれ検出時におけるレジストレーションパターンの振動が防止され、レジストレーションパターンの読み取りが高精度となるという作用を有する。また、レジストレーションパターンが停止しているため、色ずれ検出時に色ずれ検出手段の検出時間を十分に長くとることが可能となり、レジストレーションパターンを照らす光源の照度が抑えられるという作用を有する。
【００３９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカラー画像形成装置であって、色ずれ検出手段は画像の色ずれを撮像する電荷結合素子を備え、画像搬送手段の搬送方向に対して電荷結合素子の画素が平行に配列したものであり、この構成により、主走査位置ずれ及び副走査位置ずれを一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置であって、画像搬送手段上の印画領域両端の各々に前記色ずれ検出手段が配設されていることとしたものであり、この構成により、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のカラー画像形成装置であって、各画像形成手段が形成する各レジストレーションパターンは第１パターンと第２パターンとから成り、第一パターンと第２パターンとは所定の間隔と所定の角度を持たせて配置形成され、各画像形成手段の形成する各レジストレーションパターンは所定の間隔にて配置形成されることとしたものであり、この構成により、簡単なレジストレーションパターンにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置であって、色ずれ検出手段を画像搬送手段の印画領域上で搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段を備えたこととしたものであり、この構成により、色ずれ検出時にレジストレーションパターンの振動を抑えると共に、レジストレーションパターンを２次元的に検出することが可能となるという作用を有する。
【００４３】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のカラー画像形成装置であって、各レジストレーションパターンは画像搬送手段の搬送方向に対して垂直方向に画像搬送手段上の印画領域両端に渡って形成された直線パターンからなり、各レジストレーションパターン毎に所定の間隔で配置されたこととしたものであり、この構成により、簡単なレジストレーションパターンにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差、及び湾曲誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となるという作用を有する。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図、図２は実施の形態１における色ずれ検出部の検出素子配置図、図３は実施の形態１におけるレジストレーションパターンと検出部との配置図である。
【００４７】
本実施の形態におけるカラー画像形成装置の画像形成部の装置構成は図７に示したような従来の構成と同じであり説明は省略する。
【００４８】
図１において、１は、各色像の画像データに対応して光変調を行い各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）内の感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に静電潜像を形成する露光手段１９に対しレジストレーションパターンを形成させる制御を行うレジストレーションパターン発生手段、２は、感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に形成された静電潜像をトナー粒子により現像した粉体像がトナー像として転写され該トナー像を搬送する画像搬送手段である中間転写ベルト、４は、駆動ローラ３０ａ，３０ｂを回転駆動させることにより中間転写ベルト２を回転させ各色トナー像を移動させる駆動手段、３は、各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）により中間転写ベルト２上に形成された各色トナー像の位置ずれ（色ずれ）を検出する色ずれ検出手段、５は、中間転写ベルト２上の各色トナー像を色ずれ検出手段３による色ずれ検出動作を行う為の所定の位置に移動し停止する制御を行う搬送停止制御手段、６は、色ずれ検出手段３により検出された図６（ａ）〜（ｄ）に示したような色ずれに対応して色ずれ補正を行う色ずれ補正手段である。
【００４９】
色ずれ補正手段６については、図１２に示したような従来の構成と同じであり、その構成及び動作についての説明は省略する。
【００５０】
図２に示すように、色ずれ検出手段３は、各色トナー像の色ずれを撮像する複数の素子、例えば、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂ、の画素が中間転写ベルト２のトナー像の搬送方向Ａに平行に配列されており、少なくとも中間転写ベルト２の印画領域の両端に２個配置されている。
【００５１】
図３に示すように、レジストレーションパターン発生手段１の制御により中間転写ベルト２上に形成されるレジストレーションパターンは、ブラックトナー像のパターン８ａと８ｂ及びパターン８ｃと８ｄ、シアントナー像のパターン９ａと９ｂ及びパターン９ｃと９ｄ、マゼンダトナー像のパターン１０ａと１０ｂ及びパターン１０ｃと１０ｄ、イエロートナー像のパターン１１ａと１１ｂ及びパターン１１ｃと１１ｄ、の各色の２対の対パターンからなり、各対パターンの第１のパターン（８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａ，及び８ｃ，９ｃ，１０ｃ，１１ｃ）と第２のパターン（８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂ，及び８ｄ，９ｄ，１０ｄ，１１ｄ）とは所定の間隔Ｘと所定の角度θを有する略ハの字形状に配置され、両パターンの交点は露光手段１９の走査開始位置及び走査終了位置に対応する印画領域の一端に位置する。更に、各色のレジストレーションパターン８ａ・８ｂ及び８ｃ・８ｄ、９ａ・９ｂ及び９ｃ・９ｄ、１０ａ・１０ｂ及び１０ｃ・１０ｄ、１１ａ・１１ｂ及び１１ｃ・１１ｄ、は所定の間隔Ｙで配置されている。
【００５２】
以上のような構成の本実施の形態におけるカラーが像形成装置において、次に、その色ずれ検出方法について説明する。
【００５３】
まず、レジストレーションパターン発生過程において、レジストレーションパターン発生手段１の制御により上記レジストレーションパターン８ａ・８ｂ・８ｃ・８ｄ、９ａ・９ｂ・９ｃ・９ｄ、１０ａ・１０ｂ・１０ｃ・１０ｄ、１１ａ・１１ｂ・１１ｃ・１１ｄ、が各色のトナー像として中間転写ベルト２上に形成される。
【００５４】
次に、搬送停止過程において、中間転写ベルト２上に形成された各色のレジストレーションパターンは駆動手段４の動力により中間転写ベルト２が回転することにより搬送され、搬送停止制御手段５によりＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂに対向する位置に停止され図３に示す配置となる。
【００５５】
最後に、色ずれ検出過程において、レジストレーションパターンをＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂにより撮像し、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの複数の画素によりレジストレーションパターンの画素位置情報を検出する。このとき、レジストレーションパターンは制止しているため、ベルトの滑り等による振動はなく、又、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの蓄積時間を任意に設定することが可能であり、該蓄積時間を十分にとることで光源の照度を抑えることが可能である。
【００５６】
各種色ずれ量の算出は次のようにして行う。
図６（ａ）に示す副走査位置ずれは、図３に示すＣＣＤ７ａからのレジストレーションパターン８ａと９ａとの間の画素数により、色ずれ検出手段３内のＣＰＵ（図示せず）によって間隔Ｙ１（Ｙ１＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン８ａと１０ａ間の画素数より間隔Ｙ２を算出し、レジストレーションパターン８ａと１１ａ間の画素数より間隔Ｙ３、を算出する。これらＹ１，Ｙ２，Ｙ３と予め決められた設計値Ｙ，２Ｙ，３Ｙとの差により各色の副走査位置ずれ量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００５７】
図６（ｂ）に示す主走査位置ずれは、図３に示すＣＣＤ７ａからのレジストレーションパターン８ａと８ｂとの間の画素数により、色ずれ検出手段３内のＣＰＵ（図示せず）によって間隔Ｘ１（Ｘ１＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出し、得られたＸ１より走査開始位置までの距離Ｚ１（Ｚ１＝Ｘ１／２ｔａｎ（θ・２））を算出する。同様に、レジストレーションパターン９ａと９ｂ間の画素数より間隔Ｘ２及びＺ２を算出し、レジストレーションパターン１０ａと１０ｂ間の画素数より間隔Ｘ３及びＺ３を算出し、レジストレーションパターン１１ａと１１ｂ間の画素数より間隔Ｘ４及びＺ４を算出する。以上で得られたＺ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４の差により各色の副走査位置ずれ量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００５８】
図６（ｃ）に示すスキュー誤差は、図３に示すＣＣＤ７ａによりレジストレーションパターン８ａと９ａとの間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより間隔Ｙ１（Ｙ１＝（画素数）×（ＣＤＤの画素ピッチ））を算出する。同様にレジストレーションパターン８ａと１０ａとの間の画素数より間隔Ｙ２、レジストレーションパターン８ａと１１ａとの間の画素数より間隔Ｙ３を算出する。また、図３に示すＣＣＤ７ｂにより、同様にして、レジストレーションパターン８ｃと９ｃとの間の画素数より間隔Ｙ４、レジストレーションパターン８ｃと１０ｃとの間の画素数より間隔Ｙ５、レジストレーションパターン８ｃと１１ｃとの間の画素数より間隔Ｙ６を算出する。以上得られた、Ｙ１とＹ４との差、Ｙ２とＹ５との差、Ｙ３とＹ６との差、より各々のスキュー誤差量を色ずれ算出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００５９】
図６（ｄ）に示す倍率誤差は、図３に示すＣＣＤ７ａによりレジストレーションパターン８ａと８ｂとの間の画素数を検出し、色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより間隔Ｘ１（Ｘ１＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。更に、Ｘ１よりＣＣＤ７ａから走査開始位置に対応する印画領域の一端までの距離Ｚ１（Ｚ１＝Ｘ１／２ｔａｎ（θ／２））を算出する。同様に、レジストレーションパターン９ａと９ｂとの間の画素数から間隔Ｘ２及びＺ２、レジストレーションパターン１０ａと１０ｂとの間の画素数から間隔Ｘ３及びＺ３、レジストレーションパターン１１ａと１１ｂとの間の画素数から間隔Ｘ４及びＺ４を算出する。また、図３に示すＣＣＤ７ｂによりレジストレーションパターン８ｃと８ｄとの間の画素数を検出し、色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより、間隔Ｘ５（Ｘ５＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。更に、Ｘ５よりＣＣＤ７ｂから走査終了位置に対応する印画領域の一端までの距離Ｚ５（Ｚ５＝Ｘ５／２ｔａｎ（θ／２））を算出する。同様に、レジストレーションパターン９ｃと９ｄとの間の画素数より間隔Ｘ６及びＺ６、レジストレーションパターン１０ｃと１０ｄとの間の画素数より間隔Ｘ７及びＺ７、レジストレーションパターン１１ｃと１１ｄとの間の画素数より間隔Ｘ８及びＺ８を算出する。
【００６０】
以上の結果から得られたＺ１，Ｚ５及びＣＣＤ７ａとＣＣＤ７ｂとの間隔Ｌにより走査幅Ｗ１（Ｗ１＝Ｘ１＋Ｘ５＋Ｌ）を算出し、同様に、Ｗ２（Ｗ２＝Ｘ２＋Ｘ６＋Ｌ）、Ｗ３（Ｗ３＝Ｘ３＋Ｘ７＋Ｌ）、Ｗ４（Ｗ４＝Ｘ４＋Ｘ８＋Ｌ）を算出する。最後に、検出手段３内のＣＰＵにより、これら得られたＷ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４の差から倍率誤差量を算出する。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、図６（ｅ）に示す湾曲誤差に関しては、正確には測定することができない。従って、露光手段１９内のレンズ等の組立精度を上げる以外に湾曲誤差を減少させる方法はない。
【００６２】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図、図５は実施の形態２における中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部との配置図である。
【００６３】
本実施の形態におけるカラー画像形成装置の画像形成部の装置構成は図７に示したような従来の構成と同じであり説明は省略する。
【００６４】
図４において、１は、各色像の画像データに対応して光変調を行い各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）内の感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に静電潜像を形成する露光手段１９に対しレジストレーションパターンを形成させる制御を行うレジストレーションパターン発生手段、２は、感光体ドラム（１８ａ〜１８ｄ）上に形成された静電潜像をトナー粒子により現像した粉体像がトナー像として転写され該トナー像を搬送する画像搬送手段である中間転写ベルト、４は、駆動ローラ３０ａ，３０ｂを回転駆動させることにより中間転写ベルト２を回転させ各色トナー像を移動させる駆動手段、３は、各色の画像ステーション（Ｐａ〜Ｐｄ）により中間転写ベルト２上に形成された各色トナー像の位置ずれ（色ずれ）を検出する色ずれ検出手段、５は、中間転写ベルト２上の各色トナー像を色ずれ検出手段３による色ずれ検出動作を行う為の所定の位置に移動し停止する制御を行う搬送停止制御手段、６は、色ずれ検出手段３により検出された図６（ａ）〜（ｄ）に示したような色ずれに対応して色ずれ補正を行う色ずれ補正手段、１２は色ずれ検出手段３を中間転写ベルト２上のトナー像の移動方向Ａと垂直な方向Ｂに移動させる移動手段である。
【００６５】
色ずれ検出手段３は、図５に示すように、各色トナー像の色ずれを撮像する複数の素子、例えばＣＣＤ７、の画素が中間転写ベルト２のトナー像の搬送方向Ａに平行に配列されており、移動手段１２により、少なくとも中間転写ベルト２の印画領域の両端の間を、Ｂの方向に自在に可動な状態で配設されている。
【００６６】
レジストレーションパターン発生手段１の制御により中間転写ベルト２上に形成されるレジストレーションパターンは、図５に示すように、印画領域の全域に渡ってＢの方向に一定の間隔Ｙで印画された、ブラックトナー像のパターン１３、シアントナー像のパターン１４、マゼンダトナー像のパターン１５、イエロートナー像のパターン１６、の各色の直線パターンからなる。
【００６７】
以上のような構成の本実施の形態におけるカラーが像形成装置において、次に、その色ずれ検出方法について説明する。
【００６８】
まず、レジストレーションパターン発生過程において、レジストレーションパターン発生手段１の制御により上記レジストレーションパターン１３，１４，１５，１６が各色のトナー像として中間転写ベルト２上に形成される。
【００６９】
次に、搬送停止過程において、中間転写ベルト２上に形成された各色のレジストレーションパターンは駆動手段４により搬送され、搬送停止制御手段５によりＣＣＤ７に対向する位置に停止され図５に示す配置となる。
【００７０】
次に、走査撮像過程において、レジストレーションパターンをＣＣＤ７により図５に示すＢ方向に走査しながら読み取り、ＣＣＤ７の複数の画素によりレジストレーションパターンの画素位置情報を検出する。このとき、レジストレーションパターンは制止しているため、ベルトの滑り等による振動はなく、又、ＣＣＤ７ａ及びＣＣＤ７ｂの蓄積時間を任意に設定することが可能であり、該蓄積時間を十分にとることで光源の照度を抑えることが可能である。
【００７１】
最後に、色ずれ演算過程において、以下のようにして各種色ずれを演算する。図６（ａ）に示す副走査位置ずれは、図５に示すＣＣＤ７がＢ方向に移動し、露光手段１９の走査開始位置に対応する印画領域一端付近でレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数を検出し、検出された画素数から色ずれ検出手段３内のＣＰＵ（図示せず）により間隔Ｙ７（Ｙ７＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数から間隔Ｙ８、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数から間隔Ｙ９、をそれぞれ算出する。以上の結果算出されたＹ７，Ｙ８，Ｙ９と予め決められた設計値Ｙ，２Ｙ，３Ｙとの差により、各色の副走査位置ずれ量を色ずれ量３内のＣＰＵにより算出する。
【００７２】
図６（ｂ）に示す主走査位置ずれは、図５に示すように、検出走査開始位置からＣＣＤ７が矢印Ｂ方向に移動し、レジストレーションパターン１３が最初に検出されてからレジストレーションパターン１４，１５及び１６のそれぞれを最初に検出するまでの時間差（ΔＴ９、ΔＴ１０，ΔＴ１１）とＣＣＤ７の移動速度ｖ２より各色の位置ずれ（ΔＸ９＝ΔＴ９・ｖ２）を算出する。これらのＸ９，Ｘ１０，Ｘ１１により各色の主走査位置ずれ量を検出手段３内のＣＰＵにより算出する。
【００７３】
図６（ｃ）に示すスキュー誤差は、図５に示すようにＣＣＤ７が矢印Ｂ方向に移動し、露光手段１９の走査開始位置に対応する印画領域一端付近で検出したレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより間隔Ｙ７（Ｙ７＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数より間隔Ｙ８、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数より間隔Ｙ９を算出する。また、露光手段１９の走査終了位置に対応する描画領域一端付近で検出したレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵによって間隔Ｙ１０（Ｙ１０＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数より間隔Ｙ１１、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数より間隔Ｙ１２を算出する。これらのＹ７とＹ１０、Ｙ８とＹ１１、Ｙ９とＹ１２の差により各色のスキュー誤差量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにて算出する。
【００７４】
図６（ｄ）に示す倍率誤差は、図５に示すようにＣＣＤ７が矢印Ｂ方向に移動し、各レジストレーションパターン１３，１４，１５，１６を最初に検出してから最後に検出するまでの時間Ｔ１３，Ｔ１４，Ｔ１５，Ｔ１６とＣＣＤ７の移動速度ｖ２より各色の位置ずれＸ１３（Ｘ１３＝ΔＴ１３・ｖ２），Ｘ１４（Ｘ１４＝ΔＴ１４・ｖ２），Ｘ１５（Ｘ１５＝ΔＴ１５・ｖ２），Ｘ１６（Ｘ１６＝ΔＴ１６・ｖ２）を算出する。これらのＸ１３，Ｘ１４，Ｘ１５，Ｘ１６の差により、各色の倍率誤差量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにて算出する。
【００７５】
図６（ｅ）に示す湾曲誤差は、図５に示すようにＣＣＤ７が矢印Ｂの方向に移動し、ＣＣＤ７が検出走査する間の時刻ｔに検出したレジストレーションパターン１３と１４との間の画素数より色ずれ検出手段３内のＣＰＵにて間隔Ｙ１（ｔ）（Ｙ１（ｔ）＝（画素数）×（ＣＣＤの画素ピッチ））を算出する。同様に、レジストレーションパターン１３と１５との間の画素数より間隔Ｙ２（ｔ）、レジストレーションパターン１３と１６との間の画素数より間隔Ｙ３（ｔ）、をそれぞれ算出する。これらのＹ１（ｔ），Ｙ２（ｔ），Ｙ３（ｔ）により各色の湾曲誤差量を色ずれ検出手段３内のＣＰＵにより計算する。
【００７６】
色ずれ補正手段６については、副走査位置ずれ、主走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差の補正に関しては、従来の技術（図１２参照）を用いる為、その構成及び動作については説明を省略する。図６（ｅ）に示す湾曲誤差については、検出された湾曲誤差量Ｙ１（ｔ），Ｙ２（ｔ），Ｙ３（ｔ）に基づき、画像データを次のラスターにシフトさせる等の画像処理によって補正する（図示せず）。
【００７７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載のカラー画像形成装置によれば、画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に画像形成手段により画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、色ずれ検出動作時にレジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えたことにより、色ずれ補正を高精度に行うことが可能となり、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。又、色ずれ検出時のレジストレーションパターン照射光源の照度を抑えることが可能となり、運転コストの低いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００７８】
本発明の請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載のカラー画像形成装置において、色ずれ検出手段は画像の色ずれを撮像する電荷結合素子を備え、画像搬送手段の搬送方向に対して電荷結合素子の画素が平行に配列したことにより、主走査位置ずれ及び副走査位置ずれを一度に高精度に読み取ることが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００７９】
本発明の請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置において、画像搬送手段上の印画領域両端の各々に前記色ずれ検出手段が配設されていることとしたことにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００８０】
本発明の請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のカラー画像形成装置において、各画像形成手段が形成する各レジストレーションパターンは第１パターンと第２パターンとから成り、第一パターンと第２パターンとは所定の間隔と所定の角度を持たせて配置形成し、各画像形成手段の形成する各レジストレーションパターンは所定の間隔にて配置形成することにより、簡単なレジストレーションパターンにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差を一度に高精度に読み取ることが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００８１】
本発明の請求項５に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置において、色ずれ検出手段を画像搬送手段の印画領域上で搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段を備えたことにより、色ずれ検出時にレジストレーションパターンの振動を抑えると共に、レジストレーションパターンを２次元的に検出することが可能となり、高精度な色ずれ補正が可能となるため、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【００８２】
本発明の請求項６に記載の発明によれば、請求項５に記載のカラー画像形成装置において、各レジストレーションパターンは画像搬送手段の搬送方向に対して垂直方向に画像搬送手段上の印画領域両端に渡って形成された直線パターンからなるものとし、各レジストレーションパターン毎に所定の間隔で配置されたこととしたことにより、主走査位置ずれ、副走査位置ずれ、スキュー誤差、倍率誤差の他に、湾曲誤差を高精度に読み取ることが可能となり、色ずれ補正を高精度に行うことが可能となり、印画品質の高いカラー画像形成装置を提供することが可能となるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図
【図２】実施の形態１における色ずれ検出部の検出素子配置図
【図３】実施の形態１におけるレジストレーションパターンと検出部との配置図
【図４】本発明の実施の形態２におけるカラー画像形成装置の機能ブロック図
【図５】実施の形態２における中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部との配置図
【図６】一般的なカラー画像形成装置における色ずれの種類を示す図
【図７】従来のカラー画像形成装置の構成図
【図８】従来の色ずれ検出部の構成図
【図９】従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと位置ずれ検出部の配置図
【図１０】従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図と色ずれ検出部の出力信号を示す図
【図１１】従来の中間転写ベルト上のレジストレーションパターンと色ずれ検出部の配置図と色ずれ検出部の出力信号を示す図
【図１２】従来の露光手段内の走査光学系の色ずれ補正機構の構成図
【符号の説明】
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ 画像形成ステーション
１ レジストレーションパターン発生手段
２ 中間転写ベルト
３，３ａ，３ｂ 色ずれ検出手段
４ 駆動手段
５ 搬送停止制御手段
６ 色ずれ補正手段
７，７ａ，７ｂ 電荷結合素子（ＣＣＤ）
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ ブラックトナー像のレジストレーションパターン
９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ シアン像のレジストレーションパターン
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ マゼンダ像のレジストレーションパターン
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ イエロー像のレジストレーションパターン
１２ 移動手段
１３，１４，１５，１６ レジストレーションパターン
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 感光体ドラム
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ 帯電手段
１９，１９Ｋ，１９Ｃ，１９Ｍ，１９Ｙ 露光手段
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 現像手段
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ クリーニング手段
２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ 転写手段
２３ 給紙ローラ
２４ シート材
２５ 給紙カセット
２６ 転写ローラ
２７ 定着手段
２８ 光源
２９ セルフォックレンズアレイ
３０ａ，３０ｂ 駆動ローラ
３４ ポリゴンモータ
３５ ポリゴンミラー
３６ 折り返しミラー
３７ 折り返しミラー
３８ 折り返しミラー
３９ 調整用アクチュエータ
４０ 調整用アクチュエータ
Claims (6)
- 画像を該表面に担持し搬送する画像搬送手段と、各色の画像情報に応じた画像を前記画像搬送手段上に形成する各色毎に設置された複数の画像形成手段と、色ずれ検出動作時に前記画像形成手段により前記画像搬送手段上に各色毎のレジストレーションパターンを形成する制御を行うレジストレーションパターン発生手段と、前記レジストレーションパターンから画像の色ずれを検出する色ずれ検出手段と、を備えたカラー画像形成装置であって、色ずれ検出動作時に前記レジストレーションパターンを所定の位置に搬送し停止させる搬送停止制御手段を備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
- 前記色ずれ検出手段は画像の色ずれを撮像する電荷結合素子を備え、前記画像搬送手段の搬送方向に対して前記電荷結合素子の画素が平行に配列したことを特徴とする、請求項１に記載のカラー画像形成装置。
- 前記画像搬送手段上の印画領域両端の各々に前記色ずれ検出手段が配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置。
- 前記各画像形成手段が形成する前記各レジストレーションパターンは第１パターンと第２パターンとから成り、前記第一パターンと前記第２パターンとは所定の間隔と所定の角度を持たせて配置形成され、前記各画像形成手段の形成する前記各レジストレーションパターンは所定の間隔にて配置形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一に記載のカラー画像形成装置。
- 前記色ずれ検出手段を前記画像搬送手段の印画領域上で前記搬送手段の搬送方向対し垂直な方向に水平移動させる移動手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２の何れか一に記載のカラー画像形成装置。
- 前記各レジストレーションパターンは前記画像搬送手段の搬送方向に対して垂直方向に前記画像搬送手段上の印画領域両端に渡って形成された直線パターンからなり、前記各レジストレーションパターン毎に所定の間隔で配置されたことを特徴とする請求項５に記載のカラー画像形成装置。
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