JP3893376B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いる複写機，プリンタ，ファクシミリ、またはこれらの機能を有する複合機等の画像形成装置に関する。さらに詳しくは、カラー画像を形成するための各色トナー像を転写材の同一位置に重畳転写可能な画像形成装置に関する。

従来、カラー画像形成装置においては、転写部材としての無端状の転写ベルトに沿って複数の感光体等の像担持体を並設し、カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成装置が知られている。このタンデム方式の画像形成装置では、各像担持体ごとにイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の各色に対して静電潜像を形成し、現像などの電子写真プロセスが実行される。そして、各像担持体上の互いに異なる色の画像が重ね合わされて最終的に転写紙上にカラー画像が形成される。

このようなタンデム方式のカラー画像形成装置で採用され得る転写方式としては、主に二つの方式が挙げられる。第１の転写方式は、潜像担持体上に形成された各色トナー像を順次重ねて中間転写体上に転写した後にこれを記録材上に転写する中間転写方式である。第２の転写方式は、記録材搬送部材に担持された状態で搬送されてくる記録材上に、潜像担持体上に形成された各色トナー像を順次重ねて直接転写する直接転写方式である。

このような転写方式において、高画質な画像を形成するには各色トナー像間のトナー転写位置を正確に位置合わせする必要がある。各色トナー像間で位置ズレがあると、転写紙に形成される重ね合わせトナー像に各色間での位置ズレや、色ズレ等カラー画像の再現性の低下が生じる。高精度画像を形成するためには、各色の色重ね合わせの精度は５０［μｍ］から１５０［μｍ］以下に保つ必要がある。このような高精度な位置合わせを行うには、画像形成のための各構成部材の精度や調整のみで維持するのは困難である。仮に高精度に部材を調整したとしても、環境によりあるいは経時的に寸法の変化、スリップ等の不具合が生じてしまう。また、部品交換等の必要性が生じた場合には、再度高度な調整が必要となる。事実上、ユーザーのみによって各色トナー像間のトナー転写位置を正確に位置合わせすることは不可能である。
そこで、位置合わせ用のマークパターンを形成した後にセンサを用いてその位置を検知し、その検知結果に応じて位置補正を自動的に行うようにした装置が提案されている。
例えば、特許文献１で提案されている技術を利用することができる。この技術は、中間転写ベルト上に、そのベルト移動方向に並べた各色トナーによるマークの配列でなるマークパターンを形成する。そして、各マークパターンの各マークをセンサで検出し、その検出した位置と理想位置とのズレ量を計算して各色トナーのトナー転写位置を補正する。
この技術は、中間転写方式（上記第１の転写方式）を採用したもので、潜像担持体から中間転写ベルトへの１次転写時に生じるトナー転写位置を補正する技術であるが、直接転写方式（上記第２の転写方式）にも応用することができる。すなわち、記録材搬送部材上にマークパターンを同様に複数形成すれば、これをセンサで検出して、その検出した位置と理想位置とのズレ量を計算することで、トナー転写位置を同様にして補正することができる。

ところが、実際には、経時で各種部材に傷や汚れが付着したり、取り付け誤差が生じたりすることに起因してセンサが誤検知し、各色トナー像間のトナー転写位置を正確に位置合わせすることが困難となるという問題がある。
そこで、本出願人は特許文献２において、像担持体上に傷や汚れがついたり正反射型光学センサの取付け誤差が生じたりしても、各色トナー像間のトナー転写位置を正確に位置あわせすることができる画像形成装置を提案した。

特開平８−２３４５３１号公報 特開２００１−３１８５０２号公報

上記特許文献２に開示されている技術によれば、経時的に像担持体上に傷や汚れがついたり、経時的に正反射型光学センサの取付け誤差が生じたりすることにより、受光光の光量が経時的に落ち込んでもトナー像の位置検知を確実に行うことができるとしている。しかしながら、センサによりマークパターンとして誤検知されるような傷や汚れが発生する場合がある。このような場合には、特許文献２の技術をもっても各色のトナー像間のトナー転写位置を正確に位置合わせすることができなかった。

本発明は、上記背景に鑑みなされたものであり、その目的は、記録材や中間転写体などのトナー像が転写される被転写体上の所望の位置にトナー像が転写されるようにトナー転写位置を補正する際に、センサによる誤検知の発生を抑制することが可能な画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、互いに色の異なるトナー像を形成する複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、記録材を表面に担持した状態でこれを搬送する透過型の記録材搬送部材と、該記録材搬送部材で搬送されてくる記録材上に該複数の像担持体上のトナーを転写する転写手段と、該複数の像担持体上にトナーからなる各色のマークパターンを形成し、これを該転写手段により該記録材搬送部材上に直接転写する手段と、該記録材搬送部材上に直接転写された該マークパターンにセンサから光を照射して、その反射光により該複数の像担持体から転写された該マークパターンの位置を検出する手段と、該センサにより検出された該マークパターンの位置と、理想位置とのズレ量を検出するズレ量検出手段と、該ズレ量検出手段で検出されたズレ量に基づき、該マークパターン転写位置が該理想位置と一致するように、該記録材へのトナー転写位置を補正する補正手段とを備えた画像形成装置において、上記記録材搬送部材に上記マークパターンが転写されるタイミングから該マークパターンが上記センサを通過するタイミングを算定し、該マークパターンが該センサを通過する期間に該センサによる読取を行う手段と、該記録材搬送部材を介して該センサと対向するセンサ対向回転部材とを備え、上記センサからの光が上記記録材搬送部材を透過し該センサ対向回転部材表面で反射して反射光となり、再び上記記録材搬送部材を透過して上記センサの受光部で検知されるように構成し、かつ、該マークパターンの集合体であるマークパターン群の移動方向である副走査方向の長さを該センサ対向回転部材の周長より短くしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、互いに色の異なるトナー像を形成する複数の像担持体と、該複数の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体上のトナーが一次転写される透過型の中間転写体と、該中間転写体上に該像担持体上のトナーを一次転写する一次転写手段と、搬送されてくる記録材上に、該記録材と該中間転写体とを接触させながら該中間転写体上のトナー像を二次転写する二次転写手段と、該複数の像担持体上にトナーからなる該マークパターンを形成し、これを該一次転写手段により該中間転写体上に転写する手段と、該中間転写体上に直接転写された該マークパターンにセンサから光を照射して、その反射光により該複数の像担持体から転写された該マークパターンの位置を検出する手段と、該センサにより検出された該マークパターンの位置と、理想位置とのズレ量を検出するズレ量検出手段と、該ズレ量検出手段で検出されたズレ量に基づき、該マークパターン転写位置が該理想位置と一致するように、該記録材へのトナー転写位置を補正する補正手段とを備えた画像形成装置において、上記中間転写体に上記マークパターンが転写されるタイミングから該マークパターンが上記センサを通過するタイミングを算定し、該マークパターンが該センサを通過する期間に該センサによる読取を行う手段と、上記中間転写体を介して該センサと対向するセンサ対向回転部材とを備え、上記センサからの光が上記中間転写体を透過し該センサ対向回転部材表面で反射して反射光となり、再び上記記中間転写体を透過して上記センサの受光部で検知されるように構成し、かつ、該マークパターンの集合体であるマークパターン群の移動方向である副走査方向の長さを該センサ対向回転部材の周長より短くしたことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１、又は２の画像形成装置において、上記記録材搬送部材、又は上記中間転写体上に各色のマークパターンを形成する前に、回転させた上記センサ対向回転部材にセンサから光を照射して、その反射光を検出し、該検出された反射光が上記マークパターンとして誤検知する該センサ対向回転部材上の位置を検出する誤検知位置検出手段と、該誤検知位置検出手段で検出された位置が、該マークパターンとして誤検知されないようなタイミングで該マークパターンの位置を検出する手段とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記マークパターン群の副走査方向の長さに、上記誤検知位置検出手段で検出された誤検知要因位置が複数存在する場合であって、該誤検知位置と重ならないタイミングで該マークパターン群を検知不能な場合には警告を発するシステムを備えていることを特徴とするものである。

これらの発明によれば、記録材や中間転写体などのトナー像が転写される被転写体上の所望の位置にトナー像が転写されるようにトナー転写位置を補正する際に、センサによる誤検知の発生を抑制することができるという優れた効果がある。

このような効果が得られる理由について、以下に説明する。
センサの発光部から発せられた光は、光透過性の材料で構成されている記録材搬送部材若しくは中間転写体を透過してセンサ対向回転部材にまで至る。そして、センサ対向回転部材の表面で反射して反射光となり、再び、記録材搬送部材若しくは中間転写体を透過して受光部にて検知される。
各色の位置合わせ用のマークパターン像が、ベルトの移動に伴ってセンサの光路を通過すると、受光量が大幅に低減する。この低減に基づく出力変化を検知することにより各色の位置合わせ用のマークパターン像の位置を把握する。センサは、記録材搬送部材又は中間転写体に転写するタイミングからマークパターンがセンサを通過している期間を算出し、そのタイミングのみセンサからの読取を行うように構成している。
ここで、センサ対向回転部材上に傷や汚れ等があると、センサ対向回転部材の表面で反射する際に反射光量が変化し、受光部に検知される際にマークパターンとして誤検知される場合がある。
本件発明においては、マークパターン群（各色のマークパターンの集合体）の移動方向である副走査方向のマークパターン群長さをセンサ対向回転部材の周長より短くしている。従って、センサから光を照射してその反射光により複数の像担持体から転写された各色のマークパターンの位置を検出する際に、センサ対向回転部材上の傷や、汚れ等がマークパターンとして誤検知される確率を、マークパターン群長さをセンサ対向回転部材の周長より長くする場合に比して低減することができる。

以下、本発明を電子写真方式の画像形成装置としての直接転写方式タンデム型のレーザプリンタ（以下「レーザプリンタ」という）に適用した実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成の概略構成図である。このレーザプリンタは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組の画像形成手段としてのトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す。この４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、転写材としての転写紙１００の移動方向（図中の矢印Ａに沿ってベルト６０が走行する方向）における上流側から順に配置されている。このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニットとを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるように且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。

本レーザプリンタは、上記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのほか、光書込ユニット２、給紙カセット３，４、レジストローラ対５、転写搬送装置としての転写搬送ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８等を備えている。転写搬送ユニット６は、転写紙１００を担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する転写搬送部材としての無端状の転写搬送ベルト６０を有している。また、本レーザプリンタは、手差しトレイＭＦ、トナー補給容器ＴＣを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。

上記光書込ユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。

図２は、上記転写搬送ユニット６の概略構成を示す拡大図である。この転写搬送ユニット６で使用した転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０９〜１０１１Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６８に掛け回されている。

これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ６１には、電源８０ａから所定電圧が印加された転写材搬送用の静電吸着ローラ８０が対向するように転写搬送ベルト６０の外周面に配置されている。この２つのローラ６１，８０の間を通過した転写紙１００は転写搬送ベルト６０上に静電吸着により担持される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。

各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラムに対向する位置には、転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋを設けている。これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋからローラ心金に転写バイアスが印加される。この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写搬送ベルト６０と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。

上記転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は、回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動が可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。
上記入り口ローラ６１と静電吸着ローラ８０は一体的に、入り口ローラブラケット９０に支持され、軸９１を回動中心として、図２の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット９３に設けた穴９５と、入り口ローラブラケット９０に固植されたピン９２が係合しており、上記揺動ブラケット９３の回動と連動して回動する。これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は感光体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃから離され、入り口ローラ６１と静電吸着ローラ８０も下方に移動する。ブラックのみの画像を形成するモノクロモード時に、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能となっている。
以上のように、転写搬送ベルト６０の転写紙搬送方向上流側の部分を感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃに対して離接する離接手段は、上記揺動ブラケット９３、カム９６、入り口ローラブラケット９０等により構成される。

一方、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラたる後述するセンサ対向回転部材６２と同軸の軸９９を中心として回動可能にしてある。転写搬送ユニット６を本体に対し着脱する際に、図示していないハンドルの操作により時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の感光体１１Ｋから、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８を離間させるようにしてある。

駆動ローラ６３に巻きつけられた転写搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成された不図示のクリーニング装置が接触するように配置されている。このクリーニング装置により転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。また、転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３より下流に、転写搬送ベルトの外周面を押し込む方向にローラ６４を設け、駆動ローラ６３への巻きつけ角を確保している。ローラ６４より更に下流の転写搬送ベルト６０のループ内に、ベルトにテンションを与えるテンションローラ６５を備えている。

先に示した図１中の一点鎖線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３、４あるいは手差しトレイＭＦから給送された転写紙１００は、図示しない搬送ガイドにガイドされながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。このレジストローラ対５により所定のタイミングで送出された転写紙１００は、転写搬送ベルト６０に担持され、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、各転写位置に形成されている転写ニップを通過する。

フルカラー画像を形成するカラーモードでは、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１００に重ね合わされる。そして、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１００上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙１００上にはフルカラートナー像が形成される。
トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面がクリーニング装置によりクリーニングされ、更に除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切換ガイドＧの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。一方第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。

図３は転写搬送ベルト６０を反射型フォトセンサ６９、及びセンサ対向回転部材６２とともに示す説明図である。
転写搬送ベルト６０を介して反射型フォトセンサ６９と対向する位置には、光反射部材としてのセンサ対向回転部材６２が当接している。このセンサ対向回転部材６２は、転写搬送ベルト６０を張架するためのローラとしての役割も担っている。センサ対向回転部材６２の表面は、反射率が高い鏡面仕上げ加工が施されて光を良好に反射させるようになっている。センサ対向部材を回転体とした理由は、ベルト駆動トルクの上昇を抑制するためである。また、センサ対向回転部材６２の代わりに固定部材を用いた場合には、転写搬送ベルトとの摺擦によりベルト裏面に削れカス等が発生し、固定部材の表面が汚れて反射光の光量が変動しトナー転写位置の補正が正確に行われない恐れがあるからである。

本プリンタでは、図４に示すように２つの反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂを備えている。反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂの図示しない発光部から発せられた光は、転写搬送ベルト６０の透明若しくは乳白色な光透過部を透過してセンサ対向回転部材６２に至る。そして、このセンサ対向回転部材６２の表面で反射して反射光となり、転写搬送ベルト６０を再び透過して反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂの図示しない受光部に検知される。
本実施形態においては転写搬送ベルト６０として、光透過量の高いＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いている。転写搬送ベルト６０の部材としては、ＰＶＤＦに代えて光透過量の高い材料を用いてもよい。

図５は本レーザプリンタの電気回路の一部を示すブロック図である。図において制御部１５０は、それぞれ電気的に接続されたトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ、光書込ユニット２、給紙カセット３、４、レジストローラ対５、転写ユニット６、反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂなどに接続されている。また、この制御部１５０は、演算処理を実施するＣＰＵ１５０ａと、データを記憶するＲＡＭ１５０ｂと、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１５０ｃとを備えている。

図示しない主電源が投入された直後に６０［℃］以下の加熱ローラ温度を検知したときや、所定枚数以上のプリントアウトが実施されると、制御部１５０は位置ズレ補正制御を実施するように構成されている。具体的には、まず、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋを回転させながら一様帯電せしめ、上記レーザ光の走査によってこれらに基準トナー像たるマークパターンの静電潜像をそれぞれ４つずつ形成せしめる。そして、これら静電潜像を現像装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋによって現像させる。現像によって感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれ４つずつ形成されたトナー像は、転写搬送ベルト６０上に互いに重ね合わされないように転写される。この転写により、転写搬送ベルト６０の両端付近には、マークパターン群Ｐがそれぞれ１つずつ形成される。

図６は、一方のマークパターン群Ｐを示す模式図である。マークパターン群Ｐは、図示のようにそれぞれベルト幅方向に真っ直ぐに延びる４つのマークパターンＬ３０１Ｋ、Ｌ３０１Ｃ、Ｌ３０１Ｍ、Ｌ３０１Ｙと、ベルト幅方向から４５［°］傾いた４つのマークパターンｓ１０１Ｋ、ｓ１０１Ｃ、ｓ１０１Ｍ、ｓ１０１Ｙとを備えている。マークパターンＬ３０１Ｋ、Ｌ３０１Ｃ、Ｌ３０１Ｍ、Ｌ３０１Ｙ、ｓ１０１Ｋ、ｓ１０１Ｃ、ｓ１０１Ｍ、ｓ１０１Ｙはそれぞれ距離ｄのピッチで形成され、マークパターン群の長さはＬ３となっている。これら８つのマークパターンのうち、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの符号を付したものはそれぞれ感光体ドラム１１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙから転写されたもので、Ｋトナー像、Ｃトナー像、Ｍトナー像、Ｙトナー像である。マークパターンＬ３０１Ｋ、Ｌ３０１Ｃ、Ｌ３０１Ｍ、Ｌ３０１Ｙは、長さＡ、幅Ｗの大きさで形成される。また、残りのマークパターンｓ１０１Ｋ、ｓ１０１Ｃ、ｓ１０１Ｍ、ｓ１０１Ｙは、長さＡ√２、幅Ｗの大きさで形成される。更に、転写搬送ベルト６０の反対側端部付近に形成されるもう一方のマークパターン群Ｐも同様の構成となっており、２つのマークパターン群Ｐは、それぞれ８つのマークパターンをベルト幅方向で相対向させるように形成される。

転写搬送ベルト６０の両端付近に形成された２つのマークパターン群Ｐ内における各色の位置合わせ用のマークパターン像が、ベルトの移動に伴ってそれぞれ反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂの光路を通過すると、それぞれの受光量が大幅に低減する。この低減に基づく出力変化が上記制御部１５０に検知されることで、反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂによる各色の位置合わせ用のマークパターン像の検知が制御部１５０に把握される。

ここで、次に説明するような事態が発生していないと仮定する。すなわち、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに組み付け誤差による傾きや副走査方向への位置ズレが生じていたり、上記光書込ユニット２内におけるＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の反射ミラーにその長手方向の傾きが生じていたり、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用のレーザ光の主走査方向における倍率等の光学特性が違っていたりなどといった事態である。すると、先に図６に示したように、ベルト両端付近の２つのマークパターン群Ｐは、互いに対となるマークパターンをベルト幅方向にまっすぐに対向させるように形成される。よって、互いに対となるマークパターンは、それぞれ反射型フォトセンサ６９ａ、６９ｂの光路をほぼ同時に通過する。また、図４に示すように、一方のマークパターン群ＰのマークパターンＬ３０１Ｋ、Ｌ３０１Ｃ、Ｌ３０１Ｍ、Ｌ３０１Ｙにおける反射型フォトセンサ６９の光路進入間隔（時間間隔）ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂと、もう一方のマークパターン群Ｐにおける同様の光路進入間隔であるｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａとが等しくなる。これら光路進入間隔ｔ１ａ（ｔ１ｂ）、ｔ２ａ（ｔ２ｂ）、ｔ３ａ（ｔ３ｂ）とは、それぞれマークパターンＬ３０１Ｋの光路進入からマークパターンＬ３０１Ｃの光路進入まで、マークパターンＬ３０１Ｃの光路進入からマークパターンＬ３０１Ｍの光路進入まで、マークパターンＬ３０１Ｍの光路進入からマークパターンＬ３０１Ｙの光路進入までである。

しかしながら、感光体ドラム１１Ｃに組み付け誤差による傾きが生じていたり、上記光書込ユニット２内におけるＣ用の反射ミラーにその長手方向の傾きが生じていたりすると、例えば図７に示すように、互いに対向する２つのマークパターンＬ３０１Ｃにスキューによる位置ずれが生ずる。このようにスキューによる位置ずれが生ずると、一方のマークパターンＬ３０１Ｃの光路進入タイミングと、もう一方のマークパターンＬ３０１Ｃの光路進入タイミングとにタイムラグΔｔが生ずる。スキュー角θについては、このタイムラグΔｔと、転写搬送ベルト６０の移動速度とに基づいて求めることができる。また、マークパターンＬ３０１Ｃではなく、他のマークパターンＬ３０１Ｋ、Ｌ３０１Ｍ、Ｌ３０１Ｙにスキューが生じた場合にも、同様にしてスキュー角θを求めることができる。

そこで、上記制御部１５０は、２つのマークパターン群Ｐについて、それぞれマークパターンＬ３０１Ｋ、Ｌ３０１Ｃ、Ｌ３０１Ｍ、Ｌ３０１Ｙの光路進入タイミングをＲＡＭ１５０ａに順次格納していき、光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂをそれぞれ求める。そして、上記タイムラグΔｔを生じたマークパターンについてはそのスキュー角θを演算し、演算結果に基づいて、対応する上記反射ミラーを上記ミラー傾斜手段によって傾けてスキューを抑える。

一方、例えば、感光体ドラム１１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの副走査方向への相対的な位置ズレが生ずるなどすると、図８に示すように、マークパターンＬ３０１Ｃに副走査方向へのレジストによる位置ずれが生ずる。このように位置ずれが生ずると、光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａがそれぞれ異なった値になるとともに、光路進入間隔ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂがそれぞれ光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａと同じ値になる。ただしし、先に図７に示したように、スキューによる位置ずれが生じた場合にも、上記光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａががそれぞれ異なった値になる。そこで、制御部１５０は、スキューにより発生したタイムラグΔｔに基づいて、光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂを補正してスキューによる影響を取り除いた後、光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａのそれぞれのずれに基づいて副走査方向へのレジストによる位置ずれ量を求める。そして、この位置ずれ量に基づいて、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ用の駆動タイミングなどを補正して、副走査方向へのレジストを抑える。

このようにして、スキュー及び副走査方向へのレジストによる位置ずれが補正されると、次に、２つのマークパターン群Ｐにおけるそれぞれのマークパターンｓ１０１Ｋ、ｓ１０１Ｃ、ｓ１０１Ｍ、ｓ１０１Ｙに基づいて主走査方向へのレジストによる位置ずれが補正される。具体的には、主走査方向へのレジストずれが生じていなければ、マークパターンｓ１０１Ｋ、ｓ１０１Ｃ、ｓ１０１Ｍ、ｓ１０１Ｙについての光路進入間隔はベルト両端付近において等しくなる。ところが、例えば、図９に示すように、図中上側のマークパターンｓ１０１Ｃに主走査方向へのレジストずれが生ずると、光路進入間隔ｔ１ｂ（ｓ１０１Ｋ〜ｓ１０１Ｃ）、ｔ２ｂ（ｓ１０１Ｃ〜ｓ１０１Ｍ）、ｔ３ｂ（ｓ１０１Ｍ〜ｓ１０１Ｙ）がそれぞれ異なった値になる。このとき、主走査方向におけるマークパターンｓ１０１Ｃの大きさが正規の大きさであれば（主走査方向における倍率が１倍）、図示のように、マークパターン群ＰＰ１内（図中下側）のマークパターンｓ１０１Ｃも同様にレジストして光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａもそれぞれ異なった値になり、且つそれぞれ光路進入間隔ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂに同期する。一方、主走査方向におけるマークパターンｓ１０１Ｃの大きさが正規の大きさよりも大きくなると（主走査方向における倍率が１倍を超える）、例えば、図中上側のマークパターンｓ１０１Ｃがレジスト（主走査方向）するにもかかわらず、もう一方のマークパターンｓ１０１Ｃはレジストしなかったり、レジスト量が少なくなったりする。

そこで、上記制御部１５０は、光路進入間隔ｔ１ａ、ｔ２ａ、ｔ３ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ｂ、ｔ３ｂや、転写搬送ベルト６０の移動速度に基づいて、２つのパターン像Ｐ内におけるマークパターンｓ１０１Ｋ、ｓ１０１Ｃ、ｓ１０１Ｍ、ｓ１０１Ｙのレジストずれ（主走査方向）量や倍率（主走査方向）をそれぞれ演算する。そして、演算結果に基づいて、各色についてのレーザ光の照射タイミングを補正したり、画素クロック周波数を補正したりして、かかるレジストずれや倍率ずれを抑える。
なお、転写搬送ベルト６０上のマークパターン群Ｐは、ベルトの無端移動に伴って移動して反射型フォトセンサ６９に検知された後、転写ユニット６のバイアスローラとの接触位置に進入し、ここでバイアスローラに静電的に転写されて除去される。このようにして、トナー転写位置を補正することにより、色ズレ等のない高精度な画質を提供する。
以上のように、各色についてスキュー、副走査方向へのレジスト及び主走査方向へのレジストを抑えることで、プリントプロセス時に形成する上記フルカラートナー像の色ズレを抑えることができる。

しかしながら、以上のように色ズレを抑えても、トナー転写位置を補正する際に重大な欠陥が発生する場合がある。これは、センサ対向回転部材６２に、トナー飛散等による汚れ、異物混入等が発生するのを完全に防止することはできないためである。このトナー飛散等による汚れや異物混入等が、センサ対向部に出現してマークパターンとして誤検知されて、トナー転写位置の補正に狂いが生じてしまうのである。かかる場合には、連れ回っているセンサ対向回転部材６２の回転周期にて反射型フォトセンサ６９に出力されてしまう。このため、トナー転写位置の補正が正確に行われず、各色成分の重ねあわせの位置補正が正確になされないという極めて重大な欠陥が生じる恐れがある。

図１０は、マークパターンを反射型フォトセンサ６９により出力した場合の出力波形を説明するための図である。同図は、図６中のＬ１というマークパターン群がセンサ部を通過した場合の波形を示している。図１０に示すように、通常４箇所の出力の落ち込み部（谷部）が検出される。しかしながら、図１０に示すような出力波形とならない場合がある。前述したように、センサ対向回転部材６２上に汚れや傷等が発生した場合である。これらの汚れや傷等に起因して、反射光量が変動し、マークパターンとして誤検知されることになる。ひとたびマークパターンとして誤検知されれば、画質に致命的な影響を及ぼす。また、エラーとなり、画像形成が不可となる場合もある

そこで、本件発明においては、以下のような手順で各色成分の重ね合わせの位置補正を行っている。
本実施形態においては、一つの補正に必要なトナー像によるマークパターン群の副走査方向の長さＬ３（図４中Ｌ１及びＬ２）を、センサ対向回転部材６２の周長Ｄ２よりも短くなるように設定している。かかる構成にすることにより、センサとの対向部材に用いているセンサ対向回転部材６２表面に傷や汚れが付着した場合においてもマークパターン群内にそれらがマークパターンとして誤検知される確率を低減することが可能となる。センサ対向回転部材６２の径は大きいほうが効果的である。マークパターン群の副走査方向の長さＬ３が、センサ対向回転部材６２の周長Ｄ２よりも長い場合については、マークパターン群を検出する際に必ず汚れや傷による異常出力が検出されることになる。従って、マークパターン群の副走査方向の長さＬ３を、センサ対向回転部材６２の周長Ｄ２より短くすることは誤検知を低減する方法として有効な手段である。マークパターン群の長さは、本実施形態では図６に示したようにＬ３としたが、Ｌ１のみでもよいし、Ｌ１とＬ２をｎセット組み合わせてもよい。また、他のパターンを採用することもできる。これらは、機種によりまた求められる画質等により適宜変更することができる。

図１１は、本実施形態に係るプリンタにおける位置合わせを行うためのフローチャートである。
レジスト補正タイミングであると判定された場合には、反射型フォトセンサ６９を作動させ、センサ対向回転部材６２に汚れや傷等のマークパターン誤検知要因がないか検知する（Ｓ１）。誤検知の有無を判定し（Ｓ２）、誤検知要因が有れば、誤検知要因の個数を判定する（Ｓ９）。誤検知要因が複数あれば、マークパターンの位置を検出する際にセンサ対向回転部材６２上の傷や汚れ等がマークパターンとして誤検知されないようなタイミングでマークパターンの検知が可能かどうかを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０において、否である場合には、ユーザに警告表示をする（Ｓ１１）。警告がなされた場合には、各色成分の重ね合わせの位置補正を行わずに処理を終了する。

Ｓ９において否である場合、Ｓ１０において是である場合には、位置合わせ用のマークパターンを読み出す（Ｓ１２）。続いて、誤検知要因がマークパターンとして誤検知されないようなタイミングでマークパターンを転写搬送ベルト６０に転写する（Ｓ１３）。そして、このマークパターンを反射型フォトセンサ６９により検出する（Ｓ５）。マークパターンの読取が終了するかを確認し（Ｓ６）、各色成分の重ね合わせの位置の位置ズレ量を算定する（Ｓ７）。各色成分の重ね合わせの位置を最終補正して（Ｓ８）処理を終了する。
Ｓ２において誤検知要因が無しと判定された場合には、位置合わせ補正用のマークパターンを読み出す（Ｓ３）。続いて、マークパターンを転写搬送ベルト６０に転写する（Ｓ４）。そして、このマークパターンを反射型フォトセンサ６９により検出する（Ｓ５）。マークパターンの読取が終了するかを確認し（Ｓ６）た後、各色成分の重ね合わせの位置の位置ズレ量を算定する（Ｓ７）。各色成分の重ね合わせの位置を最終補正して（Ｓ８）処理を終了する。

このような処理をすることにより以下の効果を得ることができる。マークパターン群の長さＬ３を、センサ対向回転部材６２の周長よりも短くなるように設定しているので、センサ対向回転部材６２に傷や汚れなどのマークパターン誤検知要因が発生した場合においても、反射型フォトセンサ６９により誤検知される確率を低減することができる。従って、トナー転写位置の補正精度を高めることが可能となる。この効果は、センサ対向回転部材６２の径が大きいほどよい。

さらに、本実施形態においては、上述したようにセンサ対向回転部材６２にマークパターン誤検知要因があるか否かを、転写搬送装置にマークパターンを形成する前に行っている。従って、傷や汚れ等によって反射光の落ち込みが検出された場合には、その位置を記憶し、自動位置合わせ用のトナー像によるマークパターン群に混入しないようなタイミングで、感光体へのトナー像の書込を開始するように構成している。従って、センサ対向回転部材６２に傷や汚れなどのマークパターン誤検知要因が発生した場合においても誤検知を確実に防止することができ、トナー転写位置の補正制度を高めることができる。

センサ対向回転部材６２にマークパターン誤検知要因が複数存在し、これらの誤検知要因位置と重ならないタイミングでマークパターン群の検知が不可と判定された場合には、警告を表示するようになっている。これにより、ユーザ又はサービスマンに修理、メンテナンスを促され、トナー転写位置の補正精度が狂う事態を確実に防止することができる。

なお、上記実施形態に使用したプリンタは、本発明が適用できる装置の一例であり、この装置に限定されるものではない。複数のローラに張架された無端上のベルトを有し、これらのローラのうち少なくとも一つ以上のローラで回転駆動するベルト駆動装置を有するカラー画像形成装置において、転写ベルト状にトナー転写位置を補正するためのトナーマークパターンを形成し、位置合わせ補正機能を有するベルト駆動装置であれば適用することができる。

本実施形態に係るレーザプリンタの概略構成図。 転写ユニットの概略構成を示す拡大図。 反射型フォトセンサ６９及びセンサ対向部の概略説明図。 スキューやレジストずれを起こしていない２つのパターン像のそれぞれ一部を示す模式図。 電気回路の一部を示すブロック図。 これらのパターン像の一方を示す模式図。 スキューやレジストずれを起こしていない２つのパターン像のそれぞれ一部を示す模式図。 一方のパターン像内のマークパターンにスキューによる位置ズレが生じた状態を示す模式図。 両方のパターン像内のマークパターンにそれぞれ副走査方向へのレジストずれが生じた状態を示す模式図。 センサの出力波形の説明図。 本実施形態に係るトナー転写位置の補正方法を示すフローチャート図。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ トナー像形成部
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ 感光体ドラム
６０ 転写搬送ベルト
６２ センサ対向回転部材
６９ 反射型フォトセンサ

Claims (4)

1. 互いに色の異なるトナー像を形成する複数の像担持体と、
   該複数の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   記録材を表面に担持した状態でこれを搬送する透過型の記録材搬送部材と、
   該記録材搬送部材で搬送されてくる記録材上に該複数の像担持体上のトナーを転写する転写手段と、
   該複数の像担持体上にトナーからなる各色のマークパターンを形成し、これを該転写手段により該記録材搬送部材上に直接転写する手段と、
   該記録材搬送部材上に直接転写された該マークパターンにセンサから光を照射して、その反射光により該複数の像担持体から転写された該マークパターンの位置を検出する手段と、
   該センサにより検出された該マークパターンの位置と、理想位置とのズレ量を検出するズレ量検出手段と、
   該ズレ量検出手段で検出されたズレ量に基づき、該マークパターン転写位置が該理想位置と一致するように、該記録材へのトナー転写位置を補正する補正手段とを備えた画像形成装置において、
   上記記録材搬送部材に上記マークパターンが転写されるタイミングから該マークパターンが上記センサを通過するタイミングを算定し、該マークパターンが該センサを通過する期間に該センサによる読取を行う手段と、
   該記録材搬送部材を介して該センサと対向するセンサ対向回転部材とを備え、
   上記センサからの光が上記記録材搬送部材を透過し該センサ対向回転部材表面で反射して反射光となり、再び上記記録材搬送部材を透過して上記センサの受光部で検知されるように構成し、かつ、該マークパターンの集合体であるマークパターン群の移動方向である副走査方向の長さを該センサ対向回転部材の周長より短くしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 互いに色の異なるトナー像を形成する複数の像担持体と、
   該複数の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   該像担持体上のトナーが一次転写される透過型の中間転写体と、
   該中間転写体上に該像担持体上のトナーを一次転写する一次転写手段と、
   搬送されてくる記録材上に、該記録材と該中間転写体とを接触させながら該中間転写体上のトナー像を二次転写する二次転写手段と、
   該複数の像担持体上にトナーからなる該マークパターンを形成し、これを該一次転写手段により該中間転写体上に転写する手段と、
   該中間転写体上に直接転写された該マークパターンにセンサから光を照射して、その反射光により該複数の像担持体から転写された該マークパターンの位置を検出する手段と、
   該センサにより検出された該マークパターンの位置と、理想位置とのズレ量を検出するズレ量検出手段と、
   該ズレ量検出手段で検出されたズレ量に基づき、該マークパターン転写位置が該理想位置と一致するように、該記録材へのトナー転写位置を補正する補正手段とを備えた画像形成装置において、
   上記中間転写体に上記マークパターンが転写されるタイミングから該マークパターンが上記センサを通過するタイミングを算定し、該マークパターンが該センサを通過する期間に該センサによる読取を行う手段と、
   上記中間転写体を介して該センサと対向するセンサ対向回転部材とを備え、
   上記センサからの光が上記中間転写体を透過し該センサ対向回転部材表面で反射して反射光となり、再び上記記中間転写体を透過して上記センサの受光部で検知されるように構成し、かつ、該マークパターンの集合体であるマークパターン群の移動方向である副走査方向の長さを該センサ対向回転部材の周長より短くしたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１、又は２の画像形成装置において、
   上記記録材搬送部材、又は上記中間転写体上に各色のマークパターンを形成する前に、回転させた上記センサ対向回転部材にセンサから光を照射して、その反射光を検出し、該検出された反射光が上記マークパターンとして誤検知する該センサ対向回転部材上の位置を検出する誤検知位置検出手段と、
   該誤検知位置検出手段で検出された位置が、該マークパターンとして誤検知されないようなタイミングで該マークパターンの位置を検出する手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   上記マークパターン群の副走査方向の長さに、上記誤検知位置検出手段で検出された誤検知要因位置が複数存在する場合であって、該誤検知位置と重ならないタイミングで該マークパターン群を検知不能な場合には警告を発するシステムを備えていることを特徴とする画像形成装置。

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