JP4895359B2 - 画像形成装置および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置における形成画像の位置ずれ検出技術に関するものである。

複数の画像形成部を有する画像形成装置においては、機械精度等の原因により機器の駆動むらなどが発生し色毎に位置ずれ（色ずれ）を生じる。特に、レーザスキャナおよび感光ドラムを有する画像形成部を色毎に有する装置では、レーザスキャナと感光ドラムとの間の距離が各色の画像形成部で異なると、感光ドラム上でのレーザの走査幅に違いが発生し、その結果色ずれが生じる。

そこで、搬送ベルト上に位置ずれ検出用パターンを形成し、位置ずれ検出用パターンの位置を光センサで検出し、検出した位置ずれ量に応じて当該位置ずれを修正するための各種調整を実施する技術がある。

図１に、位置ずれの例を示す。１００は本来の画像位置を、１１０は位置ずれが発生している場合の画像位置を示す。なお、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは走査方向に位置ずれがある場合であるが、説明の為、２つの線を搬送方向に離して描いてある。

１１０ａは走査線の傾きずれを示し、レーザスキャナなどの光学部と感光ドラム間に傾きがある場合等に発生する。例えば、光学部や感光ドラムの位置や、レンズの位置を調整することによって矢印方向に修正することができる。

１１０ｂは走査線幅のバラツキによる位置ずれを示し、光学部と感光ドラム間の距離の違い等によって発生する。光学部がレーザスキャナの場合に発生し易い。例えば、画像周波数を微調整（走査幅が長い場合は、周波数を速くする。）して、走査線の長さ変えることよって矢印方向に修正することができる。

１１０ｃは走査方向の書出し位置誤差を示す。例えば、光学部がレーザススキャナであれば、ビーム検出位置からの書出しタイミングを調整することによって矢印方向に修正することができる。

１１０ｄは記録紙搬送方向の書出し位置誤差を示す。例えば、記録紙先端検出からの各色の書出しタイミングを調整することによって矢印方向に修正することができる。

そこで、例えば、搬送ベルト上に、イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫ（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）の各色に対して位置ずれ検出用パターンを形成し、搬送ベルト下流部の両サイドに設けられた１対の光センサで検出し、検出したずれ量に応じて位置ずれを修正するための各種調整を実施している。

しかし、位置ずれ検出用パターンの検出の際、感光ドラムの駆動むら及び搬送ベルト駆動ローラによる駆動むら等の影響を受ける。そのため、例えば、特許文献１および特許文献２には、搬送ベルト駆動ローラ周期の駆動むらが平均化によりキャンセルされるように位置ずれ検出用パターンを配置する技術が開示されている。
特開２００１−３５６５４２号公報 特開２００２−２３４４５号公報

しかしながら、感光ドラム周期の駆動むら、および、搬送ベルト駆動ローラ周期の駆動むらがキャンセルされるように位置ずれ検出用パターンを配置する技術に関しては、搬送ベルト１周以内に位置ずれ検出用パターンを配置する必要がある。もし、搬送ベルト１周以内に位置ずれ検出用パターンを配置できない場合は、全ての位置ずれ検出用パターンを形成するまでの間に、搬送ベルト上のトナーをカートリッジ内に回収する手段を用いてクリーニングを行う必要があり、新たなダウンタイムを生じることになる。

特に、小型の画像形成装置では搬送ベルトの周長が短いため、搬送ベルト１周以内に従来の位置ずれ検出用パターンを配置するのは困難である。スポット径の小さい特殊なセンサを使用することにより、搬送ベルト１周以内に高密度に位置ずれ検出用パターンを配置することも考えられるが、コスト増大の要因となる。

本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、ダウンタイムの増加やコストの増大を生じず、高精度の位置ずれ検出を可能とする技術を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は以下の構成を備える。すなわち、夫々が感光体を備え、駆動ローラにより回動する無端状ベルト上、又は前記駆動ローラにより回動する無端状ベルトにより搬送される記録材上に、前記感光体上に担持された画像を順次形成するための複数の画像形成手段を備えた画像形成装置において、前記画像形成手段を用いて、前記無端状ベルト上に、位置ずれ検出用パターンを形成する制御手段と、前記無端状ベルト上に形成された前記位置ずれ検出用パターンを検出する検出手段と、を備え、前記位置ずれ検出用パターンは、夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第１パターンによって構成される第１パターン列と、夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第２パターンによって構成される第２パターン列と、を含み、前記第１パターン列と前記第２パターン列とは前記無端状ベルトの移動方向に沿って配置されており、前記第１パターン列を構成する複数の第１パターンの色の順序と、前記第２パターン列を構成する複数の第２パターンの色の順序とは異なり、前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さと、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さは、感光ドラムの駆動むら、及び駆動ローラの駆動むらの前記検出手段の検出結果への影響が、前記検出手段による各検出結果の平均化によりキャンセルされるように前記第１パターン列及び前記第２パターン列に含まれる各パターンの配置を決めるための長さである。

本発明によれば、ダウンタイムの増加やコストの増大を生じず、高精度の位置ずれ検出を可能とする技術を提供することができる。

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（前提技術）
＜装置構成＞
図２に、画像形成装置の例示的な内部構成図を示す。画像形成装置２００は、画像データ入力のためのインタフェース部２１０と、画像形成を行う部分である画像形成部２２０とを有している。なお、画像形成部２２０の詳細については後述する。また、プログラムを実行することにより各部の制御を行うためのＣＰＵ２０１、データの一時記憶やプログラムの実行領域であるＲＡＭ２０２、プログラムや初期設定値また後述する位置ずれ検出用パターンの画像などが記憶されているＲＯＭ２０３を併せて有している。また、画像形成装置２００内で使用されるタイミングを生成するタイマ２０４を有している。

さらに、ユーザからの入力を受け付けるための操作部２３０を備えており、タッチパネルによる操作が可能なＬＣＤ表示部などにより構成される。だだし、操作部２３０は、画像形成装置２００の外部に接続されたＰＣ（不図示）などにより構成してもよい。

図３に、画像形成部の断面図を示す。３０１は画像信号に応じて露光を行い感光ドラム上に静電潜像を形成するレーザスキャナ(ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用を示す)、３０２は現像器へ補給するトナーを格納しているトナー格納部、３０３は静電潜像を形成する感光ドラム、３０４は感光体表面を均一に帯電させるための帯電器、３０４Ｓは帯電ローラ、３０５は感光体表面に静電潜像に対応させてトナーを付着させるための現像器、３０５Ｓは現像スリーブ、３０６は感光体上に形成されたトナー像が転写される搬送ベルト、３０７は搬送ベルトを駆動する駆動ローラである。なお、３０８は位置ずれ検出用パターンを検出するための光センサであり、詳細は後述する。

ＰＣからプリントすべきデータがインタフェース部２１０から入力され、プリンタエンジンの方式に応じた画像形成が終了しプリント可能状態となると、用紙カセット（不図示）から用紙が供給される。用紙搬送のタイミングを合わせて、各色の画像信号が各レーザスキャナ３０１に送られ、感光ドラム３０３上に静電潜像が形成され、現像器３０５により静電潜像がトナーで現像され、搬送ベルト３０６上に転写された後、用紙に転写される。同図においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルト３０６から分離され、定着器（不図示）で熱によってトナー像が用紙上に定着され、外部へ排出される。一方、搬送ベルト３０６上に残った残トナーは転写時に印加したバイアスとは逆極性のバイアスを印加することによりカートリッジに回収される。

＜光センサによるパターン位置検出＞
図４に、正反射型センサの例を示す。１対の光センサ３０８は正反射型センサであり、LEDなどを用いた発光素子４００ａおよびフォトトランジスタなどを用いた受光素子４００ｂを有する。たとえば、発光素子４００ａは、搬送ベルト３０６の表面の垂直方向に対して３０度の角度で設置されており、光を搬送ベルト３０６上のパターン（トナー像）４１０に照射する。受光素子４００ｂは、発光素子４００ａに対して対称位置に設置されており、パターン４１０からの正反射光を検出する。パターン４１０からの正反射光と搬送ベルト３０６からの正反射光の差により、以下で説明する位置ずれ検出用パターンの位置を検出する。

＜位置ずれ検出用パターン＞
図５に、位置ずれ検出に使用される基本パターンを示す。基本パターンは右上上がり（第１パターン）と右下下がり（第２パターン）の斜線パターンであり、位置の基準とする基準色（ここではＫを用いる）及び検出色（ここではＣ、Ｍ、Ｙ）を有している。基本パターンにおける検出色の搬送方向の位置ずれ量δｅｍ１［ｍｍ］、および、走査方向の位置ずれ量δｅｓ１［ｍｍ］はベルトの搬送速度をＶbelt［ｍｍ／ｓ］とすると、以下の式により導出される。

δｅｍ１＝Ｖbelt×［｛ｔａ２−（ｔａ１＋ｔａ３）／２｝＋｛ｔａ５−（ｔａ４＋ｔａ６）／２｝］／２ （式１）
δｅｓ１＝Ｖbelt×［｛ｔａ２−（ｔａ１＋ｔａ３）／２｝−｛ｔａ５−（ｔａ４＋ｔａ６）／２｝］／２ （式２）
ここで、ｔａ１からｔａ６はそれぞれ図における同様の符号の基準色および検出色の検出タイミング（時刻）を示している。

図６に、搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す。ここで１１〜１４は記録紙搬送方向及び走査方向の位置ずれ量を検出する為のパターンであり、図５に示した基本パターンを連続して配置したものである。なお、添え字のＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙはそれぞれブラック、シアン、マゼンダ、イエローの色の画像であることを意味する。

ここで、
同一形状（第１パターン同士、第２パターン同士）・同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ１
異なる形状（第１パターンと第２パターン）・同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ２
パターン数：Ｎ （ただし、Ｎは奇数）
感光ドラムの周長：Ｌａ
搬送ベルト駆動ローラの周長：Ｌｂ
とした時、位置ずれ検出用パターンの配置位置は以下の式を満たすように決定される。

Ｌｐ１×Ｎ＝ｎ×Ｌａ
Ｌｐ２＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
なお、ｎは自然数である。この時、（式１）、（式２）により導出される色ずれ量は、感光ドラム３０３の影響による駆動むら、および、駆動ローラ３０７の影響による駆動むらが平均化によりキャンセルされたものとなる。

なお、図６において、１１および１３の符号により示されるパターン列が、それぞれ請求項における第１パターン列および第２パターン列に相当する。

以下、画像形成装置において、搬送ベルト３０６の駆動ローラ３０７の周長を４０ｍｍ、感光ドラム３０３の周長を４８ｍｍ、搬送ベルト３０６の周長を６００ｍｍであるものとする。また、想定する駆動むらは、駆動ローラ３０７に起因するものと、感光ドラムに起因するものから構成され、搬送ベルト駆動ローラ起因の駆動むらの最大値を６０μｍ、感光ドラム起因の駆動むらの最大値を４０μｍであるとする。さらに、６００ｄｐｉ（つまり、１ｄｏｔ当たり４２．３μｍ）の解像度で画像形成可能な装置であるものとする。

ここでは、同一形状の基準色パターン間（たとえば、図６の１１ａから１１ｃまで）の間隔を２６．６７ｍｍ毎（搬送方向及び走査方向のパターン断面幅：１５０ｄｏｔ、パターン間隔：１６５ｄｏｔ、走査方向パターン幅：３００ｄｏｔ）に配置する。この時、同一形状の検出色パターン間の間隔が８０ｍｍ（＝２６．６７ｍｍ×３）となり、感光ドラム３０３の周長４８ｍｍの５／３周期位相をずらした位置に３セット配置され、感光ドラム３０３の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

また、異なる形状間の同一検出色のパターン間（たとえば、図６の１１ｂから１３ｂまで）の間隔を３００ｍｍに設定する。異なる形状の同一検出色パターン間の間隔が３００ｍｍ（＝４０ｍｍ×７．５）であることから、駆動ローラ３０７の周長４０ｍｍの７．５周期位相をずらした位置に２セット配置され、駆動ローラ３０７の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

図７に、駆動むらとＣパターンの配置関係を示す。太い実線で示される曲線が駆動ローラ３０７および感光ドラム３０３に起因する駆動むらの合計量を示している。図中のａ、ｂ、ｃは右肩上がり形状（第１パターン）のシアン（Ｃ）パターンに対応する位置であり、ｄ、ｅ、ｆは右肩下がり形状（第２パターン）のＣパターンに対応する位置である。パターンａの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの基準位置（位相０°）とした場合の、パターンｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相を図１７に示す。

この時、Ｃパターンのセット（６点）が受ける駆動むらの合計Ｌ１は、
Ｌ１＝１８．１７−５．５３−５０．０６−１３．２４＋５１．８７−１．２１＝０．０［μｍ］
となる。つまり、感光ドラム３０３および駆動ローラ３０７に起因する駆動むらの影響が平均化されキャンセルされていることが分かる。なお、ＭとＹも同様に感光ドラム３０３および駆動ローラ３０７に起因する駆動むらの影響が平均化されキャンセルされる。 なお、この時の位置ずれ検出用パターンの全長Ｌｙは、
Ｌｙ＝（１５０×１９＋１６５×１８＋３００）／６００×２５．４×２＋｛３００−（１５０×１９＋１６５×１８＋３００）／６００×２５．４｝＋１６５／６００×２５．４＝５６６．１［ｍｍ］
となる。なお、第３項（１６５／６００×２５．４）は前端パターン（１１ａ、１２ａ）と後端パターン（１３ｓ、１４ｓ）の重なりを防止するための余裕分である。つまり、搬送ベルト３０６は少なくとも５６６．１ｍｍ以上必要であることが分かる。そのため、小型の画像形成装置などで搬送ベルト３０６の周長がこれより短い場合には適用不可能となる。

＜位置ずれ検出の動作フロー＞
図８に、位置ずれ検出の動作フローチャートの一例を示す。なお、この位置ずれ検出の処理は通常の画像形成処理とは独立したタイミングで行われ、例えば、電源投入時に行われるものである。なお、以下の動作はＣＰＵ２０１がＲＯＭ２０３に格納されたプログラムを読み出して実行される。

ステップＳ８０１において、搬送ベルト３０６上に図６に示す様な位置ずれ検出用パターンを形成する。

ステップＳ８０２において、ステップＳ８０１で搬送ベルト３０６上に形成された位置ずれ検出用パターンを、搬送ベルト３０６の両サイドに設けられた１対の光センサ３０８（３０８ａ，３０８ｂ）により検出する。その際、タイマ２０４により生成されるタイミングと共にＲＡＭ２０２に記憶する。

ステップＳ８０３において、ステップＳ８０２でＲＡＭ２０２に記憶された検出タイミングから、色毎（Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋ）に位置ずれ量を導出する。

このようにして導出された位置ずれ量に基づいて、各種調整を実施することにより、高品位な画像を形成することができる。

（第１実施形態）
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態として、異なる形状間の検出色の順番を入れ替えた位置ずれ検出用パターンを利用した場合を例に挙げ、以下に説明する。なお、装置構成および動作フローについては、前提技術において説明したものと同様であるため説明は省略する。

＜第１実施形態における位置ずれ検出用パターン＞
図９に、第１実施形態に係る搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す。

位置ずれ検出に使用される基本パターンの形状は、前述した前提技術におけるもの（図５）と同様である。また、位置ずれ検出用パターンの配置位置も同様である。

つまり、
同一形状（第１パターン同士、第２パターン同士）・同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ１
異なる形状（第１パターンと第２パターン）・同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ２
パターン数：Ｎ （ただし、Ｎは奇数）
感光ドラムの周長：Ｌａ
搬送ベルト駆動ローラの周長：Ｌｂ
とした時、位置ずれ検出用パターンの配置位置は以下の式を満たすように決定される。

Ｌｐ１×Ｎ＝ｎ×Ｌａ
Ｌｐ２＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
なお、ｎは自然数である。この時、（式１）、（式２）により導出される色ずれ量は、感光ドラム３０３の影響による駆動むら、および、駆動ローラ３０７の影響による駆動むらが平均化によりキャンセルされたものとなる。

ただし、第１パターン列を構成する複数の第１パターンの色の順序と、第２パターン列を構成する複数の第２パターンの色の順序とは異なる。

本実施形態の画像形成装置においては、搬送ベルト３０６の駆動ローラ３０７の周長を４０ｍｍ、感光ドラム３０３の周長を４８ｍｍ、搬送ベルト３０６の周長を５５０ｍｍであるものとする。また、想定する駆動むらは、駆動ローラ３０７に起因するものと、感光ドラム３０３に起因するものから構成され、駆動ローラ３０７起因の駆動むらの最大値を６０μｍ、感光ドラム３０３起因の駆動むらの最大値を４０μｍであるとする。さらに、６００ｄｐｉ（つまり、１ｄｏｔ当たり４２．３μｍ）の解像度で画像形成可能な装置であるものとする。

ここでは、同一形状の基準色パターン間（たとえば、図９の１５ａから１５ｃまで）の間隔を２６．６７ｍｍ毎（搬送方向パターン幅：１５０ｄｏｔ、パターン間隔：１６５ｄｏｔ、走査方向パターン幅：５００ｄｏｔ）に配置する。この時、同一形状の検出色パターン間の間隔が８０ｍｍ（＝２６．６７ｍｍ×３）となり、感光ドラム３０３の周長４８ｍｍの５／３周期位相をずらした位置に３セット配置され、感光ドラム３０３の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

また、異なる形状間の同一検出色のパターン間の間隔を、ＣおよびＭ（たとえば、図９の１５ｂから１７ｄ、１５ｄから１７ｆ）については３００ｍｍに設定し、Ｙ（たとえば、図９の１５ｆから１７ｂまで）については２６０ｍｍに設定する。

この結果、Ｃ及びＭは異なる形状の同一検出色パターン間の間隔が３００ｍｍ（＝４０ｍｍ×７．５）であることから、駆動ローラ３０７の周長４０ｍｍの７．５周期位相をずらした位置に２セット配置され、駆動ローラ３０７の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。また、Ｙについても、異なる形状の同一検出色パターン間の間隔が２６０ｍｍ（＝４０ｍｍ×６．５）であることから、駆動ローラ３０７の周長４０ｍｍの６．５周期位相をずらした位置に２セット配置され、駆動ローラ３０７の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

図１０に、第１実施形態に係る駆動むらとＣ、Ｙパターンの配置関係を示す。太い実線で示される曲線が駆動ローラ３０７および感光ドラム３０３に起因する駆動むらの合計量を示しており、実線の○印はＣパターンに対応する位置における駆動むらを示し、破線の○印はＹパターンに対応する位置における駆動むらを示している。

図中のａ、ｂ、ｃは右肩上がり形状（第１パターン）のシアン（Ｃ）パターンに対応する位置であり、ｄ、ｅ、ｆは右肩下がり形状（第２パターン）のＣパターンに対応する位置である。パターンａの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの基準位置（位相０°）とした場合の、パターンｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相を図１８に示す。この時、Ｃパターンのセット（６点）が受ける駆動むらの合計Ｌ２は、
Ｌ２＝１８．１７−５．５３−５０．０６−１３．２４＋５１．８７−１．２１＝０．０［μｍ］
となる。なお、Ｍパターンについても同様である。

一方、図中のａ’、ｂ’、ｃ’は右肩上がり形状（第１パターン）のイエロー（Ｙ）パターンに対応する位置であり、ｄ’、ｅ’、ｆ’は右肩下がり形状（第２パターン）のＹパターンに対応する位置である。パターンａ’の位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの基準位置（位相０°）とした場合の、パターンｂ’、ｃ’、ｄ’、ｅ’、ｆ’の位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相を図１９に示す。この時、Ｙパターンのセット（６点）が受ける駆動むらの合計Ｌ３は、
Ｌ３＝−３７．６４−１３．９５−８２．１８＋５８．２７＋５．２＋７０．３０＝０．０［μｍ］
となる。

つまり、Ｃ、Ｍ、Ｙの各色の何れについても、感光ドラム３０３および駆動ローラ３０７に起因する駆動むらが平均化されキャンセルされていることが分かる。

なお、この時の位置ずれ検出用パターンの全長Ｌｗは、
Ｌｗ＝（１５０×１９＋１６５×１８＋３００）／６００×２５．４×２＋｛３００−（１５０×２１＋１６５×２０＋３００）／６００×２５．４｝＋１６５／６００×２５．４＝５３９．４５［ｍｍ］
となる。なお、第３項（１６５／６００×２５．４）は前端パターン（１５ａ、１６ａ）と後端パターン（１７ｓ、１８ｓ）の重なりを防止するための余裕分である。つまり、前提技術で説明した検出パターンの全長５６６．１ｍｍに比較し短くなっていることが分かる。そのため、小型の画像形成装置などで搬送ベルト３０６の周長が短い場合での適用範囲が拡がることになる。

なお、上記の説明とは逆に、
Ｌｐ２×Ｎ＝ｎ×Ｌａ
Ｌｐ１＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
となるように色ずれ検出用パターンの配置位置を決定してもよい。

また、無端状ベルトとして、紙（記録材）を搬送する搬送ベルト３０６のほか、中間転写ベルト（不図示）を使用してもよい。この場合、通常画像形成時には、画像形成部２２０により形成された画像は、中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写（１次転写）された後、記録材搬送手段により搬送される記録材に一括して転写（２次転写）される。一方、位置ずれ検出時には、画像形成部２２０により形成された位置ずれ検出用パターンは、中間転写ベルト上に一次転写され、該中間転写ベルト上でセンサにより検知される。

以上説明したとおり、本実施形態によれば、ダウンタイムの増加およびコストの増大を抑止しつつ、より短い位置ずれ検出用パターンを用いて精度の高い位置ずれ検出が可能となる。

（第２実施形態）
本発明に係る画像形成装置の第２実施形態として、同一形状の位置ずれ検出用パターン間の検出色の順番を入れ替えた位置ずれ検出用パターンを利用した場合を例に挙げ、以下に説明する。なお、装置構成および動作フローについては、前提技術において説明したものと同様であるため説明は省略する。 本実施形態の画像形成装置においては、搬送ベルト３０６の駆動ローラ３０７の周長を４８ｍｍ、感光ドラム３０３の周長を４０ｍｍであるものとする。また、想定する駆動むらは、駆動ローラ３０７に起因するものと、感光ドラム３０３に起因するものから構成され、駆動ローラ３０７起因の駆動むらの最大値を６０μｍ、感光ドラム３０３起因の駆動むらの最大値を４０μｍであるとする。さらに、６００ｄｐｉ（つまり、１ｄｏｔ当たり４２．３μｍ）の解像度で画像形成可能な装置であるものとする。

従来の位置ずれ検出用パターン（図６）において、同一形状の基準色パターン間（たとえば、図９の１５ａから１５ｃまで）の間隔を２７．４３ｍｍ毎（搬送方向パターン幅：１５０ｄｏｔ、パターン間隔：１７４ｄｏｔ、走査方向パターン幅：３００ｄｏｔ）に配置することにより、感光ドラム３０３の駆動むらが平均化によりキャンセルされる。

また、異なる形状間の同一検出色のパターン間（図６中の１１ｂから１３ｂまでの間隔）の間隔を３１２ｍｍに設定する。

この結果、異なる形状の同一検出色パターン間の間隔が３１２ｍｍ（＝４８ｍｍ×６．５）であることから、駆動ローラ３０７の周長４０ｍｍの６．５周期位相をずらした位置に２セット配置され、駆動ローラ３０７の駆動むらが平均化によりキャンセルされる。

この時の位置ずれ検出用パターンの全長Ｌｚは、
Ｌｚ＝（１５０×１９＋１７４×１８＋３００）／６００×２５．４×２＋｛３１２−（１５０×１９＋１７４×１８＋３００）／６００×２５．４｝＋１６５／６００×２５．４＝５８４．９２３［ｍｍ］
となる。なお、第３項（１６５／６００×２５．４）は前端パターン（１１ａ、１２ａ）と後端パターン（１３ｓ、１４ｓ）の重なりを防止するための余裕分である。

＜第２実施形態における位置ずれ検出用パターン＞
図１１に、第２実施形態に係る搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す。

位置ずれ検出に使用される基本パターンは、前述した前提技術におけるもの（図５）と同様である。また、位置ずれ検出用パターンの配置位置も同様である。

つまり、
同一形状（第１パターン同士、第２パターン同士）・同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ１
異なる形状（第１パターンと第２パターン）・同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ２
パターン数：Ｎ （ただし、Ｎは奇数）
感光ドラムの周長：Ｌａ
搬送ベルト駆動ローラの周長：Ｌｂ
とした時、位置ずれ検出用パターンの配置位置は以下の式を満たすように決定される。

Ｌｐ１×Ｎ＝ｎ×Ｌａ
Ｌｐ２＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
なお、ｎは自然数である。この時、（式１）、（式２）により導出される色ずれ量は、感光ドラム３０３の影響による駆動むら、および、駆動ローラ３０７の影響による駆動むらが平均化によりキャンセルされたものとなる。

しかし、位置ずれ検出用パターンにおいて、同一形状の位置ずれ検出用パターン間の検出色の順番を入れ替えている点が、前提技術における位置ずれ検出用パターンと異なる。

ここでは、同一形状の基準色パターン間（たとえば、図１１の１９ａから１９ｃまで）の間隔を２６．６７ｍｍ毎（搬送方向パターン幅：１５０ｄｏｔ、パターン間隔：１６５ｄｏｔ、走査方向パターン幅：３００ｄｏｔ）に配置する。

また、Ｃでの同一形状の検出色パターンは１９ｂを基準にして、１０６．６７ｍｍ（＝４０ｍｍ×８／３）、２１３．３３ｍｍ（＝４０ｍｍ×１６／３）。Ｍでの同一形状の検出色パターンは１９ｄを基準にして、１０６．６７ｍｍ（＝４０ｍｍ×８／３）、１３３．３３ｍｍ（＝４０ｍｍ×１０／３）。Ｙでの同一形状の検出色パターンは１９ｆを基準にして、２６．６７ｍｍ（＝４０ｍｍ×２／３）、１３３．３３ｍｍ（＝４０ｍｍ×１０／３）。この結果、感光ドラム３０３の周長４０ｍｍの１／３×ｎ周期（ｎは自然数）位相をずらした位置に３セット配置され、感光ドラム３０３の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

また、異なる形状間の同一検出色のパターン間（たとえば、図１１の１９ｂから２１ｂまで）の間隔を、３１２ｍｍ（＝４８ｍｍ×６．５）に設定する。

この結果、異なる形状の同一検出色パターン間の間隔が３１２ｍｍ（＝４８ｍｍ×６．５）であることから、駆動ローラ３０７の周長４８ｍｍの６．５周期位相をずらした位置に２セット配置され、駆動ローラ３０７の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

図１２に、第２実施形態に係る駆動むらとＣパターンの配置関係を示す。太い実線で示される曲線が駆動ローラ３０７および感光ドラム３０３に起因する駆動むらの合計量を示している。図中のａ、ｂ、ｃは右肩上がり形状（第１パターン）のシアン（Ｃ）パターンに対応する位置であり、ｄ、ｅ、ｆは右肩下がり形状（第２パターン）のＣパターンに対応する位置である。パターンａの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの基準位置（位相０°）とした場合の、パターンｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相を図２０に示す。この時、Ｃパターンのセット（６点）が受ける駆動むらの合計Ｌ４は
Ｌ４＝３６．７９−２８．４５−７８．３５＋１９．２６＋２８．４５＋２２．３０＝０．０［μｍ］
となり、感光ドラム３０３および駆動ローラ３０７に起因する駆動むらが平均化されキャンセルされていることが分かる。なお、ＭおよびＹパターンについても同様である。

なお、この時の位置ずれ検出用パターンの全長Ｌｘは、
Ｌｘ＝（１５０×１９＋１６５×１８＋３００）／６００×２５．４×２＋｛３１２−（１５０×１９＋１６５×１８＋３００）／６００×２５．４｝＋１６５／６００×２５．４＝５７８．０６５［ｍｍ］
となる。なお、第３項（１６５／６００×２５．４）は前端パターン（１９ａ、２０ａ）と後端パターン（２１ｓ、２２ｓ）の重なりを防止するための余裕分である。つまり、前提技術における検出パターンの全長５８４．９２３ｍｍに比較し短くなっていることが分かる。そのため、小型の画像形成装置などで搬送ベルト３０６の周長が短い場合での適用範囲が拡がることになる。

なお、上記の説明とは逆に、
Ｌｐ２×Ｎ＝ｎ×Ｌａ
Ｌｐ１＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
となるように色ずれ検出用パターンの配置位置を決定してもよい。

以上説明したとおり、本実施形態によれば、ダウンタイムの増加およびコストの増大を抑止しつつ、より短い位置ずれ検出用パターンを用いて精度の高い位置ずれが検出可能となる。

（第３実施形態）
本発明に係る画像形成装置の第３実施形態として、位置ずれ検出に使用される基本パターンに山型パターンを利用した場合を例に挙げ、以下に説明する。なお、装置構成および動作フローについては、前提技術において説明したものとほぼ同様であるため説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置においては、搬送ベルト３０６の駆動ローラ３０７の周長を６０ｍｍ、感光ドラム３０３の周長を３０ｍｍであるものとする。また、想定する駆動むらは、駆動ローラ３０７に起因するものと、感光ドラム３０３に起因するものから構成され、駆動ローラ３０７起因の駆動むらの最大値を６０μｍ、感光ドラム３０３起因の駆動むらの最大値を４０μｍであるとする。さらに、６００ｄｐｉ（つまり、１ｄｏｔ当たり４２．３μｍ）の解像度で画像形成可能な装置であるものとする。

図１３に、第３実施形態に係る位置ずれ検出に使用される基本パターンを示す。基本パターンは右上上がりと右下下がりの斜線パターンにより構成される逆Ｖ字型のパターンであり、位置の基準とする基準色（ここではＫを用いる）及び検出色（ここではＣ、Ｍ、Ｙ）を有している。基本パターンにおける検出色の搬送方向の位置ずれ量δｅｍ２［ｍｍ］、および、走査方向の位置ずれ量δｅｓ２［ｍｍ］はベルトの搬送速度をＶbelt［ｍｍ／ｓ］とすると、以下の式により導出される。

δｅｓ２＝Ｖbelt×｛（ｔｂ２−ｔｂ１）−（ｔｃ２−ｔｃ１）｝／２ （式３）
δｅｍ２＝Ｖbelt×｛（ｔｃ３−ｔｃ２）−（ｔｂ３−ｔｂ２）｝−δｅｓ２ （式４）
ここで、ｔｂ１からｔｂ３およびｔｃ１からｔｃ３は、それぞれ図における同様の符号の基準色および検出色の検出タイミング（時刻）を示している。

図１４に、第３実施形態に係る搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す。なお、３０８（３０８ａ１、３０８ａ２、３０８ｂ１、３０８ｂ２）は位置ずれ検出用の光センサである。

ここで、
基本パターン間の距離：Ｌｐ１
同一検出色のパターン間の距離：Ｌｐ２
パターン数：Ｎ （ただし、Ｎは奇数）
感光ドラムの周長もしくは搬送ベルト駆動ローラの周長：Ｌａ
とした時、位置ずれ検出用パターンの配置位置は以下の式を満たすように決定される。

Ｌｐ１×Ｎ＝ｎ×Ｌａ
Ｌｐ２＝ｍ×Ｌｐ１
なお、ｎ、ｍは自然数である。この時、（式３）、（式４）により導出される色ずれ量は、感光ドラム３０３の影響による駆動むら、および、駆動ローラ３０７の影響による駆動むらが平均化によりキャンセルされたものとなる。

ここでは、基本パターン（＝基準色パターン）間（たとえば、図１４の２６ａから２６ｄまで）の間隔を３１．０７ｍｍ毎（搬送方向パターン幅：１５０ｄｏｔ、パターン間隔：２１７ｄｏｔ、走査方向パターン幅：３００ｄｏｔ）に配置することにより、感光ドラム３０３の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

また、同一検出色のパターン間（たとえば、図１４の２６ｂから２６ｋまで）の間隔を１４０ｍｍ（＝６０ｍｍ×７／３）に設定することにより、駆動ローラ３０７の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

なお、この時の位置ずれ検出用パターンの全長Ｌｖは、
Ｌｖ＝（１５０×２７＋２１７×２７＋３００）／６００×２５．４＋１６５／６００×２５．４＝４３９．１６６［ｍｍ］
となる。なお、第２項（１６５／６００×２５．４）は前端パターン（２６ａ、１７ａ）と後端パターン（２６ａａ、２７ａａ）の重なりを防止するための余裕分である。つまり、搬送ベルト３０６は少なくとも４３９．１６６ｍｍ以上必要であることが分かる。そのため、小型の画像形成装置などで搬送ベルト３０６の周長がこれより短い場合には適用不可能となる。

図１５に、第３実施形態に係る他の搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す。

ここでは、基本パターン（＝基準色パターン）間（たとえば、図１５の２３ａから２３ｄまで）の間隔を２６．６７ｍｍ毎（搬送方向パターン幅：１５０ｄｏｔ、パターン間隔：１６５ｄｏｔ、走査方向パターン幅：３００ｄｏｔ）に配置する。

また、Ｃでの検出色パターンは２３ｂを基準にして、１６０ｍｍ（＝６０ｍｍ×８／３）、３２０ｍｍ（＝６０ｍｍ×１６／３）。Ｍでの検出色パターンは２３ｅを基準にして、１６０ｍｍ（＝６０ｍｍ×８／３）、２００ｍｍ（＝６０ｍｍ×１０／３）。Ｙでの検出色パターンは２３ｈを基準にして、４０ｍｍ（＝６０ｍｍ×２／３）、２００ｍｍ（＝６０ｍｍ×１０／３）。この結果、感光ドラム３０３の周長６０ｍｍの１／３×ｎ周期（ｎは自然数）位相をずらした位置に３セット配置され、感光ドラム３０３の駆動むらが平均化によりキャンセルされることになる。

図１６に、第３実施形態に係る駆動むらとＣパターンの配置関係を示す。太い実線で示される曲線が駆動ローラ３０７および感光ドラム３０３に起因する駆動むらを示している。図中のａ、ｂ、ｃはシアン（Ｃ）パターンに対応する位置である。パターンａの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの基準位置（位相０°）とした場合の、パターンｂ、ｃの位置における搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相を図２１に示す。この時、Ｃパターンのセット（３点）が受ける駆動むらの合計Ｌ５は、
Ｌ５＝−３９．３０＋３７．８９＋１．４１＝０．０［μｍ］
となる。つまり、感光ドラム３０３および駆動ローラ３０７に起因する駆動むらの影響が平均化されキャンセルされていることが分かる。ＭおよびＹパターンについても同様である。

なお、この時の位置ずれ検出用パターンの全長Ｌｕは、
Ｌｕ＝（１５０×２７＋１６５×２７＋３００）／６００×２５．４＋１６５／６００×２５．４＝３７９．７３［ｍｍ］
となる。なお、第２項（１６５／６００×２５．４）は前端パターン（２３ａ、２４ａ）と後端パターン（２３ａａ、２４ａａ）の重なりを防止するための余裕分である。つまり、前述の検出パターンの全長４３９．１６６ｍｍに比較し短くなっていることが分かる。そのため、小型の画像形成装置などで搬送ベルト３０６の周長が短い場合での適用範囲が拡がることになる。

以上説明したとおり、本実施形態によれば、ダウンタイムの増加およびコストの増大を抑止しつつ、より短い位置ずれ検出用パターンを用いて精度の高い位置ずれが検出可能となる。

画像形成装置による画像形成の位置ずれの例を示す図である。 画像形成装置の内部構成図である。 画像形成部の断面図である。 正反射型センサの例を示す図である。 位置ずれ検出用パターン内の基本パターンを示す図である。 搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンの一例を示す図である（前提技術）。 駆動むらとＣパターンの配置関係を示す図である（前提技術）。 位置ずれ検出のフローチャートである（前提技術）。 第１実施形態に係る画像形成装置の搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す図である。 第１実施形態に係る画像形成装置の駆動むらとＣ、Ｙパターンの配置関係を示す図である。 第２実施形態に係る画像形成装置の搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す図である。 第２実施形態に係る画像形成装置の駆動むらとＣパターンの配置関係を示す図である。 第３実施形態に係る画像形成装置の位置ずれ検出に使用される基本パターンを示す図である。 第３実施形態に係る画像形成装置の搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す図である。 他の搬送ベルト上に形成された位置ずれ検出用パターンを示す図である。 第３実施形態に係る画像形成装置の駆動むらとＣパターンの配置関係を示す図である。 搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相の対応を示す図である（前提技術）。 搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相の対応を示す図である（第１実施形態：Ｃパターン）。 搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相の対応を示す図である（第１実施形態：Ｙパターン）。 搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相の対応を示す図である（第２実施形態）。 搬送ベルト駆動ローラ及び感光ドラムの位相の対応を示す図である（第３実施形態）。

Claims (6)

1. 夫々が感光体を備え、駆動ローラにより回動する無端状ベルト上、又は前記駆動ローラにより回動する無端状ベルトにより搬送される記録材上に、前記感光体上に担持された画像を順次形成するための複数の画像形成手段を備えた画像形成装置であって、
   前記画像形成手段を用いて、前記無端状ベルト上に、位置ずれ検出用パターンを形成する制御手段と、
   前記無端状ベルト上に形成された前記位置ずれ検出用パターンを検出する検出手段と、
   を備え、
   前記位置ずれ検出用パターンは、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第１パターンによって構成される第１パターン列と、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第２パターンによって構成される第２パターン列と、
   を含み、
   前記第１パターン列と前記第２パターン列とは前記無端状ベルトの移動方向に沿って配置されており、
   前記第１パターン列を構成する複数の第１パターンの色の順序と、前記第２パターン列を構成する複数の第２パターンの色の順序とは異なり、
   前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さと、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さは、感光ドラムの駆動むら、及び駆動ローラの駆動むらの前記検出手段の検出結果への影響が、前記検出手段による各検出結果の平均化によりキャンセルされるように前記第１パターン列及び前記第２パターン列に含まれる各パターンの配置を決めるための長さである
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さをＬｐ１、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さをＬｐ２、パターンの個数をＮ（ただし、Ｎは奇数）、前記感光体の周長をＬａ、前記駆動ローラの周長をＬｂとしたとき、前記複数の第１パターン及び前記複数の第２パターンは、
   Ｌｐ１×Ｎ＝ｎ×Ｌａ （ｎは自然数）
   Ｌｐ２＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
   を満たすように配置されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 夫々が感光体を備え、駆動ローラにより回動する無端状ベルト上、又は前記駆動ローラにより回動する無端状ベルトにより搬送される記録材上に、前記感光体上に担持された画像を順次形成するための複数の画像形成手段を備えた画像形成装置であって、
   前記画像形成手段を用いて、前記無端状ベルト上に、位置ずれ検出用パターンを形成する制御手段と、
   前記無端状ベルト上に形成された前記位置ずれ検出用パターンを検出する検出手段と、
   を備え、
   前記位置ずれ検出用パターンは、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第１パターンによって構成される第１パターン列と、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第２パターンによって構成される第２パターン列と、
   を含み、
   前記第１パターン列と前記第２パターン列とは前記無端状ベルトの移動方向に沿って配置されており、
   前記第１パターン列は色の順序において繰り返しパターンを含まず、
   前記第１パターン列を構成する複数の第１パターンの色の順序と、前記第２パターン列を構成する複数の第２パターンの色の順序とは同一であり、
   前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さと、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さは、感光ドラムの駆動むら、及び駆動ローラの駆動むらの前記検出手段の検出結果への影響が、前記検出手段による各検出結果の平均化によりキャンセルされるように前記第１パターン列及び前記第２パターン列に含まれる各パターンの配置を決めるための長さである
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さをＬｐ１、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さをＬｐ２、パターンの個数をＮ（ただし、Ｎは奇数）、前記感光体の周長をＬａ、前記駆動ローラの周長をＬｂとしたとき、前記複数の第１パターン及び前記複数の第２パターンは、
   Ｌｐ１×Ｎ＝ｎ×Ｌａ （ｎは自然数）
   Ｌｐ２＝（Ｎ／２）×Ｌｂ
   を満たすように配置されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 夫々が感光体を備え、駆動ローラにより回動する無端状ベルト上、又は前記駆動ローラにより回動する無端状ベルトにより搬送される記録材上に、前記感光体上に担持された画像を順次形成するための複数の画像形成手段を備えた画像形成装置の制御方法であって、
   制御手段により、前記画像形成手段を用いて、前記無端状ベルト上に、位置ずれ検出用パターンを形成する制御工程と、
   検出手段により、前記無端状ベルト上に形成された前記位置ずれ検出用パターンを検出する検出工程と、
   を備え、
   前記位置ずれ検出用パターンは、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第１パターンによって構成される第１パターン列と、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第２パターンによって構成される第２パターン列と、
   を含み、
   前記第１パターン列と前記第２パターン列とは前記無端状ベルトの移動方向に沿って配置されており、
   前記第１パターン列を構成する複数の第１パターンの色の順序と、前記第２パターン列を構成する複数の第２パターンの色の順序とは異なり、
   前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さと、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さは、感光ドラムの駆動むら、及び駆動ローラの駆動むらの前記検出手段の検出結果への影響が、前記検出手段による各検出結果の平均化によりキャンセルされるように前記第１パターン列及び前記第２パターン列に含まれる各パターンの配置を決めるための長さである
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
6. 夫々が感光体を備え、駆動ローラにより回動する無端状ベルト上、又は前記駆動ローラにより回動する無端状ベルトにより搬送される記録材上に、前記感光体上に担持された画像を順次形成するための複数の画像形成手段を備えた画像形成装置の制御方法であって、
   制御手段により、前記画像形成手段を用いて、前記無端状ベルト上に、位置ずれ検出用パターンを形成する制御工程と、
   検出手段により、前記無端状ベルト上に形成された前記位置ずれ検出用パターンを検出する検出工程と、
   を備え、
   前記位置ずれ検出用パターンは、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第１パターンによって構成される第１パターン列と、
   夫々が、何れかの検出色及び基準色によって形成された、連続する複数の第２パターンによって構成される第２パターン列と、
   を含み、
   前記第１パターン列と前記第２パターン列とは前記無端状ベルトの移動方向に沿って配置されており、
   前記第１パターン列は色の順序において繰り返しパターンを含まず、
   前記第１パターン列を構成する複数の第１パターンの色の順序と、前記第２パターン列を構成する複数の第２パターンの色の順序とは同一であり、
   前記第１パターン列内及び前記第２パターン列内の夫々における同一検出色のパターン間の長さと、前記第１パターン列と第２パターン列とに跨る同一検出色のパターン間の長さは、感光ドラムの駆動むら、及び駆動ローラの駆動むらの前記検出手段の検出結果への影響が、前記検出手段による各検出結果の平均化によりキャンセルされるように前記第１パターン列及び前記第２パターン列に含まれる各パターンの配置を決めるための長さである
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。

Images