JP4953028B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来から、いわゆるタンデム方式の画像形成装置が知られている。この画像形成装置は、各色（例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）毎に設けられた複数の感光体が用紙搬送用のベルトの周動方向に沿って配列されており、各感光体に担持された各色画像をベルト上の用紙に順次転写する構成になっている。

ところで、このようなタンデム方式の画像形成装置では、用紙に対する各色の画像形成位置がずれると、色ずれが生じたカラー画像が形成されてしまう。このため、画像形成装置の中には、上記各色の画像形成位置を補正する機能を備えたものがある（特許文献１参照）。この補正機能を実行すると、画像形成装置は、まず複数のマークからなるレジストレーションパターン（位置合わせ用パターン）をベルト上に形成する。このレジストレーションパターンは、基準色のマークと補正色のマークとを有し、主走査方向或いは副走査方向における両マーク間の重なり度合いが互いに異なるマーク対を複数備える。各マーク対の濃度はその各マーク対の重なり度合いに応じて異なり、濃度が極値となるマーク対は、それを構成する両マークが一致（重なり度合いが最大）しているとみなす。そこで、各マーク対の濃度を濃度センサによって順次測定し、それらの濃度の極値を示すマーク対を特定する。そして、当該マーク対について画像形成装置が当初想定していた位置ずれ量を、主走査方向或いは副走査方向における基準色の画像形成位置に対する補正色の画像形成位置のずれ量として決定し、そのずれ量を相殺するよう画像の形成タイミングを補正する。
特開２００４−６１８７６公報

ところで、通常、画像形成装置では、画像形成位置は一の方向（例えば主走査方向）だけでなく、他の方向（例えば副走査方向）にもずれることがあり、その両方向のずれ量を測定し補正する必要がある。この場合、一の方向（例えば主走査方向）用のマーク対と他の方向（例えば副走査方向）用のマーク対とは、できる限り近い時期においてベルト上に形成することが好ましい。なぜなら、ベルトは常に安定して回転しているとは限らず、時期が変われば回転速度や蛇行度合いなど、回転状態が変わり得る。即ち、一の方向用のマーク対の形成時期と他の方向用のマーク対の形成時期とが大きく離れると、各形成時期でのベルトの回転状態が大きく異なることがあり、その結果、一の方向及び他の方向の両方向における画像形成位置の補正精度がばらついてしまうおそれがある。このため、両方向のマーク対をできる限り近い時期に形成して、ベルトの回転状態が同程度の状況下で両方向のずれ量を測定することが好ましいのである。

ところが、マーク対の重なり度合いを利用して画像形成位置を補正する上記従来の画像形成装置では、主走査方向用のマーク対、或いは、副走査方向用のマーク対だけをベルト上に連続的に形成する構成になっている。従って、主走査方向のマーク対の形成時期と副走査方向のマーク対の形成時期とが大きく離れることになり、その結果、主走査方向及び副走査方向の両方向における画像形成位置の補正精度が大きくばらつくおそれがある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、マーク対の重なり度合いを利用して少なくとも一方向における画像形成位置を補正する構成において、一の方向及び他の方向における画像形成位置の補正精度のばらつきを抑制することが可能な画像形成装置を提供するところにある。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明に係る画像形成装置は、相対的に移動する対象物上に画像を形成する形成手段と、互いに色が異なるマーク対を有し両マーク間の第１方向における重なり度合いが互いに異なる複数の第１パターンの画像、及び、当該複数の第１パターンのうち一の第１パターンと他の第１パターンとの、前記対象物の移動方向における間に配置される第２パターンの画像を、前記形成手段に形成させる制御手段と、前記対象物上に形成された前記第１パターン及び前記第２パターンを検出する検出手段と、前記検出手段による前記第１パターンの検出結果に基づき前記第１方向における前記形成手段の画像形成位置を補正し、前記検出手段による前記第２パターンの検出結果に基づき前記第１方向とは異なる第２方向における前記画像形成位置を補正する補正手段と、を備える。
本発明の画像形成装置は、互いに色が異なるマーク対を有し、両マーク間の第１方向における重なり度合いが互いに異なる複数の第１パターンに基づき第１方向における形成手段の画像形成位置を補正する一方で、第２パターンによって第２方向における画像形成位置を補正する。そして、対象物上に複数の第１パターンだけを連続的に形成するのではなく、当該複数の第１パターンのうち一の第１パターンと他の第１パターンとの対象物の移動方向における間に第２パターンを形成する。従って、マーク対の重なり度合いを利用して少なくとも一方向における画像形成位置を補正する構成において、一の方向及び他の方向における画像形成位置の補正精度のばらつきを抑制することができる。

第２の発明は、第１の発明の画像形成装置であって、前記複数の第１パターンは、前記移動方向において前記第２パターンにより同数ずつに分けられる。
例えば、対象物の移動方向において異なる数の第１パターンごとに第２パターンを配置する構成にすると、第１パターン全体に対する第２パターンの形成位置の偏りが画像形成位置の補正結果に影響し得る。そこで、本発明によれば、対象物の移動方向において同数ずつの第１パターンごとに、第２パターンを配置する構成とした。

第３の発明は、第２の発明の画像形成装置であって、前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記移動方向において同数ずつ交互に配置されている。
本発明によれば、第１パターンと第２パターンとの形成位置の偏りによる影響を抑制できる。

第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記対象物は、周回移動する担持体であり、前記第１パターン及び前記第２パターンからなる画像の前記移動方向における全長は、前記担持体の全周長さ以上である。
本発明によれば、第１パターン及び第２パターンからなる画像を、担持体の全周長さ以上に亘って形成するから、画像形成位置の補正において、担持体の周期的な変動による影響を抑制できる。

第５の発明は、第１から第４のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記第１パターン及び前記第２パターンの外形は、いずれも同方向に延びた形状である。
本発明によれば、第１パターン及び前記第２パターンはいずれも同方向に延びた形状であるため、一定の範囲内にパターンを数多く形成でき、その分だけ画像形成位置の補正精度を向上させることができる。

第６の発明は、第５の発明の画像形成装置であって、前記同方向は、前記移動方向に直交する方向である。
本発明によれば、第１パターン及び第２パターンがいずれも対象物の移動方向に直交する方向に延びた形状である。従って、数多くのパターンを対象物上に最も効率よく配置することができる。

第７の発明は、第１から第６のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記第１方向は、前記移動方向に直交する主走査方向であり、前記第２方向は、前記移動方向に沿った副走査方向であり、前記第２パターンは、互いに異なる単一色で形成された複数の単色パターンを有する。
例えば第１パターンを、副走査方向における画像形成位置の補正のために利用する構成とすると、第１パターン全体の副走査方向（移動方向）における全長が長くなってしまう。従って、本発明のように、第１パターンを主走査方向における画像形成位置の補正のために利用する構成が好ましい。

第８の発明は、第１から第７のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記検出手段は、共通の光学センサによって前記第１パターン及び前記第２パターンを検出する構成である。
本発明によれば、第１パターンと第２パターンとを別個の検出手段で検出する構成に比べて、構成を簡略化できる。

第９の発明は、第８の発明の画像形成装置であって、前記第１パターン及び前記第２パターンは、いずれも前記移動方向において同一幅である。
本発明によれば、第１パターン及び第２パターンが対象物の移動方向において同一幅であるため、同一幅でない構成に比べて、各パターンの構成（色や濃度など）上の相違を、光学センサでの光学特性に大きく反映させることができ、検出処理をより簡素化できる。

第１０の発明は、第９の発明の画像形成装置であって、前記検出手段における前記第１パターン用の検出閾値と、前記第２パターン用の検出閾値とは、別々の値に設定されている。
本発明のように、検出手段における検出閾値は、ノイズ等を顧慮して、第１パターン検出用と第２パターン検出用とで各々に適した個別の値に設定することが好ましい。

第１１の発明は、第１から第１０のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、前記第１パターンは、無彩色のマークと有彩色のマークとのマーク対を有する。
一般に、検出手段における検出特性（例えばマークからの受光量の変化特性）は、無彩色マーク同士と、有彩色マーク同士は近似するが、無彩色マークと有彩色マークとでは異なる。そこで、本発明のようにすれば、検出手段における検出特性のばらつきを抑えて第１パターンの検出精度低下を抑制できる。

第１２の発明は、第１から第１１のいずれか一つの発明の画像形成装置であって、サンプル波形と基準波形との位相差と、画像形成位置のずれ量との対応関係情報が記憶される記憶手段を備え、前記検出手段は、前記複数の第１パターンの前記重なり度合いに応じた反射光量に基づきサンプル波形を取得し、前記補正手段は、前記対応関係情報に基づき、前記検出手段で取得されたサンプル波形と前記基準波形との位相差に対応する画像形成位置のずれ量を取得し、そのずれ量に基づき前記第１方向における前記画像形成位置を補正する構成である。
基準波形とサンプル波形との位相差に基づき、画像形成位置のずれ量を比較的容易に検出することができる。

本発明によれば、マーク対の重なり度合いを利用して少なくとも一方向における画像形成位置を補正する構成において、一の方向及び他の方向における画像形成位置の補正精度のばらつきを抑制することができる。

本発明の実施形態について図１から図７を参照して説明する。
（プリンタの全体構成）
図１は、本実施形態のプリンタ１の概略構成を示す側断面図である。なお、以下の説明においては、図１における右側（右方）をプリンタ１の前側（前方）とする。

図１に示すように、プリンタ１（画像形成装置の一例）は、直接転写タンデム方式のカラーレーザプリンタであって、ケーシング３を備えている。ケーシング３の底部には供給トレイ５が設けられ、この供給トレイ５に、被記録媒体（例えば用紙などのシート材）７が積載される。

被記録媒体７は、押圧板９によってピックアップローラ１３に向かって押圧され、ピックアップローラ１３の回転によって、レジストローラ１７へ送られる。レジストローラ１７は、被記録媒体７の斜行補正を行った後、所定のタイミングで、被記録媒体７をベルトユニット２１上へ送り出す。

画像形成部１９は、搬送手段の一例としてのベルトユニット２１、露光手段の一例としてのスキャナ部２３、プロセス部２５、定着器２８などを備えている。なお、本実施形態では、スキャナ部２３及びプロセス部２５が「形成手段」の一例である。

ベルトユニット２１は、一対の支持ローラ２７，２９の間に架設される無端のベルト３１（対象物、担持体の一例）を備える。そして、ベルト３１は、例えば後側の支持ローラ２９が回転駆動することで図１の反時計回り方向に循環移動し、そのベルト３１上に載せた被記録媒体７を後方へ搬送する。

なお、ベルトユニット２１の下側には、ベルト３１に付着したトナー（補正用パターン１３１のトナーを含む）、紙粉等を除去するためのクリーニングローラ３３が設けられている。

スキャナ部２３は、各色画像データに基づき各々オンオフ制御される４つのレーザ発光部（図示せず）を備え、各レーザ発光部からのレーザ光Ｌを、それぞれの色に対応する感光ドラム３７の表面に照射しつつ高速走査する。

プロセス部２５は、例えばブラック，シアン，マゼンタ，イエローの各色に対応して４つ設けられている。各プロセス部２５は、トナー（着色剤の一例）の色等を除いて同一の構成とされている。以下の説明において、色毎に区別する必要がある場合は各部の符号にＢＫ（ブラック），Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）の添え字を付し、区別する必要がない場合は添え字を省略する。

各プロセス部２５は、感光ドラム３７（像担持体、感光体の一例）、帯電器３９及び現像カートリッジ４１等を備えて構成されている。現像カートリッジ４１には、トナー収容室４３、現像ローラ４７等が設けられ、トナー収容室４３内のトナーが現像ローラ４７上に供給される。

感光ドラム３７の表面は、帯電器３９により一様に正帯電される。その後、スキャナ部２３からのレーザ光Ｌにより露光されて、被記録媒体７に形成すべき各色画像に対応した静電潜像が形成される。

次いで、現像ローラ４７上に担持されているトナーが、感光ドラム３７の表面上に形成されている静電潜像に供給される。これにより、感光ドラム３７の静電潜像は、各色のトナー像として可視像化される。

その後、ベルト３１によって搬送される被記録媒体７が感光ドラム３７と転写ローラ５３（転写手段の一例）との間の各転写位置を通る期間に、各感光ドラム３７の表面上のトナー像は、転写ローラ５３に印加される負極性の転写バイアスによって被記録媒体７に順次転写される。こうしてトナー像が転写された被記録媒体７は、定着器２８に搬送される。

定着器２８は、トナー像を担持した被記録媒体７を、加熱ローラ５５及び加圧ローラ５７によって搬送しながら加熱することにより、トナー像を被記録媒体７に定着させる。そして、熱定着された被記録媒体７は、排紙ローラ６１により排紙トレイ６３上に排出される。

（プリンタの電気的構成）
図２は、上述のプリンタ１の電気的構成を示すブロック図である。
プリンタ１は、ＣＰＵ７７、ＲＯＭ７９、ＲＡＭ８１、ＮＶＲＡＭ８３（メモリの一例）、操作部８５、表示部８７、既述の画像形成部１９、ネットワークインターフェイス８９、光学センサ１１１等を備えている。

ＲＯＭ７９には、プリンタ１の動作を制御するための各種プログラムが記録されており、ＣＰＵ７７は、ＲＯＭ７９から読み出したプログラムに従って、その処理結果をＲＡＭ８１やＮＶＲＡＭ８３に記憶させながら、プリンタ１の動作を制御する。

操作部８５は、複数のボタンからなり、ユーザによって印刷開始の指示などの各種の入力操作が可能である。表示部８７は、液晶ディスプレイやランプからなり、各種の設定画面や動作状態等を表示することが可能である。ネットワークインターフェイス８９は、通信回線７１を介して外部のコンピュータ（図示せず）等に接続されており、相互のデータ通信が可能となっている。

（位置ずれ補正処理のための構成）
カラー画像を形成可能なプリンタ１では、被記録媒体７に対する各色画像の形成位置（転写位置）がずれると、色ずれが生じたカラー画像が形成されてしまうため、各色画像の形成位置の合わせが重要である。そして、位置ずれ補正処理は、この色ずれを補正するための処理である。

位置ずれ補正処理では、プリンタ１のＣＰＵ７７が、例えばＮＶＲＡＭ８３から補正用パターン１３１（レジストレーションパターン）のデータを読み出して画像データとして画像形成部１９に与える。このとき、ＣＰＵ７７は制御手段として機能する。画像形成部１９は、上記補正用パターン１３１を、ベルト３１の表面に形成する。そして、ＣＰＵ７７は、次述する光学センサ１１１によって補正用パターン１３１に応じた受光レベルに基づきずれ量を測定して、このずれ量を相殺するようにレーザ走査位置の補正を行うものである。ここで、レーザ走査位置とは、スキャナ部２３が、各色に対応するレーザ光を、各感光ドラム３７上に照射する位置であり、この位置を変えるには、例えば、スキャナ部２３における上記各レーザ光の出射タイミングを変えればよい。

１．光学センサ
光学センサ１１１は、図３に示すように、ベルト３１の後側下方において１または複数台（本実施形態では例えば２台）設けられ、これら２台の光学センサ１１１が左右方向に並んで配置されている。各光学センサ１１１は、発光素子１１３（例えばＬＥＤ）と受光素子１１５（例えばフォトトランジスタ）とを備える反射型のセンサである。具体的には、発光素子１１３は、ベルト３１の表面に対して斜め方向から光を照射し、そのベルト３１の表面からの反射光を受光素子１１５が受光する。発光素子１１３からの光が、ベルト３１上に形成するスポット領域が、光学センサ１１１の検出領域Ｅとなる。

図４は、光学センサ１１１の回路図である。受光素子１１５からの受光信号Ｓ１は、受光素子１１５での受光量レベルが高いほど低いレベルとなり、受光量レベルが低いほど高いレベルとなる。そして、上記受光信号Ｓ１はヒステリシスコンパレータ１１７（比較回路の一例）に入力される。ヒステリシスコンパレータ１１７は、受光信号Ｓ１レベルを検出閾値ＴＨ１，ＴＨ２と比較し、この比較結果に応じてレベル反転する２値化信号Ｓ２を出力する。

２．本実施形態の補正用パターン
図５には、補正用パターン１３１の模式図、及び、この補正用パターン１３１に対する光学センサ１１１からの受光信号Ｓ１の信号波形図が示されている。この補正用パターン１３１は、複数の第１パターン１３０と複数の第２パターン１３２とを有する。なお、補正用パターン１３１は、同じパターンをベルト３１の左右端それぞれに配置する構成（図３参照）であり、図５には、そのうちの片側に形成したパターンの一部が示されている。

［第１パターン］
第１パターン１３０は、主走査方向（ベルト３１による被記録媒体７の搬送方向に直交する方向 第１方向の一例）における画像形成位置のずれを検出するためのパターンである。この第１パターン１３０は、図５に示すように、間隔を空けつつ副走査方向に沿って複数並べられ、各第１パターン１３０は、基準色（例えば無彩色、より詳しくはブラック）のマーク１３３及び調整色（例えばブラック以外の１色）のマーク１３５を有するマーク対１３７（互いに色が異なるマーク対の一例）を有し、両マーク１３３，１３５間の主走査方向における重なり度合いが互いに異なる構成である。

具体的には、第１パターン１３０には、複数のシアン補正用の第１パターン１３０Ｃと、複数のマゼンタ補正用の第１パターン１３０Ｍと、複数のイエロー補正用の第１パターン１３０Ｙと、が含まれている。シアン補正用の第１パターン１３０Ｃは、ブラックマーク１３３及びシアンマーク１３５Ｃのマーク対１３７からなり、複数のマゼンタ補正用の第１パターン１３０Ｍは、ブラックマーク１３３及びマゼンタマーク１３５Ｍのマーク対１３７からなり、複数のイエロー補正用の第１パターン１３０Ｙは、ブラックマーク１３３及びイエローマーク１３５Ｙのマーク対１３７からなる。

複数のシアン補正用の第１パターン１３０Ｃは、主走査方向においてブラックマーク１３３に対するシアンマーク１３５Ｃの重なり度合い（以下、「マーク重なり度合い」という）が、副走査方向に沿って段階的に変化している。具体的には、マーク重なり度合いが最も大きい第１パターン１３０Ｃを先頭に、マーク重なり度合いを所定量ずつ減少させた複数の第１パターン１３０Ｃを副走査方向に沿って配列していく。そして、マーク重なり度合いが最小になると、今度はマーク重なり度合いを所定量ずつ増加させ、マーク重なり度合いが最大になると、再びマーク重なり度合いを所定量ずつ減少させる。なお、マーク重なり度合いは副走査方向に沿って必ずしも段階的に変化させる必要はなく、不規則に変化させた構成であってもよいが、段階的に変化させた構成の方が、後述するサンプル波形Ｗ１の位相（ピーク到来タイミング）をより正確に把握することができる。

なお、最も近くに位置するシアン補正用の第１パターン１３０Ｃ同士のマーク重なり度合いの差は均一である必要はないが、本実施形態では一律の値（例えば１ドット）になっている。図５の例では、シアン用第１パターン１３０Ｃ１と１３０Ｃ２とのマーク重なり度合いの差は、シアン用第１パターン１３０Ｃ２と１３０Ｃ３とのマーク重なり度合いの差に等しい。また、本実施形態では、ブラックマーク１３３とシアンマーク１３５Ｃとは主走査方向の幅が異なる。例えば１ドット分だけ異なる。複数のマゼンタ補正用の第１パターン１３０Ｍ、複数のイエロー補正用の第１パターン１３０Ｙについても同様なので説明は省略する。

次に、各調整色の第１パターン１３０の配置関係について説明する。調整色が複数ある場合、例えば、ベルト３１上に一の調整色のマーク１３５を有する第１パターン１３０を全て形成した後に、他の調整色のマーク１３５を有する第１パターン１３０を全て形成してもよい。しかし、これでは、各調整色によって、ベルト３１上への形成位置及び形成時期が大きく異なる。このため、各調整色の第１パターン１３０をベルト３１の全周に亘って形成しない限り、ベルト３１の回転状態の相違（回転むら）により調整色ごとに画像形成位置の補正精度がばらつくおそれがある。一方、各調整色の第１パターン１３０をベルト３１の全周に亘って形成すると、補正用パターン１３１の全長が長くなり、画像形成位置の補正処理時間が長くなってしまう。

そこで、本実施形態では、複数（３つ）の調整色の第１パターン１３０を所定単位数ずつ順番に形成するようにしている。具体的には、シアン（１３０Ｃ１）、マゼンタ（１３０Ｍ１）及びイエロー（１３０Ｙ１）の各第１パターン１３０を１つずつ形成し、その次に、それらに対してマーク重なり度合いを１ドット分変更したシアン（１３０Ｃ２）、マゼンタ（１３０Ｍ２）及びイエロー（１３０Ｙ２）の各第１パターン１３０を１つずつ形成する構成としている。これにより、各調整色の第１パターン１３０をベルト３１の所定範囲内（全周）において分散して配置することができるため、第１パターン１３０の形成位置が特定の箇所に集中しないことから、ベルト３１の回転むらにより調整色ごとに画像形成位置の補正精度がばらつくことを抑制できる。

［第２パターン］
第２パターン１３２は、副走査方向（上記搬送方向 第２方向の一例）における画像形成位置のずれを検出するためのパターンである。この第２パターン１３２は、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローの各単一色の単色パターン１３２ＢＫ、１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙが所定間隔で副走査方向に沿ってベルト３１上に並べられた構成である。具体的には、この第２パターン１３２は、ブラックパターン１３２ＢＫ、シアンパターン１３２Ｃ、マゼンタパターン１３２Ｍ、イエローパターン１３２Ｙの順で１つずつ含んだグループを複数繰り返し並べた構成になっている。

［第１パターンと第２パターンとの関係］
補正用パターン１３１は、一の第１パターン１３０と他の第１パターン１３０との副走査方向における間に第２パターン１３２を配置した構成になっている。具体的には、第１パターン１３０は、副走査方向において所定数ごとの第２パターン１３２により同数ずつに分けられている。しかも、第１パターン１３０と第２パターン１３２とは、副走査方向において同数（本実施形態では１つ）ずつ交互に配置されている。

また、補正用パターン１３１の副走査方向における全長は、ベルト３１の全周長さ以上である。具体的には、第１パターン１３０については、マーク重なり度合いが最小のものから最大のものを１つずつ所定間隔で並べてなるグループが、ベルト３１上の全周長以上に亘って繰り返し形成される。第２パターン１３２については、各単色パターン１３２ＢＫ、１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙを１つずつ含んだグループが、ベルト３１上の全周長以上に亘って繰り返し形成される。更に、第１パターン１３０及び第２パターン１３２は共に、主走査方向に延びた帯状の外形を有し、且つ、副走査方向において同一幅である。従って、ベルト３１の所定長内に第１パターン１３０及び第２パターン１３２を数多く形成でき、その分だけ画像形成位置の補正精度を向上させることができる。

（位置ずれ補正処理の内容）
ＣＰＵ７７は色ずれ補正タイミングが到来したときに位置ずれ補正処理を実行する。色ずれ補正タイミングは、例えば前回の位置ずれ補正処理からの経過時間または、画像形成を行った被記録媒体の枚数などが、ある基準値に達したときである。

ＣＰＵ７７は、補正用パターン１３１をベルト３１上に形成しつつ光学センサ１１１からの上記２値化信号Ｓ２を取得し、第１パターン１３０に対応するパルス波形と、第２パターン１３２に対応するパルス波形とを分けて以下の処理を行う。なお、各パルス波形が、第１パターン１３０に対応するのか第２パターン１３２に対応するのか、また、どの調整色に対応するのかについては、例えば、各パルス波形の先頭からの順位と、上記補正用パターン１３１における第１パターン１３０及び第２パターン１３２の配列順とを対比することにより認識することができる。

１．第１パターンに対応するパルス波形の処理
以下の説明では、シアン、マゼンタ、イエローの全ての調整色に対して同様の処理を行うため、このうち一調整色の補正用の第１パターン１３０に対する処理を例に挙げて説明する。

ベルト３１の下地はマーク１３３，１３５よりも反射光量が多い。また、調整色のマーク１３５は基準色のマーク１３３よりも反射光量が多い。また、反射光量と受光信号Ｓ１レベルとは大小が反対の関係になる。すなわち、反射光量が多いほど受光信号Ｓ１レベルは低くなり、反射光量が少ないほど受光信号Ｓ１レベルは高くなる。

また、基準色のマーク１３３と調整色のマーク１３５とのマーク重なり度合いによって検出領域Ｅからの反射光量が異なる。これにより、上記マーク重なり度合いが多くなると、その分だけベルト３１の下地の露出範囲が広くなるため、受光信号Ｓ１レベルが低くなり、上記２値化信号Ｓ２のパルス幅（受光信号Ｓ１が検出閾値ＴＨ１（ＴＨ２）の上限値ＴＨＡを上回るタイミングと下限値ＴＨＢを下回るタイミングとの時間差）が狭くなる。これに対して、上記マーク重なり度合いが少なくなると、その分だけベルト３１の下地の露出範囲が狭くなるため、受光信号Ｓ１レベルが高くなり、上記２値化信号Ｓ２のパルス幅が広くなる。なお、図５の波形図では分かり辛いが、実際には、第１パターン１３０のマーク重なり度合いの相違によって受光信号Ｓ１レベルが異なり、更にそれに応じて２値化信号Ｓ２のパルス幅が異なる。ＣＰＵ７７は、上記２値化信号Ｓ２に基づき第１パターン１３０のマーク重なり度合いに応じた各パルス波形のパルス幅を求め、図６に示すように各パルス波形のパルス幅に応じたサンプル波形Ｗ１を取得する。このとき、ＣＰＵ７７及び光学センサ１１１は検出手段として機能する。

続いて、ＣＰＵ７７は上記サンプル波形Ｗ１に基づき主走査方向における各調整色の色ずれ量（ブラックに対する画像形成位置のずれ量）を決定する。具体的には、サンプル波形Ｗ１と基準波形Ｗ２との位相差（例えばピーク到来タイミングの時間差ΔＴ）を求める。ここで、基準波形Ｗ２とは、基準色と調整色との主走査方向における画像形成位置が一致しているときのサンプル波形をいう。また、ＮＶＲＡＭ８３（記憶手段の一例）には、各位相差と画像形成位置のずれ量との対応関係情報が記憶されている。

基準色と調整色との画像形成位置が一致していれば、画像形成部１９は図５に示す通りの補正用パターン１３１をベルト３１上に形成することができる。このときに、ＣＰＵ７７は、上記位相差は略ゼロの値となり、これに対応するゼロの値を示すずれ量データをＮＶＲＡＭ８３から読み出すことになる。

一方、基準色に対して調整色の画像形成位置が主走査方向にずれている場合には、図６に示すように基準波形Ｗ２に対してサンプル波形Ｗ１に位相差が生じ、この位相差に応じたずれ量データをＮＶＲＡＭ８３から読み出す。そして、ＣＰＵ７７は、上記ずれ量データから当該一調整色の基準色に対する主走査方向における画像形成位置のずれ量を決定し、このずれ量を相殺するように画像形成位置を補正して以後の画像形成を行う。このとき、ＣＰＵ７７は補正手段として機能する。なお、本実施形態では、第１パターンの各グループについてずれ量を求めて、全グループのずれ量の平均値を、上記主走査方向における画像形成位置のずれ量として決定する。ここで、一つのグループは、最小パルス幅を生じる第１パターン１３０（図６のサンプル波形Ｗ１の最も左にあるプロットに対応）から最小パルス幅を生じる次の第１パターン１３０（図６のサンプル波形Ｗ１の最も右にあるプロットに対応）までを含む。すなわち、一つのグループは、図６のサンプル波形Ｗ１の全プロットに対応している。

２．第２パターンに対応するパルス波形の処理
ＣＰＵ７７は、第２パターン１３２に対応する上記パルス波形に基づき、基準色パターン１３２ＢＫに対する、各調整色パターン１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙのベルト３１上における相対距離を検出する。具体的には、ＣＰＵ７７は、各単色パターン１３２ＢＫ、１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙに対応する各パルス波形の立ち上がりエッジの到来と立ち下がりエッジの到来との中間タイミングを各単色パターン１３２ＢＫ、１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙの検出タイミングとして求める。そして、基準色パターン１３２ＢＫに対する、各調整色パターン１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙの検出タイミングの時間差から上記相対距離を求める。このとき、ＣＰＵ７７及び光学センサ１１１は検出手段として機能する。

そして、この相対距離が基準距離（基準色と調整色との副走査方向における画像形成位置が一致している場合の相対距離）に対してずれていれば、このずれ量を、当該一調整色の基準色に対する副走査方向における画像形成位置のずれ量を決定し、ずれ量データとしてＮＶＲＡＭ８３に記憶する。そして、ＣＰＵ７７は、上記ずれ量データからこのずれ量を相殺するように画像形成位置を補正して以後の画像形成を行う。このとき、ＣＰＵ７７は補正手段として機能する。なお、本実施形態では、第２パターンの各グループについてずれ量を求めて、全グループのずれ量の平均値を、上記副走査方向における画像形成位置のずれ量として決定する。

３．検出閾値について
第１パターン１３０は、マーク重なり度合いに応じた隙間がありベルト３１が露出する部分を有するものが多く存在するため、第２パターン１３２の単色パターンに比べて受光素子１１５での受光量レベル変化が小さい（図５参照）。また、単色パターン１３２ＢＫ、１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙの中でも唯一の無彩色であるブラックのパターン１３２ＢＫは、特に受光素子１１５での受光量レベル変化が大きい。

そこで、ブラックのパターン１３２ＢＫ検出用として第１検出閾値ＴＨ１（上限値ＴＨＡ１、下限値ＴＨＢ１）を使用し、第１パターン１３０検出用として上記第１検出閾値より低い第２検出閾値ＴＨ２（上限値ＴＨＡ２、下限値ＴＨＢ２）を使用するようにしている。これは、例えば閾値レベルが異なる２つのヒステリシスコンパレータ１１７を利用する方法、或いは、共通のヒステリシスコンパレータ１１７の閾値レベルを設定変更する方法のいずれであってもよい。これにより、各パターン１３０，１３２のパルス波形のパルス幅を検出する際にノイズによる影響を抑制できる。なお、調整色の単色パターン１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙの検出については、本実施形態では第２検出閾値ＴＨ２を使用するが、検出条件によっては第１検出閾値ＴＨ１を使用する構成であってもよい。

（本実施形態の効果）
（１）本実施形態のプリンタ１は、マーク対１３７の重なり度合い（濃度）が互いに異なる複数の第１パターン１３０に基づき主走査方向における画像形成位置を補正する一方で、単色パターン１３２ＢＫ、１３２Ｃ、１３２Ｍ、１３２Ｙからなる第２パターン１３２によって副走査方向における画像形成位置を補正する。そして、ベルト３１上に複数の第１パターン１３０だけを連続的に形成するのではなく、当該複数の第１パターン１３０のうち一の第１パターン１３０と他の第１パターン１３０との副走査方向における間に各第２パターン１３２を形成する。これにより、第１パターン１３０と第２パターン１３２をできる限り近い時期に形成して、ベルト３１の回転状態が同程度の状況下で両方向のずれ量を測定することができる。従って、マーク対の重なり度合いを利用して少なくとも一方向における画像形成位置を補正する構成において、単に主走査方向あるいは副走査方向用のマーク対だけを連続的に形成する従来構成に比べて、主走査方向及び副走査方向における画像形成位置の補正精度のばらつきを抑制することができる。

（２）仮に、第１パターン１３０を、副走査方向において不均一の間隔で形成すると、ベルト３１の回転むらによる影響を均一に抑制できないおそれがある。そこで、本実施形態では、第１パターン１３０を副走査方向において略等間隔でベルト３１上に形成する構成とした。具体的には、第１パターン１３０は、所定数ごとの第２パターン１３２により同数ずつに分けられている。
しかも、第１パターン１３０と第２パターン１３２とは、副走査方向において同数（本実施形態では１つ）ずつ交互に配置されている。これにより、ベルト３１上において第１パターン１３０及び第２パターン１３２がいずれもバランスよく形成されることになり、主走査方向及び副走査方向における画像形成位置の補正精度のばらつきをより確実に抑制できる。

（３）また、第１パターン１３０及び第２パターン１３２を、ベルト３１の全周長さ以上に亘って形成するから、画像形成位置の補正において、ベルト３１の周期的な変動（回転むら）による影響を抑制できる。

（４）また、仮に、補正用パターンを、図５の第２パターン１３２及び図７の第２パターン１４２を交互に並べた構成としても、主走査方向及び副走査方向における画像形成位置のずれを補正できる。しかし、上記第２パターン１３２，１４２はいずれも単色マークからなる。特に有彩色（Ｙ、Ｍ、Ｃ）の単色マークは光散乱が大きいため、隣り合う他のマークとの距離を広げないと、光学センサ１１１での受光波形が干渉し合ってしまい検出精度が低下するおそれがある。これに対して、マーク対の重なり度合いが互いに異なる第１パターン１３０は、その重なり度合いに応じた隙間が形成されるため、その分だけ単色マークに比べて受光波形が小さい。従って、本実施形態によれば、第２パターン１３２，１４２からなる補正用パターンを利用する上記構成に比べて、第１パターンと第２パターンとの距離を狭めることができる。つまり、ベルト３１の所定長内において多くのパターンを形成することができるため、画像形成位置の補正精度を向上させることができる。更に、本実施形態では、ブラックを基準色としており、各第１パターン１３０は全て、ブラックマーク１３３との組合せによるものであるから、有彩色マーク同士の組合せに比べて光散乱がより小さいため、第１パターンと第２パターンとの距離をより確実に狭めることができる。

（５）本実施形態では、共通の光学センサ１１１によって第１パターン１３０及び第２パターン１３２を検出する構成であるから、第１パターン１３０と第２パターン１３２とを別個のセンサで検出する構成に比べて、構成を簡略化できる。このような構成の下、第１パターン１３０及び第２パターン１３２がベルト３１の移動方向において同一幅であるため、同一幅でない構成に比べて、両パターンの色の相違や濃淡を、光学センサ１１１での光学特性に大きく反映させることができ、共通の検出閾値でマーク検出ができるなど、検出処理をより簡素化できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）「対象物」（パターンが形成されるもの）として、上記実施形態では、被記録媒体搬送用のベルト３１であったが、そのベルト３１によって搬送される被記録媒体７（用紙やＯＨＰシートなどのシート材）であってもよい。また、画像形成装置が中間転写方式を採用したものであれば、像担持体に形成された現像剤像を、直接担持する中間転写ベルトであってもよい。

（２）上記実施形態で、第２パターンは単色マークであったが、これに限らず、第２パターンについても重なり度合いが互いに異なる複数のマーク対から構成したものであってもよい。例えば、上記実施形態の図５の補正用パターン１３１に対し、第２パターン１３２の代わりに図７で示した第１パターン１４０と同じ構成のマーク群を利用するのである。

（３）上記実施形態では、第１パターン１３０及び第２パターン１３２は共に、主走査方向に延びた帯状の外形であったが、これに限らず、好ましくは同一方向に延びた形状であれば、長方形に限らず、楕円状などであってもよい。また、主走査方向に限らず、他の方向に延びた形状であってもよい。但し、上記実施形態の構成であれば、第１パターン１３０及び第２パターン１３２をベルト３１上に最も効率よく配置することができる。

（４）上記実施形態では、画像形成装置として、直接転写方式のカラーレーザプリンタを示したが、本発明は、例えば中間転写方式のレーザプリンタやＬＥＤプリンタ等にも適用することができ、さらにはインクジェット方式のプリンタにも適用することができる。また、着色剤を２色、３色或いは５色以上有するプリンタであってもよい。

（５）上記実施形態では、補正用パターン１３１は、第１パターン１３０と第２パターン１３２とを副走査方向において同数ずつ交互に配置した構成としたが、第１パターン１３０と第２パターン１３２とで異なる数ずつ交互に配置した構成であってもよい。但し、上記実施形態のような構成にすれば、第１パターン１３０と第２パターン１３２とをベルト３１上で同じ間隔に配置することができるため、主走査方向及び副走査方向の両方向における画像形成位置の補正精度のずれを抑制できる。

（６）上記実施形態は、マーク対の重なり度合い（濃度）が互いに異なる第１パターン１３０を主走査方向における画像形成位置の補正のために利用する一方で、単色マークからなる第２パターン１３２を副走査方向における画像形成位置の補正のために利用したが、本発明はこれに限られない。例えば、マーク対の重なり度合い（濃度）が互いに異なる第１パターン１４０を副走査方向における画像形成位置の補正のために利用する一方で、単色マーク１４２ＢＫ、１４２Ｃ、１４２Ｍ、１４２Ｙからなる第２パターン１４２を主走査方向における画像形成位置の補正のために利用する構成であってもよい。
具体的には、図７に示すように、複数の第１パターン１４０は、基準色マーク１４３に対して各調整色マーク１４５Ｃ（１４５Ｍ、１４５Ｙ）の副走査方向における重なり度合いが異なる複数のマーク対１４７から構成されている。複数のマーク対１４７の面積は、副走査方向における重なり度合いに応じて変化する。面積が変化すると反射光量及びパルス幅も変化するため、図６のサンプル波形Ｗ１に似た波形が得られる。これを基準波形Ｗ２と同様の基準波形と比較して時間差ΔＴを求め、該ΔＴから副走査方向のずれ量を求める。
第２パターン１４２は、副走査方向に対する傾斜角度が互いに異なる単色のマーク対である。画像形成位置がずれると、光学センサ１１１からの２値化信号Ｓ２に基づき求められるマーク対のマーク間隔が変わるため、この変化量に基づき各色の画像形成位置のずれ量を測定できる。
但し、上記実施形態の構成であれば、第１パターン１４０を利用する上記変形例に比べて、第１パターン及び第２パターン全体の副走査方向における全長を短くできる。

本発明の実施形態１に係るプリンタの概略構成を示す側断面図 プリンタの電気的構成を示すブロック図 光学センサ及びベルトの斜視図 光学センサの回路図 補正用パターンの模式図及び受光信号の信号波形図 サンプル波形と基準波形を示した模式図 変形例の補正用パターンの模式図

１・・・プリンタ（画像形成装置）
２３・・・スキャナ部（形成手段）
２５・・・プロセス部（形成手段）
３１・・・ベルト（対象物、担持体）
７７・・・ＣＰＵ（制御手段、検出手段）
８３・・・ＮＶＲＡＭ（記憶手段）
１１１・・・光学センサ（検出手段）
１３０・・・第１パターン
１３２・・・第２パターン
１３３・・・基準色のマーク（マーク対）
１３５・・・調整色のマーク（マーク対）
ＴＨ１、ＴＨ２・・・検出閾値

Claims (12)

1. 相対的に移動する対象物上に画像を形成する形成手段と、
   互いに色が異なるマーク対を有し両マーク間の第１方向における重なり度合いが互いに異なる複数の第１パターンの画像、及び、当該複数の第１パターンのうち一の第１パターンと他の第１パターンとの、前記対象物の移動方向における間に配置される第２パターンの画像を、前記形成手段に形成させる制御手段と、
   前記対象物上に形成された前記第１パターン及び前記第２パターンを検出する検出手段と、
   前記検出手段による前記第１パターン単独の検出結果に基づき前記第１方向における前記形成手段の画像形成位置を補正し、前記検出手段による前記第２パターン単独の検出結果に基づき前記第１方向とは異なる第２方向における前記画像形成位置を補正する補正手段と、を備える画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置であって、
   前記複数の第１パターンは、前記移動方向において前記第２パターンにより同数ずつに分けられる。
3. 請求項２記載の画像形成装置であって、
   前記第１パターンと前記第２パターンとは、前記移動方向において同数ずつ交互に配置されている、画像形成装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記対象物は、周回移動する担持体であり、
   前記第１パターン及び前記第２パターンからなる画像の前記移動方向における全長は、前記担持体の全周長さ以上である、画像形成装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記第１パターン及び前記第２パターンの外形は、いずれも同方向に延びた形状である、画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置であって、
   前記同方向は、前記移動方向に直交する方向である、画像形成装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記第１方向は、前記移動方向に直交する主走査方向であり、前記第２方向は、前記移動方向に沿った副走査方向であり、
   前記第２パターンは、互いに異なる単一色で形成された複数の単色パターンを有する、画像形成装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
   前記検出手段は、共通の光学センサによって前記第１パターン及び前記第２パターンを検出する構成である、画像形成装置。
9. 請求項８に記載の画像形成装置であって、
   前記第１パターン及び前記第２パターンは、いずれも前記移動方向において同一幅である、画像形成装置。
10. 請求項９に記載の画像形成装置であって、
    前記検出手段における前記第１パターン用の検出閾値と、前記第２パターン用の検出閾値とは、別々の値に設定されている、画像形成装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
    前記第１パターンは、無彩色のマークと有彩色のマークとのマーク対を有する、画像形成装置。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の画像形成装置であって、
    サンプル波形と基準波形との位相差と、画像形成位置のずれ量との対応関係情報が記憶される記憶手段を備え、
    前記検出手段は、前記複数の第１パターンの前記重なり度合いに応じた反射光量の波形の幅に応じたサンプル波形を取得し、
    前記補正手段は、前記対応関係情報に基づき、前記検出手段で取得されたサンプル波形と前記基準波形との位相差に対応する画像形成位置のずれ量を取得し、そのずれ量に基づき前記第１方向における前記画像形成位置を補正する構成である、画像形成装置。

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