JP5137677B2 - カラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像情報に基づいて記録材上にカラー画像を形成するカラー画像形成装置に関するものである。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、高速化のために複数の画像形成部を有し、搬送ベルト上に保持された記録材上に順次異なる色の像を転写する方式が各種提案されている。

しかし、機械精度等の原因により、複数の感光ドラムや搬送ベルトの移動ムラや、各画像形成部の転写位置での感光ドラム外周面と搬送ベルトの移動量の関係等が各色毎に発生し、画像を重ね合わせたときに一致せず、色ずれを生じるという問題がある。特に、レーザスキャナと感光ドラムを有する画像形成部を複数有する装置では、各画像形成部でレーザスキャナと感光ドラム間の距離に誤差があり、この誤差が各画像形成部間で異なると、感光ドラム上でのレーザの走査幅に違いが発生し、色ずれが発生する。

色ずれの例を図２０に示す。７は本来の画像位置を、８は色ずれが発生している場合の画像位置を示す。又、（ｂ）（ｃ）は主走査方向に色ずれがある場合であるが、説明の為、２つの線を副走査方向に離して描いてある。（ａ）は主走査線の傾きずれを示し、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。（ｂ）は主走査線幅のバラツキによる色ずれを示し、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、周波数を高くする。）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。（ｃ）は主走査方向の書き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き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。（ｄ）は副走査方向の書き出し位置誤差を示す。例えば、用紙先端検出からの各色の書き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。

これら色ずれを修正するために、搬送ベルト３上に、各色毎に位置ずれ検出用のパターンを形成し、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、検出したずれ値に応じて、上述した各種調整を実施している。ここで、特に主走査方向の色ずれを検出する方法について説明する。

図２１に位置ずれ検出パターン例を示す。１１と１２は主走査方向の色ずれ値を検出するためのパターンで、搬送方向に対して＋４５度とー４５度傾いた斜線マーク対から成っており、ａ〜ｄは各々ブラック（以下Ｋ）、イエロー（以下Ｙ）、マゼンタ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）を示す。矢印は搬送ベルト３の移動方向を示す。１１と１２の各斜線マークを検出して得られる副走査方向の位置情報をｙ１Ｌａ〜ｄ、ｙ２Ｌａ〜ｄ、ｙ１Ｒａ〜ｄ、ｙ２Ｒａ〜ｄとする。そして、主走査方向に関して、左右各々の各色の位置ずれ値ΔｘＬ、ΔｘＲは、各色の斜線パターン対間の理論距離をｄＫ、ｄＹ、ｄＭ、ｄＣとして、
ΔｘＬＫ＝｛（ｙ２Ｌａ−ｙ１Ｌａ）−ｄＫ｝／２
ΔｘＬＹ＝｛（ｙ２Ｌｂ−ｙ１Ｌｂ）−ｄＹ｝／２
ΔｘＬＭ＝｛（ｙ２Ｌｃ−ｙ１Ｌｃ）−ｄＭ｝／２
ΔｘＬＣ＝｛（ｙ２Ｌｄ−ｙ１Ｌｄ）−ｄＣ｝／２
と
ΔｘＲＫ＝｛（ｙ２Ｒａ−ｙ１Ｒａ）−ｄＫ｝／２
ΔｘＲＹ＝｛（ｙ２Ｒｂ−ｙ１Ｒｂ）−ｄＹ｝／２
ΔｘＲＭ＝｛（ｙ２Ｒｃ−ｙ１Ｒｃ）−ｄＭ｝／２
ΔｘＲＣ＝｛（ｙ２Ｒｄ−ｙ１Ｒｄ）−ｄＣ｝／２
となる。上記の式を式１とする。計算結果の正負からずれ方向が判断出来、各色間の位置ずれ値の差分を計算することによって各色ずれ値が求まる。

ここで、上記で説明した位置ずれは、上述したドラム周期の回転速度ムラだけなく、ギア周期や、ベルト駆動ローラ周期の搬送ムラなど様々な要因の周期の異なる位置ずれがある。これら全てを平均化によって検出誤差の低減を図るためには、様々ある周期の最小公倍数に基づき検出パターンを複数セット並べる必要がある。従来例では、これに対して、上に述べた斜線パターンを副走査方向に複数セット並べてサンプル数を多くし、平均化処理によって検出精度を向上させていた（例えば、特許文献１参照）。しかし、実際のところ、様々ある周期の最小公倍数に基づき検出パターンを形成すると、非常に多くの斜線パターンのセットを形成する必要があり、現実的でない。従って、ある一定の精度を維持できる程度に、複数セットの検出パターンを形成することが一般的に行われている。
特開２００４−０６９８０１号公報

しかしながら、上記従来例では以下のような問題点があった。

感光ドラムの回転速度に関して詳細に検討する。この感光ドラムの回転速度には、駆動モータ、ギア、カップリング偏心などの要因によって速度ムラの影響が重畳され、図１０のような例えばドラム周期ムラ１００の副走査方向の位置ずれが発生することがある（周期ムラとも呼ぶ）。

このような場合、主走査方向の位置ずれ検出で検出誤差が発生し、色ずれ補正の問題となることがある。例えば斜線パターン１１の各マークを１１ａ１と１１ａ２とすると、検出される際、副走査方向に離れているので図１０のように周期ムラの影響により各々異なる位置ずれΔＹ１、ΔＹ２が発生する。そして、式１で算出される主走査方向の位置ずれに副走査方向の位置ずれが重畳される。

これを示したのが図１１（ａ）である。この図１１（ａ）に示されるような斜線パターン１１により主走査方向のずれを検出することは既に周知のことであり、詳細な説明は省略するが、主走査方向のずれが発生すると、１１ａ１や１１ａ２が見かけ上、上下に移動したように検出される。即ち、上下の移動量をもって、左右の移動量に変換し主走査方向の位置ずれが検出誤差として検出されてしまうのである。

ここで、副走査方向及び主走査方向の位置ずれ及び図１０で示した周期ムラ１００のような位置ずれがない場合は、パターン対の検出間隔は理論距離ｄＫとなる。

一方、周期ムラ１００のような位置ずれが発生した場合、検出間隔ｄＫ′はｄＫと異なる結果になる。この場合、主走査方向の位置ずれが発生していないので本来の検出値ΔｘＬＫは０となるべきである。しかしながら結果ｄＫ′−ｄＫ≠０となり、これが検出誤差となる。具体的には図１１（ａ）に示される如くΔＹ１左方向への位置ずれ、ΔＹ２の左方向への位置ずれが検出誤差として現れるのである。

ここで、上述したように、斜線パターンを副走査方向に複数セット並べ平均化処理を行う場合に、実際には、一定の誤差は許容せざるを得ない。

即ち、例えば感光ドラムの劣化等により、周期ムラが大きくなると、上記ΔＹ１、ΔＹ２の検出誤差が大きくなり、これが、上記平均化処理を行った場合に許容誤差を増大させてしまい、色ずれに関して、一定の精度を保てなくなるという問題が発生する。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、周期ムラ１００のような周期ムラの影響による、主走査方向の位置ずれ検出誤差を低減させ、より高精度な色ずれ補正を可能とするカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述の目的を達成するため、以下の構成を備えるものである。
（１）潜像が形成される感光ドラムを有する複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段により形成された画像をベルト上、又は該ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に転写する複数の転写手段と、前記ベルト上に複数色の位置ずれ検出用マークを含む位置ずれ検出用パターンを形成する手段と、前記複数色の位置ずれ検出用マークを検出する検出手段と、前記検出手段の複数色の検出結果から色ずれ値を算出する手段と、前記算出された色ずれ値から前記画像形成手段の画像形成の条件を補正する手段を備えたカラー画像形成装置において、前記ベルトの移動方向となす鋭角の角度が４５°未満である前記位置ずれ検出用マークを第１位置ずれ検出用マークとし、前記位置ずれ検出用パターンには、副走査方向の位置ずれを検出するための第２位置ずれ検出用マークが含まれ、当該第２位置ずれ検出用マークの検出結果に応じて、前記鋭角の角度を変更する変更手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
（２）潜像が形成される感光ドラムを有する画像形成手段と、前記画像形成手段により形成された画像をベルト上、又は該ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に転写する転写手段と、前記ベルト上に位置ずれ検出用マークを含む位置ずれ検出用パターンを形成する手段と、前記位置ずれ検出用マークを検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果から色ずれ値を算出する手段と、前記算出された色ずれ値から前記画像形成手段の画像形成の条件を補正する手段と、装置の状況に応じて、前記位置ずれ検出用マークを前記ベルトの移動方向となす角度が鋭角になる範囲内で変更して形成させる変更手段と、を備えることを特徴とするカラー画像形成装置。

本発明によれば、周期ムラ１００のような周期的変動の影響による、主走査方向の位置ずれ検出誤差を低減させ、より高精度な色ずれ補正を可能とするカラー画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

［画像形成装置の概略構成図］
図１に本発明を適用した画像形成装置の概略構成図を示す。

本発明の実施形態に係る４色すなわち、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置を示すもので、同図において、１は静電潜像を形成する感光ドラム（ａ、ｂ、ｃ、ｄは各々Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃ用を示す）である。また、２は画像信号に応じて露光を行い感光ドラム１上に静電潜像を形成するレーザスキャナ、３は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する、転写ベルトを兼ねた無端状の搬送ベルトである。４は図示しないモータとギア等でなる駆動手段と接続され、搬送ベルト３を駆動する駆動ローラ、５は搬送ベルト３の移動に従って回転し、かつ搬送ベルト３に一定の張力を付与する従動ローラである。更に、６（６Ｌ、６Ｒ）は搬送ベルト３上に形成された位置ずれ検知用パターンを検出する、搬送ベルトの両サイドに設けられた１対の光センサである。

ＰＣからプリントすべきデータがプリンタに送られ、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、用紙カセットから用紙が供給され搬送ベルト３に到達し、搬送ベルト３により用紙が各色の画像形成部に順次搬送される。搬送ベルト３による用紙搬送とタイミングを合せて、各色の画像信号が各レーザスキャナ２に送られ、感光ドラム上に静電潜像が形成され、図示しない現像器でトナーが現像され、図示しない転写部で用紙上に転写される。図１では、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの順に順次画像形成される。その後用紙は搬送ベルトから分離され、図示しない定着器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。

以下、本実施形態における画像形成装置の動作について説明する。

搬送ベルト３上に後述する図２１に示すような位置ずれ検出用パターンを形成し、搬送ベルトの両サイドに設けられた１対の位置ずれ光センサ６で読取り、予め定められた基準色、本実施形態ではＫとして、基準色Ｋとの差を取った各色間の色ずれ値を検出する。検出された色ずれ値の結果に応じて色ずれ補正を行う。なお、この一連の色ずれ補正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。

以下、本実施形態における詳細な色ずれ補正動作を説明する。なお、以下説明する各種色ずれ補正に係る画像形成装置の動作或いは処理が、画像形成手段の画像形成条件を補正或いは調整する手段に相当することとなる。

［傾きの補正に関する動作］
図５、図６は本実施形態における副走査方向の傾きの補正に関する動作を説明する図である。

１は感光ドラム、２はレーザスキャナ、１３はポリゴンミラー、１４は傾き補正レンズ、１６はモータ、１５はカムである。傾き補正レンズ１４は、モータ１６の軸に取り付けられたカム１５によって一方を保持されている。モータ１６が動作してカム１５が回転すると、傾き補正レンズ１４の一方端が、感光ドラム１の回転方向に移動し、ポリゴンミラー１３にて偏向されたレーザ光の感光ドラム１への入射位置が変化する。検出された色ずれ値に応じてモータ１６を動作させて、副走査方向の傾きを補正する。この時、傾き補正レンズ１４は、一方端を基準にして他方端のみ移動するので、画像上では、例えば左端側を固定して、右端側のみ上下するので、同時に副走査方向の書き出し位置も変化する。よって、傾き補正動作による傾き補正レンズ１４の動作量に応じて、副走査方向の書き出し位置も補正される。

［副走査方向の書き出し位置の補正に関する動作］
図２、図３、及び図４は本実施形態における画像形成装置の副走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する図である。

検出した色ずれ値が、例えば、基準色に対し検出色が２と１／４ラインの誤差がある場合は以下のように補正する。但し、この時に、前述した、傾き補正が行われている場合は、傾き補正による書き出し位置の変動も加味した補正値を算出し補正動作を行う。レーザスキャナを用いた系では、ライン毎の書き出し位置を揃えるため、ポリゴンモータ駆動部４３によって駆動されるポリゴンミラーの回転に同期して、ポリゴンミラーの面毎に水平同期信号生成部４１で生成される水平同期信号を用いる。コントローラは、画像形成領域内でライン毎にエンジンから送信される水平同期信号に同期して画像データを送信する。１ライン単位の色ずれ量は、コントローラに送信する水平同期信号のタイミングをライン単位で早く又は遅くすることにより行う。２ライン遅くする場合は、図４に示す副走査方向の基準位置を示す垂直同期信号から、コントローラへの水平同期信号の送信を開始するまでのエンジン内部の水平同期信号のカウント数を＋２にする。１ライン以内の補正は、ポリゴンの面位相を制御することにより行う。基準水平同期信号は、エンジンの内部タイマによって、１ライン周期の間に等間隔で４つ生成される信号である。各色の水平同期信号が、基準水平同期信号の４位相の中の所望の位相に同期するように、ポリゴンの面位相は制御される。そこで、１／４ライン遅くする場合は、１／４位相から２／４位相に基準位相を切り換える。

［主走査幅（全体倍率）の補正に関する動作］
図７は本実施形態における主走査幅（全体倍率）の補正に関する動作を説明する図である。

いわゆるＰＬＬ回路で構成されている。Ｘ′ｔａｌと、Ｘ′ｔａｌの出力を分周する１／Ｎ_Ｒ分周器と、ビデオクロック出力を分周する１／Ｎ_Ｆ分周器と、１／Ｎ_Ｒ分周器及び１／Ｎ_Ｆ分周器の出力の位相差に応じて、極性と幅の異なるパルスを出力する位相比較器を備える。更に、位相比較器の出力を平滑化するローパスフィルタと、入力電圧に応じて出力周波数が異なるＶＣＯ（電圧制御発振器）を有している。ビデオクロック周波数ｆ_Ｖは、Ｘ′ｔａｌの周波数をｆ_Ｘとすると、
ｆ_Ｖ＝（Ｎ_Ｒ／Ｎ_Ｆ）＊ｆ_Ｘ
となり、Ｎ_Ｒ（整数）とＮ_Ｆ（整数）を微調整することにより、ｆ_Ｖが微調整出来る。検出された色ずれ値に応じてＮ_ＲとＮ_Ｆの設定値を変更し、主走査幅を補正する。例えば、幅が狭い方向に色ずれ値が検出された場合は、Ｎ_ＲとＮ_Ｆの比を小さくしてｆ_Ｖを低く（周期を長く）する。この時、ビデオ周波数が変わるので、主走査方向の書き出し位置も変化する（主走査方向の書き出し位置の詳細は後述する）。よって、主走査幅の補正によるビデオクロックの変化量に応じて、主走査方向の書き出し位置も補正される。又、Ｎ_ＲとＮ_Ｆの設定値は、同じ色ずれ値に対しても、コントローラの回路構成により異なる。更に、コントローラの回路構成とＮ_ＲとＮ_Ｆの設定値の関係によって、ビデオクロック周波数のジッタが増加する場合があり、この場合には、他の色も含めた全色の補正値に対し微少な量を加算又は減算させて、ジッタが増加する設定を避ける方法がある。

［主走査方向の書き出し位置の補正に関する動作］
図８、図９は本実施形態における主走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する図である。

検出した色ずれ値が、例えば、複数色のうちの基準色に対し検出色が２と１／４ドットの誤差がある場合は以下のように補正する。但し、この時に、前述した、主走査幅の補正が行われている場合は、主走査幅補正による書き出し位置の変動量も加味した補正値を算出し補正動作を行う。レーザスキャナを用いた系では、ライン毎の書き出し位置を揃えるため、コントローラは、エンジンの水平同期信号生成部４１で生成され、画像形成領域内でライン毎に送信される水平同期信号に同期して、ビデオクロック生成部５１でビデオクロックを生成する。そして、生成されたビデオクロックに同期して、ビデオデータ生成部５２で生成されたビデオデータ（画像データ）を直接エンジンのレーザ駆動部４２に送信する。１ドット単位の色ずれ量は、水平同期信号からビデオデータの送信を開始する位置（画像形成を開始する位置）までの、ビデオクロックのカウント数を変更して行う。２ドット遅くする場合は、カウント数を＋２にする。１ドット以内の補正は、水平同期信号の同期位相を制御することにより行う。サンプリングクロックは、水平同期信号の同期位相を制御するために、ビデオクロックの４倍の周波数を有する。水平同期信号の立ち上がりエッジからの４クロックの中の所望の立ち上がりエッジに同期してビデオクロック（サンプリングクロックの４個分）の出力を開始して、水平同期信号に対するビデオクロックの位相を制御する。そこで、１／４ドット遅くする場合は、１／４位相から２／４位相にサンプリング位相を切り換える。

以下、本実施形態における詳細な色ずれ検出動作を説明する。

［色ずれ補正動作概要に係るフローチャートの説明］
図１２は本実施形態における色ずれ補正動作を説明するフローチャートである。

１．副走査方向の色ずれ補正制御の詳細説明
まず、副走査方向の位置ずれ量を検出するため、図１４に示した横線パターン２０ａ〜ｄ、２１ａ〜ｄを搬送ベルト上に形成する（Ｓ１１０）。各パターンにおいて、添え字ａで示したパターンは基準色Ｋのパターンであり、添え字ｂは検出色Ｙ、添え字ｃは検出色Ｍ、添え字ｄは検出色Ｃのパターンである。矢印は搬送ベルト３の搬送方向を示す。パターンの配置について説明する。ギア、カップリング偏心などの駆動伝達誤差による例えば感光ドラムの回転速度ムラによって、図１５に示すような周期的な位置ずれ１０１が発生する。この位置ずれによって生じてしまう副走査方向の色ずれ検出誤差を小さくするため、位置ずれ周期またはその整数倍周期に検出パターンを複数並べ、各々検出した値を後述する平均化処理を行う。よって、速度ムラの周期をパターン数ｎで割った距離でパターンを等間隔に配置している（１０２）。例えば、速度ムラの周期は感光ドラム１回転周期で、ｎは１０とするものである。

搬送ベルト上に形成されたパターンを前述の光センサ６で各パターンの位置ずれ検出を行う（Ｓ１１１）。図１４において、ｔＬａ（１）〜ｔＬａ（ｎ）、ｔＲａ（１）〜ｔＲａ（ｎ）、ｔＬｂ（１）〜ｔＬｂ（ｎ）等は各パターンの検出タイミングを示しており、搬送ベルト３の搬送速度をｖｍｍ／ｓとすると、各パターンの副走査方向の位置ずれは、
ΔｙＫＬ（ｉ）＝ｖ×ｔＬａ（ｉ）−ｙＫＬｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＫＲ（ｉ）＝ｖ×ｔＲａ（ｉ）−ｙＫＲｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＹＬ（ｉ）＝ｖ×ｔＬｂ（ｉ）−ｙＹＬｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＹＲ（ｉ）＝ｖ×ｔＲｂ（ｉ）−ｙＹＲｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＭＬ（ｉ）＝ｖ×ｔＬｃ（ｉ）−ｙＭＬｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＭＲ（ｉ）＝ｖ×ｔＲｃ（ｉ）−ｙＭＲｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＣＬ（ｉ）＝ｖ×ｔＬｄ（ｉ）−ｙＣＬｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
ΔｙＣＲ（ｉ）＝ｖ×ｔＲｄ（ｉ）−ｙＣＲｉｄｅａｌ（ｉ） （１≦ｉ≦ｎ）
と求まる。

尚、ｙＫＬｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＫＲｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＹＬｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＹＲｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＭＬｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＭＲｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＣＬｉｄｅａｌ（ｉ）、ｙＣＲｉｄｅａｌ（ｉ）（１≦ｉ≦ｎ）は、各パターンの理想位置である。

次に検出された副走査方向の位置ずれから、全パターンの中で最も振れ巾が大きいパターンの最大振れ巾ＰＰ値を算出する（Ｓ１１２）。この振れ巾ＰＰ値により周期ムラの影響がどれほどあるかを特定することができる。まず、各色パターンの最大振れ巾を算出し、
ΔｙＫＬｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＫＬ（１），…，ΔｙＫＬ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＫＬ（１），…，ΔｙＫＬ（ｎ）］
ΔｙＫＲｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＫＲ（１），…，ΔｙＫＲ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＫＲ（１），…，ΔｙＫＲ（ｎ）］
ΔｙＹＬｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＹＬ（１），…，ΔｙＹＬ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＫＬ（１），…，ΔｙＹＬ（ｎ）］
ΔｙＹＲｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＹＲ（１），…，ΔｙＹＲ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＹＲ（１），…，ΔｙＹＲ（ｎ）］
ΔｙＭＬｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＭＬ（１），…，ΔｙＭＬ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＭＬ（１），…，ΔｙＭＬ（ｎ）］
ΔｙＭＲｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＭＲ（１），…，ΔｙＭＲ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＭＲ（１），…，ΔｙＭＲ（ｎ）］
ΔｙＣＬｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＣＬ（１），…，ΔｙＣＬ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＣＬ（１），…，ΔｙＣＬ（ｎ）］
ΔｙＣＲｒａｎｇｅ＝Ｍａｘ［ΔｙＣＲ（１），…，ΔｙＣＲ（ｎ）］
−Ｍｉｎ［ΔｙＣＲ（１），…，ΔｙＣＲ（ｎ）］
この中から、最も振れ巾の大きい値をＰＰ値として以下のように求める。

ＰＰ＝Ｍａｘ［ΔｙＫＬｒａｎｇｅ，ΔｙＫＲｒａｎｇｅ，ΔｙＹＬｒａｎｇｅ，ΔｙＹＲｒａｎｇｅ，ΔｙＭＬｒａｎｇｅ，ΔｙＭＲｒａｎｇｅ，ΔｙＣＬｒａｎｇｅ，ΔｙＣＲｒａｎｇｅ］
式中のＭａｘ［ｖ１，ｖ２，…，ｖｎ］はｖ１〜ｖｎの中で最大値をとる、Ｍｉｎ［ｖ１，ｖ２，…，ｖｎ］は最小値をとる関数である。なお、ここで算出されたＰＰ値は、後述する主走査方向の色ずれ補正制御の中で利用する。

次に、副走査方向の各色ずれ値を算出する（Ｓ１１３）。各検出色と基準色Ｋパターン間の理論距離をｄＹＫ、ｄＭＫ、ｄＣＫとし、搬送ベルト３の両サイドの各色の色ずれ値をΔｙＬ、ΔｙＲとすると、

と求めることができる。尚、式中の平均化は、前述した周期的な位置ずれ１０１による検出誤差を小さくするための処理である。

次に、副走査方向の色ずれ算出結果から色ずれ補正を実行する（Ｓ１１４）。副走査方向の書き出し位置の色ずれは、左右の平均（ΔｙＬ＋ΔｙＲ）／２、傾きは左右の差（ΔｙＲ−ΔｙＬ）から各色算出することができ、この結果に応じて前述した補正方法で補正処理を行う。

２．主走査方向の色ずれ補正制御の詳細説明
図１３は本実施形態における主走査方向の色ずれ補正動作を説明するフローチャートであり、図１２におけるＳ１２０の詳細を示す。なお、ここでは説明を簡略化するために、主走査方向の定常的な位置ずれはないものとして説明を行う。つまり、副走査方向に現れる位置ずれにおいて、上述で説明してきた周期ムラの影響割合が大きい場合を説明する。

Ｓ１１２で求めた副走査方向の位置ずれ最大振れ巾ＰＰ値によってスケールパラメータの設定処理が分かれる（Ｓ１２１）。スケールパラメータとは後述の図１７でも詳しく説明するが、ベルトの移動方向と斜線マーク（検出用マーク）とがなす鋭角が４５°未満である角度をθとした場合に、１／Ｓがｔａｎθとなる。後述で主走査方向の位置ずれを演算するときに、副走査方向の位置ずれ量に１／Ｓを乗算しているが、これは副走査方向の位置ずれ量にｔａｎθを乗算していることになる。

ＰＰ値＜５０［μｍ］の時、後述するスケールパラメータＳを１に設定する。以下同様に、スケールパラメータＳを、５０［μｍ］≦ＰＰ値＜１００［μｍ］で２に、１００［μｍ］≦ＰＰ値＜１５０［μｍ］で３に、１５０［μｍ］≦ＰＰ値＜２００［μｍ］で４に、２００［μｍ］≦ＰＰ値で５に設定する。このような処理の目的は、副走査方向の位置ずれによる主走査方向の検出誤差を後述の方法で小さくするのに、結果として副走査方向分の検出誤差を最大で５０［μｍ］未満になるようにするためである。また、ＰＰ値が２００［μｍ］以上の場合は、スケールパラメータを６以上に設定し、それに応じた処理を行えばよい。尚、条件式やスケールパラメータの数値はこれに限らず、斜線パターン対のパターン間隔や副走査方向の位置ずれ周期、所望の検出誤差精度などに応じて変更してよい。

このステップＳ１１２の処理により、一定の許容誤差範囲内に位置ずれ検出精度を向上させることができる。そして、スケールパラメータが１の場合に、搬送ベルト長一杯に複数の斜線マークからなるパターンが形成されているところ、スケールパラメータが２になると、搬送ベルト２周分にわたってパターンが形成される。また、スケールパラメータが３、４と増加するにつれて、場合によっては、搬送ベルト３周分に分割してパターンが形成される。ここで何故搬送ベルト複数周にわたってパターンを形成するかについて説明する。

図１１（ｂ）を用いて、斜線マークの主走査方向の長さ２００について説明する。斜線マークの主走査方向の長さ２００は、主走査方向の検出範囲の設定によって決まる。例えば、主走査方向の検出範囲を±２［ｍｍ］以内とした場合は、最大＋２［ｍｍ］または−２［ｍｍ］位置ずれしても検出されなくてはいけないので、斜線マークの主走査方向の長さ２００は４［ｍｍ］が最低必要となる。この主走査方向の検出範囲は、斜線マークの角度によらず一定である。この時、斜線マークの角度によって斜線マークの副走査方向の長さが変わる。斜線マークの主走査方向の長さ２００を４［ｍｍ］とした場合、斜線マークの角度θ＝４５°の時は斜線マーク２１１の副走査方向の長さは４［ｍｍ］、斜線マーク２１２も４［ｍｍ］となる。一方、斜線マークの角度θ＝２６．６°の時は斜線マーク２２１の副走査方向の長さは８［ｍｍ］、斜線マーク２２２も８［ｍｍ］となり、４５°の時に比べそれぞれのマークが副走査方向に長くなることがわかる。

ここで、主走査方向のずれを検出するためには、斜線マーク２１１の様な片方向の向きだけでなくそれと対となる斜線マーク２１２の様な向きの異なる斜線マークが必要となる。つまり、斜線マーク２１１と斜線マーク２１２は必ずセットで必要なため、両者で斜線マークの向きが異なるから重ならないようにすると、パターンの全長２１０が各マークの副走査方向の長さの２倍以上となってしまう。よって、斜線マークの角度がより鋭角になればなるほどパターン全長がより長くなってしまう。

また、パターンの全長２１０が各斜線マークの副走査方向の長さの２倍以上になる理由を説明する。斜線マーク２１１と２１２間で少し間が空いている理由は、もし隙間無くくっついていると主走査ずれ＋２［ｍｍ］あった場合（各マークが右に２［ｍｍ］ずれる）、各斜線マークの検出信号が２つではなく１つだけとなり、正しく検知できなくなるためである。そのため、信号が２つ取れる程度に離してあるのである。

以上が、搬送ベルト複数周にわたってパターンを形成する場合が生じて理由である。なお、パターンの形成方法として、例えば図１１（ｂ）における右上向きの斜線マークを連続して形成し、次に右下向きの斜線マークを連続して形成する場合がある。このような場合にも、右上向きの斜線マークと右下向きの斜線マークが切り替わる箇所について、図１１（ｂ）で説明の斜線マーク２２１、斜線マーク２２２の関係があり、結果パターン全長が長くなってしまう。

このように、また、ＰＰ値が大きくなるにつれて、スケールパラメータＳを２、３、４と変更しているので、必要以上にパターンの全長を長くせず、なるべく早期にクリーニング動作に移行することができ、ダウンタイムを極力抑えることができる。また、ＰＰ値が大きくなるにつれて、スケールパラメータＳを２、３、４、・・と変化させるので、色ずれ補正において消費するトナー量も極力削減できる。

スケールパラメータＳに対応する傾斜した斜線パターンを搬送ベルト上に形成する（Ｓ１２２）。斜線パターンは図１６に示したようなパターンで、パターン角度θ（ベルトの移動方向と斜線マークとがなす鋭角が４５°未満である角度）がスケールパラメータＳに応じて異なる。図１７はスケールパラメータＳに対応した、各パターンの詳細図である。格子間隔はプリンタ解像度のドット間隔に対応し、本実施形態では６００ｄｐｉ単位の格子とする。パターンは主走査方向１ドット毎に、スケールパラメータの数値分のドット数だけ副走査方向に段差をつけてパターン角度がついている。図中の角度はＡｒｃＴａｎ［１／Ｓ］［ｄｅｇ］により求まる数値である。

搬送ベルト上に形成されたパターンを前述の光センサ６で各パターンの位置ずれ検出を行う（Ｓ１２３）。図１６において、ｓ１Ｌａ、ｓ２Ｌａ、ｓ１Ｒａ、ｓ２Ｒａ、ｓ１Ｌｂ、ｓ２Ｌｂ、ｓ１Ｒｂ、ｓ２Ｒｂ、ｓ１Ｌｃ、ｓ２Ｌｃ、ｓ１Ｒｃ、ｓ２Ｒｃ、ｓ１Ｌｄ、ｓ２Ｌｄ、ｓ１Ｒｄ、ｓ２Ｒｄは各パターンの検出タイミングを示している。主走査方向に関して左右各々の各色の位置ずれ値ΔｘＬ、ΔｘＲは、各色の斜線パターン対間の理論距離をｄＫ、ｄＹ、ｄＭ、ｄＣとして、
ΔｘＬＫ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｌａ−ｓ１Ｌａ）−ｄＫ｝／２／Ｓ
ΔｘＬＹ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｌｂ−ｓ１Ｌｂ）−ｄＹ｝／２／Ｓ
ΔｘＬＭ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｌｃ−ｓ１Ｌｃ）−ｄＭ｝／２／Ｓ
ΔｘＬＣ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｌｄ−ｓ１Ｌｄ）−ｄＣ｝／２／Ｓ
ΔｘＲＫ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｒａ−ｓ１Ｒａ）−ｄＫ｝／２／Ｓ
ΔｘＲＹ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｒｂ−ｓ１Ｒｂ）−ｄＹ｝／２／Ｓ
ΔｘＲＭ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｒｃ−ｓ１Ｒｃ）−ｄＭ｝／２／Ｓ
ΔｘＲＣ＝−｛ｖ＊（ｓ２Ｒｄ−ｓ１Ｒｄ）−ｄＣ｝／２／Ｓ
と計算して求まる。ＳはステップＳ１２１で求められたスケールパラメータである。

次に、主走査方向の各色ずれ値を算出する（Ｓ１２４）。搬送ベルト３の両サイドの各色の色ずれ値は、
ΔｘＬＹＫ＝ΔｘＬＹ−ΔｘＬＫ
ΔｘＬＭＫ＝ΔｘＬＭ−ΔｘＬＫ
ΔｘＬＣＫ＝ΔｘＬＣ−ΔｘＬＫ
ΔｘＲＹＫ＝ΔｘＲＹ−ΔｘＲＫ
ΔｘＲＭＫ＝ΔｘＲＭ−ΔｘＲＫ
ΔｘＲＣＫ＝ΔｘＲＣ−ΔｘＲＫ
と求めることができる。

ここで、図１６の例では、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃについて、夫々左右に一組ずつの斜線パターンが示される場合を説明したが、左右に複数組ずつある場合でも主走査方向の各色のずれ値を算出することができる。各色について左右に複数組ずつある場合は、例えば上述のΔｘＬＹＫが、まずΔｘＬＹＫ１、ΔｘＬＹＫ２・・というように複数求められ、これらの平均値が主走査のずれ値として算出される。ΔｘＬＣＫ、ΔｘＲＹＫ、ΔｘＲＭＫ、ΔｘＲＣＫについても同様である。

また、課題でも述べたように、様々な周期の周期ムラによって発生する副走査方向の位置ずれを平均化処理で全て除去することは現実的には難しく、ある一定程度は検出誤差として残る。この時に検出誤差は左右のどちらかに偏ったものとなる。これは、複数セットのパターンの配置がある周期の搬送ムラに対して偏りを持ってしまう為であり、様々ある周期の搬送ムラを現実的な長さの中で配置するためには、この偏りは許容せざるを得ない。しかし、主走査方向のずれ検出においては、マークの角度を４５°より鋭角にすることで、個々のマークにおける副走査方向の位置ずれによる検出誤差を小さくでき、平均化処理で除去しきれず残った全体の検出誤差も小さくすることが出来る。

ここで、図１４における横線マーク２０ａ〜ｄ、２１ａ〜ｄを用い副走査方向の位置ずれを検出する形態に代わって、図１１（ａ）で示される斜線マークを用い副走査方向の位置ずれを検出する仕組みが従来から知られている。横線パターンに限らず、例えば特開２００２−２３４４５号公報に示されたような、斜線パターンで副走査方向の位置ずれを検出しても良い。このときに、図１１（ａ）のΔＹ１やΔＹ２の大きさは、斜線マークの角度が変更されても、差異がでない。図１０のマーク１１ａ１やマーク１１ａ２と点線との交点があるが、この交点を中心にマーク１１ａ１やマーク１１ａ２が回転しうる形で角度が変更されるからである。言い換えれば、ΔＹ１やΔＹ２周期ムラに依存するものあり、角度の変更により変わってくるものではない。また、斜線マークの角度を小さくした場合に、主走査方向の定常的な位置ずれがΔＹ１やΔＹ２に大きく現れる。しかし、実際には、転写ベルト１周にわたって斜線マーク形成及び検出を行った場合に、ΔＹ１やΔＹ２の総和は零に収束することが出願人の実験で確認されている。このように、斜線マークの角度を変更したとしても、副走査方向の色ずれ検出精度が落ちる事態等は発生せず、位置ずれ検出用パターンの全長が長くなる以外にはデメリットがない。

次に、主走査方向の色ずれ算出結果から色ずれ補正を実行する（Ｓ１２５）。主走査方向の書き出し位置の色ずれは、左右の平均（ΔｘＬ＋ΔｘＲ）／２、全体倍率は左右の差（ΔｘＲ−ΔｘＬ）から各色算出することができ、この結果に応じて前述した補正方法で補正処理を行う。

なお、上の説明では、簡略化の為、主走査方向の定常的な位置ずれはないものとしてきたが、主走査方向の定常的な位置ずれがある場合には、ステップＳ１２４で求められた色ずれ量に、その主走査方向の定常的な位置ずれがそのまま加算される形となる。従って、上記説明してきたフローチャートは、定常的な主走査方向の位置ずれがある場合にも、有効である。

また、本実施例では一度横線パターン（第２位置ずれ検出用マークによるパターン）を搬送ベルト上に形成し位置ずれ検出してから、その後に斜線パターン（第１位置ずれ検出用マークによるパターン）を形成するとした。しかし、検出時間の短縮化を考慮し、前回のスケールパラメータ設定値を見て横線パターン、斜線パターンを一度に形成するとしてもよい。更にこの時、ＰＰ値が前回より増加してスケールパラメータの変更した時は、斜線パターンだけ再度形成し主走査方向の位置ずれ検出をするとしてもよい。また、複数の斜線パターン、例えば前回のスケールパラメータＳの±１の分も含めた合計３つの斜線パターンを、前述したのと同様に横線パターンとで一度で形成してもよい。そして、横線パターンのＰＰ値検知結果から得られる新しいスケールパラメータＳが前回とは異なる結果が得られても、複数の斜線パターンの中から新しいＳに合う、または最も近い斜線パターンを検出するなどしてもよい。

また、上でも一度説明したが、本実施例では副走査方向の位置ずれを検出するパターンとして図１４に示したような横線パターンとした。しかし、この横線パターンに限らず、特開２００２−２３４４５号公報に示されたような斜線パターンで副走査方向の位置ずれを検出してもよい。即ち、副走査方向の位置ずれを検出できれば、あらゆる位置ずれ検出パターンを適用することができる。

また、本実施例ではスケールパラメータを設定するために副走査方向の位置ずれ検出結果の最大振れ巾ＰＰ値で、主走査方向の位置ずれ検出誤差を見積もった。しかし、これに限らず、感光ドラムやベルト駆動のためのローラの回転軸に回転速度を検出するためのエンコーダー等の装置を取付け、回転速度変動の状況を測定した結果から主走査方向の位置ずれ検出誤差を見積もってもよい。

また、本実施例では斜線パターンを全色で同じスケールパラメータを用いて同じパターン角度とした。しかし、色毎や左右パターン毎にスケールパラメータを設定し、各々異なるパターン角度を持つ斜線パターンとしてもよい。

以上より、本実施形態における色ずれ検出方法を行えば、副走査方向の位置ずれによる主走査方向の位置ずれ検知誤差を低減し、色ずれ量を正確に検出することができる。そのため、色ずれを正確に補正でき、色ずれが小さい高画質な画像形成装置を提供することができる。

また、主走査方向の検出誤差を生じさせる位置ずれは、周期的なものだけではなく、周期性のないものや、紙の突入など突発的なものがあるため、平均化処理だけでは検出誤差を低減できない場合もある。本実施例では、そのような場合にも柔軟に対応することができる。

本実施形態の画像形成装置では、位置ずれ検出パターンにスムージング処理を施した斜線パターンを用いることを特徴とする。

図１８において実施例１における搬送ベルト上に形成された斜線パターン（スケールパラメータＳ＝３の場合）の詳細を拡大した図と、パターン位置を検出する光センサ６の検出エリア３００を示している。搬送ベルト上に形成された斜線パターンが矢印で示した方向に搬送され、検出エリア３００とパターンとが重なる部分の面積率に応じて検出信号が変化する。通常は面積率に比例していて、その信号の立ち上がり、立ち下りを検知した位置の平均化などの処理によってパターン位置の検出を行う。検出エリア３００が小さい場合、斜線パターンのジャギー（段差）が位置検出精度に影響を与えることがある。特に、斜線パターンのパターン角度が小さい場合は、マークの段差が大きく、検出信号の立ち上がり、立ち下りの検知が不安定になり、結果、位置検出精度を低下させることがある。

図１９は本実施形態における斜線パターン（スケールパラメータＳ＝３の場合）の詳細を拡大した図で、斜線部は不図示のＰＷＭ処理によるパルス幅変調などによりパターン画像にスムージング処理をかけたドット部分である。このようなスムージング処理を行うことによって、スケールパラメータＳが大きく、斜線マークのパターン角度が小さくなっても、ジャギーを小さくすることができる。

よって、本実施形態における斜線パターンにスムージング処理を施せば、安定的にパターンの位置検出ができ、色ずれ量をより正確に検出可能となるため、色ずれを正確に補正でき、色ずれが小さい高画質な画像形成装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る画像形成装置の全体を構成図 本発明の実施例に係る副走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する第１の図 本発明の実施例に係る副走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する第２の図 本発明の実施例に係る副走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する第３の図 本発明の実施例に係る副走査方向の傾きの補正に関する動作を説明する第１の図 本発明の実施例に係る副走査方向の傾きの補正に関する動作を説明する第２の図 本発明の実施例に係る主走査幅の補正に関する動作を説明する図 本発明の実施例に係る主走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する第１の図 本発明の実施例に係る主走査方向の書き出し位置の補正に関する動作を説明する第２の図 副走査方向の周期的な位置ずれを示す図 （ａ）副走査方向の位置ずれによる斜線パターン対のずれを示す図、（ｂ）斜線マークの主走査方向の長さについて説明するための図 第一の実施形態における色ずれ補正制御を説明するフローチャート 第一の実施形態における主走査方向の色ずれ補正制御を説明するフローチャート 第一の実施形態における副走査方向の位置ずれ検出する横線パターンを説明する図 第一の実施形態における横線パターンの配置を説明する図 第一の実施形態における主走査方向の位置ずれ検出する斜線パターンを説明する図 第一の実施形態における斜線パターンのパターン角度が異なる種類を説明する図 第一の実施形態における斜線パターンによる位置検出精度を説明する図 第二の実施形態におけるスムージング処理を施した斜線パターンを説明する図 従来の画像形成装置の各種色ずれを説明する図 従来例に係る主走査方向の位置ずれ検出用パターンを説明する図

符号の説明

１ 感光ドラム（画像形成手段に対応）
２ レーザスキャナ（画像形成手段に対応）
３ 搬送ベルト（ベルトに対応）
４ 駆動ローラ
５ 従動ローラ
６Ｌ、６Ｒ 光センサ（検出手段に対応）
７ 本来の画像位置
８ 色ずれが発生している場合の画像位置
１１ 色ずれ検出パターン
１２ 色ずれ検出パターン
１３ ポリゴンミラー
１４ 傾き補正レンズ
１５ カム
１６ モータ
４０ エンジン制御部
４１ 水平同期信号生成部
４２ レーザ駆動部
４３ ポリゴンモータ駆動部
４４ ポリゴンモータ位相制御部
４５ 基準水平同期信号生成部
５０ 画像制御部
５１ ビデオクロック生成部
５２ ビデオデータ生成部
１００ 周期ムラ
１０１ 周期的な位置ずれ
２００ 斜線マークの主走査方向の長さ
３００ 検出エリア

Claims (6)

1. 潜像が形成される感光ドラムを有する複数の画像形成手段と、
   前記複数の画像形成手段により形成された画像をベルト上、又は該ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に転写する複数の転写手段と、
   前記ベルト上に複数色の位置ずれ検出用マークを含む位置ずれ検出用パターンを形成する手段と、
   前記複数色の位置ずれ検出用マークを検出する検出手段と、
   前記検出手段の複数色の検出結果から色ずれ値を算出する手段と、
   前記算出された色ずれ値から前記画像形成手段の画像形成の条件を補正する手段を備えたカラー画像形成装置において、
   前記ベルトの移動方向となす鋭角の角度が４５°未満である前記位置ずれ検出用マークを第１位置ずれ検出用マークとし、前記位置ずれ検出用パターンには、副走査方向の位置ずれを検出するための第２位置ずれ検出用マークが含まれ、当該第２位置ずれ検出用マークの検出結果に応じて、前記鋭角の角度を変更する変更手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記位置ずれ検出用マークはスムージング処理が施されている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。
3. 潜像が形成される感光ドラムを有する画像形成手段と、
   前記画像形成手段により形成された画像をベルト上、又は該ベルト上に保持されつつ搬送される記録材上に転写する転写手段と、
   前記ベルト上に位置ずれ検出用マークを含む位置ずれ検出用パターンを形成する手段と、
   前記位置ずれ検出用マークを検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果から色ずれ値を算出する手段と、
   前記算出された色ずれ値から前記画像形成手段の画像形成の条件を補正する手段と、
   装置の状況に応じて、前記位置ずれ検出用マークを前記ベルトの移動方向となす角度が鋭角になる範囲内で変更して形成させる変更手段と、を備えることを特徴とするカラー画像形成装置。
4. 前記位置ずれ検出用マークと前記ベルトの移動方向とがなす角度は４５°未満であることを特徴とする請求項３に記載のカラー画像形成装置。
5. 前記装置の状況とは、副走査方向の位置ずれ量の検出結果であることを特徴とする請求項３又は４に記載のカラー画像形成装置。
6. 前記装置の状況とは、前記感光ドラム又は前記ベルトの回転速度を検出した検出結果であることを特徴とする請求項３又は４に記載のカラー画像形成装置。

Images