JP5181594B2 - 位置ずれ補正装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電写真方式の画像形成に際し、転写体に形成される複数色の現像剤像同士の位置ずれを補正する位置ずれ補正装置、画像形成装置に関するものである。

カラー複写機やカラーレーザプリンタに代表される画像形成装置のうち、特にタンデム方式の画像形成装置においては、イエロー、シアン、マゼンタ、黒の４色の現像剤たるトナーによるトナー画像を転写体（転写ベルト又は転写紙）に順次重ねて転写するため、各色のトナー画像の位置が相対的にずれる虞があり、このような各色のトナー画像の位置ずれが色ずれを引き起こすことになる。かかる色ずれは各色のトナー画像を転写紙に定着して形成されるカラー画像の品質に大きく影響するものであるから、この種の画像形成装置では色ずれ（位置ずれ）を抑制することが重要な技術課題となっている。

例えば、特許文献１には、基準色パターンと補正対象色パターン（補正用トナー画像）を重畳して中間転写体上に形成された複数のパッチからなる位置ずれ補正パターンを光学的に読取り、この読取り結果に基づいて各色の位置ずれを補正する位置ずれ補正装置において、前記位置ずれ補正パターンを反射型フォトセンサによって光学的に読み取ったときの正反射成分および／または拡散反射成分を検出する検出手段と、前記検出された正反射成分および／または拡散反射成分に基づいて位置ずれを補正する補正手段とを備え、前記位置ずれ補正パターンを反射型フォトセンサによって光学的に読み取ったときの正反射成分の出力に基づいて中間転写体の光沢度を設定し、拡散反射成分の出力に基づいて明度を設定するようにしたものが記載されている。また、特許文献２には、像担持体若しくは転写材担持体上に色トナーの基準画像（補正用トナー画像）を形成し、基準画像からの反射光を拡散反射型と正反射型の濃度検知手段により検知し、その時の正反射型濃度検知手段の出力値と拡散反射型濃度検知手段の出力値に基づいて拡散反射型濃度検知手段の出力値の補正を行うようにした画像形成方法（装置）が記載されている。
特開２００５−３１２２７号公報 特開２００２−２３６４０２号公報

ところで、特許文献１や２に記載されているような従来技術では、１つの発光素子に対して正反射光成分を受光するための受光素子と拡散反射光成分を受光するための受光素子とを具備した検出器で補正用トナー画像を検出しているが、受光素子を１つしか具備しない検出器を用いれば、当該１つの受光素子によって受光する正反射光成分のみに基づいて補正用トナー画像を検出することで検出器の小型化とコストダウンを図ることができる。

ここで、転写体の法線方向と平行な平面内で発光素子の光軸と受光素子の光軸とが転写体表面で交差し且つ両光軸と転写体の法線とのなす角が一致するように上記検出器を配設すれば、受光素子で受光する反射光の大半が正反射光成分となって拡散反射光成分の影響を実質的に無視することができる。しかしながら、検出器の製造ばらつきなどが原因で発光素子の光軸と受光素子の光軸がずれてしまった場合、受光素子で受光する反射光における拡散反射光成分の影響が無視できなくなって検出器の検出精度が低下してしまう虞があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、安価な構成でありながら補正用トナー画像を精度よく検出できる位置ずれ補正装置、画像形成装置を提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、転写体の搬送方向に沿って一列に配置された複数の像担持体と、帯電された各像担持体を露光することで静電潜像を形成する露光手段と、各像担持体毎に互いに異なる色の現像剤で静電潜像を現像する複数の現像手段と、転写体を搬送する搬送手段と、像担持体上で静電潜像を現像した各色の現像剤を転写体に転写して現像剤像を形成する転写手段とを備えた画像形成装置に用いられ、露光手段、現像手段、転写手段によって転写体に形成される各色毎の現像剤像からなる位置ずれ補正用パターンを光学的に検出するとともに、検出された各色の位置ずれ補正用パターンの相対的な位置関係に基づいて露光手段を制御することにより転写体に転写される各色の現像剤像同士の位置ずれを補正する位置ずれ補正装置において、転写体に向けて光を出射する発光素子及び当該光が転写体並びに位置ずれ補正用パターンに反射した反射光を受光する単一の受光素子を有する検出手段と、転写体の搬送方向に沿って並ぶ複数の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させるパターン形成手段とを備え、パターン形成手段は、転写体上における発光素子の照射範囲を検出する第１の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させ、検出手段の検出結果に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの当該搬送方向に直交する方向における位置を求めるとともに当該位置に基づいて、前記直交方向に沿った位置ずれ補正用パターンの形成領域が、転写体上における受光素子の受光領域内となるように、第１の位置ずれ補正用パターンの後の第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、第１の位置ずれ補正用パターンは、前記直交方向に平行な帯状の第１パターンと、転写体の搬送方向に対して０度より大きく且つ９０度より小さい所定の傾斜角で傾斜する帯状の第２パターンとからなり、パターン形成手段は、検出手段による第１パターン及び第２パターンの検出結果に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの直交方向における位置を求めることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、第２の位置ずれ補正用パターンは、前記直交方向に平行な帯状の第１パターンと、転写体の搬送方向に対して０度より大きく且つ９０度より小さい所定の傾斜角で傾斜する帯状の第２パターンとからなることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、前記傾斜角が４５度であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、パターン形成手段は、前記直交方向に沿った第１の位置ずれ補正用パターンの形成領域が、転写体上における受光素子の受光領域を含むように画像形成装置に形成させることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、パターン形成手段は、前記搬送方向に沿って複数の第１の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させるとともに当該複数の第１の位置ずれ補正用パターンの検出手段による検出結果に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの前記直交方向における位置を求めることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項１〜６の何れか１項の発明において、パターン形成手段は、前記検出結果に代えて、予め設定された設定値に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの前記直交方向における位置を求めることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか１項の発明において、パターン形成手段は、前記搬送方向に沿った形成領域若しくは前記直交方向に沿った形成領域、前記傾斜角に直交する方向に沿った形成領域の少なくとも何れか一つの形成領域が発光素子から出射される光ビームの転写体上における照射範囲以上且つ転写体上における受光素子の受光領域未満となるように第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８の何れか１項の発明において、パターン形成手段は、前記直交方向に沿った形成領域の中心と発光素子から出射される光ビームの転写体上における照射範囲の中心とが一致し且つ搬送方向に沿って隣接する位置ずれ補正用パターンの最短の間隔が転写体上における受光素子の受光領域以上となるように第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項１〜９の何れか１項の発明において、パターン形成手段は、発光素子から出射される光ビームの転写体上における照射範囲並びに転写体上における受光素子の受光領域として予め設定される値を使用することを特徴とする。

請求項１の発明は、請求項３の発明において、第２の位置ずれ補正用パターンにおける第１パターンを正方形状としたことを特徴とする。

請求項１２の発明は、請求項１〜１１の何れか１項の発明において、現像手段は、黒色の現像剤を使用するものと、黒色以外の現像剤を使用するものとを含み、パターン形成手段は、少なくとも黒色以外の現像剤像によって第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする。

請求項１３の発明は、上記目的を達成するために、転写体の搬送方向に沿って一列に配置された複数の像担持体と、帯電された各像担持体を露光することで静電潜像を形成する露光手段と、各像担持体毎に互いに異なる色の現像剤で静電潜像を現像する複数の現像手段と、転写体を搬送する搬送手段と、像担持体上で静電潜像を現像した各色の現像剤を転写体に転写して現像剤像を形成する転写手段と、請求項１〜１２の何れか１項の位置ずれ補正装置とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、一つの受光素子のみで検出する安価な構成でありながら位置ずれ補正用パターンを精度よく検出することができる。

以下、本発明の技術思想をタンデム方式のカラーレーザビームプリンタからなる画像形成装置並びに位置ずれ補正装置に適用した実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術思想が適用可能な画像形成装置並びに位置ずれ補正装置はカラーレーザビームプリンタに限定されるものではなく、カラー複写機やファクシミリなどの静電写真方式を採用する画像形成装置並びに位置ずれ補正装置全般に適用可能である。

図２は本実施形態の画像形成装置における要部の概略構成図、図３は要部のブロック図である。

各々異なる色（イエロー：Ｙ、シアン：Ｃ、マゼンタ：Ｍ、黒：Ｋ）の画像（トナー画像）を形成する第１〜第４の画像プロセス部６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｋが、転写体としての転写紙４を搬送する転写ベルト５に沿って一列に配置されている。転写ベルト５は、図示しないモータに駆動されて回転する駆動ローラ８と従動回転する従動ローラ７との間に架設されており、駆動ローラ８の回転によって図２中の矢印方向に回転駆動される。転写ベルト５の下部には、転写紙４が収納された給紙トレイ１が設けられている。給紙トレイ１に収納された転写紙４のうちで最上位置にある転写紙４が画像形成時に転写ベルト５に向けて給紙ローラ２によって給紙され、静電吸着によって転写ベルト５上に吸着される。吸着された転写紙４は、第１の画像プロセス部６Ｙに搬送されてイエローのトナーによる画像形成が行われる。第１〜第４の画像プロセス部６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｋは、円筒状に形成された像担持体たる感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋと、感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの周囲に配置された帯電器１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋ、露光器１１、現像器１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋ及び感光体クリーナ１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋで構成されている。

露光器１１は、図４に示すように各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋと一対一に対応する合計４つのレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４と、レーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から出射されたレーザ光を反射させる複数の反射面を有したポリゴンミラー２０と、ポリゴンミラー２０で反射された反射光を感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの表面に集光するｆθレンズ２１等の光学系とを具備しており、ポリゴンミラー２０を回転させることで円筒形状の各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの表面を軸方向に沿って露光するとともに、感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋが軸回りに回転することで周方向（転写紙４の搬送方向）に沿って露光する。図４に示す露光器１１においては、イエロー用の感光体９Ｙとシアン用の感光体９Ｃをそれぞれ露光するためにレーザ光源ＬＤ１，ＬＤ２から出射されるレーザ光がポリゴンミラー２０の一の反射面で同時に反射され、同じくマゼンタ用の感光体９Ｍと黒用の感光体９Ｋをそれぞれ露光するためにレーザ光源ＬＤ３，ＬＤ４から出射されるレーザ光がポリゴンミラー２０の他の反射面（前記一の反射面の正反対の反射面）で同時に反射されるようになっている。

カラー画像の形成に際しては、あらかじめ、カラー画像読み取り装置やパーソナルコンピュータのプリンタドライバなどから与えられた色分解画像信号が、その強度レベルをもとにしてＣＰＵ４０で色変換処理を受け、黒（Ｋ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ）のカラー画像データに変換され、露光器１１の書込制御部２２に出力される。

画像形成が開始されると、まず、各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの表面が暗中にて帯電器１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにより一様に帯電された後、書込制御部２２がＣＰＵ４０から受け取った各色のカラー画像データに基づいてレーザダイオード制御部２３を介してレーザ光源ＬＤ１〜ＬＤ４から変調されたレーザビームを出射させるとともに、ポリゴンミラー制御部２４を介してポリゴンミラー２０を回転させることで各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの表面にカラー画像データに対応したパターンが露光されて静電潜像が形成される。なお、ポリゴンミラー２０によるレーザビームの主走査と転写紙４の搬送方向に対するレーザビームの副走査とは、ｆθレンズ２１を通過したレーザビームを折り返しミラー２５ａ，２５ｂで反射した反射光をフォトダイオードのような受光素子２６ａ，２６ｂで検出し、受光素子２６ａ，２６ｂの出力に基づいて同期検知制御部２７から書込制御部２２に同期信号を出力することで同期が取られる。この他、露光器１１には基準クロック信号を発生する発振器２８、発振器２８から出力される基準クロックを１／Ｍに分周する分周器２９、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路３０、ＰＬＬ回路３０の出力信号を１／Ｎに分周する分周器３１で構成される従来周知のクロックジェネレータが設けられている。このクロックジェネレータは、書込制御部２２によって２つの分周器２９，３１の分周数Ｍ，Ｎが任意に設定され、基準クロックの周波数をＮ÷Ｍの分周数で分周してレーザダイオード制御部２３に出力する。従って、書込制御部２２が設定する分周数Ｍ，Ｎに応じてレーザダイオード制御部２３によるレーザ光源ＬＤの発光タイミングを調整することが可能となっている。

各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ上に形成された静電潜像が、各現像器１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋにより現像されることによって各色のトナー画像が形成され、これらのトナー画像が、各色用の感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋと転写器１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋの対向部である各色の転写位置において、転写ベルト５によって順次搬送される転写紙４上に重ねる形で転写されてカラー画像が得られる。そして、転写後の転写紙４は転写ベルト５から分離されて定着器１５に送り出され、定着器１５でカラー画像が定着された後、図示しない排紙部に排紙される。また、転写紙４にトナー画像を転写した後、各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ上に残ったトナーは各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋに対応して設けられた感光体クリーナ１３Ｙ，１３Ｃ，１３Ｍ，１３Ｋにより除去されて次の画像形成を行う準備が整えられる。

ここで、各色のトナー画像を転写紙４上で重ね合わせる際の位置合わせは、給紙トレイ１から給紙されて転写ベルト５で搬送される転写紙４が各色の転写位置に搬送されるタイミングと、各感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ上のトナー画像が転写位置に移動させられるタイミングとが各色のトナー画像について全て一致するように、露光器１１による各色の露光開始時間を設定することで行われる。

しかしながら、４つの感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ同士の軸間距離の誤差、感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの平行度誤差、折り返しミラーなどの光学系の設置誤差、書き込みタイミング誤差等に起因して、本来重ならなければならない位置で各色のトナー画像が重ならず、各色のトナー画像間で位置がずれた画像が形成される虞がある。これらの誤差は初期的に調整を行っても、感光体９や現像器１２を含む作像ユニットの交換、メンテナンス、製品の運搬等によって誤差が生じるばかりか、複数枚の画像形成後の機構の温度膨張によっても経時的に誤差が変動するため、より短いレンジで調整を行う必要が出てくる。

上述のような誤差が原因で各色のトナー画像間に生じる位置ずれ（色ずれ）には、以下の５種類があることが従来より知られている（例えば、特開平１１−６５２０８号公報、特開２００２−２４４３９３号公報等参照）。

・スキュー
・副走査方向のレジストずれ
・副走査方向のピッチムラ
・主走査方向のレジストずれ
・主走査方向の倍率誤差
そこで、本実施形態の画像形成装置では、上記公報に記載されている従来例と同様に、転写紙４に対して実際のカラー画像形成を行うに先立ち、各色の位置ずれ補正を行っている。すなわち、転写ベルト５上に図６に示すような各色の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_K（ｎ＝１，２）からなる位置ずれ補正用パターンを形成し、当該位置ずれ補正用パターンにおける補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kを検出手段で検出し、ＣＰＵ４０にて検出手段による検出結果から各色のトナー画像間に生じている位置ずれ量を求め、露光器１１における露光開始時間の設定を変更する等の方法で位置ずれ（色ずれ）を補正している。ここで、補正用トナー画像のパターンは、主走査方向に平行な直線部を有した短冊状のもの（以下、第１の補正用トナー画像ＴＭ１_Y，ＴＭ１_C，ＴＭ１_M，ＴＭ１_Kと呼ぶ。）と、主走査方向及び副走査方向と各々４５度の角度で交差する直線部を有した短冊状のもの（以下、第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Y，ＴＭ２_C，ＴＭ２_M，ＴＭ２_Kと呼ぶ。）とが所定の間隔を開けて副走査方向に一列に並べて形成されている（図６参照）。

検出手段は、転写ベルト５に対して主走査方向の両端並びに中央に対向して設置された３つ（図３では２つのみ図示）の検出器１６と、これら３つの検出器１６を制御する検出器制御部１７とで構成される（図３参照）。図５に示すように、検出器１６は転写ベルト５に対向配置された発光素子１６ａ並びに受光素子１６ｂで構成され、検出器制御部１７で発光制御された発光素子１６ａの出射する光が、各色のトナーよりも反射率の高い転写ベルト５の表面で反射して受光素子１６ｂで受光されるようになっており、受光素子１６ｂにおける受光光量に対応したレベルを有する検出信号がＡ／Ｄ変換器５４でＡ／Ｄ変換されてＣＰＵ４０に入力されている。つまり、転写ベルト５上に形成された補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kによって反射光の光量が減少する分だけ受光素子１６ｂの受光光量が減少するため、補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kが検出器１６を通過するタイミングを検出することができる。

本発明の要旨である位置ずれ補正装置は、上記検出手段、ＣＰＵ４０、位置ずれ補正処理用のプログラムやその他の処理用のプログラムを格納したＲＯＭ４１、かかるプログラムをＣＰＵ４０で実行する際に必要となる作業領域を提供するＲＡＭ４２などで構成されている（図３参照）。そして、ＲＯＭ４１に格納されている位置ずれ補正処理用のプログラムをＣＰＵ４０で実行することにより位置ずれ補正が行われる。

検出器１６は、理想的には転写ベルト５の法線方向と平行な平面内で発光素子１６ａの光軸と受光素子１６ｂの光軸とが転写ベルト５表面で交差し且つ両光軸と転写ベルト５の法線とのなす角が一致するように設置されており、受光素子１６ｂで受光した光量にほぼ比例した電圧レベルを有する信号を出力する。ここで、検出器１６が設計通りに構成、配置されて発光素子１６ａの光軸と受光素子１６ｂの光軸が上記条件からずれていなければ、図８（ａ）に示すように受光素子１６ｂの受光領域（転写ベルト５上において受光素子１６ｂが同時に受光可能な領域をいう。以下同じ）Ｗにおける中心において、発光素子１６ａの照射範囲（発光素子１６ａから出射された光が転写ベルト５上に照射される範囲をいう。以下同じ）Ｐで正反射した光（正反射光成分）が受光されるはずであるが、製造ばらつき等の要因で検出器１６が設計通りに構成、配置されずに発光素子１６ａの光軸と受光素子１６ｂの光軸が上記条件からずれてしまった場合、図８（ｂ）に示すように受光素子１６ｂの受光領域Ｗにおける中心Ｏと発光素子１６ａの照射範囲Ｐとがずれてしまうことになる。

また、転写ベルト５表面の反射率に比較してトナーの反射率が低くなっているので、検出器１６が出力する検出信号は、転写ベルト５表面で反射した反射光のみが受光素子１６ｂに入射している場合と比較して、転写ベルト５の回動に伴って転写ベルト５表面で反射する反射光の割合が減り且つトナー表面で反射する反射光の割合が増えるにつれてレベルが低下することになる。図７（ｃ），（ｆ）は、転写ベルト５表面の反射光のみが受光されているときの出力レベルで正規化した検出信号の値を縦軸とし、転写ベルト５の回動によって搬送される補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kが光軸の交差点に到達した時間で正規化した時間を横軸とした検出信号の波形を表している。なお、図７（ａ）は黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kで反射した反射光のうちの正反射光成分のみの検出信号波形を示し、同図（ｂ）は黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kで反射した反射光のうちの拡散反射光成分のみの検出信号波形を示し、同図（ｃ）は正反射光成分と拡散反射光成分の両方を含む実際の黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kの検出信号波形を示している。また、黒のトナーに対して黒以外のトナー（イエロー，マゼンタ，シアン）は反射率が相対的に高いため、イエロー，シアン，マゼンタの各色の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mで反射された反射光の正反射光成分のみの検出信号波形、拡散反射光成分のみの検出信号波形、両方を含む実際の検出信号波形は、それぞれ図７（ｄ），（ｅ），（ｆ）に示すように絶対値も相対的に大きくなる。

而して、副走査方向に移動する補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kの中心が発光素子１６ａと受光素子１６ｂの光軸の交差点を通過するときに検出信号のレベルが最も低くなるから（図７（ｃ），（ｆ）参照）、検出信号のマイナス側（第１の領域）のピークを検出することで補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kを検出することができる。具体的には、検出信号のレベルをマイナス側に設定されたしきい値（図７（ｃ）（ｆ）では「−０．５」）と比較し、かかるしきい値を下回っている区間Ｘ（補正用トナー画像の幅方向の両縁部間）の中央が検出信号のマイナス側のピーク（以下、「第１ピーク」と呼ぶ。）になるとみなして補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kを検出している。なお、本実施形態においては、上記補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，…の検出処理をＣＰＵ４０で行っている。また、ＣＰＵ４０においては、検出器１６，１６から出力されるアナログの出力信号をＡ／Ｄ変換器５４でディジタル信号に変換して処理している。

ＣＰＵ４０では、検出器１６で検出された黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kの検出位置と、他の補正用トナー画像（本実施形態ではイエロー，シアン，マゼンタの補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M）の検出位置との相対的な差（時間差）と転写ベルト５の搬送速度の設計値とから、上述した５種類の位置ずれの位置ずれ量をそれぞれ求めるとともに、求めた位置ずれ量をなくすように、以下のような補正を行う（特開２００２−２４４３９３号公報等参照）。但し、各位置ずれ量の算出方法については、特開平１１−６５２０８号公報等に記載されているように従来周知であるから詳細な説明は省略する。

まず、スキューずれの補正について説明する。スキューずれの補正は、露光器１１の折り返しミラー２５ａ，２５ｂの傾きを変更することによってなされる。折り返しミラー２５ａ，２５ｂの傾き変更は、図示しないステッピングモータで折り返しミラー２５ａ，２５ｂの傾き角を調整可能な機構部を駆動することで実現できる。

また、副走査方向並びに主走査方向のレジストずれ、副走査方向のピッチムラの補正は、それぞれの位置ずれ量に応じて、同期検知制御部２７から出力される同期信号に対し、レーザダイオード制御部２３がレーザ光源ＬＤからレーザ光を出射させるタイミング（書き出しタイミング）を早める若しくは遅らせるように、ＣＰＵ４０から書込制御部２２に指示することで実現できる。

さらに、主走査方向の倍率誤差の補正は、倍率誤差のずれ量に応じて露光器１１におけるクロックジェネレータから出力するクロック信号を調整させるように、ＣＰＵ４０から書込制御部２２に指示することで実現できる。

次に、本発明の要旨である位置ずれ補正用パターンの形成方法について説明する。なお、図９（ａ）〜（ｃ）並びに（ｄ）〜（ｆ）は、図７と同様に転写ベルト５表面の反射光のみが受光されているときの出力レベルを基準レベル（＝０）とした検出信号の値を縦軸とし、転写ベルト５の回動によって搬送される補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kが光軸の交差点に到達した時間で正規化した時間を横軸とした黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_K並びに黒以外の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mの検出信号の波形をそれぞれ表している。

既に説明したように、本実施形態における検出器１６は発光素子１６ａと受光素子１６ｂを具備し、発光素子１６ａから出射される光が転写ベルト５並びに補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，…で反射された反射光を受光素子１６ｂで受光し、マイナス側のピーク（第１ピーク）を弁別することで補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，…を検出している。ところが、製造ばらつき等の要因で検出器１６が設計通りに構成、配置されずに発光素子１６ａの光軸と受光素子１６ｂの光軸がずれてしまい、図８（ｂ）に示すように正反射光成分の受光位置（発光素子１６ａの照射範囲Ｐ）が受光領域Ｗにおける中心Ｏからずれることがある（以下、このような現象を「スポットずれ」と呼ぶ。）。かかるスポットずれが発生すると、図９（ｃ），（ｆ）に示すように検出信号の第１ピークが本来検出されるべきタイミング（図９（ｃ），（ｆ）における横軸の原点）からずれてしまうことになる。

ここで、受光素子１６ｂで受光する反射光を正反射光成分と拡散反射光成分に分けて考察すると、図９（ａ），（ｄ）に示すように正反射光成分のマイナス側のピークはスポットずれの影響を受けて横軸（時間軸）方向に大きくずれているが、同図（ｂ），（ｅ）に示すように拡散反射光成分のプラス側（第２の領域）のピークはスポットずれの影響をあまり受けずに横軸（時間軸）方向にほとんどずれていない。したがって、正反射光成分と拡散反射光成分を合わせた実際の検出信号においては、拡散反射光成分の大きさによってスポットずれによる第１ピークのずれ量に差が生じることになる。そして、そのずれ量が各色の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，…で全て同一であれば色ずれ補正に支障はないが、実際には各色の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，…における拡散反射光成分が異なるためにずれ量も同一とはならず、色ずれ補正に支障を来すことになる。特に、図９（ｂ）と図９（ｅ）を比べれば明らかであるが、黒のトナーの反射率が黒以外のトナー（イエロー，シアン，マゼンタ）の反射率よりもかなり低いために黒のトナーの拡散反射光成分に比べて黒以外のトナーの拡散反射光成分が大きくなっており、その結果、黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kの第１ピークのずれ量Ｚ１と、黒以外の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mの第１ピークのずれ量Ｚ２との間に顕著な差が生じてしまう（図９（ｃ），（ｆ）参照）。

既に説明した位置ずれ補正処理においては、何れかの基準とする補正用トナー画像（本実施形態では黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_K）の検出タイミングと、他の補正用トナー画像（本実施形態ではイエロー，シアン，マゼンタの補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M）の検出タイミングとの相対的な差（時間差）に基づいて位置ずれ量を求めているので、上述のように基準とする黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kの第１ピークのずれ量と、黒以外の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mの第１ピークのずれ量、さらには黒以外の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M相互の第１ピークのずれ量に差が生じると、位置ずれ量を求めるための上記時間差に誤差が生じ、このような誤差を含んだ時間差に基づいて位置ずれ量を算出し且つ補正した場合、位置ずれ補正の精度が低下してしまうことになる。

ここで、拡散反射光成分によるプラス側の検出信号レベルは、受光素子１６ｂの受光領域Ｗに対して位置ずれ補正用パターン（補正用トナー画像ＴＭｎ_K，…）の面積が小さくなるにつれて減少する。従って、図１０（ａ）に示すように補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M）の形成領域を転写ベルト５上における受光素子１６ｂの受光領域Ｗ内（受光領域Ｗ以下）となる大きさにすれば、図１０（ｂ）に実線イで示すように、補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M）の形成領域が受光領域Ｗよりも大きい場合の検出信号（破線ロ）と比較して拡散反射光成分が低減されるために各色の補正用トナー画像ＴＭｎ_K，ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mの検出誤差を抑制することができる。その結果、位置ずれ補正装置における位置ずれ量の算出にスポットずれの影響が及ばず、位置ずれ補正の精度低下を防ぐことができる。但し、補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mの形成領域を上述のような大きさにするに当たっては、転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを予め検出しておき、主走査方向において発光素子１６ａの照射範囲Ｐと重なる位置に補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mを形成する必要がある（図１０（ａ）参照）。

以下、転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを予め検出し、その後、主走査方向において発光素子１６ａの照射範囲Ｐと重なる位置に補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mを形成する方法（本発明に係る位置ずれ補正方法）について、図１のフローチャートを参照して説明する。

位置ずれ補正処理を開始したＣＰＵ４０は、第１の補正用トナー画像ＴＭ１_Y，ＴＭ１_C，ＴＭ１_M，ＴＭ１_Kと第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Y，ＴＭ２_C，ＴＭ２_M，ＴＭ２_Kとを１組（１セット）とする最初の位置ずれ補正用パターン（第１の位置ずれ補正用パターン）を形成する（ステップ１）。但し、第１の位置ずれ補正用パターンは転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを検出するためのものであるから、従来通りに主走査方向における受光素子１６ｂの受光領域Ｗよりも大きい領域に形成される。第１の位置ずれ補正用パターンが検出手段によって検出され（ステップ２）、その検出結果がＣＰＵ４０に入力されると、ＣＰＵ４０が検出手段の検出結果から求めた第１の位置ずれ補正用パターン（補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_K）の主走査方向における位置と設計的に求め得る理想的な位置との差を算出することで発光素子１６ａの照射範囲Ｐを検出する（ステップ３）。そして、パターン形成手段たるＣＰＵ４０は、図１１に示すように検出した照射範囲Ｐと主走査方向において重なる位置に後続の位置ずれ補正用パターン（第２の位置ずれ補正用パターン）を複数セット連続して形成する（ステップ４）。そして、ＣＰＵ４０では、後続の複数の第２の位置補正用パターンを検出手段で検出した検出結果に基づいて既に説明した位置ずれ補正処理を行う（ステップ５）。尚、発光素子１６ａの照射範囲Ｐを求めるに当たって第１の位置ずれ補正用パターンを複数形成し、それら複数の第１の位置ずれ補正用パターンの検出結果を平均化して当該第１の位置ずれ補正用パターンの位置を求めるようにしても構わない。

上述のように転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを予め検出し、その後、主走査方向において発光素子１６ａの照射範囲Ｐと重なる位置に、受光素子１６ｂの受光領域Ｗ内の大きさで補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_K（第２の位置補正用パターン）を形成すれば、拡散反射光成分が低減されるために各色の補正用トナー画像ＴＭｎ_K，ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mの検出誤差を抑制することができ、その結果、位置ずれ補正装置における位置ずれ量の算出にスポットずれの影響が及ばず、位置ずれ補正の精度低下を防ぐことができる。しかも、第１の位置ずれ補正用パターンに比較して第２の位置補正用パターンの形成領域が小さいから、位置ずれ補正用パターンの形成に要するトナーの使用量を削減することができる。なお、上述したように黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kについては拡散反射光成分の影響を殆ど受けないので、第２の位置補正用パターンにおいては少なくとも黒以外の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_Mを受光素子１６ｂの受光領域Ｗ内の大きさに形成すればよいが、トナー消費量を低減するという観点からは黒の補正用トナー画像ＴＭｎ_Kについても受光素子１６ｂの受光領域Ｗ内の大きさに形成することが望ましい。また、第２の位置補正用パターンの形状は図１０（ａ）に示すような正方形状に限定されるものではない。

ところで、補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，…（ｎ＝１，２）は主走査方向の両端に配置されるために露光器１１における光学系のずれ等の影響が大きく現れ、特に、ポリゴンミラー２０の一の反射面で反射される光で露光されることにより形成される第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Y又はＴＭ２_Cと、ポリゴンミラー２０の他の反射面で反射される光で露光されることにより形成される第２の補正用トナー画像ＴＭ２_M又はＴＭ２_Kとが主走査方向に移動し、例えば、シアン用の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Cと黒用の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Kとが重なって正常に検出できなくなることが起こり得る。

このように第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Yが正常に検出できない事態を回避するためには、各色毎の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Y，ＴＭ２_C，ＴＭ２_M，ＴＭ２_Kのうちでポリゴンミラー２０の異なる反射面で同時に反射される光で露光されることにより形成される複数の補正用トナー画像同士、すなわち、ポリゴンミラー２０の一の反射面で反射される光で露光されることにより形成されるイエロー用並びにシアン用の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Y，ＴＭ２_Cと、ポリゴンミラー２０の他の反射面で反射される光で露光されることにより形成されるマゼンタ用並びに黒用の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_M，ＴＭ２_Kとが主走査方向に沿って平行移動しても重ならない位置に配置すればよい。例えば、各色毎に第１及び第２の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kを副走査方向に隣接して形成すれば、上述のようにポリゴンミラー２０の一の反射面で反射される光で露光されることにより形成される第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Y又はＴＭ２_Cと、ポリゴンミラー２０の他の反射面で反射される光で露光されることにより形成される第２の補正用トナー画像ＴＭ２_M又はＴＭ２_Kとが主走査方向に移動しても、シアン用の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Cと黒用の第２の補正用トナー画像ＴＭ２_Kとが重なって正常に検出できなくなるのを防ぐことができる。さらに、第１及び第２の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kの２種類で位置補正用パターンを形成するのではなく、図１２に示すように三角形状（例えば、直角二等辺三角形状）の補正用トナー画像ＴＭ_Y，ＴＭ_C，ＴＭ_M，ＴＭ_Kが副走査方向に沿って一列に配置されたパターンとしても構わない。かかる補正用トナー画像ＴＭ_Y，ＴＭ_C，ＴＭ_M，ＴＭ_Kでは、主走査方向に平行な直線部と、主走査方向及び副走査方向と各々４５度の角度で交差する直線部との間がトナーで埋められているので、例えば、転写ベルト５に付いた傷の影響を無くすことができるという利点がある。但し、第２の位置補正用パターンについては三角形状ではなく台形形状の補正用トナー画像ＴＭ_Y，ＴＭ_C，ＴＭ_M，ＴＭ_Kで構成する。なお、補正用トナー画像のパターンは、感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの半周期毎に１組の割合で各々偶数組（例えば、１６組）が、主走査方向における両端と中央に副走査方向に沿って一列に並べて形成されている。このように感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの半周期の間隔を開けて形成する理由は、感光体９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋの１周期の位置ずれ量の変動が正弦波を描くとみなすと、半周期間隔の対の補正用トナー画像ＴＭｎ_Y，ＴＭｎ_C，ＴＭｎ_M，ＴＭｎ_Kを検出して平均化すれば、理論上常にずれ変動の中央値を検出できる（変動分がキャンセルされる）からである（例えば、特開平１１−６５２０８号公報参照）。

ところで、位置ずれ補正処理は印刷時に毎回行うのではなく、画像形成装置（カラーレーザビームプリンタ）の電源投入時や数百回の印刷毎に１回というような割合で行うのが一般的である。そして、上述のように転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを検出する処理についても、毎回の位置ずれ補正処理時に行うのではなく、前回の検出結果を利用することで数回の位置ずれ補正処理に１回というような割合で行うようにしてもよい。また、画像形成装置の製造段階で転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを予め検出するとともに当該検出結果をメモリに記憶させておき、位置ずれ補正処理時にはメモリに記憶されている検出結果を利用するようにしても構わない。何れの場合においても、転写ベルト５上の主走査方向における発光素子１６ａの照射範囲Ｐを検出する必要がないから、第１の位置ずれ補正用パターンを形成せずに第２の位置ずれ補正用パターンのみを形成すればよい。

なお、本実施形態では画像プロセス部６から転写紙４に直接トナー画像を転写する方式の画像形成装置を例示したが、これに限定する趣旨ではなく、図１３に示すように全てのトナー画像を一旦中間転写ベルト５’に転写した後、中間転写ベルト５’から転写紙４に２次転写する方式の画像形成装置にも本発明の技術思想が適用可能であることは説明するまでもない。

本発明に係る位置ずれ補正方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。 同上の要部ブロック図である。 同上における露光器の概略構成図である。 同上における検出器の概略構成図である。 同上における補正用トナー画像の説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は同上における検出信号の説明である。 （ａ），（ｂ）は同上におけるスポットずれの説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は同上における検出信号の説明である。 （ａ）は補正用トナー画像と受光素子の受光領域の関係を説明する説明図、（ｂ）は（ａ）における検出器の検出信号の説明図である。 同上における補正用トナー画像のパターン（第１及び第２の位置補正用パターン）を示す平面図である。 別の形状の補正用トナー画像のパターンを示す平面図である。 本発明に係る画像形成装置の他の実施形態の要部概略構成図である。

符号の説明

５ 転写ベルト
１１ 露光器
１６ 検出器
４０ ＣＰＵ

Claims (13)

1. 転写体の搬送方向に沿って一列に配置された複数の像担持体と、帯電された各像担持体を露光することで静電潜像を形成する露光手段と、各像担持体毎に互いに異なる色の現像剤で静電潜像を現像する複数の現像手段と、転写体を搬送する搬送手段と、像担持体上で静電潜像を現像した各色の現像剤を転写体に転写して現像剤像を形成する転写手段とを備えた画像形成装置に用いられ、
   露光手段、現像手段、転写手段によって転写体に形成される各色毎の現像剤像からなる位置ずれ補正用パターンを光学的に検出するとともに、検出された各色の位置ずれ補正用パターンの相対的な位置関係に基づいて露光手段を制御することにより転写体に転写される各色の現像剤像同士の位置ずれを補正する位置ずれ補正装置において、
   転写体に向けて光を出射する発光素子及び当該光が転写体並びに位置ずれ補正用パターンに反射した反射光を受光する単一の受光素子を有する検出手段と、転写体の搬送方向に沿って並ぶ複数の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させるパターン形成手段とを備え、
   パターン形成手段は、転写体上における前記発光素子の照射範囲を検出する第１の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させ、検出手段の検出結果に基づいて前記第１の位置ずれ補正用パターンの当該搬送方向に直交する方向における位置を求めるとともに当該位置に基づいて、前記直交方向に沿った位置ずれ補正用パターンの形成領域が、転写体上における受光素子の受光領域内となるように、前記第１の位置ずれ補正用パターンの後の第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする位置ずれ補正装置。
2. 第１の位置ずれ補正用パターンは、前記直交方向に平行な帯状の第１パターンと、転写体の搬送方向に対して０度より大きく且つ９０度より小さい所定の傾斜角で傾斜する帯状の第２パターンとからなり、
   パターン形成手段は、検出手段による第１パターン及び第２パターンの検出結果に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの直交方向における位置を求めることを特徴とする請求項１記載の位置ずれ補正装置。
3. 第２の位置ずれ補正用パターンは、前記直交方向に平行な帯状の第１パターンと、転写体の搬送方向に対して０度より大きく且つ９０度より小さい所定の傾斜角で傾斜する帯状の第２パターンとからなることを特徴とする請求項１又は２記載の位置ずれ補正装置。
4. 前記傾斜角が４５度であることを特徴とする請求項２又は３記載の位置ずれ補正装置。
5. パターン形成手段は、前記直交方向に沿った第１の位置ずれ補正用パターンの形成領域が、転写体上における受光素子の受光領域を含むように画像形成装置に形成させることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の位置ずれ補正装置。
6. パターン形成手段は、前記搬送方向に沿って複数の第１の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させるとともに当該複数の第１の位置ずれ補正用パターンの検出手段による検出結果に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの前記直交方向における位置を求めることを特徴とする請求項５記載の位置ずれ補正装置。
7. パターン形成手段は、前記検出結果に代えて、予め設定された設定値に基づいて第１の位置ずれ補正用パターンの前記直交方向における位置を求めることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の位置ずれ補正装置。
8. パターン形成手段は、前記搬送方向に沿った形成領域若しくは前記直交方向に沿った形成領域、前記傾斜角に直交する方向に沿った形成領域の少なくとも何れか一つの形成領域が発光素子から出射される光ビームの転写体上における照射範囲以上且つ転写体上における受光素子の受光領域未満となるように第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の位置ずれ補正装置。
9. パターン形成手段は、前記直交方向に沿った形成領域の中心と発光素子から出射される光ビームの転写体上における照射範囲の中心とが一致し且つ搬送方向に沿って隣接する位置ずれ補正用パターンの最短の間隔が転写体上における受光素子の受光領域以上となるように第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の位置ずれ補正装置。
10. パターン形成手段は、発光素子から出射される光ビームの転写体上における照射範囲並びに転写体上における受光素子の受光領域として予め設定される値を使用することを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の位置ずれ補正装置。
11. 第２の位置ずれ補正用パターンにおける第１パターンを正方形状としたことを特徴とする請求項３記載の位置ずれ補正装置。
12. 現像手段は、黒色の現像剤を使用するものと、黒色以外の現像剤を使用するものとを含み、
    パターン形成手段は、少なくとも黒色以外の現像剤像によって第２の位置ずれ補正用パターンを画像形成装置に形成させることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の位置ずれ補正装置。
13. 転写体の搬送方向に沿って一列に配置された複数の像担持体と、帯電された各像担持体を露光することで静電潜像を形成する露光手段と、各像担持体毎に互いに異なる色の現像剤で静電潜像を現像する複数の現像手段と、転写体を搬送する搬送手段と、像担持体上で静電潜像を現像した各色の現像剤を転写体に転写して現像剤像を形成する転写手段と、請求項１〜１２の何れか１項の位置ずれ補正装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。

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