JP5839833B2

JP5839833B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5839833B2
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Authority: JP
Inventors: 武木下
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Priority date: 2011-05-11
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Publication date: 2016-01-06
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Description

本発明はカラー画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における色ずれ補正パターンの検知方法に関する。特に中間転写体の表面のグロスが低下したときの複数の発光部間検知タイミングを補正する技術に関する。

従来から複数の基本色（例えばイエロー、マゼンダ、シアン、ブラック）を重ね合わせて多色印刷画像を形成する多色画像形成装置が普及しつつある。多色画像形成装置では、複数色を重畳して多色画像を形成するため、各色の画像形成位置が理想位置からずれると、画像の品質が低下する。画像形成位置のずれを小さくするには、各色の画像形成部によって色ずれ補正パターンを形成し、それを読み取って各色の色ずれ量を算出し、算出した色ずれ量に応じて画像形成位置を補正すればよい。

この補正パターンは、中間転写体の近傍に配置した光学センサ等によって検知することができる。具体的には、発光素子により中間転写体上に光を照射し、中間転写体の表面からの反射光の光量と中間転写体上に形成された補正パターンからの反射光の光量との違いを検知することで、パターンが認識される。特許文献１によれば、反射光を検知する方式として正反射光検知方式が提案されている。

特開２００３−１７７５７８号公報

ところで、画像形成を繰り返すことで、中間転写体の表面状態が変化し、いわゆるグロスの低下が進行する。この原因は、中間転写体の表面に残留したトナーをクリーニングすること、中間転写体が中間転写機構（転写装置）と摺擦することによって、中間転写体の表面が磨耗するからである。中間転写体表面からの正反射光量が変化すると、中間転写体表面からの正反射光量と中間転写体上に転写された補正パターンからの正反射光量の違いが検知できなくなる。

そこで、グロスの低下した中間転写体における補正パターンを検知する方式として、２つの光源より補正パターンに光を照射し、その正反射光および乱反射光を１つの受光部にて検知する方式が提案されている。しかし、この方式では、正反射発光部の光軸と乱反射発光部の光軸がそれぞれ所望の設計値からずれてしまうと、相互検知誤差が生じるという課題がある。相互検知誤差とは、正反射発光部から出射した光が受光部に到着する時間と、乱反射発光部から出射した光が受光部に到着する時間の差である。相互検知誤差は、補正パターンの検知結果を本来の検知結果から変化させしまうため、最終的には色ずれ補正の精度を低下させてしまう。色ずれ補正の精度が低下を抑制するためには、正反射光による補正パターンの検知タイミングと乱反射光による補正パターンの検知タイミングの差（相互検知誤差）を特定することが必要となる。

そこで、本発明は、第一発光部と第二発光部との光軸のずれにともなう受光部における光の検知タイミングの差（相互検知誤差）を特定し、この差に基づき検知結果を補正することで、精度よく色ずれ補正を行うことを目的とする。

本発明によれば、
それぞれ色の異なる画像を形成する複数の画像形成手段であって、中間転写体に第１パターン画像と第２パターン画像とを形成する所定の画像形成手段を含む、当該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パターン画像を検知する検知手段であって、
受光部と、
前記受光部が正反射光を受光するように配置された第１発光部と、
前記受光部が乱反射光を受光するように配置された第２発光部とを備えた、前記検知手段と、
前記第１発光部と前記第２発光部とを択一的に発光させる発光制御手段と、
前記第１発光部が発光を開始してから当該第１発光部から発光された光に基づき前記検知手段が前記第１パターン画像を検知したときまでの経過時間と前記第２発光部が発光を開始してから当該第２発光部から発光された光に基づき前記検知手段が前記第２パターン画像を検知したときまでの経過時間との差を特定する特定手段と、
前記複数の画像形成手段により形成されたパターン画像についての検知結果と、前記特定手段により特定された差とに応じて、前記複数の画像形成手段によって形成されるカラー画像間の色ずれを補正する補正手段と
を備え、
前記発光制御手段は、前記第１パターン画像の形成が開始されてから所定時間が経過したときに前記第１発光部を発光させ、前記第２パターン画像の形成が開始されてから前記所定時間が経過したときに前記第２発光部を発光させることを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、第一発光部と第二発光部との光軸のずれにともなう受光部における光の検知タイミングの差（相互検知誤差）を特定し、この差に基づき検知結果を補正することで、精度よく色ずれ補正を行うことが可能となる。

画像形成装置の構成を説明する概略図正反射光発光素子、乱反射光発光素子および受光素子の光学的な関係を示す図パターン画像の位置と受光素子の出力波形の関係を示す図（ａ）は中間転写ベルト耐久前におけるＹＭＣＫのパターン画像に対する受光素子の出力レベルを示し、（ｂ）は中間転写ベルト耐久後におけるＹＭＣＫのパターン画像に対する受光素子の出力レベルを示す図光軸ずれのない出力波形と光軸ずれある出力波形とを示す図制御部のブロック図（ａ）は正反射光の２値化を示し、（ｂ）は乱反射光の２値化を示す図２つの発光素子間の検知タイミングのオフセット値を示す図色ずれ補正の一部を示すフローチャート色ずれ補正の残りの一部を示すフローチャート

以下に図面を参照して、本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る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限りは、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。

図１において、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の順で画像形成手段として機能する画像形成ステーションが配置されている。露光装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、それぞれ一様に帯電した感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを露光することで潜像画像を形成する。各潜像画像は、現像器１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄによって現像され、トナー像になる。感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに形成されたトナー像は、中間転写ベルト５の表面に順次重ねて転写される。これにより、多色のトナー像６が形成される。トナー像６は、ベルト支持ローラ３と転写ローラ４の接合部（転写位置）で用紙上に転写される。用紙は、搬送ベルト１２によって図示しない定着部に送られる。定着部は、用紙上にトナー像を定着させる。

図１が示すように、パターン検知センサ７は中間転写ベルト５の表面の近傍に配置されている。パターン検知センサ７は、中間転写ベルト５の表面に形成された各色の色ずれ補正パターンや中間転写ベルト５の表面自体（すなわち下地）を読み取る。補正パターンの読取結果は、各色の画像形成位置の理想位置に対するずれ量を表しているため、このずれ量に応じて画像形成位置を調整することで、色ずれが緩和される。画像形成位置の調整は、露光装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの画像書き出しタイミングを調節することで実行される。

図２を用いてパターン検知センサ７の構成例について説明する。パターン検知センサ７は、画像形成ステーションにより形成された各色のパターン画像を検知する検知手段として機能する。正反射光用発光素子２０１は、パターン画像または中間転写体の下地に光を照射する第１発光部として機能する。乱反射光用発光素子２０２は、正反射光用発光素子２０１が消灯しているときにパターン画像または中間転写体の下地に光を照射する第２発光部として機能する。受光素子２０４は、正反射光用発光素子２０１からの光がパターン画像で反射されて得られた正反射光と、乱反射光用発光素子２０２からの光がパターン画像で反射されて得られた乱反射光とを受光する受光部として機能する。ＡＳＩＣ１０１は、光源切替部１１１と閾値制御部１１２を備えている。光源切替部１１１は、正反射光用発光素子２０１と乱反射光用発光素子２０２とを択一的に発光させる発光制御手段として機能する。閾値制御部１１２は、正反射光用発光素子２０１が発光するときに第１閾値を選択し、乱反射光用発光素子２０２が発光するときに第２閾値を選択して出力する閾値選択手段として機能する。コンパレータ２０３は、受光素子２０４が出力する信号のレベルと、閾値制御部１１２により選択された閾値とを比較し、比較結果である信号を発生する信号発生手段として機能する。

図２が示すように、正反射光用発光素子２０１から出射された光は中間転写ベルト５の下地またはそこに形成されているトナー像により反射され、正反射光が受光素子２０４に入射する。すなわち、光の入射角と反射角が等しくなるように、正反射光用発光素子２０１と受光素子２０４とが配置されている。一方、乱反射光用発光素子２０２から出射された光のうち、中間転写ベルト５の下地またはそこに形成されているトナー像により反射された乱反射光が受光素子２０４に入射する。つまり、乱反射光用発光素子２０２から出射した光の中間転写ベルト５に対する入射角と反射角は等しくならないように、乱反射光用発光素子２０２が配置されている。

正反射光用発光素子２０１の光軸と乱反射光用発光素子２０２の光軸は、パターン検知センサ７の組立ての際に、設計値にしたがって光軸調整がなされるが、機差でのばらつきが生じる。この光軸ずれに基づき、正反射光用発光素子２０１の検知タイミングと乱反射光用発光素子２０２の検知タイミングがずれてしまう。よって、色ずれ補正の精度が低下してしまう。

図３を用いて中間転写ベルト５の表面に形成されたＹＭＣ補正パターンＰｔ、受光素子２０４の検知領域３０１、および、パターン検知センサ７が出力する乱反射光の検出結果である出力信号３０２の関係について説明する。図３において、状態ｉ、状態ｉｉ、状態ｉｉｉ、状態ｉｖおよび状態ｖは時系列に並んでいる。図３における矢印Ｆは中間転写ベルト５の搬送方向を示している。

図３が示すように、出力信号３０２のレベルは、受光素子２０４の検知領域３０１に対して補正パターンＰｔが重なっている面積に比例したレベルとなる。最初の状態ｉと最後状態ｖでは、この面積がゼロであるため、出力信号３０２のレベルも最小値となる。状態ｉｉでは、この面積が時間に比例して増加する状態であるため、出力信号３０２のレベルも時間に比例して増加する。状態ｉｉｉでは、面積が最大となるため、出力信号３０２のレベルも最大値となる。状態ｉｖでは、面積が時間に比例して減少する状態であるため、出力信号３０２のレベルも時間に比例して減少する。
図３では、ＹＭＣ補正パターンと乱反射光の検出結果である出力信号の関係を説明したが、Ｋ補正パターンまたは正反射光の検出結果である出力信号でも、出力信号のレベルは面積に応じて変化する。

図４（ａ）は中間転写ベルト５の表面のグロスが高い状態における正反射光に対する受光素子２０４の出力レベルＲｏｕｔと、乱反射光に対する出力レベルＩｏｕｔを示している。グロスが高い状態は、中間転写ベルト５の耐久が進んでいない状態である。

本実施例では中間転写ベルト５として黒色の光沢があるポリイミドシートを用いたものを想定している。正反射光においては中間転写ベルト５の下地へ照射した光の反射光の正反射成分が多いため、出力レベルＲｏｕｔは高くなる。中間転写ベルト５の表面にパターン画像等のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像がある場合は正反射成分が少なくなるため、出力レベルＲｏｕｔは低くなる。

一方、中間転写ベルト５が黒色であるため、中間転写ベルト５の下地へ照射した光の反射光における乱反射成分は少ないため、出力レベルＩｏｕｔは低くなる。中間転写ベルト５の表面にパターン画像等のイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像があると乱反射成分が多くなるため、出力レベルＩｏｕｔは高くなる。なお、ブラックパターンからの反射光には乱反射成分が少ないため、出力レベルＩｏｕｔは低くなる。つまり、ブラックパターンを読み取ったときの出力レベルＩｏｕｔは、中間転写ベルト５の下地を読み取ったときの出力レベルＩｏｕｔとほぼ同じとなる。

このように、グロスが高い状態であれば、正反射光の出力レベルＲｏｕｔからブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を検知でき、乱反射光の出力レベルＩｏｕｔからイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を検知できる。

図４（ｂ）は中間転写ベルト５の表面のグロスが低い状態における正反射光に対する受光素子２０４の出力レベルＲｏｕｔと、乱反射光に対する出力レベルＩｏｕｔを示している。グロスが低い状態は、中間転写ベルト５の耐久が進んでしまった状態である。

グロスが低下すると、中間転写ベルト５の下地へ照射した光に基づく反射光の正反射成分が減少する。よって、グロスが低い状態の出力レベルＲｏｕｔは、グロスが高い状態の出力レベルＲｏｕｔと比較して、低くなる。よって、図４（ｂ）に示すように、中間転写ベルト５の下地の出力レベルＲｏｕｔと、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像の出力レベルＲｏｕｔとがほぼ同等となってしまう。中間転写ベルト５のグロスが低下したとしても、ブラックパターン（ブラックトナー像）からの正反射光の出力レベルＲｏｕｔは、中間転写ベルト５の下地から正反射光の出力レベルＲｏｕｔより低くなる。
一方、中間転写ベルト５の下地およびイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像からの乱反射光の出力レベルＩｏｕｔは、グロスの高い状態とグロスの低い状態とでそれほど変化しない。

このように、グロスの状態にかかわらず正反射光の出力レベルＲｏｕｔを用いることによりブラックのトナー像を検知でき、乱反射光の出力レベルＩｏｕｔからイエロー、マゼンタ、シアンのトナー像を検知できる。つまり、正反射光と乱反射光とをそれぞれ検知すれば、グロスの状態に拘わらず、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像をすべて検知できるようになる。
しかしながら、図２に示すパターン検知センサ７では、正反射光用発光素子２０１の検知タイミングと乱反射光用発光素子２０２の検知タイミングを合わせる必要がある。そして、この検知タイミングを合わせるためには、任意の一色について正反射光と乱反射光との双方でトナー像を検知できなければならない。

図５を用いて、正反射光による補正パターンの検知タイミングと乱反射光による補正パターンの検知タイミングの差（相互検知誤差）について説明する。ここでは、補正パターンＰｔを検知したときの正反射光のアナログ出力レベルＲｏｕｔとそのデジタル出力レベルＲｏｕｔ＿ｄ、および、乱反射光のアナログ出力レベルＩｏｕｔとそのデジタル出力レベルＩｏｕｔ＿ｄについて説明する。

乱反射検出における光軸がずれていない場合、補正パターンＰｔを検知したときの乱反射光のアナログ出力レベルＩｏｕｔには、波形歪みがない。乱反射光のアナログ出力レベルＩｏｕｔを所定の閾値Ｔｈ２によって２値化することで、デジタル出力レベルＩｏｕｔ＿ｄが得られる。

一方、正反射検出における光軸がずれている場合、補正パターンＰｔを検知したときの正反射光のアナログ出力レベルＲｏｕｔは、図５に示すように、歪んだ波形となる。正反射光のアナログ出力レベルＲｏｕｔは、所定の閾値Ｔｈ１によって２値化され、デジタル出力レベルＲｏｕｔ＿ｄが得られる。

光軸ずれがなければ、補正パターンＰｔの中心と乱反射光のデジタル出力レベルＩｏｕｔ＿ｄのパルス波形の中心とは一致する。つまり、補正パターンＰｔの立ち上がりタイミングからその中心までの時間ｄａと、乱反射光のデジタル出力レベルＩｏｕｔ＿ｄの立ち上がりタイミングからその中心までの時間ｄｃが一致する。図５には示していないが、これは、正反射光のデジタル出力レベルＲｏｕｔ＿ｄのパルス波形の中心とも一致する。一方、光軸ずれが発生すると、補正パターンＰｔの中心と正反射光のデジタル出力レベルＲｏｕｔ＿ｄのパルス波形の中心とが一致しなくなってしまう。つまり、補正パターンＰｔの立ち上がりタイミングからその中心までの時間ｄａと、乱反射光のデジタル出力レベルＩｏｕｔ＿ｄの立ち上がりタイミングからその中心までの時間ｄｅが一致しなくなる。このｄｃとｄｅとの差が検知タイミングずれに相当する。

図６を用いて実施形態における制御システムの構成について説明する。ＣＰＵ１０９は、制御システムの中枢であり、各種命令をコントロールしている。ＣＰＵ１０９はＲＯＭ１１０に格納されているプログラムを実行することで各種の手段として機能する。

パターン検知センサ７の受光素子２０４は、中間転写ベルト５の表面（下地）またはそこに形成されたトナー像からの反射光の受光量に応じた電圧を出力する。正反射光を受光して受光素子２０４が出力した出力電圧信号は第１閾値Ｔｈ１が設定されたコンパレータ２０３に入力される。乱反射光を受光して受光素子２０４が出力した出力電圧信号は第２閾値Ｔｈ２が設定されたコンパレータ２０３に入力される。コンパレータ２０３では、第１の閾値Ｔｈ１または第２の閾値Ｔｈ２によって２値化したデジタル信号を出力する。一方で、受光素子２０４が出力したアナログの出力電圧信号はＡ／Ｄコンバータ２０５にも入力される。Ａ／Ｄコンバータ２０５は、アナログの出力電圧信号をデジタルの出力信号へ変換し、ＣＰＵ１０９に出力する。

ＡＳＩＣ１０１はデジタル集積回路であり、各種の機能を備えている。パターン生成部１０２は、パターン画像のもととなる画像データを生成し、露光装置に出力する。読取制御部１０３は、コンパレータ２０３が出力するデジタルの出力信号を読み取り、一時的にデータを格納する。色ずれ算出部１０４は、読取制御部１０３が保持しているデータに基づいて各色のずれを算出する。一般に、基本色（例：ブラックパターン）の検知タイミングと、基本色以外の他色の検知タイミングとの時間差はそれぞれ固定値とならなければならない。なぜなら、図４が示すようにＹＭＣＫのパターン間の距離は一定だからである。よって、基本色（例：ブラックパターン）の検知タイミングと、基本色以外の他色の検知タイミングとの時間差と、設計上の固定値との差分が色ずれ量として算出される。

色ずれ補正部１０５は、色ずれ算出部１０４が算出した色ずれ量に応じた時間だけ書き込みタイミングを調整する。表面状態算出部１０６は、中間転写ベルト５の表面からの反射光の受光量から中間転写ベルト５の表面光沢度（グロスレベル）を算出する。表面状態算出部１０６は、受光量と表面光沢度との関係を示す数式を使用してもよいし、これらの関係を表すテーブルを使用してもよい。ＣＰＵ１０９は、表面状態算出部１０６が算出した表面光沢度と閾値とを比較し、表面光沢度が閾値を超えていれば中間転写ベルト５の交換を不要と判定し、表面光沢度が閾値を超えていなければ中間転写ベルト５の交換が必要と判定する。

オフセット検知部１０７は、正反射光用発光素子２０１からの光に基づく正反射光を受光素子２０４が検知したタイミングと、乱反射光用発光素子２０２からの光に基づく乱反射光を受光素子２０４が検知したタイミングとの差を算出する。さらに、オフセット検知部１０７は、この差を検知タイミングのずれ（オフセット値）として保持する。オフセット検知部１０７は、受光素子２０４が正反射光を受光したときに出力する信号のレベルと第１閾値の比較に応じてコンパレータ２０３が発生した信号と、受光素子２０４が乱反射光を受光したときに出力する信号のレベルと第２閾値の比較に応じてコンパレータ２０３が発生した信号とから、正反射光によるパターン画像の検知タイミングと乱反射光によるパターン画像の検知タイミングの差を特定する特定手段として機能する。

光源切替部１１１は、正反射光用発光素子２０１と乱反射光用発光素子２０２とを択一的に選択して点灯させたり、消灯させたりする。閾値制御部１１２は、正反射光用発光素子２０１が発光しているときは第１閾値Ｔｈ１を選択してコンパレータ２０３に設定し、乱反射光用発光素子２０２が発光しているときは第２閾値Ｔｈ２を選択してコンパレータ２０３に設定する。

図７（ａ）を用いて、乱反射光を受光素子２０４が受光したときに出力する電圧信号の出力レベルＩｏｕｔと、コンパレータ２０３が出力する出力信号の出力レベルＩｏｕｔ＿ｄとの関係を説明する。図３にて示したように、光軸がずれていない状態でのトナー像の乱反射の出力レベルＩｏｕｔの波形は、三角となる。コンパレータ２０３は、出力レベルＩｏｕｔが第２閾値Ｔｈ２を上回ったときに“１”に相当する出力レベルＩｏｕｔ＿ｄを出力し、出力レベルＩｏｕｔが第２閾値Ｔｈ２を上回っていないときに“０”に相当する出力レベルＩｏｕｔ＿ｄを出力する。

図７（ｂ）を用いて、光軸がずれていない状態でトナー像からの正反射光を受光素子２０４が受光したときに出力する出力レベルＲｏｕｔと、コンパレータ２０３が出力する出力信号の出力レベルＲｏｕｔ＿ｄとの関係を説明する。図７（ｂ）が示すように、コンパレータ２０３は、出力レベルＲｏｕｔが第１閾値Ｔｈ１を下回ったときに“１”に相当する出力レベルＲｏｕｔ＿ｄを出力する。また、コンパレータ２０３は、出力レベルＲｏｕｔが第１閾値Ｔｈ１を下回っていないときに“０”に相当する出力レベルＲｏｕｔ＿ｄを出力する。

図８を用いて、正反射光用発光素子２０１からの光に基づく正反射光を受光素子２０４が検知したタイミングと、乱反射光用発光素子２０２からの光に基づく乱反射光を受光素子２０４が検知したタイミングとのオフセットを算出する方法について説明する。正反射光でパターンを検知したタイミングと乱反射光でパターンを検知したタイミングとの相対量にて色ずれ補正を行う場合、図５に示したような光軸ずれが発生すると、色ずれの補正精度が低下する。これは、正確な色ずれ量を検知できなくなってしまうからである。そこで、光軸ずれなどによる正反射光による検知タイミングと乱反射光による検知タイミングのずれ量をオフセット値として保持し、相対量を算出するときにこれを加算して修正する。これにより相対量が正確な値に近づくため、色ずれ補正の精度が低下しにくくなる。

図８が示すように、光源切替部１１１は、乱反射光用発光素子２０２に対して点灯信号ｄｓを出力するとともに、オフセット検知部１０７がカウンタ（またはタイマー）をスタートさせる。オフセット検知部１０７は、読取制御部１０３に保持されたパターンの読取データから、出力レベルＩｏｕｔ＿ｄのパルスの中心を特定する。さらに、オフセット検知部１０７は、点灯信号ｄｓがオンになったタイミングからパルスの中心までのカウント値Ｃ１をカウンタから取得する。

同様に、光源切替部１１１は、乱反射光用発光素子２０２を消灯し、正反射光用発光素子２０１に点灯信号ｄｓを出力する。オフセット検知部１０７は、点灯信号ｄｓがオンになるとカウンタ（またはタイマー）をスタートさせる。オフセット検知部１０７は、読取制御部１０３に保持されたパターンの読取データから、出力レベルＲｏｕｔ＿ｄのパルスの中心を特定する。さらに、オフセット検知部１０７は、点灯信号ｄｓがオンになったタイミングからパルスの中心までのカウント値Ｃ２をカウンタから取得する。最後に、オフセット検知部１０７は、Ｃ１とＣ２との差分をオフセット値ｏｓとして算出する。

以下に本発明の本体動作時における一連のフローについて図９Ａないし図９Ｂを用いて説明する。正反射光と乱反射光の光軸ずれ量が変化するタイミングは、パターン検知センサ７と中間転写ベルト５の相対的な位置関係が変化するタイミングである。たとえば、以下のタイミング（メンテナンス条件）が想定される。
１．画像形成装置の本体組立てたとき
２．画像形成装置の本体を居室に設置したとき
３．中間転写ベルト５を交換したとき
４．パターン検知センサ７を交換したとき
このような作業はオペレータやメンテナンス担当者が行う。オペレータやメンテナンス担当者は、操作部を操作してＣＰＵ１０９のメンテナンスモードにログインし、オフセット値を求めて色ずれ量を補正する。図８に示したように同一パターンに対する正反射光と乱反射光の検知タイミングのずれが測定される。そのため、中間転写ベルト５の表面光沢度は“正反射光においてパターンを正しく認識できるようにパターンと中間転写ベルト５の下地との出力レベルの差を確保できる”程度の値でなければならない。

Ｓ９００で、ＣＰＵ１０９は、操作部から入力された情報がメンテナンス条件を満たしているかどうかを判定する。ＣＰＵ１０９は、本体組立て後、本体設置時、中間転写ベルト交換時、または、センサ交換時であるかを問い合わせるメッセージを操作部の表示装置に表示する。ＣＰＵ１０９は、メンテナンス条件を満たす入力が操作部において実行されると、Ｓ９０１に進む。一方、メンテナンス条件が満たされていなければ、Ｓ９０６に進む。

Ｓ９０１で、ＣＰＵ１０９は、メンテナンスモードにログインする。Ｓ９０２で、ＣＰＵ１０９は、メンテナンスモードにしたがって表面状態算出部１０６を使用して、表面のグロスが所定の基準値を下回っているかどうかを判定する。表面状態算出部１０６が算出したグロスが基準値を超えていなければ、Ｓ９０３に進む。Ｓ９０３で、ＣＰＵ１０９は、操作部の表示装置に中間転写ベルト５の交換を促すアラームメッセージを表示する。その後、Ｓ９０５に進む。一方、グロスが基準値を超えていれば、Ｓ９０４に進む。Ｓ９０４で、ＣＰＵ１０９は、メンテナンスモードにしたがってオフセット値算出処理（図９Ｂ）を実行する。このように、オフセット検知部１０７およびＣＰＵ１０９は、Ｓ９０２でパターン画像が形成される中間転写体の表面のグロス値が基準値を超えていると判定すると、Ｓ９０４で検知タイミングの差を特定する。オフセット値の算出が終了するとＳ９０５に進む。Ｓ９０５で、ＣＰＵ１０９は、メンテナンスモードをログアウトする。

Ｓ９０６で、ＣＰＵ１０９は、プリント待機状態に移行する。Ｓ９０７で、ＣＰＵ１０９は、プリントジョブを受信したかどうかを判定する。ＣＰＵ１０９は、プリントジョブを受信していなければＳ９０６に戻り、プリントジョブを受信していればＳ９０８に進む。

図９ＢのＳ９０８で、ＣＰＵ１０９は、プリント動作を開始する。Ｓ９０９で、ＣＰＵ１０９は、プリント枚数のカウント値が所定の閾値を超えたか否かを判定する。この判定は、色ずれ補正が必要か否かを判定する処理である。一般にプリント枚数が増えると、色ずれも増える傾向にある。そのため、プリント枚数を色ずれ補正の開始条件としている。なお、ＣＰＵ１０９は、プリント枚数をカウンタによりカウントし、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性のメモリに記憶しておくものとする。プリント枚数が閾値を超えていれば、色ずれ補正を開始するために、Ｓ９１０に進む。一方、プリント枚数が閾値を超えていなければ、色ずれ量は十分に小さいと推定されるため、Ｓ９１１に進む。

Ｓ９１１で、ＣＰＵ１０９は、プリントジョブにより指定されたすべての画像形成が終了したか否かを判定する。プリントジョブが終了していなければＳ９０８に戻る。プリントジョブが終了したのであれば、Ｓ９１２に進む。Ｓ９１２で、ＣＰＵ１０９は、画像形成装置の本体電源をオフにする指示が操作部の入力装置から入力されたかどうかを判定する。オフ指示が入力されていなければ、Ｓ９０６の待機状態に戻る。一方、オフ指示が入力されたのであれば、ＣＰＵ１０９は、電源装置に電源オフを指示する。

図９Ｂを用いてオフセット値の算出動作について詳細に説明する。Ｓ９０４のオフセット値算出処理を詳細に説明したものがＳ９２１ないしＳ９２７である。Ｓ９２１で、ＣＰＵ１０９は、パターン生成部１０２を使用して、中間転写ベルト５にオフセット検知用のパターン（検知パターン）を形成する。この検知パターンは、正反射光と乱射反射光の両方によって検知できなければならない。図４（ａ）が示すように、検知パターンは、ＹＭＣのいずれかのトナー色で形成される。なお、ＹＭＣの検知パターンの形状や濃度などは、後述する色ずれ補正パターンの形状や濃度と同一であってもよいし、異なってもよい。ただし、両者を同一のパターンとすれば、パターン生成部１０２を簡素な構成にできる利点がある。

Ｓ９２２で、検知パターンの形成を開始したタイミングから所定時間だけ経過したタイミングにて光源切替部１１１に正反射光用発光素子２０１を点灯するよう指示する。光源切替部１１１は、正反射光用発光素子２０１を選択して駆動信号を出力する。これにより、正反射光用発光素子２０１が点灯する。オフセット検知部１０７は、ＣＰＵ１０９からの指示に従って、検知パターンの形成を開始したタイミングにカウンタをスタートする。受光素子２０４は、検知パターンからの正反射光を検知し、正反射光の光量に対応したアナログの出力信号を出力する。閾値制御部１１２は、ＣＰＵ１０９から指示に従って第１閾値Ｔｈ１をコンパレータ２０３に設定する。コンパレータ２０３は、アナログの出力信号を第１閾値Ｔｈ１にて２値化してデジタルの出力信号を読取制御部１０３に出力する。

Ｓ９２３で、ＣＰＵ１０９は、オフセット検知部１０７を用いて、正反射光用発光素子２０１の点灯開始タイミングからパルスの中心位置までのカウント値Ｃ２をカウントする。まず、オフセット検知部１０７は、読取制御部１０３から出力信号を読み出して、出力信号のパルスの中心を決定する。次に、オフセット検知部１０７は、正反射光用発光素子２０１の点灯開始タイミングからパルスの中心位置までのカウント値Ｃ２をカウンタから求めて保存する。

Ｓ９２４で、ＣＰＵ１０９は、パターン生成部１０２を使用して、中間転写ベルト５に検知パターンを形成する。これは、乱反射光においても正反射光の場合と同一シーケンスにて検知パターンを検知するためである。

Ｓ９２５で、ＣＰＵ１０９は、検知パターンの形成を開始したタイミングから所定時間だけ経過したタイミングにて光源切替部１１１に乱反射光用発光素子２０２を点灯するよう指示する。光源切替部１１１は、乱反射光用発光素子２０２を選択して駆動信号を出力する。これにより、乱反射光用発光素子２０２が点灯する。オフセット検知部１０７は、ＣＰＵ１０９からの指示に従って、検知パターンの形成を開始したタイミングにカウンタをスタートする。受光素子２０４は、検知パターンからの乱反射光を検知し、乱反射光の光量に対応したアナログの出力信号を出力する。コンパレータ２０３は、アナログの出力信号を第１閾値Ｔｈ１にて２値化してデジタルの出力信号を読取制御部１０３に出力する。閾値制御部１１２は、ＣＰＵ１０９から指示に従って第２閾値Ｔｈ２をコンパレータ２０３に設定する。コンパレータ２０３は、アナログの出力信号を第２閾値Ｔｈ２にて２値化してデジタルの出力信号を読取制御部１０３に出力する。

Ｓ９２６で、ＣＰＵ１０９は、オフセット検知部１０７を用いて、乱反射光用発光素子２０２の点灯開始タイミングからパルスの中心位置までのカウント値Ｃ１をカウントする。まず、オフセット検知部１０７は、読取制御部１０３から出力信号を読み出して、出力信号のパルスの中心を決定する。次に、オフセット検知部１０７は、乱反射光用発光素子２０２についての点灯開始タイミングからパルスの中心位置までのカウント値Ｃ１をカウンタから求めて保存する。

Ｓ９２７で、ＣＰＵ１０９は、オフセット検知部１０７を用いて、カウント値Ｃ２とカウント値Ｃ１との差分をオフセット値ｏｓとして算出し、オフセット検知部１０７に保存する。

図９Ｂを用いて色ずれ補正処理について詳細に説明する。Ｓ９１０の色ずれ補正処理を詳細に説明したものがＳ９３１ないしＳ９３６である。

Ｓ９３１で、ＣＰＵ１０９は、パターン生成部１０２を使用して、中間転写ベルト５に色ずれ補正用のパターン（補正パターン）を形成する。補正パターンは、正反射光と乱射反射光のいずれか一方によっても検知できればよい。図４（ａ）が示すように、検知パターンは、ＹＭＣＫのトナー色で形成される。ここでは、ブラックパターン、イエローパターン、マゼンタパターン、シアンパターンの順番で補正パターンが形成される。これは、ブラックパターンを基準として他色のパターンの色ずれ量を求めるためである。

Ｓ９３２で、ＣＰＵ１０９は、パターン検知を実行する。ＣＰＵ１０９は、光源切替部１１１を用いて、正反射光用発光素子２０１を点灯させる。なお、ＣＰＵ１０９は、乱反射光用発光素子２０２を消灯させておく。さらに、ＣＰＵ１０９は、閾値制御部１１２を用いて第１閾値Ｔｈ１をコンパレータ２０３に設定する。ブラックパターンの検知が終わると、ＣＰＵ１０９は、光源切替部１１１を用いて、乱反射光用発光素子２０２を点灯させる。ＣＰＵ１０９は、正反射光用発光素子２０１を消灯させておく。さらに、ＣＰＵ１０９は、閾値制御部１１２を用いて第２閾値Ｔｈ２をコンパレータ２０３に設定する。これにより、正反射光にて検知したブラックパターンに対応したアナログの出力信号は第１閾値Ｔｈ１にてデジタルの出力信号に変換される。乱反射光にて検知したイエローパターン、マゼンタパターン、シアンパターンに対応したアナログの出力信号は第２閾値Ｔｈ２にてデジタルの出力信号に変換される。デジタルの出力信号は読取制御部１０３に格納される。このように、光源切替部１１１は、パターン画像のうちブラックトナーにより形成されたブラックパターンを検知するときには正反射光用発光素子２０１を発光させて乱反射光用発光素子２０２を消灯する。また、光源切替部１１１は、パターン画像のうちブラックとは異なる色のトナーである他色トナーにより形成された他色パターンが検知するときには乱反射光用発光素子２０２を発光させて正反射光用発光素子２０１を消灯する。

Ｓ９３３で、ＣＰＵ１０９は、色ずれ算出部１０４を用いて、各色間の相対的な色ずれ量を算出する。ここでは、ブラックパターンに対応した出力信号のパルスの中心から、他の色のパターンに対応した出力信号のパルスの中心までの距離（時間）を算出する。この距離は、に対する他色パターンの相対的な色ずれ量に相当する。よって、色ずれ算出部１０４は、パターン検知センサ７によるブラックパターンの検知タイミングと、他色パターンの検知タイミングとの差分からブラックパターンに対する他色パターンの相対的な色ずれ量を算出する色ずれ量算出手段として機能する。

Ｓ９３４で、ＣＰＵ１０９は、色ずれ補正部１０５を用いて、算出した色ずれ量にオフセット値ｏｓを加算することで、色ずれ量を補正する。これにより、光軸ずれなどに起因した正反射光と乱反射光かんの検知タイミングのずれが補正される。このように、色ずれ補正部１０５は、色ずれ算出部１０４が算出した色ずれ量に対して、正反射光によるパターン画像の検知タイミングと乱反射光によるパターン画像の検知タイミングの差を加算することで、色ずれ量を修正する修正手段として機能する。

Ｓ９３５で、ＣＰＵ１０９は、色ずれ補正部１０５を用いて、この補正された色ずれ量を加算することでＹＭＣの書き込みタイミングを補正する。書き込みタイミングの補正では、主走査方向と副走査方向でそれぞれ実行される。主走査方向については、主走査同期信号を起点とした書き込みタイミングを補正する。一方、副走査方向については、副走査同期信号を起点とした書き込みタイミングを補正する。このように、色ずれ補正部１０５は、修正された色ずれ量を他色パターンの書き込みタイミングに加算して書き込みタイミングを補正する補正手段として機能する。Ｓ９３６で、ＣＰＵ１０９は、プリント枚数のカウント値をゼロにクリアする。これは、プリント枚数が閾値を超えるたびに色ずれ補正を起動するためである。

本実施形態によれば、正反射光用発光素子２０１と乱反射光用発光素子２０２とを切り替えかつ閾値も切り替えて使用することで、正反射光によるパターンの検知タイミングと乱反射光によるパターンの検知タイミングの差（オフセット値）を特定できる。なお、オフセット値が分かれば、その値により補正パターンの検知タイミング、つまり、色ずれ量を修正できる。よって、補正パターンに光を照射する複数の発光部の光軸が設計値からずれたとしても色ずれ補正の精度を低下しにくくすることが可能となる。

本実施形態では中間転写ベルト５上にパターンを形成することを前提として説明した。しかし、連続紙にパターンを作成してもよいし、用紙搬送ベルトで搬送される用紙にパターンを作成してもよい。この場合、パターン検知センサ７の配置を、連続紙や用紙を検知可能な位置に変更すればよい。ただし、連続紙や用紙を使用するよりも、中間転写ベルト５を使用したほうが、ランニングコストの面で有利であろう。一方で、連続紙や用紙を使用すれば、中間転写ベルト５の表面のグロスの影響を受けない利点がある。

本実施形態では電子写真プロセスを利用して印刷を行う画像形成装置を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェット方式の印刷装置にも適用できる。本発明の技術思想は、複数色の記録剤（トナーやインクなど）使用する画像形成方式であれば適用可能な技術思想だからである。

本実施形態では正反射光用発光素子２０１および乱反射光用発光素子２０２を択一的に発光させ単一の受光素子によりパターンを検知することを主要な構成用としているが、このパターンの濃度を検知してもよい。つまり、イエロー、マゼンタ、シアンといった他色パターンの濃度は、乱反射光用発光素子２０２が出射した光に基づく乱反射光の光量により検知すればよい。一方、ブラックパターンの濃度は、正反射光用発光素子２０１が出射した光に基づく正反射光の光量により検知すればよい。

本実施形態では図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように正反射光用発光素子２０１、乱反射光用発光素子２０２は択一的に発光させて単一の受光素子２０４により検知した光量に対応した信号波形をある閾値に基づいてコンパレートすることでパルス信号を発生させる。さらに、パルス信号の中心位置を算出することで色ずれ補正を行うことを前提として説明した。しかし、アナログの信号波形のピーク値を検知してパルス信号を発生させて、色ずれ補正を行ってもよい。つまり、オフセット値の算出処理や色ずれ補正処理において、ピーク値の位置が上述した中心位置に置き換わって使用されることになる。

本実施形態では中間転写ベルト５の表面光沢度を正反射光用発光素子２０１で検知することを前提として説明した。しかし、中間転写ベルト５の耐久の程度を推定できる物理的なパラメータであれば、表面性の検知対象は光沢度以外のパラメータであってもよい。このようなパラメータとしては、たとえば、画像の形成枚数や中間転写ベルト５の使用時間などがある。正反射光用発光素子２０１に代えて、乱反射光用発光素子２０２や他の追加の発光素子と受光素子を採用してもよい。

本実施形態では中間転写ベルト５の耐久によって表面光沢度が下がっていくものを対象とした。しかし、耐久によって表面光沢度が上がっていく中間転写ベルト５や、線形的な変化をしない中間転写ベルト５に本発明を適用してもよい。いずれの場合であっても、耐久の程度を測定して、中間転写ベルト５を交換すればよいかどうかを判定できるからである。

本実施形態では２つの発光素子間の検知タイミングのずれを主に光軸ずれに起因するものとて説明した。しかし、発光素子の特性や回路特性などによって結果的に正反射光と乱反射光との検知タイミングにずれが生じるケースでも本実施形態は適用できる。つまり、本発明は、何らかの原因によって正反射光と乱反射光との検知タイミングが設計値からずれてしまったときにこのずれを特定できる発明だからである。

なお、図７（ａ）および図７（ｂ）が示すように、各閾値とデジタルの出力信号（パルス信号）の継続期間とは密接な関係がある。グロスが低下してくると、アナログの出力信号のレベルが低下するため、パルス信号の継続期間が変動してしまう。そこで、下地や所定濃度のトナーパターン画像を正反射光で読み取って、正反射光に対応したパルス信号の継続期間が一定となるように、閾値Ｔｈ１をＣＰＵ１０９が調整してもよい。このように、ＣＰＵ１０９は、正反射光用発光素子２０１が発光したときの受光素子２０４の検知結果に応じて第１閾値を調整する調整手段として機能する。同様に、下地や所定濃度のトナーパターン画像を正反射光で読み取って、乱反射光に対応したパルス信号の継続期間が一定となるように、閾値Ｔｈ２をＣＰＵ１０９が調整してもよい。このように、ＣＰＵ１０９は、乱反射光用発光素子２０２が発光したときの受光素子２０４の検知結果に応じて第２閾値を調整する調整手段として機能する。

Claims

それぞれ色の異なる画像を形成する複数の画像形成手段であって、中間転写体に第１パターン画像と第２パターン画像とを形成する所定の画像形成手段を含む、当該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パターン画像を検知する検知手段であって、
受光部と、
前記受光部が正反射光を受光するように配置された第１発光部と、
前記受光部が乱反射光を受光するように配置された第２発光部とを備えた、前記検知手段と、
前記第１発光部と前記第２発光部とを択一的に発光させる発光制御手段と、
前記第１発光部が発光を開始してから当該第１発光部から発光された光に基づき前記検知手段が前記第１パターン画像を検知したときまでの経過時間と前記第２発光部が発光を開始してから当該第２発光部から発光された光に基づき前記検知手段が前記第２パターン画像を検知したときまでの経過時間との差を特定する特定手段と、
前記複数の画像形成手段により形成されたパターン画像についての検知結果と、前記特定手段により特定された差とに応じて、前記複数の画像形成手段によって形成されるカラー画像間の色ずれを補正する補正手段と
を備え、
前記発光制御手段は、前記第１パターン画像の形成が開始されてから所定時間が経過したときに前記第１発光部を発光させ、前記第２パターン画像の形成が開始されてから前記所定時間が経過したときに前記第２発光部を発光させることを特徴とする画像形成装置。
前記第１発光部が発光するときに第１閾値を選択し、前記第２発光部が発光するときに第２閾値を選択して出力する閾値選択手段と、
前記受光部が出力する信号のレベルと、前記閾値選択手段により選択された閾値とを比較し、
比較結果である信号を発生する信号発生手段とをさらに備え、
前記特定手段は、
前記第１発光部から発光された光を前記受光部が受光したときに出力する信号のレベルと前記第１閾値の比較に応じて前記信号発生手段が発生した信号と、前記第２発光部から発光された光を前記受光部が受光したときに出力する信号のレベルと前記第２閾値の比較に応じて前記信号発生手段が発生した信号とから、前記差を特定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記第１発光部が発光したときの前記受光部の検知結果に応じて前記第１閾値を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記第２発光部が発光したときの前記受光部の検知結果に応じて前記第２閾値を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
前記特定手段は前記パターン画像が形成される前記中間転写体の表面のグロス値が基準値を超えているときに、前記差を特定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記差が特定された後で、ブラックトナーにより形成されたブラックパターンに対する、ブラックとは異なる色のトナーである他色トナーにより形成された他色パターンの相対的な色ずれ量を検知する場合に、
前記発光制御手段は、
前記ブラックパターンを前記検知手段が検知するときには前記第１発光部を発光させて前記第２発光部を消灯し、
前記他色パターンを前記検知手段が検知するときには前記第２発光部を発光させて前記第１発光部を消灯する
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記検知手段による前記ブラックパターンの検知タイミングと、前記他色パターンの検知タイミングとの差分から前記ブラックパターンに対する前記他色パターンの相対的な色ずれ量を取得する色ずれ量取得手段と、
前記色ずれ量取得手段が取得した色ずれ量に対して、前記特定手段により特定された前記差を加算することで、前記色ずれ量を修正する修正手段と
をさらに備え、
前記補正手段は、前記修正手段により修正された色ずれ量を前記他色パターンの書き込みタイミングに加算して該書き込みタイミングを補正することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。