JP6071535B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式によって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関する。

従来、複数の画像形成部を備え、各画像形成部を用いてシート上にカラー画像を形成する画像形成装置がある。

各画像形成部では、各画像形成部それぞれに備えられる感光体をレーザビームによって露光することで感光体上に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像装置により現像することによって感光体上にトナー像を形成する。そして転写部において、各感光体上に形成されたトナー像を、搬送ベルトによって搬送されるシート上に直接多重転写したり、あるいは、中間転写ベルト上に多重転写した後、シート上に一括転写したりして、シート上にカラー画像を形成する。

この種の画像形成装置では、画像形成中に装置が発する熱等により、画像形成装置の枠体や画像形成装置に備えられる各ユニットが変形することによってユニット間の相対位置関係が変動したり、ユニット自体の特性が変動したりする。そして、ユニット間の相対位置関係の変動やユニット自体の特性の変動に起因して、シート上における各色トナー像の位置（レジストレーション）にずれが生じる。

各色トナー像のレジストレーションずれ（以下「色ずれ」という）を補正する方法の一つとして、例えば、以下の方法がある。即ち、中間転写ベルト又は搬送ベルト上に色ずれを検出するための位置検出用パターンを色毎に形成し、当該位置検出用パターンの位置を検出して各色パターン間の相対的なずれ量を検出し、検出結果に基づいて色ずれ補正を実行する方法がある。

この色ずれ補正方法では、位置検出用パターンの検出に光学式センサが用いられ、光学式センサ内の発光素子により位置検出用パターンに光を照射し、その反射光を光学式センサ内の受光素子で検出する。位置検出用パターン検出時の反射光量は位置検出用パターンの濃度によって変化するため、位置検出用パターンの濃度に応じてセンサの出力レベルも変化する。よって位置検出用パターンの濃度が安定しない場合には、センサの出力も安定しない。その結果、センサの検出量にずれが生じ、補正結果がずれてしまう可能性がある。

次に、位置検出用パターンに濃度差がある場合の色ずれ補正時のずれについて、後述する図１３を借りて説明する。

図１３は、濃度差のある２つの位置検出用パターンを光学式センサによって検出して得られた検出結果（センサ出力）を重ね合わせたものである。同図に示すように、位置検出用パターンに濃度差がある場合、光学式センサの出力レベルには差が生じる。このため、センサ出力の立ち上がり／立ち下がりにかかる時間も濃度によって異なるので、センサ出力がスレッショルド電圧（threshold voltage）を超える／下回るまでにかかる時間も異なる。従って、時間差Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔｂ１，Ｔｂ２が生じる。色ずれ補正時の色ずれ量は、センサ出力がスレッショルド電圧を超える／下回るまでの時間を測定し、その測定結果に基づいて算出される。このため、位置検出用パターンに濃度差があると、算出結果にずれが生じてしまい、色ずれを正確に補正できなくなる。

これに対処するために、位置検出用パターンを形成する前に濃度調整用パターンを形成し、濃度調整用パターンの検出結果に基づいて位置検出用パターンの形成濃度を設定し、設定された濃度で位置検出用パターンを形成する画像形成装置が提案されている。このような画像形成装置に関するものとして、例えば、特許文献１及び２が挙げられる。

特開平１０−２６０５６７号公報 特開２０１０−４８９０４号公報

しかし、上記従来の画像形成装置では、位置検出用パターンが設定された濃度で形成されるようにしたとしても、画像形成装置の耐久状態や環境条件によっては、位置検出用パターンの移動方向後端部の濃度が設定濃度よりも濃くなることがある。このような場合には、位置検出用パターン内に設定濃度よりも高い濃度で形成される部分と設定濃度で形成される部分とが混在する結果、当該位置検出用パターンの検出波形に歪みが生じるために、色ずれ量を正確に算出することができない。

本発明は、この点に着目してなされたものであり、位置検出用パターンの移動方向後端部の濃度が設定濃度よりも濃くなったとしても、色ずれ補正を高精度に行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、複数の感光体と、前記複数の感光体を露光することによって前記複数の感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記複数の感光体それぞれに対応して設けられ、前記複数の感光体上の前記静電潜像をそれぞれ異なる色のトナーを用いて現像する複数の現像装置とを有し、前記複数の感光体上に現像された複数色のトナー像を転写体に転写する画像形成手段と、前記複数の感光体を露光して前記複数の感光体上に位置検出用パターンに対応する静電潜像を形成させ、前記複数の感光体上に形成された静電潜像をそれぞれ異なる色の前記トナーによって現像した複数の位置検出用パターンが前記転写体上に転写されるように前記画像形成手段を制御する制御手段と、前記転写体上に転写された前記複数の位置検出用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位置検出用パターンの検出結果に基づいて前記転写体上に転写される前記複数色の前記トナー像間の相対位置関係を補正する補正手段と、前記検出手段から出力される前記位置検出用パターンの出力波形を取得する取得手段と、を有し、前記制御手段は、前記取得手段によって取得される前記位置検出用パターンの出力波形が、当該位置検出用パターンの移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称となるように、前記位置検出用パターンに対応する静電潜像の移動方向先端部を形成する際の前記露光装置の露光量を、当該先端部以外の部分を形成する際の前記露光装置の露光量よりも大きくして前記位置検出用パターンの移動方向後端部に生じる設定濃度よりも濃度が濃い高濃度部分に基づく影響が解消されるように、前記露光手段が前記位置検出用パターンに対応する静電潜像を前記複数の感光体上に形成する際に前記感光体を露光する光量を制御することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置の耐久状態や環境条件によって、位置検出用パターンの移動方向後端部の濃度が濃くなった場合に、その検出波形の歪みによる影響を相殺するような補正後の位置検出用パターンを形成する。従って、得られた補正後の位置検出用パターンに基づいてカラー画像の色ずれ補正を行うことによって、色ずれ補正を高精度に行うことができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置を適用したカラー複写機の概略構成を示す断面図である。 図１中の１つのレーザスキャナユニットの概略構成を示す図である。 図１のカラー複写機を統括的に制御するシステムコントローラとその周辺の構成を示すブロック図である。 図３のシステムコントローラとレーザ制御部との間で送受信される各種信号を説明するための図である。 図３のシステムコントローラとパターン検知部との間で送受信される各種信号を説明するための図である。 図１のフォトセンサと中間転写ユニットを矢印Ｙ方向から見た図である。 図６の２つのフォトセンサのうちの一方の構成を示す図である。 図５の受光回路によって検出される電圧値の変化の一例を示す図である。 位置検出用パターンおよび濃度調整用パターンの一例を示す図である。 位置検出用パターンをフォトセンサにより検出した場合の理想的なセンサ出力波形の一例を示す図である。 フォトセンサの理想的なセンサ出力波形と実際のセンサ出力波形とを対比させた図である。 位置検出用パターンにおいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の濃度が等しい場合（（ａ））と等しくない場合（（ｂ））のフォトセンサのセンサ出力波形の一例を示す図である。 濃度差のある２つの位置検出用パターンをフォトセンサによって検出して得られた２つのセンサ出力を重ね合わせた図である。 濃度が薄くてもカラー間で濃度差がない位置検出用パターンをフォトセンサによって検出して得られたセンサ出力の一例を示す図である。 後端掃き寄せのあるパッチをフォトセンサによって検出して得られたセンサ出力の一例を示す図である。 ベタ画像の後端付近の感光ドラム１１上の電位状況の一例を示す図である。 図１中の感光ドラムの回転方向と現像装置の現像スリーブの回転方向が逆方向であるカウンタ現像方式を用いて現像した様子を示す図である。 図１のカラー複写機が実行する制御方法を説明するための図である。 レーザ光量とパターン濃度の特性の一例を示す図である。 図１のカラー複写機、特にＣＰＵが実行する画像形成処理の手順を示すフローチャートである。

以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、一実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す断面図である。同図の画像形成装置は、複数（４つ）の画像形成部を並列に配し、かつ中間転写方式を採用した電子写真方式の複写機であり、カラー画像を形成するカラー複写機である。なお本実施の形態では、画像形成装置として電子写真方式のカラー複写機を採用したが、これに限らず、電子写真方式のファクシミリ、電子写真方式のプリンタ、またはこれらを複合した複合機など、いずれを採用してもよい。

本実施の形態の電子写真方式のカラー複写機（以下、単に「カラー複写機」と言う。）は、画像読取部１Ｒおよび画像出力部１Ｐを有する。

画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して、画像出力部１Ｐに送信する。

画像出力部１Ｐは、４つ並設された画像形成部１０ａ〜１０ｄと、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０とを有する。

画像形成部１０ａ〜１０ｄはそれぞれ、同様に構成されている。各画像形成部１０ａ〜１０ｄでは、感光体としての感光ドラム１１ａ〜１１ｄが回転自在に軸支され、矢印Ａ方向に回転駆動される。各感光ドラム１１ａ〜１１ｄの回りには、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、レーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄ、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄ、現像装置１４ａ〜１４ｄ、およびクリーニング装置１５ａ〜１５ｄが配置されている。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄはそれぞれ、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの各表面上に均一な帯電量の電荷を与える。レーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒからの画像信号に応じて変調した、例えばレーザビームなどの光を、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光する。これにより、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。

感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄにより、トナー像として可視化される。感光体上に現像された複数色のトナー像は、１次転写領域Ｔａ〜Ｔｄにおいて、中間転写ユニット３０を構成する転写体としての中間転写ベルト３１に転写される。中間転写ユニット３０については、後述する。

１次転写領域Ｔａ〜Ｔｄの各下流側に設けられたクリーニング装置１５ａ〜１５ｄは、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落として、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面の清掃を行う。

以上説明した画像形成プロセスにより、各色トナーによる転写体上への画像形成、すなわち中間転写ベルト３１上への画像形成が順次行われる。

給紙ユニット２０は、カセット２１ａ，２１ｂ及び手差しトレイ２７と、ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６と、搬送ローラ対２３と、レジストローラ２５ａ，２５ｂとを備えている。

カセット２１ａ，２１ｂ及び手差しトレイ２７には、シートＳが収納される。ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６はそれぞれ、カセット２１ａ，２１ｂ及び手差しトレイ２７からシートＳを１枚ずつ送り出す。搬送ローラ対２３は、ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６によって送り出されたシートＳをさらに搬送する。レジストローラ２５ａ，２５ｂは、各画像形成部１０ａ〜１０ｄの画像形成タイミングに合わせてシートＳを２次転写領域Ｔｅへ送り出す。

次に、中間転写ユニット３０について説明する。

中間転写ベルト３１は、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に当接されるように配置され、複数の張架ローラ３２〜３４によって張架されて、矢印Ｂの方向へ回転する。張架ローラ３２は、中間転写ベルト３１の駆動ローラである。張架ローラ３３は、ばね（図示せず）の付勢によって中間転写ベルト３１に適度なテンションを与えるテンションローラであり、中間転写ベルト３１の回動に従動する。張架ローラ３４は、２次転写ローラ３６用の対向ローラである。駆動ローラ（張架ローラ）３２と張架ローラ３３との間に１次転写平面Ｐが形成される。

中間転写ベルト３１の材料としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶＤＦ(登録商標）（ポリフッ化ビニリデン）などが用いられる。

駆動ローラ３２は、金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタンまたはクロロプレン）がコーティングされ、中間転写ベルト３１とのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２は、パルスモータ（不図示）によって回転駆動される。

１次転写領域Ｔａ〜Ｔｄの、中間転写ベルト３１の裏側には、１次転写用帯電器３５ａ〜３５ｄが配置されている。一方、張架ローラ３４に対向して２次転写ローラ３６が配置され、中間転写ベルト３１とのニップによって２次転写領域Ｔｅが形成される。２次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度に加圧する。

また、中間転写ベルト３１の２次転写領域Ｔｅの下流には、中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が配置されている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、除去されたトナーを収納する回収トナーボックス５２とを備えている。

定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、定着ローラ４１ａによって加圧されるローラ４１ｂ（このローラ４１ｂにも熱源が備えられる場合がある）とを備えている。さらに定着ユニット４０は、定着ユニット４０内の熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６，４７を備えている。

画像出力部１Ｐは、定着ローラ対４１ａ，４１ｂのニップ部へシートＳを導くための搬送ガイド４３と、定着ローラ対４１ａ，４１ｂから排出されてきたシートＳをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ４４及び外排紙ローラ４５を備えている。また、画像出力部１Ｐは、シートＳを積載する排紙トレイ４８などを備えている。

次に、本実施の形態のカラー複写機の動作について説明する。

本実施の形態のカラー複写機の動作は全て、システムコントローラ１０１（その詳細は、図３に基づいて後述する）によって制御される。システムコントローラ１０１により画像形成の開始信号が発せられると、その画像形成を行うシートのサイズなどに応じて選択された給紙段から給紙が開始される。

例えば、上段の給紙段、即ちカセット２１ａから給紙される場合、まず、ピックアップローラ２２ａにより、シートＳがカセット２１ａから１枚ずつ送り出される。そして、シートＳは、給紙ローラ対２３によって給紙ガイド２４内を案内されて、レジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送される。このとき、レジストローラ２５ａ，２５ｂは停止されているので、シートＳの先端は、レジストローラ２５ａ，２５ｂのニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０ａ〜１０ｄが画像形成を開始するタイミングに合わせて、レジストローラ２５ａ，２５ｂは回転を開始する。この回転開始タイミングは、シートＳと、画像形成部１０ａ〜１０ｄによって中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像とが２次転写領域Ｔｅにおいて一致するように設定されている。

一方、画像形成部１０ａ〜１０ｄは、画像形成の開始信号が発せられると、画像形成プロセスにより中間転写ベルト３１上（像担持体上）に画像形成を行う。具体的には、一番上流にある感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー像が、高電圧が印加された１次転写用帯電器３５ｄによって１次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１上に１次転写される。１次転写されたトナー像は、次の１次転写領域Ｔｃまで搬送される。画像形成部１０ｃでは、トナー像が画像形成部１０ｄで形成されてから１次転写領域Ｔｃまで搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われている。このため、中間転写ベルト３１の前トナー像の上にレジストレーションが合わされて、その次のトナー像が転写される。これと同様の工程が繰り返され、４色のトナー像が中間転写ベルト３１上に１次転写される。

その後、シートＳが２次転写領域Ｔｅに進入し、中間転写ベルト３１に接触すると、シートＳの通過タイミングに合わせて２次転写ローラ３６に高電圧が印加される。これにより、画像形成プロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー像がシートＳの表面に転写される。その後、シートＳは、搬送ガイド４３によって定着ローラ対４１ａ，４１ｂのニップ部まで正確に案内される。そして、定着ローラ対４１ａ，４１ｂの熱及びニップ部の圧力によってトナー像がシートＳの表面に定着される。トナー像の定着されたシートＳは、内排紙ローラ４４及び外排紙ローラ４５により機外に排出され、排紙トレイ４８上に積載される。

図２は、レーザスキャナユニット１３ａの概略構成を示す図である。なお、他のレーザスキャナユニット１３ｂ〜１３ｄも、レーザスキャナユニット１３ａと同様に構成されている。

レーザ発光部３１０は、感光ドラム１１ａに潜像を形成するためにレーザビームを射出する。射出されたレーザビームは、コリメータレンズ３１１を通って平行光に変換される。このレーザビームはさらに、シリンドリカルレンズ３１２によってポリゴンミラー３１３上で結像される。

ポリゴンミラー３１３は、回転多面鏡の一例であり、入射されたレーザビームを偏向する。ポリゴンミラー３１３は、ポリゴンモータ３２１（図４参照）と一体化され、ポリゴンモータ３２１を回転駆動することによって図中、矢印Ｃ方向へ回転する。

ポリゴンミラー３１３から反射されたレーザビームは、画像形成のために感光ドラム１１ａへ向かうとともに、ビームディテクトセンサ（以下、「ＢＤセンサ」という）３１４へも向かう。ＢＤセンサ３１４は、ポリゴンミラー３１３によって偏向されたレーザビームが感光ドラム１１ａを走査する方向である主走査方向の書き出しタイミングを制御するための主走査同期信号ｓ１２（図４参照）を生成する。

アナモフィックレンズ３１５は、ポリゴンミラー３１３からの反射光をＢＤセンサ３１４に結像させるレンズである。

ｆθレンズ３１６は、レンズの周辺部と中心部とで走査速度が一定になるようにするレンズである。ｆθレンズ３１６を通ったレーザビームは、折り返しミラー１６ａによって反射され、感光ドラム１１ａ上に結像する。

図３は、システムコントローラ１０１とその周辺の構成を示すブロック図である。

システムコントローラ１０１は、ＣＰＵ（central processing unit）１０１ａを有する。ＣＰＵ１０１ａは、本実施の形態のカラー複写機を統括的に制御する。ＣＰＵ１０１ａは主として、本実施の形態のカラー複写機内の各負荷の駆動、センサ類の情報収集・解析、操作部１０２とのデータの交換などを行う。

システムコントローラ１０１はさらに、ＲＯＭ（read only memory）１０１ｂ、ＲＡＭ（random access memory）１０１ｃおよびタイマ回路１０１ｄを有する。

ＲＯＭ１０１ｂには制御プログラムが格納されており、ＣＰＵ１０１ａは、この制御プログラムを実行することにより、予め決められた各種画像形成シーケンスを実行する。ＲＡＭ１０１ｃは、その際に一次的または恒久的に保存することが必要な書換可能なデータを格納する。なおＲＡＭ１０１ｃには、例えば、高圧制御部１０５への高圧設定値、各種データ、操作部１０２からの画像形成指令情報などが保存される。タイマ回路１０１ｄは、位置検出用パターン２０４（図６参照）の間隔を計測したり、画像書き出しタイミングをカウントしたりする。

本実施の形態のカラー複写機は、装置内部の各所にモータ、クラッチ／ソレノイド等のＤＣ負荷及び、フォトインタラプタやマイクロ電源スイッチ等のセンサを配置している。つまり、モータの駆動や各ＤＣ負荷を適宜駆動させることで、シートＳの搬送や各ユニットの駆動を行っており、各種センサはその動作を監視する。

そこでＣＰＵ１０１ａは、各種センサ類１０９からの信号に基づいて、モータ制御部１０７を介して各モータを制御させるとともに、ＤＣ負荷制御部１０８を介してクラッチ／ソレノイドを動作させて、画像形成を円滑に進めている。またＣＰＵ１０１ａは、高圧制御部１０５に各種高圧制御信号を出力することで、高圧ユニット１０６を構成する各種帯電器に適切な高圧を印加する。定着ユニット４０の定着ローラ対４１ａ，４１ｂには、各ローラを加熱するための定着ヒータ１１１が内蔵されており、定着ヒータ１１１は、ＡＣドライバ１１０によってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。また定着ローラ対４１ａ，４１ｂには、その温度を測定するためのサーミスタ１０４が設けられている。サーミスタ１０４の抵抗値は、定着ローラ対４１ａ，４１ｂの温度変化に応じて変化する。サーミスタ１０４の抵抗値は、電圧値に変換された後、Ａ／Ｄ（analog-to-digital）コンバータ１０３に入力される。Ａ／Ｄコンバータ１０３は、入力されたアナログ電圧値をデジタル電圧データに変換して、システムコントローラ１０１に出力する。ＣＰＵ１０１ａは、このデジタル電圧データ、つまり温度データに基づいて、ＡＣドライバ１１０を制御する。

システムコントローラ１０１には、ハードディスク１１２が接続されている。ハードディスク１１２には、画像読取部１Ｒから送信されてきた画像データが保存される。また、ハードディスク１１２に保存されたデータは、操作部１０２からの操作によって読み出され、印刷等に使用される。

操作部１０２は、ユーザ操作に応じて選択された複写倍率や濃度設定値などの情報を入力するとともに、本実施の形態のカラー複写機の状態、例えば画像形成枚数や画像形成中か否か、ジャムの発生やその箇所等の情報を受信し、ユーザに示すために表示する。

さらにシステムコントローラ１０１には、レーザビームのＯＮ／ＯＦＦやレーザ光量などを制御するレーザ制御部１１３と、濃度調整用パターン２０３および位置検出用パターン２０４を検知するパターン検知部１１４が接続されている。

図４は、システムコントローラ１０１とレーザ制御部１１３との間で送受信される各種信号を説明するための図である。

システムコントローラ１０１は、ポリゴンモータ３２１から回転数に応じて周波数が変化する回転検知信号ｓ１４を受信し、受信した回転検知信号ｓ１４から現在のポリゴンモータ３２１の回転数を算出する。そして、システムコントローラ１０１は、算出された回転数が目標回転数になるような加減速信号ｓ１３を生成し、ポリゴンモータ３２１に出力する。これにより、ポリゴンモータ３２１の回転数は目標回転数に制御される。

ポリゴンモータ３２１が予め設定された速度（回転数）範囲内に制御されると、システムコントローラ１０１は、レーザ駆動回路３２０を駆動させて、レーザ発光部３１０からレーザビームを射出する。システムコントローラ１０１は、これに応じてＢＤセンサ３１４が生成した主走査同期信号ｓ１２を受信する。システムコントローラ１０１は、主走査同期信号ｓ１２に同期して、画像読取部１Ｒから送信されたデータに基づいて生成された画像信号ｓ１０をレーザ駆動回路３２０へ送信する。

またシステムコントローラ１０１は、レーザビームの光量を設定するための光量信号ｓ１１をレーザ駆動回路３２０へ送信する。レーザ駆動回路３２０は、画像信号ｓ１０に同期して、光量信号ｓ１１に基づいて設定される光量のレーザビームをレーザ発光部３１０から射出させる。

図５は、システムコントローラ１０１とパターン検知部１１４との間でやり取りされる各種信号を説明するための図である。

フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、後述する図６に示すように、本実施の形態のカラー複写機の主走査方向（図中、矢印Ｂの方向に直交する方向）における手前側と奥側の２箇所に設けられている。したがって、各フォトセンサ６０ａ，６０ｂを制御するための信号も２系統設けられている。

本実施の形態では、フォトセンサ６０ｂを用いて濃度調整用パターン２０３におけるイエローとマゼンタのパターンを検出し、フォトセンサ６０ａを用いて濃度調整用パターン２０３におけるシアンとブラックのパターンを検出する。

また、位置検出用パターン２０４は、主走査方向に対して所定角度で傾斜した色パターンを組み合わせたものであり、位置検出用パターン２０４における各色パターンの濃度は、フォトセンサ６０ａ及び６１ｂによって検出される。

検知信号ｓ１ａと検知信号ｓ１ｂの各作用およびＬＥＤオン信号ｓ２ａとＬＥＤオン信号ｓ２ｂの各作用はいずれも同様であるので、以下、フォトセンサ６０ａに関係する信号ｓ１ａ，ｓ２ａについてのみ説明する。

システムコントローラ１０１は、濃度調整時及び色ずれ補正時において、発光回路３３１ａへＬＥＤオン信号ｓ２ａを送信する。発光回路３３１ａは、このＬＥＤオン信号ｓ２ａに基づいてフォトセンサ６０ａを点灯させる。

フォトセンサ６０ａが濃度調整用パターン２０３もしくは位置検出用パターン２０４を読み取ると、その読み取り結果に応じた信号を受光回路３３０ａへ送信する。これに応じて受光回路３３０ａは、検知信号ｓ１ａを生成して、システムコントローラ１０１へ送信する。

検知信号ｓ１ａは、濃度に応じてレベルが変化するアナログ信号であり、濃度補正時及び色ずれ補正時に用いられる。

フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、中間転写ベルト３１上に形成される濃度調整用パターン２０３及び位置検出用パターン２０４を検出する。従って、フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、中間転写ベルト３１のトナー像が転写される側の面に対向して配置される。

図６は、図１のフォトセンサ６０ａ，６０ｂと中間転写ユニット３０を矢印Ｙ方向から見た図である。

中間転写ベルト３１上には、濃度調整用パターン２０３および位置検出用パターン２０４が形成される。この状態で、フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、中間転写ベルト３１上に光を照射し、濃度調整用パターン２０３および位置検出用パターン２０４からの反射光を検出する。システムコントローラ１０１は、フォトセンサ６０ａ，６０ｂの出力、つまり反射光に応じた出力に基づいて、濃度情報や位置ずれ（トナー像間の相対位置関係のずれ）情報を取得する。

次に、フォトセンサ６０ａ，６０ｂを用いて位置検出用パターン２０４を検出し、位置ずれを検知する原理を説明する。

図７は、フォトセンサ６０ａの構成を示す図である。フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、同一の構成である。

フォトセンサ６０ａは、発光部９０１及び受光部９０２を有する。発光部９０１としては、例えばＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、受光部９０２としては、例えばフォトダイオードが用いられる。

発光部９０１から射出された光は、中間転写ベルト３１上に入射される。このとき、中間転写ベルト３１上に位置検出用パターン２０４が形成されていた場合には、図７に示すように、トナーに当たった入射光は四方八方に散乱する。これらの散乱光のうち、受光部９０２に到達した光が電気信号に変換され、図５の受光回路３３０ａによって電圧値の変化として検出される。

図８は、受光回路３３０ａによって検出される電圧値の変化の一例を示す図である。

図８（ａ）〜（ｃ）は、位置検出用パターン２０４と発光部９０１からの入射光のスポット９０１ａとの位置関係を変えたときの様子を示している。図８（ａ）は、位置検出用パターン２０４が入射光のスポット９０１ａ内に入っていない状態を示している。図８（ｂ）は、位置検出用パターン２０４が入射光のスポット９０１ａに半分入っている状態を示している。図８（ｃ）は、位置検出用パターン２０４が入射光のスポット９０１ａの全てを満たしている状態を示している。ここでは、位置検出用パターン２０４は四角形内に均一の濃度で形成されているものとする。

図８（ｄ）は、図８（ａ）〜（ｃ）のそれぞれの状態において検出された電圧値の一例を示している。図８（ａ）の状態では、位置検出用パターン２０４は入射光のスポット９０１ａ内に入っておらず、中間転写ベルト３１の表面（下地）からの乱反射光しか得られないため、あまり出力が上がらない。図８（ｂ）の状態では、位置検出用パターン２０４は入射光のスポット９０１ａの半分に入っているので、ある程度乱反射光が得られて、出力が上がってくる。図８（ｃ）の状態では、位置検出用パターン２０４が入射光のスポット９０１ａの全てを満たしているので、得られる乱反射光が多くなり、大きな出力が得られる。このようにして、位置検出用パターン２０４が入射光のスポット９０１ａを通過すると、乱反射検知出力（電圧値）が変化する。これにより、位置検出用パターン２０４のエッジ位置（エッジ部）を検出することができる。

図９は、位置検出用パターン２０４および濃度調整用パターン２０３の一例を示す図である。同図（ａ）が濃度調整用パターン２０３を示し、同図（ｂ）が位置検出用パターン２０４を示している。

濃度調整用パターン２０３は、図９（ａ）に示すように、四角形状のパターン（パッチ）によって形成される。濃度調整用パターン２０３は、中間転写ベルト３１上、副走査方向（図９中、矢印Ｂの方向）に一定間隔で並べて２列形成される。図９中、矢印Ｂ方向（上方向）が中間転写ベルト３１の進行方向、つまり副走査方向である。２列の濃度調整用パターン２０３のうちの一方、つまり左側には、イエロー（Ｙ）およびマゼンタ（Ｍ）のパッチが形成され、もう一方には、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）のパッチが形成される。異なる色のパッチを２列に分けて配列することで、パッチ検出にかかる時間を短縮化している。各色毎に各々５つのパッチが形成される。５つのパッチは、レーザ駆動回路３２０（図４参照）に供給する光量信号ｓ１１を変化させて、レーザ発光部３１０から射出されるレーザビームの光量を変化させることで、それぞれ異なる濃度で形成される。この光量信号ｓ１１の値は、ＲＡＭ１０１ｃ（図３参照）に予め格納されている。

パッチからの反射光は、フォトセンサ６０ａ，６０ｂによって受光され、受光回路３３０ａ，３３０ｂへ送信される。これに応じて受光回路３３０ａ，３３０ｂは、検知信号ｓ１ａ，ｓ１ｂを生成し、システムコントローラ１０１に送信する。システムコントローラ１０１は、受信した検知信号ｓ１ａ，ｓ１ｂをデジタルデータに変換し、一旦ＲＡＭ１０１ｃに格納する。ＣＰＵ１０１ａは、フォトセンサ６０ａ，６０ｂの出力とレーザビームの光量との関係から、目標濃度を実現する光量を算出し、算出した光量に応じた光量信号ｓ１１を生成して、レーザ駆動回路３２０に送信する。これに応じてレーザ駆動回路３２０は、レーザ発光部３１０を駆動させて発光させる。

位置検出用パターン２０４は、図９（ｂ）に示すように、平行四辺形状のパターン（パッチ）によって形成される。位置検出用パターン２０４は、中間転写ベルト３１上、副走査方向に並べて２列形成される。主走査方向に対し鏡面対称となる形状の２種類のパッチを並べることで、対応するパッチ同士のずれの関係から副走査方向および主走査方向の両方の色ずれを検出可能にしている。また各々のパッチは、測定色のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）のカラーパターンを下地として、下地上に基準色であるブラック（Ｂｋ）のパターンが重畳して形成される。フォトセンサ６０ａ，６０ｂとして乱反射検出型のものを用いた場合には、ブラック（Ｂｋ）のトナーは、フォトセンサ６０ａ，６０ｂのＬＥＤから射出された光を吸収してしまうため、十分に検出することができない。そのため、カラーパターンの上にブラック（Ｂｋ）のパターンを重畳することによって、ブラック部分とカラー部分との出力差を利用してブラック部分の検出を可能としている。即ち、カラーパターンの上にブラックのパターンを重畳した位置検出用パターンにおいては、後述する図１２（ａ）のように、中間転写ベルト３１の表面（下地）部分は乱反射出力が低く、カラー部分は乱反射出力が高くなる。また、ブラック（Ｂｋ）部分は乱反射出力が中間転写ベルト３１の表面部分よりも高いが、カラー部分よりもかなり低くなる。従って、乱反射出力が高いカラー部分に挟まれた乱反射出力が低いブラック部分を正確に検出することができる。そして、カラー部分とブラック（Ｂｋ）部分の相対的な位置関係が本来あるべき関係からどれだけずれているかを検出することで、主走査方向および副走査方向の各々の色ずれを検知することができる。

次に、位置検出用パターン２０４の検出時に発生する、検出タイミングのずれについて説明する。

本実施の形態では、フォトセンサ６０ａ，６０ｂの出力（センサ出力）がスレッショルド電圧を超えたタイミングで位置検出用パターンを検出したと判定する。このため、センサ出力の立ち上がり／立ち下がりが遅い場合には、センサ出力が立ち上がり／立ち下がり始めてからスレッショルド電圧を超える／下回るまでに時間がかかり、位置検出用パターンの検出タイミングにずれが生じる可能性がある。なお、以下の説明は、フォトセンサ６０ａ，６０ｂのいずれについても同様であるので、フォトセンサ６０ａを代表させて説明する。

図１０は、位置検出用パターン２０４をフォトセンサ６０ａにより検出した場合の理想的なセンサ出力波形の一例を示す図である。ここでの理想的なセンサ出力とは、中間転写ベルト３１の表面（下地）またはブラック（Ｂｋ）パッチの検出時にはロー（Ｌｏ）レベルとなり、カラーパッチの検出時にはハイ（Ｈｉ）レベルとなり、さらに出力変化にかかる時間が十分に短いものをいう。センサ出力が理想的である場合には、センサ出力が立ち上がり／立ち下がり始めてからスレッショルド電圧を超える／下回るまでの時間が十分に短いため、検出タイミングのずれは生じない。

しかし実際には、センサ出力の立ち上がり／立ち下がり速度は、中間転写ベルト３１の回転速度や位置検出用パターンの濃度、フォトセンサ６０ａの光学的特性などに依存するため、出力変化を検知するにはある程度の時間がかかる。

図１１は、フォトセンサ６０ａの理想的なセンサ出力波形と実際のセンサ出力波形とを対比させた図である。同図（ａ）が理想的なセンサ出力を示し、同図（ｂ）が実際のセンサ出力を示している。また同図（ｃ）は、同図（ａ）の波形と同図（ｂ）の波形を重ね合わせ、検出タイミングのずれを示したものである。

図１１（ｂ）に示すように、実際のセンサ出力では、中間転写ベルト３１の表面（下地）とブラック（Ｂｋ）パッチの各反射特性が異なることから、検出電圧レベルも異なっている。また、フォトセンサ６０ａの特性上、センサ出力の立ち上がり速度と立ち下がり速度も異なる。したがって、中間転写ベルト３１の表面（下地）の検出からカラーパッチの検出に移るときのセンサ出力の立ち上がり、カラーパッチの検出からブラック（Ｂｋ）パッチの検出に移るときのセンサ出力の立ち下がりの各々の傾きが異なる。また、ブラック（Ｂｋ）パッチの検出からカラーパッチの検出に移るときのセンサ出力の立ち上がり、カラーパッチの検出から中間転写ベルト３１の表面（下地）の検出に移るときのセンサ出力の立ち下がりの各々の傾きも異なる。各々の傾きが異なると、各々の検出タイミングのずれ量も異なる。

図１１（ｃ）に示すように、センサ出力が立ち上がってスレッショルド電圧を超えるまでにかかる時間Ｔａ１と時間Ｔｂ１も、センサ出力が立ち下がってスレッショルド電圧を下回るまでにかかる時間Ｔａ２と時間Ｔｂ２も、それぞれ異なっている。このため、各パッチを検出するタイミングは、それぞれ異なる検出ずれを持っている。

ただし、検出ずれが生じたとしても、そのずれ量がそれぞれ等しければ、カラー間における色ずれの検出には影響しない。

図１２は、位置検出用パターン２０４において、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色の濃度が等しい場合（（ａ））と等しくない場合（（ｂ））のフォトセンサ６０ａのセンサ出力波形の一例を示す図である。

図１２（ａ）に示すように、各色の濃度が等しい場合には各パッチの検出電圧レベルも等しくなるため、カラー各色毎に等しい検出ずれが生じることになる。カラー各色が全てブラック（Ｂｋ）に対して等しい検出ずれを持つため、相対的に見るとカラー間においては検出ずれによる色ずれ検出精度は低下しない。

一方、図１２（ｂ）に示すように、各色の濃度に差がある場合には、濃度が薄い色と濃度が濃い色とでフォトセンサ６０ａの出力レベルに差が生じる結果、検出ずれ量も異なる。

図１３は、濃度差のある２つの位置検出用パターン２０４をフォトセンサ６０ａによって検出して得られた２つのセンサ出力を重ね合わせた図である。

同図に示すように、各カラーパッチを検出する際のフォトセンサ６０ａの出力レベルが異なるため、センサ出力の立ち上がり／立ち下がりにかかる時間も異なる。このため、センサ出力が立ち上がって／立ち下がってからスレッショルド電圧を超える／下回るまでにかかる時間には、各濃度間でずれ、つまり時間差Ｔａ１，Ｔａ２，Ｔｂ１，Ｔｂ２が生ずる。よって、濃度が濃いパッチと薄いパッチとでは、検出結果にずれが生じてしまい、色ずれ検出精度が低下してしまう。

図１４は、濃度が薄くてもカラー間で濃度差がない位置検出用パターン２０４をフォトセンサ６０ａによって検出して得られたセンサ出力の一例を示す図である。

同図に示すように、濃度が薄い状態でもカラー間の濃度が統一されていれば、フォトセンサ６０ａの出力レベルが等しくなるため、相対的に見るとカラー間での検出ずれは生じない。このように、カラー間の検出ずれの影響を低減するためには、位置検出用パターン２０４を形成するときにカラー間の濃度を統一することが重要となる。

しかし、「発明が解決しようとする課題」欄で前述したように、カラー間の濃度を統一して位置検出用パターン２０４を形成しようとしても、装置の耐久状態や環境条件によっては、位置検出用パターン２０４の後端部の濃度が濃くなることがある。この後端部の濃度が濃くなる現象を、以下「後端掃き寄せ」という。

図１５は、後端掃き寄せのあるパッチをフォトセンサ６０ａによって検出して得られたセンサ出力の一例を示す図である。同図（ａ）は、後端掃き寄せのあるパッチ（位置検出用パターン２０４の一部）を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）のパッチをフォトセンサ６０ａによって読み取ったときの出力波形を示し、同図（ｃ）は、同図（ｂ）の一部拡大図を示している。同図（ｂ），（ｃ）中、破線は、後端掃き寄せのないパッチをフォトセンサ６０ａによって検出して得られた出力波形を示している。

フォトセンサ６０ａが、位置検出用パターン２０４の後端掃き寄せ部分からの乱反射光を検出すると、センサ出力レベルは、図１５（ｂ）のように上昇する。この結果、センサ出力は、通常のレベル、つまり破線で示すレベルより高いレベルから低下する。中間転写ベルト３１は、所定方向に回転し、該中間転写ベルト３１上に形成された位置検出用パターン２０４は中間転写ベルト３１の回転に伴って所定方向に移動する。中間転写ベルト３１の回転速度、つまり位置検出用パターン２０４の移動速度は一定であるので、図１５（ｃ）に示すように、センサ出力の立下り波形の傾きが変わる。このため、センサ出力がスレッショルド電圧レベルを下回るまでにかかる時間は増大する。つまり、位置検出用パターン２０４の検出幅が実際の幅よりも太く検知されるので、太く検知された量に比例して位置検出用パターン２０４の位置を誤検知することになる。なお、位置検出用パターン２０４における位置検出は、パターンの先端側と後端側との中点を位置検出パターンの形成位置として特定する。

次に、後端掃き寄せの発生メカニズムについて説明する。

図１６は、ベタ画像の移動方向後端部（以下、単に「後端部」という。）付近の感光ドラム１１ａ上の電位状況の一例を示す図である。

同図に示すように、ベタ部γの電位は、潜像電位ＶＬであり、ベタ部γに隣接する白地部εの電位は、暗電位ＶＤである。ここで、現像装置１４ａの現像スリーブ１４ａ１（図１７参照）の電位は、現像電源により電位Ｖdcである。後端掃き寄せは、感光ドラム１１ａ上に形成された静電潜像においてベタ画像を形成した際に、ベタ画像の後端部において、感光ドラム１１ａの表面移動方向で上流に形成されたベタ部γと下流に形成された白地部εとの境界付近で発生する。

図１７は、感光ドラム１１ａの回転方向と現像スリーブ１４ａ１の回転方向が逆方向であるカウンタ現像方式を用いて現像した様子を示す図である。

同図に示すように、現像装置１４ａは、感光ドラム１１ａと現像スリーブ１４ａ１との対向部近傍の電気的な現像領域（現像ニップ）Ｚにおいて、感光ドラム１１ａ上に形成された静電潜像に対して非磁性トナーを現像する。また、現像領域Ｚの現像スリーブ１４ａ１の回転方向上流端部を“Ａ”とし、下流端部を“Ｂ”とする。上流端部Ａでは、まだ現像作業が行われていないトナー濃度の高い現像剤が、現像容器（図示せず）から現像スリーブ１４ａ１に担持され搬送されてきる。そして、現像スリーブ１４ａ１に印加された現像バイアスの交流成分により、現像剤中の磁性キャリアから非磁性トナーが遊離する状態になる。ここで、特定の状態でトナーが現像領域Ｚの上流端部Ａに搬送されてくると、磁性キャリアから遊離したトナーが白地部εよりベタ部γへ移動するように電界がかかっているので、ベタ部γと白地部εの境界ではベタ部γのエッジにトナーが集中しやすくなる。特定の状態とは、感光ドラム１１ａの回転方向により現像領域Ｚを通過して潜像電位ＶＬと現像スリーブ１４ａ１の電位Ｖdcとの差分である現像コントラストＶcont（図１６参照）に対して、トナーの現像が不十分な状態をいう。トナーの現像が不十分な状態とは、現像スリーブ１４ａ１の電位がＶdcまで達しない状態をいう。

このようにして、位置検出用パターン２０４の後端部に濃度が濃くなる現象が発生し得るが、この現象は、装置の耐久条件や環境の変動によって影響度が異なる。その結果、色ずれ補正の精度も変動する。そこで本実施の形態は、後端掃き寄せのある位置検出用パターン２０４をフォトセンサ６０ａ，６０ｂによって検出して得られた歪みのあるセンサ出力の歪みの影響を相殺したセンサ出力が得られるように補正した補正後の位置検出用パターン２０４を形成する。

以下、この制御方法について説明するが、この制御方法では、フォトセンサ６０ａ，６０ｂからの検知信号ｓ１ａ，ｓ１ｂのいずれに対しても同じ制御を行うため、フォトセンサ６０ａからの検知信号ｓ１ａに対する制御についてのみ説明する。

図１８は、この制御方法を説明するための図である。同図（ａ）は、後端掃き寄せのある位置検出用パターン２０４をフォトセンサ６０ａによって検出して得られたセンサ出力の一例を示す図である。この出力波形は、受光回路３３０ａ（図５参照）からの検知信号ｓ１ａをデジタルデータに変換して、システムコントローラ１０１のＲＡＭ１０１ｃに格納したものを時系列に並べたものである。以下、検知信号ｓ１ａをデジタルデータ（デジタル信号）に変換したものを「検知データｓ１ａ」という。

検知データｓ１ａは、所定のサンプリング周期でサンプリングした検出値をＡ／Ｄ変換したデータであり、サンプリング周波数を上げることで、出力波形の特徴、本実施の形態では、後端掃き寄せによる波形の歪みを高精度に検出することができる。

フォトセンサ６０ａが中間転写ベルト３１の表面（下地）の検出から位置検出用パターン２０４の移動方向の先端（以下、単に「先端」という。）、つまり最初のカラーパッチの先端の検出に移ると、検知データｓ１ａのレベルが上昇を開始する。ＣＰＵ１０１ａは、検知データｓ１ａのレベルがほぼ安定した部分を、位置検出用パターン２０４の先端ｓｍｐＦ(０)と判定する。

そして、フォトセンサ６０ａが最初のカラーパッチの移動方向の後端（以下、単に「後端」という。）の検出からブラックパッチの先端の検出に移ると、検知データｓ１ａのレベルは下降を開始する。ＣＰＵ１０１ａは、検知データｓ１ａのレベルが下降する直前の部分を最初のカラーパッチの後端ｓｍｐＦ(ｎ)と判定する。

ここで、ｓｍｐＦ(０)が検出されてからｓｍｐＦ(ｎ)が検出されるまでに、サンプリングは、例えば一定周期毎に、ｎ回実施されるものとしている。例えば、ｓｍｐＦ(０)からｓｍｐＦ(ｎ)までの範囲がフォトセンサ６０ａの検知面を通過する時間を１０ｍｓとし、サンプリング間隔を１０μｓとすると、ｓｍｐＦ(０)からｓｍｐＦ(ｎ)までに１０００ポイントのデータが取得されることになる。

さらに、フォトセンサ６０ａがブラックパッチの後端の検出から２番目、つまり最後のカラーパッチの先端の検出に移ると、検知データｓ１ａのレベルは再度上昇を開始する。ＣＰＵ１０１ａは、検知データｓ１ａのレベルがほぼ安定した部分を、位置検出用パターン２０４の最後のカラーパッチの先端ｓｍｐＲ(０)と判定する。

そして、フォトセンサ６０ａが最後のカラーパッチの後端の検出から中間転写ベルト３１の表面（下地）の検出に移ると、検知データｓ１ａのレベルは再度下降を開始する。ＣＰＵ１０１ａは、検知データｓ１ａのレベルが下降する直前の部分を最後のカラーパッチの後端ｓｍｐＲ(ｎ)と判定する。

なお本実施の形態では、検知データｓ１ａのレベルがほぼ安定する部分と、検知データｓ１ａのレベルが下降する直前の部分は、検知データｓ１ａの各値を順次比較し、その変動値が所定値以下または所定値以上になるかどうかで判定している。もちろん、この方法に限定されず、適切な方法を用いて判定すればよい。

図１８（ａ）中、斜線で示す領域Ｍは、位置検出用パターン２０４の後端部の濃度が高くなった部分である。この濃度が高くなった部分の検出電圧値を“Ｖｐ”と表している。一方、位置検出用パターン２０４の後端の濃度が高くなっていない部分の検出電圧値を“Ｖａ”と表している。

ｓｍｐＲ(０)からｓｍｐＲ(ｎ)までのサンプリング値（レベル）がいずれも、ほぼ電圧値Ｖａに近ければ、高精度の色ずれ補正が可能となる。しかし、設定濃度よりも濃度が高くなった部分が位置検出用パターン２０４の後端部に存在して、検出値ＶｐがｓｍｐＲ(０)からｓｍｐＲ(ｎ)までの後端部に存在すると、前述した理由により、色ずれ補正の精度が低下する。

そこで、本実施の形態では、図１８（ｂ）のようなパターン、すなわち位置検出用パターン２０４の後端部に発生した高濃度部分とほぼ一致するような高濃度部分を位置検出用パターン２０４の先端部に生成して、色ずれ補正の精度を向上させている。

即ち、中間転写ベルト３１上に形成された位置検出用パターンにおける測定出力が、その移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称となるように補正された補正後の位置検出用パターンを形成し、該位置検出用パターンを用いて色ずれを補正するようにした。

即ち、フォトセンサ６０ａが先端部に高濃度部分が形成された位置検出用パターン２０４を検出すると、そのセンサ出力の、当該先端部に対応する波形の立ち上がりが速くなる。これにより、位置検出用パターン２０４の後端部の高濃度部分による波形の立下りの遅延が相殺（解消）される。ここで、位置検出用パターン２０４の後端部の濃くなった部分の濃度を下げるようなパターンを再形成するのではなく、先頭部分を濃くするパターンを再形成する理由は、後端掃き寄せによる高濃度部の濃度を制御することは困難だからである。

図１８（ｂ）は、位置検出用パターン２０４の先頭部に形成する波形ｃｏｍｐ(０)〜ｃｏｍｐ(ｎ)を示す図である。

この波形ｃｏｍｐ(０)〜ｃｏｍｐ(ｎ)は、ｓｍｐＲ(ｎ)からｓｍｐＲ(０)までのデータから、ｓｍｐＦ(０)からｓｍｐＦ(ｎ)を減算したものである。ただし、ｓｍｐＦ(０)からｓｍｐＦ(ｎ)までのサンプリング数とｓｍｐＲ(０)からｓｍｐＲ(ｎ)までのサンプリング数は通常、異なるため、両サンプリング数のうちの少ない方を基準のサンプリング数として用いる。

例えば、ｓｍｐＦ(０)からｓｍｐＦ(ｎ)までのサンプリング数が１０５０個であり、ｓｍｐＲ(０)からｓｍｐＲ(ｎ)までのサンプリング数が９５０個であったときには、算出に用いる基準のサンプリング数を９５０個として、以下の計算を行う。

ｃｏｍｐ(０) ＝ｓｍｐＲ(９４９)−ｓｍｐＦ(０)
ｃｏｍｐ(１) ＝ｓｍｐＲ(９４８)−ｓｍｐＦ(１)
ｃｏｍｐ(２) ＝ｓｍｐＲ(９４７)−ｓｍｐＦ(２)
・・・
ｃｏｍｐ(９４９)＝ｓｍｐＲ(０)−ｓｍｐＦ(９４９)
ここで、ｃｏｍｐ(ｎ)＝０であれば、位置検出用パターン２０４の濃度補正値は“０”であり、ｃｏｍｐ(ｎ)の値が大きいほど、位置検出用パターン２０４の先端部の濃度を濃くする補正を実施する。位置検出用パターン２０４の先端部の濃度を濃くするために、本実施の形態では、レーザ光量を変化させる。

図１９は、レーザ光量とパターン濃度の特性の一例を示す図である。

同図では、例えば、パターン濃度の検出値が“Ｖａ”となるレーザ光量をＰｗ_ａとしたときに、これより濃度の濃い検出値Ｖｐにするにはレーザ光量をＰｗ_ｐにする必要がある。

前記計算の結果、ｃｏｍｐ( )＝Ｖｐ−Ｖａ＝Δｄであったとすると、パターン濃度をΔｄだけ高めるために、レーザ光量をΔｐ＝Ｐｗ_ｐ−Ｐｗ_ａだけ高めるように設定する。

具体的には、位置検出用パターン２０４に対応する静電潜像の移動方向先端部を形成する際の露光装置の露光量を、当該先端部以外の部分を形成する際の露光装置の露光量よりも、例えばΔＰだけ大きくして位置検出用パターン２０４を形成する。これによって、位置検出用パターン２０４の後端部に生じる高濃度部分に対応する高濃度部分を先端部に形成した補正後の位置検出用パターンを形成することができる。

図１８（ｃ）は、フォトセンサ６０ａが中間転写ベルト３１上に形成された補正後の位置検出用パターン２０４を検出して得られた出力波形を示している。同図（ｃ）の出力波形の先端部には、同図（ａ）の位置検出用パターン２０４の後端部の領域Ｍに相当する波形が形成されており、出力波形は、先端部と後端部の中点を基準として対称になっている。

なお、位置検出用パターンの後端部の濃度が濃くなっていても、その濃度変動の度合いによって色ずれ補正結果への影響度は異なる。すなわち、図１８（ａ）における電圧値Ｖａと電圧値Ｖｐの差分値が小さければ、色ずれ補正結果への影響度は少ない。

そこで本実施の形態では、電圧値Ｖａと電圧値Ｖｐの差分値が所定値を超える場合には、図１８（ａ）中の領域Ｍと同様の高濃度部分を位置検出用パターン２０４の先端部に形成して位置検出用パターンを補正する。そして、補正後の位置検出用パターンに基づいて色ずれ補正を実行する。一方、電圧値Ｖａと電圧値Ｖｐの差分値が所定値以下の場合には、補正前の、検出された位置検出用パターンをそのまま使用して色ずれ補正を実行する。

これにより、色ずれの補正時間を一律に長くなることを防止するとともに、色ずれの補正精度を向上させることが可能となる。

図２０は、本実施の形態のカラー複写機、特にＣＰＵ１０１ａが実行する画像形成処理の手順を示すフローチャートである。

スリープ又はスタンバイ状態からプリントジョブが指示されると、ＣＰＵ１０１ａは、画像形成動作に先立って、画像形成時における色ずれ検出処理を実施すべきタイミングであるかどうかを判定する（ステップＳ１）。ここで、画像形成時における色ずれ量は、前回の色ずれ検出処理からの累積印刷枚数や、本実施の形態のカラー複写機の設置されている環境の変動等によって変動する。したがって、本実施の形態では、前回の色ずれ検出処理からの累積印刷枚数と画像形成動作からの経過時間に基づいて、画像形成時における色ずれ検出処理を実施すべきタイミングか否かを判定している。

ステップＳ１の判定の結果、色ずれ検出処理を実施すべきタイミングであるときには、ＣＰＵ１０１ａは、レーザ制御部１１３（図３参照）に濃度調整用パターン２０３の形成開始を指示する（ステップＳ２）。これにより、図９（ａ）のように、レーザ光量を変えて複数段階に濃度を変化させた濃度調整用パターン２０３が中間転写ベルト３１上に形成される。

次にＣＰＵ１０１ａは、パターン検知部１１４にＬＥＤオン信号ｓ２ａ，ｓ２ｂを出力し、フォトセンサ６０ａ，６０ｂをオンする。これにより、フォトセンサ６０ａ，６０ｂが濃度調整用パターン２０３を検出すると、発光回路３３１ａ，３３１ｂは、検知信号ｓ１ａ，ｓ１ｂを生成して出力する。ＣＰＵ１０１ａは、発光回路３３１ａ，３３１ｂから検知信号ｓ１ａ，ｓ１ｂを受信し、デジタルの検知データｓ１ａ，ｓ１ｂに変換した後、ＲＡＭ１０１ｃに格納する（ステップＳ３）。

ＣＰＵ１０１は、検知データｓ１ａ，ｓ１ｂに基づいて演算を行い、その演算結果から位置検出用パターン２０４を形成する際の形成条件（レーザ光量など）を決定して設定する（ステップＳ４）。例えば、初期設定されている目標濃度が“１.４０”であり、検出した濃度調整用パターン２０３のうち、濃度を“１.２５”までしか出すことができない色があったとする。この場合には、ＣＰＵ１０１ａは、全ての色の目標濃度を“１.２５”に統一するというように、検出した濃度に基づいて目標濃度の再設定を行う。なお、ブラック（Ｂｋ）は、濃度が濃い程検出した際のフォトセンサの出力レベルが低くなるため、できるだけ濃度を濃くすることで、ダイナミックレンジを確保するようにする。

次にＣＰＵ１０１ａは、レーザ制御部１１３に、ステップＳ４で設定された形成条件で、最低限（例えば、図９（ｂ）に示される個数）の位置検出用パターン２０４の形成開始を指示する（ステップＳ５）。これにより、図９（ｂ）のように、当該形成条件で位置検出用パターン２０４が中間転写ベルト３１上に形成される。

次にＣＰＵ１０１ａは、サンプリング周波数を上げて精度を上げる（ステップＳ６）。そしてＣＰＵ１０１ａは、ステップＳ３と同様にして、位置検出用パターン２０４をフォトセンサ６０ａ，６０ｂで検出する（ステップＳ７）。

次にＣＰＵ１０１ａ（判定手段）は、フォトセンサ６０ａ，６０ｂの検出結果に基づいて、図１８を用いて説明した差分値（＝Ｖｐ−Ｖａ）を算出し、当該差分値が所定値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ８）。この判定の結果、当該差分値が所定値以下である場合には、ＣＰＵ１０１ａ（検出手段）は、フォトセンサ６０ａ，６０ｂが位置検出用パターン２０４を検出して得られた結果をそのまま用いて、各色間の色ずれ量を算出する（ステップＳ１２）。

そして、ＣＰＵ１０１ａ（補正手段）は、この算出された各色間の色ずれ量に基づいて色ずれ補正量を算出し（ステップＳ１３）、算出された色ずれ補正量に基づいて画像形成時の書き出しタイミングを補正する（ステップＳ１４）。

さらにＣＰＵ１０１ａは、補正された書き出しタイミングで画像形成を開始し（ステップＳ１５）、所定の画像形成動作が終了すると、画像形成を終了し（ステップＳ１６）、本画像形成処理を終了する。

一方、ステップＳ８の判定の結果、当該差分値が所定値を超えた場合には、ＣＰＵ１０１ａは、図１８を用いて説明した制御処理を実行する。つまりＣＰＵ１０１ａ（制御手段）は、位置検出用パターン２０４の後端掃き寄せの影響を相殺するような補正後の位置検出用パターンを形成すべく、レーザスキャナユニットを制御してレーザ光量の調整を行う。そして調整後のレーザ光量によって補正後の位置検出用パターンを中間転写ベルト３１上に形成する（ステップＳ９〜ステップＳ１１）。その後ＣＰＵ１０１ａは、処理をステップＳ８へ戻す。なお、ステップＳ９〜Ｓ１１の処理は、ステップＳ８の判定において、補正後の位置検出用パターンに基づいて算出された差分値が所定値以下となるまで、何度も繰り返して行うようにしてもよいし、１回に限定してもよい。

一方、ステップＳ１の判定の結果、色ずれ補正を実施すべきタイミングでないときには、ＣＰＵ１０１ａは、通常の画像形成を実施した（ステップＳ１７，Ｓ１８）後、本画像形成処理を終了する。

図２０の画像形成処理によれば、位置検出用パターンに後端掃き寄せが発生し、後端部の濃度が濃くなった場合にも、フォトセンサがその位置検出用パターンを検出して得られた出力波形の歪みの影響を相殺するような補正後の位置検出用パターンが形成される。従って、形成された補正後の位置検出用パターンに基づいて色ずれ補正を行うことによって、色ずれを高精度に補正することができる。

１０ 画像形成部
３０ 中間転写ユニット
３１ 中間転写ベルト
１１ａ〜１１ｄ 感光ドラム
６０ａ，６０ｂ フォトセンサ
１０１ システムコントローラ
１０１ａ ＣＰＵ
１０１ｂ ＲＯＭ
１０１ｃ ＲＡＭ
１０１ｄ タイマ回路
１１３ レーザ制御部
１１４ パターン検知部
２０３ 濃度調整用パターン
２０４ 位置検出用パターン

Claims (5)

1. 複数の感光体と、前記複数の感光体を露光することによって前記複数の感光体上に静電潜像を形成する露光手段と、前記複数の感光体それぞれに対応して設けられ、前記複数の感光体上の前記静電潜像をそれぞれ異なる色のトナーを用いて現像する複数の現像装置とを有し、前記複数の感光体上に現像された複数色のトナー像を転写体に転写する画像形成手段と、
   前記複数の感光体を露光して前記複数の感光体上に位置検出用パターンに対応する静電潜像を形成させ、前記複数の感光体上に形成された静電潜像をそれぞれ異なる色の前記トナーによって現像した複数の位置検出用パターンが前記転写体上に転写されるように前記画像形成手段を制御する制御手段と、
   前記転写体上に転写された前記複数の位置検出用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位置検出用パターンの検出結果に基づいて前記転写体上に転写される前記複数色の前記トナー像間の相対位置関係を補正する補正手段と、
   前記検出手段から出力される前記位置検出用パターンの出力波形を取得する取得手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記取得手段によって取得される前記位置検出用パターンの出力波形が、当該位置検出用パターンの移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称となるように、前記位置検出用パターンに対応する静電潜像の移動方向先端部を形成する際の前記露光装置の露光量を、当該先端部以外の部分を形成する際の前記露光装置の露光量よりも大きくして前記位置検出用パターンの移動方向後端部に生じる設定濃度よりも濃度が濃い高濃度部分に基づく影響が解消されるように、前記露光手段が前記位置検出用パターンに対応する静電潜像を前記複数の感光体上に形成する際に前記感光体を露光する光量を制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記位置検出用パターンの前記高濃度部分の濃度と、前記設定濃度との濃度差が所定値を超えた場合に、前記移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称な位置検出用パターンを形成するように前記画像出力部を制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記補正手段は、前記移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称な位置検出用パターンが形成された場合は、当該移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称な位置検出用パターンに基づいて前記転写体上に形成されるカラー画像の色ずれを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記補正手段は、前記移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称な位置検出用パターンが形成されない場合は、当該移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称な位置検出用パターンが形成される前の位置検出用パターンに基づいて前記転写体上に形成されるカラー画像の色ずれを補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
5. 前記検出手段は、一定周期毎に前記位置検出用パターンを検出して検出結果を前記制御手段に送信し、前記制御手段は、前記検出手段から送信された前記検出結果をデジタル信号に変換して格納手段に格納すると共に、前記露光手段に対し、前記格納手段に格納された前記検出結果を用いて前記移動方向の先端部と後端部の中点を基準として対称な位置検出用パターンを形成する際の露光量を演算するように制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。