JP6204705B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に静電潜像を形成可能な画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、高速に印刷するために、各色の画像形成部を独立して有する所謂タンデム方式が知られている。タンデム方式の画像形成装置では、各色の画像形成部から順次中間転写ベルトに画像を転写し、更に中間転写ベルトから記録媒体に一括して画像を転写する構成がとられている。

この様な画像形成装置では、各色の画像形成部における機械的要因により、画像を重ね合わせたときに色ずれ（位置ずれ）が生じ得る。このため、特許文献１は、色ずれ検出用の各色のトナー像を中間転写ベルトに形成し、光学センサにより各色のトナー像の相対的な位置ずれを検出して補正を行うことを開示している。しかしながら、特許文献１に記載の構成では、色ずれ検出用のトナー像を感光体及び中間転写ベルトに形成し、さらに、形成したトナー像のクリーニングを行わなければならず、これは、画像形成装置のユーザビリティーを低下させることになる。

このため、特許文献２は、感光体に形成した静電潜像により色ずれの補正を行う構成を開示している。

特開平７−２３４６１２号公報 特開２０１２−３２７７７号公報

画像形成装置が印刷する画像には所定の品質が要求される。したがって、静電潜像による色ずれ補正制御についても色ずれ量の検出精度を高めることが必要である。

本発明は、静電潜像を用い、かつ、精度の高い色ずれ補正制御を行う画像形成装置を提供するものである。

本発明の一側面によると、画像形成装置は、回転駆動される感光体と、前記感光体を光で走査することで前記感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために前記感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、色ずれ補正のための補正用静電潜像を前記感光体に形成する形成手段と、前記プロセス手段に対応した電源手段と、前記感光体に形成された補正用静電潜像が潜像検出領域を通過するときの前記電源手段の出力を検出する検出手段と、
を備えており、前記感光体の回転方向において、前記補正用静電潜像の下流側の形状は、前記潜像検出領域の上流側の形状により決定され、或いは、前記感光体の回転方向において、前記補正用静電潜像の上流側の形状は、前記潜像検出領域の下流側の形状により決定されていることを特徴とする。

静電潜像を用いた色ずれ補正制御の精度を高めることができる。

一実施形態による画像形成装置の画像形成部の構成図。 一実施形態による画像形成部における高圧電源の供給系統を示す図。 中間転写ベルトに形成する潜像マークを示す図。 潜像マーク検出の説明図。 一実施形態による色ずれ補正制御のタイミングチャート。 一実施形態による色ずれ補正制御のフローチャート。 一実施形態による潜像検出領域と潜像マークとの関係の説明図。 潜像マークの検出波形と検出誤差との関係の説明図。 一実施形態による潜像検出領域と潜像マークとの関係の説明図。 一実施形態による潜像マークを形成するための画像データの説明図。 一実施形態による一次転写電源回路を示す図。 感光体の表面電位と一次転写ローラとの電位差を示す図。 一実施形態による色ずれ補正制御のタイミングチャート。 一実施形態による色ずれ補正制御のフローチャート。 一実施形態による潜像検出領域と潜像マークとの関係の説明図。 一実施形態による検出電圧の説明図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態における画像形成装置の画像形成部の構成図である。なお、参照符号の末尾の英文字ａ、ｂ、ｃ及びｄは、それぞれ、当該部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー像の形成に関する部材であることを示している。なお、以下の説明において色を区別する必要が無い場合には、末尾の英文字ａ、ｂ、ｃ及びｄを除いた参照符号を使用する。感光体２２は、像担持体であり回転駆動される。帯電ローラ２３は、対応する色の感光体２２の表面を一様な電位に帯電させる。なお、帯電ローラ２３は、対応する感光体２２に対して所定の交叉角を持って配置されている。なお、この理由については後述する。例えば、帯電ローラ２３が出力する帯電バイアスは−１２００Ｖであり、これにより、感光体２２の表面は−７００Ｖの電位（暗電位）に帯電される。スキャナユニット２０は、形成する画像の画像データに応じたレーザ光で感光体２２の表面を走査して、感光体２２に静電潜像を形成する。一例として、レーザ光での走査により、静電潜像が形成されている箇所の電位（明電位）は−１００Ｖとなる。現像器２５は、それぞれ、対応する色のトナーを有し、現像スリーブ２４により、感光体２２の静電潜像にトナーを供給することで、感光体２２の静電潜像を現像する。一例として、現像スリーブ２４が出力する現像バイアスは−３５０Ｖであり、この電位により現像器２５はトナーを静電潜像に付着させる。一次転写ローラ２６は、感光体２２に形成されたトナー像を、像担持体であり、ローラ３１、３２及び３３により周回駆動される中間転写ベルト３０に転写する。一例として、一次転写ローラ２６が出力する転写バイアスは＋１０００Ｖであり、この電位により一次転写ローラ２６はトナーを中間転写ベルト３０に転写する。なお、このとき、各感光体２２のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト３０に転写することでカラー画像が形成される。

二次転写ローラ２７は、搬送路１８を搬送される記録媒体１２に、中間転写ベルト３０のトナー像を転写する。定着ローラ対１６及び１７は、記録媒体１２に転写されたトナー像を加熱定着する。ここで、二次転写ローラ２７によって、中間転写ベルト３０から記録媒体１２に転写されなかったトナーは、クリーニングブレード３５によって廃トナー容器３６に回収される。また、従来のトナー像を形成しての色ずれの補正も行うため、検出センサ４０が中間転写ベルト３０に対向して設けられている。

なお、スキャナユニット２０は、レーザではなく、ＬＥＤアレイ等により感光体２２を走査する形態とすることができる。また、中間転写ベルト３０を設けるのではなく、各感光体２２のトナー像を記録媒体１２に直接転写する、直接転写方式の画像形成装置であっても良い。

続いて、帯電ローラ２３の回転軸を感光体２２に対して斜めに、つまり、交叉角を持って配置する理由について説明する。感光体２２を帯電させる方法として、低オゾン、低消費電力等の利点があることから接触帯電方式が広く用いられている。しかしながら、接触帯電方式では、画像形成を長期に渡り繰り返すと、帯電ローラ２３の表面にトナー粒子が付着し、帯電ムラを発生させてしまう。しかし、帯電ローラ２３の回転軸を感光体２２の回転軸に対して交叉角を持って配置することで、帯電ローラ２３と感光体２２の回転方向を異ならせて周速差をつける。これにより、帯電ローラ２３の表面に付着したトナー粒子を欠き取ることができ、感光体２２を均一に帯電させることができる。これが交叉角を設ける理由である。

図２（Ａ）は、画像形成部１０の各プロセス部への高圧電源の供給系統を示す図である。ここで、プロセス部とは、帯電ローラ２３、現像器２５及び一次転写ローラ２６のいずれかを含む、画像形成のために感光体２２に作用する部材である。帯電電源回路４３は、対応する帯電ローラ２３に電圧を印加する。また、現像電源回路４４は、対応する現像器２５の現像スリーブ２４に電圧を印加する。さらに、一次転写電源回路４６は、対応する一次転写ローラ２６に電圧を印加する。この様に、帯電電源回路４３、現像電源回路４４、一次転写電源回路４６は、プロセス部に対する電圧印加部として機能する。

図２（Ｂ）は、帯電ローラ２３に電圧を印加する帯電電源回路４３の構成図である。変圧器６２は、駆動回路６１からの交流信号を昇圧する。ダイオード１６０１、１６０２及びコンデンサ６３、６６によって構成される整流回路５１は、昇圧された交流信号を整流・平滑化し、出力端子５３から帯電ローラ２３に直流電圧を印加する。比較器６０は、検出抵抗６７、６８によって分圧された出力端子５３の電圧と、制御部５４によって設定された電圧設定値５５とが等しくなるよう、駆動回路６１の出力電圧を制御する。なお、出力端子５３の電圧に応じた大きさの電流が、帯電ローラ２３、感光体２２及びグランド経由で流れることになる。

本実施形態において、帯電電源回路４３には、変圧器６２の２次側の出力回路５００と接地点５７との間に電流検出回路５０が挿入されている。出力端子５３から変圧器６２の出力回路５００を経て電流検出回路５０に流れる電流は、抵抗７１を通ってオペアンプ７０からグランドに流れ込む。オペアンプ７０の出力端子には、抵抗７１に流れる電流、つまり、出力端子５３に流れる電流量に比例した検出電圧５６が現れる。この検出電圧５６は、コンパレータ７４の負極の入力端子（反転入力端子）に入力されており、コンパレータ７４は、検出電圧５６と基準電圧（Ｖｒｅｆ）７５の大小に応じた二値化電圧５６１を出力する。

コンパレータ７４から出力された二値化電圧５６１は、制御部５４内のＣＰＵ３２１に入力される。制御部５４は、静電潜像を各感光体２２に形成するためにスキャナユニット２０を制御する等、画像形成装置全体の制御を行う。

続いて本実施形態における色ずれの補正制御について説明する。なお、本実施形態において、色ずれ、つまり、各色の位置ずれの検出は、各色についてそれぞれ行う。本実施形態では、スキャナユニット２０の走査により感光体２２上に位置ずれ補正用静電潜像（以下、潜像マークと称する。）を形成し、潜像マークが帯電ローラ２３の対向位置に到達する時間を測定する。測定される到達時間の変化は、スキャナユニット２０による照射位置のずれ量、すなわち画像の位置ずれ量を反映したものである。スキャナユニット２０の照射位置は、連続印刷などによる装置内部の温度変化により変動することが知られている。本実施形態においては、装置内部の温度変化に伴う位置ずれをリアルタイムに検出することができる。

まず、潜像マークの検出方法を説明する。図３は、感光体２２上に潜像マーク８０が形成された様子を示す図である。スキャナユニット２０により形成された感光体２２上の潜像マーク８０は、感光体２２の回転に伴い矢印の方向に搬送される。なお、このとき、現像スリーブ２４及び一次転写ローラ２６は、感光体２２から離隔しておく。なお、印加電圧をオフ（零）とする構成や、通常と逆極性のバイアスを印加する構成であっても良い。

潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍領域に達すると、感光体２２から帯電ローラ２３を経由して帯電電源回路４３に流れる電流量が変化する。図４（Ａ）は、潜像マーク８０が、帯電ローラ２３の対向位置を通過する際の電流検出回路５０の検出電圧５６の時間変化を示している。図４（Ａ）の検出電圧５６は、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍に到達すると減少し始め、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の対向位置を抜け始めると、増加することを示している。この検出電圧５６をコンパレータ７４で二値化した二値化電圧５６１を検出することにより、潜像マーク８０の先端が帯電ローラ２３に到達したタイミングと、潜像マーク８０の後端が帯電ローラ２３を抜けたタイミングを検出することができる。なお、潜像マーク８０の先端とは、潜像マーク８０の感光体２２の回転方向の下流側（進行方向前側）の端部であり、後端とは上流側（進行方向後側）の端部である。

ここで、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の対向位置を通過する間、検出電圧５６が低下する理由について説明する。図４（Ｂ）は感光体２２の表面電位を示す図である。なお、図４（Ｂ）の横軸は感光体２２の回転方向の表面位置を示し、領域９３は潜像マーク８０が形成されている領域を示している。なお、潜像マーク８０にはトナーが付着していないものとする。また、図４（Ｂ）の縦軸は電位を示し、感光体２２の暗電位をＶＤ（例えば−７００Ｖ）、明電位をＶＬ（例えば−１００Ｖ）、帯電ローラ２３の帯電バイアスをＶＣ（例えば−１２００Ｖ）とする。潜像マーク８０が形成された領域９３では、帯電ローラ２３と感光体２２との電位差９６が、それ以外の領域における電位差９５と比べ大きくなる。このため、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の近傍に到達すると、感光体２２から帯電ローラ２３に向けて流れる電流は増加する。そして、この電流増加に伴い、オペアンプ７０の出力端子の電圧値、つまり、検出電圧５６が減少することになる。

なお、感光体２２から帯電ローラ２３に向けて流れる電流は、感光体２２と帯電ローラ２３の接触領域であるニップ部を経由するものと、感光体２２と帯電ローラ２３間の空隙において発生する放電によるものを考えることができる。ここで、放電は、感光体２２と帯電ローラ２３の表面間の空隙にかかる電圧が、当該表面間の距離に依存する放電破壊電圧を超えた場合に発生する。なお、以下の説明において、感光体２２と帯電ローラ２３間において電流が流れる領域を潜像検出領域と呼ぶものとする。つまり、感光体２２と帯電ローラ２３間において電流の流れる領域が感光体２２と帯電ローラ２３のニップ部のみであると、このニップ部が潜像検出領域となる。一方、感光体２２と帯電ローラ２３間では放電のみにより電流が流れるのであれば、放電が発生する領域が潜像検出領域となる。さらに、ニップ部経由での電流と、放電による電流の両方が生じる場合には、ニップ部と放電が発生する領域を合わせた領域が潜像検出領域となる。

図５は、本実施形態の色ずれ補正制御のタイミングチャートである。なお、図５の制御は、各色についてそれぞれ行う。制御部５４は、タイミングＴ１で現像スリーブ２４を離隔させるカムを駆動する駆動信号を出力し、タイミングＴ２で現像スリーブ２４は、感光体２２から離隔した状態に変化する。また制御部５４は、タイミングＴ３で一次転写ローラ２６の転写バイアスをオン状態からオフ状態、つまり、零に制御する。また、スキャナユニット２０は、タイミングＴ４〜Ｔ６の期間において、レーザ光により複数の潜像マーク８０を感光体２２に形成する。なお、図５において黒色の四角の部分が潜像マーク８０を示している。そして、タイミングＴ５〜Ｔ７の間において、制御部５４は、二値化電圧５６１により潜像マーク８０を検出する。なお、制御開始から時刻Ｔ７までの間、帯電電源回路４３は、帯電ローラ２３に帯電バイアスを出力する。

本実施形態においては、各色の位置ずれを独立して補正する。よって、上述した色ずれ補正制御を行う前に予め各色について基準値を取得しておく。この基準値の取得は、例えば、実際に形成したトナー像を検出センサ４０で検出する、従来の色ずれ補正制御を行った後など、各色間の色ずれ量が少ない状態で行うことが望ましい。

以下、ある色についての基準値の取得について説明する。基準値の取得のため、制御部５４は、複数の潜像マーク８０を感光体２２に形成する。なお、複数の潜像マーク８０を形成するのは、感光体２２の回転速度ムラなどの影響をキャンセルするためである。以下の説明においては、２０個の潜像マーク８０を形成するものとするがこれは例示である。図４（Ａ）に示す様に、１つの潜像マーク８０により、二値化電圧５６１には、立ち上がり及び立ち下りの２つのエッジが発生する。よって、２０個の潜像マーク８０を形成することで、制御部５４は、各色について、４０個のエッジを検出するが、制御部５４は、基準タイミングに対する各エッジの検出時刻ｔ（ｋ）（ｋ＝１〜４０）を測定する。

制御部５４は、総てのエッジの検出後、以下の式（１）により基準値ｅｓを求め、保存する。なお、式（１）は、各潜像マーク８０のエッジの中間位置の検出時刻を積算したものである。

図６は、色ずれ補正制御のフローチャートである。色ずれ補正の開始により、制御部５４は、Ｓ１において、基準値を取得するときと同じ数、例えば２０個の潜像マーク８０を感光体２２に形成する。Ｓ２において、制御部５４は、電流検出回路５０の検出電流の変化により、潜像マーク８０の先端及び後端の各エッジを検出し、基準値を取得するときと同じ基準タイミングに対する各エッジの検出時刻ｔ（ｉ）を測定する。続いて、制御部５４は、Ｓ３において、以下の式（２）によりΔｅｓを計算する。

制御部５４は、Ｓ４において、Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値が０以上であるか否かを判定する。Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値が０以上である場合、これは、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングが基準値より遅れていることを示している。よって、その場合、制御部５４は、Ｓ５において、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングを早める。なお、早める量は、Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値に対応する。一方、Δｅｓから基準値ｅｓを減じた値が０未満である場合、これは、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングが基準値よりも早いことを示している。よって、その場合、制御部５４は、Ｓ６において、当該色に対応するスキャナユニット２０のレーザ光の照射タイミングを遅らせる。なお、遅らせる量も、Δｅｓと基準値ｅｓとの差分に応じた量となる。以上の処理を各色に対して行うことにより、各色のトナー像の位置ずれを補正することができる。なお、当然ではあるが、Δｅｓと基準値ｅｓとの差分が零である場合には、照射タイミングはそのままとなる。

続いて、感光体２２に形成する潜像マーク８０の形状について説明する。既に説明した様に、本実施形態では、潜像マーク８０が帯電ローラ２３の対向位置を通過するときに生じる電流変化を検出することで潜像マーク８０の検出を行っている。したがって、電流変化量は、潜像検出領域に進入する潜像マーク８０の面積の単位時間当たりの変化量が大きいほど大きくなる。同様に、電流変化量は、潜像検出領域から抜け出す潜像マーク８０の面積の単位時間当たりの変化量が大きいほど大きくなる。図７（Ａ）及び（Ｂ）は、潜像検出領域８１と、感光体２２に形成した潜像マーク８０との関係を示す図である。良好な検出結果を得るために、潜像マーク８０は、主走査方向については、可能な限り広く、副走査方向については、潜像検出領域８１の副走査方向における幅以上で形成することが望ましい。ただし、潜像マーク８０の面積が潜像検出領域８１より小さくても、電流変化量は小さくなるものの、検出は可能である。

図７（Ａ）は、潜像検出領域８１が潜像マーク８０に対して傾きをもたない場合を、図７（Ｂ）は、潜像検出領域８１が潜像マーク８０に対して傾きをもつ場合の状態を示している。本実施形態では、帯電ローラ２３の回転軸と、感光体２２の回転軸は平行ではなく所定の角度を有するため、潜像マーク８０と潜像検出領域８１の関係は図７（Ｂ）の様になる。図７（Ｂ）のように傾きが発生すると、図７（Ａ）の様に傾いていない場合と比較して、単位時間当たりに潜像検出領域８１に進入する潜像マーク８０の面積は少なくなる。したがって、図７（Ｂ）に示す場合には、図７（Ａ）の場合より検出電圧５６の立ち上がりの傾きは小さくなる。同様に、図７（Ｂ）のように傾きが発生すると、図７（Ａ）の様に傾いていない場合と比較して、単位時間当たりに潜像検出領域８１から抜け出す潜像マーク８０の面積は少なくなる。したがって、図７（Ｂ）に示す場合には、図７（Ａ）の場合より検出電圧５６の立下りの傾きは小さくなる。

ここで、検出電圧５６の変化の急峻さ（傾き）の差異が、検出結果にどのような影響があるかを説明する。図８において、縦軸は検出電圧５６を、横軸は時間を示す。また、Ｔｈは、位置検出の閾値である基準電圧（Ｖｒｅｆ）７５を、Ｌは電圧変動値を表わしている。なお、図８（Ａ）は、潜像検出領域８１と潜像マーク８０の位置関係が図７（Ａ）の場合であり、図８（Ｂ）は、図７（Ｂ）の場合を示している。実際の検出電圧５６は、図４（Ａ）を見ても分かるように、理想的な直線にはならず、電圧変動Ｌによって揺れが生じている。図８に示すとおり、検出電圧５６に揺れが生じると、検出電圧５６が閾値に達するタイミングが理想的な位置からずれることになる。この検出タイミングの誤差Δｔは、以下に説明する様に検出電圧５６の立ち上がりが緩やかな方が大きくなる。

まず、潜像検出領域８１の主走査方向の幅をＳ、副走査方向の幅をｗ、感光体２２の速度をｖｄとすると、図７（Ａ）から明らかな様に図７（Ａ）の検出電圧５６の立ち上がり時間ｔ１は、ｗ／ｖｄで求められる。また、検出電圧５６の振幅変化をＶｐｐとすると、
Ｖｐｐ／ｔ１＝Ｌ／Δｔ１の関係から、Δｔ１は、
Δｔ１＝ｗ・Ｌ／（ｖｄ・Ｖｐｐ） （３）
となる。

次に、図８（Ｂ）の様に傾いた場合について述べる。なお、潜像検出領域８１のサイズと感光体２２の速度は図８（Ａ）の場合と同様とする。図８（Ｂ）に示す様に、潜像マーク８０が潜像検出領域８１に進入し始めてから、潜像検出領域８１を覆い尽くすまで、つまり、検出電圧５６が立ち上がるまでの潜像マーク８０の移動距離をＳとする。この場合、Ｓ＝Ｋ・ｓｉｎθ+ｗ・ｃｏｓθであり、図８（Ｂ）の時間ｔ２は、Ｓ／ｖｄ＝（Ｋ・ｓｉｎθ+ｗ・ｃｏｓθ）／ｖｄとなる。したがって、
Ｖｐｐ／ｔ２＝Ｌ／Δｔ２の関係から、Δｔ２は、
Δｔ２＝（Ｋ・ｓｉｎθ+ｗ・ｃｏｓθ）・Ｌ／（ｖｄ・Ｖｐｐ） （４）
となる。

式（４）より、検出電圧の傾きが小さいほど、同じ電圧変動に対して誤差が大きくなることがわかる。誤差が大きくなると、それにより位置ずれを補正する精度も低下し得る。なお、検出電圧５６の立ち上がり、つまり、潜像マーク８０が潜像検出領域８１に進入することで、潜像検出領域８１を覆う潜像マーク８０の面積が増加している間について説明しているが、検出電圧５６の立下りについても同様である。よって、検出時間の変化を急峻にすることにより、検出電圧５６に生じる電圧変動により発生するタイミング誤差の影響による検出精度の低下を抑制することができ、よって、画像の位置ずれを補正する精度の低下も抑制することができる。

このため、本実施形態では、図９（Ａ）に示す様に、潜像マーク８０を、帯電ローラ２３の回転軸と感光体２２の回転軸との角度に応じて傾けて形成する。図９（Ａ）においては、潜像マーク８０の２つの辺が、帯電ローラ２３の回転軸と平行になる様に潜像マーク８０を形成している。なお、本発明は、平行にする形態に限定されず、検出電圧５６の立ち上がりの傾きを必要な値とする様に、潜像マーク８０の形状を、単位時間当たりに潜像検出領域８１に進入する潜像マーク８０の面積により決定することができる。具体的には、検出電圧５６の立ち上がりの傾きを必要な値とする、単位時間当たりに潜像検出領域８１に進入する潜像マーク８０の面積を決定して閾値とし、単位時間当たりに進入する面積がこの閾値以上となる様に、潜像マーク８０の形状を決定することができる。同様に、検出電圧５６の立下りの傾きを必要な値とする様に、潜像マーク８０の形状を、単位時間当たりに潜像検出領域８１から抜け出す潜像マーク８０の面積により決定することができる。つまり、検出電圧５６の立下がりの傾きを必要な値とする、単位時間当たりに潜像検出領域８１から抜け出す潜像マーク８０の面積を決定して閾値とし、単位時間当たりに抜け出す面積がこの閾値以上となる様に、潜像マーク８０の形状を決定することができる。

続いて、図９（Ａ）の様に形成した場合の検出誤差について述べる。図９（Ａ）に示す様に、潜像マーク８０が潜像検出領域８１に進入し始めてから、潜像検出領域８１を覆い尽くすまで、つまり、検出電圧５６が立ち上がるまでの潜像マーク８０の移動距離をＳとする。この場合、Ｓ＝ｗ／ｃｏｓθであり、図９（Ｂ）の時間ｔ３は、Ｓ／ｖｄ＝ｗ／（ｖｄ・ｃｏｓθ）となる。したがって、
Ｖｐｐ／ｔ３＝Ｌ／Δｔ３の関係から、Δｔ３は、
Δｔ３＝（Ｌ・ｗ）／（ｖｄ・Ｖｐｐ・ｃｏｓθ） （５）
となる。θは例えば、０．２度程度であり、よって、式（５）は、式（３）に示す図７（Ｂ）の場合とほぼ同程度である。

このように、本発明によれば、帯電ローラ２３を感光体２２に対して傾けたとしても、その傾きによる色ずれ補正の検出精度の劣化を防ぐことができ、精度の良い色ずれ補正を実現できる。

次に、図１０を用いて、潜像マーク８０の形成について述べる。例えば、図１０（Ａ）に示す様に、主走査方向の５９０６ドットに対し、副走査方向に２０ドット分だけ傾けた潜像マーク８０を形成するものとする。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の様に傾ける潜像マーク８０を形成するための画像データを示したものである。ここで、走査線の変更が行われる部分を段差部分と呼ぶものとする。よって、図１０（Ｂ）では２０個の段差部分を設ける。具体的には、走査線を２０個の領域に区分し、区分ごとに１ドットずつ、副走査方向に走査線をずらす。更に、本実施形態では、この段差部分において、副走査方向の隣接するドットの露光比率を調整する。つまり、図１０（Ｂ）に示す様に、副走査方向において重複して走査する位置については、２つの露光量の合計が、副走査方向において重複して走査しない位置の露光量とほぼ等しくなる様にする。これは、段差部分での画像の段差を滑らかにし、段差を見えにくくするためである。なお、図１０（Ｂ）に例示する、感光体２２と帯電ローラ２３の回転軸が平行ではない場合の画像データは、予めＣＰＵ３２１に記憶されている。

＜第二実施形態＞
本実施形態は、一次転写ローラ２６に電圧を印加する一次転写電源回路４６により潜像マーク８０を検出するものである。図１１は、一次転写電源回路４６の構成図である。なお、本実施形態において、一次転写電源回路４６は、図２（Ａ）の一次転写ローラ２６ａから２６ｄの総てに電圧を供給する様に構成されている。つまり、図２（Ａ）の一次転写電源回路４６ａ〜４６ｄを一つの回路としたものが、本実施形態の一次転写電源回路４６である。一次転写電源回路４６は、図２（Ｂ）の帯電電源回路４３と比較し、ダイオード１６０１、１６０２のアノード、カソードの向きが逆となっている。これは、印加する電位の極性が帯電電源回路４３とは逆であるためである。なお、出力端子５３ａから５３ｄは、それぞれ、一次転写ローラ２６ａから２６ｄへの出力端子である。図１１に示す様に、本実施形態において、電流検出回路１５０は、各色の一次転写ローラ２６に電圧を印加する回路に対して共通に設けられるため、検出電圧５６は、出力端子５３ａ〜５３ｄに流れる電流を合計した値に応じた電圧となる。

続いて、本実施形態における色ずれ補正制御について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態において、潜像マーク８０の検出は、一次転写ローラ２６を流れる電流を検出する電流検出回路１５０で行う。このため、一次転写ローラ２６は、感光体２２に当接させておく必要がある。また、現像スリーブ２４も感光体２２に当接させ、現像バイアスをオフ（零）、或いは、現像バイアスを通常と逆極性とすることで、トナーが潜像マーク８０に載らないようにする。周囲の環境等の影響によっては、多少のトナーが付着する場合もあるが、そのような場合でも潜像マーク８０を検出可能である。なお、第一実施形態と同様に、現像スリーブ２４を感光体から離隔させても良い。

図１２（Ａ）は潜像マーク８０にトナーが付着していない時の、図１２（Ｂ）は潜像マーク８０にトナーが付着した時の、感光体２２と一次転写ローラ２６の電位差を示している。なお、図１２において、縦軸は電位を示し、感光体２２の暗電位をＶＤ（例えば−７００Ｖ）、明電位をＶＬ（例えば−１００Ｖ）、一次転写ローラ２６の転写バイアスをＶＴ（例えば＋１０００Ｖ）としている。トナーが付着した場合、潜像マーク８０の領域９３では、一次転写ローラ２６と感光体２２との電位差１１２が、トナーが付着していない場合の電位差１１１と比べ大きくなるため、それ以外の領域における電位差１１０との差が小さくなる。従って、付着したトナーが多いほど潜像マーク８０の領域での電流変化が小さくなってしまうが、トナー量が少なければ電流変化を検出可能である。

図１３は、本実施形態の色ずれの補正制御のタイミングチャートである。まず、タイミングＴ１で、制御部５４は、現像電源回路４４が現像スリーブ２４に出力する現像バイアスをオフにする。タイミングＴ２〜Ｔ４の期間で、制御部５４は、各色の感光体２２上にレーザ光により潜像マーク８０を形成する。なお、本実施形態においては、電流検出回路１５０が各色で共通であるため、各色の潜像マーク８０が一次転写ローラ２６の位置にくるタイミングがそれぞれ異なる様に潜像マーク８０を形成する。制御部５４は、タイミングＴ３〜Ｔ５の期間で各感光体の潜像マーク８０を検出する。なお、制御開始から時刻Ｔ５までの間、一次転写電源回路４６は、一次転写ローラ２６に転写バイアスを印加する。

本実施形態においても、位置ずれ補正制御を行う前に予め基準値を取得しておく。基準値は、第一実施形態と同様に、複数の潜像マーク８０を各感光体２２に形成し、基準タイミングに対する各エッジの検出時刻を測定することにより行う。なお、以下の説明においては、２０個の潜像マーク８０を各感光体２２に形成するものとするがこれは例示である。本実施形態においては、イエローを基準色とし、基準色以外の色について、この基準色に対する相対的な位置ずれを補正する。したがって、マゼンタ、シアン、ブラックの基準値ｅｓＹＭ、ｅｓＹＣ、ｅｓＹＢｋを、それぞれ、以下の（６）、（７）及び（８）により求めて保存する。

なお、上記式（６）において、ｔｍ（ｋ）はマゼンタに対応する感光体２２ｂの潜像マーク８０の検出時刻であり、ｔｙ（ｋ）はイエローに対応する感光体２２ａの潜像マーク８０の検出時刻である。同様に、上記式（７）及び（８）において、ｔｃ（ｋ）及びｔｂｋ（ｋ）は、それぞれ、シアンに対応する感光体２２ｃ及びブラックに対応する感光体２２ｄの潜像マーク８０の検出時刻である。なお、ｔｙ（ｋ）は式（６）と同様である。

図１４は、本実施形態における色ずれ補正制御のフローチャートである。色ずれ補正制御の開始により、制御部５４は、Ｓ１１において、基準値を取得するときと同じ数、例えば２０個の潜像マーク８０を各感光体２２に形成する。Ｓ１２において、制御部５４は、電流検出回路１５０が検出する電流値の変化により、潜像マーク８０の先端及び後端の各エッジを検出する。より具体的には、制御部５４は、基準値を取得するときと同じ基準タイミングに対する各エッジの検出時刻ｔｙ（ｉ）、ｔｍ（ｉ）、ｔｃ（ｉ）及びｔｂｋ（ｉ）を測定する。続いて、制御部５４は、Ｓ１３において、以下の式（９）、（１０）及び（１１）によりΔｅｓＹＭ、ΔｅｓＹＣ、ΔｅｓＹＢｋを計算する。

制御部５４は、Ｓ１４において、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０以上であるか否かを判定する。ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０以上である場合、これは、基準とするスキャナユニット２０ａに対し、マゼンタ用のスキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングが遅れていることを示す。したがって、制御部５４は、Ｓ１５において、スキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングを早める。なお、早める量は、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値に対応する。一方、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０未満である場合、これは、基準とするスキャナユニット２０ａに対し、マゼンタに対応するスキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングが遅れていることを示す。よって、制御部５４は、Ｓ１６において、スキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングを遅らせる。なお、遅らせる量も、ΔｅｓＹＭと基準値ｅｓＹＭとの差分に応じた量となる。また、当然ではあるが、ΔｅｓＹＭから基準値ｅｓＹＭを減じた値が０である場合は、スキャナユニット２０ｂのレーザ光の照射タイミングを変更する必要はない。制御部５４は、マゼンタに対する処理と同様の処理を、Ｓ１７〜Ｓ１９においてシアンに対応するスキャナユニット２０ｃに対して行い、Ｓ２０〜Ｓ２２においてブラックに対応するスキャナユニット２０ｄに対して行う。

次に、感光体２２と一次転写ローラ２６との潜像検出領域の形状と潜像マーク８０の検出波形について説明する。一般的に、一次転写ローラ２６は、金属性の芯金とゴム層とから構成されており、ニップ部である潜像検出領域８１の形状は、芯金径、ゴムローラ径、ゴム硬度、ローラ長及び感光体２２への付勢力等によって決まる。理想的には図１５（Ａ）に示す様に、長方形とする。これは、第一実施形態にて説明した様に、潜像検出領域８１の主走査方向全体に同時に潜像マーク８０が重なり、検出電圧５６の立ち上がりが急峻になるからである。しかし、現実には、上記付勢力により芯金が撓み、潜像検出領域８１の感光体２２の回転方向の上流側及び下流側の形状は、図１５（Ｂ）に示す様に凹状となる。つまり、端部より中央部においてその副走査方向の幅が狭くなる形状となる。この場合、潜像検出領域８１の両端部から潜像マーク８０が進入していくため、理想的な潜像検出領域８１の形状の場合に比べ、単位時間当たりに潜像検出領域８１内に入る潜像マーク８０の面積が少なくなる。従って、検出電圧５６の立ち上がりが緩やかになる。また、潜像マーク８０が潜像検出領域８１から出ていく時には、その逆に、検出電圧５６の立ち下がりが緩やかになる。従って、第一実施形態にて説明した様に、検出誤差が大きくなり、色ずれ補正精度が劣化する。

したがって、本実施形態においては、検出電圧５６の立ち上がり及び立ち下がりを急峻とするため、図１５（Ｃ）に示す様に、感光体２２の回転方向の上流側及び下流側において、潜像マーク８０の形状を凸状とする。つまり、潜像検出領域８１の主走査方向の全体に渡り潜像マーク８０を進入させるために、潜像マーク８０の中央部の副走査方向の幅が大きくなる様に潜像マーク８０を形成する。言い換えると、感光体２２の回転方向において、潜像マーク８０の下流側（進行方向前側）の形状は、潜像検出領域８１の上流側の形状と同じとなる様に決定する。同様に、感光体２２の回転方向において、潜像マーク８０の上流側（進行方向後側）の形状は、潜像検出領域８１の下流側の形状と同じとなる様に決定する。この構成により、単位時間当たりに潜像検出領域８１に進入し、或いは、抜け出す潜像マーク８０を大きくすることができる。

図１６の符号９０〜９２は、そぞれ、図１５（Ａ）〜（Ｃ）の場合の検出電圧５６の時間変化を示している。図１６に示す様に、図１５（Ｂ）の場合、図１５（Ａ）の場合より検出電圧５６の立ち上がり及び立下りが緩くなっている。また、図１５（Ｂ）に示す潜像検出領域８１の面積は、図１５（Ａ）の潜像検出領域８１の面積より小さいため、立ちあがった後の電位が低くなっている。これに対して、図１５（Ｃ）に示す様に潜像マーク８０を形成することで、検出電圧５６の立ち上がり及び立下りを急峻とし、よって、潜像マーク８０の位置の検出精度の劣化を防ぐことができる。この構成により、精度の高い色ずれ補正を実現できる。

なお、現像電源回路４４に電流検出回路を設けて潜像マーク８０を検出することも可能である。また、第一実施形態では、各感光体２２に流れる電流を個別に検出し、第二実施形態では共通した回路で検出していた。しかしながら、個別に電流を検出する方法と、共通した回路で検出する方法は、電流検出に使用するプロセス部に依存せず適用することができる。また、第一実施形態では、各感光体２２で独立して位置ずれを補正し、第二実施形態では、基準色に対する相対的な位置ずれを補正していた。しかしながら、いずれの方法も電流検出に使用するプロセス部に依存せず適用することができる。

さらに、上述した各実施形態では、感光体２２に形成した静電潜像を、プロセス部と感光体２２との間で流れる電流の変化により検出していた。言い換えると、感光体２２の表面の電位の変化を、プロセス部と感光体２２との間で流れる電流の変化により検出していた。しかしながら、例えば、中間転写ベルト３０への一次転写として定電流制御を使用する場合には、感光体２２の表面の電位の変化は、一次転写電源回路４６が出力する電圧の変化として検出される。つまり、プロセス部に対する電源回路の出力電流のみならず、出力電圧により潜像マーク８０を検出する構成とすることもできる。

［その他の実施形態］
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (13)

1. 回転駆動される感光体と、前記感光体を光で走査することで前記感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために前記感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、
   色ずれ補正のための補正用静電潜像を前記感光体に形成する形成手段と、
   前記プロセス手段に対応した電源手段と、
   前記感光体に形成された補正用静電潜像が潜像検出領域を通過するときの前記電源手段の出力を検出する検出手段と、
   を備えており、
   前記感光体の回転方向において、前記補正用静電潜像の下流側の形状は、前記潜像検出領域の上流側の形状により決定され、或いは、前記感光体の回転方向において、前記補正用静電潜像の上流側の形状は、前記潜像検出領域の下流側の形状により決定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記感光体の回転方向において、前記潜像検出領域の上流側の形状は凹状であり、前記補正用静電潜像の下流側の形状は凸状であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記感光体の回転方向において、前記潜像検出領域の下流側の形状は凹状であり、前記補正用静電潜像の上流側の形状は凸状であ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. 前記感光体の回転方向において、前記補正用静電潜像の下流側の形状は、前記潜像検出領域の上流側の形状と同じになる様に、或いは、前記感光体の回転方向において、前記補正用静電潜像の上流側の形状は、前記潜像検出領域の下流側の形状と同じになる様に、前記補正用静電潜像の形状は決定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 回転駆動される感光体と、前記感光体を光で走査することで前記感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために前記感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、
   色ずれ補正のための補正用静電潜像を前記感光体に形成する形成手段と、
   前記プロセス手段に対応した電源手段と、
   前記感光体に形成された補正用静電潜像が潜像検出領域を通過するときの前記電源手段の出力を検出する検出手段と、
   を備えており、
   前記プロセス手段の回転軸の軸線方向と前記感光体の回転軸の軸線方向は異なり、
   前記補正用静電潜像の形状は、前記プロセス手段の回転軸の軸線方向に応じて決定されていることを特徴とする画像形成装置。
6. 前記補正用静電潜像は、前記プロセス手段の回転軸の軸線方向に平行な辺を有する形状であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 回転駆動される感光体と、前記感光体を光で走査することで前記感光体に静電潜像を形成する走査手段と、画像形成のために前記感光体に作用するプロセス手段と、を含む画像形成手段と、
   色ずれ補正のための補正用静電潜像を前記感光体に形成する形成手段と、
   前記プロセス手段に対応した電源手段と、
   前記感光体に形成された補正用静電潜像が潜像検出領域を通過するときの前記電源手段の出力を検出する検出手段と、
   を備えており、
   前記補正用静電潜像の形状は、前記潜像検出領域に前記補正用静電潜像が進入している間の、単位時間当たりに前記潜像検出領域に進入する前記補正用静電潜像の面積により、或いは、前記潜像検出領域から前記補正用静電潜像が抜け出している間の、単位時間当たりに前記潜像検出領域から抜け出す前記補正用静電潜像の面積により決定されていることを特徴とする画像形成装置。
8. 単位時間当たりに前記潜像検出領域に進入する前記補正用静電潜像の面積が閾値以上となる様に前記補正用静電潜像の形状が決定されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 単位時間当たりに前記潜像検出領域から抜け出す前記補正用静電潜像の面積が閾値以上となる様に前記補正用静電潜像の形状が決定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記プロセス手段は、前記感光体を帯電する帯電手段、前記感光体に形成された静電潜像をトナーで現像して前記感光体にトナー像を形成する現像手段、前記感光体に形成されたトナー像を記録媒体又は像担持体に転写する転写手段のいずれかであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記潜像検出領域は、前記感光体と前記プロセス手段とが接触する領域であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記検出手段が検出する電流の変化を閾値で判定することにより前記補正用静電潜像の基準値からのずれ量を検出し、前記ずれ量に基づき前記感光体に形成する画像の位置を制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記検出手段が検出する電圧の変化を閾値で判定することにより前記補正用静電潜像の基準値からずれ量を検出し、前記ずれ量に基づき前記感光体に形成する画像の位置を制御する制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。