JP2006215451A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 Ａ／Ｄ変換ポートを持たない系においても、色ずれ量を精度良く算出できるカラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】 カラー画像形成装置において発生する各色トナー像の色ずれを検知・補正する装置において、基準対象物検知時に読み取り手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値を比較器（コンパレータ）によって比較し、比較器出力が反転した時の発光光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力を基に、色ずれ検知時の最適な発光光量を予想し決定することで、Ａ／Ｄ変換ポートを持たない系においても、色ずれ量検出精度を向上することができる構成を特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に電子写真プロセスを採用したカラーレーザプリンタ、カラー複写機、カラーファクシミリ等のカラー画像形成装置に関するものである。

従来より、感光ドラム上の記録情報に応じて光変調されたレーザビーム光を照射し、電子写真プロセスによってドラムの静電潜像を現像し、転写紙に画像を転写する画像形成部を複数個有し、転写ベルトにより転写紙を各画像形成部に順次搬送しながら各色画像を重畳転写してカラー画像を形成可能な画像形成装置が提案されている。また、複数の画像形成部が形成した画像を中間転写体上に順次重ねて形成した後、転写材に一括して転写を行う画像形成装置も提案されている。この種の画像形成装置を使用する場合、各感光ドラムの機械的取付誤差および各レーザビームの光路長誤差、光路変化等により各感光ドラムに静電潜像を形成して現像し、転写ベルト上の記録紙または中間転写体に転写する際各カラー画像のレジストレーションが合わなくなる現象が起きていた。

このため、従来より各感光ドラムから転写ベルト上に形成された色ずれ補正用パターン画像（色ずれ検出パターン）をＣＣＤセンサ等で読み取り、各色に相当する感光ドラム上での色ずれを検出し、記録されるべき画像信号に電気的補正をかけたり、あるいはレーザビームの光路中に設けられている反射ミラーを駆動したりして、光路長変化あるいは光路長変化の補正を行っていた。

しかしながら、この種の画像形成装置において色ずれ補正を実施する際に、各記録装置により記録される色ずれ検出パターンの画像形成濃度の違い、すなわち現像、転写される色材の違いなどにより、色ずれ検出パターンの読み取りレベルに差が生じて、色ずれ検出パターンの検出レベルに違いが発生する。

一般に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーは、その色材成分の影響によって、赤外光の反射率の大小関係はＭ＞Ｃ＞Ｙ＞Ｂｋの順になることが知られている。各色材の反射率の違いによる検出レベルの差について、以下、図２を用いて説明する。図２は、この種の画像形成装置における色ずれ検出パターン読み取り出力特性の一例を示す図であり、図２の上段は、色ずれ検出パターンの一例としてＭ、Ｃ、Ｙ、Ｂｋの各色材における十字型の色ずれ検出パターンを示し、下段は、上記色ずれ検出パターンをＣＣＤセンサで読み取り、その読み取りデータを副走査方向に積算して、ヒストグラム化した波形を示す。この図２に示すように、色ずれ検出パターンの読み取りを実行すると、各色材のヒストグラムで、ピーク値および傾きが異なる波形となる。この各色材ごとの差は、色材の成分や光の波長等にも影響するために一義的には決定できないが、その違いにより各色ずれ検出パターンの検出レベルに差が生じ、検出レベルが低い色材は、高い色材と比べて色ずれ検出パターンの検出精度が悪化する。その結果、各々の画像形成部により記録された色ずれ検出パターンを検出することによって得られる色ずれ量に応じて、記録されるべき画像信号に電気的補正、および／またはレーザビームの光路中に設けられている反射ミラーを駆動して、光路長変化あるいは光路長変化の補正を行う際に、高精度な調整を行いにくいといった問題点を抱えていた。

そこでその解決方法として本出願人（特許文献１参照。）により、転写ベルトまたは中間転写体上に色ずれ検出パターンを形成し、該形成された前記色ずれ検出パターンを照明する際に、ＣＣＤセンサなどの読み取り手段によって各々の前記色ずれ検出パターンを予め読み取り、そのセンサアナログ出力値をＣＰＵ内のＡ／Ｄ変換ポートによりＡ／Ｄ変換を行い、ＣＰＵでの演算結果に基づいて色に応じて前記照明の光量を調整し、該調整された状態で照明された前記色ずれ検出パターンを読み取り、該読み取った情報に基づいて画像の色ずれを補正することにより、色ずれ検出パターンの色によらず検出レベルを一定にして、高精度の色ずれ補正を行うことができる画像形成装置および画像形成装置の色ずれ補正方法が提供されていた。
特開２００２−５５５０６号公報

上記従来例の色ずれ検出方法は、基準対象物検知時にＣＣＤセンサなどの読み取り手段によって各々の色ずれ検出パターンを予め読み取り、センサアナログ出力値をＣＰＵ内のＡ／Ｄ変換ポートによりＡ／Ｄ変換を行い、ＣＰＵでの演算結果に基づいて色に応じて光量を調整し、調整された状態で照明された色ずれ検出パターンを読み取り、読み取った情報に基づいて画像の色ずれを補正するという手段をとっていた。しかしながら、アナログ出力からデジタル出力に変換するＡ／Ｄ変換ポートをＣＰＵ上に持たない或いはＡ／Ｄ変換ポートが非常に少ない系においては、光量調整を行えない場合があり、検出結果より色ずれ量を精度良く算出できないという課題があった。

そこで本発明は、カラー画像形成装置において発生する各色トナー像の色ずれを検知・補正する装置において、基準対象物検知時に読み取り手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値を比較器（コンパレータ）によって比較し、比較器出力が反転した時の発光光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力を基に、色ずれ検知時の最適な発光光量を予想し決定することで、Ａ／Ｄ変換ポートを持たない系においても、色ずれ量を精度良く算出できるカラー画像形成装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し目的を達成するために、本出願に係わる第１の発明は、トナー像を担持する像担持体をそれぞれ有する複数の画像形成手段と、該複数の画像形成手段に対して記録媒体を搬送させる搬送手段と、前記複数の画像形成手段のそれぞれの像担持体に担持されたトナー像を前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段に転写する転写手段と、該転写手段により前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段に色ずれ検出用パターンを形成する色ずれパターン形成手段と、前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段上の前記色ずれ検出用パターンを照明する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記色ずれ検出用パターンを読み取る読み取り手段と、前記読み取り手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値を比較する手段を具備し、前記読み取り手段は前記色ずれ検出用パターンと前記搬送手段又は中間転写手段からの反射光の大小を検出することによって、該転写された画像の位置情報を検出するようにしたカラー画像形成装置において、
前記照明手段の光量を調整する光量調整手段を有し、前記比較手段はデジタル出力を有し、前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする。

本出願に係わる第２の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段の検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする。
本出願に係わる第３の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記色ずれ検出用パターンを含むトナーパターンの検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする。

本出願に係わる第４の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段の検知時の前記比較手段のデジタル出力結果と、前記トナーパターンの検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする。

本出願に係わる第５の発明は、請求項３または請求項４記載のカラー画像形成装置において、色毎の前記トナーパターン検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の色毎の発光光量を決定することを特徴とする。

本出願に係わる第６の発明は、請求項３または請求項４記載のカラー画像形成装置において、色毎の前記トナーパターン検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の色毎の発光光量を算出し、前記色毎の発光光量の平均値を前記色ずれ検知時の発光光量に決定することを特徴とする。

本出願に係わる第７の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、この検出手段によって得られたアナログ出力信号が所定の閾値に達しない時に予め決められた異常時の処理を行う手段を有することを特徴とする。

本出願に係わる第８の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記比較手段をセンサユニット内に設けることを特徴とする。

本出願に係わる第９の発明は、請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記比較手段をセンサユニット外に設けることを特徴とする。

以上説明したように、本出願に係る第１、第２の発明によれば、フォトセンサなどの読み取り手段によって、搬送ベルトの反射率を予め読み取り、その検出結果に基づいて色ずれ検知時の最適な発光光量を決定する際に、搬送ベルトの反射率のばらつきが大きく、トナー濃度のばらつきが小さい系において、Ａ／Ｄ変換ポートなしに色ずれ検知時の最適な発光光量を決定し、色ずれ検出精度を向上することが可能である。本出願に係る第３の発明によれば、トナー濃度のばらつきが大きく、搬送ベルトの反射率のばらつきが小さい系において、Ａ／Ｄ変換ポートなしに色ずれ検知時の最適な発光光量を決定し、色ずれ検出精度を向上することが可能である。また本出願に係る第４の発明によれば、トナー濃度のばらつき及び搬送ベルトの反射率のばらつきが大きい系において、Ａ／Ｄ変換ポートなしに色ずれ検知時の最適な光量調整が行え、色ずれ検出精度を向上させることが可能である。また、第５、第６の発明によれば、第３、第４の発明の効果に加えて、より最適な光量調整が行え、更に色ずれ検出精度を向上させることが可能である。また第７の発明によれば、フォトセンサなどの読み取り手段によって、測定基準対象物の反射率を予め読み取り、その検出結果に基づいて色ずれ検知時の最適な発光光量を決定する際に、Ａ／Ｄ変換ポートを持たない系においても、異常時の処理を行うことが可能である。また、第８、第９の発明によれば、測定基準対象物の反射率と所定の閾値を比較する比較手段を、センサユニット内、外にかかわらずコンパレータＩＣを用いてハード的に構成することで、Ａ／Ｄ変換ポートなしに色ずれ検知時の最適な光量調整を行うことが可能である。

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。

本実施例では、搬送ベルトとトナーパターンの両方からの反射光を受光素子で各々受け取り、検出手段から得られた二つのアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の各々二つの光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を決定する。またここでのトナーパターンとは、搬送ベルト上にトナーを敷いて作成されたパターンであり、色ずれ検出用パターンを含むものとする。

以下、本発明の実施例１を図面を参照して説明する。

始めに、図３を参照して本発明の画像形成装置の概略構成を説明する。本実施形態のカラー画像形成装置は、４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ）の画像形成部を各々備えている。図３中の添え字記号ａ，ｂ，ｃ，ｄは各々Ｃ，Ｙ，Ｍ，Ｂｋ用を示す。１は静電潜像を形成する感光体ドラムである。２は画像信号に応じてレーザ露光を行い、感光体ドラム１上に静電潜像を形成するレーザスキャナである。３は用紙を各色の画像形成部に順次搬送する無端状の搬送ベルトであり、転写ベルトの機能も兼ね備える。４は搬送ベルト３を回転駆動する駆動ローラであり、不図示のモータとギア等からなる駆動手段に接続される。５は搬送ベルト３の移動に伴い従動回転し、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。２０は転写ローラである。６は搬送ベルト３上に形成された色ずれ検出パターンを検出する１対の光センサであり、搬送ベルトの両サイドに設けられる。

図３中の第１の感光体ドラム１ａは矢印ｄ１の方向に所定の周速で回転駆動されながら帯電ローラ１７ａにて一様に帯電され、レーザスキャナ２ａから走査されるデジタル画像信号に対応して変調されたレーザビームを結像露光光学系を介して受けることにより第１色（ここではシアン）成分の静電潜像を形成する。尚、各色の画像信号は搬送転写ベルト３による用紙搬送のタイミングから所定時間経過後に各レーザスキャナに送信される。

続いて、第１の現像器１８ａを用いて第１色（シアン）トナーによって静電潜像は現像され、第１色成分に対する可視像を得る。以上に記した手順を第２色（イエロー）、第３色（マゼンタ）、第４色（ブラック）に対して行う。尚、搬送転写ベルト３は矢印ｄ２の方向に感光体ドラム１ａと同じ周速で回転駆動される。感光体ドラム１ａから搬送転写ベルト上に吸着担持されたシートＰへのシアン可視像の転写は、不図示の高圧電源から供給される転写バイアスを印加することにより行う。

以後、イエロー、マゼンタ、ブラックについても同様の手順を用いて順次搬送転写ベルト上に吸着担持されたシートＰ上に重ね合わせて転写を行うことによって、フルカラーのトナー画像を得る。

トナー画像を転写されたシートＰは、搬送転写ベルトから分離されて不図示の定着装置へ搬送される。定着装置へ搬送されたシートＰは、定着ローラと加圧ローラの定着ニップ部において熱と圧力によってトナー画像が定着される。またクリーニング時は、転写時に印加したバイアスとは逆極性のバイアスを印加することにより、トナーをカートリッジに回収させる。

図３の６にあたる検出手段（光センサ）を図４に示す。５１は発光素子であり、例えばＬＥＤである。５２は受光素子であり、例えばフォトセンサである。３は搬送ベルトであり、９は色ずれ検出用のパターンである。５３は発光素子５１からの発光光である。５４は受光素子５２にて受光される受光光であり、搬送ベルト３、または、色ずれ検出パターン９から反射される光の一部を受光するものである。発光部と受光部は、搬送ベルト３を反射面として、正反射光学系により構成されており、搬送ベルト３による光反射率と色ずれ検出パターンによる光反射率の差によって、色ずれ検出パターンの位置を検出する。ただし、ここでは正反射光学系としたものの、限定するものではなく測定対象物からの反射光を受光できる系であるならば良いものとする。

図４における検出手段の回路構成を図１に示す。ＬＥＤ発光部（ＬＥＤ）とフォトセンサ受光部等（ＰＤ）からなるパターン検出部とフォトセンサ受光部から得られたアナログ出力信号と所定の閾値を比較する比較器（コンパレータ）から構成される。ＬＥＤを搬送ベルトに対して発光し、搬送ベルトからの反射光を受光素子ＰＤで受け取る。受光素子ＰＤからの検出電流は、ＩＶ変換回路によって電圧Ｖ１に変換され、コンパレータの非反転入力端子に入力される。またコンパレータの反転入力端子には、抵抗器Ｒ１及び抵抗器Ｒ２により分圧された電圧値Ｖ２（以後、所定閾値と呼ぶ）が入力される。比較演算増幅器は、「ＩＶ変換回路の出力電圧値」と「抵抗器１及び抵抗器２により分圧された電圧値」との大小関係を比較演算し、ＨまたはＬレベルからなる２値のデジタル信号Ｖ３を生成する（以後、光量情報デジタル信号と呼ぶ）。比較演算増幅器によって生成された光量情報デジタル信号（図１のＯｕｔｐｕｔ）は、図示しないＣＰＵに入力される。また発光素子のオン／オフ及び光量調整は、図示しないＣＰＵのＰＷＭ制御（図１のＩｎｐｕｔ）によって、ＬＥＤ駆動電流を可変させることにより行う。色ずれ検出時の最適な発光光量決定のための検出では、測定対象物へ発光させる照射光量をＣＰＵのＰＷＭ制御によって徐々に上げていき、コンパレータ出力をＣＰＵで監視する。またここでのコンパレータとは、ＣＰＵのＡ／Ｄ変換ポートなどを用いるのではなく、センサユニット内或いはセンサユニット外にコンパレータＩＣを用いてハード的に構成したものとする。

図８は、図３の搬送ベルト３上に形成する最適な光量設定値決定用のトナーパターンと色ずれ検出パターンの構成を示す。本色ずれ検出装置は、色毎の最適な光量設定値を算出するために、搬送ベルト３上に図８に示す様な各色の発光光量決定用トナーパターン１５、１６を形成し、その後色ずれ検出用パターン９、１０、１１、１２（ａ：Ｃ、ｂ：Ｙ、ｃ：Ｍ、ｄ：Ｂｋ）を形成する。また９及び１０は、副走査方向の色ずれ量を検出するためのパターンであり、１１及び１２は、主走査方向の色ずれ量を検出するためのパターンである。またパターンは、搬送ベルトの主走査方向に並んで設けられた１対のセンサ６で読み取り、各色の最適光量設定値を決定し、各色間の色ずれ量を検出する。

図６は、「搬送ベルト３を光センサ６で検出した時の出力電圧Ｖ１ｂ」、「発光光量決定用トナーパターン１５、１６を光センサ６で検出した時の出力電圧Ｖ１ｔ」、「所定閾値Ｖ２」、「搬送ベルト３に対する比較器の光量情報デジタル信号Ｖ３ｂ」、「発光光量決定用トナーパターン１５、１６に対する比較器の光量情報デジタル信号Ｖ３ｔ」、「光量設定値」との関係を示した図であり、横軸は光量設定値、縦軸は電圧変化、光量情報デジタル信号変化を示す。ＬＥＤ光量を徐々に上げていくと、出力電圧Ｖ１ｂ、Ｖ１ｔが所定閾値Ｖ２と一致した際に、比較器の光量情報デジタル信号Ｖ３ｂ、Ｖ３ｔがＬｏｗからＨｉｇｈに変化する。

図５は、搬送ベルト３上に色ずれ検出パターン９、１０、１１、１２（図ではマゼンタ）をのせて搬送ベルトを回転駆動させ、光センサ６によって搬送ベルトと色ずれ検出パターンの表面を検出した際のセンサ出力の変化を示した図である。横軸が時間、縦軸が光センサ出力を示す。ｄ２は、搬送ベルトの搬送方向を示す。また波形Ｍは、実際のセンサ出力波形を示す。波形Ｎは、センサ出力が遅延することなく応答した場合の理想波形を示す。実際のセンサ出力波形Ｍは、図５のように理想波形Ｎと比較してなまり波形となっている。そのため、所定閾値が波形先端付近Ａにあると波形のなまりの影響を受ける。また閾値が波形立ち上がり付近Ｂにあっても、波形のなまりの影響やベルト上の傷などによるノイズの影響を受け易い。

図５のように、センサ出力波形Ｍが閾値Ａと交差した時間を各々、Ｔ３、Ｔ７、閾値Ｂと交差した時間を各々、Ｔ１、Ｔ９、閾値Ｃと交差した時間を各々、Ｔ２、Ｔ８とする。なまり波形による色ずれ量時間誤差を求めるために、センサ出力波形と閾値が交差した時間の中心値を求める。センサ出力波形Ｍが閾値Ａと交差した時間の中心値Ｔ５、閾値Ｂと交差した時間の中心値Ｔ６、センサ出力波形Ｍが閾値Ｃと交差した時間の中心値Ｔ４は、各々式（１）、式（２）、式（３）より、
Ｔ４＝（Ｔ２＋Ｔ８）／２ （１）
Ｔ５＝（Ｔ３＋Ｔ７）／２ （２）
Ｔ６＝（Ｔ１＋Ｔ９）／２ （３）
と求まる。つまり閾値が波形先端付近Ａにある場合、閾値が波形の中心（閾値Ｃ）にある時と比較してＴ５−Ｔ４＝ΔＴａの色ずれ量時間誤差が生まれる。また閾値が波形先端付近Ｂにある場合、閾値が波形の中心（閾値Ｃ）にある時と比較してＴ６−Ｔ４＝ΔＴｂの色ずれ量時間誤差が生まれる。このような理由から所定閾値は、ベルト表面を検知した時の出力とトナー表面を検知した時の出力の中心付近に来ることが望ましい。そこで、搬送ベルトとトナーパターンを検出した時の二つのアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の各々二つの光量設定値から、所定閾値が搬送ベルト検出出力とトナーパターン検出出力の中心に常に位置するような最適な光量設定値を算出する。

図７は、「光量設定値」に対する「所定閾値Ｖ２」、「搬送ベルト３を光センサ６で検出した時の出力電圧Ｖ１ｂ」、「発光光量決定用トナーパターン１５、１６を光センサ６で検出した時の出力電圧Ｖ１ｔ」の関係を示すグラフであり、横軸が光量設定値、縦軸がＰＤからの出力電圧、所定閾値電圧を示す。図７において、ＬＥＤ光量を徐々に上げていき、搬送ベルトを検出した時のアナログ出力信号と所定閾値が等しくなる時の光量設定値をＹ３、発光光量決定用トナーパターンを検出した時のアナログ出力信号と所定閾値が等しくなる時の光量設定値をＹ４としている。Ｙ３、Ｙ４、Ｖ２の値から、図７のｄ１とｄ２が等しくなるような光量設定値Ｙｘは、式（４）より、
Ｙｘ＝２＊Ｙ３＊Ｙ４／（Ｙ３＋Ｙ４） （４）
と求めることができる。

ｄ１とｄ２を等しくした場合図５のＤｘとＤｙが等しくなり、所定閾値はベルト表面を検知した時の出力とトナー表面を検知した時の出力の中心付近に常に位置させることが可能である。

図９を用いて本色ずれ検出装置の動作を説明する。図９は本実施形態の動作のアルゴリズムを示す。

始めに、各色の発光光量決定用トナーパターン（図８：１５，１６）をＣ、Ｙ、Ｍ、Ｂｋの順に搬送ベルト上に形成し、その後色ずれ検出用パターン（図８：９、１０、１１、１２）を形成する（ステップＳ１）。第１色目の発光光量決定用Ｃトナーパターン以前の搬送ベルト面からの反射光読み込みを行えるタイミングになるまで待つ。光センサの読み込みタイミングは、パターン形成タイミングからＣＰＵによって算出し制御する。また発光光量決定のための検出は、搬送ベルトを回転駆動させながら検出するものとする。搬送ベルト面からの反射光読み込みを行えるタイミングが来たら、発光素子（ＬＥＤ）を発光させ、徐々に光量を上げる。発光素子のオン／オフ及び光量調整は、ＣＰＵからの信号によりＬＥＤ駆動回路をＰＷＭ制御することによって行う。「搬送ベルトからの反射光量を示すセンサ出力」が「所定閾値電圧値」よりも大きくなった時に、ＬレベルからＨレベルへ光量情報デジタル信号が変化する。光量情報デジタル信号が変化した場合、その時の発光光量調整値をＣＰＵによって記憶する。発光光量調整値をＣＰＵによって記憶した後、ＬＥＤをＯＦＦする。この時、光量情報デジタル信号はＨレベルからＬレベルへ変化する。次に、第１色目の発光光量決定用Ｃトナーパターンの反射光読み込みを行えるタイミングになるまで待つ。搬送ベルト面からの反射光読み込み時と同様の検出手順で、光量情報デジタル信号が変化した時の発光光量調整値をＣＰＵによって記憶する。以降、第２色目の発光光量決定用Ｙトナーパターン、第３色目の発光光量決定用Ｍトナーパターン、第４色目の発光光量決定用Ｂｋトナーパターンも同様に光量情報デジタル信号が変化した時の発光光量調整値をＣＰＵによって記憶する。（ここまで、ステップＳ２〜ステップＳ５）前述したように搬送ベルト及び各色における光量情報デジタル信号変化時の光量設定値より、各色に対して最適な発光光量設定値をＣＰＵによって演算を行う（ステップＳ６）。搬送ベルトを回転駆動させ、色ずれ検出用パターンの検出を行う。この時、各色に応じてステップＳ６で算出した最適な光量に光量設定値を変化させて検出を行う。また色ずれ量は、図５で説明したように受光素子の出力が前記所定閾値電圧を交差した時の時間の中心値をもとに算出する（ステップＳ７）。画像周波数の微調整や書き出しタイミングの調整といった色ずれ補正を行うための色ずれ補正値を算出する（ステップＳ８）。転写時に印加したバイアスとは逆極性のバイアスを印加することにより、トナーをカートリッジに回収し、搬送ベルトのクリーニングを行う（ステップＳ９）。

またステップＳ３において、発光光量設定値をＭＡＸにしても光量情報デジタル信号に変化がない場合、転写時に印加したバイアスとは逆極性のバイアスを印加することにより、トナーをカートリッジに回収し、搬送ベルトのクリーニングを行い、パターンを再形成し、リトライ処理を実行する。リトライ処理を一度行っている場合は、エラー処理としてディスプレイ表示などを用いて何らかの警告表示を行う。

以上説明したように、搬送ベルトとトナーパターンの両方からの反射光を受光素子で各々受け取り、検出手段から得られた各々二つのアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の各々二つの光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を決定することで、色ずれ検知に影響のある閾値レベルを、ベルト表面を検知した時の出力とトナー表面を検知した時の出力の中心付近に常に位置することが可能であり、トナー濃度とベルト反射率の両方にばらつきが大きい系においても精度良く色ずれ検出を行うことが可能である。

また背景技術で述べた各色材ごとの差により色ずれ検出パターンの検出精度が悪化する問題については、色ずれ検知時に各色のパターンに対して、光量設定値を最適な設定値へと可変してやることによりこの問題を防ぐことができ、更に精度良い色ずれ検出を行うことが可能である。また各色材ごとの差が小さい系においては、各色毎の最適光量設定値の平均値を色ずれ検出時の光量設定値とすることで、各色材ごとの差をできる限り軽減し、検出レベルの差を生じにくくすることが可能である。またここでは、コンパレータの反転入力端子と非反転入力端子の指定を行っているが、入力端子を入れ替えても制御を逆にすることで、本実施例の光量調整が可能であることは言うまでもない。また本実施例では光量調整をＣＰＵによるＰＷＭ制御によって行っているが、ＣＰＵのＤ／Ａ変換器などを用いて光量調整することが可能であることは言うまでもない。

実施例２ではトナーパターンからの反射光を受光素子で受け取り、検出手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を決定する。またここでのトナーパターンとは、搬送ベルト上にトナーを敷いて作成されたパターンであり、色ずれ検出用パターンを含むものとする。

本実施例において、図３の６にあたる検出手段（光センサ）を図１０に示す。図１０の発光素子５１、受光素子５２、発光光５３、搬送ベルト３、色ずれ検出用のパターン９は、実施例１の図４と同様である。５５は、受光素子５２にて受光される受光光であり、搬送ベルト３、または、色ずれ検出パターン９から拡散反射（以後、乱反射と呼ぶ）される光の一部を示す。図１０における検出手段の回路構成は、図１と同様である。

図１１は、図３の搬送ベルト３上に形成する最適な光量設定値決定用のトナーパターンと色ずれ検出パターンの構成を示す。本実施例での色ずれ検出装置は、色毎の最適な光量設定値を算出するために、搬送ベルト３上に図１１に示す様な各色の発光光量決定用トナーパターン１５、１６を形成し、その後色ずれ検出用パターン９、１０、１１、１２（ａ：Ｃ、ｂ：Ｙ、ｃ：Ｍ、ｄ：Ｂｋ）を形成する。また９及び１０は、副走査方向の色ずれ量を検出するためのパターンであり、１１及び１２は、主走査方向の色ずれ量を検出するためのパターンである。また本実施例では乱反射検知を行うため、Ｂｋトナーの検出を行う場合、Ｂｋトナーパターンの下層に光反射率の異なる色トナーパターン３０（本実施例では、Ｍパターン）を敷くことでＢｋの色ずれ検出を行う。そのため、発光光量決定用トナーパターンは、Ｃパターン、Ｙパターン、Ｍパターンのみを形成し、Ｂｋパターンは形成しない。パターンは、搬送ベルトの主走査方向に並んで設けられた１対のセンサ６で読み取り、各色の最適光量設定値を決定し、各色間の色ずれ量を検出する。また本実施例では、図５における出力波形の向きは乱反射検知のため実施例１とは逆向きの波形になる。

背景技術で述べたように、各色材ごとの差により色ずれ検出パターンの検出精度が悪化する。そのため、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各々の発光光量決定用トナーパターンに対して、実施例１と同様の手順でアナログ出力信号と所定の閾値とを比較する。コンパレータの光量情報デジタル信号が切り替わった（アナログ出力信号＝所定の閾値）際のそれぞれの色に対する光量設定値をＬｃ１（シアン）、Ｌｍ１（マゼンタ）、Ｌｙ１（イエロー）とする。各トナーパターンからの反射光を受け取った際に検出回路の色ずれ検出時の目標電圧がＶ６であり、所定閾値電圧をＶ２とした時、色ずれ検知時の最適な光量設定値Ｌｃ２（シアン）、Ｌｍ２（マゼンタ）、Ｌｙ２（イエロー）、は、式（５）、式（６）、式（７）より、
Ｌｃ２＝（Ｖ６／Ｖ２）＊Ｌｃ１ （５）
Ｌｍ２＝（Ｖ６／Ｖ２）＊Ｌｍ１ （６）
Ｌｙ２＝（Ｖ６／Ｖ２）＊Ｌｙ１ （７）
と求めることができる。

以上説明したように、色毎のトナーパターンからの反射光を受光素子で受け取り、検出手段から得られた色毎のアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の色毎の光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を色毎に決定することで、トナー濃度のばらつきが大きく、搬送ベルト反射率のばらつきが少ない系において、Ａ／Ｄ変換ポートなしで精度良い色ずれ検出が行うことが可能である。動作アルゴリズムに関しては、実施例１において最適な発光光量を決定するための搬送ベルト検出及びＢｋパターン検出を行った動作を除いたアルゴリズムで同様に行うことが可能である。

実施例２では、トナーパターンからの反射光を受光素子で受け取り、検出手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を決定していたのに対し、実施例３では搬送ベルトからの反射光を受光素子で受け取り、検出手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を決定する。

本実施例では、実施例１と同様の検出手段（図４）を用い、正反射検知を行う。本実施例における検出手段の回路構成は、図１と同様である。また本実施例における色ずれ検出パターンは、実施例１と同様の構成（図８）で良い。

搬送ベルト検出時にＬＥＤ光量を徐々に上げていきコンパレータ出力が、ＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わった時のＬＥＤ光量を制御する光量設定値をＹ１とする。色ずれ検出時の搬送ベルトからの反射光を受け取った際の検出回路の目標電圧がＶ５であった時、色ずれ検知時の最適な光量設定値Ｙ２は式（８）より、
Ｙ２＝（Ｖ５／Ｖ２）＊Ｙ１ （８）
と求めることができる。

以上説明したように、搬送ベルトからの反射光を受光素子で受け取り、検出手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値が等しくなる時の光量設定値と色ずれ検出時に必要な目標検出出力から、色ずれ検知時の最適な光量を決定することで、搬送ベルトの反射率のばらつきが大きく、トナー濃度のばらつきが小さい系において、Ａ／Ｄ変換ポートなしに最適な光量調整が行え、精度良い色ずれ検出を行うことが可能である。動作アルゴリズムに関しては、実施例１において最適な発光光量を決定するための発光光量決定用トナーパターン（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ）検出を行った動作を除いたアルゴリズムで同様に行うことができる。

全実施形態の光量決定手段における回路構成を示す図 画像形成装置における色ずれ検出パターン読み取り出力特性を示す図 本発明の画像形成装置の概略構成を示す図 実施例１、実施例３の色ずれ検出手段を示す図 搬送ベルト上のトナーパターン検出時におけるセンサ出力の変化を示す図 搬送ベルトの検出出力とその時の光量情報デジタル信号、トナーパターンの検出出力とその時の光量情報デジタル信号、所定閾値、ＬＥＤ光量との関係図 光量設定値に対する所定閾値、搬送ベルトの検出出力、トナーパターンの検出出力の関係図 実施例１、実施例３の発光光量決定用パターン及び色ずれ検出パターンの構成を示す図 動作アルゴリズム 実施例２の色ずれ検出手段を示す図 実施例２の発光光量決定用パターン及び色ずれ検出パターンの構成を示す図

符号の説明

１ トナー像を担持する像担持体
２ 複数の画像形成部
３ 複数の画像形成部に対して記録媒体Ｐを搬送させる搬送部
４ 駆動ローラ
５ 従動ローラ
６ 光センサ
９，１０ 副走査方向の色ずれ量を検出するためのパターン
１１，１２ 主走査方向の色ずれ量を検出するためのパターン
１５，１６ 発光光量決定用トナーパターン
１７ 帯電ローラ
１８ 現像器
２０ 転写ローラ
３０ 色トナーパターン
５１ 発光素子
５２ 受光素子
５３ 発光光
５４ 正反射
５５ 乱反射
Ｖ１ 受光素子ＰＤからのＩ−Ｖ変換後の電圧
Ｖ２ 所定閾値
Ｖ３ 光量情報デジタル信号
Ｖ４ ＬＥＤ光量
Ｖ５ 搬送ベルト表面を検出した際の目標電圧
Ｖ６ トナーパターン表面を検出した際の目標電圧
Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙｘ 光量設定値
Ｖ１ｂ 搬送ベルトを見た時のＰＤからの出力電圧
Ｖ１ｔ トナーパターンを見た時のＰＤからの出力電圧

Claims (9)

1. トナー像を担持する像担持体をそれぞれ有する複数の画像形成手段と、該複数の画像形成手段に対して記録媒体を搬送させる搬送手段と、前記複数の画像形成手段のそれぞれの像担持体に担持されたトナー像を前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段に転写する転写手段と、該転写手段により前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段に色ずれ検出用パターンを形成する色ずれパターン形成手段と、前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段上の前記色ずれ検出用パターンを照明する照明手段と、前記照明手段によって照明された前記色ずれ検出用パターンを読み取る読み取り手段と、前記読み取り手段から得られたアナログ出力信号と所定の閾値を比較する手段を具備し、前記読み取り手段は前記色ずれ検出用パターンと前記搬送手段又は中間転写手段からの反射光の大小を検出することによって、該転写された画像の位置情報を検出するようにしたカラー画像形成装置において、
   前記照明手段の光量を調整する光量調整手段を有し、前記比較手段はデジタル出力を有し、前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする、カラー画像形成装置。
2. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段の検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする、カラー画像形成装置。
3. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記色ずれ検出用パターンを含むトナーパターンの検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする、カラー画像形成装置。
4. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記記録媒体又は前記搬送手段又は中間転写手段の検知時の前記比較手段のデジタル出力結果と、前記トナーパターンの検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の発光光量を決定することを特徴とする、カラー画像形成装置。
5. 請求項３または請求項４記載のカラー画像形成装置において、色毎の前記トナーパターン検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の色毎の発光光量を決定することを特徴とする、カラー画像形成装置。
6. 請求項３または請求項４記載のカラー画像形成装置において、色毎の前記トナーパターン検知時の前記比較手段のデジタル出力結果に基づいて、色ずれ検知時の色毎の発光光量を算出し、前記色毎の発光光量の平均値を前記色ずれ検知時の発光光量に決定することを特徴とする、カラー画像形成装置。
7. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、この検出手段によって得られたアナログ出力信号が所定の閾値に達しない時に予め決められた異常時の処理を行う手段を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
8. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記比較手段をセンサユニット内に設けることを特徴とするカラー画像形成装置。
9. 請求項１記載のカラー画像形成装置において、前記比較手段をセンサユニット外に設けることを特徴とするカラー画像形成装置。

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