JP2014102479A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置ずれ及び濃度ずれを精度よく検出して画像位置及び画像濃度を適正に調整することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】一系統の検知パターン２００における基準パターン２００Ｋの前側エッジの測定時刻を“Ｔ０”、測定パターン２００Ｙの前側エッジの測定時刻を“Ｔ１”、他系統の検知パターン２００における測定パターン２００Ｙの対応する前側エッジの測定時刻を“Ｔ２”とし、Ｔ０からＴ１までの時間Ｔｌと本来の第１の基準時間とを用いてトナー画像の中間転写ベルトの搬送方向Ｂにおける位置ずれを調整し、Ｔ１からＴ２までの時間Ｔｗと本来の第２の基準時間とを用いて中間転写ベルトの搬送方向Ｂと直角する方向における画像の倍率ずれを調整し、測定パターン２００Ｙの２つのエッジ２０１ａ、２０１ｂ相互間の濃度補正領域２０２の測定結果と基準となる濃度を用いて画像濃度を調整する。
【選択図】図７

Description

本発明は、電子写真プロセス方式を用いた画像形成装置に関する。

複数の像担時体を備え、各像担時体にそれぞれ形成された静電潜像を現像し、記録媒体上に転写する複写機やプリンタ等の画像形成装置は、従来から知られている。

このような画像形成装置では、現像した各色のトナー画像は、中間転写体上で重ね合わせられ、該中間転写体上において、画像位置や倍率がずれることなく全ての色のトナー画像が重なるように設計されている。しかし、部品のばらつき及び組立時のばらつきを全て無くすことは非常に困難であるため、画像位置及び倍率を調整する手段が必要になる。そこで、画像位置及び倍率の調整手段の１つとして、各色ごとの位置ずれを検出するための位置検出用パターンを形成し、当該パターンの位置を検出して位置ずれを補正する制御が行われている。

この補正制御では、パターンの位置を検出するために光学式センサを用いており、光学式センサは、位置検出用パターンに光を照射し、反射する光を検出する。

また、光学式センサは、印刷濃度の補正条件を決定する制御においても使用されている。この制御は、印加電圧や露光光量などの潜像形成条件やトナー画像を形成する現像条件を変更して濃度の異なる濃度検出用パターンを形成し、該濃度検出用パターンからの反射光を光学式センサを用いて検出する。そして、検出された反射光から濃度検出用パターンの濃度を求め、求めた濃度と本来の濃度との誤差である濃度ずれを算出し、該濃度ずれに基づいて潜像形成条件や現像条件を補正するものである。

位置検出用パターンは、画像形成位置が精度よく検出できる形状であることが好ましい。一方、濃度検出用パターンは、高濃度から低濃度までの広い濃度範囲が光学センサの出力変化として得られるような形状であることが好ましい。つまり、各補正項目によって好ましいパターンの形状が異なる。

図１１は、従来の画像形成装置におけるフォトセンサと中間転写ユニットを示す斜視図である。図１１において、中間転写ベルト（中間転写体）３１の幅方向に沿った２つの端部に、それぞれ位置検出用パターン１００１と濃度検出用パターン１００２が別々に形成されたパターン列が形成されている。また、２つのパターン列に対向する位置に、それぞれフォトセンサ６０ａ及び６０ｂが配置されている。フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、それぞれ中間転写体３１に形成された位置検出用パターン１００１と濃度検出用パターン１００２を順次検出する。そして、パターン１００１の検出結果に基づいてパターン１００１の位置を検知する。そして、パターン１００２の検出結果に基づいてパターン１００２の濃度を検知する。

図１１から分かるように、位置ずれ補正と濃度ずれ補正を行うのに要する時間は、少なくとも位置検出用パターン１００１がセンサ６０ａ及び６０ｂを通過する時間と、濃度検出用パターン１００２がセンサ６０ａ及び６０ｂを通過する時間の合計時間である。

位置ずれや濃度ずれは、画像形成装置本体の使用累積時間が経過するほど顕在化するので、位置ずれ補正と濃度ずれ補正は、できるだけ頻繁に行うことが望ましい。しかし、過度に上記補正動作を行うと、補正に要する時間、すなわち、本来の画像形成に寄与しない時間が増加して画像形成の生産性が低下することになる。そして、１回の補正に要する時間が長くなればなるほど、生産性の低下幅が増大する。

また、図１１に示したように、位置検出用パターン及び濃度検出用パターンを個別に形成することは、装置を調整するために使用するトナー量の増加を招き、使用者の不利益が増大することにもなる。

このような問題に対処するために、濃度検出用のパターン内部に位置検出用濃度変化部（中抜き）を形成し、濃度ずれ検出と同時に位置ずれ検出を行うパターンを適用した画像形成装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１７７５７８号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置では、濃度ずれ検出用パターンの中に位置ずれ検出用パターンが形成されているので、位置ずれの検出精度が周囲のトナー濃度によって左右されてしまう可能性がある。また、パターンの濃度を検出中に位置ずれ検出用パターンも読み取られるので、濃度検出精度が低下して濃度補正データに誤差が生じる可能性がある。

本発明の課題は、位置ずれ及び濃度ずれを精度よく検出して画像位置及び画像濃度を適正に調整することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、前記像担持体上のパターンを測定する測定手段と、前記測定手段の測定結果から、前記画像形成手段によって前記像担持体上に形成された検知パターンのエッジ部の位置情報及び該エッジ部以外の領域の濃度情報を取得する取得手段と、前記検知パターンのエッジ部の位置情報から前記画像の形成位置を調整し、前記検知パターンのエッジ部以外の領域の濃度情報から濃度補正条件を調整する制御手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、像担持体上に形成された検知パターンのエッジ部の位置情報及びエッジ部以外の領域の濃度情報を取得し、取得したエッジ部の位置情報から画像の形成位置を調整し、エッジ部以外の領域の濃度情報から濃度補正条件を調整する。従って、位置ずれ及び濃度ずれを精度よく測定して画像位置及び画像濃度を適正に調整することができる。

第１の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。 図１のフォトセンサと中間転写ユニットの斜視図である。 図２におけるフォトセンサの構成を示す図である。 位置ずれ・濃度検知パターンのトナー濃度と、正反射光受光部及び乱反射光受光部のセンサ出力値との関係を示す図である。 図１中の制御ユニットに含まれる制御部の構成を示すブロック図である。 図１の画像形成装置、特にＣＰＵが実行する位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。 図１中の中間転写ベルトに形成された位置ずれ・濃度検知パターンの一例を示す図である。 フォトセンサが位置ずれ・濃度検知パターンを読み取ったときに、フォトセンサから出力されるセンサ出力の推移の一例を示す図である。 第２の実施の形態に係る画像形成装置の制御ユニットに含まれる制御部の構成を示すブロック図である。 第２の実施の形態における中間転写ベルト上に形成された位置ずれ・濃度検知パターンの一例を示す図である。 従来の画像形成装置におけるフォトセンサと中間転写ユニットを示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１の実施例の形態）
図１は、第１の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。図１の画像形成装置は、複数の画像形成部を並列に配した電子写真方式の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、電子写真方式のモノクロ複写機、電子写真方式のファクシミリ、電子写真方式のプリンタ又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。

本実施の形態に係る電子写真方式のカラー複写機（以下、単に「複写機」という）は、画像読取部１Ｒ及び画像出力部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、画像形成部（画像形成手段）１０、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、クリーニングユニット５０及び７０、並びに中間転写ユニット３０の上方に設けられたフォトセンサ６０ａ及び６０ｂを有する。また、画像出力部１Ｐは、制御ユニット８０を備えている。

先ず、画像形成部１０について説明する。画像形成部１０において、像担持体としての感光ドラム１１ａ〜１１ｄは、その中心で回転自在に軸支され、図１中、矢印Ａ方向に回転駆動する。各感光ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲には、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及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されたレーザビームなどの光線を射出する。レーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄから射出された光線は、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄによって偏向され、像担持体上、すなわち感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上を露光する。この露光により感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。

現像装置１４ａ〜１４ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像を現像してトナー像を形成する。トナー像は、中間転写ユニット３０に転写され、さらに、給紙ユニット２０から感光ドラム１１ａ〜１１ｄに供給された記録媒体上に転写される。その後、トナー像が転写された記録媒体は定着ユニット４０に搬送され、該定着ユニット４０において加熱及び加圧されてトナー像が定着された後、画像形成部の外部に排出される。

フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、中間転写ベルト３１の上方に、該中間転写ベルト３１上に形成された位置ずれ・濃度検知パターンに対向するように配置され、該位置ずれ・濃度検知パターンを測定する。すなわち、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、像担持体としての感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に形成された画像が転写された中間転写ベルト３１上の画像を測定する。フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、測定手段として機能する。

図２は、図１のフォトセンサ６０ａ及び６０ｂと中間転写ユニット３０の斜視図である。この斜視図は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂと中間転写ユニット３０を、図１中の矢印Ｙ方向から見た図である。図２において、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、中間転写ベルト３１に形成された位置ずれ・濃度検知パターン２００に対向するように配置されている。

位置ずれ・濃度検知パターン（以下、単に「検知パターン」という。）２００は、画像位置情報及び画像濃度情報が予め記憶されている。また、検知パターン２００は、同一の形状及び大きさの複数のパターンの組合せによって構成されている。図２の例では、１つのパターン群は、例えば１４個の平行四辺形状のパターンの集合からなり、中間転写ベルト３１上（中間転写体上）には、２つのパターン群をそれぞれ一列に連結したパターン群が、搬送方向Ｂに沿って、所定の間隔をもって２系統配列されている。後述するように、一系統のパターン群に含まれる一部のパターンによって、中間転写ベルト３１上に形成される画像の画像位置情報としての位置ずれ及び画像濃度情報としての濃度ずれが検出される。また、一系統のパターン群に含まれる１つのパターンと、この１つのパターンに対応する、他系統のパターン群に含まれる１つのパターンとに基づいて、中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂに対して直角方向の画像の倍率ずれが検出される。

フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、中間転写体としての中間転写ベルト３１に光を照射する。中間転写ベルト３１上に検知パターン２００が形成されている場合には、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、その検知パターン２００からの反射光を測定する。検知パターン２００は、上述のように中間転写ベルト３１の搬送方向に沿って、且つ幅方向に所定の幅をもって、例えば両端にそれぞれ１系統ずつ形成されている。なお、検知パターン２００を検知する検知手段としてのフォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、各系統の検知パターンにそれぞれ対向して設けられている。

図３は、図２におけるフォトセンサ６０ａの構成を示す図である。フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、同一の構成である。

図３において、フォトセンサ６０ａは、発光部６０ａ１と、正反射光受光部６０ａ２と、乱反射光受光部６０ａ３とを有する。発光部６０ａ１としては、例えばＬＥＤ（light emitting diode）が用いられ、正反射光及び乱反射光受光部６０ａ２及び６０ａ３としては、例えばフォトダイオードが用いられる。発光部６０ａ１から射出された光は、中間転写ベルト３１上に入射する。入射光は、中間転写ベルト３１又は中間転写ベルト３１上に形成された検知パターン２００によって反射する。正反射光受光部６０ａ２は、正反射光を測定できる位置に配置され、乱反射光受光部６０ａ３は、主として乱反射光を測定する位置に配置される。正反射光及び乱反射光受光部６０ａ２及び６０ａ３はそれぞれ、受光した光の強度に対応した信号を出力し、この出力信号が電気信号に変換される。

中間転写ベルト３１上に形成された検知パターン２００がフォトセンサ６０ａの検知位置に到達すると、フォトセンサ６０ａは、検知パターン２００のトナー濃度に応じたレベルの電気信号（電圧）を出力する。

図４は、検知パターン２００のトナー濃度と、正反射光受光部６０ａ２及び乱反射光受光部６０ａ３のセンサ出力値（電圧値）との関係を示す図である。

図４において、センサ出力特性Ｃ１が、正反射光受光部６０ａ２からの正反射光の出力特性を示し、センサ出力特性Ｃ２が、乱反射光受光部６０ａ３からの乱反射光の出力特性を示している。

図４から分かるように、センサ出力特性Ｃ１の出力範囲の方が、センサ出力特性Ｃ２の出力範囲より広い。トナー濃度を精度よく測定するためには、出力範囲のより広いセンサ出力特性を使用する方が有利である。従って、本実施の形態では、センサ出力特性Ｃ１、すなわち、正反射光受光部６０ａ２からのセンサ出力を使用する。

図５は、図１中の制御ユニット８０に含まれる制御部１００の構成を示すブロック図である。

制御部１００は、ＣＰＵ（central processing unit）１０１、ＲＯＭ（read only memory）１０２、ＲＡＭ（random access memory）１０３を備えている。また、制御部１００は、エッジ検出部１０４及びＡＤＣ（analog-to-digital converter）１０５を備えている。

ＣＰＵ１０１には、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、エッジ検出部１０４、ＡＤＣ１０５及びレーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄ（図１参照）が接続されている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムを実行し、エッジ検出部１０４及びＡＤＣ１０５からの各出力に基づいて、各レーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄを制御する。ＣＰＵ１０１は、制御手段として機能する。

ＲＯＭ１０２には、制御プログラムの他に、検知パターン２００を形成するための基になるパターンデータ（以下、「画像パターン形成データ」という。）も格納されている。

ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１による演算結果等を一時的に記憶するワークエリアとして用いられる。

エッジ検出部１０４には、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂが接続され、エッジ検出部１０４は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂから供給される各測定信号に基づいて検知パターン２００の縁部（エッジ）を検出して、ＣＰＵ１０１に出力する。ＣＰＵ１０１は、エッジ検出部１０４からの出力に基づいて検知パターンのエッジ部の位置情報を取得する。このとき、ＣＰＵ１０１は、取得手段として機能する。

ＡＤＣ１０５にも、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂが接続され、ＡＤＣ１０５は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂの各出力信号（アナログ信号）を所定の周波数のサンプリング信号でサンプリングしてデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１０１に出力する。この所定の周波数は、エッジ検出部１０４が検知パターン２００のエッジを検出する際に用いるサンプリング信号の周波数より低周波のものでよい。すなわち、ＡＤＣ１０５の時間分解能は、エッジ検出部１０４の時間分解能より低くてもよい。ＡＤＣ１０５からの出力信号はトナー濃度の測定に用いられる。トナーの濃度の測定期間中、出力信号レベルの変動幅は小さいので（後述する図８参照）、ＡＤＣ１０５の時間分解能を高く設定する必要はない。ＣＰＵ１０１は、ＡＤＣ１０５からの出力信号に基づいて検知パターンの濃度情報を取得する。このときＣＰＵ１０１は、取得手段として機能する。

以上のように構成されたカラー複写機が実行する制御処理を、図６〜図８を参照して詳細に説明する。

図６は、図１の画像形成装置、特にＣＰＵ１０１が実行する位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理の手順を示すフローチャートである。

図６において、位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理が開始されると、まずＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された画像パターン形成データを読み出す。そして、ＣＰＵ１０１は、読み出した画像パターン形成データに従ってレーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄを駆動して検知パターン２００を形成する（ステップＳ１）。

ここで、位置ずれ・濃度検知パターンについて詳細に説明する。

図７は、図１中の中間転写ベルト３１に形成された位置ずれ・濃度検知パターン２００の一例を示す図である。

図７において、同一の形状及び大きさの複数のパターンからなる２系統の検知パターン２００が中間転写ベルト３１の幅方向に所定の間隔をもって（図示例では、両端に）、且つ搬送方向Ｂに沿って形成されている。

検知パターン２００は、例えば、１つの基準パターン２００Ｋと複数の測定パターン２００Ｙとで構成されている。１つの基準パターン２００Ｋ及び複数の測定パターン２００Ｙは、それぞれ平行四辺形状を呈しており、平行四辺形を構成する４辺のうち、一対の２辺が中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂと所定角度で交差する傾斜辺となっている。

中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂに沿った先頭には、位置ずれ検知基準となる黒トナーによる基準パターン２００Ｋが設けられており、これに続く、例えば４つのパターンが、色トナーの一例としての黄トナーによる測定パターン２００Ｙである。各測定パターン２００Ｙにおける一対の傾斜辺に沿って所定幅で、且つ第１濃度の位置ずれ検知用端部２０１ａ及び２０１ｂが設けられている。位置ずれ検知用端部２０１ａ及び２０１ｂは、測定パターンのエッジ部を構成する第１の濃度領域である。位置ずれ検知用端部２０１ａ及び２０１ｂに挟まれた部分が、測定パターンのエッジ部以外の領域であり、濃度補正領域２０２である。濃度補正領域２０２は、第２の濃度領域である。

第２の濃度領域の色が低濃度の場合は、測定パターン２００Ｙにおける第１の濃度領域の色を、第２の濃度領域の色よりも濃くしたことにより、当該第１の濃度領域である位置ずれ検知用端部のエッジ部の検出精度、ひいては位置ずれ検出の精度が向上する。４つの測定パターン２００Ｙにおいて、第２の濃度領域２０２の濃度は、中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂに対する後流側ほど、その濃度が、例えば順次薄くなるように形成されている。

他の色トナー、例えばマゼンタ（Ｍ）トナー及びシアン（Ｃ）トナーによって検知パターンを形成する場合も、基準パターン２００Ｋに続く、複数、例えば４つの測定パターンは、測定パターン２００Ｙと同様に形成される。すなわち、中間転写ベルト３１の搬送方向の先頭の黒トナーからなる基準パターン２００Ｋに続いて、それぞれ順次異なる濃度のマゼンタ（Ｍ）又はシアンからなる複数の測定パターンを搬送方向Ｂに沿って並べることによって形成される。

図６に戻って、位置すれ・倍率ずれ・濃度補正データを作成したＣＰＵ１０１は、エッジ検出部１０４から出力されたエッジ検出信号に基づいて、基準パターン２００Ｋ及び測定パターン２００Ｙの搬送方向に沿った端部を検出する（ステップＳ２）。以下、各パターンの端部を「パターンエッジ」という。

ここで、パターンエッジの検出について、詳細に説明する。

本位置ずれ・倍率ずれ・濃度補正データ算出処理の実行中は、中間転写ベルト３１が駆動、搬送されるので、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂはそれぞれ中間転写ベルト３１上に形成された対応する系統の検知パターン２００を順次読み取る。フォトセンサ６０ａ及び６０ｂからの測定出力は、測定結果として上述のようにエッジ検出部１０４に供給される。

図８は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂが検知パターン２００を読み取ったときに、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂから出力されるセンサ出力の推移の一例を示す図である。図８（ａ）は、読み取り対象である検知パターン２００のうちの一の測定パターン２００Ｙを示し、図８（ｂ）は、測定パターン２００Ｙにおける濃度補正領域２０２のトナー濃度が低濃度である場合のセンサ出力Ｏ１の推移を示す。また、図８（ｃ）は、測定パターン２００Ｙにおける濃度補正領域２０２のトナー濃度が高濃度である場合のセンサ出力Ｏ２の推移を示す。

フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、図８に示すように、測定パターン２００Ｙの位置ずれ検知用端部２０１ａ及び２０１ｂの前側エッジを読み取ると（時刻ｔ１及びｔ３）、センサ出力Ｏ１及びＯ２のレベルは急減する。そして、位置ずれ検知用端部２０１ａ及び２０１ｂが読み取られている間（時間ｔ１−ｔ２及びｔ３−ｔ４）、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、急減したレベルを維持したセンサ出力Ｏ１及びＯ２を出力する。一方、濃度補正領域２０２が読み取られている間（時間ｔ２−ｔ３）は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは測定パターン２００Ｙの外部の領域が読み取られているとき（時刻ｔ１以前又は時刻ｔ４以降）のレベルより低いレベルのセンサ出力Ｏ１及びＯ２を出力する。この低下の程度は、濃度補正領域２０２のトナー濃度に応じて変化する。すなわち、図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、濃度補正領域２０２のトナー濃度が高濃度の場合は、低濃度の場合に比べてセンサ出力の低下の程度が大きくなる。

エッジ検出部１０４は、センサ出力Ｏ１及びＯ２のレベルの変動分が所定の閾値より大きくなると、例えばハイレベルを所定時間継続する信号（以下、「エッジ検出信号」という。）を出力して、エッジが検出されたことをＣＰＵ１０１に知らせる。

図７の検知パターン２００では、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、まず基準パターン２００Ｋを読み取る。このとき、エッジ検出部１０４は、基準パターン２００Ｋの前側エッジが読み取られたときに、エッジ検出信号を出力する。なお、このときのエッジ検出信号は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂからの各出力に応じてエッジ検出部１０４から合計２つ出力される。この２つのエッジ検出信号はそれぞれ、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂのうち、いずれのセンサからの出力に基づいて出力されたものか分かるようになっている。

次に、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、測定パターン２００Ｙを読み取る。このとき、エッジ検出部１０４は、最初の測定パターン２００Ｙの前側エッジ読み取られたときに、エッジ検出信号を出力する。

このように構成された検知パターン２００，フォトセンサ６０ａ及び６０ｂ、並びにエッジ検出部１０４において、以下のようにしてパターンエッジが検出される。すなわち、例えば、フォトセンサ６０ａに対応する検知パターン２００における基準パターン２００Ｋの前側パターンエッジ及び該基準パターン２００Ｋに続く測定パターン２００Ｙの最初のパターンの前側パターンエッジが測定される。また、フォトセンサ６０ｂに対応する基準パターン２００における最初の測定パターン２００Ｙの前側パターンエッジが測定される。測定されたパターンエッジの測定時刻は、測定値として、例えばＲＡＭ１０３に（図５参照）記憶される。

図６に戻って、パターンエッジの測定が終了した後、ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０３に記憶されたパターンエッジの測定時刻に基づいて、位置ずれ及び倍率ずれのない基準状態に対する位置ずれ量と倍率ずれ量を算出する（ステップＳ３）。

すなわち、図７に示すように、フォトセンサ６０ａに対応する手前側の基準パターン２００Ｋの前側エッジの測定時刻を“Ｔ０”とし、該手前側の基準パターン２００Ｋに続く手前側の最初の測定パターン２００Ｙの前側エッジの測定時刻を“Ｔ１”とする。一方、フォトセンサ６０ｂに対応する奥側の最初の測定パターン２００Ｙの前側エッジの測定時刻を“Ｔ２”とする。

時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間Ｔｌ（＝Ｔ０−Ｔ１）は、基準パターン２００Ｋから最初の測定パターン２００Ｙの前エッジまでの検知パターン２００の搬送時間を示している。ＣＰＵ１０１は、この時間Ｔｌを、例えばＲＯＭ１０２に予め記憶されている位置ずれ、すなわち形成位置のずれがない基準状態における対応する搬送時間（第１の基準時間）と比較する。これによって、各色のトナー像（図７の例では、黄トナー像）の中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂに沿った位置ずれ量を検出することができる。

一方、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間Ｔｗ（＝Ｔ１−Ｔ２）は、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂがそれぞれ対応する最初の測定パターン２００Ｙを測定する際の測定ずれに相当する。ＣＰＵ１０１は、この時間Ｔｗを、例えば、ＲＯＭ１０２に予め記憶されている倍率ずれのない基準状態における対応する搬送時間（第２の基準時間）と比較する。これによって、中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂと直交する主走査方向における倍率ずれ量をすることができる。

ここで、本実施の形態における倍率ずれ検出の原理について説明する。

手前側のフォトセンサ６０ａの測定位置は、図７に示すように、対応する検知パターン２００の各パターンにおける平行四辺形の、例えば、２つの対角線の交点を通るように構成されている。一方、奥側のフォトセンサ６０ｂの測定位置は、対応する検知パターン２００の各パターン２００における平行四辺形の２つの対角線の交点を結ぶ線とは所定幅だけずれるように構成されている。また、上述したように、検知パターン２００を構成する各パターンは、それぞれ同じ大きさの平行四辺形であり、該平行四辺形における中間搬送ベルト３１の搬送方向Ｂと交叉する２辺が該搬送方向Ｂに対して所定角度で傾斜する傾斜辺となっている。

従って、この傾斜辺の傾斜角度と、両フォトセンサ６０ａ及び６０ｂの測定位置のズレ量に基づいて、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂにおけるそれぞれ対応する最初の測定パターン２００Ｙの前側エッジを検出する時刻に差が生じる。この差に相当する時間Ｔｗは、検知パターンが主走査方向に沿って変位する変位量に伴って変化する。従って、この時間Ｔｗを、例えばＲＯＭ１０２に予め記憶されている倍率ずれがない場合の時間Ｔｗ（第２の基準時間）と比較することによって倍率ずれ量を検出することができる。

ステップＳ３が終了した後、ＣＰＵ１０１は、手前側のフォトセンサ６０ａが最初の測定パターン２００Ｙの位置ずれ検知用端部２０１ａの後側エッジを検出したタイミング（図８の時刻ｔ２）に応じて濃度補正領域２０２の濃度測定を開始する（ステップＳ４）。フォトセンサ６０ａ及び６０ｂからの出力は、上述のように、ＡＤＣ１０５にも供給され、ＣＰＵ１０１における濃度測定は、ＡＤＣ１０５からの出力に基づいてなされる。フォトセンサ６０ａ及び６０ｂが濃度補正領域２０２を読み取っている間、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂは、図８（ｂ），（ｃ）に示したように、濃度補正領域２０２のトナー濃度に応じた信号を出力する。ＡＤＣ１０５は、この出力信号（電圧）をデジタル信号に変換する。ＣＰＵ１０１は、ＡＤＣ１０５から出力されたデジタル信号をサンプリングし、サンプリングされた複数のデジタル信号に対して平均化などの処理を施して濃度補正領域２０２の濃度測定データを求める。

次に、ＣＰＵ１０１は、測定パターン２００Ｙの濃度補正領域２０２を作成した際の画像データと得られた濃度測定データとから、上記画像データで得られるべき基準濃度で画像が形成されるための濃度補正データ（濃度補正条件）を算出する（ステップＳ５）。そして、ＣＰＵ１０１は、その後、本処理を終了する。なお、本処理終了後、ＣＰＵ１０１は、求めた位置ずれ量及び倍率ずれ量を用いて位置ずれ及び倍率ずれを調整するよう制御する。また、ＣＰＵ１０１は、求めた濃度補正データを用いて、画像形成時に画像の濃度を調整するように制御する。

図６の処理によれば、位置ずれ検知用のパターンと濃度検知用のパターンとを組み合わせて検知パターン２００を構成したので、位置ずれ、倍率ずれ及び濃度ずれを精度よく検出して画像位置、画像倍率及び画像濃度を適正に調整することができる。

すなわち、検知パターン２００を、該検知パターンが転写される中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂと所定角度で交叉する一対の傾斜辺を有する平行四辺形からなる基準パターン２００Ｋと、これと同一の大きさ及び形状の複数の測定パターン２００Ｙとで構成した。また、測定パターン２００Ｙにおける一対の傾斜辺に沿って第１の濃度の位置ずれ検知用端部２０１ａ、２０１ｂを設け、該位置ずれ検知用端部２０１ａ、２０１ｂ相互間に濃度が第１の濃度よりも薄い第２濃度の濃度補正領域２０２を設けた。このような構成の検知パターン２００を中間転写ベルト３１の搬送方向に直交する幅方向に所定の間隔をもって、２系列配列した。また、２系統の検知パターン２００をそれぞれ対応するフォトセンサ６０ａ及び６０ｂで監視すると共に、フォトセンサ６０ｂの測定位置をフォトセンサ６０ａの測定位置に比べて、平行四辺形の対角線の交点から所定幅だけずらした。

これによって、一の検知パターン２００における基準パターン２００Ｋの前側エッジ測定時刻から一の測定パターン２００Ｙの前側エッジ測定時刻までの経過時間と、基準となる第１基準時間とを比較することによって、画像の位置ずれを検出できる。また、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂにおけるそれぞれ対応する測定パターン２００Ｙの前側エッジの測定時刻の差と、第２の基準時間（例えば、ゼロ時間）とを比較することによって、画像形成装置で形成される画像の主走査方向の倍率ずれを検出できる。さらに、一のフォトセンサによる測定パターン２００Ｙにおける濃度補正領域２０２の濃度測定結果と、該測定パターン２００Ｙを作成した際の濃度である基準濃度とを比較することによって、濃度ずれ、ひいては濃度補正条件を求めることができる。また、求めた位置ずれ、倍率ずれ及び濃度補正条件に基づいて画像の位置ずれ、倍率ずれ及び濃度すれを調整することができる。

本実施の形態において、位置ずれ検知用のパターンと濃度ずれ検知用のパターンとを組み合わせたことによって、別々に構成された検知パターンを採用する場合に比べて測定時間の短縮及びトナー消費量の低減を図ることができる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。

第２の実施の形態に係る複写機は、上述の第１の実施の形態に係る複写機と比較して適用される検知パターン２００’の構成が異なる。従って、第２の実施の形態に係る複写機は、第１の実施の形態に係る複写機と比較して制御部１００’の構成が異なるのみであり、ハードウェアは、第１の実施の形態の複写機のハードウェア、すなわち図１〜図４に記載のハードウェアがそのまま採用される。

図９は、第２の実施の形態に係る画像形成装置の制御ユニット８０に含まれる制御部１００’の構成を示すブロック図である。

図９において、制御部１００’は、図５の制御部１００と比較して、微分回路１１１（微分手段）を追加した点のみが異なる。従って、他のブロックについては、図５のブロックと同一符号を付して、その説明を省略する。微分回路１１１は、エッジ検出部１０４とフォトセンサ６０ａ及び６０ｂとの間に挿入され、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂからの出力信号を微分して微分信号としてエッジ検出部１０４に出力する。

図１０は、第２の実施の形態における中間転写ベルト３１上に形成された検知パターン２００’の一例を示す図である。

図１０において、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂのうちの一方が検知パターン２００’における一の測定パターン２００Ｙ’を読み取ったときのセンサ出力Ｏ３の推移（図１０（ｂ））が示されている。また、図１０には、センサ出力Ｏ３を微分回路１１１で微分した微分出力Ｏ４の推移（図１０（ｃ））が記載されている。

図１０において、検知パターン２００’を構成する各パターンの形状は、第１の実施の形態における検知パターン２００を構成する各パターンと同様、中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂに対して所定角度で交叉する一対の傾斜辺を有する平行四辺形状を呈している。一方、測定パターン２００Ｙ’の平行四辺形状の領域内の濃度は、検知パターン２００における測定パターン２００Ｙと異なり、当該領域の全域で一様である。なお、この濃度は、濃度補正値を得るために画像形成条件を規定したときに得られる濃度で形成されている。したがって、フォトセンサ６０ａ及び６０ｂによって測定されたときの出力は、図１０（ｂ）のように各濃度に応じて均一なものとなっている。

一方、微分出力Ｏ４は、上述のように、センサ出力Ｏ３を微分回路１１１によって微分したものであり、測定パターン２００Ｙ’の前側端部で大きな出力変化がある信号となっている。従って、測定パターン２００Ｙ’のトナー濃度が低濃度である場合でも、その前側端部での出力が基準値（閾値）を超えるように微分回路１１１の増幅度を十分大きく設定しておけば、微分回路１１１からは、その前側端部で大きな出力変化がある信号が出力される。すなわち、センサ出力Ｏ３を微分回路１１１に通すことで、ＣＰＵ１０１は、センサ出力Ｏ３から、測定パターン２００Ｙ’の前側端部を精度よく抽出することができる。従って、本実施の形態に係る画像形成装置を、第１の実施の形態に係る画像形成装置と同様に適用することによって、各色トナー像の中間転写ベルト３１の搬送方向Ｂに沿った位置ずれ量及び主走査方向に沿った画像の倍率ずれを高精度に検出することができる。

位置ずれ量及び倍率ずれ量を検出した後の制御処理は、第１の実施の形態における制御処理と同様であるので、その説明を省略する。

本実施の形態によれば、微分回路１１１を用いたことにより、中間転写ベルト３１上に形成される画像の位置ずれ量と倍率ずれ量を検出する処理において、検知パターン２００’のエッジ位置を精度よく検出することができる。また、これによって、高精度に位置ずれ及び倍率ずれを調整することができる。

なお、第１及び第２の実施の形態では、位置ずれ検知用の基準パターンとして、黒トナーによる基準パターン２００Ｋを用いたが、基準パターンは、黒トナーによるパターン２００Ｋに限定されるものではない。すなわち、基準パターン２００Ｋに代えて、第１の実施の形態では、測定パターン２００Ｙのうちのいずれか１つ、第２の実施の形態では、測定パターン２００Ｙ’のうちのいずれか１つを用いてもよい。この場合、第１の実施の形態では、位置ずれ検知基準として用いた１つの測定パターン２００Ｙの前側エッジを測定した時刻から、その次に続く測定パターン２００Ｙの前エッジを測定した時刻までの時間を時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの時間Ｔｌとすればよい。第２の実施の形態についても同様である。

１０ 画像形成部
１１ａ〜１１ｄ 感光ドラム
３０ 中間転写ユニット
３１ 中間転写ベルト
４０ 定着ユニット
６０ａ，６０ｂ フォトセンサ
８０ 制御ユニット
１００，１００′ 制御部
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０３ ＲＡＭ
１０４ エッジ検出部
１０５ ＡＤＣ
１１１ 微分回路
２００，２００′ 位置ずれ・濃度検知パターン
２０１ａ，２０１ｂ 位置ずれ検知用端部
２０２ 濃度補正領域

Claims (10)

1. 像担持体上に画像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体上のパターンを測定する測定手段と、
   前記測定手段の測定結果から、前記画像形成手段によって前記像担持体上に形成された検知パターンのエッジ部の位置情報及び該エッジ部以外の領域の濃度情報を取得する取得手段と、
   前記検知パターンのエッジ部の位置情報から前記画像の形成位置を調整し、前記検知パターンのエッジ部以外の領域の濃度情報から濃度補正条件を調整する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知パターンの画像位置情報及び画像濃度情報はあらかじめ記憶されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検知パターンは、同一の形状及び大きさの複数のパターンの組合せからなり、該複数のパターンは、前記検知パターンが前記像担持体から転写体に転写された際、該転写体の搬送方向に沿って一列に配列されており、
   前記制御手段は、前記測定手段による前記複数のパターンのうち一のパターンのエッジ部の測定時刻から他の一のパターンのエッジ部の測定時刻までの経過時間と、該経過時間に対応する第１の基準時間とを比較して前記転写体の搬送方向に沿った画像の位置ずれを調整することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記検知パターンを構成する複数のパターンは、前記転写体の搬送方向と所定角度で交叉する一対の傾斜辺を有する平行四辺形状を呈しており、
   前記検知パターンは、前記転写体にその幅方向に間隔をもって２系統配列されており、且つ前記２系統の検知パターンにそれぞれ対向する測定手段が設けられ、一の測定手段が対向する検知パターンの測定位置が、他の測定手段が対向する検知パターンの測定位置に比べて前記転写体の幅方向に所定幅だけずれており、
   前記制御手段は、前記一の測定手段が対向する前記検知パターンのうちの一のパターンのエッジ部の測定時刻と前記他の測定手段が対向する前記検知パターンのうちの前記一のパターンに対応する他の一のパターンのエッジ部の測定時刻との差と、該差に対応する第２の基準時間とを比較して前記転写体の幅方向における画像の倍率ずれを調整することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記検知パターンを構成する前記複数のパターンは、前記平行四辺形における前記一対の傾斜辺に沿ってそれぞれ設けられた第１の濃度領域と、該第１の濃度領域の相互間に設けられ前記第１の濃度領域よりも濃度が薄い第２の濃度領域を有し、
   前記制御手段は、前記第１の濃度領域のエッジ部の測定結果を用いて前記位置ずれ及び倍率ずれを調整することを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記測定手段による前記第２の濃度領域の濃度の測定結果と、前記第２の濃度領域の基準濃度を比較して画像の濃度ずれを調整することを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記測定手段は、前記検知パターンの前記第２の濃度領域から反射する正反射光を用いて前記第２の濃度領域の濃度を測定することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記第２の濃度領域の濃度は、前記検知パターンを構成する前記複数のパターンごとに異なることを特徴とする請求項６又は７記載の画像形成装置。
9. 前記測定手段の測定信号を微分する微分回路を有し、
   前記制御手段は、前記測定手段から出力された出力信号を微分した微分信号を用いて前記位置ずれ及び倍率ずれを補正することを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記測定手段が前記濃度ずれを測定するときの時間分解能は、前記測定手段が前記位置ずれ又は倍率ずれを測定するときの時間分解能よりも低く設定されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。