JP4689292B2 - 画像形成装置、および画像形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置における位置ずれ補正技術に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置においては、付着量パタンやラインパタンなどのトナー像を像坦持体上に形成し、トナー濃度制御や位置ずれ補正などの制御を行なっている。これらのトナー像を検知する手段としては、光センサを使用するのが一般的であり、多くは反射型の光センサを用いている。トナー像を検知するためには、地肌濃度を前もって知っておかなければならない。そのため、像担持体である感光ドラムの生産時にその下地層の光学反射濃度を測定し、その情報を記憶手段に記憶する方法が提案されている（例えば、特許文献１ 参照）。
画質の向上やジョブに要する時間の短縮化が進められ、トナー濃度の制御や位置ずれの補正なども高精度な検知が必要となってきている。そのため、光センサも、発光素子と受光素子からなる単純な光学系から、レンズを使用した複雑な光学系を利用したものが使用されるようになってきた。このような光センサが使用されることで、トナー像の付着量検知の精度があがり、画像濃度の安定化につながっている。

ところが、レンズを使用した光学系ではわずかの変化もレンズを介して検出してしまうので、像坦持体などの地肌部と光センサなどのトナー像検知手段との空間的な位置関係が変動する信号を拾ってしまうことがある。空間的な位置変動とは、主にセンサ検知面と検知対象物との検知距離や、検知角度が変化することであり、感光体の膜厚のばらつきや回転の偏心、また、ベルト状像担持体におけるベルトの波うちやばたつき、カールぐせなどである。部品精度や機械公差を上げることは勿論であるが、精度を追求するには限界がある。従来のレンズの無いセンサではあまり問題にはならなかった地肌部の変動量が、レンズのあるセンサを用いることで大きく検出されると、地肌出力電圧Ｖｓｇを基準として制御を行なうトナー濃度制御や位置ずれ補正制御に支障をきたすことになる。Ｖｓｇの変動は、感光体や転写ベルトなどの像坦持体上の検知面と光センサとの空間的な位置関係が変動することで生じるので、感光体やベルトを回転させて使用する限り、これらの変動は周期性をもつ。これらの周期性を導出して補正し、Ｖｓｇの変動に影響されないトナー濃度検知を可能とした提案がある（例えば、特許文献２ 参照。）。

特開平１０−３９７１６号公報 特開２００２−２１４８５４号公報

多色画像形成装置では、複数色の画像を重ね合わせるとき、像相互に位置ずれがあると色のにじみや解像度の低下などの画質劣化が生ずる。これを防ぐため像担持体に対し、例えば定期的に各色のラインパターンなどのテスト用トナー像を形成し、検知手段により相互の位置ずれを検出し、画像形成手段にフィードバックをかけて位置ずれを解消する方法が用いられる。検知手段がラインパターンを検出すると、その出力信号を所定のスレッショルド（閾値）で２値化して、２値信号の立ち上がり部または下がり部のエッジを以てラインパターンの位置とすることができる。しかし、地肌濃度が変動していると、それに応じて検知手段からの出力信号も変動するため、固定的なスレッショルドで２値化した場合、２値信号の幅が変動することになり、正しい位置情報がつかめなくなる。そのため、通常は両エッジを検出したら両者の中点をパターンの位置としているが、上記幅の変動は本来あってはならないものであり、検知誤差の原因となる。

図９は位置ずれ検知のためのセンサ出力を説明するための図である。
同図において縦軸はセンサ出力（単位：Ｖ）、横軸は時間（単位：ｍｓ）を示す。
仮に平均的な地肌濃度におけるセンサ出力が４Ｖ程度であったとする。この検知システムにおいてスレッショルドを３Ｖに設定したとする。センサの前をあるラインパターンが通過するとき、同図の例では１２０ｍｓを過ぎた辺りでセンサ出力は３Ｖのレベルを通過して（同図のａ点）さらに下がり、１７０ｍｓ近辺で最低値を示した後上昇して２２０ｍｓ当たりで３Ｖのレベルを通過して（同図のｂ点）地肌濃度の４Ｖに戻る。このとき、ａ点の時刻とｂ点の時刻の中点を採ってラインパターンの位置とみなす。通常はこれで問題なく位置ずれ検知が行えるのであるが、地肌濃度の変動が大きい場合には、この方法による位置ずれ検知に問題が生ずる。

図１０は地肌濃度の変動例を示す図である。
本来ならば地肌濃度はほぼ一定であるべきであるが、実使用が進むと経時変化等によりムラが生じてくる。場合によっては同図に示すように、地肌から得られるセンサ出力が、当初定めていたスレッショルド電圧を下回ってしまうこともあり得る。システムが位置ずれ検出モードになってないときであれば問題ないが、位置ずれ検出モードに入っていて、しかも実際のラインパターンの検出時近傍でこのような現象が生ずると、何の対策もしてなければ、地肌にも拘わらずラインパターンがあると誤認してしまう。地肌部のセンサ出力がスレッショルド以下にならない場合でも、ラインパターンを検出中に地肌濃度が変動すると、ラインの中心位置を正しく検出できなくなるという不具合が発生する。
したがって、位置ずれ検知を行うためにも、地肌濃度変動の補正は不可欠になる。
地肌濃度検出における周期的変動は、主として像担持体ユニットの構成に起因するものであるが、トナー像検知手段の取り付け位置の誤差や、部品の経時的な摩耗等も関係してくる。したがって、画像形成装置の工場出荷時に正しく調整し、そのときの情報を記憶装置に保持していたとしても、その後、像担持体ユニットの部品の交換（例えば、ベルト交換）や、トナー像検知手段の交換などが行われれば、工場出荷時の情報は全く役に立たなくなり、使い込んで行くに従い、経時劣化にも対応していかなければならない。

請求項１に記載の発明では、像担持体と、該像担持体に多色の画像を作像する作像手段と、該作像手段に位置ずれ検出用のラインパターンのトナー像を出力させるパターン形成手段と、前記トナー像を読み取るセンサを有する少なくとも１個のトナー像検知手段とを有する画像形成装置において、前記像担持体の周期的な位置変動量と、前記トナー像検知手段の単位位置変動量当たりのセンサ出力変動量と、前記像担持体の全周に亘る速度変動状態とを初期データとして記憶するととともに、前記像担持体の全周における地肌濃度の変動情報を前記トナー像検知手段により前記像担持体が一周する間に所定の時間間隔で抽出して記憶する記憶手段を有し、前記記憶手段に蓄積された初期データ及び地肌濃度の変動情報を基に、前記像担持体の周期的な地肌濃度変動を補正するための所定の補正式の定数を条件データとして導出する条件算出手段を有し、該条件算出手段によって得られた条件データを前記記憶手段に記憶させるとともに、前記記憶手段に記憶された情報を基に、前記トナー像検知手段によって得られたセンサ出力に対し、少なくとも前記像担持体の地肌濃度の変動分を補正するセンサ出力処理手段を有し、かつ、前記記憶手段に記憶された情報を基に、前記多色画像の色別の位置ずれを補正する位置ずれ補正データ作成手段を有し、該位置ずれ補正データ作成手段の出力を書込開始タイミングの補正データとして書き込み制御手段に与えることにより、前記像担持体に形成される多色画像の位置ずれを補正することを特徴とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記記憶手段は不揮発性の記憶装置を有することを特徴とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記像担持体がユニットとして構成され、該ユニットが完成した時点で、該像担持体の全周に亘る位置変動状態を測定して初期データとして前記記憶手段に記憶させると共に、前記トナー像検知手段の完成時点で単位位置変動量当たりの出力変動量を測定して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の画像形成方法において、所定の条件の下で、前記像担持体にトナー像を形成しない状態で前記トナー像検知手段により前記像担持体の全周に亘り地肌濃度を検出し、前記記憶手段に記憶されている当該データを更新することを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の画像形成方法において、前記所定の条件とは、画像形成装置を初めて稼働開始した時点もしくは前回地肌濃度を検出した時点から、予め定めた画像形成装置の稼働時間、もしくは予め定めた画像形成枚数、経過した時点以後で何らかの作業中でない状態であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明では、請求項３ないし５のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記像担持体のユニットが完成した時点で、該像担持体の全周に亘る速度変動状態を測定して初期データとして前記記憶手段に記憶させることを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の画像形成方法において、所定の条件の下で、前記像担持体にトナー像を形成し、前記トナー像検知手段により前記トナー像の位置ずれを検出し、前記記憶手段に記憶されている速度変動データにより前記位置ずれ補正データを補正することを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の画像形成方法において、前記所定の条件とは、画像形成装置を初めて稼働開始した時点もしくは前回位置ずれを検出した時点から、予め定めた画像形成装置の稼働時間、もしくは予め定めた画像形成枚数、経過した時点以後で何らかの作業中でない状態であることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項３ないし８のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記像担持体のユニットが交換されたときは、交換後のユニットに関するデータによって前記初期データも更新することを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項３ないし９のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記トナー像検知手段が交換されたときは、交換後のトナー像検知手段に関するデータによって前記単位位置変動量当たりの出力変動量も更新することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置において、ラインパターンによるトナー像を用いて多色画像の位置ずれを検出するに当たり、像担持体ユニットの初期的な地肌濃度検出むらや、経時的な地肌濃度検出むらのデータを実測して補正条件データを算出し、記憶手段に記憶させておくので、位置ずれの算出に当たって常に正しい補正がかけられる。
同様に、像担持体ユニットの速度むらも実測により把握して記憶手段に記憶させるので、ラインパターンの形成時とその検出時の双方において発生する速度むらによる読み取り誤差を補正することができる。

図１は本発明のトナー像検知手段の構成を説明するための図である。
同図において符号１は転写ベルト等の検知対象、２は発光素子としてのＬＥＤ、３は検知対象からの正反射光を受ける第１受光素子、４は検知対象からの拡散反射光を受ける第２受光素子、５はそれぞれの素子に対応したレンズを有するレンズ板をそれぞれ示す。
発光素子２と第１受光素子３および第２受光素子４は、レンズ板５と共に相対的な位置が固定され、検知対象１に対して所定の距離隔てて対向させてある。発光素子２から出射した光束は、発光素子の光軸に一致して置かれたレンズ５ａによって収束され、検知対象１に到る。このとき、検知対象１への入射光は入射位置における法線に対して所定角度傾けてある。そしてその正反射光の方向にレンズ５ｂが対応しており、その延長上に第１受光素子３が配置されている。したがって、第１受光素子３は、検知対象１からの正反射成分を検知することになる。
これに対して、レンズ板のレンズ５ａに関してレンズ５ｂとは反対側に設けられたレンズ５ｃは、検知対象１に入射した光束のうち拡散反射した光束の一部が透過するようになっている。反射点とレンズ５ｃの中心を結ぶ線の延長上には第２受光素子４が配置されている。したがって、第２受光素子４は、検知対象１からの拡散反射成分を検知することになる。

一般に転写ベルトや、感光体ドラムなどは、トナーの転写効率を高めるためできるだけ鏡面状に仕上げている。したがって、トナーの付着がない場合には入射光に対して正反射成分が大きい。一方トナーが付着すると、トナーの粒状性のため、光の吸収と拡散が生じ、正反射成分が小さくなる。このため、第１受光素子３は検知対象１の地肌部や黒トナーの検出、および位置ずれ検知用トナーパッチの検出に用いられ、第２受光素子４はカラートナーの付着量検知に用いられる。
同図においては分かりやすくするため検知対象１を平面状に示してあるが、検知対象１が感光体ドラムの場合、あるいは転写ベルトがローラに巻き付いている位置で検知する場合などは、側断面が円弧状になる。

図２は投受光素子を一体化したトナー像検知手段の平面を示す図である。
同図において符号６はモジュールのケース、１０はトナー像検知手段としてのセンサモジュールを示す。
図３はセンサモジュールの側断面図である。
同図において符号７は絞り、８はプリント基板（ＰＣＢ）、Ｌは光路をそれぞれ示す。
図２において、ＬＥＤ２の出射光の光軸はレンズ板５の面の法線に対して所定角度傾けてあり、レンズ５ａのほぼ中心に入射するように設定してある。第１受光素子３はＬＥＤ２とは逆方向に同じ角度傾けて配置され、レンズ５ｂのほぼ中心に受光部の光軸が一致するように設定されている。第１受光素子３は、レンズ５ｂに関し、ＬＥＤ２の照射光が検知対象１に達する位置と共役な位置に配置される。所定の角度としては、できるだけ拡散反射光などの外乱が受光素子に入射しないように小さめ（例えば８°程度）に設定しておく。
第２受光素子４はＬＥＤ２の照射光が検知対象１に達する位置からの拡散反射光がレンズ５ｃで結像される位置にほぼ一致して配置され、受光部の光軸はレンズ５ｃの中心にほぼ一致させてある。投受光素子群全体は不透明な樹脂等で成形されたケース６で覆われて、外部からの迷光や埃等が入らないようになっている。
図３において、ＬＥＤ２と第１受光素子３および第２受光素子４はともにＰＣＢ８に実装され、それぞれの光軸はＰＣＢ８の面に平行に設定されている。ケース６は、上ケース６ａと下ケース６ｂに分割されており、ＰＣＢ８を間に挟み込むように組み付けられている。上ケース６ａと下ケース６ｂのそれぞれ一部は第１受光素子３の絞り７（開口部）を規定している。同様に、上ケース６ａとＰＣＢ８によってＬＥＤ２および第２受光素子４の絞り７をそれぞれ規定している。

図４は位置ずれ検知センサの実施形態を説明するための図である。
１枚のＰＣＢ８の上に所定の間隔をあけて、３個のセンサモジュール１０が配置されている。
これを位置ずれ検知センサとして用いるときは、センサモジュー１０の配列方向を画像形成装置の像担持体（感光体もしくは転写部材）の副走査方向に一致させて、センサモジュール１０が像面から所定の距離になるように配置する。センサモジュール１０は前述のように、トナー像検知の他に、地肌濃度の検知にも使える。したがって、初めに地肌濃度を検知して、地肌濃度が一定でなければ、以後の位置ずれ検知用の出力に対し必要な補正を行う。これらの処理はセンサモジュール毎に行う。したがって、検出結果の位置ずれデータもセンサモジュール毎に異なる値になる可能性がある。そこで、例えば、主走査１ライン分をセンサモジュールの配置位置に対応してセンサモジュールの数だけ領域分割し、それぞれの領域で位置ずれを補正する。ただし、領域の接続点で不連続にならないような工夫が必要である。

ここで補正の方法について説明する。
本発明では、各センサモジュールに対応して補正用データを保存する記憶手段を備えている。記憶手段にはデータの入出力装置、記憶装置等が含まれる。記憶される内容は、画像形成装置の状況によって分かれる。
初めに製造時点、すなわち工場出荷前の状況における記憶内容について説明する。
センサモジュールと検知対象である像担持体との間の距離が変動すると、ＬＥＤが光束を照射する位置と、受光素子が取り込む光束に対応する像担持体上の位置が所定の関係からずれてしまい、目標の出力から変化してしまう。ただし、距離の変動は許容誤差範囲で生ずるため、出力の変化は距離の変化にほぼ比例するものとして扱える。
転写ユニットの完成検査の項目として、転写ベルトのばたつきや波うちの周期的な位置変動状態の測定を入れておく。測定方法は、例えば、高精度な深度計などを用いて正確にベルト面に対する法線方向の位置変動を読み取り、ベルトの周方向の所定位置を原点とした位置ｘにおける、光センサとの距離の変化に対応する変動量Δｄｘを求める。測定はベルトの全周に亘って行うが、連続的にアナログ値で保存するのではなく、一定の時間間隔で抽出（サンプリング）してデジタル値で保存する。時間間隔としては、トナーパッチとして形成されるラインパターンの副走査方向１ライン以下の間隔に相当する時間が望ましい。Δｄｘにはローラの偏心やベルトの厚さむら等の変動量が含まれている。
光センサの検査項目には、検知距離の単位長さ、すなわち単位位置変動量当たり、の出力電圧の変動量ΔＶ０を求める測定を入れておく。
Δｄｘは比例範囲に含まれる変動であるとみなせば、両者を組み合わせることによる地肌部の出力変動ΔＶｓｇは、
ΔＶｓｇ０ｘ＝Δｄｘ×ΔＶ０ ・・・・（１）
と表せる。

実際に両者を本体に組み付けたとき、ベルトユニットと光センサとの相対位置の組み付け誤差や、組み付けによる応力等が関係したベルト１周における周期的な変動が加わることがあるので、その周期性変動等を考慮して、組み付け後の地肌部変動量ΔＶｓｇｘは、Ｌをベルト１周の長さ、α１、β１、γ１を定数として、
ΔＶｓｇｘ＝α１×ΔＶｓｇ０ｘ×ｓｉｎ（２π×ｘ／Ｌ＋β１）＋γ１・・・（２）
と表される。α１、γ１は光センサの取り付けにおける、ベルトとの距離設定誤差あるいは取り付け角度誤差による出力変動分を補正する係数（γ１は負数もあり得る）、β１はベルトの周期変動を正弦波（ｓｉｎ）とみなしたときの角度０に対応する位置の、ベルトの原点からの位置（角度換算値、負数もあり得る）を表し、それぞれ組み付け後に、トナー像を形成しない状態における実測値から、例えば最小二乗法などで、ΔＶｓｇｘの平均値が最も小さく（理想的には０に）なるように実験式的に導き出して定めることができる。
記憶装置には、初期データとして、Δｄｘ、ΔＶ０、ΔＶｓｇ０ｘを保存するほか、各定数、および算出結果のΔＶｓｇｘも保存しておくとよい。画像形成装置の状況が変化しないうちは、地肌濃度の補正にはΔＶｓｇｘがそのまま使える。すなわち、トナーパッチの測定において、先のΔｄｘ測定のときと対応する位置ｘにおける測定値をＶｘとし、補正後の測定値をＶｃｘとすると、
Ｖｃｘ＝Ｖｘ−ΔＶｓｇｘ ・・・・（３）
となる。この補正によって、トナー濃度測定においても、また位置ずれ検出においても、地肌濃度の変動分に左右されない正確な検出値を得ることができる。

ローラ部品の偏心などによる像坦持体の速度ムラも問題となる。速度変動は、位置ズレ検知結果に誤差を生じさせていることがわかった。速度変動があると、まず、位置ズレ検知用ライン状トナー像（トナーパッチ）を作像する際に、ある所定の間隔で作像したトナー像が、作像された時点でずれる。また、これを読み取る際に、速度変動があると読取誤差が発生することがわかっている。
そこで、転写ベルトユニットの完成検査において、ベルトの速度変動状態を測定しておく。完成した画像形成装置では精度の高い速度変動測定機構をもたないので、ユニットの段階で、高精度なエンコーダやレーザドップラ速度計等を搭載した転写ユニット評価治具を用いて、光センサに対向するベルトの位置ｘにおける速度変動Δｖを正確に読み取る。サンプリング条件は原則として地肌濃度測定と同じ条件にしておく。速度変動Δｖは平均値が０となる値である。いま仮に、ベルトに速度変動が無いとした場合の、光センサに対向する仮想の位置ｘｉに対し、実際に光センサに対向するベルトの位置ｘは速度変動Δｖと測定間隔である時間との積の積分値で表され、両者の差
Δｘ０（ｘ）＝ｘ−ｘｉ ・・・・（４）
が位置ずれとなる。Δｘ０（ｘ）は正負の値をとり得る。

同様にして、色によって異なるが、ライン状トナー像を作成する位置における同様の位置ずれデータをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対してΔｘＹ（ｘ）、ΔｘＭ（ｘ）、ΔｘＣ（ｘ）、ΔｘＫ（ｘ）をそれぞれ求めて初期データとして記憶させておく。
ユニットを本体に組み付けて画像形成装置を完成後、トナーパッチを作成してセンサによりトナー像を検出した場合、ある色のトナー像を検出した位置ｘにおけるその色の作成時点における位置ずれデータと（例えばΔｘＹ）、検出位置における位置ずれデータΔｘ０を位置ｘから差し引くことによって、速度変動に起因する位置ずれを補正することができる。そこで、これらのデータを、速度変動状態を表す初期データであるとして、記憶装置に記憶させておくのである。
なお、ベルト１周の長さに対する駆動ローラの周長の比を整数比にしておくと、ベルト１周分のデータだけで補正が可能になるので都合がよい。さもないと両者の最小公倍数に相当する長さのデータを保持しておかなければならず、記憶装置の記憶容量が非常に大きくなるので不都合である。

図５はラインパターン検出における位置ずれを説明するための図である。
図６はラインパターンの位置データを補正した状態を示す図である。
図５において、縦軸はラインパターンの位置の、目標位置からのずれ量（単位：μｍ）、横軸はパターン番号をそれぞれ示す。ライン状トナー像を読み取った光センサの出力結果から、各色の位置ずれを算出したものである。水平ライン４本（主走査方向 ＹＫＣＭ）と斜め４５度に傾けたライン４本を１セットとし、１５セット（パターン番号１ないし１５）の位置ずれ用パターンを読み取ったものである。読み取り結果は上記の地肌濃度補正を行ってから、以後の処理を行う。補正後の波形の立ち上がりと立下り部分でラインの有無を判定し、ある閾値電圧を立下り・立ち上がりが横切る点から、各ラインの中心値を求め、ラインの位置としている。この値はベルトの速度変動による検知誤差が含まれているので、図５のような変動が生じている。パターン１から１５までの間にグラフの凹凸がほぼ６回生じている。これは主として駆動系の偏心によるものと考えられる。
これに対し、上記のような位置ずれ補正を行うと、図６に示すように、かなり位置変動が少なくなる。これによって、各色の間の相対的な位置ずれが正しく把握できる。

図７はＶｓｇ調整に関する流れ図である。
同図において符号Ｓは流れのステップを示す。
製品の出荷前の段階における上記各種変動は上記した方法で補正可能であるが、ベルトの磨耗や傷など、経時による変化は補正しきれなくなる。そこで、経時的な情報を蓄積し、それから補正条件を更新することを考える。
以下、Ｖｓｇ調整の実行ステップを説明するにあたって、対応するステップ番号を括弧内に示す。
Ｖｓｇ調整のチェックは、当然のことながら、電源が入っている状態のときに行われる。チェック開始（Ｓ０）は所定の条件に合致した時点、例えば、予め定めた所定の稼働時間毎、あるいは予め定めた所定の画像形成枚数毎などの時点以後で何らかの作業中でないタイミング、に割り込む。
そのタイミングが、電源ＯＮ直後で、作像開始前であれば（Ｓ１）、現像周りの立ち上げ動作が行なわれるに伴って、転写ユニットが空回りする時間を利用する。この時、それ以前にトナー像の検知やＶｓｇ調整を行なったことがあれば（Ｓ２）、その時のＬＥＤの設定値を設定し、その設定値でＬＥＤを点灯する（Ｓ５）。流れ図では特に示していないが、センサモジュールが複数あるときはそれぞれについてこれらのことを行う。この条件におけるＶｓｇ調整はまだ行なっていないので、出力レベルは異なるが、ベルトの周期的な変動を記憶することは可能である。以前の設定値がなければ、ＬＥＤの出力としてはデフォルト値を設定し、その設定値でＬＥＤを点灯する（Ｓ６）。トナー像を光センサで検知する場合以外はＬＥＤの劣化を防ぐため、ＬＥＤはＯＦＦとなっているのが通常である。したがって設定値を定めてからＬＥＤをＯＮにしている。転写ベルトがトナー像を形成しない状態で空回りするタイミングに併せて、光センサをＯＮとすることで、地肌部の出力Ｖｓｇを得ることができる。
また、ジョブエンド時（Ｓ３）や、フィルミング除去モード（Ｓ４）など、作像時（トナー像検知時）以外に転写ベルトが駆動するタイミングがある。その場合には同様にＶｓｇチェックを行い、それ以外はＶｓｇチェックを行わずに終了する（Ｓ１６）。

ＬＥＤを点灯したとき、検出側の第１、第２受光素子の出力が通常のレベルの出力を出していれば、センサモジュールには異常がないものとして次のステップに進む（Ｓ７）。
ここで転写ベルトを駆動させ（Ｓ８）、Ｖｓｇ検知の実行と検知結果の記録を行う（Ｓ９）。製品出荷前はユニット単体で検査できるので、Δｄｘを基に間接的にＶｓｇ０ｘを求めたが、完成品で調べる場合は、取り付けられたセンサモジュールの出力によってＶｓｇ０ｘを直接求めることになる。その値を（２）式に当てはめて各定数（条件データ）を導出し（Ｓ１０）、記憶装置に保存されている条件データとの比較をする（Ｓ１１）。保存されているデータに対して導出したデータが変化していたら、条件データの更新とＶｓｇ調整を実行し（Ｓ１２）、Ｖｓｇ調整作業を終わる（Ｓ１５）。条件データに変化がなければＶｓｇは従来のままでよいので、新たな調整作業は省いてよい。ＬＥＤが消えていればそのまま（Ｓ１３）、消えていなければ消灯してから（Ｓ１４）、Ｖｓｇ調整作業を終わる。
以後の流れは図示しないが、通常は画像形成の指令待ちの状態になる。ただし、Ｖｓｇチェックを行わずに終了した場合には、画像形成等の指令が出ていない限りチェック開始（Ｓ０）に戻る。

図８は本発明の画像形成装置の一例の概要を説明するための図である。
同図において符号２０は画像処理手段、２１はパターン形成手段、２２は書込制御手段、２３は光源駆動手段、２４は位置ずれ補正データ作成手段、２５は条件算出手段、２６は記憶手段、２７は演算手段、２８は初期データ入力手段、２９はセンサ出力処理手段、１０１、１０２、１０３、１０４は感光体ドラム、１０５は転写ベルト、１０６はマルチビームのレーザ光源、１０７はポリゴンミラー、１０８はｆθレンズ、１０９、１１０は折り返しミラー、１１１は結像レンズをそれぞれ示す。
画像処理手段２０で生成した画像データを、書込制御手段２２を経由して光源駆動手段２３に与え、レーザ光源１０６をＯＮ／ＯＦＦ制御して感光体ドラム１０１ないし１０４に画像を形成する。通常、画像データとしてはコンピュータ出力、あるいはスキャナ読み取りデータ等を用いるが、位置ずれ検出をするときは別途パターン形成手段２１の中の記憶装置に用意されたラインパターンデータを用いる。転写ベルト１０５に形成されたラインパターンを読み取るときは、ＬＥＤ２を点灯させて、その反射光を第１受光素子３、第２受光素子４で受けて、それらの出力をプリント基板上のセンサ出力処理手段２９に入力する。センサ出力処理手段２９では所定のサンプリングや、記憶手段２６からの地肌濃度補正データによる基本的な補正を行う。その結果の地肌濃度データや位置ずれデータを演算装置２７に入力すると、演算装置２７はそれらのデータを用いて所定の定数群の算出を行う。算出された定数群は記憶装置２６に記憶され、以後の利用に備える。記憶装置２６には、転写ユニット完成検査のおりに測定されたベルトの距離変動や速度変動のデータも、初期データ入力手段２８を介して予め入力してある。

位置ずれ検知のためのトナー像を作成するタイミングは、所定の条件に合致した時点、すなわち、予め定めた所定の稼働時間毎、あるいは予め定めた所定の画像形成枚数毎などの時点以後で何らかの作業中でないタイミングとしてよいが、地肌濃度検知のためのタイミングとは異ならせてよい。位置ずれ量の経時変化は、地肌濃度の経時変化に比べて緩やかであると考えられるので、一般には地肌濃度補正よりも長い間隔にしてよい。
記憶手段２６からのデータを基に、条件データ算出手段２５において補正のための条件データを算出し、位置ずれ補正データ作成手段２４によって位置ずれ補正データを作成して、書込開始タイミングの補正データとして書き込み制御手段２２に与える。必要があれば書込開始のみならず、主走査ラインの中間においても、前述のように領域分割したそれぞれにおいて書き込みタイミングを補正する。これによって、各色の画像形成において互いに位置ずれのない重ね画像が形成される。
同図はタンデム型画像形成装置の１例を示しており、トナー像検知手段がラインパターンを検知する像担持体として中間転写ベルトを用いているが、１個の感光体ドラム上に多色のトナー画像を重ねる１ドラム型画像形成装置（不図示）であれば、トナー像検知手段は感光体ドラムに直接対向して設けられる。

以上のように、何らかの所定間隔で、経時的なデータを蓄積することで、地肌の経時的な変動に関するデータを更新することができる。転写ベルトに付いた傷なども周期的なセンサ出力に変化を与える場合も考えられ、経時的な変化を把握し、そこから補正条件を更新し続けることで、常に最適な補正を行なうことが可能である。メモリは不揮発性とし、初期の機能検査時から継続して情報を更新し続けることが可能である本画像形成装置は、安定したトナー濃度制御、位置ズレ検知が可能である。
転写ベルトユニットやセンサモジュールは、画像形成装置のメンテナンスの都合で交換することがある。例えば、転写ベルトユニットを交換する場合、すでに記憶手段に記憶されている初期データである変動情報は不要になるのでそれらを破棄し、新しい転写ベルトユニットに対応するそれらのデータを新たな初期データとして記憶手段に記憶させる。センサモジュールの場合も、複数あるセンサモジュールのいくつかが交換される場合、同様に、それぞれの対応する初期データを更新する。したがって、ユニット等が交換されても、記憶手段には常に最新の情報が記憶されているので、位置ずれ検知手段による測定は常に信頼の置けるものになっている。

本発明のトナー像検知手段の構成を説明するための図である。 投受光素子を一体化したトナー像検知手段の平面を示す図である。 センサモジュールの側断面図である。 位置ずれ検知センサの実施形態を説明するための図である。 ラインパターン検出における位置ずれを説明するための図である。 ラインパターンの位置データを補正した状態を示す図である。 Ｖｓｇ調整に関する流れ図である。 本発明の画像形成装置の一例の概要を説明するための図である。 位置ずれ検知のためのセンサ出力を説明するための図である。 地肌濃度の変動例を示す図である。

符号の説明

１ 検知対象
２ ＬＥＤ
３ 第１受光素子
４ 第２受光素子
１０ センサモジュール
２３ 記憶手段
２４ 記憶装置
２８ 初期データ入力手段

Claims (10)

1. 像担持体と、該像担持体に多色の画像を作像する作像手段と、該作像手段に位置ずれ検出用のラインパターンのトナー像を出力させるパターン形成手段と、前記トナー像を読み取るセンサを有する少なくとも１個のトナー像検知手段とを有する画像形成装置において、
   前記像担持体の周期的な位置変動量と、前記トナー像検知手段の単位位置変動量当たりのセンサ出力変動量と、前記像担持体の全周に亘る速度変動状態とを初期データとして記憶するととともに、前記像担持体の全周における地肌濃度の変動情報を前記トナー像検知手段により前記像担持体が一周する間に所定の時間間隔で抽出して記憶する記憶手段を有し、
   前記記憶手段に蓄積された初期データ及び地肌濃度の変動情報を基に、前記像担持体の周期的な地肌濃度変動を補正するための所定の補正式の定数を条件データとして導出する条件算出手段を有し、該条件算出手段によって得られた条件データを前記記憶手段に記憶させるとともに、
   前記記憶手段に記憶された情報を基に、前記トナー像検知手段によって得られたセンサ出力に対し、少なくとも前記像担持体の地肌濃度の変動分を補正するセンサ出力処理手段を有し、
   かつ、前記記憶手段に記憶された情報を基に、前記多色画像の色別の位置ずれを補正する位置ずれ補正データ作成手段を有し、該位置ずれ補正データ作成手段の出力を書込開始タイミングの補正データとして書き込み制御手段に与えることにより、前記像担持体に形成される多色画像の位置ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、前記記憶手段は不揮発性の記憶装置を有することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置を用いた画像形成方法であって、前記像担持体がユニットとして構成され、該ユニットが完成した時点で、該像担持体の全周に亘る位置変動状態を測定して初期データとして前記記憶手段に記憶させると共に、前記トナー像検知手段の完成時点で単位位置変動量当たりの出力変動量を測定して前記記憶手段に記憶させることを特徴とする画像形成方法。
4. 請求項３に記載の画像形成方法において、所定の条件の下で、前記像担持体にトナー像を形成しない状態で前記トナー像検知手段により前記像担持体の全周に亘り地肌濃度を検出し、前記記憶手段に記憶されている当該データを更新することを特徴とする画像形成方法。
5. 請求項４に記載の画像形成方法において、前記所定の条件とは、画像形成装置を初めて稼働開始した時点もしくは前回地肌濃度を検出した時点から、予め定めた画像形成装置の稼働時間、もしくは予め定めた画像形成枚数、経過した時点以後で何らかの作業中でない状態であることを特徴とする画像形成方法。
6. 請求項３ないし５のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記像担持体のユニットが完成した時点で、該像担持体の全周に亘る速度変動状態を測定して初期データとして前記記憶手段に記憶させることを特徴とする画像形成方法。
7. 請求項６に記載の画像形成方法において、所定の条件の下で、前記像担持体にトナー像を形成し、前記トナー像検知手段により前記トナー像の位置ずれを検出し、前記記憶手段に記憶されている速度変動データにより前記位置ずれ補正データを補正することを特徴とする画像形成方法。
8. 請求項７に記載の画像形成方法において、前記所定の条件とは、画像形成装置を初めて稼働開始した時点もしくは前回位置ずれを検出した時点から、予め定めた画像形成装置の稼働時間、もしくは予め定めた画像形成枚数、経過した時点以後で何らかの作業中でない状態であることを特徴とする画像形成方法。
9. 請求項３ないし８のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記像担持体のユニットが交換されたときは、交換後のユニットに関するデータによって前記初期データも更新することを特徴とする画像形成方法。
10. 請求項３ないし９のいずれか１つに記載の画像形成方法において、前記トナー像検知手段が交換されたときは、交換後のトナー像検知手段に関するデータによって前記単位位置変動量当たりの出力変動量も更新することを特徴とする画像形成方法。

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