JP4841389B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関し、特に、カラー画像が形成される中間転写体上に形成した画像パッチパターンを光学センサで測定してその測定結果に基いて作像条件や作像タイミングを調整する画像形成装置に関するものである。

従来から、カラー複写機等の画像形成装置において、色ズレがなく画質が良好なカラー画像を形成するために、作像条件の調整（プロセスコントロール）をおこなう技術が広く知られている（例えば、特許文献１参照。）。
詳しくは、画像濃度の安定化や各色トナー像の位置合わせのために、中間転写体上に、所定の条件によってベタ画像や帯状画像のようなテスト画像パッチパターンを形成する。そして、その画像パッチパターンを光学センサで読み取って、その状態を種々の方法で計測することにより、現像部へのトナー補給や、画像形成条件や、露光書き出しタイミング等を制御している。

特許文献１等には、現像部（現像ローラ）に印加される現像バイアス電圧を調整することにより、ベタ画像パッチパターンのトナー付着量を制御する技術が開示されている。
また、特許文献２等には、中間転写ベルト（中間転写体）上に帯状画像パッチパターンを形成して、トナー像の位置を測定して各色のトナー像の位置合わせをおこなう技術が開示されている。

ここで、各色トナー像の位置合わせをおこなうためにトナー像の位置を測定するには、使用する中間転写体の表面特性に応じて、光学センサや測定方法を選定する必要がある。光学センサは、大別すると、正反射光を受光する正反射型のものと、正反射光を除いた拡散反射光だけを受光する拡散反射型のものと、がある。一般的に、感光体や中間転写体の素地が高い光沢性を有する場合には正反射型の光学センサが用いられ、素地の光沢性が低い場合には拡散反射型の光学センサが用いられる。ただし、拡散反射型の光学センサは黒色のトナー像を測定できないため、１種類の光学センサで黒色を含む複数色のトナー像を測定する場合には、正反射型の光学センサが用いられる。

ところが、正反射型の光学センサは、入射角及び反射角が同じ光路を正反射光が通過するために、光学センサの測定領域を小さく設定すると、光学センサの取り付け位置がずれたとき等に正反射点が測定領域から外れてしまい、光学センサの出力電圧が急激に減少するという不具合が発生する。
これに対して、光学センサの測定領域を大きく設定すると、正反射点周辺の拡散反射成分が多く入るようになる。ここで、正反射成分のトナー像に対する出力電圧の変化に対して、拡散反射成分のトナー像に対する出力電圧の変化は増減が逆であるため、光学センサに拡散反射成分が入るほど光学センサの感度は悪化する。

一方、各色トナー像の位置合わせをおこなうための測定方法は、大別すると、帯状画像パッチパターンを読み取って直接的にトナー像位置を測定する方法と、２色の帯状画像パッチパターンを組にして双方の相対位置を少しずつずらしていき平均反射量を測定して２色間の相対位置を測定する方法とがある（例えば、特許文献２参照）。
前者の測定方法は、画像パッチパターンの数が比較的少なくても測定可能であるが、光学センサの測定領域を絞らないと測定の精度を上げることができず、ノイズに対しても弱い。後者の測定方法は、拡散反射型の光学センサを用いることができて測定領域を大きく設定できるため、ノイズや取り付け誤差に強く、素地の光沢や反射率の影響を受けにくい反面、画像パッチパターンの数を多くとる必要がある。

特開２００３−５４６５号公報 特開２００３−２８０３１７号公報

従来のカラー画像形成装置は、低廉化とプリントの高速化とを達成しつつ、ノイズの影響を受けずに高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことが難しかった。

詳しくは、カラー画像形成装置の低廉化を達成するためには、画像パッチパターンを検知する光学センサの数を１つにすることが望ましい。したがって、光学センサは、黒色のトナー像をも測定可能な正反射型のものを用いる必要がある。
また、カラー画像形成装置のプリント高速化を達成するためには、各色トナー像の位置合わせのための測定時間が短い測定方法が望ましい。したがって、帯状画像パッチパターンを読み取って直接的にトナー像位置を測定する測定方法を用いる必要がある。

ところが、正反射型の光学センサを用いて直接的にトナー像位置を測定する計測方法を用いた場合には、光学センサの出力電圧において正反射成分の他に拡散反射成分が多く入ってしまうという問題が生じてしまう。直接的にトナー像位置を測定する計測方法は、帯状画像パッチパターンを読み込んだときに、その中心位置付近で光学センサの出力電圧が最も下がる電圧（以後、適宜に「帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎ」と呼ぶ。）が、拡散反射成分が多く入ることにより押し上げられてしまう。そのため、このようなノイズの影響を受けない適切な閾値が設定できなくなり、高精度にトナー像の位置を測定できない。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、装置の低廉化とプリント高速化とを達成しつつ、ノイズの影響を受けずに高精度にトナー像の位置測定をおこない、高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことができる、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナー像を形成する複数の作像手段と、所定の搬送方向に移動するとともに、前記複数の作像手段によって形成された各色のトナー像が重ねて転写される中間転写体と、前記中間転写体上の所定の測定領域に投光して得られる正反射光を含む反射光の光量に応じた電圧を出力する光学センサと、を備え、搬送方向の幅が前記光学センサの前記測定領域よりも大きなベタ画像パッチパターンを前記作像手段によって前記中間転写体上に形成して、前記ベタ画像パッチパターンを前記光学センサによって検知して、その出力電圧のうち極大値及び極小値が検知される前記中間転写体上の搬送方向位置をそれぞれ検出して、前記極大値が検知された前記搬送方向位置と前記極小値が検知された前記搬送方向位置との距離差に対して搬送方向の幅が等しくなるような帯状画像パッチパターンを前記作像手段によって前記中間転写体上に形成して、前記帯状画像パッチパターンを前記光学センサによって検知して、その出力電圧から前記帯状画像パッチパターンの中心位置を検出して前記中間転写体に形成されるトナー像の位置を測定するものである。

また、請求項２記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１記載の発明において、前記作像手段は、トナー像を形成するときに現像部に印加される現像バイアス電圧を可変できるように構成され、前記現像バイアス電圧を可変して複数の前記ベタ画像パッチパターンを前記作像手段によって前記中間転写体上に形成して、前記複数のベタ画像パッチパターンを前記光学センサによってそれぞれ検知して、その出力電圧のうち極大値又は極小値と平均値とをそれぞれ読み出して、前記現像バイアス電圧を可変して前記帯状画像パッチパターンを前記中間転写体上に作成した場合に前記光学センサで検知される出力電圧の極小値をそれぞれ算出して、前記現像バイアス電圧ごとに算出された前記帯状画像パッチパターンの前記極小値のうち、その極小値が最小となる現像バイアス電圧を前記現像部に印加して前記帯状画像パッチパターンを前記中間転写体上に形成するものである。

また、請求項３記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項２に記載の発明において、前記光学センサによって検知される前記中間転写体の地肌部の出力電圧をＶＳｇとして、前記光学センサによって検知される前記ベタ画像パッチパターンの出力電圧の極大値をＶＳｍａｘとして極小値をＶＳｍｉｎとして平均値をＶＳａｖｅとしたときに、前記現像バイアス電圧ごとに算出される前記帯状画像パッチパターンの前記極小値Ｖｍｉｎは、
Ｖｍｉｎ＝２×ＶＳｍｉｎ−ＶＳａｖｅ
又は、
Ｖｍｉｎ＝ＶＳａｖｅ−２×（ＶＳｍａｘ−ＶＳｇ）
なる式で算出されるものである。

また、請求項４記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項３のいずれかに記載の発明において、前記帯状画像パッチパターンを前記光学センサによって検知して、その出力電圧のうち出力波形の両端にあらわれる極大値をそれぞれ検出して、その値の差異に基いて前記帯状画像パッチパターンの中心位置の検出値を補正するものである。

また、請求項５記載の発明にかかる画像形成装置は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記光学センサが装置に装着され又は交換されたときに、前記帯状画像パッチパターンの中心位置を検出して前記中間転写体に形成されるトナー像の位置を測定するとともにその測定結果を記憶するものである。

本発明は、正反射型の光学センサによって直接的にトナー像位置を測定する計測方法を用いるとともに、光学センサ自体の特性のばらつきや光学センサの取り付け誤差を考慮して帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような帯状画像パッチパターンの幅を設定する。これにより、装置の低廉化とプリントの高速化とを達成しつつ、ノイズの影響を受けずに高精度にトナー像の位置測定をおこない、高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことができる、画像形成装置を提供することができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１〜図８にて、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
まず、図１にて、画像形成装置全体の構成・動作について説明する。
図１において、１は画像形成装置としてのカラー複写機の装置本体、２は画像情報に基づいたレーザ光を発する露光部（書込み部）、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応したプロセスカートリッジ、２１は各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにそれぞれ収納された感光体ドラム（像担持体）、２２は感光体ドラム２１上を帯電する帯電部、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫは感光体ドラム２１上に形成される静電潜像を現像する現像部、２４は感光体ドラム２１上に形成されたトナー像を中間転写ベルト２７に転写する転写バイアスローラ、２５は感光体ドラム２１上の未転写トナーを回収するクリーニング部、を示す。

また、２７は各色のトナー像が重ねて転写される中間転写体としての中間転写ベルト、２８は中間転写ベルト２７上に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する第２転写バイアスローラ、２９は中間転写ベルト２７上の未転写トナーを回収する中間転写ベルトクリーニング部、３０は４色のトナー像が重ねて転写された記録媒体Ｐを搬送する転写ベルト、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２ＢＫは各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫに各色のトナーを補給するトナー補給部、５１は原稿Ｄを原稿読込部５５に搬送する原稿搬送部、５５は原稿Ｄの画像情報を読み込む読み込み手段としての原稿読込部（スキャナ）、６１は転写紙等の記録媒体Ｐが収納される給紙部、６６は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着部、を示す。

ここで、プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫと、はトナー像を形成する作像手段として機能する。すなわち、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにおける感光体ドラム２１上では、それぞれ、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）の画像形成がおこなわれる。なお、各プロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、それぞれ、感光体ドラム２１、帯電部２２、クリーニング部２５が、一体化されたものである。

以下、画像形成装置における、通常のカラー画像形成時の動作について説明する。
まず、原稿Ｄは、原稿搬送部５１の搬送ローラによって、原稿台から図中の矢印方向に搬送されて、原稿読込部５５のコンタクトガラス５３上に載置される。そして、原稿読込部５５で、コンタクトガラス５３上に載置された原稿Ｄの画像情報が光学的に読み取られる。

詳しくは、原稿読込部５５は、コンタクトガラス５３上の原稿Ｄの画像に対して、照明ランプから発した光を照射しながら走査させる。そして、原稿Ｄにて反射した光を、ミラー群及びレンズを介して、カラーセンサに結像する。原稿Ｄのカラー画像情報は、カラーセンサにてＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の色分解光ごとに読み取られた後に、電気的な画像信号に変換される。さらに、ＲＧＢの色分解画像信号の強度レベルをもとにして画像処理部で色変換処理をおこない、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報を得る。

そして、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像情報は、露光部２（書込部）に送信される。そして、露光部２からは、各色の画像情報に基づいたレーザ光（露光光）が、それぞれ、対応するプロセスカートリッジ２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの感光体ドラム２１上に向けて発せられる。

一方、４つの感光体ドラム２１は、それぞれ、図１の時計方向に回転している。そして、まず、感光体ドラム２１の表面は、帯電部２２との対向位置で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム２１上には、帯電電位が形成される。その後、帯電された感光体ドラム２１表面は、それぞれのレーザ光の照射位置に達する。
露光部２において、光源から画像信号に対応したレーザ光が各色に対応して射出される。レーザ光は、ポリゴンミラー３に入射して反射した後に、レンズ４、５を透過する。レンズ４、５を透過した後のレーザ光は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色成分ごとに別の光路を通過することになる（露光工程である。）。

イエロー成分に対応したレーザ光は、ミラー６〜８で反射された後に、紙面左側から１番目のプロセスカートリッジ２０Ｙの感光体ドラム２１表面に照射される。このとき、イエロー成分のレーザ光は、高速回転するポリゴンミラー３により、感光体ドラム２１の回転軸方向（主走査方向）に走査される。こうして、帯電部２２にて帯電された後の感光体ドラム２１上には、イエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

同様に、マゼンタ成分に対応したレーザ光は、ミラー９〜１１で反射された後に、紙面左から２番目のプロセスカートリッジ２０Ｍの感光体ドラム２１表面に照射されて、マゼンタ成分に対応した静電潜像が形成される。シアン成分のレーザ光は、ミラー１２〜１４で反射された後に、紙面左から３番目のプロセスカートリッジ２０Ｃの感光体ドラム２１表面に照射されて、シアン成分の静電潜像が形成される。ブラック成分のレーザ光は、ミラー１５で反射された後に、紙面左から４番目のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１表面に照射されて、ブラック成分の静電潜像が形成される。

その後、各色の静電潜像が形成された感光体ドラム２１表面は、それぞれ、現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫとの対向位置に達する。そして、各現像部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫから感光体ドラム２１上に各色のトナーが供給されて、感光体ドラム２１上の潜像が現像される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、中間転写ベルト２７（中間転写体）との対向位置に達する。ここで、それぞれの対向位置には、中間転写ベルト２７の内周面に当接するように転写バイアスローラ２４が設置されている。そして、転写バイアスローラ２４の位置で、中間転写ベルト２７上に、感光体ドラム２１上に形成された各色の画像が、順次転写される（第１転写工程である。）。

そして、第１転写工程後の感光体ドラム２１表面は、それぞれ、クリーニング部２５との対向位置に達する。そして、クリーニング部２５で、感光体ドラム２１上に残存する未転写トナーが回収される（クリーニング工程である。）。
その後、感光体ドラム２１表面は、不図示の除電部を通過して、感光体ドラム２１における一連の作像プロセスが終了する。

他方、感光体ドラム２１上の各色の画像が重ねて転写された中間転写ベルト２７表面は、所定の搬送方向（図中の矢印方向である。）に移動して、第２転写バイアスローラ２８の位置に達する。そして、第２転写バイアスローラ２８の位置で、記録媒体Ｐ上に中間転写ベルト２７上のフルカラーの画像が２次転写される（第２転写工程である。）。なお、後述する画像パッチパターン（作像タイミングや作像条件を調整するためのベタ画像パッチパターンや帯状画像パッチパターンである。）も、上述した作像プロセスを経て中間転写ベルト２７上に形成される。
その後、中間転写ベルト２７表面は、中間転写ベルトクリーニング部２９の位置に達する。そして、中間転写ベルト２７上の未転写トナーが中間転写ベルトクリーニング部２９に回収されて、中間転写ベルト２７上の一連の転写プロセスが完了する。

ここで、第２転写バイアスローラ２８位置の記録媒体Ｐは、給紙部６１から搬送ガイド６３、レジストローラ６４等を経由して搬送されたものである。
詳しくは、記録媒体Ｐを収納する給紙部６１から、給紙ローラ６２により給送された記録媒体Ｐが、搬送ガイド６３を通過した後に、レジストローラ６４に導かれる。レジストローラ６４に達した記録媒体Ｐは、中間転写ベルト２７上のトナー像とタイミングを合わせて、第２転写バイアスローラ２８の位置に向けて搬送される。

その後、フルカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、転写ベルト３０により、定着部６６に導かれる。定着部６６では、加熱ローラ６７と加圧ローラ６８とのニップにて、カラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
そして、定着工程後の記録媒体Ｐは、排紙ローラ６９によって、装置本体１外に出力画像として排出されて、一連の画像形成プロセスが完了する。
なお、本実施の形態１における画像形成装置では、ブラック用のプロセスカートリッジ２０ＢＫの感光体ドラム２１のみにトナー像を形成して白黒の出力画像を形成することもできるし、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれか１色のみのトナー像を形成して単色の出力画像を形成することもできるし、イエロー、マゼンタ、シアンのトナー像をそれぞれ形成して３色カラーの出力画像を形成することもできる。

次に、図２にて、画像形成装置の作像部について詳述する。図２は作像手段を示す断面図である。
なお、装置本体１に設置される４つの作像部は、作像プロセスに用いられるトナーＴの色が異なる以外はほぼ同一構造であるので、プロセスカートリッジ及び現像部及びトナー補給部における符号のアルファベット（Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫ）を省略して図示する。

図２に示すように、プロセスカートリッジ２０には、主として、感光体ドラム２１と、帯電部２２と、クリーニング部２５とが、ケース２６に一体的に収納されている。クリーニング部２５には、感光体ドラム２１に当接するクリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂが設置されている。

現像部２３は、主として、感光体ドラム２１に対向する現像ローラ２３ａと、現像ローラ２３ａに対向する第１搬送スクリュ２３ｂと、仕切部材２３ｅを介して第１搬送スクリュ２３ｂに対向する第２搬送スクリュ２３ｃと、現像ローラ２３ａに対向するドクターブレード２３ｄと、現像部２３内に収容された現像剤Ｇのトナー濃度を磁気的に検知する透磁率センサ４０と、で構成される。現像部２３内には、キャリアＣとトナーＴとからなる２成分現像剤Ｇが収容されている。現像ローラ２３ａは、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。

先に述べた作像プロセスを、さらに詳しく説明する。
現像ローラ２３ａは、図２中の矢印方向に回転している。現像部２３内の現像剤Ｇは、間に仕切部材２３ｅを介在するように配設された第１搬送スクリュ２３ｂ及び第２搬送スクリュ２３ｃの矢印方向の回転によって、トナー補給部３２から補給口２３ｆを介して補給されたトナーＴとともに撹拌混合されながら長手方向に循環する（図２の紙面垂直方向である。）。そして、摩擦帯電してキャリアＣに吸着したトナーＴは、キャリアＣとともに現像ローラ２３ａ上に担持される。

現像ローラ２３ａ上に担持された現像剤Ｇは、その後にドクターブレード２３ｄの位置に達する。そして、現像ローラ２３ａ上の現像剤Ｇは、ドクターブレード２３ｄの位置で適量に調整された後に、感光体ドラム２１との対向位置（現像領域である。）に達する。

その後、現像領域において、現像剤Ｇ中のトナーＴが、感光体ドラム２１表面に形成された静電潜像に付着する。詳しくは、レーザ光Ｌが照射された画像部の潜像電位（露光電位）と、現像ローラ２３ａ（現像部）に印加された現像バイアス電圧と、の電位差（現像ポテンシャル）によって形成される電界（現像電界）によって、トナーＴが潜像に付着する。
その後、感光体ドラム２１に付着したトナーＴは、そのほとんどが中間転写ベルト２７上に転写される。そして、感光体ドラム２１上に残存した未転写のトナーＴが、クリーニングブレード２５ａ及びクリーニングローラ２５ｂによってクリーニング部２５内に回収される。

ここで、装置本体１に設けられたトナー補給部３２は、交換自在に構成されたトナーボトル３３と、トナーボトル３３を保持・回転駆動するとともに現像部２３にフレッシュトナーＴを補給するトナーホッパ部３４と、で構成されている。また、トナーボトル３３内には、トナーＴ（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれかである。）が収容されている。また、トナーボトル３３の内周面には、螺旋状の突起が形成されている。

なお、トナーボトル３３内のトナーＴは、現像部２３内のトナーＴの消費にともない、補給口２３ｆから現像部２３内に適宜に補給されるものである。現像部２３内のトナーＴの消費は、現像部２３内に設置された透磁率センサ４０（Ｔセンサ）によって検知される。すなわち、透磁率センサ４０の検知結果に基いて、トナー補給部３２から現像部２３内にトナーが適宜補給される。

また、図２を参照して、光学センサ４１は、中間転写ベルト２７（中間転写体）に対向する位置に配設されている。光学センサ４１は、正反射型の光学センサであって、赤外光源ＬＥＤ等の発光素子４１ａと、フォトダイオード等の受光素子４１ｂと、からなる（図３をも参照できる。）。そして、光学センサ４１によって、所定のタイミングで、中間転写ベルト２７上に形成される画像パッチパターン（トナー像）におけるトナー付着量や、中間転写ベルト２７上の地肌部におけるトナー付着量等が検知される。
そして、光学センサ４１の検知結果（受光量に応じた電圧出力である。）は制御部７０で信号処理されて、その結果に基いて各色トナー像の位置合わせや感光体ドラム２１上における作像条件、すなわち、作像タイミング、現像バイアス電圧、帯電電位、露光電位（露光量）、等が最適に調整制御される（プロセスコントロールされる。）。なお、プロセスコントロールは、プリント枚数が所定枚数に達するごとにおこなうことができる。

電源部８２は、現像部２３の現像ローラ２３ａに現像バイアス電圧（Ｖｂ）を供給する。現像バイアス電圧（Ｖｂ）の大きさは、制御部７０によって可変できるようになっている。
電源部８１は、帯電部２２に帯電電圧を供給する。帯電電圧の大きさは、制御部７０によって可変できるようになっている。これにより、感光体ドラム２１上の帯電電位も可変される。
露光部２から発せられるレーザ光の出力（レーザーパワー）は、制御部７０によって可変（変調）できるようになっている。これにより、感光体ドラム２１上の露光電位も可変される。

次に、図３及び図４にて、光学センサ４１についてさらに詳しく説明する。
図３は、光学センサ４１を示す構成図であって、光学センサ４１を幅方向（中間転写ベルト２７の搬送方向に直交する方向である。）にみた図である。図４は、図３の光学センサ４１を搬送方向（中間転写ベルト２７の搬送方向である。）にみた図である。

図３を参照して、正反射型の光学センサ４１の発光素子４１ａから発光された光は、不図示のスリットやレンズを透過した後に、中間転写ベルト２７上の画像パッチパターンＴＰ（又は、地肌部）の測定領域Ｎに集光（投光）される。この光は赤外光なので、カラートナー像であれば、どの色でも同じように反射する。測定領域Ｎは、光学センサ４１に対向するとともに、半径ｒ１（１．０〜３．０ｍｍ程度である。）の円形になるように形成されている。測定領域Ｎの中心を通る法線は光学センサ４１の中心軸Ａと一致していて、発光素子４１ａから測定領域Ｎに至る光の入射角はθとなる。

光学センサ４１の受光素子４１ｂは、その向きが測定領域Ｎの中心に向くように、センサ中心軸Ａ及び発光素子４１ａを含む面内に配設され、センサ中心軸Ａとの角度がθになるように配置されている。発光素子４１ａから投光されて測定領域Ｎの中心近傍の領域Ｍで反射して受光素子４１ｂに入射する光は、測定領域Ｎに対する法線（センサ中心軸Ａ）に対して入射角及び反射角が等しいため、正反射光と呼ばれる。そして、その領域を正反射測定領域Ｍと呼ぶ。

本実施の形態１で用いられる中間転写ベルト２７は高い光沢性を有するために、測定領域Ｎが中間転写体ベルト２７の地肌部である場合、正反射光がきわめて強くなり、それ以外の反射光（拡散反射光である。）はほとんど発生しない。したがって、受光素子４１ｂの出力電圧は正反射光の成分のみによるものになる。なお、正反射測定領域Ｍの半径ｒ２は、０．３〜１．０ｍｍ程度である。
一方、測定領域Ｎが中間転写ベルト２７上に充分に現像された黒色のベタ画像のトナー像ＴＰである場合、発光素子４１ａから放射された光はほとんどトナー像ＴＰに吸収されてしまい、受光素子４１ｂに入射する光はほとんど生じない。
また、測定領域Ｎが中間転写ベルト２７上に充分に現像されたカラーのベタ画像のトナー像ＴＰである場合、発光素子４１ａから放射された光はほとんどトナー層にて完全に拡散されてから反射される。したがって、受光素子４１ｂの出力電圧ＶＳは、測定領域Ｎ全体から均等に反射する光が受光素子４１ｂに入射したものの合計になる。

図５は、中間転写ベルト２７上のトナー像のトナー付着量と、光学センサ４１の出力電圧と、の関係を示すグラフである。
詳しくは、測定領域Ｎにおいて中間転写ベルト２７上に黒色トナー（又はカラートナー）を徐々に付着させたときの、受光素子４１ｂの出力電圧ＶＳを示している。なお、この実験結果は、クベルカ・ムンクの理論等によっても近似的に説明することができるものである。
図５において、横軸は中間転写ベルト２７上に均一に現像されたトナーの付着量を示し、縦軸は光学センサ４１（受光素子４１ｂ）の出力電圧ＶＳ（Ｖ）を示す。また、図５において、破線Ｑ１は正反射成分の反射光による光学センサ４１（受光素子４１ｂ）の出力電圧の変動を示し、一点鎖線Ｑ２は拡散反射成分の反射光による光学センサ４１（受光素子４１ｂ）の出力電圧の変動を示し、実線Ｓは正反射成分と拡散反射成分とを合計した光学センサ４１（受光素子４１ｂ）の出力電圧ＶＳ（最終的な出力である。）を示す。
なお、測定領域Ｎが中間転写ベルト２７の地肌部である場合には出力電圧ＶＳが４Ｖになるように、発光素子４１ａの光量が調節されている。

図５に示すように、測定領域Ｎにトナーが付着していないときには、上述したように正反射成分だけが出力電圧ＶＳとなっている。そして、測定領域Ｎにトナーが付着すると、トナー層内で散乱や吸収が起こるため、正反射成分は減少していく。黒色トナーの場合にはトナー層内で吸収だけしか生じないので、この正反射成分がそのまま出力電圧ＶＳになる。カラートナーの場合にはトナー層内で散乱が起こり反射するため、トナー付着量が増加するほど反射量が増加する。また上述したように、この散乱による反射光は完全な拡散反射成分となるため、測定領域Ｎの大きさ（半径ｒ１）に応じても増減する。カラートナーの場合の出力電圧ＶＳは、図５に示すように正反射成分と拡散反射成分とが合計されたものになる。

図６は、中間転写ベルト２７上に形成される帯状画像パッチパターンＴＢの一例を示す。帯状画像パッチパターンＴＢは、搬送方向（中間転写ベルト２７の搬送方向であって、図６の矢印方向である。）の幅がＷであって、搬送方向に垂直な方向が長手方向になるように形成される。搬送方向に隣接する帯状画像パッチパターンＴＢの間隔は、お互いに干渉しないように、測定領域Ｎの大きさ以上に離れている。この帯状画像パッチパターンＴＢは、光学センサ４１によってその位置を検知して各色のトナー像の位置合わせをおこなうためのテスト用の画像パッチパターンである。
なお、本実施の形態１では、帯状画像パッチパターンＴＢの長手方向が搬送方向に垂直になるように形成したが、帯状画像パッチパターンＴＢの長手方向が搬送方向に対して傾斜するように形成することもできる。

図７は、帯状画像パッチパターンＴＢを検知した光学センサ４１の出力電圧ＶＳの出力波形を示す図である。
図７において、横軸は中間転写ベルト２７上の搬送方向位置（ｍｍ）を示し、縦軸は光学センサ４１（受光素子４１ｂ）の出力電圧ＶＳを示す。また、図７において、破線Ｑ１は正反射成分による出力電圧ＶＳの変動を示し、一点鎖線Ｑ２は拡散反射成分による出力電圧ＶＳの変動を示し、実線Ｓは正反射成分と拡散反射成分とを合計した出力電圧ＶＳ（最終的な出力である。）を示す。

図７では、帯状画像パッチパターンＴＢの幅Wが０．８ｍｍ（図中の−０．４〜０．４ｍｍの位置である。）に設定されている。測定領域Ｎは半径ｒ１が３ｍｍであって、正反射測定領域Ｍは半径ｒ２が０．５ｍｍであって、双方の領域Ｍ、Ｎの中心は一致している。
このように形成された帯状画像パッチパターンＴＢが光学センサ４１の測定領域Ｎに入ると、拡散反射成分が加算されて合計の出力電圧ＶＳが上昇する。そして、帯状画像パッチパターンＴＢ全体が測定領域Ｎに入ると、出力電圧ＶＳの上昇は停止する。その後、帯状画像パッチパターンＴＢが正反射測定領域Ｍに入ると、正反射成分が急激に減少するため、拡散反射成分との合計の出力電圧ＶＳは減少する。さらに、帯状画像パッチパターンＴＢが中心Ｘｃを過ぎると、今度は出力電圧ＶＳが上昇する。以後、図７に示すように、中心を通るまでの電圧波形と線対称の電圧波形となる。このときの電圧ＶＳの極小値を、「帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎ」と呼ぶ。

図７より明らかなように、拡散反射成分が多くなると、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが上昇する。本実施の形態１では、中間転写ベルト２７の地肌部における出力電圧ＶＳ（４Ｖに設定されている。）と、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎと、の間に所定の閾値電圧Ｖｔｈを設定している。そして、この閾値電圧Ｖｔｈを通る搬送方向位置Ｘｔｈ１、Ｘｔｈ２を検出して、それらの中心位置を帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置Ｘｃと判定している。したがって、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが上昇すると、上述した閾値Ｖｔｈの設定が困難になるとともに、光学センサ４１がノイズ等によって誤検知するようになるため、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎは小さいほど都合がよいことになる。

また、帯状画像パッチパターンＴＢの幅Wが大きすぎると、受光素子４１ｂに拡散反射成分が多く入ってきて、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが高くなってしまう。これに対して、帯状画像パッチパターンＴＢの幅Wが小さすぎると、正反射成分が落ちきらなくなって、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが高くなってしまう。
したがって、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎを最小にする帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗが存在することになる。その幅Ｗは、原理的に正反射測定領域Ｍの半径ｒ２の２倍であることが明らかになっている。すなわち、正反射測定領域Ｍの半径ｒ２の２倍に相当する幅Ｗの帯状画像パッチパターンＴＢを形成すれば、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎを最小にできる。
ところが、正反射測定領域Ｍの半径ｒ２は、発光素子４１ａの光学特性や光学センサ本体への取り付け方によって変動してしまうために、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎも変動してしまう。このような問題を解消するために、装置に設置された光学センサ４１を１つ１つ事前検査する方策も考えられるが、その場合には装置の生産性が著しく低下してしまうことになる。

本実施の形態１では、このような問題を解消するために、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗを自動測定により設定する。
本実施の形態１における画像形成装置では、帯状画像パッチパターンＴＢを形成して各色トナー像の位置測定をする前に、トナー付着量の測定をおこなう。具体的には、中間転写ベルト２７上にトナー付着量が一様なベタ画像パッチパターンを形成して、その付着量を光学センサ４１で検知する。

図８は、搬送方向の幅が１０ｍｍ（搬送方向位置０〜１０ｍｍである。）のベタ画像パッチパターンを中間転写ベルト２７上に形成して、そのベタ画像パッチパターンを光学センサ４１で読んだときの出力電圧ＶＳを示す。図８中の符号で、図７中の符号と共通するものはその説明を省略する。
なお、図８では出力波形を連続的に表記しているが、実際には制御部７０において数十ミクロン間隔で出力電圧ＶＳをＡＤ変換によりサンプリングして取り込んでいる。

図８に示すように、ベタ画像パッチパターンが測定領域Ｎに入る前は、出力電圧ＶＳは地肌部平均出力電圧ＶＳｇ（４Ｖ）となっている。そして、ベタ画像パッチパターンが測定領域Ｎに入ると、拡散反射成分が加算されて合計の出力電圧ＶＳが上昇する。その後、ベタ画像パッチパターンが正反射測定領域Ｍに入ると、正反射成分が急激に減少する。このときの極大値をベタ画像極大値出力電圧ＶＳｍａｘ１と呼び、ベタ画像極大値出力電圧ＶＳｍａｘ１が生じる搬送方向位置を極大発生位置Ｍｍａｘ１と呼ぶ。
その後、ベタ画像パッチパターンが正反射測定領域Ｍ全体に入ると正反射成分は最小で一定になり、再び拡散反射成分の加算により出力電圧ＶＳは上昇する。このときの極小値をベタ画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ１と呼び、ベタ画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ１が生じる搬送方向位置を極小発生位置Ｍｍｉｎ１と呼ぶ。
その後、ベタ画像パッチパターンが測定領域Ｎ全体に入ると出力電圧ＶＳは一定になる。このときの出力電圧をベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅと呼ぶ。

ここで、ベタ画像パッチパターンからベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅだけを検出する場合には、ベタ画像パッチパターンのエッジ部に現れる変化についてまったく考慮していないことになる。
本実施の形態１では、ベタ画像パッチパターンのエッジ部に現れる変化を考慮して、極大発生位置Ｍｍａｘ１及び極小発生位置Ｍｍｉｎ１を検出する。そして、それらの距離差（間隔）が正反射測定領域Ｍの半径ｒ２の２倍であるとする。すなわち、その後に中間転写ベルト２７上に形成する帯状画像パッチパターンＴＢの搬送方向の幅Wが、
Ｗ＝２×ｒ２＝Ｍｍａｘ１−Ｍｍｉｎ１ …（式１）
なる関係を満足するように帯状画像パッチパターンＴＢを形成する。このように幅Ｗが最適化された帯状画像パッチパターンＴＢを光学センサ４１で検知することで、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小化される。
そして、幅Ｗが最適化された帯状画像パッチパターンＴＢを光学センサ４１で検知して、その出力電圧から帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置を検出して中間転写ベルト２７上に形成されるトナー像の位置を測定（検出）する。

以上説明したように、本実施の形態１では、出力電圧ＶＳの極大値（画像極大値出力電圧Ｖｓｍａｘ）や極小値（画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ）を使わずに、それらの搬送方向位置である極大発生位置Ｍｍａｘ及び極小発生位置Ｍｍｉｎを使って帯状画像パッチパターンＴＢの搬送方向の幅Wを定めているために、ノイズに強いトナー像位置測定が可能になる。
なお、本実施の形態１で述べた帯状画像パッチパターンＴＢの幅Wの算出方法は一例であって、測定した極大発生位置Ｍｍａｘ１及び極小発生位置Ｍｍｉｎ１に基いて制御テーブルを用いて幅Wを求める方法を用いてもよい。

また、光学センサ４１が装置本体１に装着されたり交換されたりしたときには、少なくとも１回は上述のトナー像位置測定をおこない、その測定結果を（帯状画像パッチパターンの搬送方向幅Ｗでもよい。）を記憶するように制御することが好ましい。これにより、光学センサ４１の取り付け誤差が生じても、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗが確実に設定されることになる。

また、本実施の形態１では、ベタ画像パッチパターンの一方のエッジ部の極大発生位置Ｍｍａｘ１及び極小発生位置Ｍｍｉｎ１を計測したが、ベタ画像パッチパターンの他方のエッジ部（終端部）の極大発生位置Ｍｍａｘ２及び極小発生位置Ｍｍｉｎ２を計測することもできる。その場合も、式１を用いることで最適な帯状画像パッチパターンＴＢの幅Wを求めることができる。
さらに、双方の極大発生位置Ｍｍａｘ１、Ｍｍａｘ２及び極小発生位置Ｍｍｉｎ１、Ｍｍｉｎ２を計測してそれぞれで求めた幅Wを平均化することにより、さらに精度のよい幅Wを求めることができる。
また、複数のベタ画像パッチパターンを計測する場合にそれぞれで求めた幅Ｗを平均化したり、ベタ画像パッチパターンを計測するたびにそれぞれで求めた幅Ｗを平均化することにより、さらに精度のよい幅Wを求めることができる。

以上説明したように、本実施の形態１によれば、正反射型の光学センサ４１によって直接的にトナー像位置を測定する計測方法を用いるとともに、光学センサ４１自体の特性のばらつきや光学センサ４１の取り付け誤差を考慮して帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗを設定する。これにより、画像形成装置１の低廉化とプリント高速化とを達成しつつ、ノイズの影響を受けずに高精度にトナー像の位置測定をおこない、高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことができる。

なお、本実施の形態１では、複数の感光体ドラム２１にそれぞれ各色のトナー像を形成する、タンデム方式のカラー画像形成装置に対して、本発明を適用した。しかし、本発明の適用はこれに限定されることはない。例えば、１つの感光体ドラムに対して各色のトナー像を順次形成して、感光体ドラムに対向する中間転写ベルト上に各色のトナー像を重ねた後に記録媒体上に転写する、リボルバ方式（１ドラム方式）のカラー画像形成装置であっても、当然に本発明を適用することができる。その場合にも、本実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２について詳細に説明する。
本実施の形態２では、前記実施の形態１でおこなった帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗの最適化に加えて、帯状画像パッチパターンＴＢのトナー付着量を測定により最適化している。

ここで、各色トナー像の位置測定をする前に、トナー付着量の測定をおこなう場合について考える。この際、現像バイアス電圧Ｖｂを可変しながらベタ画像パッチパターンを順次形成する。そして、それらのベタ画像パッチパターンは、光学センサによって読まれて、その出力電圧が制御部によって信号処理され、それぞれのトナー付着量が計測される。そして、その結果に基いて、規定値のトナー付着量が得られる現像バイアス電圧Ｖｂが決定・設定される。このような場合には、ベタ画像パッチパターンからベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅだけを検出していることになり、ベタ画像パッチパターンのエッジ部に現れる電圧波形の変化については考慮していないことになる。

これに対して、本実施の形態２では、ベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅ以外に、地肌部平均出力電圧ＶＳｇ、ベタ画像極大値出力電圧ＶＳｍａｘ１（又は、ベタ画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ１）を検出する。このとき、制御部７０ではセンサ出力電圧ＶＳを数十ミクロン間隔でサンプリングしているので精度は充分であるが、さらに極値を正確に測るためにコンデンサからなる公知のピーク電圧ホールド回路を用いてもよい。

表１は、現像バイアス電圧Ｖｂを振りながらベタ画像パッチパターンをｎ個形成した場合の、ベタ画像極大値出力電圧ＶＳｍａｘ１、ベタ画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ１、ベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅを示す。

次に、複数のベタ画像パッチパターンから読み取った、地肌部平均出力電圧ＶＳｇ、ベタ画像極大値出力電圧ＶＳｍａｘ１ｎ（又は、ベタ画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ１ｎ）、ベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅｎから、帯状画像パッチパターンＴＢを読み取った光学センサ４１の出力電圧の極小値出力電圧Ｖｍｉｎを計算により算出する。具体的に、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎは、
Ｖｍｉｎ＝２×ＶＳｍｉｎ−ＶＳａｖｅ …（式２）
又は、
Ｖｍｉｎ＝ＶＳａｖｅ−２×（ＶＳｍａｘ−ＶＳｇ） …（式３）
で求めることができる。

式２と式３とからはほぼ同じ値が得られるので、ＶＳｍｉｎ及びＶＳｍａｘのどちらか一方の値が得られればＶｍｉｎが算出できることになる。しかし、ＶＳｍｉｎ及びＶＳｍａｘの双方を検出できる場合は、おのおのから得られたＶｍｉｎを平均化することで、さらにノイズに強い正確な値Ｖｍｉｎが得られることになる。
また、これらの検出はベタ画像パッチパターンの終端部においても同様におこなうことができる。すなわち、ベタ画像平均出力電圧ＶＳａｖｅｎから一度ベタ画像極小値出力電圧ＶＳｍｉｎ２ｎに落ちて、ベタ画像極大値出力電圧ＶＳｍａｘ２ｎまで上昇し、その後に地肌部平均出力電圧ＶＳｇまで下降する。そして、ベタ画像パッチパターンの終端部で得られたこれらの情報を用いて、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎを算出することもできる。電圧波形の双方のエッジ部での検出ができる場合には、それぞれ得られたＶｍｉｎを平均化することで、さらにノイズに強い正確な値Ｖｍｉｎが得られることになる。

表２は、現像バイアス電圧Ｖｂを可変して、上述した式２又は式３から得られたパッチパターンごとのＶｍｉｎｎを示す。

複数のＶｍｉｎｎのうち最小のＶｍｉｎｎは、測定領域Ｎが大きく設定された光学センサ４１を用いる場合、カラートナー像からの拡散反射成分が多いため、トナー付着量が少ない現像バイアス電圧Ｖｂに設定されたときのものになる。黒色トナー像に関しては拡散反射成分がないので、トナー付着量は多いほどよいが、正反射成分は５ｇ／ｍ²程度で飽和してそのときの成分量より下がらなくなるので、例えば、トナー付着量を６ｇ／ｍ²程度に固定することもできる。

本実施の形態２では、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎを最小にする現像バイアス電圧Ｖｂｍｉｎを表２より求めて、この現像バイアス電圧Ｖｂｍｉｎを現像部（現像ローラ）に印加して帯状画像パッチパターンＴＢを形成することにより、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎを最小にすることができる。
本実施の形態２では、光学センサ４１の光学特性だけではなく、カラートナー反射率に適したトナー付着量で帯状画像パッチパターンＴＢを形成するため、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎをさらに下げることができる。したがって、ノイズに強い、正確なトナー像位置測定が可能になる。

以上説明したように、本実施の形態２によれば、正反射型の光学センサ４１によって直接的にトナー像位置を測定する計測方法を用いるとともに、光学センサ４１自体の特性のばらつきや光学センサ４１の取り付け誤差を考慮して帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗを設定する。これにより、画像形成装置１の低廉化とプリント高速化とを達成しつつ、ノイズの影響を受けずに高精度にトナー像の位置測定をおこない、高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことができる。
さらに、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような、現像バイアス電圧Ｖｂも設定されるため、拡散成分が多く入るような場合でも、帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎの上昇を防ぎ、高精度で安定したトナー像位置測定が可能となる。

実施の形態３．
図９及び図１０を用いて、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
本実施の形態３におけるトナー像位置測定方法は、光学センサ４１の取り付け不良等で発生するトナー像位置測定の誤差量を検出して、より正確な測定を可能とするものである。

図９は、光学センサ４１の取り付け不良が生じて、測定領域Ｎが中間転写ベルト搬送方向上流側にずれたときの状態を示した図である。
図９に示すように、光学センサ４１が時計方向に若干回転して取り付けられると、光学センサ４１の中心軸Ａがセンサを中心に時計方向に回転する。そして、測定領域Ｎは、中間転写ベルト搬送方向の上流側（図中左側である。）に移動する。しかし、正反射条件を満たす正反射測定領域Ｍは、ずれない。したがって、正反射測定領域Ｍの位置は、測定領域Ｎの中心より下流側（図中右側である。）にずれる。

図１０は、図９のように光学センサ４１の取り付け不良が生じたときの、帯状画像パッチパターンＴＢを検知した光学センサ４１の出力電圧の出力波形を示す図であって、前記実施の形態１における図７に対応する図である。
帯状画像パッチパターンＴＢ（幅Wが０．８ｍｍに設定されている。）の位置は、下流側に０．４ｍｍずれている（図１０中０．０〜０．８ｍｍの位置である。）。出力電圧波形の変化は、基本的には図7と同様であるが、正反射測定領域Ｍが測定領域Ｎの中心より下流側にずれているため、始めの極大値ＶＳｍａｘ１が後の極大値Ｖｍａｘ２よりも大きくなっている。また、同じ理由で、閾値電圧Ｖｔｈに対応する搬送方向位置Ｘｔｈ１、Ｘｔｈ２が、図７における搬送方向位置Ｘｔｈ１、Ｘｔｈ２よりも下流側によってしまい、検出される帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置Ｘｃも下流側によってしまい、これが測定誤差の原因となる。

本実施の形態３では、コンデンサからなる公知のピーク電圧ホールド回路により、極大値電圧Ｖｍａｘ１、ＶＳｍａｘ２を測定して、その値の差異に基いて帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置Ｘｃの検出値を補正している。
このときの補正算出方法の一例を以下に示す。
測定された帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置をＸｃとすると、補正された帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置Ｘｃｃは、次式のように求められる。
Ｘｃｃ＝Ｘｃ−ｋ（ＶＳｍａｘ１−ＶＳｍａｘ２） …（式４）

ここで、上式において、ｋは比例定数であって、前記実施の形態１で説明した極大位置（Ｍｍａｘ１、ＶＳｍａｘ１）、極小位置（Ｍｍｉｎ１、ＶＳｍｉｎ１）を用いれば、
ｋ＝―（Ｍｍａｘ１−Ｍｍｉｎ１）／（ＶＳｍａｘ１−ＶＳｍｉｎ１）
…（式５）
にて概略求めることができる。
このように、本実施の形態３では、光学センサ４１の取り付け不良等で発生するトナー像位置測定誤差量を検出して、それを補正することによって、より正確なトナー像位置測定をおこなうことができる。

以上説明したように、本実施の形態３によれば、正反射型の光学センサ４１によって直接的にトナー像位置を測定する計測方法を用いるとともに、光学センサ４１自体の特性のばらつきや光学センサ４１の取り付け誤差を考慮して帯状画像極小値出力電圧Ｖｍｉｎが最小になるような帯状画像パッチパターンＴＢの幅Ｗを設定する。これにより、画像形成装置１の低廉化とプリント高速化とを達成しつつ、ノイズの影響を受けずに高精度にトナー像の位置測定をおこない、高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことができる。
さらに、光学センサ４１の取り付け不良によりセンサ出力電圧に誤差が生じる場合でも、その誤差に応じて出力波形の両端（双方のエッジ部）にあらわれる極大値をそれぞれ検出して、その値の差異に基いて帯状画像パッチパターンＴＢの中心位置Ｘｃの検出値を補正することで、さらに高精度に各色のトナー像の位置合わせをおこなうことができる。

なお、本発明が前記各実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、前記各実施の形態の中で示唆した以外にも、前記各実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は前記各実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

画像形成装置を示す全体構成図である。 図１の画像形成装置における作像手段を示す概略図である。 光学センサを示す構成図である。 図３の光学センサを搬送方向にみた図である。 中間転写ベルト上のトナー像のトナー付着量と、光学センサの出力電圧と、の関係を示すグラフである。 帯状画像パッチパターンを示す概略図である。 帯状画像パッチパターンを検知した光学センサの出力電圧の出力波形を示す図である。 ベタ画像パッチパターンを検知した光学センサの出力電圧の出力波形を示す図である。 光学センサの取り付け不良が生じたときの状態を示した図である。 光学センサの取り付け不良が生じたときの、帯状画像パッチパターンを検知した光学センサの出力電圧の出力波形を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置本体（装置本体）、 ２ 露光部（書込み部）、
２０、２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ プロセスカートリッジ、
２１ 感光体ドラム、 ２２ 帯電部、
２３、２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３ＢＫ 現像部、
２４ 転写バイアスローラ、 ２５ クリーニング部、
２７ 中間転写ベルト（中間転写体）、
４１ 光学センサ、
４１ａ ＬＥＤ（発光素子）、 ４１ｂ フォトダイオード（受光素子）、
ＴＰ 画像パッチパターン、 ＴＢ 帯状画像パッチパターン、
Ｍ 正反射測定領域、 Ｎ 測定領域。

Claims (5)

1. トナー像を形成する複数の作像手段と、
   所定の搬送方向に移動するとともに、前記複数の作像手段によって形成された各色のトナー像が重ねて転写される中間転写体と、
   前記中間転写体上の所定の測定領域に投光して得られる正反射光を含む反射光の光量に応じた電圧を出力する光学センサと、を備え、
   搬送方向の幅が前記光学センサの前記測定領域よりも大きなベタ画像パッチパターンを前記作像手段によって前記中間転写体上に形成して、
   前記ベタ画像パッチパターンを前記光学センサによって検知して、その出力電圧のうち極大値及び極小値が検知される前記中間転写体上の搬送方向位置をそれぞれ検出して、
   前記極大値が検知された前記搬送方向位置と前記極小値が検知された前記搬送方向位置との距離差に対して搬送方向の幅が等しくなるような帯状画像パッチパターンを前記作像手段によって前記中間転写体上に形成して、
   前記帯状画像パッチパターンを前記光学センサによって検知して、その出力電圧から前記帯状画像パッチパターンの中心位置を検出して前記中間転写体に形成されるトナー像の位置を測定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記作像手段は、トナー像を形成するときに現像部に印加される現像バイアス電圧を可変できるように構成され、
   前記現像バイアス電圧を可変して複数の前記ベタ画像パッチパターンを前記作像手段によって前記中間転写体上に形成して、
   前記複数のベタ画像パッチパターンを前記光学センサによってそれぞれ検知して、その出力電圧のうち極大値又は極小値と平均値とをそれぞれ読み出して、
   前記現像バイアス電圧を可変して前記帯状画像パッチパターンを前記中間転写体上に作成した場合に前記光学センサで検知される出力電圧の極小値をそれぞれ算出して、
   前記現像バイアス電圧ごとに算出された前記帯状画像パッチパターンの前記極小値のうち、その極小値が最小となる現像バイアス電圧を前記現像部に印加して前記帯状画像パッチパターンを前記中間転写体上に形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記光学センサによって検知される前記中間転写体の地肌部の出力電圧をＶＳｇとして、前記光学センサによって検知される前記ベタ画像パッチパターンの出力電圧の極大値をＶＳｍａｘとして極小値をＶＳｍｉｎとして平均値をＶＳａｖｅとしたときに、前記現像バイアス電圧ごとに算出される前記帯状画像パッチパターンの前記極小値Ｖｍｉｎは、
   Ｖｍｉｎ＝２×ＶＳｍｉｎ−ＶＳａｖｅ
   又は、
   Ｖｍｉｎ＝ＶＳａｖｅ−２×（ＶＳｍａｘ−ＶＳｇ）
   なる式で算出されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯状画像パッチパターンを前記光学センサによって検知して、その出力電圧のうち出力波形の両端にあらわれる極大値をそれぞれ検出して、その値の差異に基いて前記帯状画像パッチパターンの中心位置の検出値を補正することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記光学センサが装置に装着され又は交換されたときに、前記帯状画像パッチパターンの中心位置を検出して前記中間転写体に形成されるトナー像の位置を測定するとともにその測定結果を記憶することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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