JP5009041B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、書き込み画像の位置ずれを補正する機能を有する複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

従来からカラーで画像形成を行う画像形成装置では、複数の基本色による画像を重ねあわせることによって、カラー画像を形成している。このため、各基本色による画像を精度よく記録媒体上に重ねあわせるため、各基本色による画像の位置を合わせる処理が必要となる。各基本色による画像の位置が合わないでずれることを位置ずれと称している。各基本色による画像に位置ずれが生じることにより、重ね合わされた画像には色ずれが発生する。この色ずれを防止するため、各基本色による位置ずれ検知用のマークを中間転写媒体などに形成し、このマークの位置を検知して、位置ずれが生じているか否かを検知する。位置ずれが生じている場合は、各基本色による画像の位置を補正することにより、色ずれを防止する技術が、例えば特許文献１で提案されている。

この特許文献１には、精度よく感光体の回転速度変動の位相差を検知する技術で、安定して色ずれのない画像形成装置が提供できることが開示されている。
特開２００５−０７７９３９号公報

しかし、前記特許文献１記載の技術ではエンド感光体の後方にトナーマークセンサがあったために、位置合わせ動作を開始し、センサ読取動作が完了するまで少なくとも４つの感光体＋αの時間が必要であるという問題があった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、位置合わせ動作を開始し、センサ読取動作が完了するまでの時間を短縮することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、複数の像担持体と、前記像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写媒体として機能する無端ベルトあるいは前記トナー像が転写される記録紙の搬送を行う無端ベルトと、前記像担持体間の少なくとも１つに設けられ、前記像担持体上に形成され、前記無端ベルト上に転写された位置ずれ補正のためのテストパターンを検出する検出手段と、を備えた画像形成装置において、前記検出手段は、複数色のパターンが組み合わされたテストパターンを検出する第１の計測手段と、単色で形成されたテストパターンを検出し、前記テストパターンを作成した版の、前記テストパターンを転写した位置の絶対ずれ量を検出する第２の計測手段と、を含み、異なる像担持体間の副走査方向の異なる位置の主走査書き出し位置側に設けられ、２次転写位置を越えて一周し、再度前記検出手段位置へ到達した前記テストパターンを検出し、前記テストパターンの書き出し位置の読み取りを行い、前記第１の計測手段の計測結果に基づいて位置合わせを行ったときに、前記第２の計測手段によって検出された絶対ずれ量を保存し、以後、前記第２の計測手段を用いて位置合わせを行うときには、前記保存された絶対ずれ量を基準にして補正量を算出して位置合わせを行い、前記第２の計測手段で絶対ずれ量を計測する際、前記画像形成装置内部で画像形成に関わる信号から、位置合わせパターン読み取りまでの時間を計測し、基準とする時間と計測した時間との時間差から位置合わせに用いる補正量を算出することを特徴とする。

なお、後述の実施形態では、像担持体は感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋに、中間転写媒体は中間転写ベルト１３に、テストパターンは符号１５０又は１ｄｏｔラインＬ１に、検出手段はトナーマークセンサ（位置合わせセンサ）１５１又はラインセンサＬＳに、算出手段は制御部１０１に、それぞれ対応する。

本発明によれば、より早く位置ずれデータの読み取りを終えることが可能となり、これにより位置合わせ動作を開始し、センサ読取動作が完了するまでの時間を短縮することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。

図１は本発明の実施形態に係るタンデム型の画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。同図において、駆動ローラ１１と従動ローラ１２間には、無端状の中間転写ベルト１３が掛け渡されている。中間転写ベルト１３は、ポリイミドなどの合成樹脂で構成されている。

この中間転写ベルト１３の上方には、該中間転写ベルト１３の搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋが配設されている。中間転写ベルト１３は、図１において時計回りに回転する。

各感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋの下部には中間転写ベルト１３を挟んで一次転写装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋが設けられている。各感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋの周囲には、それぞれ、感光体ドラムを除電する除電装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ、１６Ｋ、感光体ドラムを帯電する帯電装置１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋ、感光体ドラム上の潜像を現像する現像装置１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ、一次転写装置によって中間転写ベルト１３に転写された後に残ったトナー像を清掃するクリーニング装置１９Ｙ、１９Ｍ、１９Ｃ、１９Ｋが配置されている。

中間転写ベルト１３の下方には、二次転写ローラ対２１が配設されている。この二次転写ローラ対２１は、中間転写ベルト１３上に形成されたトナー像を記録媒体である転写紙に転写する二次転写装置を構成する。中間転写ベルトは支持ローラ２２により支持されている。この支持ローラ２２と二次転写ローラ対２１との間には、トナー画像を転写紙に転写した後に、中間転写ベルト１３上に残留する残留トナーを除去するクリーニング装置２３が設けられている。転写紙に転写されたトナー画像は、定着装置２５により、転写紙に定着される。

感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋの上方には、光ビーム走査装置３０が配置されている。光ビーム走査装置３０によって、感光体ドラム１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ上にイエロー・マゼンタ・シアン・ブラックの単色の潜像が形成される。光ビームを照射する光源としてはＬＤ、ＬＥＤ、ＥＬ等によるものが上げられる。これら潜像は、現像装置１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋによって顕像化される。これらの単色画像が順次中間転写ベルト１３上に転写され、重ね合わせられることによって、カラー画像が形成される。中間転写ベルト１３上に形成されたカラー画像は、二次転写ローラ対２１において、転写紙に転写され、定着装置２５において転写紙上に定着される。これらの構成は従来から公知であるので、詳細な構成や説明は省略する。

このタンデム方式は色ずれを発生させやすい為、中間転写ベルト、搬送ベルトといった中間媒体上に決まったテストパターンを転写し、位置合わせセンサで読み取って書込制御部へフィードバックして各色間の位置を合わせる制御を行う。

図２は位置合わせセンサ（トナーマークセンサ）を示す図である。図２（ａ）は拡散光センサ方式の場合を、図２（ｂ）は正反射光センサ方式の場合をそれぞれ示している。位置合わせセンサ１５１として拡散光センサを用いる場合は、図２（ａ）に示すように、ＬＤやＬＥＤで構成された光源１５１ａと、この光源１５１ａからの光を位置合わせパターン１５０に照射し、反射光を受けない位置に配置した拡散光センサ１５１ｂで拡散光を検出する。また、正反射光センサを用いる場合は、図２（ｂ）に示すように、位置合わせパターン１５０に反射した光源１５１ａからの光を反射光センサ１５１ｃで検出するようにする。なお、前記光源１５１ａと前記拡散光センサ１５１ｂ、あるいは前記光源１５１ａと前記反射光センサ１５１ｃをトナーマークセンサあるいはＴＭセンサとも称する。

従来は前記トナーマークセンサの配置位置を、全ての感光体の下流後方としていた。

図３は位置合わせセンサ（トナーマークセンサ）と、感光体に書き込むべき画像データの流れと、それらを制御する制御部と、その周辺部の関係を示すブロック図である。図３において、制御部１０１はＣＰＵあるいはその周辺ＡＳＩＣからなる。制御部１０１ではプリントコントローラ１０２から画像データを受けて、ＬＤドライバ１０３へ１ライン毎か複数ラインか、ある一定のタイミングごとに画像データを変調して送信する。また、制御部１０１はある一定のタイミングでＬＤドライバ１０３へ画像データを送信せねばならず、制御部１０１に設定されたタイミングでＬＤドライバ１０３へ画像データを送信している。

そのタイミングはテストパターン（位置合わせ用）の検出データからフィードバックして機械自身が自動で設定する。すなわち、中間媒体（中間転写ベルト）１３上に転写された位置合わせ用のパターン１５０を位置合わせセンサ（ＴＭセンサ）１５１で読み取り、アナログ信号を制御部１０１へ送る。制御部１０１ではＡ／Ｄで量子化して位置ずれデータとし、あるいは平均化処理してアナログデータから精度の良い色ずれデータを求める。この計算処理部分はＤＳＰや他のＣＰＵを使用してもよい。この位置ずれデータを再び制御部１０１へフィードバックし、タイミングを再設定する。

ＬＤドライバ１０３は送信された画像形成信号どおりにＬＤ３１を駆動する。ＬＤ３１により照射される光ビームを図示しないポリゴンミラーにより偏向し、感光体１４上にスキャンして画像を形成する。また、（水平）同期センサ３２によって１回あるいは特定のスキャンタイミングで同期をとっており、これによって一定のタイミングで画像を形成することができる。

本実施形態に係る画像形成装置はカラー画像形成装置であり、前述したように４色の基本色を重ね合わせて画像を形成するため、ＬＤドライバ１０３は４色分有り、ＬＤドライバ１０３によって駆動されるＬＤ３１、感光体１４、同期センサ３２もそれぞれ４色分独立して設けられている。

このようなタンデム方式のフルカラー機における色合わせ技術は従来から多く報告されているのでここでは詳しく説明しない。

図４は、中間転写ベルト１３上に形成される位置合わせパターンの具体例を示す図である。同図（ａ）は主走査ずれ量検出用パターン、同図（ｂ）は副走査ずれ量検出用パターンの一例である。これらのパターンは、前記正反射光用の位置合わせパターンであり、従来から用いられているものである。ここではＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋの４色を用いて描画しており、トナーマークセンサ１５１で読み取る。実際の読み取りはトナーで形成したパターンのエッジ部分を読み取っている。以下にずれ量の読み取り方を説明する。

図４（ａ）に示されている同じ色の横線パターンと斜め線パターン間の長さ（ΔＳｃ，ΔＳｋ，ΔＳｙ，ΔＳｍ）を制御部１０１のタイマで計測し、時間を長さへ変換し、各々の長さを比較することによりずれ量の計算が可能となる。図４（ｂ）の副走査補正パターンからは、図のようにΔＦｙ，ΔＦｃ，ΔＦｍが基準色Ｋからのずれとしてタイマで計測でき、これを長さに変換し、理想の長さと比較することによってずれ量を算出することができる。ここから各色の理想の距離からのずれ量を求め、各デバイスにフィードバックして色ずれを補正する。

なお、この実施形態の説明として正反射用のセンサを用いて説明しているが、拡散光用のセンサを用いても良いし、その他の方式のセンサを用いても良いことは言うまでもない。また、これらのことはよく知られた技術であるので詳細な説明は省略する。

図５は本実施形態の実施例１に係る感光体ドラム、中間転写ベルト、及びトナーマークセンサの関係を示す図である。

実施例１では、図５から分かるように、像担持体である感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍ，１４Ｋを４本並列に並べた構成で、隣り合う感光体ドラム１４Ｃと感光体ドラム１４Ｍの間にトナーマークセンサ（以下ＴＭとも略す）が配置されている。手前から、フロント、センタ、リアと定義し、フロントからＴＭ１１，ＴＭ１２，ＴＭ１３と配置している。ここで、感光体はＹＣＭＫと銘打って４色分用意したが、複数本であれば何色分でもかまわない。ＴＭセンサもフロント、センタ、リアと主走査方向にフロントからＴＭ１１，ＴＭ１２，ＴＭ１３と３つ配置しているが、色合わせ精度が保たれるのであれば、２つでも１つでも良い。あるいは、さらに多く、ＴＭ１４、ＴＭ１５・・・と配置しても良い。

本実施形態では、このようなＴＭセンサ１５１は従来のセンサよりも配置位置が上流に設定され、このことが本実施形態ひいては本発明の特徴となっている。

図６は２色ずつ位置合わせパターンを形成し、読み取って位置ずれ補正を行う実施例１のテストパターンを示す図である。図６のように構成すると、感光体Ｙ、感光体ＣでＹ色及びＣ色のパターンをそれぞれ形成し、中間転写ベルト１３に転写したトナー像をＴＭ１１，１２，１３ですぐに読み取ることができる。

また、感光体ドラム１４Ｍと感光体ドラム１４Ｋの間にＴＭ２１，ＴＭ２２，ＴＭ２３のようにセンサを配置しておけば、感光体ドラム１４Ｃ、１４Ｍで形成し、中間転写ベルト１３に転写したトナー像を読み取ることができる。同様に感光体ドラム１４Ｋの下流側に、ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３のようにセンサを配置すれば、感光体ドラム１４Ｍ，１４Ｋで形成したトナー像を素早く読み取ることができる。もちろんＴＭ２１，ＴＭ２２，ＴＭ２３のセンサで感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｃ，１４Ｍで形成されたトナー像を読み取ってもよい。

このように位置合わせ用のパターンを形成し、トナーマークセンサＴＭで読み取る場合、ＴＭ１１，ＴＭ１２，ＴＭ１３ではイエローＹとシアンＣ間の色ずれΔＣＹを計測する。ＴＭ２１，ＴＭ２２，ＴＭ２３ではマゼンタＭとシアンＣ間の色ずれΔＭＣを計測する。ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３ではブラックＫとマゼンタＭ間の色ずれΔＫＭを計測する。たとえばＫ色を基準とすると、ΔＫＭからＫに対するＭの色ずれが計測でき、ΔＭＣよりＭに対するＣの色ずれ量が計測できるので、結果としてＫに対するＣの色ずれ量が計測でき、ΔＹＣより同様にＫに対するＹの色ずれ量が計測できる。

基準色とするのはＫ色に限る必要はなく、この場合ではむしろ中央に配置されているＣないしＭ色を基準としたほうが色合わせの精度はよくなる。また、本方式は主走査補正、副走査補正、スキュー制御、曲がり補正で実施可能である。このような制御を行うことにより、一枚目のプリント時位置合わせ（色合わせ）を行うときであっても、素早く色ずれ情報を取得することができる。

ずれ量は例えば下記のようにようにして求めることができる。
ここでは２色単位で計測された色ずれ量を、Ｋ色を基準としたときのＹ，Ｍ，Ｃ色のＫ色に対する色ずれ量に変換する。すなわち、ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３で読み取ったＫ色に対するＭ色のずれ量をΔＫＭとすると、ΔＫＭは、
ΔＫＭ＝Ｋ−Ｍ
となり、
Ｍ＝Ｋ−ΔＫＭ
で表される。ここで、ＴＭ２１，ＴＭ２２，ＴＭ２３で読み取ったＭ色に対するＣ色のずれ量をΔＭＣとすると、ΔＭＣは、
ΔＭＣ＝Ｍ−Ｃ
＝Ｋ−ΔＫＭ−Ｃ
となる。これにより、
Ｃ＝Ｋ−ΔＫＭ−ΔＭＣ
となることから、
ΔＫＣ＝Ｋ−Ｃ
＝ΔＭＣ＋ΔＫＭ
となる。

一方、ＴＭ１１，ＴＭ１２，ＴＭ１３で読み取ったＣに対するＹのずれ量をΔＣＹとすると、ΔＣＹは、
ΔＣＹ＝Ｃ−Ｙ
＝Ｋ−ΔＫＭ−ΔＭＣ−Ｙ
となり、ΔＫＹは、
ΔＫＹ＝Ｋ−Ｙ
＝ΔＣＹ＋ΔＫＭ＋ΔＭＣ
となり、すべての２色間の色ずれ量はＫ色を基準とした色ずれ量に変換できることが分かる。

これによりＫ色を基準にして（Ｋ色は補正しない）他のＹ， Ｃ， Ｍ 色の色合わせを行うことができる。もちろん、Ｋ色でなく、中央付近にある、Ｍ色やＣ色を基準にして色合わせを行うこともできるし、Ｙ色を基準にすることもできる。

図７は従来例と本実施例における色ずれ量の計測のタイミングを示すタイミングチャートである。従来例は感光体ドラム最終色の下流にＴＭセンサを配置したもので、本実施例は図６に示した２色ごとに色ずれ量を計測する例である。両者ともパターンをスタートさせるためのスタートトリガ信号が入ったら順次パターン用のＦＧＡＴＥを生成していく。ＦＧＡＴＥが生成されている間、その色の書込がリアルタイムに行われていることを示す。その下にそのパターンがＴＭセンサを通過する時間をゲートの形で示している。

従来技術の例では作像順にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋとパターン１５０を重ね合わせてからＴＭセンサ１５１で読み取っている。これに対し、本実施例では、感光体ドラム１４Ｃと１４Ｍ間、１４Ｍと１４Ｋ間、１４Ｋの下流側にＴＭセンサが配置されているため、２色ごとにパターン１５０を重ね合わせ、読み取ることができる。すなわち、パターン１５０をスタートさせるためのスタートトリガ信号が入ったら、すぐに三色分のパターン１５０のＦＧＡＴＥを生成し、その後対応するＦＧＡＴＥをもう１つ生成すればよい。その後、ＴＭセンサ１５１でパターンを読み取る。

色ずれ量を計測した後は書き込みタイミングを再設定したり、駆動、書込デバイスの設定値を再設定したりする。このように、プリント前の位置合わせを行いながら、高速に１枚目のプリントを行うことができる。

図８は図７で用いた信号を生成する信号生成回路の回路構成を示すブロック図である。同図において、信号生成回路は前記制御部１０１、前記プリンタコントローラ１０２、及び各色毎に設けられたＬＤ書き込み部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋからなる。／スタートトリガ信号はプリント要求があるときにプリントコントローラ１０２から制御部１０１へ送信される。制御部１０１内で各ＬＤ書き込み部１０４Ｙ，１０４Ｍ，１０４Ｃ，１０４Ｋのタイミングに合わせて順次／ＦＧＡＴＥ信号を生成する。位置合わせ用のテストパターンを形成するときも同様に、スタートトリガ信号を受けてから、各／ＦＧＡＴＥ信号を生成する。

図９は本実施形態の実施例２に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。

実施例２は、図５に示した実施例１に対してトナーマークセンサの数を減らした例である。すなわち、実施例２では、感光体ドラム１４Ｃと１４Ｍとの間のセンタにＴＭ１２を、感光体ドラム１４Ｍと１４Ｋとの間のセンタにＴＭ２２を、感光体ドラム１４Ｋの下流側のフロント、センタ、リアにＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３をそれぞれ配置している。このような配置にしたときには、ＴＭ１２で感光体ドラム１４Ｃと１４Ｙ間の副走査ずれ量を検出し、ＴＭ２２で感光体ドラム１４Ｍと１４Ｃ間の副走査ずれ量を検出し、ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３で感光体ドラム１４Ｋと１４Ｍの副走査ずれ量と、感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋの主走査ずれ量を検出する。

主走査と副走査を比較した場合、副走査は感光体ドラム駆動モータ、中間転写ベルト駆動モータ、２次転写駆動モータなど、各モータを精密に駆動しなければならず、課題も大きい。主走査はポリゴンスキャナモータで駆動されているのみで比較的制御しやすく、主走査の位置合わせ補正頻度は副走査よりも少なくてよい。そのため、実施例２の構成の場合、多くの場合では主走査補正を行わず、特にファーストプリント時にはＴＭ１２、ＴＭ２２、ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３を用いて２色間の副走査ずれ量の算出補正のみを実行することによって、より短い時間で位置合わせを実行しつつ、プリントを実行することができる
このように本実施例２では、前述の実施例１と比較してトナーマークセンサ数を９個から５個へと減らすことが可能となり、コストダウンを図ることができる。

図１０は本実施形態の実施例３に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。

実施例３は、トナーマークセンサの並びを変えて実施例２よりもさらにコストを抑えたものである。すなわち、実施例３では、感光体ドラム１４Ｃと１４Ｍとの間のセンタにＴＭ１２を、感光体ドラム１４Ｍと１４Ｋとの間のリアにＴＭ２３を、感光体ドラム１４Ｋの下流側のフロントにＴＭ３１をそれぞれ配置している。このような配置にしたときには、ＴＭ１２で感光体ドラム１４Ｃと１４Ｙ間の副走査ずれ量を検出し、ＴＭ２３で感光体ドラム１４Ｍと１４Ｃ間の副走査ずれ量を検出し、ＴＭ３１で感光体ドラム１４Ｋと１４Ｍ間の副走査ずれ量を検出する。

主走査のずれ量は全色組み合わせたパターンを作像し、転写した後、２次転写装置で転写せずパターンを下流に送り、ベルトクリーニング部でクリーニングせず一周し、再度センサ位置へ到達したパターンを読み取ることにより主走査位置のずれ量を検出する。この方式では主走査の読み取りに時間がかかるが、前述したように主走査の位置合わせ補正頻度は副走査よりも少なくてよいため、システムとして成り立つ。

このように本実施例３では、前述の実施例２と比較してトナーマークセンサ数を５個から３個へとさらに減らすことが可能となり、実施例２に対してさらにコストダウンを図ることができる。

図１１は本実施形態の実施例４に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。

実施例４はトナーマークセンサの並びを実施例２から変更し、書き出し位置の補正ができるようにしたものである。すなわち、実施例４では、感光体ドラム１４Ｃと１４Ｍとの間のフロントＴＭ１１を、感光体ドラム１４Ｍと１４Ｋとの間のフロントリアにＴＭ２１を、感光体ドラム１４Ｋの下流側のフロント、センタ、リアにＴＭ３１，ＴＭ３２，Ｔ３３を配置している。このように配置したときには、ＴＭ１１で感光体ドラム１４Ｃと１４Ｙ間の副走査ずれ量を検出し、ＴＭ２１で感光体ドラム１４Ｍと１４Ｃの副走査ずれ量を検出し、ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３で感光体ドラム１４Ｋと１４Ｍの副走査ずれ量とＹＭＣＫの各感光体ドラム１４間の主走査ずれ量を検出する。

また、ＴＭ１１，ＴＭ２１，ＴＭ３１を用いることによって２色単位の主走査書き出し位置補正を行うことができる。主走査全体倍率があっていれば、主走査書き出し位置を合わせることによって各版の色ずれを補正することができる。

このように本実施例４では、前述の実施例２と比較して書き出し位置の補正が可能であることから、主走査の位置合わせをより有利に行うことができる。

図１２は本実施形態の実施例５に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。

実施例５は各感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋの下流側直後のフロント、センタ、リアにそれぞれトナーマークセンサＴＭ０１〜ＴＭ３３を配置した例である。この実施例は副走査ずれ量を検出するもので、テストパターンとしては図４（ｂ）のパターンが形成される。この例では、感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋにレーザ書き込みを行い、作像されたトナー像からなるテストパターンが作像されてから最も短期間で位置合わせセンサ（トナーマークセンサ）によって読み取るものである。この構成は、各感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋから中間転写ベルト１３へ転写されたテストパターン１５０をトナーマークセンサですぐに読み取るというものである。

この図１２の例では、テストパターンは図４（ｂ）の副走査補正パターン１５０のパターンで色は単色で構成する。パターンは１本でも良いが、複数本形成した場合には、複数本の検出結果を平均化したデータを位置ずれ補正データに使用する。また、感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋから中間転写ベルト１３へトナー像を転写するとき、あまり位置がずれないようであれば、各感光体ドラム１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ上にトナーマークセンサＴＭを配置して位置ずれ量を読み取っても良い。なお、後述するが、ラインセンサを使用する場合には
図１３は、図１２のようにトナーマークセンサを配置し、このトナーマークセンサを使用したときの検出タイミングを示すタイミングチャートである。この例では、トナーマークセンサは前述のように副走査方向の位置補正に使用される。このタイミングチャートから分かるように、図１２の例では、スタートトリガ信号により、各色の／ＦＧＡＴＥがアサートする。この／ＦＧＡＴＥ信号がアサートしている期間に副走査ずれ量補正用のテストパターンを形成する。そして、前記／ＦＧＡＴＥ信号がネゲートしてから位置合わせパターンを読み取るまでの時間をタイマで計測する。このため、前述の２色間の位置合わせ時に／ＦＧＡＴＥネゲートからパターンの読み取りまでの時間を計測し、制御部１０１に接続された図示しないメモリに保存しておく。

一方、主走査の絶対位置の検出についてはラインセンサをトナーマークセンサとして使用する。図１４は主走査方向の絶対位置の検出構成を示す図である。主走査方向の絶対位置を検出する場合、縦１ｄｏｔラインＬ１を作像して中間転写ベルト１３に転写し、中間転写ベルト１３に転写されたパターンをＣＣＤ、ＣＭＯＳ等で構成されたラインセンサＬＳを用いて主走査位置を読み取る。ラインセンサＬＳはトナーマークセンサ１５１と同等の位置に配置する。ラインセンサＬＳは画像の１ｄｏｔが検出できる程度の検出部を一列に並べたもので、上記のようなパターンの位置を読み取ることができる。光量が不足するときは、ＬＥＤ、ランプなどの光源を用いて、反射光あるいは拡散光を読み取る。

図１５は第２の検出手段によって位置ずれ量を検出（計測）するときの処理手順を示すフローチャートで、同図（ａ）は主走査及び副走査位置の絶対位置の基準値を検出する手順を、同図（ｂ）は第２の検出手段による位置合わせ補正の処理手順をそれぞれ示す。すなわち、図１５のフローチャートでは、第１の検出手段（複数色のパターンを使用して位置ずれ量を検出）の検出動作に同期して第２の検出手段（単色のパターンを使用して位置ずれ量を検出）による検出動作を示している。

図１５（ａ）のフローチャートでは、主走査及び副走査位置の絶対位置の基準値を検出するが、主走査位置についてはラインセンサＬＳを第２の検出手段として使用し、副走査位置についてはトナーマークセンサ１５１を第１の検出手段として使用する。まず、図２に示したようなトナーマークセンサ（第１の検出手段）１５１により、２色単位のずれ量を検出して位置合わせ補正を行う。あるいは４色単位（ＹＭＣＫ ４色を使用するフルカラー機）でずれ量を検出し、位置合わせ補正を行う（ステップＳ１０１）。次いで、副走査方向については、ＦＧＡＴＥネゲートからトナーマークセンサ１５１によるパターン検出までの時間を制御部１０１でタイマ計測し、長さに変換する。一方、主走査方向については図１４に示したようなラインセンサＬＳを用い、１ｄｏｔパターンＬ１を用いて主走査絶対位置を検出する（ステップＳ１０２）。そして、検出した主走査、及び副走査絶対位置を基準値としてメモリに保存する（ステップＳ１０３）。

また、作像枚数あるいは環境データをトリガにして実行されるラインセンサＬＳによる位置合わせ補正は以下のようにして行われる。

先ず、ステップＳ１０３で記憶したメモリから基準となる主走査方向及び副走査方向の各絶対位置をロードする（ステップＳ２０１）。次いで、副走査方向については、ＦＧＡＴＥネゲートからＴＭセンサ１５１によるパターン検出までの時間を制御部１０１でタイマ計測し、長さに変換する。主走査方向については、ＴＭセンサとしてラインセンサＬＳを用い、１ｄｏｔパターンを用いて主走査絶対位置を検出する（ステップＳ２０２）。ロードした絶対基準値位置データと、検出した絶対位置データを比較して補正量を算出し（ステップＳ２０３）、最後に補正量を制御部１０１に設定する（ステップＳ２０４）。なお、作像枚数はプリントコントローラ１０２によって管理され、環境データは例えば画像形成装置内の雰囲気温度、中間転写ベルト近傍の温度、あるいは雰囲気湿度を図示しない温度センサあるいは湿度センサによって取得し、例えば温度や湿度が所定の閾値を越えた場合に、位置合わせ補正が実行される。

このようにして第１の検出手段に同期して第２の検出手段を実行し、絶対位置の基準値を取得することができる。

図１２の変形例として図１６に示すような構成をとることもできる。図１６は図１２に示したトナーマークセンサ１５１の一部をラインセンサＬＳに変更し、ラインセンサＬＳで主走査絶対位置を検出するための構成を示す図である。同図から分かるように、この変形例では、図１２におけるＴＭ０１，ＴＭ０３，ＴＭ１１，ＴＭ１３，ＴＭ２１，ＴＭ２３をラインセンサＬＳに変更している。この例では、ブラックＫ色は基準色であるという設定であり、ブラックＫ色へ各色合わせ込むため、ブラックＫ用のトナーマークセンサは変更していない。また、この位置のトナーマークセンサＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３は、従来から設置されているものである。この構成では主走査方向及び副走査方向についてラインセンサＬＳを使用した補正が可能である。当然、ラインセンサＬＳを使用する箇所のパターンは図１４に示す１ｄｏｔパターンＬ１であり、トナーマークセンサＴＭ０２，ＴＭ１２，ＴＭ２２，ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３の位置のテストパターンは図４（ｂ）における副走査補正パターン１５０である。

図１７は図１６のさらなる変形例である。図１７の例は、図１６におけるＴＭ０１，ＴＭ０３，ＴＭ１１，ＴＭ１３，ＴＭ２１，ＴＭ２３を削除し、ＴＭ０２，ＴＭ１２，ＴＭ２２，ＴＭ３１，ＴＭ３２，ＴＭ３３によって副走査補正パターン１５０を検出するもので、主走査方向の絶対位置補正を行わず、副走査方向の絶対位置補正のみを行うときに、このような構成をとることができる。なお、ＴＭ０２，ＴＭ１２，ＴＭ２２を書き出し位置側に配置して、主走査の書き出し位置補正を行うように構成することもできる。主走査方向のずれは光走査の書き出しタイミングの補正で精度良く対処できるが、副走査方向の位置ずれについては、モータの回転精度、ローラの径精度、軸受けとローラ間のガタ、中間転写ベルトの伸縮量などの複合的な誤差によって精度を出すのが難しいことから、副走査方向について各色毎に行うようにしている。このように主走査方向の絶対位置検出機能を省くことにより、さらにコストダウンを図ることができる。

以上のように本実施形態によれば、
１）位置合わせ動作を開始し、センサ読取動作が完了するまでの時間を短縮することができる。
２）印刷前に位置合わせ制御を実行しても、より速いファーストプリントを実現することができる。
３）感光体ドラム間に少なくとも１つ配置されたセンサは従来センサよりずっと上流に配置されているため、より早く位置ずれデータの読み取りを終えることができる。
４）これらを複合した結果、ファーストプリントが速く、位置ずれもないカラー画像形成装置を提供することができる。
等の効果を奏する。

本発明の実施形態に係るタンデム型の画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 位置合わせセンサ（トナーマークセンサ）を示す図である。 位置合わせセンサ（トナーマークセンサ）、感光体に書き込むべき画像データの流れ、それらを制御する制御部、及び前記制御部の周辺部の関係を示すブロック図である。 中間転写ベルト上に形成される位置合わせパターンの具体例を示す図である。 本実施形態の実施例１に係る感光体ドラム、中間転写ベルト、及びトナーマークセンサの関係を示す図である。 ２色ずつ位置合わせパターンを形成し、読み取って位置ずれ補正を行う実施例１のテストパターンを示す図である。 従来例と実施例１における色ずれ量の計測のタイミングを示すタイミングチャートである。 図７で用いた信号を生成する信号生成回路の回路構成を示すブロック図である。 実施例２に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。 実施例３に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。 実施例４に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。 実施例５に係る感光体ドラム、中間転写ベルト及びトナーマークセンサの関係を示す図である。 図１２のようにトナーマークセンサを配置し、このトナーマークセンサを使用したときの検出タイミングを示すタイミングチャートである。 主走査方向の絶対位置の検出構成を示す図である。 第２の検出手段によって位置ずれ量を検出（計測）するときの処理手順を示すフローチャートである。 図１２に示したトナーマークセンサの一部をラインセンサに変更し、ラインセンサで主走査絶対位置を検出するための構成を示す図である。 図１６の変形例で、図１６におけるＴＭ０１，ＴＭ０３，ＴＭ１１，ＴＭ１３，ＴＭ２１，ＴＭ２３を削除し、他のＴＭによって副走査補正パターンを検出するもの構成を示す図である。

符号の説明

１３ 中間転写ベルト
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｋ、感光体ドラム
１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋ 一次転写装置
１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋ 現像装置
２１ 二次転写装置
３０ 光ビーム走査装置
３１ ＬＤ
１０１ 制御部
１０２ プリントコントローラ
１０３ ＬＤドライバ
１１４ ＬＤ
１５０ テストパターン
１５１，ＴＭ トナーマークセンサ
Ｌ１ １ｄｏｔパターン
ＬＳ ラインセンサ

Claims (7)

1. 複数の像担持体と、
   前記像担持体上に形成されたトナー像が転写される中間転写媒体として機能する無端ベルトあるいは前記トナー像が転写される記録紙の搬送を行う無端ベルトと、
   前記像担持体間の少なくとも１つに設けられ、前記像担持体上に形成され、前記無端ベルト上に転写された位置ずれ補正のためのテストパターンを検出する検出手段と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記検出手段は、
   複数色のパターンが組み合わされたテストパターンを検出する第１の計測手段と、
   単色で形成されたテストパターンを検出し、前記テストパターンを作成した版の、前記テストパターンを転写した位置の絶対ずれ量を検出する第２の計測手段と、
   を含み、
   異なる像担持体間の副走査方向の異なる位置の主走査書き出し位置側に設けられ、２次転写位置を越えて一周し、再度前記検出手段位置へ到達した前記テストパターンを検出し、前記テストパターンの書き出し位置の読み取りを行い、
   前記第１の計測手段の計測結果に基づいて位置合わせを行ったときに、前記第２の計測手段によって検出された絶対ずれ量を保存し、以後、前記第２の計測手段を用いて位置合わせを行うときには、前記保存された絶対ずれ量を基準にして補正量を算出して位置合わせを行い、
   前記第２の計測手段で絶対ずれ量を計測する際、前記画像形成装置内部で画像形成に関わる信号から、位置合わせパターン読み取りまでの時間を計測し、基準とする時間と計測した時間との時間差から位置合わせに用いる補正量を算出すること
   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、
   前記画像形成に関わる信号が画像の垂直同期信号であること
   を特徴とする画像形成装置
   。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記第２の計測手段は、ラインセンサによって絶対位置ずれ量の計測を行うこと
   を特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記第１の計測手段により位置合わせを行った際に基準値として記憶した主走査及び副走査絶対位置を、前記第２の計測手段で再取得して補正量を算出すること
   を特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記第２の計測手段による色ずれの補正は作像枚数に基づいて行われること
   を特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置において、
   前記第２の計測手段による色ずれの補正は環境データに基づいて行われること
   を特徴とする画像形成装置。
7. 請求項６に記載の画像形成装置において、
   前記環境データは温度又は湿度であること
   を特徴とする画像形成装置。

Images