JP6366331B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、測定用画像を測定する際の閾値設定処理に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、異なる色のトナーを用いて画像を形成する画像形成部を色成分毎に有している。この色成分毎の画像形成部によって形成されるトナー像は、像担持体に重なるように転写される。画像形成装置は、像担持体上で重ねられたトナー像を記録材に転写した後、定着器の熱と圧力によってトナー像を記録材に定着して、フルカラーの印刷物を生成する。

このような画像形成装置では、色成分毎の画像を像担持体上に重ねて転写したときに各色成分の画像間に位置ずれがあると、記録材上の画像に色ずれが生じてしまう。この問題に対し、測定用画像を像担持体上に形成し、この測定用画像を検出した結果に基づき、画像形成部毎に画像を形成する位置やタイミングを調整するものが知られている。光学式センサを用いて測定用画像を検出する場合、像担持体よりも反射率の低いトナーで形成された画像を検出することができない。そこで、複合パターンを用いて像担持体よりも反射率の低いトナーで形成された画像を検出する画像形成装置がある（特許文献１）。複合パターンとは、像担持体よりも反射率の高いトナーで形成された画像の上に、像担持体よりも反射率の低いトナーで形成される複数の画像を転写した測定用画像である。これにより、光学式センサは、像担持体よりも反射率の低いトナーで形成された複数の画像の間の領域から露出している像担持体よりも反射率の高いトナーで形成された画像領域からの反射光を検出することができる。

特開２０１２−３２３４号公報

しかしながら、反射率の異なる２色（例えばＭとＫ）からなる複合パターンを検出したセンサ出力を、低く設定した閾値で２値化すると、以下に説明する別の問題（色ずれ誤検知等）が生じる。

まず、複合パターンにおけるブラック（Ｋ）の濃度は、環境変動や耐久などに伴い低下することがある。図７（ａ）は、複合パターンのセンサ出力と、閾値で２値化したセンサ出力との関係を示す図である。図７（ｂ）は複合パターンを示す図である。

ブラックの濃度が低下すると、図７（ａ）に示すように、複合パターンＰＴ１からの反射光に応じた検出波形に歪みが生じてしまう。これは、マゼンダとブラックが重なった領域で、薄くなったブラックが透け、マゼンダが見えてしまったことにより、その領域の反射率が高くなった結果、センサ出力が高くなったためである。マゼンダとブラックが重なった領域のセンサ出力が、低く設定した閾値を超えてしまうことがある。そのため、この検出波形を、低く設定した閾値で２値化して、信号の検知タイミングで色ずれ量を算出したとすると、本来のブラックの位置ではなく複合パターンＰＴ１のマゼンダの位置を検知してしまうことになり、色ずれの誤検知に繋がる。

この問題を解消するために、色ずれ補正を行う前に各色の濃度補正を行い、その後、色ずれ補正を行うという方法が考えられる。しかし濃度補正には時間がかかるため、ダウンタイムが増加するという不利が生じる。また、色ずれ補正の毎に濃度補正用の高濃度のパッチを打つことは、中間転写ベルト上のトナーのクリーニング不良を引き起こすことにも繋がる。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、反射率が低い色の画像の濃度が低下した場合でも、その色の位置ずれを精度よく検知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本発明は、異なる色の現像剤を用いて画像を形成する複数の画像形成手段と、前記異なる色に含まれる基準色の画像と前記基準色と異なる他の色の画像との相対的な位置のずれ量を検知するための検知用画像が転写される中間転写体と、前記中間転写体上の前記検知用画像からの反射光を測定し、測定結果に基づく信号値を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された前記信号値と閾値とを比較する比較手段と、前記複数の画像形成手段に複数の検知用画像を形成させ、前記出力手段に前記複数の検知用画像からの反射光を測定させ、前記比較手段に前記出力手段から出力された前記複数の検知用画像からの反射光の測定結果に対応する信号値と前記閾値とを比較させ、前記信号値と前記閾値との比較結果に基づいて前記相対的な位置のずれ量を制御する制御手段と、を有し、前記複数の検知用画像は、第１色のパターン画像の上に前記第１色より反射率の低い第２色のパターン画像を重ねた所定の検知用画像を含み、前記制御手段は、前記複数の画像形成手段によって前記第１色の他のパターン画像の上に前記第２色の他のパターン画像を重ねた設定用画像を形成させ、前記出力手段に前記設定用画像からの反射光を測定させ、前記出力手段から出力された前記設定用画像からの反射光の測定結果に対応する第１信号値と前記出力手段から出力された前記中間転写体からの反射光の測定結果に対応する第２信号値とを比較し、前記第１信号値と前記第２信号値との比較結果に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする。

本発明によれば、反射率が低い色の画像の濃度が低下した場合でも、その色の位置ずれを精度よく検知することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。 色ずれ検出パターン群の検出出力（図（ａ））及び色ずれ検出パターン群（図（ｂ））を示す図である。 複合パターンを示す図である。 現像スリーブと感光体とのギャップにおける現像剤の挙動を示す模式図である。 トナー像後端部の濃度低下前後における、センサ出力と、高い閾値で２値化したセンサ出力との関係を示す図である。 トナー像後端部の濃度低下前後における、センサ出力と、低い閾値で２値化したセンサ出力との関係を示す図である。 複合パターンのセンサ出力と２値化したセンサ出力との関係を示す図（図（ａ））、複合パターンを示す図（図（ｂ））である。 色ずれセンサの構成とその検出方法を示す図である。 色ずれ検出パターンを色ずれセンサが読み取った際の出力波形を示す。 画像形成装置の制御機構を示すブロック図である。 色ずれ検出パターン群（図（ａ））とそれのセンサ出力を２値化したデジタル信号を示す図（図（ｂ））である。 レベル検知用複合パターンの一例を示す側面図である。 オフセット補正設定処理のフローチャートである。 ブラックの濃度低下のない状態で、オフセット補正前後における複合パターンの２値化前のセンサ出力を示す図である。 ブラックの濃度低下のある状態で、オフセット補正前後における複合パターンの２値化前のセンサ出力を示す図である。 色ずれ量算出処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の概略断面図である。

この画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色の画像を形成するための４つの画像形成部５０（５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ）を有する。各画像形成部５０の構成要素は共通であるので、以降、画像形成部５０ごとに各構成要素を区別しないときは同じ符号を用い、区別するときは符号の後にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋに対応してａ、ｂ、ｃ、ｄを付す。

画像形成部５０のそれぞれには、感光ドラムである感光体２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が設けられる。各感光体２の周囲には、感光体２を帯電させるための帯電装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が備えられる。また、帯電した感光体２の表面に対して静電潜像を形成するための光ビーム（レーザ光）を出射するレーザ走査ユニット５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が備えられる。さらに、現像器７（７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ）、クリーナ４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）が備えられる。

現像器７は、現像スリーブ２３（２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ）を有する。各現像器７の現像スリーブ２３は、トナー１２２及びキャリア１２１を含む現像剤を担持する。

半導体レーザを光源とするレーザ走査ユニット５からレーザが照射されて感光体２の表面に静電潜像が形成される。感光体２の静電潜像は現像器７により現像されてトナー像となり、各色のトナー像は、一次転写部６（６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ）で、像担持体としての中間転写ベルト８に順次重ね合わせられる。

中間転写ベルト８は、不図示の駆動部により支持ローラ１０、１１、２１を介して回転駆動される。中間転写ベルト８に重ね合わせられた各色のトナー像は二次転写部２２まで搬送され、二次転写部２２に搬送されてくるシートＳに一括転写される。クリーナ４は、感光体２の表面に残留するトナーを除去する。クリーナ１２は、中間転写ベルト８に残留するトナーを除去する。

二次転写部２２で４色のトナー像が一括転写されたシートＳは、定着器２６に搬送されて未定着のトナー像を熱定着され、その後、排紙ローラ２９を介して排紙トレイ２５に排出される。

一方、シートＳは、給紙カセット１７または手差しトレイ１３等から搬送路に給紙され、静電搬送手段３０で横位置を補正されて、レジストローラ１６でタイミングをとられつつ二次転写部２２へ搬送される。

その際、給紙カセット１７からシートＳを搬送路に給紙するためのピックアップローラ１８、１９、縦パスローラ２０、レジストローラ１６等の用紙搬送部は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモータにより駆動される。また、手差しトレイ１３からシートＳを搬送路に給紙するためのピックアップローラ１４、１５等の用紙搬送部についても、同様に、各々独立したステッピングモータにより駆動される。

両面印刷時には、定着器２６を通過したシートＳは、排紙ローラ２９から両面反転パス２７に導かれた後、逆方向に反転搬送されて両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通過したシートＳは再び縦パスローラ２０を通って同様にして二次転写部２２に搬送される。二次転写部２２に搬送されたシートＳの裏面には、中間転写ベルト８から各色のトナー像が一括転写され、転写後のシートＳは定着器２６及び排紙ローラ２９を介して排紙トレイ２５に排出される。

画像形成装置１では、中間転写ベルト８における感光体２ｄの下流側において、中間転写ベルト８の表面に近接して色ずれセンサ４０が配置される。色ずれセンサ４０は、感光体２ａ〜２ｄから中間転写ベルト８に転写された色ずれ検出用のトナーパターンである色ずれ検出パターンを検出するためのもので、例えば、光学式の構成が採用される。色ずれセンサ４０の駆動タイミングは、不図示の同期手段により制御される。

図８は、色ずれセンサ４０の構成とその検出方法を示す図である。

色ずれセンサ４０は、発光部５１及び受光部５２を有し、発光部５１からの光を受けた対象物の反射光を受光部５２が検出する構成になっている。発光部５１から出射した光は発光部５１の対向位置にある中間転写ベルト８あるいは中間転写ベルト８上の色ずれ検出パターンに照射され、そして反射した光が受光部５２に入射する。受光部５２に入射する光量に応じて発光部５１の出力電位が変化する。従って色ずれセンサ４０は、受光部５２の受光光量に応じた信号を出力する出力手段となる。

図９は、中間転写ベルト８上の色ずれ検出パターンを色ずれセンサ４０が読み取った際の出力波形を示す。中間転写ベルト８からの反射光を受光した際の色ずれセンサ４０の出力信号はレベルＬ１である。有彩色の色ずれ検出パターンは中間転写ベルト８より反射率が高いため、色ずれ検出パターンからの反射光を受光した際の色ずれセンサ４０の出力信号のピークは、レベルＬ１より高いレベルＬ２となる。このレベルＬ２とレベルＬ１との間のレベルに閾値を設定し、出力信号のうち閾値を超える成分から、色ずれ検出パターンの検知信号を２値化することができる。

後述するＣＰＵ７０のパターン読取部７１２（図１０）は、２値化されたデジタル信号であるセンサ出力（２値化）の立ち上がりエッジ９１ａと立ち下がりエッジ９１ｂとから、センサ出力（２値化）の中央値９１ｃを算出する。この中央値９１ｃが、色ずれ検出パターンの搬送方向における検知タイミングとなる。なお、本実施形態において、中央値９１ｃを検知タイミングとして規定しているが、例えば、立ち上がりエッジ９１ａを検知タイミングとして規定してもよく、或いは、立下りエッジ９１ｂを検知タイミングとして規定してもよい。

図１０は、画像形成装置１の制御機構を示すブロック図である。

ＣＰＵ７０は、画像形成装置１における制御システムの中枢であり、各種命令をコントロールしている。ＣＰＵ７０は、閾値調整部７１１、パターン読取部７１２、色ずれ量算出部７１３、発光制御部７１４、Ａ／Ｄコンバータ７１５、パターン形成部７１７、オフセット補正部７１８を備える。

ＣＰＵ７０には、ＲＡＭ７１、画像処理制御部７４、レーザ制御部７５が接続される。ＣＰＵ７０による制御は、ＲＯＭ７３に格納されている制御プログラムに基づいて行われる。色ずれセンサ４０は、ＣＰＵ７０に接続されると共に、引算回路７７、コンパレータ７２を介してＣＰＵ７０に接続される。また、引算回路７７、ピークホールド回路７６がＣＰＵ７０に接続される。

色ずれセンサ４０は、色ずれ検出パターンを読み取った検出信号を出力し、その検出信号が引算回路７７を介してコンパレータ７２に入力される。コンパレータ７２に入力されたセンサ出力である検出信号は、ＣＰＵ７０によって設定される閾値ｔｈで２値化される。２値化された検知信号はＣＰＵ７０に入力される。ピークホールド回路７６は、後述するオフセット補正設定処理の際に色ずれセンサ４０の出力レベルをホールドし、ＣＰＵ７０に取り込むのに用いられる。

ＣＰＵ７０の閾値調整部７１１は、コンパレータ７２で用いられる閾値ｔｈの設定を行う。パターン読取部７１２は、上述したように、色ずれ検出パターンの中央値９１ｃを算出することで色ずれ検出パターンの検知タイミングを算出する。色ずれ量算出部７１３は、パターン読取部７１２により算出された検知タイミングから色ずれ量を算出する。

発光制御部７１４は、色ずれセンサ４０の発光部５１の発光制御を行う。Ａ／Ｄコンバータ７１５は、色ずれセンサ４０の出力レベルをサンプリングするのに用いられる。パターン形成部７１７は、色ずれ検出パターンを形成する際にそのためのデータをレーザ制御部７５に送る。オフセット補正部７１８は色ずれセンサ４０が中間転写ベルト８を検知したときの出力レベルに基づきＧＮＤレベルを設定するためのオフセット補正値を設定する。ＣＰＵ７０は引算回路７７に補正レベルを設定することでオフセット補正を行う。

ここで色ずれ検出方法について詳しく説明する。図２（ａ）は、測定用画像の検出出力を示す図である。図２（ｂ）は、測定用画像（色ずれ検出パターン）を示す図である。

色ずれ検出パターンには、Ｙ、Ｍ、Ｃの単色のパターンと、ＭとＫからなる複合パターンＰＴ１とがあり、これらが像担持体上（中間転写ベルト８上）に形成される（図２（ｂ））。これらの測定用画像の反射光を光学センサ（色ずれセンサ４０）で検出した場合、センサ出力で示す検出波形が得られる。

図２（ａ）では、センサ出力と、閾値を用いてセンサ出力を２値化したデジタル信号との関係を示している。像担持体の反射率より有彩色のトナーの測定用画像の反射率が高いため、センサ出力は、有彩色の測定用画像の検出時の方が高くなる。ただし、ブラックのトナーの測定用画像の反射率は像担持体の反射率より低いため、センサ出力は、ブラックの画像の検出時の方が低くなる。

センサ出力が閾値で２値化されることでパルス波形とされ、このパルス波形の入力タイミング等から色ずれ量が算出される。ここで、複合パターンＰＴ１について図３を用いて説明する。

図３は、複合パターンＰＴ１を中間転写ベルトの表面に垂直な方向から見た図に、側方から見た模式図を併せて示した図である。

複合パターンＰＴ１は、有彩色であるマゼンダパターンの一部に、無彩色であるブラックパターンを所定の間隔だけ離して覆い被せるように重ねたパターンである。マゼンダに対しブラックの色ずれが生じた場合、センサ出力のタイミングがシフトするので、色ずれを検知することができる。このようにして色ずれ検知を行うのが一般的であるが、そこには下記に説明する現象によって生じる問題がある。

一般に、トナーとトナーを帯電させるキャリアとを含む現像剤によってトナー像を形成する２成分現像の画像形成装置では、通常、現像剤を担持する現像スリーブと感光体と間に周速差を設けている。これは、感光体上に形成される静電潜像を現像するときのトナーの現像性を高めるためである。現像の際、感光体の回転方向後端部において感光体上に現像されるトナー像の濃度については、回転方向における上流側の濃度が、中央部の濃度より低下するという現象が発生する。このようなトナー像の後端部の濃度低下の原因について、図４を用いて詳しく説明する。

図４（ａ）、（ｂ）は、現像スリーブと感光体とのギャップにおける現像剤の挙動を示す模式図である。

トナー像の形成に用いられる現像剤は、トナー１２２(黒色の粒)とトナー１２２を帯電させるキャリア１２１(白抜きの粒)とを含んでいる。図４（ａ）に示すように、現像スリーブ２３上ではキャリア１２１が穂状になった磁気穂が形成される。磁気穂にはキャリア１２１と逆極性のトナー１２２が付着している。感光体２の回転速度と現像スリーブ２３の回転速度が等速である場合、磁気穂に付着しているトナー量が、静電潜像を現像するために必要なトナー量に対して少なくなることがある。

一方、現像スリーブ２３の回転速度が感光体２の回転速度よりも速い場合、感光体２と現像スリーブ２３とのギャップに供給されるトナー量が増加する。このように、感光体２の回転速度より現像スリーブ２３の回転速度を速くすることによってトナーが不足することがなくなるので、高濃度の画像を形成する場合であっても画像濃度が低下しない。

キャリア１２１は正電荷に、トナー１２２は負電荷にそれぞれ帯電される。感光体２上の静電潜像は光ビームによって露光されることによって正に帯電された領域１２５であるとする。

磁気穂が感光体２に近づくと、磁気穂に付着しているトナー１２２が感光体２の静電潜像に引き寄せられ、静電潜像がトナー１２２（Ａで示す磁気穂のトナー）によって現像される（図４（ａ））。

一方、感光体２の表面の移動方向における静電潜像（領域１２５）の後端側には、正に帯電した露光電位領域と負に帯電した帯電電位領域との境界部が存在する。帯電電位領域は負に帯電しているため、露光電位領域に後続する帯電電位領域に磁気穂が近づくことによって、磁気穂に付着したトナー１２２（Ｂで示す磁気穂のトナー）が感光体２から離れる方向に移動する。それによって、領域１２５の後端部に近い位置にある磁気穂の先端部のキャリア１２１が露出してくる。

現像スリーブ２３の回転速度は感光体２の回転速度よりも速いため、先端にキャリア１２１が露出した磁気穂が次々に静電潜像（領域１２５）の後端部に近づく。そのため、図４（ｂ）に示すように、感光体２上の領域１２５の後端部のトナー１２２が、磁気穂の先端に露出したキャリア１２１に引き戻される。すると、現像されたトナー像の後端部の濃度が所定の濃度よりも低下する。

図５、図６で、このようなトナー像後端部の濃度低下前後における、センサ出力と、閾値で２値化したセンサ出力との関係を、異なる閾値を対比して説明する。

図５に示すように、感光体２の回転方向における後端部の濃度が低下していない正常濃度の色ずれ検出パターンのセンサ出力を閾値で２値化した信号を２値化信号４−１とする。後端部の濃度が低下した色ずれ検出パターンのセンサ出力を閾値で２値化した信号を２値化信号４−２とする。２値化に用いる閾値をセンサ出力のピークレベルの半分程度に高く設定した場合、正常濃度時の２値化信号４−１と、後端濃度低下時の２値化信号４−２とでは、検知タイミングに誤差が生じてしまう。

一方で、図５と同様の波形において、２値化するための閾値を、センサ出力のピークレベルの１０分の１程度に低く設定した場合の波形は図６に示すものとなる。

色ずれ検出パターンの後端部の濃度が低下したとしても、センサ出力が上がり始めるタイミングには変わりがない。そのため、２値化するための閾値を低く設定することで、正常濃度時の２値化信号５−１と、後端濃度低下時の２値化信号５−２とで、検知タイミングにほとんど誤差が生じなくなる。

こうした理由で、色ずれ検出パターンを検出したセンサ出力を２値化するための閾値は低く設定されるのが一般的である。

しかしながら、図７でも説明したように、複合パターンＰＴ１を検出したセンサ出力を、低く設定した閾値で２値化して、信号の検知タイミングで色ずれ量を算出したとすると、色ずれの誤検知のおそれがある。

そこで本実施の形態では、詳細は後述するように、オフセット補正の補正レベルの設定のために、複合パターンＰＴ１とは異なるレベル検知用複合パターンを用いる。

ところで、ＣＰＵ７０が上述したオフセット補正を行う主な理由は、中間転写ベルト８の検知レベルが一定ではなく中間転写ベルト８のグロスが耐久によって低下し、色ずれセンサ４０への乱反射光が増加することに対処することにある。乱射光が増加することで、中間転写ベルト８の検知レベルが上昇してくる。前述のように、色ずれ検出パターンの後端部の濃度低下への対策として閾値ｔｈを低く設定した場合において、中間転写ベルト８の検知レベルが上昇し過ぎて閾値ｔｈを越えると２値化できなくなる。これを防ぐためにオフセット補正を行うのである。

本実施の形態においては、色ずれ検出パターンは、色ごとに、画像形成部５０で感光体２ａ〜２ｄにトナー像として形成されて中間転写ベルト８に転写される。各色の色ずれ検出パターンと色ずれ量の算出について図１１で説明する。

図１１（ａ）は、像担持体上に形成される色ずれ検出パターン群を示す図である。図１１（ｂ）は、色ずれ検出パターン群のセンサ出力を２値化したデジタル信号を示す図である。

中間転写ベルト８の幅方向、移動方向（搬送方向）が、それぞれ感光体２における主走査方向、副走査方向に対応する。色ずれ検出パターン群１１０は、色ずれ検知用画像であり、基準色であるマゼンタ（Ｍ）パターンと、イエロー（Ｙ）パターンと、シアン（Ｃ）パターンと、複合パターンＰＴ１との集合体である。Ｍ、Ｙ、Ｃのパターンは有彩色の単独トナーパターンである。複合パターンＰＴ１は、無彩色のブラックのトナー像の形成位置を検知するためのトナーパターンであり、ＣＰＵ７０により制御されて画像形成部５０Ｍ、５０Ｋにより形成される。主走査方向及び副走査方向の色ずれ量を算出するために、いずれのパターンも、中間転写ベルト８の移動方向に対して異なる方向に４５度傾けられている。基準色であるＭパターンにより、Ｙ、Ｃ、ＰＴ１のパターンが各々挟まれるように配置される。

複合パターンＰＴ１については、図３で説明したような構成となっており、マゼンタのトナー像の上にブラックのトナー像を所定の間隔だけ離して、ブラックのトナー像の少なくとも一部が被さるように形成される。図３の例では、中間転写ベルト８の移動方向におけるＭパターンの前端部と後端部とに重なるようにＭパターンをＫパターンが覆い、前側のＫパターンと後ろ側のＫパターンとが保つ間隙からＭパターンが露出している。

図１１（ｂ）に示すように、色ずれ検出パターン群１１０の各パターンのセンサ出力がコンパレータ７２において閾値で２値化されて、デジタル信号１１１が得られる。ＣＰＵ７０は、デジタル信号１１１における各色の信号の時間間隔Ｙ１、Ｙ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｋ１、Ｋ２、Ｙ３、Ｙ４・・・を測定して、これらのデータを順次、ＲＡＭ７１に格納する。ＣＰＵ７０は、格納したデータを基に、中間転写ベルト８の移動方向と幅方向とにおける、マゼンタ（Ｍ）に対する各色の相対的な位置を検知、すなわち色ずれ量を算出する。

例えば、中間転写ベルト８の移動方向におけるマゼンタ（Ｍ）に対するイエロー（Ｙ）の色ずれ量ΔＨｙは、ΔＨｙ＝{（Ｙ４−Ｙ３）／２−（Ｙ２−Ｙ１）／２}／２で算出される。また、中間転写ベルト８の幅方向におけるマゼンタ（Ｍ）に対するイエロー（Ｙ）の色ずれ量ΔＶｙは、ΔＶｙ＝{（Ｙ４−Ｙ３）／２＋（Ｙ２−Ｙ１）／２}／２で算出される。マゼンタ（Ｍ）に対するＣ、Ｋの相対的な色ずれ量（ΔＨｃ、ΔＨｋ、ΔＶｃ、ΔＶｋ）についても同様にして算出できる。

ＣＰＵ７０は、画像処理制御部７４を制御して、色ずれ量ΔＨ、ΔＶに基づいて、Ｙ、Ｃ、Ｋの画像書き出しタイミングを制御することで、色ずれ補正を実行する。すなわち、ΔＨ、ΔＶがなくなるようにレーザ走査ユニット５のレーザ光の出射タイミングを制御する。

次に、ＣＰＵ７０が行うオフセット補正の補正レベルの設定、閾値の設定、及び色ずれ量算出に関するシーケンスについて図１２〜図１６を用いて説明する。オフセット補正の補正レベルを設定するためのシーケンスが、本発明の特徴の１つとなる。オフセット補正の補正レベルの設定には、複合パターンＰＴ１とは異なるレベル検知用複合パターンが用いられる。

図１２は、レベル検知用複合パターンの一例を示す側面図である。

このレベル検知用複合パターンＰＴ２（第２の測定用画像）は、ＣＰＵ７０により制御されて画像形成部５０Ｍ、５０Ｋにより形成される。レベル検知用複合パターンＰＴ２（以下、「複合パターンＰＴ２」と略記することもある）は、中間転写ベルト８上に形成された第１色であるマゼンダ（Ｍ）パターンの上に第２色であるブラック（Ｋ）パターンが重畳されて形成される。ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の検知レベルと複合パターンＰＴ２の検知レベルとを比較し、その結果からオフセット補正の補正レベルを引算回路７７に対して設定する。

図１３は、オフセット補正設定処理のフローチャートである。この処理は、例えば、画像形成装置１の電源がＯＮにされた時に実行される。あるいは、この処理は定期的に実行されてもよいし、色ずれ量算出の実行前に実行されてもよい。

まず、ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の回転を開始させ（ステップＳ１０１）、画像形成部５０Ｍ、５０Ｋを制御してレベル検知用複合パターンＰＴ２を形成させる（ステップＳ１０２）。従って、ＣＰＵ７０は、第２の形成手段としての役割を果たす。そしてＣＰＵ７０は、タイマカウントを開始する（ステップＳ１０３）。次に、ＣＰＵ７０は、色ずれセンサ４０の発光部５１を点灯させ（ステップＳ１０４）、タイマのカウント値が所定値（複合パターンＰＴ２が検出位置に到達するのに要する時間に相当する値）に到達したか否かを判別する（ステップＳ１０５）。

その判別の結果、タイマのカウント値が所定値に達すると、ＣＰＵ７０は、複合パターンＰＴ２のサンプリング（色ずれセンサ４０により読み取った出力レベルのサンプリング）を開始する（ステップＳ１０６）。このサンプリングは例えば４ｍｓｅｃ周期で行われる。そしてＣＰＵ７０は、８回のサンプリングが完了した否かを判別する（ステップＳ１０７）。このサンプリング周期や回数は例示に限定されない。

８回のサンプリングが完了すると、ＣＰＵ７０は、サンプリング値の最大値と最小値を除いた６個のサンプリング値からそれらの平均値ＶＣＯＭＰａｖｅ（第２の出力）を算出する（ステップＳ１０８）。そしてＣＰＵ７０は、算出した平均値ＶＣＯＭＰａｖｅをＲＡＭ７１に格納する（ステップＳ１０９）。ここで、平均値ＶＣＯＭＰａｖｅの算出において最大値と最小値を除くことは必須でない。この平均値ＶＣＯＭＰａｖｅが、複合パターンＰＴ２の検知レベルとなる。なお、複合パターンＰＴ２の上側のＫパターンが検知されるから、仮にブラック（Ｋ）の濃度が環境変動や耐久などに伴い低下すると、平均値ＶＣＯＭＰａｖｅもそれに応じて高い値となる。

次にＣＰＵ７０は、サンプリング終了後、所定時間（例えば、１００ｍｓｅｃ）の経過を待ち（ステップＳ１１０）、所定時間が経過すると、ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の表面のサンプリングを開始する（ステップＳ１１１）。このサンプリングは例えば４ｍｓｅｃ周期で行われる。そしてＣＰＵ７０は、８回のサンプリングが完了した否かを判別する（ステップＳ１１２）。このサンプリング周期や回数は例示に限定されない。

８回のサンプリングが完了すると、ＣＰＵ７０は、サンプリング値の最大値と最小値を除いた６個のサンプリング値からそれらの平均値ＶＩＴＢａｖｅ（第１の出力）を算出する（ステップＳ１１３）。そしてＣＰＵ７０は、算出した平均値ＶＩＴＢａｖｅをＲＡＭ７１に格納する（ステップＳ１１４）。ここで、平均値ＶＩＴＢａｖｅの算出において最大値と最小値を除くことは必須でない。この平均値ＶＩＴＢａｖｅが、中間転写ベルト８の検知レベルとなる。

次に、ＣＰＵ７０は、ＲＡＭ７１に格納したＶＣＯＭＰａｖｅ値とＶＩＴＢａｖｅ値とを比較し、ＶＣＯＭＰａｖｅ＞ＶＩＴＢａｖｅが成立するか否かを判別する（ステップＳ１１５）。

その判別の結果、ＶＣＯＭＰａｖｅ値がＶＩＴＢａｖｅ値以下である場合（ＶＣＯＭＰａｖｅ≦ＶＩＴＢａｖｅ）は、ブラック（Ｋ）の濃度低下があまり進行していないと判断される。そこでＣＰＵ７０は、ＶＩＴＢａｖｅ値をオフセット値ＯＦＳに設定する（ステップＳ１１７）。一方、ＶＣＯＭＰａｖｅ値がＶＩＴＢａｖｅ値より大きい場合（ＶＣＯＭＰａｖｅ＞ＶＩＴＢａｖｅ）は、ブラック（Ｋ）の濃度低下が進行し過ぎていると判断される。そこでＣＰＵ７０は、ＶＣＯＭＰａｖｅ値に所定値αを加えた値をオフセット補正値ＯＦＳに設定する（ステップＳ１１６）。

ステップＳ１１６またはステップＳ１１７の後は、図１３の処理が終了する。ＣＰＵ７０は、オフセット補正設定処理（図１３）が終了する度に閾値ｔｈを算出する（設定手段）。その算出タイミングに限定はないが、オフセット補正設定処理（図１３）の終了後であって、色ずれ量算出処理（図１６）の前または途中にＣＰＵ７０は閾値ｔｈを算出する。算出した閾値ｔｈは、ＲＡＭ７１または不揮発メモリに格納される。

オフセット補正によりＧＮＤレベルが設定される。オフセット補正では、オフセット前のＧＮＤレベルに対してオフセット補正値ＯＦＳの分だけオフセットさせた値が、オフセット後のＧＮＤレベルとされる。閾値ｔｈは、オフセット後のＧＮＤレベルを基準として定められる。

ここで閾値ｔｈの設定方法について説明する。閾値ｔｈの設定は、オフセット補正後に実行されるが、電源投入時等に、予め色ずれ検出パターン群１１０の各パターンのピークレベルをサンプリングし、ＲＡＭ７１に格納しておく必要がある。各パターンのピークレベルの抽出はピークホールド回路７６（図１０）によって行われ、ＣＰＵ７０によって４色分のピークレベルの平均化処理が行われる。そして平均化処理された値（ピークホールドレベル４色の平均値）がＲＡＭ７１に格納される。

閾値ｔｈの算出は、ＣＰＵ７０の閾値調整部７１１によって行われ、次の数式１によって算出される。
［数１］
閾値ｔｈ＝｛(色ずれ検出パターンのピークホールドレベル４色の平均値)−(オフセット補正値ＯＦＳ)｝×(Ｒ／１００)
従って、オフセット後のＧＮＤレベルを超える色ずれ検知用パターンの検知レベルのＲ％のレベルが、閾値ｔｈとして算出される。Ｒ％の値は限定されない。ここで、４色の平均値からオフセット補正値ＯＦＳを引いているのは、実際に閾値ｔｈの設定は、引算回路７７を用いてオフセット補正（引算）させた波形に対して行われるからである。オフセット補正値ＯＦＳは、色ずれ検出パターンを形成する前のオフセット補正設定処理（図１３）で算出された値が用いられる。

図１３のステップＳ１１５〜Ｓ１１７で、オフセット補正値ＯＦＳを、ＶＣＯＭＰａｖｅ値とＶＩＴＢａｖｅ値との比較によって設定する理由を図１４、図１５で説明する。

図１４（ａ）、（ｂ）は、ブラックの濃度低下のない状態で、オフセット補正前と補正後とにおいて、複合パターンＰＴ１を色ずれセンサ４０で読み取って得られる検出波形（２値化前のセンサ出力）を示す図である。図１５（ａ）、（ｂ）は、ブラックの濃度低下のある状態で、オフセット補正前と補正後とにおいて、複合パターンＰＴ１を色ずれセンサ４０で読み取って得られる検出波形（２値化前のセンサ出力）を示す図である。

ところで、複合パターンＰＴ２はマゼンダの上にブラックが重なったパターンである。従って、複合パターンＰＴ１におけるマゼンダの上にブラックが重なった領域を読み取った際の検知レベルは、複合パターンＰＴ２を読み取って得た平均値ＶＣＯＭＰａｖｅと同等である推定される。

ブラックの濃度が低下していない場合、中間転写ベルト８の検知レベル（ＶＩＴＢａｖｅ値）は、複合パターンＰＴ１におけるＭパターンの上にＫパターンが重なった部分の検知レベル（ＶＣＯＭＰａｖｅ値と同じと推定）より高くなる。Ｋパターンを読み取った際の検出波形は、図１４（ａ）、（ｂ）に示す形となる。

この場合、図１４（ｂ）に示すように、オフセット補正値ＯＦＳを中間転写ベルト８の検知レベルと同じ値に設定することで、ＧＮＤレベルは中間転写ベルト８の検知レベルと一致する。閾値ｔｈはＧＮＤレベルを基準として定まり、ＧＮＤレベルより高い値とされる。

一方、ブラックの濃度が所定以上に低下していた場合、中間転写ベルト８の検知レベル（ＶＩＴＢａｖｅ値）よりも、複合パターンＰＴ１におけるＭパターンの上にＫパターンが重なった部分の検知レベル（ＶＣＯＭＰａｖｅ）の方が高くなる。

しかも、ブラックの濃度が薄くなることによって、マゼンダの露出が多い部分は乱反射光が多くなりセンサ出力も高くなる。そのため、複合パターンＰＴ１におけるマゼンダとブラックが重なった部分の色ずれセンサ４０のセンサ出力がばらつくことになり図１５（ａ）、（ｂ）に示すような出力波形となる。

この場合、仮に、オフセット補正値ＯＦＳを中間転写ベルト８の検知レベル（ＶＩＴＢａｖｅ値）と同じ値に設定したとすると、波形が歪んでいる部分ｄに閾値ｔｈがかかり、色ずれの誤検知につながってしまう。

また、仮に、オフセット補正値ＯＦＳを、ＶＩＴＢａｖｅ値よりも高いＶＣＯＭＰａｖｅ値にしたとすれば、ＧＮＤレベルはＶＣＯＭＰａｖｅ値とされる。しかし、色ずれセンサ４０のセンサ出力のばらつきによっては、このＧＮＤレベルより高い値に設定される閾値ｔｈが、波形が歪んでいる部分ｄにかかるおそれがあり、色ずれの誤検知の可能性が残る。ブラックの濃度が低下した複合パターンＰＴ１の検知ばらつきが大きいために、ＶＣＯＭＰａｖｅ値をそのままオフセット補正値ＯＦＳとしてしまうと、ブラックとマゼンタの重なった領域の値が閾値ｔｈを超えてしまうことがあるからである。

そこで、本実施の形態では、ブラックの濃度が所定以上に低下したと判断される場合（ＶＣＯＭＰａｖｅ＞ＶＩＴＢａｖｅ）には、ＶＣＯＭＰａｖｅ＋αをオフセット補正値ＯＦＳとして設定する。これにより、このＧＮＤレベルより高い値に設定される閾値ｔｈは、波形が歪んでいる部分ｄより確実に高いレベルに位置し、波形が歪んでいる部分ｄにかからなくなる。

なお、基準となる値（ＧＮＤレベル）よりも、色ずれ検出パターンの検知レベルのピーク値に応じた分（所定値α）だけ高い値を閾値ｔｈとして設定したが、閾値ｔｈを算出するための所定値αは例示の値に限定されない。例えば、所定値αは固定値であってもよいし、サンプリングばらつきに応じて可変としてもよい。

次に色ずれ量算出シーケンスについて図１６で説明する。図１６は、色ずれ量算出処理のフローチャートである。この処理は、例えば、主電源がオンされた時、または、規定枚数以上の画像を形成した後、開始される。

まず、ＣＰＵ７０は、オフセット補正設定処理で格納されたオフセット補正値ＯＦＳのデータをＲＡＭ７１から読み出し、オフセット補正部７１８によりオフセット補正を行う（ステップＳ２０１）。次に、ＣＰＵ７０は、オフセット補正後に算出した閾値ｔｈをコンパレータ７２に設定する（ステップＳ２０２）。ここで、オフセット補正処理終了後、続けて色ずれ量算出を行う場合、中間転写ベルト８は回転しているものとし、また色ずれセンサ４０の発光部５１も発光しているものとする。

次に、ＣＰＵ７０は、パターン形成部７１７及び画像形成部５０を制御して、中間転写ベルト８上に、複合パターンＰＴ１を含む色ずれ検出パターン群１１０（図１１（ａ））を形成させる（ステップＳ２０３）。従って、ＣＰＵ７０は、第１の形成手段としての役割を果たす。

次に、ＣＰＵ７０は、色ずれ検出パターン群１１０を色ずれセンサ４０が読み取って得られるセンサ出力から、上述したように、パターン読取部７１２及び色ずれ量算出部７１３により色ずれ量（ΔＨ、ΔＶ）を算出する（ステップＳ２０４）。すなわち、色ずれ検出パターン群１１０の各パターンのセンサ出力を閾値ｔｈで２値化したデジタル信号１１１（図１１（ｂ））から各色の位置ずれが検知される（色ずれ量の算出）。従って、ＣＰＵ７０は、複合パターンＰＴ１等の位置を検知する検知手段としての役割を果たす。

次に、ＣＰＵ７０は、発光制御部７１４を制御して、色ずれセンサ４０の発光部５１を消灯し（ステップＳ２０５）、さらに中間転写ベルト８を停止させて（ステップＳ２０６）、図１６の処理を終了させる。

この処理で算出した色ずれ量に基づいて、ＣＰＵ７０は、色ずれ補正を実行する。

本実施の形態によれば、色ずれセンサ４０の、中間転写ベルト８からの反射光に応じた第１の出力（ＶＩＴＢａｖｅ）と複合パターンＰＴ２からの反射光に応じた第２の出力（ＶＣＯＭＰａｖｅ）とに基づいてオフセット補正値ＯＦＳが設定される。そしてオフセット補正値ＯＦＳに基づいて閾値ｔｈが設定される。また、色ずれ量算出においては、複合パターンＰＴ１からの反射光に応じた色ずれセンサ４０の出力と閾値ｔｈとに基づいて、複合パターンＰＴ１の位置（実質的にＭに対するＫの色ずれ）が検知される。同様に、色ずれ検出パターン群１１０の各パターンからの反射光に応じた色ずれセンサ４０の出力と閾値ｔｈとに基づいて、Ｙ、Ｃの位置（Ｍに対する色ずれ）が検知される。これにより、反射率が低い色（ブラック（Ｋ））の画像の濃度が低下した場合でも、その色（Ｋ）の位置ずれを精度よく検知することができる。そして、算出された色ずれ量に基づいて色ずれ補正が実行されるので、環境変動や耐久等で反射率が低い色の濃度が低下した場合であっても、色ずれ補正を精度良く実行することができる。

特に、ＶＣＯＭＰａｖｅ＞ＶＩＴＢａｖｅである場合は、ＶＣＯＭＰａｖｅ値に所定値αを加えた値がオフセット補正値ＯＦＳに設定される。これにより、色ずれセンサ４０のセンサ出力のばらつきにより、ブラックとマゼンタの重なった領域のセンサ出力が閾値ｔｈを超えることを回避でき、色ずれ量の算出を精度よく行うことができる。

また、色ずれ補正を行う前に各色の濃度補正を行う必要がないので、ダウンタイムが増加することを回避することができる。また、色ずれ補正の毎に濃度補正用の高濃度のパッチを打つ必要がないので、中間転写ベルト８上のトナーのクリーニング不良を引き起こしにくくなる。

なお、オフセット補正設定処理（図１３）においてオフセット補正値ＯＦＳの格納先はＲＡＭ７１に限られず、不揮発メモリでもよい。不揮発メモリに記憶された場合、主電源が一旦オフになって改めてオンになった後、ＣＰＵ７０は、色ずれ量算出処理（図１６）を行う際にオフセット補正値ＯＦＳを読み出してもよい。

なお、基準色はマゼンタ（Ｍ）としたが、中間転写ベルト８よりも反射率が高い他の有彩色を基準色としてもよい。また、複合パターンＰＴ１、ＰＴ２を構成するトナー色も例示に限定されない。すなわち、複合パターンＰＴ１、ＰＴ２において、下側のパターンの色よりも上側に重なるパターンの色の方が、反射率が高い色であればよい。

なお、本実施の形態では基準色を含む４色の色ずれ補正を例示したが、複数色を対象とすればよく、４色に限られない。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

８ 中間転写ベルト
４０ 色ずれセンサ
５０ 画像形成部
７０ ＣＰＵ
ＰＴ１ 複合パターン
ＰＴ２ レベル検知用複合パターン
ＶＩＴＢａｖｅ、ＶＣＯＭＰａｖｅ 平均値

Claims (7)

1. 異なる色の現像剤を用いて画像を形成する複数の画像形成手段と、
   前記異なる色に含まれる基準色の画像と前記基準色と異なる他の色の画像との相対的な位置のずれ量を検知するための検知用画像が転写される中間転写体と、
   前記中間転写体上の前記検知用画像からの反射光を測定し、測定結果に基づく信号値を出力する出力手段と、
   前記出力手段により出力された前記信号値と閾値とを比較する比較手段と、
   前記複数の画像形成手段に複数の検知用画像を形成させ、前記出力手段に前記複数の検知用画像からの反射光を測定させ、前記比較手段に前記出力手段から出力された前記複数の検知用画像からの反射光の測定結果に対応する信号値と前記閾値とを比較させ、前記信号値と前記閾値との比較結果に基づいて前記相対的な位置のずれ量を制御する制御手段と、を有し、
   前記複数の検知用画像は、第１色のパターン画像の上に前記第１色より反射率の低い第２色のパターン画像を重ねた所定の検知用画像を含み、
   前記制御手段は、前記複数の画像形成手段によって前記第１色の他のパターン画像の上に前記第２色の他のパターン画像を重ねた設定用画像を形成させ、前記出力手段に前記設定用画像からの反射光を測定させ、前記出力手段から出力された前記設定用画像からの反射光の測定結果に対応する第１信号値と前記出力手段から出力された前記中間転写体からの反射光の測定結果に対応する第２信号値とを比較し、前記第１信号値と前記第２信号値との比較結果に基づいて前記閾値を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準色は前記第１色であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２色はブラックであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記所定の検知用画像は、前記第１色のパターン画像の一部が前記第２色のパターン画像に覆われていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記出力手段は、前記検知用画像からの乱反射光を測定する受光素子を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記基準色の画像に対する前記他の色の画像の画像書き出しタイミングを前記信号値と前記閾値との比較結果に基づいて補正することによって、前記相対的な位置のずれ量を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記第１信号値が前記第２信号値以下である場合、所定のタイミングにおいて形成された前記複数の検知用画像からの反射光の測定結果に対応する信号値と前記第２信号値とに基づいて前記閾値を設定し、
   前記制御手段は、前記第１信号値が前記第２信号値より大きい場合、前記所定のタイミングにおいて形成された前記複数の検知用画像からの反射光の測定結果に対応する信号値と前記第１信号値とに基づいて前記閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。