(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成部によって像担持体上に形成されたパターン画像を光学的に検出する検出センサを備え、検出センサの検出結果に基づいて画像形成部の動作状態を制御する画像形成装置において、
像担持体に、主走査方向に平行な第１パターン画像と、副走査方向の位置を階段状に変位させた主走査方向に平行な複数の線分を含む第２パターン画像と、からなり、前記複数の線分のそれぞれの範囲において該第１パターン画像及び第２パターン画像が何れも主走査方向及び副走査方向について前記検出センサよりも大きい初期パターン画像を形成し、
像担持体に形成された初期パターン画像についての検出センサの検出結果に基づいて、像担持体と検出センサとの位置関係を検出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なるタイミングで検出センサに対向する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なる時間にわたって検出センサに対向する形状を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出センサにより単一のパターン画像を複数回検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均値を検出センサの検出結果として確定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記パターン画像が、検出センサの検出信号に基づいて画像形成部による像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正用のパターン画像であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検出センサは、画像形成部によって像担持体上に形成された黒色のパターン画像を光学的に検出する黒色トナー検出センサ、及び、カラーのパターン画像を光学的に検出するカラートナー検出センサであり、
黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとを主走査方向において所定の間隔で一体的に配置し、
黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方のセンサについて像担持体に形成された黒色トナー又はカラートナーの初期パターン画像についての検出結果に基づいて像担持体との位置関係を検出するとともに、残る他方のセンサについては前記一方のセンサの検出結果と前記所定の間隔とから像担持体との位置関係を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子写真方式の画像形成によってトナー像を形成する画像形成装置であって、検出センサによるパターン画像の検出結果に基づいて画像形成部の動作状態を設定する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
感光体の表面に光導電作用によって形成された静電潜像をトナー像に顕像化した後に記録媒体上に転写する電子写真方式の画像形成を行う複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置として、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（黒）等の複数色のトナーのそれぞれによってトナー像を形成し、これらのトナー像を記録媒体上に直接又はトナー像担持体を介して重ね合わせることによってカラー画像を形成するようにしたカラー画像形成装置がある。このようなカラー画像形成装置では、記録媒体上における各色のトナー像の転写位置に誤差を生じると、カラー画像の品質が低下する。
【０００３】
そこで、従来のカラー画像形成装置では、特許第２６４２３５１号のように、複数色のトナーのそれぞれを用いて調整用のパターン画像を形成し、形成された各色のパターン画像の互いの位置関係を確認して各色の画像形成タイミングを調整することにより、各色の画像形成位置を一致させるレジスト調整を行うようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のレジスト調整を行うカラー画像形成装置では、画像品質を向上するためにレジスト調整作業を繰り返し行うと、パターン画像の形成のために多量のトナーが消費され、ランニングコストの高騰を招く問題がある。また、パターン画像の形成位置を検出するセンサを設けたものでは、センサの取付位置に誤差を生じた場合にもパターン画像を確実に検出することができるように、センサが検出可能なサイズよりも大きいサイズのパターン画像を形成するのが一般的であり、レジスト調整によるトナーの浪費が深刻化する。さらに、各色のトナー毎に異なるセンサを備えたものでは、カラー画像の形成に用いる全ての色のトナーがレジスト調整に用いられることになり、レジスト調整においてより多量のトナーが浪費される問題がある。このような問題は、センサによるパターン画像の検出結果に基づいて、トナー濃度調整を行う画像形成装置や単色の画像を形成する際の動作状態を制御する画像形成装置においても同様に生じる。
【０００５】
この発明の目的は、センサによるパターン画像の検出結果に基づいてセンサの取付位置を確認し、確認したセンサの取付位置に合わせた適正な位置に最小のサイズでパターン画像を形成することにより、画像形成部の動作状態の制御のためのレジスト調整又はトナー濃度調整等によるトナーの消費量を減少させてランニングコストの低廉化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【０００７】
(1) 画像形成部によって像担持体上に形成されたパターン画像を光学的に検出する検出センサを備え、検出センサの検出結果に基づいて画像形成部の動作状態を制御する画像形成装置において、
像担持体に、主走査方向に平行な第１パターン画像と、副走査方向の位置を階段状に変位させた主走査方向に平行な複数の線分を含む第２パターン画像と、からなり、前記複数の線分のそれぞれの範囲において該第１パターン画像及び第２パターン画像が何れも主走査方向及び副走査方向について前記検出センサよりも大きい初期パターン画像を形成し、
像担持体に形成された初期パターン画像についての検出センサの検出結果に基づいて、像担持体と検出センサとの位置関係を検出することを特徴とする。
【０００８】
この構成においては、像担持体上に形成されたパターン画像を光学的に検出する検出センサと像担持体との位置関係が、検出センサによる初期パターン画像の検出結果に基づいて確認される。したがって、確認した検出センサとの位置関係に応じた像担持体上の位置に画像形成部の動作状態の制御に用いられるパターン画像を形成することにより、そのパターン画像が検出センサによって正確に検出され、画像形成部の動作状態が正確に制御される。また、画像形成部の動作状態の制御に用いるパターン画像を像担持体上の広い範囲に形成する必要がなく、トナーの消費量が減少する。
【０００９】
（２）  前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なるタイミングで検出センサに対向する形状を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成においては、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出タイミングが互いに相違する。したがって、検出センサが初期パターン画像を検出したタイミングから、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサが対向する像担持体上の位置が容易に確認される。
【００１１】
（３）  前記初期パターン画像が、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において互いに異なる時間にわたって検出センサに対向する形状を有することを特徴とする。
【００１２】
この構成においては、像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出時間が互いに相違する。したがって、検出センサが初期パターン画像を連続して検出していた時間から、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサが対向する像担持体上の位置が容易に確認される。
【００１３】
(4) 前記検出センサにより単一のパターン画像を複数回検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均値を検出センサの検出結果として確定することを特徴とする。
【００１６】
この構成においては、像担持体上に形成されたパターン画像が複数回にわたって検出され、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均が検出センサによるパターン画像の検出結果として確定される。したがって、検出センサによるパターン画像の検出結果として、他の検出結果と大きく異なる検出結果を除いた安定した値が得られる。
【００１７】
(5) 前記パターン画像が、検出センサの検出信号に基づいて画像形成部による像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正用のパターン画像であることを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、検出センサによるパターン画像の検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正が行われる。したがって、検出センサの検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングが適正に決定される。
【００１９】
(6) 前記検出センサは、画像形成部によって像担持体上に形成された黒色のパターン画像を光学的に検出する黒色トナー検出センサ、及び、カラーのパターン画像を光学的に検出するカラートナー検出センサであり、
黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとを主走査方向において所定の間隔で一体的に配置し、
黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方のセンサについて像担持体に形成された黒色トナー又はカラートナーの初期パターン画像についての検出結果に基づいて像担持体との位置関係を検出するとともに、残る他方のセンサについては前記一方のセンサの検出結果と前記所定の間隔とから像担持体との位置関係を検出することを特徴とする。
【００２０】
この構成においては、黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとが主走査方向において所定の間隔で一体的に配置してユニット化され、黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方について初期パターン画像を用いたセンサ位置検出処理によって取付位置の誤差を検出し、残る他方のセンサについては一方のセンサの検出結果とユニット内における両センサの間隔とから取付位置の誤差が算出される。したがって、１回のセンサ位置検出処理を実行するだけで複数の検出センサの取付位置の誤差が求められる。また、検出センサの取付位置の誤差に応じて各画像形成ステーションにおけるトナー濃度調整用のパターン画像の形成位置を変位させることにより、パターン画像を大型化することなく検出センサによってパターン画像が確実に検出される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施形態に係るカラー画像形成装置であるディジタルカラー複写機の構成を示す正面断面の略図である。複写機本体１は、上面に原稿台１１及び図外の操作パネルを配置し、内部に画像読取部１１０、画像形成部２１０及び給紙部２１１を設けて構成されている。原稿台１１１の上面には、両面自動原稿送り装置（ＲＡＤＦ：Ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ  Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ  ）１１２が装着されている。ＲＡＤＦ１１２は、複写機本体１の動作に連動してトレイ上に載置された原稿を１枚ずつ原稿台１１１の上面に給送し、画像読取部１１０による原稿の画像の読取処理が終了した後に原稿台１１１上の原稿を排出トレイに排出する。また、原稿の両面の画像を読み取る両面原稿モード時には、片面の画像の読取が完了した原稿を表裏面を反転して再度原稿台１１１に給送し、画像読取部１１０による両面の画像の読取処理が終了した後に原稿を排出トレイに排出する。なお、ＲＡＤＦ１１２は、原稿台１１１の上面を開閉自在にして支持されており、原稿台１１１の上面に対する原稿の取扱いを手動によって行うことができる。
【００２４】
画像読取部１１０は、原稿台１１１上に載置された原稿の画像を読み取るため、露光ランプ及びミラーを搭載した第１ミラーベース１１３、ミラーを搭載した第２ミラーベース１１４、レンズ１１５及び光電変換素子であるＣＣＤラインセンサ（以下、ＣＣＤという。）１１６を備えている。第１ミラーベース１１３は、透明ガラス体の原稿台１１１の下面に平行に一定速度で往復移動し、露光ランプから照射された光によって原稿台１１１の上面に載置された原稿の画像面を走査する。第２ミラーベース１１４は、原稿台１１１の下面に平行に第１ミラーベース１１３の移動速度の１／２の速度で往復移動し、原稿の画像面からＣＣＤ１１６までの光路長を一定に維持した状態で、露光ランプの光の原稿の画像面における反射光をレンズ１１５に配光する。レンズ１１５は、原稿の画像面における反射光をＣＣＤ１１６の受光面に結像させる。ＣＣＤ１１６は、受光面に結像した光像を順次光電変換した電気信号を出力する。ＣＣＤ１１６は、カラー画像をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色に色分解し、各色について光量に応じた電気信号を出力する３ラインのラインセンサである。ＣＣＤ１１６から出力された電気信号は図外の画像処理部に入力され、Ａ／Ｄ変換処理及び画像処理を施された後に画像データとして画像形成部２１０に供給される。
【００２５】
画像形成部２１０は、駆動ローラ２１４及び従動ローラ２１５に張架された転写搬送ベルト２１６を含む転写搬送ベルト機構２１３の上方に、４つの画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄを配置して構成されている。画像形成部２１０の下方に位置する給紙部２１１は、収納した用紙Ｐを画像形成部２１０の画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける動作に先立って１枚ずつ給紙する。給紙部２１１から給紙された用紙Ｐは、レジストローラ２１２の回転により、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄの動作に同期したタイミングで画像形成部２１０内に導かれる。転写搬送ベルト機構２１３は、レジストローラ２１２によって給紙された用紙Ｐを、矢印Ｚ方向に回転する転写搬送ベルト２１６の周面に静電吸着させて搬送する。転写搬送ベルト２１６の上面には、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄが対向しており、用紙Ｐは転写搬送ベルト２１６の周面に静電吸着した状態で搬送される間に画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄからトナー像が転写される。
【００２６】
転写搬送ベルト２１６の上面を矢印Ｚ方向に搬送された用紙Ｐは、剥離器２２９によって転写搬送ベルト２１６の周面から剥離された後、定着装置２１７によって加熱及び加圧され、トナー像が溶融して用紙Ｐの表面に堅牢に定着する。定着装置２１７を通過した用紙Ｐは、ゲート２１８を経由して排紙ローラ２１９によりゲート２１８を経由して排紙トレイ２２０上に排出される。ゲート２１８は、用紙Ｐの両面に画像を形成する両面複写モード時に、表面に画像を形成した用紙Ｐをスイッチバック搬送路２２１に導く。スイッチバック搬送路２２１に導かれた用紙Ｐは、表裏面を反転して再度レジストローラ２１２に搬送され、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄによって裏面にトナー像を転写された後、定着装置２１７及びゲート２１８を経由して排紙トレイ２２０に排出される。
【００２７】
画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄは、実質的に同一の構成を有している。一例として画像形成ステーションＰａは、感光体ドラム２２２ａ、帯電器２２３ａ、スキャナユニット２２７ａ、現像装置２２４ａ、転写器２２５ａ、及びクリーナ２２６ａを備えている。感光体ドラム２２２ａは、周面の一部を転写搬送ベルト２１６の上面に対向させて矢印Ｆ方向に回転自在に支持されている。帯電器２２３ａは、例えばコロナ放電によって感光体ドラム２２２ａの周面に単一極性の電荷を均一に付与する。スキャナユニット２２７ａは、例えば半導体レーザ素子等の光源（図示せず。）、ポリゴンミラー２４０ａ、ｆθレンズ２４１ａ及びミラー２４２ａ，２４３ａを備えており、画像処理部から供給された画像データによって変調した画像光を感光体ドラム２２２ａの周面に照射する。なお、スキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄに代えて、発光ダイオードアレイ及び結像レンズアレイを備えたＬＥＤヘッドを用いてもよい。ＬＥＤヘッドは、レーザビームスキャナユニットに比較して、可動部がないために静粛性に優れているだけでなく、小型に構成することができるために複数の画像形成ステーションを備えたカラー画像形成装置に適している。
【００２８】
スキャナユニット２２７ａからの画像光の照射を受けた感光体ドラム２２２ａの周面には、光導電作用によって静電潜像が形成される。現像装置２２４ａは、この後に感光体ドラム２２２ａの周面にトナーを供給し、感光体ドラム２２２ａの周面に形成された静電潜像をトナー像に顕像化する。転写器２２５ａは、転写搬送ベルト２１６を挟んで感光体ドラム２２２ａの周面に対向する位置に配置されており、コロナ放電等によって感光体ドラム２２２ａの周面に担持されたトナー像を転写搬送ベルト２１６によって搬送中の用紙Ｐの表面に静電気力によって転写する。
【００２９】
以上のように構成された画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄのそれぞれは、黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像を形成する。したがって、スキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄのそれぞれには、画像処理部から黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色の画像データが供給される。また、現像装置２２４ａ〜２２４ｄのそれぞれには、黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナーが収納されている。これにより、カラー原稿の画像を複写する場合には、感光体ドラム２２２ａ〜２２２ｄのそれぞれの周面に黒色、シアン、マゼンタ及びイエローの各色のトナー像が形成され、転写搬送ベルト２１６の上面に静電吸着して矢印Ｚ方向に搬送される用紙Ｐの表面に順に重ね合わせた状態で転写される。
【００３０】
図２は、上記ディジタルカラー複写機におけるパターン画像検出装置の構成を示す図である。この発明の実施形態に係るディジタルカラー複写機では、複写機本体１に対する電源投入時、及び、所定枚数分の複写作業の終了時毎に、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄのそれぞれにおいて所定のレジストパターン画像を転写搬送ベルト２１６の表面に直接形成し、レジストパターン画像の検出結果に基づいて各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングを調整するレジスト調整を行い、カラー画像における色ズレの発生を防止するようにしている。このため、複写機本体１内の転写搬送ベルト機構２１３には、転写搬送ベルト２１６の表面に形成されたレジストパターン画像を検出するパターン画像検出装置２３０が備えられている。
【００３１】
パターン画像検出装置２３０は、転写搬送ベルト機構２１３においてローラ２１４及び２１５の間の下側で転写搬送ベルト２１６の周面に対向する検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆ、及び、転写搬送ベルト２１６の背面に当接するローラ２３１ａ，２３１ｂをベース２３５に支持して構成されている。ベース２３５には、転写搬送ベルト機構２１３のフレーム２１３ａから突出したピン２１３ｂ，２１３ｃが嵌入する長孔２３４ａ，２３４ｂが形成されているとともに、下端をフレーム２１３ａに係止したスプリング２３３ａ，２３３ｂの上端が係止されている。
【００３２】
この構成により、ベース２３５は、スプリング２３３ａ，２３３ｂの弾性力により、検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆ及びローラ２３１ａ，２３１ｂとともに、下方に付勢されており、転写搬送ベルト２１６においてパターン画像検出装置２３０に対向する部分はローラ２３１ａ，２３１ｂによって下方に押圧され、ローラ２３１ａとローラ１３１ｂとの間において所定の張力が与えられる。これによって、検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆは、ローラ２３１ａとローラ１３１ｂとの間において弛みのない平面状の転写搬送ベルト２１６に対向する。なお、検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆは、発光素子及び受光素子からなる光学センサであり、発光素子から照射された光の転写搬送ベルト２１６の表面における反射光を受光素子によって受光する。
【００３３】
図３は、上記ディジタル複写機において形成されるパターン画像と検出センサとの関係を示す平面図である。この実施形態に係るディジタル複写機では、複写機本体に電源が投入された時、及び、所定枚数の複写を行った後に、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおいて図３に示すレジストパターンＰ１，Ｐ２を転写搬送ベルト２１６上に形成し、形成したレジストパターンＰ１，Ｐ２を検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆによって検出した結果に基づいて、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄのそれぞれについて画像の形成位置を調整するレジスト調整を実施し、用紙上における色ずれを防止する。
【００３４】
レジストパターンＰ１，Ｐ２は、転写搬送ベルト２１６の表面において、転写搬送ベルト２１６の移動方向に直交する方向の両端部近傍の所定領域に順次形成され、各色毎に横線パターンＰ１及び斜線パターンＰ２の２種類のパターンからなる。これを１組の検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆによって読み取る。検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆにおける各受光素子の受光領域の前方にはスリット板が配置されており、検出対象物であるレジストパターンからの反射光以外の光を検出センサ２３２Ｒ，２３２Ｆが検出しないようにすることが考えられる。しかし、図３に示すように、１つの検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）によって横線パターンＰ１と斜線パターンＰ２との２種類の形状のレジストパターンを検出する場合には、スリットの形状によっては横線パターンＰ１と斜線パターンＰ２との間で検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出レベルが変化し、各レジストパターンの通過を正確に検出することができなくなる可能性がある。
【００３５】
例えば、図４に示すように、転写搬送ベルト２１６と検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）との間に配置されたスリット板４００に、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の受光エリア４００ｂの範囲内に含まれるスリット４００ａが形成されており、このスリット４００ａは長手方向を横線パターンＰ１の長手方向に一致させた矩形形状を呈するものとする。この場合、転写搬送ベルト２１６の移動にともなって、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、横線パターンＰ１及び斜線パターンＰ２が検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の下面を順に通過する。
【００３６】
この時、同図（Ｂ）に示すように、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の下面を横線パターンＰ１が通過する間には、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の受光エリア４００ｂは、スリット４００ａの全面において横線パターンＰ１に対向する。これに対して、同図（Ｃ）に示すように、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の下面を斜線パターンＰ２が通過する間には、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の受光エリア４００ｂはスリット４００ａの一部において斜線パターンＰ２に対向せず、転写搬送ベルト２１６の表面に対向する。
【００３７】
このため、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号は同図（Ｄ）に示すように、横線パターンＰ１の検出信号の出力レベルに比較して、斜線パターンＰ２の検出信号の出力レベルが低くなり、斜線パターンＰ２の通過を正確に検出することができなくなる可能性がある。このような場合に、検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号の増幅率を横線パターンＰ１と斜線パターンＰ２とで切り換えることも考えられるが、回路構成が複雑化する問題がある。
【００３８】
そこで、この実施形態に係るディジタル複写機では、図５に示すように、スリット板５００におけるスリット５００ａを、横線パターンＰ１の傾きと斜線パターンＰ２の傾きとの略中間の角度を有する菱形形状としている。即ち、スリット５００ａの長手方向（破線Ｌ１）と転写搬送ベルト２１６の搬送方向である副走査方向とのなす角度θ１は、横線パターンＰ１の長手方向と副走査方向とのなす角度が９０°であることから、斜線パターンＰ２の長手方向（破線Ｌ２）と副走査方向とのなす角度をθ２として、
θ１＝θ２＋（９０−θ２）／２
によって決定される。スリット５００ａの形状をこのように設定することにより、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、横線パターンＰ１及び斜線パターンＰ２に対して略同一の出力レベルの検出信号を検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）から出力させることができる。
【００３９】
なお、スリット５００ａの形状は、図５及び図６に示した形状に限るものではなく、横線パターンＰ１についての検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号の出力レベルと斜線パターンＰ２についての検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）の検出信号の出力レベルとが略一致するものであれば、他の形状とすることができる。
【００４０】
ここで、各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおけるスキャナユニット２２７ａ〜２２７ｄのレーザ走査光学系には光学歪みがある。この歪は、感光体表面を主走査方向に向かって一定速度（ピッチ）で露光走査させるためのＦθレンズ群における光学的歪、感光体表面を主走査方向に向かって露光する光学系の撓み、傾き等により発生するライン画像の湾曲歪等である。特に、コストダウンのためにプラスチックレンズを採用すると、光学的歪が顕著に現れ、結果として感光体上を露光走査する場合の光学特性に歪を生じる。
【００４１】
そこで、この発明の実施形態に係るディジタル複写機では、転写搬送ベルト２１６における搬送方向に直交する方向（主走査方向）の両端部に各パターン画像を形成する際に、走査光学系における左右の光学的歪特性が略同等の領域にパターン画像を形成するようにしている。また、複数の画像形成ステーションが並列配置されたディジタル複写機においては、各画像形成ステーションのスキャナユニットにおける光学的歪特性が略同等の領域にパターン画像を形成するようにしている。実験の結果、像担持体である転写搬送ベルト２１６上の中心から左右に１１５ｍｍの領域にパターン画像を形成したときが最もレジスト補正の結果が安定していた。
【００４２】
これにより、転写搬送ベルト２１６の両端部において一対のパターン画像が一定の位置関係をもって形成されることになり、転写搬送ベルト２１６上に記録される画像の傾き（スキャナユニットにおける転写搬送ベルトの主走査方向に対するレーザ光の傾き）を確実に補正することができる。また、複数の画像形成ステーションにおいて形成された各画像を転写搬送ベルト２１６上において順次重ね合わせる際のレジスト補正（レーザ走査ユニット単体での感光体主走査方向に対するレーザ走査光の傾きが補正と、各記録部における感光体上に記録再現される画像同士の重なり位置補正）が確実に行われ、各画像が所定の位置関係において正確に重ね合わせられ、カラー画像として忠実に再現される。
【００４３】
上記ディジタル複写機のパターン画像検出装置における検出信号の処理方法を以下に説明する。転写搬送ベルト２１６の表面に対して画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄで各色のレジストパターン画像を形成した後、転写搬送ベルト２１６を回転させてパターン画像検出装置２３０の検出センサ２３２Ｒ（２３２Ｆ）にレジストパターン画像を対向させ、各レジストパターン画像の通過時間を検出する。この処理を複数回繰り返して実行し、複数の検出結果のうち最大の値の検出結果、及び、最小の値の検出結果を除外した残りの検出結果の平均値を検出結果とし、この検出結果を用いて画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成処理のレジスト補正を行う。このようにして、複数の検出結果における最大値及び最小値を除外した平均値を検出結果とするため、検出結果の精度を向上することができる。
【００４４】
図７は、上記パターン画像検出装置の回路図である。上記パターン画像検出装置２３０において、検出センサ２３２の発光素子２３２ａから照射された光の反射光の受光素子２３２ｂにおける受光信号は、アンプ２３２ｃを介してコンパレータ２３２ｄの反転入力端子に入力される。転写搬送ベルト２１６の表面における反射光量はレジストパターン画像における反射光量よりも大きい。したがって、転写搬送ベルト２１６の表面において反射した光を受光した受光素子２３２ｂは“Ｈ”レベルの受光信号を出力しており、この時の出力電圧を３Ｖとした場合、コンパレータ２３２ｄの非反転入力端子に入力する閾値電圧を２Ｖとすることにより、コンパレータ２３２ｄの出力信号は“Ｌ”レベルとなる。これに対して、レジストパターン画像において反射した光を受光した受光素子２３２ｂは“Ｌ”レベルの受光信号を出力しており、この時の出力電圧を１Ｖとすると、コンパレータ２３２ｄの非反転入力端子に２Ｖの閾値電圧が入力されているため、コンパレータ２３２ｄの出力信号は“Ｈ”レベルとなる。
【００４５】
このように、受光素子２３２ｂの受光信号をコンパレータ２３２ｄの反転入力端子に入力することにより、レジストパターン画像を検出している状態でパターン画像形成装置２３０から“Ｈ”レベルの検出信号が出力され、レジストパターン画像を検出していない状態でパターン画像形成装置２３０から“Ｌ”レベルの検出信号が出力されることになる。
【００４６】
図８は、上記パターン画像検出装置における検出信号の波形図である。この発明の実施形態に係るディジタルカラー複写機では、パターン画像検出装置２３０の検出信号に基づいて、黒色トナーのパターン画像ＰＰａを基準として、シアントナーのパターン画像ＰＰｂ、マゼンタトナーのパターン画像ＰＰｃ及びイエロートナーのパターン画像ＰＰｄのそれぞれとの間の距離を測定し、この測定結果に基づいて各画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングを調整するレジスト補正を行う。
【００４７】
図８（Ａ）は、画像形成ステーションＰａ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングが適正である場合のパターン画像検出装置２３０の検出信号の波形図である。この場合に、パターン画像ＰＰａのセンタ位置Ｃｋは、検出信号の立ち上がりタイミングＫＴ１と立ち下がりタイミングＫＴ２とから、
Ｃｋ＝（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２
によって求まる。同様に、パターン画像ＰＰｂ〜ＰＰｄのそれぞれのセンタ位置Ｃｃ，Ｃｍ，Ｃｙは、
Ｃｃ＝（ＣＴ１＋ＣＴ２）／２
Ｃｍ＝（ＭＴ１＋ＭＴ２）／２
Ｃｙ＝（ＹＴ１＋ＹＴ２）／２
によって求まる。このようにして求めたパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄの各センタ位置を用いて、パターン画像ＰＰａからパターン画像ＰＰｂ〜ＰＰｄのそれぞれとの間の基準距離ΔＴ１〜ΔＴ３は、
ΔＴ１＝｛（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２｝−｛（ＣＴ１＋ＣＴ２）／２｝
ΔＴ２＝｛（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２｝−｛（ＭＴ１＋ＭＴ２）／２｝
ΔＴ３＝｛（ＫＴ１＋ＫＴ２）／２｝−｛（ＹＴ１＋ＹＴ２）／２｝
によって求まる。
【００４８】
図８（Ｂ）は、画像形成ステーションＰａにおける画像形成タイミングに比較して画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングに誤差を生じている場合におけるパターン画像検出装置２３０の出力信号の波形図である。この場合における黒色トナーのパターン画像ＰＰａと他のパターン画像ＰＰｂ〜ＰＰｄとの間の距離ΔＴ１′〜ΔＴ３′も上記と同様に、
ΔＴ１′＝｛（ＫＴ１′＋ＫＴ２′）／２｝−｛（ＣＴ１′＋ＣＴ２′）／２｝
ΔＴ２′＝｛（ＫＴ１′＋ＫＴ２′）／２｝−｛（ＭＴ１′＋ＭＴ２′）／２｝
ΔＴ３′＝｛（ＫＴ１′＋ＫＴ２′）／２｝−｛（ＹＴ１′＋ＹＴ２′）／２｝
によって求まる。
【００４９】
したがって、画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおけるレジスト補正量Ａ１〜Ａ３は、
Ａ１＝ΔＴ１−ΔＴ１′
Ａ２＝ΔＴ２−ΔＴ２′
Ａ３＝ΔＴ３−ΔＴ３′
となる。このレジスト補正量Ａ１〜Ａ３が、正の値である場合には画像形成ステーションＰａにおける画像形成タイミングに対して画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングが早く、負の値である場合には画像形成ステーションＰａにおける画像形成タイミングに対して画像形成ステーションＰｂ〜Ｐｄにおける画像形成タイミングが遅いことを意味する。前述のように、上記のレジスト補正量を算出する処理を複数回実行し、最大値及び最小値を除外する等により所定のレベル範囲にある複数の算出結果の平均をレジスト補正量として確定する。
【００５０】
このように、転写搬送ベルト２１６上に形成したパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄを複数回にわたって検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均を検出センサによるパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄの検出結果として確定することにより、他の検出結果と大きく異なる検出結果を除外して、常に所定レベルの範囲に含まれる安定した検出結果を得ることができる。
【００５１】
なお、このような効果は、画像形成処理におけるレジスト調整用のパターン画像の検出センサの検出値に限らず、検出センサを用いて検出対象を検出する信号処理装置に一般的に適用することができる。
【００５２】
上記のようにして、転写搬送ベルト２１６上に形成されたパターン画像の検出結果に基づいて、各画像形成ステーションにおける画像形成タイミングを調整する場合、各画像形成ステーションにおいて形成されたパターン画像を検出センサによって正確に検出する必要があり、このためには、転写搬送ベルト上において検出センサが対向する位置にパターン画像を形成しなければならない。ところが、転写搬送ベルト上において検出センサが対向する位置は、検出センサの組立時及び取付時の誤差によって変動する。この変動範囲を考慮してパターン画像の寸法を決定することとすると、パターン画像の面積が大型化し、通常の画像形成処理において形成する画像ではないレジスト調整用のパターン画像のために多量のトナーが浪費されることになってランニングコストの高騰を招く。
【００５３】
そこで、この発明では、初期パターン画像を用いて像担持体と検出センサとの位置関係を検出するセンサ位置検出処理を実行し、検出した位置関係に基づいて像担持体において検出センサが対向する部分にレジスト調整用のパターン画像を形成することにより、パターン画像の面積を大きくする必要をなくしてトナーの浪費を防止するようにしている。
【００５４】
図９は、上記ディジタル複写機における像担持体と検出センサとの位置関係を検出するセンサ位置検出処理時の処理手順を示すフローチャートである。また、図１０は同センサ位置検出処理時に像担持体上に形成される初期パターン画像を示す図であり、図１１は同センサ位置検出処理時における初期パターン画像の検出タイミングの算出方法を示す図である。
【００５５】
図９に示すセンサ位置検出処理では、先ず、像担持体である転写搬送ベルト２１６の表面に図１０に示す初期パターン画像ＩＰＰを形成する（１００１）。この初期パターン画像ＩＰＰは、転写搬送ベルト２１６の移動方向に直交する方向である主走査方向に平行な直線状の第１パターン画像ＩＰＰ１と、転写搬送ベルト２１６の移動方向である副走査方向の位置を階段状に変位させた第２パターン画像ＩＰＰ２と、からなり、転写搬送ベルト２１６の移動方向において第２パターン画像ＩＰＰ２の上流側に第１パターン画像ＩＰＰ１が位置している。したがって、転写搬送ベルト２１６の上面に対向する位置に固定された検出センサ２３２は、第１パターン画像ＩＰＰ１に対向した後に、第２パターン画像ＩＰＰ２に対向する。
【００５６】
次いで、検出センサ２３２による初期パターン画像ＩＰＰの読取を行う（１００２）。上述のように、検出センサ２３２は第１パターン画像ＩＰＰ１及び第２パターン画像ＩＰＰ２の順に対向し、第１パターン画像ＩＰＰ１を読み取った後に第２パターン画像ＩＰＰ２を読み取る。第１パターン画像ＩＰＰ１は転写搬送ベルト２１６の移動方向に直交する方向に直線状に形成されているため、主走査方向における検出センサ２３２の取付位置に誤差を生じても、検出センサ２３２が第１パターン画像ＩＰＰ１に対向するタイミングは一定である。これに対して、第２パターン画像ＩＰＰ２は転写搬送ベルト２１６の移動方向の位置を階段状に変位させて形成されているため、主走査方向における検出センサ２３２の取付位置に応じて、検出センサ２３２が第２パターン画像ＩＰＰ２に対向するタイミングが変化する。したがって、検出センサ２３２が第１パターン画像ＩＰＰ１を読み取ったタイミングから第２パターン画像ＩＰＰ２を読み取るタイミングまでの時間から、主走査方向における検出センサ２３２の位置を検出することができる。
【００５７】
そこで、初期パターン画像ＩＰＰを形成した転写搬送ベルト２１６を移動させた状態における検出センサ２３２の検出信号の波形を所定の閾値と比較し、図１１に示すように、検出センサ２３２が第１パターン画像ＩＰＰ１に対向したタイミングＴ１、第１パターン画像ＩＰＰ１に対向しなくなったタイミングＴ２、第２パターン画像ＩＰＰ２に対向したタイミングＴ３及び第２パターン画像ＩＰＰ２に対向しなくなったタイミングＴ４を測定し、測定したタイミングＴ１〜Ｔ４を用いて、
Ｔｓ＝（Ｔ３＋Ｔ４）／２−（Ｔ１＋Ｔ２）／２          ・・・式１
によって検出時間Ｔｓ（ｍｓ）を算出する（１００３）。
【００５８】
このようにして算出した検出時間Ｔｓ（ｍｓ）を、
Ｌｓ＝（Ｔｓ×ＰＳ−Ｌａ）／Ｌｄ                      ・・・式２
によって検出センサ２３２の取付位置の誤差距離Ｌｓ（ｍｍ）に換算する（１００４）。ここで、ＰＳは転写搬送ベルト２１６の周面の移動速度であるプロセススピード（ｍｍ／ｍｓ）であり、Ｌａは検出センサ２３２の適正な取付位置における第１パターン画像ＩＰＰ１の中心位置と第２パターン画像ＩＰＰ２の中心位置との距離（ｍｍ）であり、Ｌｄは第２パターン画像ＩＰＰ２の副走査方向の変位量（ｍｍ）である。
【００５９】
上記１００１〜１００４の処理を所定回数繰り返し実行し（１００５→１００１）、得られた複数の誤差距離Ｌｓの平均値を算出することにより（１００６）、誤差距離Ｌｓの測定精度を向上することができる。但し、１００５，１００６の処理は省略することもできる。また、１００１〜１００３の処理を所定回数繰り返し実行し、得られた複数の検出時間Ｔｓの平均値を上記式２に代入することによっても誤差距離Ｌｓの測定精度を向上することができる。
【００６０】
以上の処理によって得られた誤差距離Ｌｓに基づいて、以後のレジスト調整時におけるパターン画像の主走査方向の形成位置を修正することにより、レジスト調整用のパターン画像を検出センサ２３２によって確実に検出することができる。即ち、レジスト調整時に画像形成ステーションＰ１〜Ｐ４におけるパターン画像の形成位置を誤差距離Ｌｓだけ主走査方向に変位させることにより、転写搬送ベルト２１６上において検出センサ２３２が対向する位置にレジスト調整用のパターン画像を形成することができる。
【００６１】
図１２は上記センサ位置検出処理時に形成される別の初期パターン画像の形状を示す図であり、図１３はこの別の初期パターン画像による検出タイミングの算出方法を示す図である。図１２に示す初期パターン画像ＩＰＰ′は、副走査方向の上流側の端部を構成する主走査方向に平行な直線と、転写搬送ベルト２１６の副走査方向に平行な側面と、主走査方向の位置に応じて副走査方向の位置が階段状に変位した折れ線と、によって包囲される略三角形形状を呈している。即ち、この初期パターン画像ＩＰＰ′は、主走査方向の位置に応じて副走査方向の長さが変化する形状にされている。
【００６２】
この初期パターン画像ＩＰＰ′を用いて検出センサ２３２の取付位置の誤差を検出する場合には、図１３に示すように、検出センサ２３２が初期パターン画像ＩＰＰに対向したタイミングＴ１１、及び、初期パターン画像ＩＰＰ′に対向しなくなったタイミングＴ１２を用いて、
Ｔｓ＝Ｔ１２−Ｔ１１
によって検出時間Ｔｓ（ｍｓ）を算出し、算出した検出時間Ｔｓを上記式２に代入して誤差距離Ｌｓに換算する。なお、初期パターン画像ＩＰＰ′の形成、検出センサ２３２による初期パターン画像ＩＰＰ′の読取、検出時間Ｔｓの算出、及び、誤差距離Ｌｓへの換算を所定回数繰り返して実行することにより、検出センサ２３２の位置の検出精度を向上することができる。また、検出時間Ｔｓは、タイミングＴ１１からタイミングＴ１２までの時間を直接計時することによって測定することもできる。このように、図１２に示した形状の初期パターン画像ＩＰＰ′を用いることにより、センサ位置検出処理時の演算処理を簡略化することができる。
【００６３】
以上、レジスト調整用のパターン画像を検出する検出センサについてセンサ位置検出処理の内容を説明したが、同様の処理によってトナー濃度調整用の検出センサについても主走査方向の取付位置の誤差を検出し、この検出結果に基づいて以後のトナー濃度調整用のパターン画像の形成位置を変位させることにより、パターン画像の大型化を不要にしてトナーの浪費を防止することができる。
【００６４】
なお、黒色のトナーの濃度を検出する黒色トナー検出センサと、イエロー、マゼンタ及びシアンのカラートナーの濃度を検出するカラートナー検出センサと、を備えた画像形成装置において、黒色トナー検出センサ及びカラートナー検出センサのそれぞれについて、センサ位置検出処理用の初期パターン画像を形成することとすると、センサ位置検出処理時に多量のトナーが浪費されるとともに、演算処理が煩雑化する。
【００６５】
そこで、図１４に示すように、黒色トナー検出センサ２３２ｋとカラートナー検出センサ２３２ｃとを主走査方向において所定の間隔Ｓｄで一体的に配置してユニット化することにより、黒色トナー検出センサ２３２ｋ又はカラートナー検出センサ２３２ｃのいずれか一方について初期パターン画像ＩＰＰを用いたセンサ位置検出処理によって取付位置の誤差を検出し、残る他方のセンサについては一方のセンサの検出結果とユニット内における両センサの間隔Ｓｄとから取付位置の誤差を算出するようにしてもよい。これによって、１回のセンサ位置検出処理を実行するだけで複数の検出センサの取付位置の誤差を求めることができる。また、検出センサの取付位置の誤差に応じて各画像形成ステーションにおけるトナー濃度調整用のパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄの形成位置を変位させることにより、パターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄを大型化することなく検出センサ２３２ｋ，２３２ｃによってパターン画像ＰＰａ〜ＰＰｄを確実に検出させることができ、トナー濃度を的確に調整することができる。
【００６６】
なお、以上の構成は、カラー画像形成装置のみならず、センサによるパターン画像の検出結果に基づいて動作状態を制御する画像形成装置に一般的に適用することができる。
【００６７】
【発明の効果】
この発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００６８】
（１）  像担持体上に形成したパターン画像を光学的に検出する検出センサの像担持体との位置関係を、検出センサによる初期パターン画像の検出結果に基づいて確認することにより、確認した検出センサとの位置関係に応じた像担持体上の位置に画像形成部の動作状態の制御に用いられるパターン画像を形成することにより、そのパターン画像を検出センサによって正確に検出することができ、画像形成部の動作状態を正確に制御することができる。また、画像形成部の動作状態の制御に用いるパターン画像を像担持体上の広い範囲に形成する必要がなく、トナーの浪費を防止してランニングコストを低廉化できる。
【００６９】
（２）  像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出タイミングを互いに異ならせることにより、検出センサが初期パターン画像を検出したタイミングに基づいて、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサが対向する像担持体上の位置を容易に確認することができる。
【００７０】
（３）  像担持体の移動方向に直交する方向の複数の位置において、検出センサによる初期パターン画像の検出時間を互いに異ならせることにより、検出センサが初期パターン画像を検出した時間に基づいて、像担持体の移動方向に直交する方向において検出センサか対向する像担持体上の位置を容易に確認することができる。
【００７２】
(4) 像担持体上に形成されたパターン画像を複数回にわたって検出し、複数の検出結果のうち最大の検出結果と最小の検出結果とを除く検出結果の平均を検出センサによるパターン画像の検出結果として確定することにより、検出センサによるパターン画像の検出結果として、他の検出結果と大きく異なる検出結果を除いた安定した値を得ることができる。
【００７３】
(5) 検出センサによるパターン画像の検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングを調整するレジスト補正を行うことにより、検出センサの検出結果に基づいて像担持体上への画像形成タイミングを適正に決定することができる。
【００７４】
(6) 黒色トナー検出センサとカラートナー検出センサとを主走査方向において所定の間隔で一体的に配置してユニット化することにより、黒色トナー検出センサ又はカラートナー検出センサのいずれか一方について初期パターン画像を用いたセンサ位置検出処理によって取付位置の誤差を検出し、残る他方のセンサについては一方のセンサの検出結果とユニット内における両センサの間隔Ｓｄとから取付位置の誤差を算出することができる。これによって、１回のセンサ位置検出処理を実行するだけで複数の検出センサの取付位置の誤差を求めることができる。また、検出センサの取付位置の誤差に応じて各画像形成ステーションにおけるトナー濃度調整用のパターン画像の形成位置を変位させることにより、パターン画像を大型化することなく検出センサによってパターン画像を確実に検出させることができ、トナー濃度を的確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態に係るカラー画像形成装置であるディジタルカラー複写機の構成を示す正面断面の略図である。
【図２】上記ディジタルカラー複写機におけるパターン画像検出装置の構成を示す図である。
【図３】上記ディジタル複写機において形成されるパターン画像と検出センサとの関係を示す平面図である。
【図４】従来のディジタル複写機における検出センサによるパターン画像の検出状態を説明する図である。
【図５】この発明の実施形態に係るディジタル複写機の検出センサのスリット孔の形状を示す図である。
【図６】上記ディジタル複写機における検出センサによるパターン画像の検出状態を説明する図である。
【図７】上記ディジタル複写機に適用されるパターン画像検出装置の回路図である。
【図８】上記パターン画像検出装置における検出信号の波形図である。
【図９】上記ディジタル複写機における像担持体と検出センサとの位置関係を検出するセンサ位置検出処理時の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】同センサ位置検出処理時に像担持体上に形成される初期パターン画像を示す図である。
【図１１】同センサ位置検出処理時における初期パターン画像の検出タイミングの算出方法を示す図である。
【図１２】上記初期パターン画像の別の形状を示す図である。
【図１３】上記別の形状の初期パターン画像の検出タイミングの算出方法を示す図である。
【図１４】この発明の別の実施形態に係る検出センサとパターン画像との関係を示す図である。
【符号の説明】
１−ディジタル複写機（カラー画像形成装置）
２１６−転写搬送ベルト（像担持体）
２３０−パターン画像検出装置
２３２，２３２Ｆ，２３２Ｒ，２３２ｋ，２３２ｃ−検出センサ
ＰＰａ〜ＰＰｄ−パターン画像
ＩＰＰ，ＩＰＰ′−初期パターン画像
【図１】
0003616295.tif 000002
【図２】
0003616295.tif 000003
【図３】
0003616295.tif 000004
【図４】
0003616295.tif 000005
【図５】
0003616295.tif 000006
【図６】
0003616295.tif 000007
【図７】
0003616295.tif 000008
【図８】
0003616295.tif 000009
【図９】
0003616295.tif 000010
【図１０】
0003616295.tif 000011
【図１１】
0003616295.tif 000012
【図１２】
0003616295.tif 000013
【図１３】
0003616295.tif 000014
【図１４】
0003616295.tif 000015