(57)【要約】【課題】測定用画像の位置を精度よく検出することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、中間転写ベルト８に形成された色ずれ補正量検出用の測定用画像を検出して検出信号を出力する色ずれ検出センサ４０、検出信号を閾値に応じて二値化した二値化信号を生成するコンパレータ７２、及び二値化信号から主走査方向及び副走査方向のそれぞれの色ずれ量を算出するコントローラ７００を備える。コントローラ７００は、第１色の測定用画像の検出信号の出力から第２色の測定用画像の検出信号の出力までの間に、コンパレータ７２の閾値を第１色用から第２色用に切り替える。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、
前記複数の画像形成手段により形成された前記画像を担持し、前記画像を所定方向へ搬送する像担持体と、
前記像担持体に形成された前記画像をシートに転写する転写部と、
前記像担持体の検出領域からの反射光を検出し、前記検出された反射光に応じた検出値を出力する検出手段と、
前記検出値と閾値を比較して当該比較結果に応じた二値化信号を生成する比較手段と、
前記比較手段の前記閾値を制御する閾値制御手段と、
前記画像形成手段によって色ずれを検出するための測定用画像を形成させ、前記検出手段によって前記測定用画像が担持された前記像担持体からの反射光を検出させ、前記比較手段によって前記検出手段から出力された前記検出値と前記閾値とを比較させ、当該比較結果に応じた二値化信号に基づいて、前記複数の画像形成手段により形成される画像の前記色ずれを制御する制御手段と、を有し、
前記測定用画像は、第１色の第１測定用画像と、前記第１色と異なる第２色の第２測定用画像とを含み、
前記第２測定用画像は、前記所定方向において前記第１測定用画像の隣に形成され、
前記閾値制御手段が前記閾値を第１測定用画像用の第１閾値から第２測定用画像の第２閾値へ変更するのに要する時間が、前記第１測定用画像が前記検出領域を通過してから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記閾値制御手段が前記閾値を前記第１閾値から前記第２閾値へ変更するのに要する時間が、前記第１測定用画像の検出値と前記第１閾値との比較結果に応じた二値化信号が前記比較手段によって生成されてから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする、
請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記閾値制御手段は、パルス信号を平滑化して前記閾値を生成す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。
【請求項４】
前記閾値制御手段は、前記パルス信号のデューティー比に応じた前記閾値を生成することを特徴とする、
請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記閾値制御手段は、抵抗及びコンデンサを含むＲＣ回路により前記パルス信号を平滑化することを特徴とする、
請求項３又は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記閾値制御手段は、抵抗及びコンデンサを含むＲＣ回路を有し、前記ＲＣ回路によりパルス信号を平滑化して前記閾値を生成し、
前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記抵抗値及び前記容量値により決まる前記ＲＣ回路の時定数の２．２倍が、前記第１測定用画像が前記検出領域を通過してから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設定され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７】
前記閾値制御手段は、抵抗及びコンデンサを含むＲＣ回路を有し、前記ＲＣ回路によりパルス信号を平滑化して前記閾値を生成し、
前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記抵抗値及び前記容量値により決まる前記ＲＣ回路の時定数の２．２倍が、前記第１測定用画像の検出値と前記第１閾値との比較結果に応じた二値化信号が前記比較手段によって生成されてから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設定され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８】
前記抵抗の抵抗値及び前記コンデンサの容量値は、前記時定数の単位時間の微分値の最大値が前記検出値の単位時間当たりの変化量より小さいことを特徴とする、
請求項６又は７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記閾値制御手段は、電流源とコンデンサとにより構成される充放電回路により前記閾値を生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。
【請求項１０】
前記電流源による電流値及び前記コンデンサの容量値は、前記電流値及び前記容量値により決まる前記充放電回路の充放電時間が、前記第１測定用画像が前記検出領域を通過してから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設定されることを特徴とする、
請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記電流源による電流値及び前記コンデンサの容量値は、前記電流値及び前記容量値により決まる前記充放電回路の充放電時間が、前記第１測定用画像の検出値と前記第１閾値との比較結果に応じた二値化信号が前記比較手段によって生成されてから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設定されることを特徴とする、
請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記電流源による電流値及び前記コンデンサの容量値は、充放電時間の単位時間当たりの変化量が前記検出値の単位時間当たりの変化量より小さいことを特徴とする、
請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記閾値制御手段は、前記制御手段から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換することで前記閾値を生成するデジタルアナログコンバータを備え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１４】
前記デジタルアナログコンバータは、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換するのに要する時間が、前記第１測定用画像が前記検出領域を通過してから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設定されることを特徴とする、
請求項１３に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記デジタルアナログコンバータは、前記デジタル信号を前記アナログ信号に変換するのに要する時間が、前記第１測定用画像の検出値と前記第１閾値との比較結果に応じた二値化信号が前記比較手段によって生成されてから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設定されることを特徴とする、
請求項１３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数色の画像を形成する複写機、プリンタ、印刷機等の画像形成装置に関し、特に、各色の色ずれ補正機能を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を、それぞれ、帯電、露光、現像、転写という電子写真プロセスを経て形成する。この種の画像形成装置は、各色の画像を重ね合わせてカラー画像を得るタンデム方式のものがある。タンデム方式の画像形成装置は、一度に印刷を行うために高速な印刷が可能であるという利点がある反面、紙送りと画像形成のタイミングとを正確に制御しなければ色ずれが生じる。これに対し、画像形成装置は、各色間の画像形成位置のずれ量（色ずれ量）を算出して、色ずれ量に応じた色ずれ補正を行う。色ずれ量は、中間転写ベルト等に色ずれ検出用の画像（測定用画像）を色毎に形成し、この測定用画像の光学センサによる検出結果に応じて算出される。
【０００３】
光学センサは、中間転写ベルトと測定用画像との光の反射率の相違により、測定用画像を検出する。測定用画像は、中間転写ベルトの回転により光学センサの検出範囲を通過することで検出される。検出信号は、中間転写ベルト及び測定用画像の反射光量に応じて値が変化する。測定用画像の位置は、光学センサの検出結果を表すアナログ信号である検出信号を所定の閾値と比較して二値化し、二値化した結果に応じて決定される。二値化した結果である二値化信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの中間が、測定用画像の位置となる。
【０００４】
光学センサが照射する光は、検出範囲内において、光強度が照射位置（検出範囲）の中心から均等に減衰することが望ましい。光強度に偏りのない光で測定用画像を検出する場合、光学センサから出力される検出結果は三角波形である。この場合、測定用画像の位置から色ずれ量が正確に検出できる。しかし、実際には、光強度が均等に減衰せず、偏りが生じることがある。偏った光強度の光で測定用画像を検出する場合、検出結果が歪んだ三角波形となる。この場合、二値化信号から測定用画像の位置を正確に検出できず、正確な色ずれ量が検出できなくなる。
【０００５】
また、検出信号の振幅が測定用画像により変化することがある。これは、測定用画像のトナー積載量（濃度）のばらつきや、色による反射特性の違いに起因する。この場合、一定値の閾値では、閾値の検出信号の振幅に対する比率が変化する。検出信号の振幅に対する閾値の比率が変化することで、二値化信号から測定用画像の位置を正確に検出できず、正確な色ずれ量が検出できなくなる。
これに対して特許文献１は、光学センサの検出結果を二値化するための閾値を検出結果の振幅に応じて一律の割合で変動させることで、検出結果に歪みが生じた場合であっても色ずれ量を正確に検出する技術を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
閾値は、例えばＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号をＲＣ回路を用いて平滑化するＰＷＭ−Ｄ／Ａ方式により生成される。この場合、ＰＷＭ信号のデューティー比を調節することで、閾値を変更することができる。しかし、閾値の変動には、以下のような問題がある。例えば振幅の異なる検出信号が続けて光学センサから出力される場合、２つ目の検出信号が閾値の変動終了前に出力されることがある。この場合、閾値の設定が終了していないために２つ目の検出信号が最適な閾値で二値化されない。そのために、正確な二値化信号が得られず、２つめの検出信号に対応する測定用画像の位置に検出誤差が生じる。検出信号の変動終了前に二値化が行われる場合、歪みのない検出信号であっても測定用画像の位置に検出誤差が生じる。
【０００８】
閾値は、ＲＣ回路の抵抗値及び容量値を変更してＲＣ回路の時定数を短くすることで、迅速な切り替えが可能になる。この場合、閾値が、切替開始から急峻に変化する。そのために閾値は、次の測定用画像の検出信号の出力前に、既に二値化が終えている検出信号に再度交差することがある。この場合、不要な二値化信号のパルスが発生する。この場合も、二値化信号から測定用画像の位置を正確に検出できず、正確な色ずれ量が検出できなくなる。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、測定用画像の位置を精度よく検出して高精度の色ずれ補正を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の画像形成装置は、異なる色の画像を形成する複数の画像形成手段と、前記複数の画像形成手段により形成された前記画像を担持し、前記画像を所定方向へ搬送する像担持体と、前記像担持体に形成された前記画像をシートに転写する転写部と、前記像担持体の検出領域からの反射光を検出し、前記検出された反射光に応じた検出値を出力する検出手段と、前記検出値と閾値を比較して当該比較結果に応じた二値化信号を生成する比較手段と、前記比較手段の前記閾値を制御する閾値制御手段と、前記画像形成手段によって色ずれを検出するための測定用画像を形成させ、前記検出手段によって前記測定用画像が担持された前記像担持体からの反射光を検出させ、前記比較手段によって前記検出手段から出力された前記検出値と前記閾値とを比較させ、当該比較結果に応じた二値化信号に基づいて、前記複数の画像形成手段により形成される画像の前記色ずれを制御する制御手段と、を有し、前記測定用画像は、第１色の第１測定用画像と、前記第１色と異なる第２色の第２測定用画像とを含み、前記第２測定用画像は、前記所定方向において前記第１測定用画像の隣に形成され、前記閾値制御手段が前記閾値を第１測定用画像用の第１閾値から第２測定用画像の第２閾値へ変更するのに要する時間が、前記第１測定用画像が前記検出領域を通過してから前記第２測定用画像が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、測定用画像の位置を精度よく検出して高精度の色ずれ補正を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】画像形成装置の構成図。
【図２】色ずれ検出センサの説明図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、光強度が偏る場合の検出信号の説明図。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、閾値を可変にする場合の説明図。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、閾値を切り替える場合の説明図。
【図６】閾値を切り替える場合の説明図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、コントローラの説明図。
【図８】色ずれ量の説明図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、閾値設定用パターン画像の説明図。
【図１０】閾値設定処理を表すフローチャート。
【図１１】閾値の変化率の時間推移の説明図。
【図１２】（ａ）、（ｂ）は、閾値の切替処理の説明図。
【図１３】色ずれ量検出処理を表すフローチャート。
【図１４】電流値毎の出力電圧の変化の時間推移の説明図。
【図１５】（ａ）、（ｂ）は、閾値の切替処理の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
（全体構成）
図１は、本実施形態の画像形成装置の構成図である。画像形成装置１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するための複数の画像形成部ＩＭＧ−Ｙ、ＩＭＧ−Ｍ、ＩＭＧ−Ｃ、ＩＭＧ−Ｋを備える。各画像形成部ＩＭＧ−Ｙ、ＩＭＧ−Ｍ、ＩＭＧ−Ｃ、ＩＭＧ−Ｋは、同様の構成を備えており、形成するトナー像の色が異なるのみである。
【００１５】
画像形成部ＩＭＧ−Ｙは、ドラム状の感光体である感光ドラム２ａを備える。感光ドラム２ａは、イエローのトナー像が形成される像担持体であり、図中反時計回りに回転する。感光ドラム２ａの周囲には、帯電器３ａ、露光器５ａ、現像器７ａ、及びクリーナ４ａが設けられる。帯電器３ａは、感光ドラム２ａの表面を帯電させる。露光器５ａは、半導体レーザを光源とするレーザ走査ユニットである。露光器５ａは、イエローの画像データに基づいて変調されたレーザ光により帯電された感光ドラム２ａの表面を露光することで、感光ドラム２ａに静電潜像を形成する。レーザ光は、感光ドラム２ａの回転方向に直交する方向（感光ドラム２ａの軸方向）を主走査方向として感光ドラム２ａを走査する。現像器７ａは、静電潜像をイエローのトナーにより現像して、感光ドラム２ａ上にイエローのトナー像を形成する。クリーナ４ａは、後述の中間転写ベルト８へのトナー像の転写後に感光ドラム２ａ上に残留するトナーを清掃する。
【００１６】
画像形成部ＩＭＧ−Ｍは、感光ドラム２ｂ、帯電器３ｂ、露光器５ｂ、現像器７ｂ、及びクリーナ４ｂを備える。画像形成部ＩＭＧ−Ｍは、感光ドラム２ｂ上にマゼンタのトナー像を形成する。画像形成部ＩＭＧ−Ｃは、感光ドラム２ｃ、帯電器３ｃ、露光器５ｃ、現像器７ｃ、及びクリーナ４ｃを備える。画像形成部ＩＭＧ−Ｃは、感光ドラム２ｃ上にシアンのトナー像を形成する。画像形成部ＩＭＧ−Ｋは、感光ドラム２ｄ、帯電器３ｄ、露光器５ｄ、現像器７ｄ、及びクリーナ４ｄを備える。画像形成部ＩＭＧ−Ｋは、感光ドラム２ｄ上にブラックのトナー像を形成する。
【００１７】
各画像形成部ＩＭＧ−Ｙ、ＩＭＧ−Ｍ、ＩＭＧ−Ｃ、ＩＭＧ−Ｋの下方には、中間転写体である中間転写ベルト８が設けられる。中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ〜２ｄに形成された各色のトナー像が順次転写されて、フルカラーのトナー像を担持する像担持体である。中間転写ベルト８はトナー像を所定方向（図に示す矢印方向）へ搬送する。中間転写ベルト８は、ローラ１０、１１、２１により図中時計回り方向に回転駆動される。中間転写ベルト８を挟んで各感光ドラム２ａ〜２ｄに対向する位置に、転写ブレード（一次転写部）６ａ〜６ｄが設けられる。
【００１８】
感光ドラム２ａ上に形成されたイエローのトナー像は、転写ブレード６ａに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト８に転写される。感光ドラム２ｂ上に形成されたマゼンタのトナー像は、転写ブレード６ｂに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト８に転写される。感光ドラム２ｃ上に形成されたシアンのトナー像は、転写ブレード６ｃに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト８に転写される。感光ドラム２ｄ上に形成されたブラックのトナー像は、転写ブレード６ｄに印加される転写バイアスによって中間転写ベルト８に転写される。各感光ドラム２ａ〜２ｄから中間転写ベルト８へのトナー像の転写は、中間転写ベルト８の回転に応じたタイミングで行われる。これにより各色のトナー像が中間転写ベルト８上に重畳して形成される。
【００１９】
中間転写ベルト８は、二次転写ローラ２２との間に二次転写部Ｔを形成する。中間転写ベルト８は、各感光ドラム２ａ〜２ｄから転写されたトナー像を、回転することで二次転写部Ｔに搬送する。二次転写部Ｔには、トナー像が搬送されるタイミングに合わせて、シート等の記録媒体Ｓが搬送される。記録媒体Ｓは、中間転写ベルト８と二次転写ローラ２２との間を搬送されることで、中間転写ベルト８から各色のトナー像が一括転写される。
【００２０】
トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着器２３へ搬送される。定着器２３は、記録媒体Ｓに、転写されたトナー像を定着させる。定着器２３は、例えば記録媒体Ｓを加熱及び加圧することで記録媒体Ｓにトナー像を定着させる。トナー像が定着された記録媒体Ｓは、排紙ローラ２４により定着器２３から排紙トレイ２５へ排出される。
【００２１】
なお、ブラックのトナー像を形成する画像形成部ＩＭＧ−Ｋは、中間転写ベルト８の回転方向において、他の有彩色の画像形成部ＩＭＧ−Ｙ、ＩＭＧ−Ｍ、ＩＭＧ−Ｃよりも下流側に設けられる。このような配置により、モノクロ画像を形成する場合に、画像形成の指示から画像が形成された記録媒体Ｓの排出までの時間が抑制される。
【００２２】
記録媒体Ｓは、給紙カセット１７或いは手差しトレイ１３から用紙搬送部へ給紙される。用紙搬送部は、搬送経路にピックアップローラ１４、１５、１８、１９、縦パスローラ２０、レジストローラ１６等の搬送ローラを備える。給紙カセット１７に収容される記録媒体Ｓは、ピックアップローラ１８、１９により１枚ずつ給紙され、縦パスローラ２０を介してレジストローラ１６へ搬送される。手差しトレイ１３に載置される記録媒体Ｓは、ピックアップローラ１４、１５により１枚ずつ給紙され、レジストローラ１６へ搬送される。給紙された記録媒体Ｓは、静電搬送部３０により搬送方向に対する斜行を補正され、レジストローラ１６によりタイミングを調整して二次転写部Ｔへ搬送される。用紙搬送部の各搬送ローラは、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。
【００２３】
両面印刷時には、定着器２３を通過した記録媒体Ｓが、排紙ローラ２４から両面反転パス２７へ搬送された後、反転して両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通過した記録媒体Ｓは、縦パスローラ２０を通って、再度、二次転写部Ｔへ搬送される。二次転写部Ｔに搬送された記録媒体Ｓは、裏面に中間転写ベルト８から各色のトナー画像が一括転写される。その後、記録媒体Ｓは定着器２３によりトナー像が定着され、排紙ローラ２４を介して排紙トレイ２５へ排出される。
【００２４】
画像形成装置１は、４つの感光ドラム２ａ〜２ｄの内、中間転写ベルト８の回転方向に対して最も下流に位置する感光ドラム２ｄと、中間転写ベルト８を支持するローラ１０との間に、色ずれ検出センサ４０を備える。色ずれ検出センサ４０は、感光ドラム２ａ〜２ｄから中間転写ベルト８に転写された各色の色ずれ量検出用の測定用画像を検出する。色ずれ検出センサ４０は、不図示の同期手段により、その駆動タイミングが制御される。色ずれ量を測定するため測定用画像は、色毎に画像形成部ＩＭＧ−Ｙ〜ＩＭＧ−Ｋによりトナー像として形成され、中間転写ベルト８に転写される。
【００２５】
（色ずれ検出センサ）
図２は、色ずれ検出センサ４０の説明図である。本実施形態の色ずれ検出センサ４０は、光学センサであり、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）等の発光素子を有する発光部５１と、フォトトランジスタ等を有する受光部５２と、レンズ５３とを備える。発光部５１は、中間転写ベルト８に向けて光を照射する。受光部５２は、中間転写ベルト８で反射されてレンズ５３で集光された反射光を受光する。受光部５２は、検出結果として、受光した光量に応じて値が変化するアナログ信号である検出信号を出力する。検出信号の値（検出値）は、例えば、０［Ｖ］〜５．０［Ｖ］の電圧である。測定用画像に比べて、中間転写ベルト８は反射率が高い。本実施形態の色ずれ検出センサ４０は、正反射光学系における検知方式を用いる。そのために、色ずれ検出センサ４０が出力する検出信号は、中間転写ベルト８のトナー像（測定用画像）が転写される面を検出するときの値が、トナー像（測定用画像）を検出するときの値よりも高くなる。検出信号は、後述のとおり二値化される。二値化された検出信号により、測定用画像の位置が検出される。
【００２６】
図３は、色ずれ検出センサ４０の検出範囲内で光強度が偏る場合の検出信号の説明図である。図３（ａ）は発光部５１から照射される光の強度分布に偏りがない場合の色ずれ検出用の測定用画像の検出結果の説明図である。図３（ｂ）は、発光部５１から照射される光の強度分布に偏りがある場合の測定用画像の検出結果の説明図である。測定用画像は、長辺が主走査方向に対して所定の角度傾いた四辺形の画像である。光強度分布は、地図の等高線のように同じ光強度の点を線で繋いだものであり、中心に向うにつれて光強度が強くなっている。色ずれ検出センサ４０は、図示する光強度分布領域を検出範囲として、測定用画像を検出する。図３（ａ）は、光強度分布に偏りがなく、最も光強度の強い部分が光強度分布の領域の中心に位置している。図３（ｂ）は、光強度分布に偏りがあり、最も光強度の強い部分が光強度分布の領域の中心から副走査方向（中間転写ベルト８の搬送方向）にずれている。
【００２７】
光強度分布に偏りがない場合、測定用画像の検出信号は、整った三角波形として出力される（図３（ａ））。光強度分布が偏っている場合、測定用画像の検出信号は、歪んだ三角波形として出力される（図３（ｂ））。これは、測定用画像が色ずれ検出センサ４０の検出範囲に進入を開始する時点で光強度の変化が小さいために検出信号の変化がなだらかで、検出範囲を進むことで光強度の変化が大きいために検出信号の変化が急峻になるためである。
【００２８】
検出信号は、閾値に応じて二値化されて二値化信号となる。ここでは、検出信号の振幅に対して７５％、５０％、２５％の値を閾値とした場合の二値化信号が例示される。二値化信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの中間点が測定用画像の位置として検出される。図３（ａ）の場合、どの閾値でも検出される測定用画像の位置ｒｅｇ＿１、ｒｅｇ＿２、ｒｅｇ＿３が同じになる。図３（ｂ）の場合、光強度分布の偏りの影響で、閾値に応じて、検出される測定用画像の位置ｒｅｇ−１、ｒｅｇ−２、ｒｅｇ−３が変動する。つまり、閾値に応じて検出誤差が発生する。
【００２９】
このような検出誤差に対して、閾値を検出信号の振幅に応じて可変とすることで、検出誤差を抑制することができる。図４は、閾値を可変にする場合の説明図である。複数の測定用画像を検出した場合、各測定用画像の検出信号の振幅が異なることがある。これは、各測定用画像のトナー積載量のばらつきや、色の反射特性の相違により生じる。図４（ａ）、４（ｂ）では、振幅Ｖａの検出信号ａと、振幅Ｖｂの検出信号ｂの場合について説明する。振幅Ｖｂは、振幅Ｖａの１．３倍である。
【００３０】
図４（ａ）は、測定用画像用の閾値Ｖｔｈが一定値に設定される例を示す。閾値Ｖｔｈは、検出信号ａの振幅Ｖａに対して５０％であり、検出信号ｂの振幅Ｖｂに対して３８％のレベルとなる。このように閾値Ｖｔｈの振幅Ｖａ、Ｖｂに対する割合が変動する場合、検出信号ａ、ｂが歪んだ三角波形であるために、検出される測定用画像の位置に誤差が生じる。図４（ｂ）は、測定用画像用の閾値Ｖｔｈが検出信号ａ、ｂの振幅Ｖａ、Ｖｂに対して一律の割合５０％（Ｖａ／２、Ｖｂ／２）に設定される例を示す。このように閾値Ｖｔｈの振幅Ｖａ、Ｖｂに対する割合が一定である場合、検出信号ａ、ｂが歪んだ三角波形であっても、検出される測定用画像の位置に生じる誤差が抑制される。閾値Ｖｔｈは、検出信号ａに対する二値化が終了した後に、検出信号ｂに対する二値化が行われる前に切り替えられる必要がある。
【００３１】
図５は、図４（ｂ）のように閾値を切り替える場合の説明図である。図５（ａ）に示すように閾値は、Ｖａ／２からＶｂ／２で安定するまでに時間（閾値切替開始から閾値切替終了までの時間）を要する。閾値が安定する前に次の測定用画像の検出信号の二値化が始まる場合、目標の閾値で検出信号の二値化ができなくなる。この場合、測定用画像の位置に検出誤差が生じる。
【００３２】
閾値の切り替えを高速に行うことで、閾値を色ずれ検出センサ４０が次の検出信号を出力する前までに安定させることができる。この場合、閾値が急峻に変化する。図５（ｂ）は、閾値が急峻に変化する場合を例示する。図５（ｂ）に示すように閾値の変化率が検出信号の変化率よりも大きくなると、検出信号の立ち上がり検出後に、色ずれ検出センサ４０が次の測定用画像の検出信号を出力する前に、前の検出信号の立ち下がり及び立ち上がりが再度検出されることになる。そのために二値化信号に不要パルスが発生し、測定用画像の誤検出が生じる。
【００３３】
閾値の切り替えによる検出誤差は、検出信号が図３（ａ）に示すような整った三角波の場合にも生じる。図６は、閾値を切り替える場合の説明図である。整った三角波を一定の閾値で二値化する場合、図３（ａ）に示すように、閾値が２５％〜７５％の間で変動しても測定用画像の位置に検出誤差は生じ無い。例えば検出信号の振幅の５０％の閾値で二値化する場合、測定用画像の位置ｒｅｇ＿１が検出される。しかし、整った三角波を閾値の切り替え途中で二値化する場合、検出信号の立ち上がりと立ち下がりとで異なる値の閾値で二値化が行われる。例えば、二値化信号は、検出信号の振幅の７５％の閾値で立ち上がりエッジが検出され、検出信号の振幅の５０％の閾値で立ち下がりエッジが検出される。この場合、測定用画像の位置ｒｅｇ＿２が検出される。位置ｒｅｇ＿１と位置ｒｅｇ＿２との差が検出誤差である。
【００３４】
（コントローラ）
図７は、以上のような構成の画像形成装置１の動作を制御するコントローラの説明図である。図７（ａ）は、コントローラ７００の全体構成を説明する。コントローラ７００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７０、ＲＯＭ（Read Only Memory）７３、及びＲＡＭ（Random Access Memory）７８を備えるコンピュータである。コントローラ７００には、コンパレータ７２、閾値調整部７７、ボトムホールド部７６、画像処理制御部７４、及び露光制御部７５も設けられる。
本実施形態のコントローラ７００は、画像形成装置１による画像形成処理の制御の他に、色ずれ補正を行う。ＣＰＵ７０は、ＲＯＭ７３に格納されたコンピュータプログラムを、ＲＡＭ７８を作業領域に用いて実行することで、画像形成装置１の動作を制御する。また、ＣＰＵ７０は、コンピュータプログラムの実行により、閾値調整制御部７１１、位置検出部７１２、色ずれ量算出部７１３、発光制御部７１４、Ａ／Ｄコンバータ７１５、測定用画像形成部７１６、及び閾値切替タイミング生成部７１７として機能する。このようなコントローラ７００は、画像形成装置１に内蔵される。
【００３５】
色ずれ検出センサ４０は、測定用画像の検出結果である検出信号をコントローラ７００に送信する。色ずれ検出センサ４０から出力された検出信号は、ＣＰＵ７０、コンパレータ７２、及びボトムホールド部７６に入力される。コンパレータ７２に入力された検出信号は、予め設定された閾値に応じて二値化される。閾値は、閾値調整部７７から入力される閾値信号により設定される。閾値調整部７７は閾値制御を行う。閾値信号は、例えば、ＣＰＵ７０から出力されるパルス信号であるＰＷＭ信号が、抵抗及びコンデンサで構成される閾値調整部７７により平滑されて生成される。ＰＷＭ信号は、閾値調整部７７に所定の値の閾値を出力させるための制御信号の一例である。コンパレータ７２は、閾値に応じて検出信号から生成した二値化信号をＣＰＵ７０へ送信する。二値化信号は検出値と閾値との比較結果に相当する。検出値が閾値以上ならば二値化信号はＬｏｗレベルを示し、検出値が閾値未満ならば二値化信号はＨｉｇｈレベルを示す。
【００３６】
閾値調整制御部７１１は、コンパレータ７２に設定される閾値を生成するためのＰＷＭ信号を閾値調整部７７に入力する。図７（ｂ）は、閾値調整部７７を例示する。この閾値調整部７７は、抵抗７７１及びコンデンサ７７２を有するＲＣ回路で構成される。ＰＷＭ信号発生部７１１１は、閾値調整制御部７１１に設けられ、ＰＷＭ信号を生成して閾値調整部７７に入力する。閾値調整部７７は、ＰＷＭ信号をＲＣ回路により平滑化して閾値を生成する。閾値は、ＰＷＭ信号のデューティー（duty）比に応じて値が変化する。例えば、ＰＷＭ信号のオン状態を長くすることで、閾値が高くなる。閾値調整部７７は、ＰＷＭ信号に応じて生成した閾値をコンパレータ７２に設定する。なお、図７（ｃ）、７（ｄ）は、それぞれ閾値調整部７７の別の構成例を示す。図７（ｃ）、７（ｄ）の閾値調整部７７については後述する。
位置検出部７１２は、コンパレータ７２で生成された二値化信号に応じて測定用画像の位置を検出する。位置検出部７１２は、二値化信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの中間位置である重心位置を、測定用画像の位置として検出する。色ずれ量算出部７１３は、位置検出部７１２で検出した各色の測定用画像の位置に応じて、各色の画像の色ずれ量を算出する。
【００３７】
発光制御部７１４は、色ずれ検出センサ４０の発光部５１の発光制御を行う。Ａ/Ｄコンバータ７１５は、アナログ信号である色ずれ検出センサ４０の検出信号をデジタル信号に変換する。測定用画像形成部７１６は、測定用画像を形成するための画像データを保持しており、測定用画像を形成する際に、露光制御部７５にこの画像データを送信する。露光制御部７５は、画像データに応じて変調されたレーザ光を露光器５ａ〜５ｄに発光させることで、測定用画像を形成する。閾値切替タイミング生成部７１７は、閾値を切り替える際のタイミングを生成する。
【００３８】
ＲＡＭ７８は、コンパレータ７２に設定される閾値、色ずれ量算出部７１３で算出した色ずれ量等を格納する。ＣＰＵ７０は、画像形成装置１の起動時等にこれらのデータを参照して、画像処理制御部７４等の設定を行う。画像処理制御部７４は、画像形成時に設定内容に応じた画像処理を行って露光制御部７５の動作を制御する。ボトムホールド部７６は、後述する閾値設定処理において、検出信号の値をサンプリングする。
【００３９】
（色ずれ量算出）
位置検出部７１２及び色ずれ量算出部７１３により色ずれ量が算出される。図８は、色ずれ量の説明図である。図８は、色ずれ量を測定するための測定用画像と、その検出信号から生成される二値化信号を例示する。二値化信号中の破線は、立ち上がりエッジと立ち下がりエッジとの中間位置である測定用画像の位置を示す。測定用画像は、イエローのパターン画像８０１、８１１、マゼンタのパターン画像８０２、８１２、シアンのパターン画像８０３、８１３、及びブラックのパターン画像８０４、８１４を含む。測定用画像は、主走査方向に対して４５度傾いて形成される。パターン画像８０１、８０２、８０３、８０４と、パターン画像８１１、８１２、８１３、８１４とは、主走査方向に対して逆方向に４５度傾いて形成される。
【００４０】
測定用画像は、パターン画像８０１、パターン画像８０２、パターン画像８０３、パターン画像８０４、パターン画像８１１、パターン画像８１２、パターン画像８１３、パターン画像８１４の順に、色ずれ検出センサ４０の検出範囲に搬送される。そのために色ずれ検出センサ４０は、パターン画像８０１、パターン画像８０２、パターン画像８０３、パターン画像８０４、パターン画像８１１、パターン画像８１２、パターン画像８１３、パターン画像８１４の順に検出信号を出力する。
【００４１】
位置検出部７１２は、各色のパターン画像８０１〜８０４、８１１〜８１４の位置を、二値化信号の立ち上がりエッジの検出タイミングと立ち下がりエッジの検出タイミングとから検出する。そのために、測定用画像の位置は、検出タイミングにより表される。色ずれ量は、基準となる色の検出タイミングに対する該当する色の検出タイミング（時間間隔）で表される。図８では、イエローのパターン画像８０１、８１１の検出タイミングを基準として色ずれ量が表される。マゼンタのパターン画像８０２の色ずれ量は、時間間隔ｙｍ＿ｈ１で表される。マゼンタのパターン画像８１２の色ずれ量は、時間間隔ｙｍ＿ｈ２で表される。シアンのパターン画像８０３の色ずれ量は、時間間隔ｙｃ＿ｈ１で表される。シアンのパターン画像８１３の色ずれ量は、時間間隔ｙｃ＿ｈ２で表される。ブラックのパターン画像８０４の色ずれ量は、時間間隔ｙｋ＿ｈ１で表される。ブラックのパターン画像８１４の色ずれ量は、時間間隔ｙｋ＿ｈ２で表される。
【００４２】
イエローのパターン画像８０１、８１１を基準としたマゼンタのパターン画像８０２、８１２の色ずれ量について説明する。マゼンタのパターン画像８０２、８１２が副走査方向の正方向に色ずれする場合、時間間隔ｙｍ＿１、ｙｍ＿２は、色ずれ量に比例して同じ量だけ大きくなる。マゼンタのパターン画像８０２、８１２が副走査方向の負方向に色ずれする場合、時間間隔ｙｍ＿１、ｙｍ＿２は、色ずれ量に比例して同じ量だけ小さくなる。マゼンタのパターン画像８０２、８１２が主走査方向の正方向に色ずれする場合、時間間隔ｙｍ＿１は色ずれ量に比例して大きくなり、時間間隔ｙｍ＿２は色ずれ量に比例して同じ量だけ小さくなる。マゼンタのパターン画像８０２、８１２が主走査方向の負方向に色ずれする場合、時間間隔ｙｍ＿１は色ずれ量に比例して小さくなり、時間間隔ｙｍ＿２は色ずれ量に比例して同じ量だけ大きくなる。マゼンタのパターン画像８０２、８１２の色ずれ量は、以下の式により表される。
（副走査方向の色ずれ量）＝Ｘ−（ｙｍ＿１＋ｙｍ＿２）／２＊（搬送速度）    …（式１）
（主走査方向の色ずれ量）＝（ｙｍ＿１−ｙｍ＿２）／２＊（搬送速度）    …（式２）
【００４３】
「Ｘ」は、色ずれが発生していない場合の、基準色であるイエローのパターン画像８０１、８１１と、色ずれの測定対象であるマゼンタのパターン画像８０２、８１２との位置間隔である。時間間隔ｙｍ＿１、ｙｍ＿２は、時間情報であるために、中間転写ベルト８の回転速度（測定用画像の搬送速度）と乗算することで距離情報に変換される。他の色の色ずれ量も同様の式により導出可能である。色ずれ量算出部７１３は、式１、式２により各色の副走査方向及び主走査方向の色ずれ量を算出することができる。
【００４４】
（閾値設定処理）
本実施形態では、コンパレータ７２が二値化信号を生成する際に用いる閾値を、中間転写ベルト８に形成される画像を用いて生成する。図９は、閾値設定に用いられる閾値設定用パターン画像の説明図である。
【００４５】
図９（ａ）は、閾値設定用パターン画像を例示する。閾値設定用パターン画像は、イエローの閾値設定用パターン画像９０１、マゼンタの閾値設定用パターン画像９０２、シアンの閾値設定用パターン画像９０３、及びブラックの閾値設定用パターン画像９０４を含む。各色の閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４は、主走査方向に対して４５度傾いて形成される。閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４は、副走査方向の間隔が図８のパターン画像８０１、８０２、８０３、８０４よりも広くなっている。これは、閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４の検出信号を、後述するようにサンプルホールドする必要があるためである。パターン画像８０１、８０２、８０３、及び８０４は、中間転写ベルト８の搬送方向（所定方向）において所定間隔離れて形成されるように書き出しタイミングが予め決まっている。同様に、パターン画像８１１、８１２、８１３、及び８１４は、中間転写ベルト８の搬送方向（所定方向）において所定間隔離れて形成されるように書き出しタイミングが予め決まっている。また、パターン画像８０４、及び８１１は、中間転写ベルト８の搬送方向（所定方向）において所定間隔離れて形成されるように書き出しタイミングが予め決まっている。
【００４６】
閾値設定用パターン画像は、閾値設定用パターン画像９０１、閾値設定用パターン画像９０２、閾値設定用パターン画像９０３、閾値設定用パターン画像９０４の順に、色ずれ検出センサ４０の検出範囲に搬送される。そのために色ずれ検出センサ４０は、閾値設定用パターン画像９０１、閾値設定用パターン画像９０２、閾値設定用パターン画像９０３、閾値設定用パターン画像９０４の順に検出信号を出力する。図９（ｂ）は、閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４の検出信号を例示する。閾値は、閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４の検出信号に応じて生成される。例えば、閾値は、閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４の検出信号の振幅の５０％とされる。
【００４７】
図１０は、このような閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４を用いて行われる閾値設定処理を表すフローチャートである。ＣＰＵ７０は、主電源がオンされた際、或いは前回閾値設定処理を行ってから規定枚数以上の画像を形成した後に、この処理を行う。
【００４８】
ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の回転を開始し、且つ色ずれ検出センサ４０の発光部５１を点灯させる（Ｓ１００１、Ｓ１００２）。ＣＰＵ７０は、色ずれ検出センサ４０による中間転写ベルト８の１周分の検出結果である検出信号を１００ミリ秒間隔でサンプリングする（Ｓ１００３）。ＣＰＵ７０は、サンプリングした検出信号の平均値Ｂａｓｅ＿ａｖｅを算出して、ＲＡＭ７８に記憶する（Ｓ１００４）。平均値Ｂａｓｅ＿ａｖｅは、中間転写ベルト８の画像が形成される面の検出結果から得られる値である。この時点で、中間転写ベルト８にはどのような画像も形成されていない。
【００４９】
ＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８に閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４を形成する（Ｓ１００５）。ＣＰＵ７０は、色ずれ検出センサ４０により閾値設定用パターン画像９０１、９０２、９０３、９０４の検出結果である検出信号をサンプリングする（Ｓ１００６）。サンプリングは、ボトムホールド部７６によってボトムホールドされた検出信号を図９（ｂ）で示される期間Ｖｈｏｌｄ以内に、５ミリ秒間隔で３回ずつ色毎に行われる。ＣＰＵ７０は、サンプリングした検出信号の平均値を各色の検出信号のボトム電圧としてＲＡＭ７８に記憶する。ＲＡＭ７８には、イエローのボトム電圧Ｖｈ＿ｙ、マゼンダのボトム電圧Ｖｈ＿ｍ、シアンのボトム電圧Ｖｈ＿ｃ、及びブラックボトム電圧Ｖｈ＿ｋが記憶される。ボトムホールド部７６にホールドされる検出信号は、時刻Ｔｒｓｔのタイミングでホールドリセットされる。
【００５０】
ＣＰＵ７０は、サンプリングしたボトム電圧Ｖｈ＿ｙ、Ｖｈ＿ｍ、Ｖｈ＿ｃ、Ｖｈ＿ｋと平均値Ｂａｓｅ_ａｖｅとを比較し、その差分値と所定値とを比較する（Ｓ１００７）。所定値は、予めＲＯＭ７３に保存されている。この処理は、閾値設定用パターン画像の形成の有無、或いは中間転写ベルト８の閾値設定用パターン画像の形成位置におけるキズなどで、正確なボトム電圧が検出できないことを防止するために行われる。差分値が所定値未満である場合（Ｓ１００７：N）、ＣＰＵ７０は、ボトム電圧が正確に検出できていないと判断する。この場合、ＣＰＵ７０は、既にリトライ済みであるかを判断する（Ｓ１０１０）。リトライ済みではない場合（Ｓ１０１０：N）、ＣＰＵ７０は、Ｓ１００５の処理に戻り、ボトム電圧の取得を再度行う。リトライ済みである場合（Ｓ１０１０：Y）、ＣＰＵ７０は、リトライを行わずに、ディスプレイやスピーカによりボトム電圧が検出できないことを表すエラー通知を行う（Ｓ１０１１）。
【００５１】
差分値が所定値より大きい場合（Ｓ１００７：Y）、ＣＰＵ７０は、閾値を算出する（Ｓ１００９）。ＣＰＵ７０は、各色のボトム電圧Ｖｈ＿ｙ、Ｖｈ＿ｍ、Ｖｈ＿ｃ、Ｖｈ＿ｋと平均値Ｂａｓｅ_ａｖｅとに基づいて、例えば以下の式により色毎に閾値を算出する。
（イエローの閾値）＝（Ｂａｓｅ＿ａｖｅ−Ｖｈ＿ｙ）＊０．５＋Ｖｈ＿ｙ    …（式３）
【００５２】
式３は、イエローの閾値設定用パターン画像９０１の検知信号のボトム電圧Ｖｈ＿ｙと、中間転写ベルト８の検出信号の平均値Ｂａｓｅ_ａｖｅ との中間（５０％）を閾値として算出する式である。式３は、イエロー用の閾値を算出する例を示すが、他の色用の閾値についても、同様に各色のボトム電圧を用いて導出することが可能である。
【００５３】
ＣＰＵ７０は、算出した各色の閾値をＲＡＭ７８に保管する。閾値の算出後、或いはエラー通知後に、ＣＰＵ７０は、色ずれ検出センサ４０の発光部５１を消灯させ、且つ中間転写ベルト８の回転を停止する（Ｓ１０１２、Ｓ１０１３）。以上により、色ずれ補正時に検出信号の二値化に用いられる各色用の閾値が算出され、閾値設定処理が終了する。
【００５４】
（閾値切替処理）
以上のようにして取得される閾値の切替処理について説明する。閾値調整部７７は、閾値を変更するのに要する時間が、例えば、イエローのパターン画像８０１の二値化信号が生成されてからマゼンタのパターン画像８０２が色ずれ検出センサ４０の検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設計される。或いは、閾値調整部７７は、閾値を変更するのに要する時間が、例えば、イエローのパターン画像８０１が色ずれ検出センサ４０の検出領域を通過し終えてからマゼンタのパターン画像８０２が前記検出領域に到達するまでの時間よりも短くなるように設計される。図１１は、ＰＷＭ信号のデューティー比に対する閾値の変化率の時間推移の説明図である。つまり図１１は、閾値調整部７７の応答特性を表す。ＰＷＭ信号のデューティー比の変化開始のタイミングが時刻ｔ＝０である。閾値調整部７７を構成するＲＣ回路のコンデンサ７７２の容量値Ｃは０．１［μＦ］である。抵抗７７１の抵抗値Ｒが１［ｋΩ］、１．５［ｋΩ］、２．２［ｋΩ］、２．７［ｋΩ］、３．３［ｋΩ］、４．７［ｋΩ］の場合の閾値調整部７７の応答特性が示される。ＲＣ回路の時定数τ＝Ｒ＊Ｃが小さい、つまり抵抗値Ｒが小さいほど、閾値の時間当たりの変化率が急峻になる。時定数τ＝Ｒ＊Ｃが大きい、つまり抵抗値Ｒが大きいほど、閾値の時間当たりの変化率が緩慢になる。そのために、閾値の変化率が９０％に到達するまでの時間は、時定数τが小さいほど短く、時定数τが大きいほど長くなる。閾値調整部７７における動作は、コンデンサ７７２への充電動作となる。
【００５５】
図１２は、閾値の切替処理の説明図である。図１２（ａ）は、色ずれ検出用の測定用画像であるパターン画像ａ及びパターン画像ｂの検出信号、閾値、及び二値化信号を示す。ここでは、閾値の切替開始から切替終了までの閾値切替時間ｔｃと、パターン画像ａの検出信号ａの出力後からパターン画像ｂの検出信号ｂの開始までの時間間隔ｔｐとの関係が示される。パターン画像ａの検出信号ａは、振幅Ｖａである。パターン画像ｂの検出信号ｂは、振幅Ｖｂである（Ｖａ＞Ｖｂ）。閾値は、各検出信号ａ、ｂの振幅の１／２とする。つまり、パターン画像ａの検出信号ａを二値化する閾値は、Ｖａ／２である。パターン画像ｂの検出信号ｂを二値化する閾値は、Ｖｂ／２である。閾値調整部７７は、閾値切替時間ｔｃで閾値をＶａ／２からＶｂ／２に切り替える。
【００５６】
Ｖａ／２からＶｂ／２への閾値切替時間ｔｃは、ＲＣ回路の時定数τの２．２倍である。式で表すと、ＲＣ回路の抵抗値Ｒ、容量値Ｃにより、ｔｃ＝２．２＊Ｒ＊Ｃとなる。本実施形態では、閾値切替時間ｔｃは、閾値がＶａ／２からＶｂ／２へ９０％変化する時間である。パターン画像ａの検出信号ａからパターン画像ｂの検出信号ｂまでの時間間隔ｔｐは、予め定められた値である。時間間隔ｔｐは、先に検出されるパターン画像ａが色ずれ検出センサ４０の検出範囲を通過して、後に検出されるパターン画像ｂが色ずれ検出センサ４０の検出範囲に進入するまでの時間である。時間間隔ｔｐは、コンパレータ７２が検出信号ａの二値化を終了した後に、検出信号ｂが入力される前の時間に相当する。時間間隔ｔｐは、例えば中間転写ベルト８に形成される隣接するパターン画像間の最短距離と中間転写ベルト８の搬送速度とにより決まる、隣接するパターン画像の時間間隔とから決められる。隣接するパターン画像間の最短距離や時間間隔は、画像形成装置１の組み付け誤差や稼働時の昇温による構成部品の歪みなどにより変動する。そのため、時間間隔ｔｐは、これらの影響を考慮した、隣接するパターン画像間の最短距離や時間間隔の設計上想定される値に応じて決定される。
【００５７】
閾値切替時間ｔｃが時間間隔ｔｐよりも短くなるように、閾値調整部７７の時定数（抵抗値Ｒ及び容量値Ｃ）を決定することで、パターン画像の検出信号間で閾値の切替を完了することができる。つまり、２．２＊Ｒ＊Ｃ＜ｔｐを満たすように、閾値調整部７７の抵抗値Ｒ及び容量値Ｃが設定される。
【００５８】
図１２（ｂ）は、パターン画像ａの検出信号ａの立ち上がり時の傾きと、閾値の切替時の傾きとの関係を示す。検出信号ａの立ち上がり時の傾きαは、立ち上がりに要する時間ｔｒと、検出信号ａの振幅Ｖａとにより決まる。立ち上がりに要する時間ｔｒは、パターン画像ａの中間転写ベルト８上の搬送方向（副走査方向）の長さと、中間転写ベルト８の搬送速度により決まる。検出信号ａの振幅Ｖａは、上記のＳ１００９の処理で用いるボトム電圧と平均値との差や、予め設計値として決定される。検出信号ａの立ち上がり時の傾きαは、例えば以下の式により表される。
α＝Ｖａ／ｔｒ    …（式４）
【００５９】
閾値の切替時の傾きβは、以下のように算出される。まず、閾値の切替開始からの閾値の変化を表す時刻ｔの関数Ｖ（ｔ）が、閾値の切替開始時刻をｔ＝０、Ｖａ／２とＶｂ／２との差分をＶｃとすると、抵抗値Ｒ、及び容量値Ｃにより、以下の式で表される。
Ｖ（ｔ）＝Ｖｃ＊（１−ｅ＾（−ｔ／（Ｒ＊Ｃ）））  …（式５）
ｅ：自然対数
【００６０】
閾値の切替時の傾きβは、式５の関数Ｖ（ｔ）の時刻ｔについての微分により導出される。閾値の切替時の傾きβが最大となるのはｔ＝０のときであるために以下の式となる。
ｄＶ（ｔ）／ｄｔ＝Ｖｃ／（Ｒ＊Ｃ）＊ｅ（−ｔ／（Ｒ＊Ｃ）））
β＝ｄＶ（０）／ｄｔ＝Ｖｃ／（Ｒ＊Ｃ）    …（式６）
【００６１】
図５（ｂ）に示すように閾値が検出信号と不必要に交差することを防止するために、閾値の切替時の傾きβを、検出信号ａの立ち上がり時の傾きαよりも小さくする必要がある。つまり、式４及び式６により示される以下の式７が成り立つように、抵抗値Ｒと容量値Ｃが決定される。式７は、抵抗値Ｒ及び容量値Ｃが、時定数の単位時間の微分値の最大値が検出信号の単位時間当たりの変化量よりも小さくなるように設定されることを表す。
Ｖｃ／（Ｒ＊Ｃ）＜Ｖａ／ｔｒ    …（式７）
【００６２】
以上のように閾値調整部７７の抵抗値Ｒ及び容量値Ｃは、２．２＊Ｒ＊Ｃ＜ｔｐ及び式７の関係を両方満たすように設定される。これにより、二値化信号に不要パルスを発生させることなく、検出信号間で閾値を切り替えることが可能となる。そのために、コンパレータ７２は、検出信号を正しく二値化信号に変換することができる。二値化信号が正しく生成されるために、ＣＰＵ７０は、パターン画像の位置から色ずれ量を正確に測定して、正確な色ずれ補正を行うことができるようになる。閾値調整部７７の抵抗値Ｒ及び容量値Ｃは、例えば、ｔｃ＝２ミリ秒、Ｖｃ＝０．２［Ｖ］、Ｖａ＝２［Ｖ］、ｔｒ＝３ミリ秒の場合、Ｒ＝３．３［ｋΩ］、Ｃ＝０．１［μＦ］となる。
【００６３】
（色ずれ量検出処理）
図１３は、色ずれ量検出処理を表すフローチャートである。ＣＰＵ７０は、色ずれ量検出処理を閾値設定処理に引き続いて行う。ここでは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に、図８に示すパターン画像が色ずれ検出センサ４０の検出範囲に進入する場合について説明する。そのために、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順にパターン画像が検出される。
【００６４】
ＣＰＵ７０は、色ずれ量検出処理を開始すると、閾値設定処理で取得した閾値のうち、最初に検出されるパターン画像の色に応じた閾値を閾値調整制御部７１１によりコンパレータ７２に設定する（Ｓ１１０１）。本実施形態では、最初にイエローのパターン画像が検出されるため、ＣＰＵ７０は、イエロー用の閾値をコンパレータ７２に設定する。閾値設定後にＣＰＵ７０は、中間転写ベルト８の回転を開始し、且つ色ずれ検出センサ４０の発光部５１を点灯させる（Ｓ１１０２、Ｓ１１０３）。
【００６５】
ＣＰＵ７０は、測定用画像形成部７１６により、中間転写ベルト８上に色ずれ量を検出するための図８に例示したパターン画像を形成する（Ｓ１１０４）。ＣＰＵ７０は、色ずれ量を検出する色を表すパターン順カウンタＮを「１」に初期化する（Ｓ１１０５）。パターン順カウンタＮは、検出を行うパターン画像の色を指定する。本実施形態では、パターン順カウンタＮは、１から順に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを繰り返し指定する。この順は、色ずれ検出センサ４０が検出するパターン画像の色の順に応じて決められる。
コンパレータ７２は、色ずれ検出センサ４０から取得したイエローのパターン画像の検出信号を、Ｓ１１０１で設定された閾値により二値化して二値化信号を生成する。コンパレータ７２は、生成した二値化信号をＣＰＵ７０に送信する。
【００６６】
ＣＰＵ７０は、位置検出部７１２により、コンパレータ７２から取得する二値化信号のエッジ（立ち上がりエッジ及び立ち下がりエッジ）の検出を開始する（Ｓ１１０６）。ＣＰＵ７０は、エッジの検出により、色ずれ量の算出に用いるエッジ間の時間情報を取得し、エッジの検出数のカウントを開始する。ＣＰＵ７０は、パターン順カウンタＮに応じた色のパターン画像の二値化信号の先端エッジ（立ち上がりエッジ）を検出した後に、該パターン画像の二値化信号の後端エッジ（立ち下がりエッジ）を検出する（Ｓ１１０７：Y、Ｓ１１０８：Y）。
ＣＰＵ７０は、後端エッジを検出すると、エッジの検出数が所定数に到達したか否かを判断する（Ｓ１１０９）。所定数は、パターン画像が正しく検出できた場合のエッジの検出数に応じた数である。本実施形態では、図８で例示する測定用画像が、中間転写ベルト８に１０セット形成される。ＣＰＵ７０が取得する色ずれ量は、各色のパターン画像の検出結果から取得される色ずれ量の平均値である。１０セットの測定用画像が正しく検出できた場合のエッジ数である「１６０」が、所定数となる。
【００６７】
エッジの検出数が所定数に到達していない場合（Ｓ１１０９：N）、ＣＰＵ７０は、閾値調整制御部７１１により、コンパレータ７２に設定されている閾値を次の色用の閾値に変更する（Ｓ１１１０）。具体的には、コンパレータ７２は、処理の開始時に最初に検出されるイエロー用の閾値が設定されているが、次に検出されるパターン画像がマゼンタであるために、マゼンタ用の閾値に設定が変更される。以降、二値化信号のエッジの検出数が所定数に達するまで、閾値は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色用に、順に繰り返しコンパレータ７２に設定される。ここで、上述のとおりに閾値調整部７７のＲＣ回路の時定数が適切に設定されることで、先に検出されるパターン画像の二値化信号の後端エッジの検出後に、後に検出されるパターン画像の二値化信号の先端エッジが検出される前に、閾値の切替が行われる。
【００６８】
ＣＰＵ７０は、位置検出部７１２により、次の色（マゼンタ）のパターン画像の二値化信号の先端エッジ（立ち上がりエッジ）を検出する（Ｓ１１１１：Y）。ＣＰＵ７０は、前の色のパターン画像の二値化信号の後端エッジの検出タイミングと後の色のパターン画像の二値化信号の先端エッジの検出タイミングとの時間間隔ｔｐが、閾値切替時間ｔｃ以下であるかを判断する（Ｓ１１１２）。つまりＣＰＵ７０は、Ｓ１１０８の処理による検出タイミングからＳ１１１１の処理による検出タイミングまでの時間間隔ｔｐと、閾値切替時間ｔｃとの比較を行う。これにより、閾値の切替が隣接するパターン画像を検出する間に終了しているか否かが判断される。
【００６９】
時間間隔ｔｐが閾値切替時間ｔｃ以下である場合（Ｓ１１１２：Y）、ＣＰＵ７０は、閾値の切替が隣接するパターン画像を検出する前に終了していないと判断する。この場合、コンパレータ７２は、閾値が正しく設定されていないために、正しい二値化信号を生成できない。ＣＰＵ７０は、二値化信号が正しくないために、後に検出したパターン画像をＮＧパターン画像と判断して、該パターン画像がＮＧパターン画像であることを示す情報をＲＡＭ７８に保存する（Ｓ１１１３）。
時間間隔ｔｐが閾値切替時間ｔｃより大きい場合（Ｓ１１１２：N）、ＣＰＵ７０は、閾値の切替が隣接するパターン画像を検出する前に終了していると判断する。この場合、ＣＰＵ７０は、Ｓ１１１３の処理を行わない。コンパレータ７２は、閾値が正しく設定されているために、正しい二値化信号を生成することができる。ＣＰＵ７０は、二値化信号が正しいために、後のパターン画像の位置を正確に検出することができる。
【００７０】
時間間隔ｔｐと閾値切替時間ｔｃとの関係に応じた処理を行ったＣＰＵ７０は、パターン順カウンタＮを１インクリメントし（Ｓ１１１４）、Ｓ１１０８〜Ｓ１１１４の処理を二値化信号のエッジの検出数が所定数になるまで繰り返し行う。これによりＣＰＵ７０は、イエローのパターン画像の検出の後に、マゼンタのパターン画像の検出を行う。ＣＰＵ７０は、マゼンタのパターン画像の検出の後に、シアン、ブラックの順にパターン画像の検出を行う。検出するパターン画像の色を変更するたびに、ＣＰＵ７０は、閾値調整制御部７１１により、コンパレータ７２に設定する閾値を当該色用に変更する。
【００７１】
ＣＰＵ７０は、エッジの検出数が所定数に到達することで、パターン画像の検出を終了する（Ｓ１１０９：Y）。パターン画像の検出終了後にＣＰＵ７０は、色ずれ量算出部７１３により、式１、式２に応じて副走査方向及び主走査方向の色ずれ量を算出する（Ｓ１１１５）。色ずれ量算出部７１３は、Ｓ１１０７〜Ｓ１１１４の処理で取得したエッジ間の時間情報を時間間隔として式１、式２に代入して、副走査方向及び主走査方向の色ずれ量を算出する。色ずれ量算出部７１３は、１０セット分の測定用画像から得られる色ずれ量の平均値を導出する。この際、色ずれ量算出部７１３は、Ｓ１１１３の処理でＮＧパターン画像と判断されたパターン画像をＲＡＭ７８により確認し、当該検出結果を除外して色ずれ量を算出する。ＣＰＵ７０は、算出した主走査方向及び副走査方向の色ずれ量をＲＡＭ７８に保管して、画像形成処理を行う際の色ずれ補正に用いる。
【００７２】
色ずれ量の算出後、ＣＰＵ７０は、色ずれ検出センサ４０の発光部５１を消灯させ、且つ中間転写ベルト８の回転を停止する（Ｓ１１１６、Ｓ１１１７）。以上により、副走査方向及び主走査方向の色ずれ量検出処理が終了する。
【００７３】
本実施形態では、閾値調整部７７は、ＰＷＭ信号をＲＣ回路で平滑化して閾値を生成する。これに限らず、閾値調整部７７は、例えばＣＰＵ７０から取得するアナログ電圧信号の高周波ノイズをＲＣ回路で除去することで、閾値を生成してもよい。
また、以上では、測定用画像の検出時に検出信号の値が下がる場合を説明したが、これとは逆に、測定用画像の検出時に検出信号の値が上がる場合にも同様に閾値の切替を行うことで色ずれ量を正確に検出できる。この際、閾値調整部７７のＲＣ回路の放電動作として、上記したものと同様の考え方を用いることができる。
【００７４】
（閾値調整部７７の変形例１）
閾値調整部７７は、ＲＣ回路以外の構成であってもよい。ここでは、閾値調整部７７に充放電回路を用いる場合について説明する。図７（ｃ）は、充放電回路を含む閾値調整部７７の構成図である。この閾値調整部７７は、充放電回路として、電流調整部７７３及びコンデンサ７７４を備える。電流調整部７７３は、閾値調整制御部７１１により制御されて電流量を調整する電流源である。電流量の調整により、コンデンサ７７４は、充放電され、電荷をチャージ或いは放出する。これにより閾値調整部７７は、閾値を調整する。電流調整部７７３は、ＣＰＵ７０から入力される電流制御信号に応じた電流量の電流を流す。電流制御信号は、閾値調整部７７に所定の値の閾値を出力させるための制御信号の一例である。
【００７５】
このような構成の閾値調整部７７による閾値切替処理について説明する。図１４は、図７（ｃ）の閾値調整部７７における電流値毎の出力電圧（コンデンサ７７４の充電電圧）の変化の時間推移の説明図である。閾値調整部７７の出力電圧は、コンパレータ７２に設定される閾値である。電流調整部７７３が駆動開始して電流をコンデンサ７７４に流し始めた時刻ｔが「０」である。図１４は、充放電回路に流れる定電流量が５［μＡ］、１０［μＡ］、２０［μＡ］の場合についての出力電圧の変化の時間推移を表す。図１４では、閾値調整部７７に流れる定電流量が大きいほど、単位時間当たりの出力電圧の変化が大きく、定電流量が小さいほど、単位時間当たりの出力電圧の変化が小さくなる。この閾値調整部７７（充放電回路）における動作は、コンデンサ７７４への充電動作となる。
【００７６】
図１５は、閾値の切替処理の説明図である。
図１５（ａ）は、パターン画像ａの検出信号ａの立ち上がり時の傾きと、閾値の切替時の傾きとの関係を示す。検出信号ａの立ち上がり時の傾きαは、図１２（ｂ）で説明したとおり、立ち上がりに要する時間ｔｒと、検出信号ａの振幅Ｖａとから式４により算出される。閾値の切替時の傾きγは、以下のように算出される。まず、閾値の切替開始からの閾値の変化を表す時刻ｔの関数Ｖ（ｔ）が、閾値の切替開始時刻をｔ＝０、閾値調整部７７（充放電回路）に流れる定電流値ｉ、コンデンサ７７４の容量値Ｃにより、以下の式で表される。
Ｖ（ｔ）＝ｉ／Ｃ＊ｔ    …（式８）
【００７７】
閾値の切替時の傾きγは、式８を時刻ｔについて微分することにより導出される。
γ＝ｄＶ（ｔ）／ｄｔ＝ｉ／Ｃ    …（式９）
【００７８】
図５（ｂ）のように閾値が検出信号ａと不必要に交差することを防止するために、閾値の切替時の傾きγを、検出信号ａの立ち上がり時の傾きαよりも小さくする必要がある。つまり、式４及び式９により示される以下の式が成り立つように、定電流値ｉと容量値Ｃが決定される。これにより、定電流値ｉ及び容量値Ｃにより決まる充放電回路の充放電時間の単位時間当たりの変化量が検出信号ａの単位時間当たりの変化量より小さくなる。
ｉ／Ｃ＜Ｖａ／ｔｒ    …（式１０）
【００７９】
図１５（ｂ）は、色ずれ検出用の測定用画像であるパターン画像ａ及びパターン画像ｂの検出信号ａ、ｂ、閾値、及び二値化信号を示す。ここでは、閾値の切替開始から切替終了までの閾値切替時間ｔｃと、パターン画像ａの検出信号ａからパターン画像ｂの検出信号ｂまでの時間間隔ｔｐとの関係が示される。パターン画像ａの検出信号ａは、振幅Ｖａである。パターン画像ｂの検出信号ｂは、振幅Ｖｂである（Ｖａ＞Ｖｂ）。閾値は、各検出信号ａ、ｂの振幅の１／２とする。つまり、パターン画像ａの検出信号ａを二値化する閾値は、Ｖａ／２である。パターン画像ｂの検出信号ｂを二値化する閾値は、Ｖｂ／２である。閾値調整部７７は、閾値をＶａ／２からＶｂ／２に切り替える。閾値切替時間ｔｃは、閾値の差Ｖｃ＝Ｖａ／２−Ｖｂ／２とすると、式８により以下のように表される。閾値切替時間ｔｃは、定電流値ｉ及び容量値Ｃにより決まる充放電回路の充放電時間となる。
ｔｃ＝Ｃ／ｉ＊Ｖｃ    …（式１１）
【００８０】
パターン画像ａの検出信号ａからパターン画像ｂの検出信号ｂまでの時間間隔ｔｐは、図１２（ａ）で説明したとおり、予め定められた値である。閾値切替時間ｔｃが時間間隔ｔｐよりも短くなるように、閾値調整部７７の電流値ｉ及び容量値Ｃを決定することで、パターン画像の検出信号間で閾値の切替を完了することができる。つまり、以下の式を満たすように、閾値調整部７７の電流値ｉ及び容量値Ｃが設定される。
Ｃ／ｉ＊Ｖｃ＜ｔｐ    …（式１２）
【００８１】
以上のように閾値調整部７７の電流値ｉ及び容量値Ｃは、式１０及び式１２の関係を両方満たすように設定される。これにより、二値化信号に不要パルスを発生させることなく、検出信号間で閾値を切り替えることが可能となる。そのために、コンパレータ７２は、検出信号を正しく二値化信号に変換することができる。二値化信号が正しく生成されるために、ＣＰＵ７０は、パターン画像の位置から色ずれ量を正確に測定して、正確な色ずれ補正を行うことができるようになる。閾値調整部７７の電流値ｉ及び容量値Ｃは、例えば、ｔｐ＝２ミリ秒、Ｖｃ＝０．２［Ｖ］、Ｖａ＝２［Ｖ］、ｔｒ＝３ミリ秒の場合、ｉ＝３０［μＡ］、Ｃ＝０．１［μＦ］となる。このような値に設定することで、式１０及び式１２の条件がともに満たされる。
【００８２】
以上では、パターン画像の検出時に検出信号の値が下がる場合を説明したが、これとは逆に、パターン画像の検出時に検出信号の値が上がる場合にも同様に閾値の切替を行うことで色ずれ量を正確に検出できる。この際、閾値調整部７７の充放電回路の放電動作として、上記したものと同様の考え方を用いることができる。
【００８３】
（閾値調整部７７の変形例２）
閾値調整部７７は、ＲＣ回路、充放電回路以外の構成であってもよい。ここでは、閾値調整部７７にデジタルアナログコンバータ（ＤＡコンバータ）を用いる場合について説明する。図７（ｄ）は、ＤＡコンバータ７７５を含む閾値調整部７７の構成図である。ＤＡコンバータ７７５は、閾値調整制御部７１１により制御されて、閾値を調整する。具体的には、ＤＡコンバータ７７５は、閾値調整制御部７１１から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して閾値を生成する。デジタル信号は、閾値調整部７７に所定の値の閾値を出力させるための制御信号の一例である。
【００８４】
図１５を参照してＤＡコンバータ７７５を用いた閾値の切替処理を説明する。閾値切替時間ｔｃはＤＡコンバータ７７５の変換時間となる。パターン画像ａの検出信号ａからパターン画像ｂの検出信号ｂまでの時間間隔ｔｐは、上述のとおりである。検出信号ａの立ち上がり時の傾きαも上述のとおりである。ＤＡコンバータ７７５の変換時間（閾値切替時間ｔｃ）及び閾値の切替時の傾きγは、例えばＤＡコンバータ７７５の分解能や出力負荷容量により決まる。そのために、ＤＡコンバータ７７５の動作条件や周辺回路を閾値切替時間ｔｃ及び時間間隔ｔｐが、ｔｃ＜ｔｐの関係になるようにしつつ、傾きαより傾きγが小さくなるようにすることで、閾値を次のパターン画像の検出前に切り替えることができる。
【００８５】
以上のような本実施形態の画像形成装置１は、検出信号の二値化に用いる閾値の適切な切替を実現することで、正確に主走査方向及び副走査方向の色ずれ量を取得することが可能となる。そのために、高精度な色ずれ補正が可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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