(57)【要約】【課題】各色の波形振幅の違いに起因する検出誤差の補正方法において、簡易な構成で色ずれ量の検出の精度を向上させる。【解決手段】Ｓ１０１でレジストレーション補正制御の実行要求があると、Ｓ１０２で各色のパッチの出力を検出する時間幅調整制御を行い、中間転写ベルト８上の各色のパッチを光学センサ３０で検出する。Ｓ１０２で検出した出力に基づいてＳ１０３で各色のパッチの時間幅を演算し、Ｓ１０４で、検出した各色の時間幅Ｔ＊が略等しいか確認する。各色の時間幅Ｔ＊が略等しい場合は、Ｓ１０５で時間幅調整制御のパッチの濃度でレジストレーション補正制御を実行する。Ｓ１０４で各色の時間幅Ｔ＊が等しくない場合には、Ｓ１０６で各色の時間幅Ｔ＊に基づいて各色の濃度を調整し、Ｓ１０６でレジストレーション補正制御を実行する。Ｓ１０６でレジストレーション補正制御の結果に基づいて画像形成時の色ずれ補正量を決定する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
現像剤像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって形成された複数色の現像剤像からなる複数のパッチを含む色ずれを補正するための第１の検出用パターン、又は前記画像形成手段によって形成された複数色の現像剤像からなる複数のパッチを含む前記第１の検出用パターンの濃度を補正するための第２の検出用パターンを担持する像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射し、前記第１の検出用パターン、又は前記第２の検出用パターンに応じた反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記第２の検出用パターンを検出した期間に応じて、前記画像形成手段により形成される前記第１の検出用パターンの濃度を補正する制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２の検出用パターンを検出する前記検出手段の出力信号を２値化した２値化信号から、各色のパッチに対応する該２値化信号の立ち上がり時点と立ち下り時点又は立ち下り時点と立ち上がり時点の間の時間幅によって、前記第２の検出用パターンを検出した期間を算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。
【請求項３】
前記制御手段は、前記第１の検出用パターンを検出する前記検出手段の出力信号を２値化した２値化信号から、各色のパッチに対応する該２値化信号の立ち上がり時点と立ち下り時点または立ち下り時点と立ち上がり時点の中間時点を検出し、各色のパッチの前記中間時点を基準として、該各色のパッチの位置を検出することにより、色ずれを補正することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２の検出用パターンに含まれる各色のパッチに対応する前記時間幅に基づいて、該各色のパッチを検出する前記検出手段の出力信号の波形振幅を推測し、推測された該波形振幅を基準として、前記第１の検出用パターンに含まれるパッチの濃度を調整することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記各色のパッチに対応する前記時間幅から、該色のパッチを検出する前記検出手段の出力信号の波形振幅を推測する推測式を保持し、該推測式を用いて、前記波形振幅を推測す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】
前記各色のパッチに対応する前記時間幅と、該各色のパッチを検出する前記検出手段の出力信号の波形振幅とを関係づけた情報を保持し、該情報を参照して、前記波形振幅を推測す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７】
前記パッチを検出する前記検出手段の出力信号の波形振幅と、該パッチを形成する現像剤量とを関係づけた情報を保持し、該情報を参照して、前記波形振幅を基準として、前記第１の検出用パターンに含まれるパッチの濃度を調整することを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
第２の前記検出用パターンは、少なくとも有彩色と無彩色のパッチを含むことを特徴とする請求項２乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１の検出用パターンは、前記第２の検出用パターンを構成するパッチと同じ色のパッチを含み、
前記第２の検出用パターンに含まれる前記有彩色を基準として、前記第１の検出用パターンに含まれる無彩色のパッチの濃度を調整することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第１の検出用パターンは、前記第２の検出用パターンを構成するパッチと同じ色のパッチを含み、
前記第２の検出用パターンに含まれる前記無彩色を基準として、第１の前記検出用パターンに含まれる有彩色のパッチの濃度を調整することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記第２の検出用パターンは、少なくとも２色の有彩色を含み、
前記第１の検出用パターンは、前記第２の検出用パターンを構成するパッチと同じ色のパッチを含み、
前記第２の検出用パターンに含まれる有彩色のうち、前記無彩色のパッチの濃度の調整の基準として用いる有彩色を選別する条件を満たす有彩色の前記時間幅を基準とすることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記検出手段は、前記検出用パターンからの正反射光を検出することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記検出手段は、前記検出用パターンからの乱反射光を検出することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記第２の検出用パターンは、前記第１の検出用パターンの一部に含まれることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記第１の検出用パターンに含まれるパッチの濃度の調整は、該パッチの濃度が変化する可能性がある条件を満たす場合に行うことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記色ずれ補正制御のために調整される画像形成条件は、画像の書き出し位置、画像の倍率及び画像の傾きのうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記画像形成手段として、感光体と、該感光体を露光して非画像部電位を形成する露光手段と、該感光体に画像部電位に現像剤を付着させて画像を形成する現像手段とを備え、
前記第１の検出用パターンに含まれるパッチの濃度を調整するための画像形成条件とは、前記露光手段の光量、前記現像手段の電圧及び前記現像手段の電流のうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項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、電子写真複写機、電子写真プリンタ等のカラー画像形成装置における色ずれ補正制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の感光ドラムを備えたカラー画像形成装置は、各色の画像形成部における機械的要因による各色間の色ずれ（位置ずれ）に配慮する必要がある。各色間の色ずれに対しては、中間転写ベルト上に形成した色ずれ補正用パターンに対して光学センサ（発光素子、受光素子）でずれ量を検出して補正するという制御方法が多く用いられている。また、光学センサ（発光素子、受光素子）による検知精度を向上させる手段として、特許文献１では複数の閾値を用いて各色の相対的な位置関係を検知し、波形振幅の異なる黒色と有彩色とで検知誤差を生じさせない方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２７１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の方法では、波形振幅に対して、複数の閾値を適用し、複数の誤差算出用信号を生成し、これらの信号の立ち上がり時点や立ち下り時点から誤差補正量を算出することによりずれ量を補正するという複雑な処理が必要となっていた。
本発明の目的は、色ずれ補正用パターンを構成する各色で波形振幅の違いに起因して発生する検出の誤差に対する補正方法において、簡易な構成で色ずれ量の検出の精度を向上する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
現像剤像を形成する画像形成手段と、
前記画像形成手段によって形成された複数色の現像剤像からなる複数のパッチを含む色ずれを補正するための第１の検出用パターン、又は前記画像形成手段によって形成された複数色の現像剤像からなる複数のパッチを含む前記第１の検出用パターンの濃度を補正するための第２の検出用パターンを担持する像担持体と、
前記像担持体に向けて光を照射し、前記第１の検出用パターン、又は前記第２の検出用パターンに応じた反射光を検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記第２の検出用パターンを検出した期間に応じて、前記画像形成手段により形成される前記第１の検出用パターンの濃度を補正する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、第２の検出用パターンを検出した期間に応じて、色ずれを補正するための第１の検出用パターンの濃度を補正することにより、簡易な構成で色ずれ量の検出の精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例に係る画像形成装置の概略図
【図２】中間転写ベルト・光学センサユニット配置（ａ）、光学センサ断面図（ｂ）
【図３】実施例１に係る光学センサの検出波形処理回路
【図４】実施例１に係る光学センサの検出波形（アナログ波形・デジタル波形）
【図５】実施例１に係る波形歪の影響（ａ）及び波形歪（ｂ）の説明図
【図６】実施例１に係る時間幅と波形振幅の説明図（ａ）及び同関係図（ｂ）
【図７】実施例１及び２に係る波形振幅とトナー量の説明図
【図８】実施例１に係るフローチャート
【図９】実施例２に係る時間幅と波形振幅の説明図（ａ）及び同関係図（ｂ）
【図１０】実施例２に係るフローチャート
【図１１】実施例３に係る光学センサの断面図
【図１２】実施例３に係る光学センサの検出波形（アナログ波形・デジタル波形）
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【０００９】
本発明を適用した電子写真方式の画像形成装置１００（以下、本体と称す）の動作について説明する。図１は中間転写ベルト８を採用して構成した本体の概略構成図である。本体は、本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジ５（５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ）を備えている。以降の説明では、各色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋに係る構成において、各色を示す符号が省略されている場合にはすべての色の機能構成に共通なものとして色に係る符号を省略して説明する。
【００１０】
給紙カセット１３に積載された記録紙Ｐは、給紙ローラ１４、搬送ローラ１５、レジストローラ１６を介して、所定のタイミングで二次転写ローラ１１に搬送される。
プロセスカートリッジ５は、それぞれ現像剤が格納されているトナー容器２３、感光ドラム１、帯電ローラ２、現像手段である現像ローラ３、クリーニング手段４、プロセスカートリッジ５の各色の廃トナーを回収する廃トナー容器２４で一体的に構成される。このプロセスカートリッジ５は、露光手段７と共に画像形成手段１０１の一例を成している。なお、実施例の以降の説明では、現像剤をトナーと記述する。露光手段７から出射されるレーザ光により公知である電子写真プロセスの一連の処理が行われ、感光ドラム１上に未定着のトナー像（現像剤像）が形成される。すなわち、露光手段７が感光ドラム１を露光して、感光ドラム１上に非画像部電位を形成し、この感光ドラム１上の画像部電位にトナーを付着させることにより、感光ドラム１上に未定着のトナー像が形成される。
像担持体の一例である中間転写ベルトユニット１０２は、中間転写ベルト８、駆動ローラ９、二次転写対向ローラ１０、更に、感光体ドラム１に対向して、中間転写ベルト８の内側に配設された一次転写ローラ６から構成されている。感光体ドラム１上のトナー像は、公知の電子写真プロセス処理によって矢印Ａ方向に駆動する中間転写ベルト８へ転写され、更に、中間転写ベルト８上に重ね合わされたトナー像は二次転写ローラ１１まで搬送されてきた記録紙Ｐに転写される。ここで、中間転写ベルト８上に残ったトナーは、中間転写ベルトクリーニング手段２１によって除去され、本体の廃トナーを回収する廃トナー回収容器２２へ回収される。
二次転写ローラ１１で記録紙Ｐに転写されたトナー像は定着装置１７内の加熱ローラ１８及び加圧ローラ１９によって記録紙Ｐに定着され、排紙ローラ２０を介して排出される。
１２は色ずれ量検出手段の一例であり、色ずれ補正制御である後述するレジストレーション補正制御時に中間転写ベルト８上に形成されるトナーパターンを検出するための光学
センサユニットである。
２５は制御基板であり、制御基板２５には制御手段の一例であるＣＰＵ２６が搭載されている。ＣＰＵ２６は記録紙Ｐの搬送に関する駆動源（不図示）やプロセスカートリッジ５の駆動源（不図示）の制御、画像形成に関する制御（画像形成制御）、更には故障検知に関する制御など、本体の動作を一括して制御している。制御する画像形成条件の一例として、色ずれ補正に関わる画像の書き出し位置や傾きや倍率があり、それらの条件の一部または全部を変更する。画像形成条件には他にも、濃度の調整に関わる露光手段７のレーザ光量の調整や現像ローラ３における電圧や電流の調整等が含まれ、色ずれ補正と同様にそれらの条件の一部または全部を変更する。
２８はスイッチング電源であり、電源ケーブル２９から入力される交流電源電圧を、本体で使用するＤＣ電圧に変換し、制御基板２５など本体に供給している。
【００１１】
図２（ａ）は、中間転写ベルト８と光学センサユニット１２の配置関係を示した図である。本実施例における光学センサユニット１２は、２個の光学センサ３０、３１で構成されており、中間転写ベルト８の搬送方向（図２（ａ）中の矢印Ａ方向）と直交する方向に並べて配置されている。本体のレジストレーション補正制御時には、中間転写ベルト８上の、光学センサ３０、３１の配置に対応する位置にトナーパターン（ＴＰ）（以下、パッチと称す）が形成される。
【００１２】
以下で本実施例の特徴である時間幅調整制御とレジストレーション補正制御の概要について説明する。説明を簡略化するために、光学センサ３０を例に説明し、同様の構成／用途である光学センサ３１の説明は省略する。
時間幅調整制御ではレジストレーション補正制御の準備として、中間転写ベルト８上に形成された各色のパッチの時間幅を検出し、検出された時間幅を基にしてレジストレーション補正制御で使用される各色のパッチの濃度を決定する。パッチの濃度を調整する手段の一例としては公知の技術である、前述したレーザ光量の調整や現像時における電圧の調整等がある。レジストレーション補正制御では時間幅調整制御で決定された濃度で各色のパッチを中間転写ベルト８上に形成し、光学センサ３０で色ずれ量を検出し、画像形成時の書き出し位置や傾き及び倍率を変更する。
両者の制御に関してパッチの構成について説明する。レジストレーション補正制御で用いられる検出用パターン列（第１の検出用パターン）においては、中間転写ベルト８上に形成されるパッチを平均化処理するために形成されるパッチの数は多い方が望ましい。一方、時間幅調整制御で用いられる検出用パターン列（第２の検出用パターン）は各色の時間幅が検出できればよく、検出するパッチの数は各色１つでもよい。尚、時間幅調整制御の詳細については後述する。
【００１３】
先にレジストレーション補正制御について説明を行う。図２（ｂ）は光学センサ３０の断面図を示したものである。本実施例における光学センサ３０は、発光素子であるＬＥＤ３２、受光素子であるフォトトランジスタ３３から構成されている。図２（ｂ）の点線のように、ＬＥＤ３２が発光した光は、中間転写ベルト８で反射され、正反射光がフォトトランジスタ３３で受光される光路が形成されている。
図３は、光学センサ３０により検出したパッチ（ＴＰ）検出波形（出力信号）を処理するための回路の回路図である。ＣＰＵ２６のポートＡは、光学センサ３０のＬＥＤ３２の点灯／消灯を制御するＰＷＭ出力ポートであり、ＣＰＵ２６が出力したＰＷＭ信号は、抵抗３４及びコンデンサ３５で平滑され、その平滑された電圧によってトランジスタ３６をＯＮ／ＯＦＦしている。ここでＬＥＤ３２に通電される電流値は、平滑された電圧レベル、トランジスタ３６のベース−エミッタ間電圧、更に、抵抗３７で決定されている。ＣＰＵ２６は出力するＰＷＭ信号のＤｕｔｙを変化させることによってＬＥＤ３２に流れる電流（光量）を制御している。
一方、中間転写ベルト８で反射された光を受光することでフォトトランジスタ３３に流
れる電流は、抵抗３８でＩ／Ｖ変換されてアナログ電圧信号（Ｐ点）となる。このアナログ電圧信号はコンパレータ４１へ入力される。コンパレータ４１に入力されたアナログ電圧信号は、抵抗３９、４０によって生成された基準電圧を閾値（以下、閾値電圧）としてＨ／Ｌレベル信号（２値化信号）にデジタル化（２値化）された後、ＣＰＵ２６のポートＢに入力される。ここで４２はコンパレータ４１の出力レベルを確定するためのプルアップ抵抗である。
【００１４】
図４は、ＣＰＵ２６のポートＢに入力される波形の説明図である。図４は、一定速度で駆動している中間転写ベルト８上に、複数色のパッチとしてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のパッチを所定間隔で形成し、各色のパッチを光学センサ３０で検出した時の波形を示したものである。
図４（ａ）は図３のＰ点における波形例である。図４（ａ）は、中間転写ベルト８の反射率がパッチに比べて高く、また、パッチの中でもＹ，Ｍ，Ｃ色パッチの反射率がＫ色パッチに比べて高くなる特性関係の場合を例として示している。各色のパッチの濃度が同じ場合、反射率が高い色ほど光学センサ３０の出力の電圧も高くなる。中間転写ベルト８の反射率はパッチより高く、無彩色の反射率は有彩色の反射率より低い。よって、濃度が略等しい場合のパッチおよび中間転写ベルト８を、光学センサ３０で検出した出力の関係は式（１）となる。尚、本実施例におけるＶｂｅｌｔの値は、ＣＰＵ２６がＬＥＤ３２の光量を調整することによって常に一定となるように制御されている。
Ｖｂｅｌｔ＞Ｖｙ≒Ｖｍ≒Ｖｃ＞Ｖｋ・・・（１）
図４（ｂ）は、図４（ａ）の波形をコンパレータ４１によって２値化した波形である。図４（ｂ）におけるＴ＊１（＊：ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）は、ＣＰＵ２６のポートＢに入力される各色のパッチに対する波形の立ち下がり時点を示している。同様に、Ｔ＊２（＊：ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）は、各色パッチに対する波形の立ち上がり時点を示している。式（２）を用いてＴ＊１とＴ＊２より各色パッチの反射光を検出している期間である時間幅Ｔ＊が検出できる。
Ｔ＊＝Ｔ＊２−Ｔ＊１（＊：ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）・・・（２）
ここで電圧Ｖ＊と時間幅Ｔ＊の関係について説明する。式（１）より無彩色であるＫ色は他の有彩色と比べて反射率が低いため、Ｖｋも低いことがわかる。Ｖｋが有彩色と異なる場合、出力の変動する時間幅Ｔｋも異なる。図４（ｂ）で示すように式（３）の関係が成り立つ。尚、電圧Ｖ＊と時間幅Ｔ＊の関係について詳細な説明は後述する。
Ｔｋ＞Ｔｙ≒Ｔｍ≒Ｔｃ・・・（３）
ＣＰＵ２６は以下の式に基づいて、各色パッチのパッチ中心位置Ｐｙ，Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｋのタイミング（中間時点）を求めている。
Ｐｙ＝（Ｔｙ１＋Ｔｙ２）／２・・・（４）
Ｐｍ＝（Ｔｍ１＋Ｔｍ２）／２・・・（５）
Ｐｃ＝（Ｔｃ１＋Ｔｃ２）／２・・・（６）
Ｐｋ＝（Ｔｋ１＋Ｔｋ２）／２・・・（７）
ここでＣＰＵ２６は、上記の計算から求めた各色パッチの中心位置の検出タイミングから、各色間の相対的な色ずれを算出する。本実施例においては、Ｋ色を基準として相対的な色ずれを算出するものとして説明する。また、図４に示したようにレジストレーション補正制御時の中間転写ベルト８上に形成する各色のパッチ幅は、中間転写ベルト８の搬送方向に対して５０ｄｏｔ（１ｄｏｔ≒４２μｍ）とする。そして、６００ｄｐｉ（ｄｏｔ
ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の場合におけるパッチ間隔も、同様に中間転写ベルト８の搬送方向に対して５０ｄｏｔ（１ｄｏｔ≒４２μｍ）とする。併せて、画像形成時、及び、レジストレーション補正制御時の中間転写ベルト８の搬送速度を２１０ｍｍ／ｓｅｃとする。
【００１５】
例として、Ｙ色パッチとＫ色パッチの相対的な位置ずれ補正方法について説明する。
図４より、Ｙ色パッチの中心位置とＫ色パッチの中心位置の理想的距離は３００ｄｏｔ（＝５０ｄｏｔ×６）であり、これを光学センサ３０による検出タイミング差に換算する
と６０ｍｓｅｃ（＝（４２μｍ×３００ｄｏｔ）／（２１０ｍｍ／ｓｅｃ））となる。この値がＹ色パッチの中心位置とＫ色パッチの中心位置の理想とする検出タイミング差となる。ここで、仮に色ずれが発生している場合にはレジストレーション補正制御時に、式（４）から（７）で求めた実際の検出タイミング差が５９.８ｍｓｅｃであると、理想とす
る検出タイミング差との差分が０．２ｍｓｅｃとなる。そのため、１ｄｏｔ分（＝（０．２ｍｓ×２１０ｍｍ／ｓｅｃ）／４２μｍ）だけ実際の画像形成時にＹ色の書き出しタイミングを早める必要があることがわかる。上記は、光学センサ３０を用いたＹ色とＫ色の色ずれ補正方法について説明したものの、Ｍ色、Ｃ色に対しても同様の考えに基づいて補正できる。尚、前述したように中間転写ベルト８の変動による影響を低減するために中間転写ベルト８の１周で複数回パッチを検出し、平均化処理することが望ましい。一例として、レジストレーション補正制御において図４で示した色ずれ量検出用パターンを複数回形成する構成がある。
【００１６】
続いて、光学センサ３０による検出波形に歪が生じた場合の影響について図５を用いて説明する。
図５（ａ）は、Ｙ、Ｍ、Ｃ色パッチとＫ色パッチで波形が歪んだ場合のパッチ中心位置の検出タイミング誤差（以下、検出誤差）を示したものである。ここで光学センサ３０の検出波形の歪は、光学センサ３０の取り付け状態に依存する。図５（ｂ）は、波形歪の有無と光学センサ３０の取り付け姿勢の関係を示しており、理想的な光学センサ３０の取り付け姿勢は、発光／受光の光路が二次転写ローラ１０の接線方向に対して垂直な関係となる。この場合、光学センサ３０の検出位置（中間転写ベルト８上の検出エリア）を通過するパッチは、光学センサ３０の照射スポットに進入後、照射スポットの中心に到達するまでの時間と中心から照射スポットを抜けるまでの時間が等しくなる。このため、光学センサ３０による検出波形は左右対称な歪のない波形となる。一方、光学センサ３０の取り付け姿勢（角度）が理想的な状態に対してθ［ｄｅｇ］だけ傾いた状態となった場合には、照射スポットに変化が生じ、光学センサ３０の照射スポットに進入するタイミングが相対的に早くなる。このため、中心に到達するまでの時間が長くなり、中心から照射スポットを抜けるまでの時間が短くなる。したがって、光学センサ３０による検出波形は左右対称性のくずれた歪んだ波形となる。
つまり、図５（ａ）に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のパッチにおいては波形の歪の有無によりパッチの理想位置（図５（ａ）では波形歪なしにおけるパッチ中心に該当）との検出時間のずれ量ΔＰｙｍｃ、Ｋ色においてはΔＰｋが生じる。ここで、図５（ａ）に示すように波形振幅が異なると理想位置との検出時間のずれ量も異なることがわかる（ΔＰｙｍｃ≠ΔＰｋ）。Ｙ、Ｍ、Ｃ色の理想位置とのずれ量ΔＰｙｍｃに対して波形振幅の異なるＫ色のずれ量ΔＰｋは小さくなっている。この検出誤差がある状態で、各色の相対的な色ずれ補正を行うと、Ｙ，Ｍ，Ｃ色とＫ色間での色ずれ補正制御に影響が生じる。
そこで本実施例では、実際のレジストレーション補正制御を実施する前に、波形振幅の異なる各色のパッチを光学センサ３０で検出する工程を追加することにした。本実施例ではこの工程を時間幅調整制御と呼ぶ。時間幅調整制御で得られる波形振幅の差分を時間幅Ｔ＊に基づいて推測し、実際のレジストレーション補正制御において時間幅Ｔ＊が等しくなるように各色の濃度を調整することで、検出誤差を低減できる。波形振幅と濃度の関係については後述する。
【００１７】
追加した工程の説明を行う前に、時間幅と波形振幅の関係について図６を用いて説明する。本実施例では図６（ａ）に示すように一例としてＶｂｅｌｔ＝２．５Ｖ、閾値電圧が１．５Ｖの場合における波形振幅（ここではＶｐとする）と時間幅Ｔ＊の関係を説明する。図６（ｂ）の横軸はパッチを検出した際の時間幅Ｔ＊を示し、縦軸は波形振幅Ｖｐを示している。図６（ｂ）で示されるように時間幅Ｔ＊が７〜１２ｍｓにおいては、時間幅Ｔ＊と波形振幅Ｖｐは比例関係に近似できることがわかる。よって、波形振幅Ｖｐは図６（ｂ）に基づいて下記の式（推測式）（７）で近似される。
Ｖｐ＝０．２１×Ｔ＊−０．１８・・・（７）
つまり、上記式（７）を保持しておくことにより、各色パッチの時間幅Ｔ＊を検出することで波形振幅Ｖｐを推測することが可能である。前述したように、時間幅Ｔ＊はＴ＊１及びＴ＊２から演算される。Ｔ＊２及びＴ＊１は実際のレジストレーション補正制御に使用される情報であり、パッチ検出の測定系を簡易な構成にすることができる。一例として波形振幅を検出するために必要としていたＣＰＵ２６のＡＤポートを省略することができ、ＣＰＵ２６のポート数を削減したり、処理に関わる負荷を低減したりすることが可能となる。
続いて、各色のパッチを検出する工程について説明する。時間幅調整制御では、中間転写ベルト８上に各色のパッチを形成し、光学センサ３０で検出する。時間幅調整制御で形成されるパッチの一例として実際のレジストレーション補正制御で用いられる一部または全部のパターンを形成することが望ましい。例えば図４のパターンを用いてもよい。尚、レジストレーション補正制御とは異なり、各色の時間幅が検出できればよく、各色のパッチを少なくとも１つ形成すればよい。
時間幅調整制御でＣＰＵ２６は前述した各色の時間幅Ｔ＊を算出する。得られたＴ＊と近似式を参照し、時間幅Ｔ＊に基づいて波形振幅を推測する。波形振幅に基づいて画像形成時の濃度を調整することで各色の波形振幅を等しくすることができる。ここで、波形振幅と濃度の関係について説明する。図７は、濃度を表す中間転写ベルト８の下地上のトナー量（現像剤量）と波形振幅Ｖｐの関係を示す図である。波形振幅は反射光量によって決まり、中間転写ベルト８の下地にパッチが形成された場合、トナー量の増加に伴って波形振幅も増加する。反射率の違いによって無彩色と有彩色で波形振幅Ｖｐが異なる。上述した関係から波形振幅より濃度がわかることになる。また図６および図７の特性を関係づけた情報をＣＰＵ２６等に保持しておき、この特性関係を基に濃度を調整することで波形振幅が変更され、時間幅も調整することができる。一例として図７には時間幅調整制御において無彩色のトナー量を調整し、レジストレーション補正制御において有彩色と波形振幅Ｖｐを揃えた場合のトナー量を示した。尚、有彩色のトナー量は変更していない。図６（ｂ）より波形振幅が等しくなれば時間幅も等しくなるため、レジストレーション補正制御における検出誤差を低減することが可能となる。
【００１８】
続いて、本実施例における制御基板２５に実装されているＣＰＵ２６による色ずれ補正量の決定の流れを図８のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ１０１でレジストレーション補正制御の実行要求があると、Ｓ１０２で時間幅調整制御を実施し、中間転写ベルト８上に形成された各色のパッチを光学センサ３０で検出する。Ｓ１０３で検出値に基づいて各色のパッチの出力が変動した時間幅Ｔ＊を演算する。Ｓ１０４で、検出した各色の時間幅Ｔ＊が略等しいか確認する。
各色の時間幅Ｔ＊が略等しい場合は、Ｓ１０６で時間幅調整制御のパッチの濃度で実際のレジストレーション補正制御を実行する。Ｓ１０４で各色の時間幅Ｔ＊が等しくない場合には、Ｓ１０５で各色の時間幅Ｔ＊に基づいて各色の濃度の設定値を調整し、Ｓ１０６でレジストレーション補正制御を実行する。Ｓ１０７でレジストレーション補正制御の結果に基づいて画像形成時の色ずれ補正量を決定し、終了する。尚、時間幅調整制御の実行要求は、本体に装着されるプロセスカートリッジ５が変更された時、又は、環境変化やプロセスカートリッジ５の耐久状況など、パッチの濃度が変化する可能性がある条件に基づいて要求されるものであってもよい。
【００１９】
本実施例においては、各色のパッチの検出時間幅が等しくなるようにトナー濃度を調整している。各色のパッチの検出時間幅と、各色のパッチを検出する光学センサの検出信号の波形振幅との間には近似式で表される関係がある。一方で、光学センサの検出波形に歪が生じた場合と歪がない場合とのパッチの中心位置の検出時間のずれ量は、光学センサの出力信号の波形振幅の違いによるものである。従って、各色のパッチの検出時間幅を等しくすることによって、光学センサの出力信号の波形振幅の違いを低減し、検出波形に歪が
生じた場合のパッチの中心位置のずれ量を低減することができる。本実施例によれば、光学センサ３０による検出波形に歪が生じた場合であっても、光学センサ３０による検出波形の波形振幅の違い（パッチの反射率の違い）の影響を受けることなく色ずれ補正量を決定できるため、安定した色ずれ補正制御が可能となる。
【実施例２】
【００２０】
実施例１では各色の時間幅Ｔ＊が等しくなるように時間幅調整制御を実施した。しかし、トナー残量の低下等によって各色の時間幅Ｔ＊を合わせなくとも検出精度を向上できる場合もある。本実施例では、波形歪による検出誤差への影響が大きい有彩色と無彩色との検出誤差及び、有彩色で波形振幅が異なる場合の検出誤差を低減する方法について説明する。
実施例１では有彩色では波形振幅が略等しいことを前提に説明した。しかしながら、有彩色と無彩色の差異ほどではないにしても有彩色間で波形振幅に差異を有する場合がある。この場合、式（８）または式（９）のような関係になる。
Ｖｂｅｌｔ＞Ｖｙ≠Ｖｍ≠Ｖｃ＞Ｖｋ・・・（８）
Ｔｋ＞Ｔｙ≠Ｔｍ≠Ｔｃ・・・（９）
また、トナー残量が低下して特定色の波形振幅を上げられない場合もある。図９ではシアントナーの残量が低下し、所望の濃度を得られない場合を示している。レジストレーション補正制御の実行には閾値電圧以上の波形振幅が必要であるため、一定以上の波形振幅を得られることが望ましい。よって、この場合にシアンと他の色の濃度を合わせることは好ましくない。
【００２１】
以上述べたような状況において、本実施例では時間幅調整制御において有彩色と無彩色の検出誤差を低減する方法を説明する。
まず、実施例１と同様に時間幅調整制御を実施し、各色の時間幅Ｔ＊（＊：ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）を検出する。ここで有彩色の時間幅をＴ＃（＃＝ｙ、ｍ、ｃ）、有彩色の時間幅の平均をＴ＃ａｖｅ１としておく。さらに本実施例では一例として、図９に示すようにシアンの電圧Ｖｃが高い場合を説明する。
続いて、有彩色の電圧Ｖ＃に異常がないかを時間幅Ｔ＃から判定する。有彩色の時間幅の平均Ｔ＃ａｖｅ１と各有彩色の時間幅Ｔ＃を式（１０）〜（１２）に代入して比較し、最も差分の大きい時間幅ΔＴｍａｘを決定する。
｜Ｔｙ−Ｔ＃ａｖｅ１｜・・・（１０）
｜Ｔｍ−Ｔ＃ａｖｅ１｜・・・（１１）
｜Ｔｃ−Ｔ＃ａｖｅ１｜・・・（１２）
図９の場合にはΔＴｍａｘ＝Ｔｃとなる。次に、得られた最大の差分が所定値を超えたか式（１３）で判定する。本実施例では、一例としてトナー残量が十分な通常の場合の時間幅が１２ｍｓであり、トナー残量がわずかである場合の時間幅が７ｍｓと仮定している。上述した条件では通常時には｜Ｔ＃−Ｔ＃ａｖｅ１｜が２．３ｍｓ以内であり、２．３ｍｓ以上となればトナー残量が通常状態よりも低下していると判断できる。
｜Ｔｃ−Ｔ＃ａｖｅ１｜＜２．３ｍｓ・・・（１３）
ここで、判定式（１３）は、濃度調整の基準として用いる有彩色を選別する条件を表している。尚、一例として２．３ｍｓとしているものの、任意に設定することが可能である。例えばトナー残量が僅かとなった状態の波形振幅と時間幅Ｔ＃の関係をＣＰＵ２６に保存しておき、残量が十分な場合と残量が僅かとなった場合の時間幅Ｔ＃の差分を所定値としてもよい。所定値以内であれば、有彩色全ての時間幅の平均Ｔ＃ａｖｅ１と無彩色の時間幅Ｔｋが等しくなるように濃度を調整する。所定値以上の場合には、トナー残量の減少やノイズが混入した可能性があるとして、最も差分の大きい有彩色は除外して有彩色の平均Ｔ＃ａｖｅ２を求める。本実施例ではＴｃを除外し、Ｔｙ及びＴｍの平均を有彩色の時間幅Ｔ＃ａｖｅ２と確定して、無彩色の時間幅Ｔｋと等しくなるように濃度を調整する。
ここで、本実施例では時間幅調整制御後に濃度を調整するのは無彩色のみとする。無彩
色のみとすることで、レジストレーション補正制御で画像形成条件を変更するのはＫ色に関わる部分のみとなり、制御を簡略化できる。通常のトナー残量が十分な状態では、波形振幅の差異は無彩色と有彩色で大きい。無彩色の濃度を変更し、波形振幅を有彩色に合わせることで特定の有彩色間に波形振幅の差異が生じた場合にも無彩色との検出誤差を低減できる。また、複数の有彩色の時間幅の平均を基準としているため、再調整によって基準となる時間幅が変化する可能性を低減することができる。
【００２２】
続いて、本実施例における制御基板２５に実装されているＣＰＵ２６による色ずれ補正量の決定の流れを図１０のフローチャートを用いて説明する。尚、実施例１と重複する部分は簡略化のために同じ符号を用いて説明を省略する。
Ｓ１０３において各色のパッチの時間幅を演算後、Ｓ２０１で、有彩色の時間幅の平均Ｔ＃ａｖｅ１を求め、差分が最大となる有彩色の時間幅ΔＴｍａｘを判別する。Ｓ２０２で求めた差分が所定値（本実施例では２．３ｍｓ）以下か判定する。２．３ｍｓ以下の場合はＳ２０３で有彩色の時間幅の平均Ｔ＃ａｖｅ１と無彩色の時間幅Ｔｋが等しくなるようにＫ色の濃度を調整し、Ｓ１０６でレジストレーション補正制御を実行する。Ｓ２０２で差分が２．３ｍｓを超える場合は、Ｓ２０４で差分が最大となる有彩色を除いた、有彩色の時間幅の平均Ｔ＃ａｖｅ２と無彩色の時間幅Ｔｋが等しくなるようにＫ色の濃度を調整し、Ｓ１０６でレジストレーション補正制御を実行する。
【００２３】
本実施例によれば、有彩色の時間幅の平均と無彩色の時間幅Ｔｋに基づいて濃度を調整することで、特定の有彩色と無彩色での時間幅の差分の影響を低減することができる。また、特定の有彩色のトナー濃度が減少した場合やノイズが混入して正確な時間幅を検出できなかった場合にも有彩色と無彩色での時間幅の検出誤差を低減することができる。
【実施例３】
【００２４】
実施例１及び実施例２の光学センサ３０は、ＬＥＤ３２、フォトトランジスタ３３の配置が、図２（ｂ）で示したように中間転写ベルト８による正反射光を受光する関係となっていた。本実施例では乱反射光を受光する光学センサ３０における検出誤差の低減の方法を説明する。
図１１は本実施例における光学センサ３０の断面図（光学センサ３１も同様）であり、図２（ｂ）に対してフォトトランジスタ３３の配置を変更し、中間転写ベルト８による乱反射光を受光する配置関係としている。尚、パッチ検出波形の処理回路は図３と同じとする。
【００２５】
図１２（ａ）は図３のＰ点における波形例であり、本実施例では乱反射光量の少ないＫ色パッチを検出するために、Ｋ色パッチの前後にＹ、Ｍ，Ｃ色パッチを形成する構成となっている。また、図１２（ａ）は、Ｙ色パッチの乱反射率が最も高く、続いてＭ，Ｃ色パッチの乱反射率が高く、Ｋ色パッチと中間転写ベルトは乱反射率が低い特性関係を例にとっている為、各色のトナーパッチ濃度が同じ場合、以下の関係となる。
Ｖｙ＞Ｖｍ≒Ｖｃ＞Ｖｋ≒Ｖｂｅｌｔ・・・（１４）
Ｔｙ＞Ｔｍ≒Ｔｃ・・・（１５）
図１２（ｂ）は、コンパレータ４１によって図１２（ａ）の波形を閾値電圧に対して２値化した波形である。図１２（ｂ）におけるＴ*１〜Ｔ*４（＊：ｙ、ｍ、ｃ、ｋ）は、ＣＰＵ２６のポートＢに入力される各色パッチに対する立ち下がり、又は、立ち上がりのタイミングをそれぞれ示している。ＣＰＵ２６は実施例１と同様の方法で各色パッチのパッチ中心位置のタイミングを求め、以下の式に基づいて、Ｋ色パッチに対するＹ，Ｍ，Ｃ色パッチの相対的な色ずれ量Ｐｙｋ、Ｐｍｋ、Ｐｃｋをそれぞれ求めることができる。
Ｐｙｋ＝Ｐｋ１−（Ｐｙ１＋Ｐｙ２）／２・・・（１６）
Ｐｍｋ＝Ｐｋ２−（Ｐｍ１＋Ｐｍ２）／２・・・（１７）
Ｐｃｋ＝Ｐｋ３−（Ｐｃ１＋Ｐｃ２）／２・・・（１８）
【００２６】
続いて本実施例における検出誤差を低減する方法について説明する。本実施例では、反射率の高いＹ色パッチに対して時間幅Ｔｙに基づき、濃度の調整を行う。また無彩色に対して濃度の調整は実施しない。
まず、実施例１と同様に時間幅調整制御を実施する。実施例１と同様に時間幅調整制御で形成されるパッチの一例として図１２で示すパターンを用いてもよい。尚、有彩色の時間幅が検出できればよく、この限りではない。また実施例１の正反射と同様に、ＣＰＵ２６に乱反射における時間幅Ｔ＊と波形振幅の近似式および波形振幅とトナー量の関係を有しておく。時間幅調整制御でＣＰＵ２６は前述した各色の時間幅Ｔ＊を算出する。得られたＴ＊と波形振幅との近似式を参照し、時間幅Ｔ＊に基づいて波形振幅を推測する。波形振幅に基づいて、レジストレーション補正制御時の濃度を調整することで各色の時間幅を等しくすることができる。波形振幅が略等しい場合、時間幅Ｔ＊も略等しくなるため、パッチの検出誤差を低減することが可能となる。
また、本実施例におけるＣＰＵ２６による色ずれ補正量の決定の流れ（フローチャート）については、実施例１と同様であるため省略する。
【００２７】
本実施例を用いることによって、光学センサ３０の検出方式（正反射、乱反射）を問わず、実施例１と同様の効果が得られる。尚、実施例１から３において全色のパッチの時間幅を合わせることを前提に説明したものの、この限りではない。一例として、実施例１において有彩色間で反射率の差異は小さいため、任意の有彩色１色と、反射率が異なる無彩色のパッチの波形振幅を合わせることでも実施例１と同様の効果が得られる。この場合、時間幅調整制御において形成されるパッチは任意の有彩色１色と無彩色の２色でよい。また、実施例３でも同様に、時間幅調整制御において反射率が異なるＹ色パッチとＹ色以外の任意の有彩色のパッチの時間幅に基づいて濃度を調整しても実施例１と同様の効果が得られる。また、実施例１から３においてレジストレーション補正制御とは別に時間幅調整制御を実施したものの、これに限定されるものではない。一例として、時間幅調整制御とレジストレーション補正制御のパッチを兼用し、レジストレーション補正制御内で時間幅調整制御を実施してもよい。また、レジストレーション補正制御において同じ色ずれ量検出用パターンが繰り返し形成される場合には、最初の色ずれ量検出用パターンで時間幅を検出して最適な濃度設定を決定し、次のパターンにおいて濃度を調整することで検出誤差を低減することもできる。また実施例１から３において時間幅に基づいて各色の波形振幅を推測したものの、この限りではない。一例として、実施例１においてＣＰＵ２６に各色の時間幅と濃度の関係をテーブルとして有しておき、時間幅に基づいて電圧振幅を推測する過程を経ることなく各色の濃度を決定することでも同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
８…中間転写ベルト、１２‥‥光学センサユニット、２５‥‥制御基板、１００‥‥画像形成装置、１０１‥‥画像形成手段
【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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