(57)【要約】【課題】  正反射光を検知する方式、拡散反射光を検知する方式のセンサでは、画像形成装置の状況によっては、位置ずれ補正用パターンの検知精度が低下してしまうことがある。【解決手段】  発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された複数のパッチを含む第１の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第１の検知手段と、発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された少なくとも前記第１の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第２の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第２の検知手段と、前記第１の検知手段で検知した検知結果と、前記第２の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを補正する制御手段を備える。【選択図】  図９
2015055730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、
前記回転体に複数のパッチを含む複数の位置ずれ補正用パターンを形成する複数の現像手段と、
発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された複数のパッチを含む第１の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第１の検知手段と、
発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された少なくとも前記第１の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第２の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第２の検知手段と、
前記第１の検知手段で検知した検知結果と、前記第２の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれ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１の検知手段で検知した検知結果と、前記第２の検知手段で検知した検知結果との平均値に基づき、位置ずれを補正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の検知手段によって第１の位置ずれ補正用パターンのうち、ブラックのパッチを検知した検知結果に基づき、前記第２の検知手段によって第２の位置ずれ補正用パターンのうち、ブラックのパッチを検知した検知結果を用いて、位置ずれを補正するか否かを判断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】
前記第１の検知手段と前記第２の検知手段は、前記回転体が回転する方向と直交する方向において、前記回転体上における夫々の検知領域が重複しないように配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第１の位置ずれ補正用パターンと前記第２の位置ずれ補正用パターンは、前記回転体が回転する方向と直交する方向において、重複しないように形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記発光素子は、砲弾型ＬＥＤ又はチップ型ＬＥＤからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記受光素子は、砲弾型フォトトランジスタ又はチップ型フォトトランジスタからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記第１の位置ずれ補正用パターン及び前記第２の位置ずれ補正用パターンは、未定着画像であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された複数のパッチを含む第１の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第１の検知手段と、
発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された少なくとも前記第１の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第２の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第２の検知手段と、
前記第１の検知手段で検知した検知結果と、前記第２の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを検知することを特徴とする位置ずれ検知装置。
【請求項１０】
発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された複数のパッチを含む第１の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第１の検知手段により、前記第１の位置ずれ補正用パターンを検知する工程と、
発光素子と、前記発光素子から発光され回転体に形成された少なくとも前記第１の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第２の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第２の検知手段により、前記第２の位置ずれ補正用パターンを検知する工程と、
前記第１の検知手段で検知した検知結果と、前記第２の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれを検知する工程と、を備えることを特徴とする位置ずれ検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の位置ずれを補正する、主に電子写真方式、静電記憶方式の複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。また、画像の位置ずれを検知する位置ずれ検知装置及び位置ずれ検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、カラー画像を形成する画像形成装置において、画質の安定性向上の要求が高まっている。カラー画像は例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナーから成る。各色のトナーにより形成されたトナー像を重畳することで任意のカラー画像を形成できる。しかし、電子写真方式のカラー画像形成装置では、複数色のトナーを担持する像担持体の回転速度の公差や、装置内の温度変化や、駆動部材、作像部材の相対位置誤差や、経時変化等によって、各色のトナー像の相対位置がずれることがある。いわゆる、カラー画像における色ずれが発生する状態である。各色のトナー像の相対位置がずれると、重畳して形成されるカラー画像にもずれが発生してしまい、カラー画像の画質が低下してしまう。
【０００３】
そこで、従来、各色のトナー像の相対位置ずれ量を補正するためのレジストレーション動作として、位置ずれ補正を定期的に実施している。位置ずれ補正では、まず、中間転写体等の回転体上に位置ずれ補正用パターンを形成する。そして、検知手段としてのセンサで位置ずれ補正用パターンとしての各色のパッチの位置を検知する。具体的には、発光素子から光を照射し、パッチと像担持体からの反射光を受光素子で受光することで、位置ずれ補正用パターンの位置を検知する。検知結果から、基準となる色とその他の色との相対位置を求めることで相対位置のずれ量がゼロとなるよう、各色の画像形成開始タイミングを調整する。
【０００４】
位置ずれ補正の一例として、特許文献１では、位置ずれ補正用パターンとしてのトナー像と中間転写体からの正反射光を検知することで位置ずれを補正している。正反射光を検知する方式では、中間転写体からの反射光量が大きく、トナー像からの反射光量が少ないことを利用して、各色のパッチの両端エッジを特定し、パッチの位置を求めている。また、特許文献２では、位置ずれ補正用パターンとしてのトナー像と中間転写体からの拡散反射光を検知することで位置ずれを補正している。拡散反射光を検知する方式では、中間転写体からの反射光量が小さく、トナー像からの反射光量が大きいことを利用して、各色のパッチの両端エッジを特定し、パッチの位置を求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３１８５０１
【特許文献２】特開２０１２−２３７９０４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、先の特許文献１や特許文献２のような検知方式を用いると、画像形成装置の状況によっては、位置ずれ補正用パターンの検知精度が低下してしまうことがある。
【０００７】
例えば、特許文献１のように正反射光を検知する方式においては、中間転写体の経時変化により位置ずれ補正の精度が低下することがある。具体的には、中間転写体は経時変化が進む程、表面上に異物や傷等が発生する確率が高くなる。中間転写体の外表面には、感光ドラム、２次転写ローラ、導電性ブラシ等、様々な部材が当接している。また、２次転写部では紙等の記録材が中間転写体に接触する。これらの部材との摺擦や、部材や記録材と中間転写体との間に発生する放電電流によって中間転写体の外表面に傷が発生する場合がある。また、中間転写体の外表面や内表面に画像形成装置外部から混入した異物等が付着する場合がある。このような傷や異物が発生した場合、傷や異物により中間転写体の表面状態は変化してしまい、表面状態の変化によって正反射光量が変動することで、検知精度が低下する。
【０００８】
図１６は、中間転写体上に傷や異物が発生した場合の検知結果の変化を示す図である。中間転写体の回転方向に対してパッチの上流側のエッジ付近に傷や異物が存在する場合に正反射光をセンサで検知した出力波形である。傷や異物が発生したことによって、出力値が変化することによって、検知波形が広がっていることがわかる。この結果を基に、予め設定した閾値に対して検知した立ち下がり、立ち上がりエッジの中点からパッチの位置を求める。図１６の例ではパッチの位置は、本来の位置よりも中間転写体の回転方向の上流側に検知誤差Δ分だけずれた位置であると検知してしまい、位置ずれ補正の精度が低下してしまう。また、傷や異物がパッチの位置と重ならない位置に発生した場合は、傷や異物によって発生した出力値をパッチであると誤検知してしまい、位置ずれの補正の精度が低下してしまう。
【０００９】
また、例えば特許文献２のように、拡散反射光を検知する方式においては、トナーカートリッジの経時変化により位置ずれ補正の精度が低下することがある。拡散反射光を検知する方式においては、パッチの濃度の変動に対して反射光量の変動が大きいため、パッチのトナー濃度が減少した場合やムラが生じた場合、パッチに対応した出力波形が非対称になり、パッチの位置を誤検知する場合がある。
【００１０】
図１７は、トナーカートリッジ耐久前後のパッチの出力波形である。耐久後は濃度が減少したこと及び不均一になったことによって、パッチのうち閾値を超える部分が耐久前より少なっていることがわかる。これにより、パッチの位置が本来の位置に対してずれた位置であると検知してしまい、位置ずれ補正の精度が低下してしまう。
【００１１】
本出願に係る発明は、上記のような状況に鑑みなされたものであり、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、回転体と、前記回転体に複数のパッチを含む複数の位置ずれ補正用パターンを形成する複数の現像手段と、発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された複数のパッチを含む第１の位置ずれ補正用パターンから反射した正反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第１の検知手段と、発光素子と、前記発光素子から発光され前記回転体に形成された少なくとも前記第１の位置ずれ補正用パターンに含まれるパッチのいずれかを形成した現像手段と同じ現像手段によって形成されるパッチを含む第２の位置ずれ補正用パターンから反射した拡散反射光を受光する一つの受光素子と、からなる第２の検知手段と、前記第１の検知手段で検知した検知結果と、前記第２の検知手段で検知した検知結果とに基づき、位置ずれ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】
【００１３】
本発明の構成によれば、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の概略構成図
【図２】画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図
【図３】センサ６０の断面図
【図４】トナー量に対する正反射光を検知する方式の出力と拡散反射光を検知する方式の出力を示したグラフ
【図５】イエローのパッチがセンサ６０ａを通過した時の受光素子６２ａで検知した出力波形
【図６】イエローのパッチがセンサ６０ｂを通過した時の受光素子６２ｂで検知した出力波形
【図７】イエローのパッチの両端部にブラックのパッチを重ねたパッチがセンサ６０ｂを通過した時の受光素子６２ｂで検知した出力波形
【図８】センサ６０ａと６０ｂの配置と、位置ずれ補正用パターンを示した図
【図９】位置ずれ補正用パターンとしてのパッチの詳細を示した図
【図１０】全体倍率、副走査方向傾きを示した模式図
【図１１】ブラックのパッチのトナー量が少なくなった際のパッチ２０８ｋ、２０９Ｙ、２１０Ｋをセンサ６０ｂで検知した出力波形
【図１２】位置ずれ補正用パターンとしてのパッチの詳細を示した図
【図１３】センサ６０ａでブラックのパッチ２０９ｋを検知した際に、トナー量が正常な時と少なくなった時の出力波形
【図１４】センサ１７０ａ及びセンサ１７０ｂの断面図
【図１５】センサ１８０ａ及びセンサ１８０ｂの断面図
【図１６】中間転写体上に傷や異物が発生した場合の検知結果の変化を示す図
【図１７】トナーカートリッジ耐久前後のパッチの出力波形
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものでなく、また実施形態で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。
【００１６】
（第１の実施形態）
［画像形成装置の説明］
図１は、画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の画像形成装置は、第１〜第４の画像形成用のステーションにより構成される。第１ステーションはイエロー、第２ステーションはマゼンタ、第３ステーションはシアン、第４ステーションはブラックである。さらに、複数の感光ドラム１（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）を有し、それぞれ矢印方向に不図示のモータにより感光ドラム１の直径が中心値である場合に表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように回転駆動される。そして、感光ドラム１上に形成されたトナー像が回転体としての中間転写ベルト１０に一次転写され、各色のトナー像が重畳され、フルカラー画像を得るインライン方式の画像形成装置である。
【００１７】
以下、説明の便宜上、４つのステーションのうち第１ステーションについて説明する。なお、図中の参照符号の末尾にａ、ｂ、ｃ及びｄを付与した部材は、夫々イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を回転体上、すなわち中間転写ベルト１０上に形成するための部材を示している。しかしながら、以下の説明において色を区別する必要が無い場合には、末尾のａ、ｂ、ｃ及びｄを除いた参照符号を使用する。像担持体としての感光ドラム１は、帯電ローラ２により所定の電位に一様に帯電される。次に、露光手段３によりレーザビームが照射される。これにより、受信した画像信号のうちイエロー色に対応した静電潜像が感光ドラム１上に形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像は、現像位置においてイエローの現像器４により現像され、イエローのトナー像が可視化される。
【００１８】
感光ドラム１上に形成されたイエローのトナー像は、感光ドラム１と中間転写ベルト１０との当接部である一次転写部を通過する過程で、一次転写される。つまり、一次転写高圧電源７により一次転写ローラ６に印加した一次転写電圧によって、中間転写ベルト１０上に転写される。感光ドラム１に残留した一次転写の残留トナーは、クリーニング装置５により清掃される。以下、同様にして、第２色のマゼンタのトナー像、第３色のシアンのトナー像、第４色のブラックのトナー像が形成され、中間転写ベルト１０上に順次重ねて転写されて、カラートナー像が形成される。各色のトナー像を順次重ねる際、本来の位置とはずれた位置でトナー像が重ねられる所謂色ずれが発生する場合があるが、後述する位置ずれ補正制御によって補正を行い、位置ずれを抑制した画像を形成する。
【００１９】
中間転写ベルト１０上のカラートナー像は、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ２０との当接部である二次転写部を通過する過程で、二次転写される。つまり、二次転写高圧電源２１により二次転写ローラ２０に印加した二次転写電圧によって、給紙手段５０により給紙された紙としての記録材Ｐの表面に一括転写される。その後、カラートナー像が転写された記録材Ｐは定着器３０に搬送される。定着器３０において、加熱及び加圧されることにより４色のトナーが溶融混色して記録材Ｐに定着される。以上の動作により、フルカラー画像が形成される。
【００２０】
一方、二次転写後の中間転写ベルト１０上には、正極性トナーと負極性トナーの二次転写残留トナーが混在している。二次転写残留トナーは、導電性ブラシ１６により均一に散らされ、且つ帯電される。導電性ブラシ１６には導電性ブラシ高圧電源８０より正極性電圧を印加することで、二次転写残留トナーを正極性に帯電する。さらに導電性ローラ高圧電源７０により導電性ローラ１７に、正極性電圧を印加することで二次転写残留トナーを更に正極性に帯電する。正極性に帯電された二次転写残留トナーは、一次転写部において、感光ドラム１に転写され、感光ドラム１に配置されたクリーニング装置５に回収される。
【００２１】
［中間転写ベルトの説明］
本実施形態における中間転写ベルト１０は、周長が中心値で６５０ｍｍであり、駆動ローラ１１、テンションローラ１２、二次転写対向ローラ１３の３軸で張架される。そして、感光ドラム１を回転駆動するモータと同一のモータで駆動ローラ１１を回転させることによって回転駆動される。駆動ローラ１１の直径が中心値である場合に表面速度が１００ｍｍ／ｓｅｃとなるように設定されており、駆動ローラ１１の製造上発生する外径バラつきによって表面速度は変動する。また、中間転写ベルト１０は、センサ６０で正反射光を検知出来るよう、表面光沢度が３０以上のものを使用している（堀場製作所製：ハンディ光沢度計ＩＧ−３２０で測定）。なお、中間転写ベルト１０の周長や材質、駆動方法等は、本実施形態における一例であり、これに限られるものではない。
【００２２】
［制御ブロック図の説明］
図２は、画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図である。ホストコンピュータであるＰＣ２７１は、画像形成装置２７２の内部にあるフォーマッタ２７３に対して印刷指令を出し、印刷画像の画像データをフォーマッタ２７３に送信する。フォーマッタ２７３はＰＣ２７１からの画像データを露光データに変換し、ＤＣコントローラ２７４内にある露光制御部２７７に転送する。露光制御部２７７はＣＰＵ２７６の指示により、露光データに基づき露光手段から発光される露光光のオンオフを制御する。
【００２３】
ＣＰＵ２７６はフォーマッタ２７３からの印刷指令を受け取ると画像形成シーケンスをスタートさせる。ＤＣコントローラ２７４にはＣＰＵ２７６、メモリ２７５等が搭載されており、予めプログラムされた動作を行う。ＣＰＵ２７６は帯電高圧、現像高圧、転写高圧を制御して静電潜像の形成や、現像されたトナー像の転写等を制御することで画像を形成する。
【００２４】
またＣＰＵ２７６はセンサ６０ａ、６０ｂからの検知結果を受信し、キャリブレーション制御を行う。センサ６０ａ、６０ｂは、中間転写ベルト１０の表面や、中間転写ベルト１０上に形成したパッチからの反射光量を検知する。受光素子６２ａ、受光素子６２ｂで受光したパッチからの反射光に基づく出力値である検知信号の立ち上がり、立ち下りエッジは、受光素子６２ａ、受光素子６２ｂで受光したパッチからの反射光が予め設定された閾値を跨ぐタイミングによって求められる。求められた検知信号は、メモリ２７５に蓄えられる。ＣＰＵ２７６は、求められた検知信号に基づき、パッチの位置を求め、位置ずれを補正する。なお、センサ６０ａ，６０ｂは、通常の画像形成時には動作せず、位置ずれ補正時や濃度補正時に動作する。
【００２５】
［センサの説明］
図３は、センサ６０ａ、６０ｂの断面図である。図３（ａ）は、本実施形態におけるセンサ６０ａの断面図、図３（ｂ）はセンサ６０ｂの断面図である。まず、図３（ａ）を用いて、センサ６０ａについて説明する。センサ６０ａは、ＬＥＤ等の発光素子６１ａ、フォトトランジスタ等の一つの受光素子６２ａ及びホルダーを備えている。発光素子６１ａは、中間転写ベルト１０に対して１５°の傾きを持つように配置されており、中間転写ベルト１０上のパッチや中間転写ベルト１０の表面に赤外光（例えば波長９５０ｎｍ）を照射する。受光素子６２ａは、中間転写ベルト１０の法線に対して１５°の傾きを持つように配置され、パッチや中間転写ベルト１０の表面から正反射、及び拡散反射（乱反射）された赤外光を受光し、受光量に応じて流れる電流値に応じた電圧値をメモリ２７５に格納する。
【００２６】
次に、図３（ｂ）を用いて、センサ６０ｂについて説明する。センサ６０ｂは、ＬＥＤ等の発光素子６１ｂ、フォトトランジスタ等の一つの受光素子６２ｂ及びホルダーを備えている。発光素子６１ｂは、中間転写ベルト１０の法線に対して１５°の傾きを持つように配置されており、中間転写ベルト１０上のパッチや中間転写ベルト１０の表面に赤外光（例えば波長９５０ｎｍ）を照射する。受光素子６２ｂは、中間転写ベルト１０の法線に対して４５°の傾きを持つように配置されており、パッチや中間転写ベルト１０の表面から拡散反射（乱反射）された赤外光を受光し、受光量に応じて流れる電流値から換算された電圧値をメモリ２７５に格納する。受光素子６２ｂは、パッチからの拡散反射光を受光した際に十分な電流が流れるように、素子の感度を調整して使用される。
【００２７】
なお、ここでは一例として、センサ６０ａが正反射光を、センサ６０ｂが拡散反射光を受光する構成を説明したが、これに限られるものではなく、センサ６０ａが拡散反射光を、センサ６０ｂが正反射光を受光するような構成であってもよい。また、センサ６０ａ及びセンサ６０ｂを一体として位置ずれ検知装置とすることもできる。この場合、位置ずれ検知装置内にＣＰＵ等の制御手段を備えることも可能である。
【００２８】
［正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式の出力波形］
図４は、トナー量に対する正反射光を検知する方式の出力と拡散反射光を検知する方式の出力を示したグラフである。発光素子から照射された赤外光のうち、中間転写ベルト１０からの反射光は主に正反射光である。一方、パッチからの反射光は、パッチのトナー量（濃度）が増大するにつれて拡散反射光の割合が増大し、トナー量が十分である場合は、全てが拡散反射光となる。
【００２９】
正反射光を検知する方式では、中間転写ベルト１０の表面にパッチが無い状態から徐々にパッチのトナー量が増大するに従って、最初は出力が単調に減少する傾向がある。しかし、パッチのトナー量が増大するに伴い、トナーからの拡散反射光が増大するため出力の減少率は徐々に横ばいになり、位置ずれ補正用パターンの濃度であるベタ付近ではわずかに出力が増大する。このため、正反射光を検知する方式では、パッチの濃度が多少変動しても出力はほとんど変化せず、パッチの濃度の変動が位置ずれ補正制御に与える影響は少ない。
【００３０】
一方、拡散反射光を検知する方式では、中間転写ベルト１０の表面にパッチが無い状態では、反射光をほとんど検知しない。パッチのトナー量が増大するに従って、拡散反射光が増大し、パッチのトナー量に対して出力は比例する。拡散反射光を検知する方式では、パッチの濃度変化に対して出力の変動が敏感になるよう、反射光量に対する受光素子６２ｂの感度を上げているため、トナーカートリッジの経時変化等によってパッチの濃度の変動が位置ずれ補正制御に与える影響が大きくなる。
【００３１】
［パッチの位置検知方法の説明］
次に、センサ６０ａを用いて、パッチの位置を求める方法について説明する。発光素子６１ａから照射された赤外光のうち、中間転写ベルト１０からの反射光は主に正反射光である。また、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチからの反射光は拡散反射光である。また、ブラックのパッチに対しては、赤外光は主に吸収される。
【００３２】
図５は、一例として、イエローのパッチがセンサ６０ａを通過した時の受光素子６２ａで検知した出力波形を示している。受光素子６２ａは主に正反射光を検知するように配置されているため、中間転写ベルト１０からの反射光に対しては出力が大きく、パッチからの反射光に対して出力は小さい。このため、予め設定した閾値に対して、出力波形の立ち下がり時に閾値を跨ぐタイミングを、パッチの進行方向における前側のパッチのエッジとする。また、出力波形の立ち上がり時に閾値を跨ぐタイミングを、パッチの進行方向における後側のパッチのエッジとする。そして、立ち下がりエッジの通過タイミングと、立ち上がりエッジの通過タイミングの中点をパッチの位置とする。マゼンタ、シアン、ブラックについても同様の方法でパッチの位置を求める。
【００３３】
次いで、センサ６０ｂを用いて、パッチの位置を求める方法について説明する。図６は、一例としてイエローのパッチがセンサ６０ｂを通過した時の受光素子６２ｂで検知した出力波形を示している。受光素子６２ｂは拡散反射光を検知するように配置されているため、中間転写ベルト１０からの反射光に対して出力が小さく、パッチからの反射光に対して出力は大きい。このため、予め設定した閾値に対して、出力波形の立ち上がり時に閾値を跨ぐタイミングを、パッチの進行方向における前側のパッチのエッジとする。また、出力波形の立ち下がり時に閾値を跨ぐタイミングを、パッチの進行方向における後側のパッチのエッジとする。そして、立ち下がりエッジの通過タイミングと、立ち上がりエッジの通過タイミングの中点をパッチの位置とする。マゼンタ、シアンについても同様の方法でパッチの位置を求める。
【００３４】
一方、ブラックのパッチは、赤外光を主に吸収するため、ブラックのパッチからの反射光に対しての出力は小さい。拡散反射光を検知するセンサ６０ｂでは、中間転写ベルト１０からの正反射光もほとんど検知できないため、中間転写ベルト１０とブラックのパッチからの出力の差がほとんどなくなる。それにより、ブラックのパッチと中間転写ベルト１０との境目を検知することが難しく、ブラックのパッチのエッジを精度良く検知することが難しい。そこで、イエローのパッチの両端部にブラックのパッチを重ねたパッチを形成することで、ブラックのパッチのエッジを求める。
【００３５】
図７は、イエローのパッチの両端部にブラックのパッチを重ねたパッチがセンサ６０ｂを通過した時の受光素子６２ｂで検知した出力波形を示している。ブラックのパッチからの反射光に対しての出力は小さいものの、イエローのパッチからの反射光に対しての出力は大きい。よって、ブラックのパッチが通過した後、イエローのパッチを検知することで出力波形が立ち上がり、イエローのパッチが通過してブラックのパッチを検知することで、出力波形が立ち下がる。イエローのパッチの両端部にはブラックのパッチが重ねられているため、イエローのパッチからの反射光によって得られたエッジは、ブラックのパッチのエッジであると考えることができる。そこで、この立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの中点を求めることで、ブラックのパッチの位置とすることができる。
【００３６】
なお、ブラックのパッチの下地となるパッチは、イエローに限らず、マゼンタやシアン等、拡散反射が多い色材を含むトナーであればよい。また、ブラックのパッチの両端に、下地としてイエローのパッチを重ねたパッチを形成することでも、同様に、ブラックのパッチの位置を求めることができる。より具体的には、図７の上に凸となっている出力波形が、下に凸となる出力波形となるため、立ち下がりエッジと立ち上がりエッジを求め、エッジの中点を求めることで、ブラックのパッチの位置を求めることができる。また、エッジ検知用の閾値は、パッチの立ち下り、立ち上がりエッジを検知できる範囲であれば良く、トナーの色ごとに個別の閾値を設けても同じ閾値であっても構わない。また、センサ６０ａと６０ｂに対して個別の閾値を設けても構わない。
【００３７】
［正反射光を検知する方式と拡散反射光を検知する方式の併用］
次に、本実施形態におけるセンサ構成について説明する。片側のセンサ６０ａを、正反射光を検知する方式、もう一方の側のセンサ６０ｂを、拡散反射光を検知する方式とする。これにより、中間転写ベルト１０やトナーカートリッジの経時変化が起こっても、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができることを説明する。
【００３８】
図８は、本実施形態におけるセンサ６０ａと６０ｂの配置と、位置ずれ補正用パターンを示した図である。正反射光を検知するセンサ６０ａと、拡散反射光を検知するセンサ６０ｂは、中間転写ベルト１０の幅方向に対して重ならない領域（検知領域）を検知するように配置されている。また、夫々のセンサの検知領域に応じて、位置ずれ補正用パターンを形成している。また、本実施形態では、一例としてセンサ６０ａ、６０ｂの夫々で検知する位置ずれ補正用パターンを同じパターンとして形成している。しかし、必ずしも同じパターンを形成する必要はなく、正反射光用のパターンと拡散反射光パターンで形成するパターンを変えてもよい。
【００３９】
図９は、位置ずれ補正用パターンとしてのパッチの詳細を示した図である。図９の位置ずれ補正用パターン２００はセンサ６０ａで検知するためのパッチであり、位置ずれ補正用パターン３００はセンサ６０ｂで検知するためのパッチである。夫々の位置ずれ補正用パターン２００、３００は、中間転写ベルト１０の移動方向に直交した方向に互いに重複しないように、未定着画像として形成される。位置ずれ補正用パターンは、互いに逆向きの平行四辺形であるイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチから成り、夫々のパッチは中間転写ベルト１０の進行方向に対して４５°の角度を成している。また、相対位置ずれ量が無い、つまり０である場合に、同じ向きの平行四辺形の各パッチ同士の間隔は、逆向きの平行四辺形の各パッチ同士の間隔と等しくなるように形成している。拡散反射光を検知するセンサ６０ｂでもブラックのパッチの位置を検知できるよう、イエローのパッチの両端部に重なるようにブラックのパッチを重ねて形成している。また、夫々のパッチは、図９に示す基準線に対して対称の関係となるように形成されている。
【００４０】
次に、異なる色間の相対位置ずれ量を算出する方法について説明する。説明の便宜上、イエローに対するマゼンタの副走査方向の相対位置ずれ量を算出する方法について説明する。相対位置ずれ量を算出する際に使用するパッチの位置は、上述したように、パッチのエッジの検知結果から求めた位置を使用する。
【００４１】
まず、基準時間からパッチ２０１ｙ、２０２ｍ、２１１ｍ、２１２ｙの理想的な位置がセンサ６０ａを通過するタイミングをｒＹ１、ｒＭ１、ｒＭ２、ｒＹ２、とすると、副走査方向の相対時間ずれｒＲｐｙｍは、以下の式（１）に従って求めることができる。
ｒＲｐｙｍ＝（ｒＭ１−ｒＹ１）＋（ｒＭ２−ｒＹ２）・・・（１）
式（１）で、ｒＲｐｙｍ＝０の時は、（ｒＭ１−ｒＹ１）＝（ｒＹ２−ｒＭ２）となる。これは、異なる平行四辺形の向きのマゼンタとイエローのパッチの間隔が等しいことを意味する。副走査方向の色ずれがない場合に、マゼンタとイエローのパッチ間隔は、同じ平行四辺形の向きに対して等しくなるように図９の位置ずれ補正用パターンは形成されるため、ｒＲｐｙｍ＝０の時は、副走査方向の相対位置ずれがないことを意味する。また、ｒＲｐｙｍ＞０の時は、マゼンタの感光ドラム１への画像形成タイミングが遅く、理想的な形成位置より中間転写ベルト１０の回転方向とは逆方向に形成位置がずれていることを意味する。さらに、ｒＲｐｙｍ＜０の時は、マゼンタの感光ドラム１への画像形成タイミングが早く、理想的な形成位置より、中間転写ベルト１０の回転方向に形成位置がずれていることを意味する。
【００４２】
ｒＲｐｙｍにプロセススピードである１００ｍｍ／ｓｅｃを掛けることで、イエローに対するマゼンタの相対位置ずれ量が距離として求まる。演算の結果、求められたマゼンタの相対位置ずれ量に応じた分だけ、マゼンタの画像形成タイミングを調整することで色ずれを補正できる。
【００４３】
次いで、基準時間からセンサ６０ａでパッチ２０１ｙ、２０２ｍ、２０９ｍ、２１０ｙを検知した際の誤差量をΔｒＹ１、ΔｒＭ１、ΔｒＭ２、ΔｒＹ２、とすると、副走査方向の相対時間ずれｒＲｐｙｍは、以下の式（２）となる。
ｒＲｐｙｍ＝｛（ｒＭ１＋ΔｒＭ１）−（ｒＹ１＋ΔｒＹ１）｝＋｛（ｒＭ２＋ΔｒＭ２）−（ｒＹ２＋ΔｒＹ２）｝
＝｛（ｒＭ１−ｒＹ１）＋（ｒＭ２−ｒＹ２）｝＋｛（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）｝・・・（２）
ΔｒＹ１、ΔｒＭ１、ΔｒＭ２、ΔｒＹ２は、中間転写ベルト１０上のパッチに対応した位置に、傷や異物が発生することで生じる誤差であるため、中間転写ベルト１０上の経時変化によって、誤差が発生する確率が高くなる。このように、センサ６０ａによる検知では、式（２）の第２項である｛（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）｝が大きい程、実際に形成されたパッチの位置とは異なる相対位置ずれ量を算出してしまうことになる。
【００４４】
一方、パッチ３０１ｙ、３０２ｍ、３０９ｍ、３１０ｙの理想的な位置がセンサ６０ｂを通過するタイミングをｄＹ１、ｄＭ１、ｄＭ２、ｄＹ２、とする。さらに、夫々のパッチを検知した際の理想的な位置からの誤差量をΔｄＹ１、ΔｄＭ１、ΔｄＭ２、ΔｄＹ２、とすると、拡散反射光を検知する方式による副走査方向の相対位置ｄＲｐｙｍは以下の式（３）となる。
ｄＲｐｙｍ＝｛（ｄＭ１＋ΔｄＭ１）−（ｄＹ１＋ΔｄＹ１）｝＋｛（ｄＭ２＋ΔｄＭ２）−（ｄＹ２＋ΔｄＹ２）｝・・・（３）
ΔｄＹ１、ΔｄＭ１、ΔｄＭ２、ΔｄＹ２は、パッチのトナー量の減少によって増大する傾向にあるため、トナーカートリッジの経時変化に伴い大きくなる傾向にある。
【００４５】
ところで、副走査方向の相対位置ずれ量は中間転写ベルト１０の幅方向の位置によって異なる場合がある。このため、一方の側のセンサの位置での検知結果を基に副走査方向の画像形成タイミングを補正して位置ずれ補正を行っても、他方の側のセンサの位置では、適切に補正されていない場合がある。そこで、本実施形態においては、正反射光を検知する方式であるセンサ６０ａでの検知結果と、拡散反射光を検知する方式であるセンサ６０ｂでの検知結果を平均化する。平均化した結果に基づき、副走査方向の画像形成タイミングを補正することで、画像全体に対する副走査方向の位置ずれを補正する。本実施形態における相対位置Ｒｐｙｍは以下の式（４）となる。
Ｒｐｙｍ＝（ｒＲｐｙｍ＋ｄＲｐｙｍ）／２
＝［｛（ｒＭ１＋ΔｒＭ１）−（ｒＹ１＋ΔｒＹ１）｝＋｛（ｒＭ２＋ΔｒＭ２）−（ｒＹ２＋ΔｒＹ２）｝＋｛（ｄＭ１＋ΔｄＭ１）−（ｄＹ１＋ΔｄＹ１）｝＋｛（ｄＭ２＋ΔｄＭ２）−（ｄＹ２＋ΔｄＹ２）｝］／２
＝｛（ｒＭ１−ｒＹ１）＋（ｒＭ２−ｒＹ２）＋（ｄＭ１−ｄＹ１）＋（ｄＭ２−ｄＹ２）｝／２＋｛（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）＋（ΔｄＭ１−ΔｄＹ１）＋（ΔｄＭ２−ΔｄＹ２）｝／２・・・（４）
式（４）のうち、第２項である｛（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）＋（ΔｄＭ１−ΔｄＹ１）＋（ΔｄＭ２−ΔｄＹ２）｝／２は夫々の検知方式で検知した結果における補正誤差の大きさを表している。
【００４６】
補正誤差のうち、（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）は正反射光を検知する方式によって生じる誤差であり、（ΔｄＭ１−ΔｄＹ１）＋（ΔｄＭ２−ΔｄＹ２）は拡散反射光を検知する方式によって生じる誤差である。本実施形態においては、一方の側が正反射光を検知するセンサ６０ａであり、中間転写ベルト１０の経時変化に対して傷や異物等による検知誤差の発生確率が高くなる。他方の側は、拡散反射光を検知するセンサ６０ｂであり、トナーカートリッジの経時変化に対して、トナー濃度の減少やムラによる検知誤差が増大する傾向にある。
【００４７】
このため、中間転写ベルト１０とトナーカートリッジの両方が同じように経時変化を示さない限りは（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）と（ΔｄＭ１−ΔｄＹ１）＋（ΔｄＭ２−ΔｄＹ２）は同じように増加することはない。つまり、中間転写ベルト１０の経時変化で傷や異物が発生した場合においては、｛（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）＋（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）｝／２分の検知誤差が発生する。また、トナーカートリッジの経時変化でトナー濃度の減少やムラが発生した場合においては、｛（ΔｄＭ１−ΔｄＹ１）＋（ΔｄＭ２−ΔｄＹ２）｝／２分の検知誤差が発生する。
【００４８】
このように、複数のセンサにおける検知方式を異ならせることにより、夫々のセンサでの検知誤差の発生要件を異ならせることができる。そして、複数のセンサの検知結果を平均化したうえで、位置ずれを補正することで、特定の検知方法における検知誤差の影響を抑制したうえで位置ずれを補正することができる。つまり、例えば、正反射光を検知する方式のセンサと拡散反射光を検知する方式のセンサの２つを組み合わせることによって、夫々のセンサで発生する検知誤差の影響を半分にすることができる。例えば正反射光を検知する方式のセンサの検知結果に傷や異物の影響の検知誤差が出ていて、拡散反射光を検知する方式のセンサの検知結果に検知誤差が出ていない場合を想定する。このとき、検知結果を平均化することで、上記の式で説明したように、２つのセンサが両方とも正反射光を検知する方式であった場合に比べて、検知誤差の影響を１／２とすることができる。よって、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
【００４９】
また、さらに本実施形態においては、副走査方向の位置ずれ補正だけでなく、主走査方向の位置ずれについても同様に検知誤差を抑制して位置ずれを補正することができる。センサ６０ａで検知した主走査方向の相対位置ずれ量ｒＲｓｙｍは以下の式（５）で求めることができる。
ｒＲｓｙｍ＝｛（ｒＭ１＋ΔｒＭ１）−（ｒＹ１＋ΔｒＹ１）｝−｛（ｒＭ２＋ΔｒＭ２）−（ｒＹ２＋ΔｒＹ２）｝−Ｗｒｅｆ＿ｙｍ
＝｛（ｒＭ１−ｒＹ１）−（ｒＭ２−ｒＹ２）｝＋｛（ΔｒＭ１−ΔｒＹ１）−（ΔｒＭ２−ΔｒＹ２）｝−Ｗｒｅｆ＿ｙｍ・・・（５）
ここで、Ｗｒｅｆ＿ｙｍは主走査方向の相対位置の基準量であり、ｒＲｓｙｍがゼロである場合は、主走査方向の相対位置ずれ量がゼロであることを意味する。
【００５０】
また、センサ６０ｂで検知した主走査方向の相対位置ずれ量をｄＲｓｙｍは以下の式（６）で求めることができる。
ｄＲｓｙｍ＝｛（ｄＭ１＋ΔｄＭ１）−（ｄＹ１＋ΔｄＹ１）｝＋｛（ｄＭ２＋ΔｄＭ２）−（ｄＹ２＋ΔｄＹ２）｝−Ｗｒｅｆ＿ｙｍ・・・（６）
主走査方向についても画像全体に対する相対位置ずれ量を平均化するために、センサ６０ａとセンサ６０ｂで求めた結果の平均値Ｒｓｙｍは、以下の式（７）となる。
Ｒｓｙｍ＝（ｒＲｓｙｍ＋ｄＲｓｙｍ）／２・・・（７）
式（７）についても、ｒＲｓｙｍとｄＲｓｙｍは異なる検知方式で得た主走査方向の相対位置ずれ量である。ゆえに、複数のセンサの検知結果を平均化したうえで、位置ずれを補正することで、特定の検知方法における検知誤差の影響を抑制したうえで位置ずれを補正することができる。よって、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
【００５１】
また、さらに本実施形態においては、全体倍率や副走査方向の傾きについても同様に検知誤差を抑制して位置ずれを補正することができる。図１０は、全体倍率と副走査方向の傾きのずれを示した模式図である。全体倍率は、イエローのパッチの中間転写ベルト１０の幅方向における間隔に対するマゼンタのパッチの縮み、又は広がりのことであある。図１０（ａ）がマゼンタのパッチの間隔が縮んでいる場合、図１０（ｂ）がマゼンタのパッチの間隔が広がっている場合の模式図である。副走査方向の傾きはイエローのパッチ間の副走査方向のずれに対するマゼンタのパッチ間のずれのことである。図１０（ｃ）がマゼンタのパッチ間のずれの方が大きい場合の模式図である。
【００５２】
全体倍率をＰｓｙ−ｍ、副走査方向の傾きをＳｓｙ−ｍとすると、夫々の値は以下の式（８）、式（９）で求めることができる。
Ｐｓｙ−ｍ＝（Ｗｌ／Ｓｌ）×（ｒＲｓｙｍ−ｄＲｓｙｍ）／２・・・（８）
Ｓｓｙ−ｍ＝（Ｗｌ／Ｓｌ）×（ｒＲｐｙｍ−ｄＲｐｙｍ）／２・・・（９）
式（８）、式（９）のＷｌは記録材の幅方向の大きさ、Ｓｌはセンサ６０ａと６０ｂの間隔を表している。
【００５３】
全体倍率をＰｓｙ−ｍ、副走査方向の傾きをＳｓｙ−ｍは、異なる検知方式で得た主走査方向の相対位置ずれ量、又は副走査方向の相対位置ずれ量である。ゆえに、複数のセンサの検知結果を平均化したうえで、位置ずれを補正することで、特定の検知方法における検知誤差の影響を抑制したうえで位置ずれを補正することができる。よって、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
【００５４】
このように、正反射光を受光する一つの受光素子を有するセンサと拡散反射光を受光する一つの受光素子を有するセンサとを用いて、位置ずれを補正する。ゆえに、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。さらに、夫々のセンサにおいて受光素子を一つずつしか設けなくてもよいため、センサのコストアップを抑制することもできる。
【００５５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態は、正反射光を検知する方式のセンサ６０ａでブラックのパッチを検知した検知結果に基づき、ブラックのパッチにおけるトナー量を判断する。そして、拡散反射光を検知する方式のセンサ６０ｂで検知したブラックのパッチの検知結果に基づき、位置ずれを補正するか否かを判断することを特徴とする。なお、先の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。
【００５６】
拡散反射光を検知する方式のセンサ６０ｂによるブラックのパッチの検知は、トナーカートリッジの経時変化等によって、ブラックのパッチのトナー量が少なくなった場合にブラックのパッチの位置を誤検知してしまう場合がある。図１１は、ブラックのパッチのトナー量が少なくなった際のパッチ２０８ｋ、２０９Ｙ、２１０Ｋをセンサ６０ｂで検知した出力波形である。
【００５７】
ブラックのパッチのトナー量が少なくなった結果、発光素子６１ｂからの照射光はブラックのパッチ２０８ｋ、２１０Ｋで吸収されず、下地であるイエローのパッチからの拡散反射光が受光素子６２ｂに受光される。その結果、イエローのパッチ２０９Ｙのエッジからの出力波形における立ち上がりと立ち下がりを検知することなる。これにより、ブラックのパッチのエッジではなく、下地であるイエローのパッチを検知して、ブラックのパッチの位置を求めてしまう可能性がある。
【００５８】
このように、センサ６０ｂで検知するブラックのパッチのトナー量が少なくなった場合は、下地であるイエローのパッチからの反射光の影響を受けた立ち上がりエッジ、立下りエッジを検知することになる。よって、これらのエッジから求めたパッチの位置は本来のブラックのパッチの位置とは異なるものとなってしまう。本来とは異なるブラックのパッチの相対位置ずれ量に対して位置ずれを補正してしまうと、補正を行った結果、相対位置ずれ量が大きくなってしまう場合があるため、このような場合には検知結果を補正に使用しないことが望ましい。
【００５９】
一方、正反射光を検知する方式のセンサ６０ａは、ブラックのパッチに対しては赤外光を吸収するため受光素子６２ａでほとんど反射光を検知しないのに対して、中間転写ベルト１０からは高い出力を検知する。よって、ブラックのパッチのエッジを検知できる。このため、中間転写ベルト１０とブラックのパッチのエッジを検知するための閾値の他に、ブラックのパッチのトナー量が所定の量より少なくなったことを判断するための閾値を設定することができる。このように、センサ６０ａによってブラックのパッチのトナー量の判断も行うために、図１２に示すように、本実施形態における位置ずれ補正用パターンは、センサ６０ａで検知するブラックのパッチをカラーのパッチと重ねることなく、単独のパッチとしている。
【００６０】
図１３は、センサ６０ａでブラックのパッチ２０９ｋを検知した際に、トナー量が正常な時と少なくなった時の出力波形を示している。トナー量が正常な時は受光素子６２ｂで検知した出力波形が、ブラックのパッチのトナー量を判断するために設定したトナー量検知閾値を跨いでおり、トナー量が所定以上となっていることが判断できる。一方、トナー量が少なくなった時は受光素子６２ｂで検知した出力波形が、ブラックのパッチのトナー量を判断するために設定したトナー量検知閾値を跨いでいない。センサ６０ａで検知した結果がトナー量検知閾値を跨がない場合は、センサ６０ｂの位置に形成されたブラックのパッチのトナー量も少なくなっている可能性が高いと判断できる。よって、センサ６０ｂで検知したブラックのパッチの位置は、下地であるイエローのパッチの影響を受けた検知結果であると判断できる。
【００６１】
このような場合には、センサ６０ｂによって検知されたブラックのパッチの位置は、本来のブラックのパッチの位置とは異なる位置となっているため、この検知結果に基づき位置ずれを補正しても、相対位置ずれ量は適切に補正されない。
【００６２】
例えば、本来のブラックのパッチは相対位置ずれ量がないような場合に、ブラックのパッチのトナー量が少ないことによって、センサ６０ｂの検知結果は相対位置ずれ量があると検知したとする。その場合は、位置ずれを補正した結果、却って相対位置ずれを大きくしてしまうことになる。よって、センサ６０ａでブラックのパッチを検知した結果、ブラックのパッチのトナー量が所定量より少ないと判断された場合は、却って相対位置ずれ量が大きくなることを抑制するために、センサ６０ｂで検知した結果に基づき、位置ずれを補正しない。センサ６０ｂで検知したブラックのパッチの検知結果を使用しなかった場合の対応としては、相対位置ずれ量の補正を実施しない。又はセンサ６０ａの結果のみを使用して相対位置ずれ量を補正する。又はブラックトナーカートリッジの交換要求を出す、といった制御を行う。
【００６３】
このように、正反射光を検知する方式のセンサ６０ａでブラックのパッチを検知した検知結果に基づき、ブラックのパッチにおけるトナー量を判断する。そして、拡散反射光を検知する方式のセンサ６０ｂで検知したブラックのパッチの検知結果に基づき、位置ずれを補正するか否かを判断する。これにより、ブラックのパッチのトナー量が所定量より少ないと判断された場合は、センサ６０ｂで検知した結果に基づき、位置ずれを補正しないことで、却って相対位置ずれ量が大きくなることを抑制することができる。
【００６４】
尚、本実施形態では、一例として、センサ６０ａで検知するブラックのパッチを単独パッチとしたが、これに限られるものではない。例えば、ブラックのパッチのトナー量を判断するための、トナー量判断用パッチとして、位置ずれ補正用パターンとは別にブラックのパッチを形成してもよい。
【００６５】
（第３の実施形態）
先の第１、第２の実施形態においては、砲弾型ＬＥＤから光が照射され、砲弾型フォトトランジスタで光を受光するセンサを一例として説明した。本実施形態においては、チップ型ＬＥＤから光が照射されるセンサを用いて位置ずれを補正する制御を行う場合について説明する。なお、先の実施形態と同様の構成については、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６６】
［センサの説明］
図１４は、センサ１７０ａ及びセンサ１７０ｂの断面図である。まず、図１４（ａ）を用いてセンサ１７０ａについて説明する。センサ１７０ａは、中間転写ベルト１０又はパッチ１２３４からの正反射光を検知する。チップＬＥＤ１７１ａ及びチップ受光素子１７１ｂは、回路基板１２６２上にマウントし、半田付けされている。ハウジング１２６５は、チップＬＥＤ１７１ａとチップ受光素子１７１ｂの夫々の導光路を形成している。夫々の光路の中心線１２６７及び１２６６は、中間転写ベルト１０の鉛直方向１２６８に対して対称に１５°の角度を成すように設けられている。このような配置にすることで、先の第１の実施形態と同様に、中間転写ベルト１０又はパッチ１２３４で反射された直接反射光（正反射光）をなるべく効率良く受光側の導光路に取り込むことができる。なお、チップ受光素子としては、チップ型フォトトランジスタ等を用いることができ、砲弾型フォトトランジスタに比べ、小型化することができる。
【００６７】
次に、図１４（ｂ）を用いて、センサ１７０ｂについて説明する。センサ１７０ｂは、パッチ１２３５からの乱反射光を検知する。チップＬＥＤ１７１ｂ及びチップ受光素子１７２ｂは、回路基板上にマウントし、半田付けされている。ハウジング１２７７は、チップＬＥＤ１７１ｂとチップ受光素子１７２ｂの夫々の導光路を形成している。発光側の光路の中心線１２７５は、中間転写ベルト１０の鉛直方向１２７４に対して１５°の角度を成すように設けられている。また、受光側の光路の中心線１２７６は、中間転写ベルト１０の鉛直方向１２７４に対して４５°の角度を成すように設けられている。このように配置することで、先の第１の実施形態と同様に、中間転写ベルト１０からの直接反射光が受光側の導光路になるべく入らないようにすることができる。なお、ここでは一例として、センサ１７０ａが正反射光を、センサ１７０ｂが乱反射光を受光する構成を説明したが、これに限られるものではなく、センサ１７０ａが乱反射光を、センサ１７０ｂが正反射光を受光するような構成であってもよい。
【００６８】
図１４に示した構成では、発光素子であるＬＥＤや受光素子（フォトトランジスタ又はフォトダイオード）に樹脂モールドタイプの光学素子を用いている。リードフレームがあるため、リードフレームを折り曲げる角度を変えることで発光素子や受光素子の向きをある程度自由に変えることができるため、配置角度や配置位置に関して自由度が高いという特徴がある。これにより、光学的な特性が優れる方向（例えば、ＬＥＤは発光強度が強い方向、受光素子は受光感度が高い方向）を測定対象に向けることができる。これにより、測定対象に照射する光の強度、反射光を受光する感度に関して、発光素子及び受光素子の能力を十分に生かすことができる。しかし、リードフレームがあることによって、発光素子及び受光素子から回路基板まで一定の体積が必要となり、センサ全体としては、少し大型化してしまう。
【００６９】
そこで、センサの小型化を鑑みると、図１５のようなセンサを用いることも可能である。図１５のセンサは、回路基板面に直接チップを実装する表面実装タイプの光学素子を用いており、リードフレームがないため、図１４のセンサより小型化を図ることができる。面実装タイプの光学素子は、光学的な特性が優れる方向が光学素子の実装面の鉛直方向である。よって、光学素子の実装面の鉛直方向に対して光路の角度が大きくなるほど、ＬＥＤは発光強度が低下、受光素子は受光感度が低下してしまう。この点を鑑み、図１５のセンサは光学素子を配置している。
【００７０】
まず、図１５（ａ）を用いてセンサ１８０ａについて説明する。センサ１８０ａは、中間転写ベルト１０又はパッチ１２３４からの正反射光を検知するセンサであり、先の図１４（ａ）の構成と同様のため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００７１】
次に、図１５（ｂ）を用いて、センサ１８０ｂについて説明する。センサ１８０ｂは、パッチ１２３５からの乱反射光を検知する。面実装タイプの光学素子を使用しているため、発光強度又は受光感度を向上させるために、なるべく光学素子の導光路を発光素子の実装面の鉛直方向に近づけることが好ましい。図１５（ｂ）では、発光素子としてのＬＥＤ１８１ｂの光路の中心線は、中間転写ベルト１０の鉛直方向１３５３と同じ方向となるように設けられている。また、受光素子１８２ｂの光路の中心線は、中間転写ベルト１０の鉛直方向１３５３に対して２０°の角度を成すように設けられている。このような構成にすることで、発光素子の発光強度を向上させることができる。しかし、受光側の導光路が中間転写ベルト１０からの正反射光の反射域に近いため、中間転写ベルト１０からの正反射光が一部受光側入りこむ可能性がある。よって、ＬＥＤ１８１ｂの光路の中心線を中間転写ベルト１０の鉛直方向１３５３に対して２０°の角度を成すようにし、受光素子１８２ｂの光路の中心線を中間転写ベルト１０の鉛直方向１３５３と同じ方向とすることもできる。
【００７２】
［相対色ずれ量を求める原理］
次に、図１５で示すセンサを使用した場合に本実施形態における相対色ずれ量を求める原理について説明する。図１５（ａ）に示す正反射光を検知する方式であるセンサ１８０ａがパッチを検知した時の出力波形は図５の様になる。受光素子１８２ａは主に正反射光を検知するため、中間転写ベルト１０からの反射光に対して高い出力を得ることができる一方、有彩色パッチからの反射光に対しては低い出力となる。このため、有彩色パッチを検知した時の出力が予め設定したエッジ閾値を跨ぐことで、パッチの両端エッジを検知でき、両端エッジからパッチの位置を求めることができる。
【００７３】
また、図１５（ｂ）に示す拡散反射光を検知する方式であるセンサ１８０ｂがイエロー、マゼンタ、シアン等の有彩色パッチを検知した時の出力波形は図６の様になる。受光素子１８２ｂは主に拡散反射光を検知するため、中間転写ベルト１０からの反射光に対して低い出力である一方、有彩色パッチからの反射光に対しては高い出力となる。このため、有彩色パッチを検知した時の出力が予め設定したエッジ閾値を跨ぐことで、パッチの両端エッジを検知でき、両端エッジからパッチの位置を求めることができる。一方、ブラックのパッチはＬＥＤ１８１ｂから照射される赤外光を吸収するため、中間転写ベルト１０とブラックのパッチの区別がつかない。そこで、本実施形態でも、イエローのパッチの両端部にブラックのパッチを重ねたパッチを形成する。この時の出力波形は図７のようになる。受光素子１８２ｂがイエローのパッチからの反射光を検知した時に出力がエッジ閾値を跨ぐことで、ブラックのパッチのエッジを検知したとすることができ、両端エッジからブラックのパッチの位置を求めることができる。
【００７４】
また、第１の実施形態で説明したように、各色のパッチの間の距離を算出することで副走査方向、主走査方向の相対位置ずれ量、及び全体倍率、副走査方向の傾きが求められる。また、先の第１の実施形態と同様に、正反射光を検知する方式のセンサと拡散反射光を検知する方式のセンサの両方の検知結果に基づき、位置ずれを補正する。ゆえに、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
【００７５】
ところで、センサ１８０ａ、１８０ｂで検知したパッチの出力が安定してエッジ閾値を跨ぐためにはベタ画像に対して検知した出力と、トナーがゼロの状態で検知した出力とのダイナミックレンジが大きい程良い。センサ１８０ｂは、ＬＥＤ１８１ｂの光路軸と受光素子１８２ｂの光路軸が成す角度が２０°と小さいため、正反射光の一部が受光素子１８２ｂに到達し、角度が２０°以上の場合と比べてダイナミックレンジが小さくなる。しかし、ダイナミックレンジの絶対値が１．０Ｖ以上あればよく、より好ましくは１．５Ｖ以上であればよい。
【００７６】
このように、チップ型ＬＥＤを用いたセンサを使用することでセンサの小型化が可能となる。さらに、一方のセンサは、受光素子で主に正反射光を受光するように、他方のセンサは、受光素子で主に拡散反射光を受光するようにする。これにより、画像形成装置を使用していくうえでの経時変化の影響を抑制して、正反射光を検知する方式及び拡散反射光を検知する方式における、位置ずれ補正の精度の低下を抑制することができる。
【００７７】
（応用例）
先の各実施形態においては、センサ６０ａによって正反射光を検知し、センサ６０ｂによって乱反射光を検知する構成を一例として説明した。しかし、これに限られるものではなく、センサ６０ａによって乱反射光を検知し、センサ６０ｂによって正反射光を検知する構成としてもよい。また、説明の便宜上、２つのセンサを用いて説明を行ったが、２つ以上の複数のセンサを用いて、同様の制御を行うことも可能である。
【００７８】
また、先の各実施形態においては、回転体としての中間転写ベルト１０上に位置ずれ補正用パターンを形成する場合を例示したが、これに限られるものではない。位置ずれ補正用パターンが形成される回転体としては、感光ドラムや記録材を搬送する静電搬送ベルト等、形成された位置ずれ補正用パターンが検知可能なものであればよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０  中間転写ベルト
６０ａ、６０ｂ  センサ
２００、３００  位置ずれ補正用パターン
２７６  ＣＰＵ
【図１】
2015055730.tif 000003
【図２】
2015055730.tif 000004
【図３】
2015055730.tif 000005
【図４】
2015055730.tif 000006
【図５】
2015055730.tif 000007
【図６】
2015055730.tif 000008
【図７】
2015055730.tif 000009
【図８】
2015055730.tif 000010
【図９】
2015055730.tif 000011
【図１０】
2015055730.tif 000012
【図１１】
2015055730.tif 000013
【図１２】
2015055730.tif 000014
【図１３】
2015055730.tif 000015
【図１４】
2015055730.tif 000016
【図１５】
2015055730.tif 000017
【図１６】
2015055730.tif 000018
【図１７】
2015055730.tif 000019