(57)【要約】【課題】簡易且つ低コストな構成で色ずれを高精度に検知できるようにする。【解決手段】位置合わせパターンＰｍは、基準色である黒のライン像Ｂｋと該基準色以外の色、例えばシアンのライン像Ｃとを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成して構成されている。位置合わせパターン検知センサ４０は、発光ダイオード（ＬＥＤ）４０Ａと、フォトダイオード（ＰＤ）４０Ｂを有し、これらの素子は位置合わせパターンＰｍの走査方向に沿って配置され、フォトダイオード４０Ｂが、位置合わせパターンＰｍからの反射光の拡散反射光のみを受光できるように配置されている。発光ダイオード４０Ａのスポット形状４０Ａ−１と、フォトダイオード４０Ｂのスポット形状４０Ｂ−１は共に四角形状に形成されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されていることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項２】
基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色の黒のライン像に対する上記基準色以外の色のライン像のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されていることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記受光部のスポット形状を四角形としたことを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記発光部と受光部の指向特性の中心軸が上記位置合わせパターンの走査方向と一致していることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記発光部が発光ダイオードにより構成され、上記受光部がフォトダイオード又はフォトトランジスタにより構成されていることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項６】
請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記受光部が、広指向角の受光素子であることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項７】
請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方の半値角が３０°以上の素子であることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項８】
請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がサイドビュータイプの素子であることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項９】
請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がチップタイプの素子であることを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項１０】
請求項９記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、
上記チップタイプの素子と検知対象である上記位置合わせパターンとの間にコリメートレンズを設けたことを特徴とする位置合わせパターン検知センサ。
【請求項１１】
複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、
上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、
上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１３】
複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、
上記位置合わせパターン検知センサが、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、
上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】
請求項１２又は１４記載の画像形成装置において、
基準色である黒ライン像の作像順序は、上記転写体上での色重ねの最終色であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１１乃至１４のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
上記位置合わせパターンを形成する上記転写体の明度（Ｌ＊）が４０以下、好ましくは２０以下であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１２又は１４記載の画像形成装置において、
上記位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する上記位置合わせパターン検知手段からの出力信号が１つ以上の極値を持ち、任意のシフト量を横軸としたときに、上記位置ずれ量補正手段は、上記極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断するものであって、その交点算出には極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の画像形成装置において、
２成分現像方式の現像装置を有していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、
上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知センサからの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、
上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段により検知し、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断する色ずれ検知方法において、
上記位置合わせパターン検知手段が拡散反射光又は拡散反射成分を検知するようにし、該位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置し、少なくとも上記受光部のスポット形状を、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状にすることを特徴とする色ずれ検知方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の色ずれ検知方法において、
上記位置合わせパターンが形成される被検知物体の明度と拡散反射光との相関関係を実験的に把握し、得られたデータから適正値を判断し、これに基づいて上記被検知物体の明度を設定することを特徴とする色ずれ検知方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の色ずれ検知方法において、
上記位置合わせパターンの基準色と上記被検知物体の明度に係る出力特性を略同等にすることを特徴とする色ずれ検知方法。
【請求項２４】
位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、
上記２直線の交点の算出に、上記極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないことを特徴とする色ずれ補正方法。
【請求項２５】
位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、
上記位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を、上記２直線の非線形性を是正するように配置することを特徴とする色ずれ補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、インクジェット記録装置等のカラー画像を形成する画像形成装置、該画像形成装置に用いられる位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ、及び色ずれ検知方法、色ずれ補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでは、１つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置が主流であった。
これに対し、近年におけるカラー画像出力装置の高速化、及び高機能化の流れにより、感光体（像担持体）及びこれに対応した現像装置を含む画像形成ユニットを色別に複数、転写ベルトに対向させた位置に並設し、像担持体上のトナー像を転写紙あるいは転写ベルト上に順次転写させる構成の、いわゆる４連タンデム方式のカラー画像形成装置が主流を占めるようになってきた。
【０００３】
このような方式のカラー画像形成装置にあっては、各色の像担持体上に形成されたトナー像を同時的に転写できるために、プリント速度の高速化を図れる利点があるもの、従来の１ドラム中間転写方式のカラー画像形成装置に比べ、その方式上、各色間の色ずれに対しては不利となる。
この色ずれという技術課題に対し、これまでに幾つもの補正方法が提案されている。例えば特公平７−１９０８４号公報には、転写ベルト上に各色のライン像を作像し、このライン像の通過を検知センサにより検知し、各色のライン像の通過タイミングの理想からのずれ量を測定することにより、各色の位置ずれ量を把握し、補正を行う技術が開示されている。
【０００４】
このような手法は、検知センサを通過するパターンのエッジを検出するする方式であるために、検出精度はサンプリング周波数によって決まってしまう。すなわち、もし解像度が６００ｄｐｉの機械であって補正単位が４２．３μｍ（＝２５．４／６００×１０００）である場合、検知は少なくともその補正単位の±１／２（＝２１．７μｍ）以下の検知ができなければならず、転写ベルト上ライン像の線速が１２５ｍｍ／ｓｅｃである場合には、［サンプリング周波数］＝［線速］／［２５．４／解像度ｄｐｉ／２］の式により、最低必要なサンプリング周波数を求めると６ｋＨｚ以上と計算されるが、この場合（＝６ｋＨｚ）の検出精度（＝検出誤差）は２１．７μｍとなる。
もしこの数値を直接位置ずれ補正にフィードバックする場合には、この程度のサンプリング周波数でも問題ないかもしれないが、この検出結果（＝ｘμｍ）を他の演算にも利用する必要がある場合、例えば、用紙の搬送方向に対し左右両端にてこの様な検知を行い、両端の検知結果に基づきスキュー補正を行う、又は倍率誤差補正を行う等の場合には、より高い検出精度が必要とされるために、例えば検出精度として２μｍが必要である場合には、サンプリング周波数を６０ｋＨｚという具合に非常に高くする必要がある。
【０００５】
このように、必要なサンプリング周波数は線速及び解像度に比例するために、データサンプリング以降の処理ブロックについてもその高速サンプリングに対応できる高い処理速度が必要となるので、色ずれ補正のためにかかるコストが装置の高速化にほぼ比例してアップしてしまうという問題があった。
パターンのエッジの検出精度を向上させるための検出手段として、高精度、高分解能を持つＣＣＤセンサにて検出するような方法も提案されているが、このような検出手段を用いた場合にも、装置の複雑化、コストアップ等の問題を避けられなかった。
【０００６】
このような問題に対処すべく、例えば特許第３２５４２４４号公報には、第１色目のトナー像に第２色目のトナー像を重ねて形成されたトナー像パターンと、２色のパターンの相対的位置関係を所定量ずらしたタイミングで形成されたトナー像パターンとを、光学センサによりその平均的な濃度を検出し、その信号出力から第１色目と第２色目との位置ずれ量と位置ずれ方向を判断し、補正する技術が開示されている。
この技術では、位置ずれ量の検知を、パターン像（ライン像）のエッジ検出によるのではなく、パターン全体の平均的な光学センサの出力信号を検出することによっているために、必要なサンプリング周波数は５００Ｈｚ以下（２ｍｓｅｃ毎）程度、すなわち特公平７−１９０８４号公報に記載されたものと比較して１／１００程度の低いサンプリング周波数で検知可能である。
【０００７】
よって、特許第３２５４２４４号公報記載の位置ずれ検出方法を用いた場合でも、特公平７−１９０８４号公報に記載の技術と同等レベルの検出精度が得られれば、位置ずれ量検出に関してハードウエアをより安価に構成できるため、大幅なコストダウンが可能となる。
特許第３２５４２４４号公報記載の位置ずれ検出方法に類似するものとしては、例えば、特開平１０−３２９３８１号公報、特開２０００−８１７４５号公報、特開２００１−２０９２２３号公報、特開２００２−４０７４６号公報、特開２００２−２２９２８０号公報等に記載のものがある。
ここで、特許第３２５４２４４号公報に示される２色のトナー像の重ね合わせパターンの光学センサからの出力信号に基づいた位置ずれ補正を行うことを考えた場合、もし仮に補正しなければならない最大補正量が±１０ドットであったとしたら、２色の相対的位置関係を１ドットずらしたパターンを２１個形成すれば、その極値を読みとることにより、位置ずれ補正量及びその方向が判断できる。
しかしながら、それだけ多くのパターンを作成してしまうと、無駄なトナー消費量が多くなるだけでなく、位置ずれ自動調整に要する時間も長くなってしまうために望ましくない。
この課題に対し、例えば特開平１０−３２９３８１号公報には、横軸のプリント位置パラメータに対し、縦軸を反射光学濃度としたときの２直線の交点計算により、より高精度に位置ずれ量を検知する方法が示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特公平７−１９０８４号公報
【特許文献２】
特許第３２５４２４４号公報
【特許文献３】
特開平６−１００２号公報
【特許文献４】
特開平１０−３２９３８１号公報
【特許文献５】
特開２０００−８１７４５号公報
【特許文献６】
特開２００１−２０９２２３号公報
【特許文献７】
特開２００２−４０７４６号公報
【特許文献８】
特開２００２−２２９２８０号公報
【特許文献９】
特開２００１−３１２１１５号公報
【特許文献１０】
特開２００２−６２７０７号公報
【特許文献１１】
特開平５−１００５５６号公報
【特許文献１２】
特開２００２−１４８８９０号公報
【特許文献１３】
特開２００２−６５８０号公報
【特許文献１４】
特開２０００−３５７０４号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−３２９３８１号公報に開示された方法によれば、最大補正量が±１０ドットであった場合でも、２１個のパターンを形成する必要がなく、適当に数ドットずつ、例えば２ドットずつずらしたパターンを１１個形成すればよいこととなり、また５ドットずつずらしたパターンであれば５個形成すればよいこととなるので、パターン数を大幅に減らし、位置ずれ調整に要する時間を大幅に短縮しながら、より高精度な位置ずれ補正が実現可能となる。
位置ずれ調整というのは通常のプリント動作とは関係ない動作であるため、処理時間が長いとそれだけファーストプリントに要する時間がかかるわけで、生産性を考えた場合、このような調整時間は短ければ短いほどよい。
但し、２直線の直線近似式の交点計算により位置ずれ量を求める場合、各パッチのセンサ出力信号が予め定めた任意のシフト量に対し直線的に増加、ないしは減少する出力特性、すなわち２直線の各近似式の決定係数Ｒ２が限りなく１に近い直線が得られなければならない。
【００１０】
そこで、例えば図１に示すような４連タンデム直接転写方式（転写ベルト１８上に転写紙を静電吸着して該転写紙上に各色の像を順次転写して重ね合わせる方式）のカラー画像形成装置において、図３５に示すように、基準色の黒（Ｂｋ）と他の色（例えばシアン（ｃ））の２色のラインの重ね合わせにより構成されるパッチの各色ラインをその最低構成数である１ラインの重ね合わせにより構成したものを１パッチとし、その２色の相対的位置関係を任意量ずつシフトさせて連続的に１３個（Ｐ１〜Ｐ１３）形成した主走査方向の位置ずれ検知用の検知パターン（位置合わせパターン）Ｐｋを、図３６に示すような従来の光学センサ（位置合わせパターン検知センサ）で読みとり、基準色以外のラインの任意シフト量に対する各パッチの出力電圧をプロットする実験を行った。
【００１１】
図３５において、各パッチは光学センサの走査方向、すなわち、転写ベルトの移動方向に沿って配置されており、主走査方向の色ずれを検知すべく該方向と直交する方向に基準色以外の色が任意量シフトされている。
図３６において、光学センサは、ＬＥＤ（発光ダイオード）７００と、正反射光受光素子７０１と、拡散光（以下、拡散反射光ともいう）受光素子７０２から構成され、これらの素子は支持基板７０３に支持されている。これらの素子は実際には位置合わせパターンの移動平面に対して略垂直面内に配置されているが、図３６（ａ）では判りやすいように９０°倒して平面的に表示している。図３６（ｂ）において、符号７００ａはＬＥＤ７００のスポット形状を、７０１ａは正反射光受光素子７０１のスポット形状を、７０２ａは拡散光受光素子７０２のスポット形状をそれぞれ示している。
【００１２】
実験の結果、図３７に示される通り、極値に対しマイナス側のプロット点により求まる近似直線ではＲ２＝０．９２７５、一方、極値に対しプラス側のプロット点により求まる近似直線ではＲ２＝０．９５５５という具合に、およそ直線とは言い難い出力特性が得られた。
また、この２つの近似直線より交点を計算した結果、位置ずれ量＝３４．７４μｍ（＝０．８２ｄｏｔ）という結果となった。検知パターンや検知センサ等の実験条件は以下の通りである。
【００１３】
［検知パターン］（＝図３５に示したパターンの詳細パラメータ）
Ｂｋライン幅：２４ｄｏｔ（＝１．０１６ｍｍ）
カラーライン幅：２４ｄｏｔ（＝１．０１６ｍｍ）
任意のシフト量：４ｄｏｔ（＝２５．４／６００×１０００×４＝１６９．３μｍ）
総パッチ数：１３パッチ（Ｐ１、Ｐ１３では両者が完全に重なっておらず、Ｐ７では両者が完全に重なっている）
［検知センサ］（＝図３６に示したセンサの詳細仕様）
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［検出距離］：５ｍｍ（センサ上部〜検知対象面（パッチ）までの距離）
［線速］
２４５ｍｍ／ｓｅｃ
［サンプリング周波数］
５００Ｓａｍｐｌｉｎｇ／ｓｅｃ
【００１４】
そこで、本発明は、簡易且つ低コストな構成で色ずれを高精度に検知できる位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ、これを用いた画像形成装置、及び色ずれ検知方法、色ずれ補正方法の提供を、その主な目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている、という構成を採っている。
【００１６】
請求項２記載の発明では、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色の黒のライン像に対する上記基準色以外の色のライン像のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている、という構成を採っている。
【００１７】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部のスポット形状を四角形とした、という構成を採っている。
【００１８】
請求項４記載の発明では、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部と受光部の指向特性の中心軸が上記位置合わせパターンの走査方向と一致している、という構成を採っている。
【００１９】
請求項５記載の発明では、請求項１乃至４のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部が発光ダイオードにより構成され、上記受光部がフォトダイオード又はフォトトランジスタにより構成されている、という構成を採っている。
【００２０】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、広指向角の受光素子である、という構成を採っている。
【００２１】
請求項７記載の発明では、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方の半値角が３０°以上の素子である、という構成を採っている。
【００２２】
請求項８記載の発明では、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がサイドビュータイプの素子である、という構成を採っている。
【００２３】
請求項９記載の発明では、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がチップタイプの素子である、という構成を採っている。
【００２４】
請求項１０記載の発明では、請求項９記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記チップタイプの素子と検知対象である上記位置合わせパターンとの間にコリメートレンズを設けた、という構成を採っている。
【００２５】
請求項１１記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
【００２６】
請求項１２記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
【００２７】
請求項１３記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
【００２８】
請求項１４記載の発明では、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
【００２９】
請求項１５記載の発明では、請求項１２又は１４記載の画像形成装置において、基準色である黒ライン像の作像順序は、上記転写体上での色重ねの最終色である、という構成を採っている。
【００３０】
請求項１６記載の発明では、請求項１１乃至１４のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンを形成する上記転写体の明度（Ｌ＊）が４０以下、好ましくは２０以下である、という構成を採っている。
【００３１】
請求項１７記載の発明では、請求項１２又は１４記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する上記位置合わせパターン検知手段からの出力信号が１つ以上の極値を持ち、任意のシフト量を横軸としたときに、上記位置ずれ量補正手段は、上記極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断するものであって、その交点算出には極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わない、という構成を採っている。
【００３２】
請求項１８記載の発明では、請求項１７記載の画像形成装置において、２成分現像方式の現像装置を有している、という構成を採っている。
【００３３】
請求項１９記載の発明では、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
【００３４】
請求項２０記載の発明では、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである、という構成を採っている。
【００３５】
請求項２１記載の発明では、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段により検知し、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断する色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターン検知センサが拡散反射光又は拡散反射成分を検知するようにし、該位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置し、少なくとも上記受光部のスポット形状を、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状にすることとした。
【００３６】
請求項２２記載の発明では、請求項２１記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンが形成される被検知物体の明度と拡散反射光との相関関係を実験的に把握し、得られたデータから適正値を判断し、これに基づいて上記被検知物体の明度を設定することとした。
【００３７】
請求項２３記載の発明では、請求項２２記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンの基準色と上記被検知物体の明度に係る出力特性を略同等にすることとした。
【００３８】
請求項２４記載の発明では、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記２直線の交点の算出に、上記極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないこととした。
【００３９】
請求項２５記載の発明では、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を、上記２直線の非線形性を是正するように配置することとした。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態における画像形成装置としての４連タンデム直接転写方式のカラープリンタの概略構成を説明する。
カラープリンタは、１つの手差しトレイ３６、２つの給紙カセット３４（第１給紙トレイ）、３４（第２給紙トレイ）の３つの給紙トレイを有しており、手差しトレイ３６より給紙されたシート状記録媒体としての図示しない転写紙は給紙コロ３７により最上のものから順に１枚ずつ分離され、レジストローラ対２３へ向けて搬送される。第１給紙トレイ３４又は第２給紙トレイ３４から給紙された転写紙は、給紙コロ３５により最上のものから順に１枚ずつ分離され、搬送ローラ対３９を介してレジストローラ対２３へ向けて搬送される。
給紙された転写紙は、レジストローラ対２３で一旦停止され、スキューを修正された後、後述する最上流に位置する感光体ドラム１４Ｙ上に形成された画像の先端と転写紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで、図示しないレジストクラッチのオン制御によるレジストローラ対２３の回転動作により転写ベルト１８へ向けて搬送される。
転写紙は、転写ベルト１８とこれに当接した紙吸着ローラ４１とで構成される紙吸着ニップを通過する際、紙吸着ローラ４１に印加されるバイアスにより転写ベルト１８に静電力で吸着され、プロセス線速１２５ｍｍ／ｓｅｃにて搬送される。
【００４１】
転写ベルト１８に吸着された転写紙には、転写ベルト１８を挟んで各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙと対向した位置に配置された転写ブラシ２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙにトナーの帯電極性（マイナス）と逆極性の転写バイアス（プラス）が印加されることにより、各感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙに作像された各色のトナー像がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の順で転写される。
各色の転写工程を経た転写紙は、下流側の駆動ローラ１９部位で転写ベルト１８から曲率分離され、定着装置２４へ搬送される。定着装置２４における定着ベルト２５と加圧ローラ２６により構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が熱と圧力により転写紙に転写される。定着がなされた転写紙は、片面印刷モードの場合には、装置本体上面に形成されたＦＤ（フェイスダウン）トレイ３０へと排出される。
予め両面印刷モードが選択されている場合には、定着装置２４を出た転写紙は、図示しない反転ユニットへ送られ、該ユニットにて表裏を反転されてから転写ユニット下部に位置する両面搬送ユニット３３に搬送される。転写紙は該両面搬送ユニット３３から再給紙され、搬送ローラ対３９を経てレジストローラ対２３へ搬送される。以降は、片面印刷モード時と同様の動作を経て定着装置２４を通過し、ＦＤトレイ３０へと排出される。
【００４２】
次に、上記カラープリンタの画像形成部における構成及び作像動作を詳細に説明する。
画像形成部は、各色共に同様の構成及び動作を有しているのでイエロー画像を形成する構成及び動作を代表して説明し、その他については各色に対応する符号を付して説明を省略する。
転写紙搬送方向の最上流側に位置する感光体ドラム１４Ｙの周囲には、帯電ローラ４２Ｙ、クリーニング手段４３Ｙを有する作像ユニット１２Ｙと、現像ユニット１３Ｙ、光書き込みユニット１６等が設けられている。
画像形成時、感光体ドラム１４Ｙは図示しないメインモータにより時計回り方向に回転駆動され、帯電ローラ４２Ｙに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が略−５０ｖの基準電位となる。
次に、感光体ドラム１４Ｙは、帯電ローラ４２ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアスを印加することによりほぼＤＣ成分に等しい電位に均一に帯電され、その表面電位がほぼ−５００ｖ〜−７００ｖ（目標帯電電位はプロセス制御部により決定される）に帯電される。
プリント画像として図示しないコントローラ部より送られてきたデジタル画像情報は、各色毎の２値化されたＬＤ発光信号に変換され、シリンダレンズ、ポリゴンモータ、ｆθレンズ、第１〜第３ミラー、及びＷＴＬレンズ等を有する光書き込みユニット１６により感光体ドラム１４Ｙ上に露光光１６Ｙが照射される。
照射された部分のドラム表面電位が略−５０ｖとなり、書き込み密度（＝解像度）６００ｄｐｉで画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００４３】
感光体ドラム１４Ｙ上のイエロー画像情報に対応した静電潜像は、現像ユニット１３Ｙにより可視像化される。現像ユニット１３Ｙの現像スリーブ４４ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣ（−３００〜−５００ｖ）が印加されることにより、書き込みにより電位が低下した画像部分にのみトナー（Ｑ／Ｍ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が現像され、トナー像が形成される。現像ユニット１３Ｙは、キャリアとトナーとの混合現像剤が入った、いわゆる２成分現像方式の現像器である。
作像された各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ上のトナー画像は、転写ベルト１８上に吸着された転写紙上に上記転写バイアスにより転写される。
【００４４】
本実施形態におけるカラープリンタでは、上述した画像形成動作に先立ち、色ずれ調整動作が行われる。色ずれ調整動作では、転写ベルト１８上に後述する位置合わせパターンが形成され、この位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ４０により読み取る（検知する）ことにより行われる。
位置合わせパターン検知センサ４０は、転写ベルト１８の感光体ドラム１４Ｂに対向する下面側に配置されている。
【００４５】
主走査方向の位置ずれを検知するための位置合わせパターンＰｍは、図２に示すように、基準色である黒のライン像Ｂｋと該基準色以外の色、例えばシアンのライン像Ｃとを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量（任意のシフト量）ずつずらしたパッチを連続的に形成して構成されている。なお、基準色を黒に限定する趣旨ではない（以下の他の実施形態において同じ）。
ここで、「任意のシフト量」というのは、Ｐ１〜Ｐ２間のシフト量が５０μｍであり、Ｐ２〜Ｐ３のシフト量が２０μｍというように常に一定でないとしてもよいことを含む。
本実施形態では、位置合わせパターンＰｍは、１つのパッチが基準色以外の１２ｄｏｔ幅（＝０．５０８ｍｍ）のカラーラインの上に、これと同じ幅の黒ラインを重ね合わせた構成となっており、このようなパッチをＢｋラインに対しカラーラインＣを２ｄｏｔずつずらした１３個のパッチにより全体構成をなしている。
ここで、「パッチを連続的に形成して」の意味合いは、走査方向（転写ベルト１８の進行方向）に沿って並べる程度の意味合いであり、並べ方が例えばＰ１、Ｐ１１、Ｐ２、Ｐ１０という具合に順序がばらばらであっても連続的に含まれる意味合いである。また、Ｐ１〜Ｐ２の間隔、Ｐ２〜Ｐ３の間隔がばらばらであっても連続的に含まれるものとする。
【００４６】
本実施形態における位置合わせパターン検知センサ４０は、図３（ｂ）に示すように、発光部としての発光ダイオード（ＬＥＤ）４０Ａと、受光部としてのフォトダイオード（ＰＤ）４０Ｂを有し、これらの素子は支持基板４５により支持されている。受光部はフォトダイオード４０Ｂに代えてフォトトランジスタで構成してもよい。
発光ダイオード４０Ａとフォトダイオード４０Ｂは位置合わせパターンＰｍの走査方向に沿って配置され、フォトダイオード４０Ｂが、位置合わせパターンＰｍからの反射光の拡散反射光のみを受光できるように配置されている。
図３（ａ）に示すように、発光ダイオード４０Ａのスポット形状４０Ａ−１と、フォトダイオード４０Ｂのスポット形状４０Ｂ−１は共に四角形状に形成されている。発光ダイオード４０Ａとフォトダイオード４０Ｂのスポット形状は支持基板４５の上面に形成されたスリットの形状により決定されている。
位置合わせパターンＰｍは、図４に示すように、転写ベルト１８の両側と中央部の３つの位置に形成され、これに対応して位置合わせパターン検知センサ４０も図示しない支持基板に支持されて３個（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）設けられている。これらの位置合わせパターン検知センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃのうち、転写ベルト１８の両側に配置した２つのセンサで、図２に示す主走査方向の位置ずれを検知するための位置合わせパターンＰｍのずれ量を検知することにより、主走査ずれ及び倍率誤差の補正を行う。
また、転写ベルト１８の両側及び中央部に配置した３つのセンサで、図２８に示す副走査方向の位置ずれを検知するための位置合わせパターンＰｓのずれ量を検知することにより、副走査ずれ及びスキューの補正を行う。
【００４７】
次に、位置合わせパターン検知センサ４０の受光部を拡散反射光のみを受光できるように配置した点、少なくとも受光部のスポット形状を四角形状とした点等についての理由、すなわち、本発明を想到、具現化するに至った経緯及び根拠を説明する。
図３７に示したように、従来の光学センサによる位置ずれ検知では、およそ直線とは言い難い出力特性が得られた。
しかしながら、転写ベルト１８上に作成された位置合わせパターンの実際のずれ量を、２００万画素ＣＣＤを搭載したデジタルマイクロスコープにて測定した結果、図１０に示すように、２つのラインが完全に重なり合っているＰ７でのずれ量はほぼゼロであった。これは、実際の位置合わせパターンでは位置ずれはほとんど生じていないのに、従来の光学センサの発光、受光、出力過程で誤差が発生していることを意味する。
図１０に示すように、極値に対しマイナス側のプロット点により求まる近似直線ではＲ２＝０．９９８８、極値に対しプラス側のプロット点により求まる近似直線ではＲ２＝０．９９９６というように、限りなく直線（Ｒ２＝１）に近い結果が得られ、また、この２直線より交点を計算した結果、位置ずれ量＝４．１３μｍと実際（＝０）にほぼ近い値となった。
【００４８】
ここで、図３７に示したセンサの出力電圧プロットと、図１０に示した顕微鏡観察によるずれ量のプロットとの違いには、以下の２つの理由が挙げられる。
▲１▼図１０に示した顕微鏡観察結果では、隣接するパッチ間のずれ量の差分値がほぼ一定（＝線形）であるのに対し、図３７に示した出力電圧値では、隣接するパッチ間の出力電圧の差分（＝変化量）が極値から遠ざかるに従い減少している。
▲２▼図１０に示した顕微鏡観察結果では、鏡像関係にあるパッチ（例えばＰ４とＰ１０）のずれ量はほぼ等しいのに対し、図３７に示した出力電圧では、鏡像関係にあるパッチ（例えばＰ４とＰ１０）の出力電圧には差が見られる。
それ故に、この２点の原因に対し対策をとれば、実際のセンサ信号出力のプロットから得られる２直線から求まる交点計算結果より、高精度な位置ずれ量の算出が可能となるものと推測できる。
【００４９】
そこで、まず、▲１▼の結果について考えるために、図１１に従来のセンサ受光面形状とパターンとの関係を示す。
センサの拡散光出力電圧は、受光面内におけるカラーライン部面積の増加に対しある相関関係があると考えられるため、隣接するパッチ間のずれ量の差分値（この場合４ｄｏｔ）に対し、面積増分が一定であれば直線的となるはずである。
しかし、図１１から明らかなように、受光面が円形であることにより、「Ｐ１〜Ｐ２のカラーライン４ｄｏｔのシフトに対する面積の変化量（Ｐ２における領域Ｐ２−１）」と「Ｐ２〜Ｐ３のカラーライン４ｄｏｔのシフトに対する面積の変化量（Ｐ３における領域Ｐ３−１）」とでは、後者の方が大きくなってしまっていることが判る。これは受光面が円形の場合に限らず、楕円形等においても同様である。
従って、シフト量に対する面積増分を一定にするには、受光面の形状を例えば四角形とすればよいことが判る。
【００５０】
▲１▼の様な結果が、受光面が円形状であることにより生じていることを検証するために、「光学センサの拡散光出力は、受光面内のカラーライン像の面積に対して１次線形関係にある」とする仮定を行い、２色の重ね合わせパターン各パッチの光学センサ受光面内に占めるカラーライン像の面積を計算して、この面積値を各パッチの出力値とするようなシミュレーション計算を行った。
また、この面積値を「横軸の基準色（黒）に対するカラーライン像のシフト量」に対してプロットしたときに得られる２直線の交点計算により、位置ずれ量の検出誤差を求める計算も行った。
【００５１】
［計算式］
図１２に示されるように、受光面中心から距離ａの位置にある１区間の長方形の面積Ｓは、Ｓ＝２×［ａ×ｔａｎ（ａｃｏｓ（ａ／１．５））］×（２５．４／６００）のように、受光面中心からの距離ａの関数で表せる。
［計算条件］
（１）センサ受光径：（直径＝３．０ｍｍ）
（２）ライン幅（Ｂｋ、Ｃｏｌｏｒ）：２４ｄｏｔ（＝１．０１６ｍｍ）
※ここでは６００ｄｐｉ、すなわち１ｄｏｔ＝４２．３μｍとした。
【００５２】
図１３にシミュレーションによる計算結果を示す。図１３に示す結果は、図３７に示した出力電圧の結果と、横軸に対する傾向がほぼ等しいことから、受光面形状が特許第３２５４２４４号公報や、特開平１１−２９１４７７号公報等で開示されているような円形状である場合には、２色のラインの重ね合わせにより構成されるパッチの各色ラインをその最小構成数である１ラインの重ね合わせとした条件においては、カラーラインのシフト量に対するセンサの出力特性に直線性が得られない、すなわち非線形となることが確認された。
従って、２色のライン像の重ね合わせにより構成される複数ライン像を１パッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンを検知するための光学センサの受光面形状は、円形状では、任意のシフト量に対する出力特性に非線形性が生じてしまい、高精度な位置ずれ検知ができないために、シフト量に対する面積増分が一定となる形状、例えば四角形、又は矩形に設定されていることが必要であるという結論が得られる。
【００５３】
次に、▲２▼の結果が得られた原因について検討してみる。
▲２▼で述べている極値に対し鏡像関係にあるパッチ同士の出力が異なる原因としては、▲１▼と同様、両者でカラートナー部の面積が異なることが考えられる。
そこで、黒ラインの中心が受光面中心に対し２ｄｏｔずれている場合について、先と同様のシミュレーション計算を行った。その結果を図１４に示す。
図１４に示す通り、基準色であるＢｋラインの中心が受光面中心に対してずれてしまうことにより、鏡像関係にあるパッチの出力電圧が等しくならないことが判った。これより、図３７に示す実験を行った際、狙いとしてはＢｋライン中心をほぼ受光面中心に合わせたつもりであったが、実際には僅かにずれてしまっていたことにより生じてしまったものと思われる。
なお、図３７に示した結果は、ライン数を最小構成数とした場合におけるものであり、このような誤差要因を無くすためには、ライン幅に対し受光幅を十分に広くすればよいと思われる。
【００５４】
これ以外にこのような鏡像関係にあるパッチの出力電圧に差が生じてしまう要因はないかという点について考えてみると、図３６に示した光学センサは、先に述べた通り、発光素子をＬＥＤ、受光素子をフォトトランジスタにて構成しているが、これら素子には素子単体の特性として指向特性がある。
図１５は図３６で示したＬＥＤの指向特性図を、図１６は図３６で示したフォトトランジスタの指向特性図を示している。素子単体では図１５、図１６に示されるような指向特性を持つために、図１７に示すように、パターン走査方向に対し、発光素子と受光素子の指向特性の中心軸をずらしたような配置（従来におけるセンサ配置）をしてしまうと、明らかに受光エリア内において出力分布を持ってしまうために、▲２▼で述べたような鏡像関係にあるパッチの出力電圧が異なってしまう場合がある。
【００５５】
従って、２色のライン像の重ね合わせにより構成される複数ライン像を１パッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンを検知するための光学センサにおいては、受光素子と発光素子の指向特性の中心軸がパターン走査方向と一致している必要がある。すなわち、受光素子と発光素子とをパターンの走査方向に沿って配置することが必要となる。
この実験に基づく知見を踏まえ、本実施形態では、図５に示すように、パターン走査方向に対し、発光ダイオード４０Ａとフォトダイオード４０Ｂの指向特性の中心軸を合わせた配置としている。
【００５６】
また、受光面内の光強度分布、及び受光感度分布をできるだけ均一にするために、広指向角の受光素子を選択している。図６は発光ダイオード４０Ａの指向特性図を、図７はフォトダイオード４０Ｂの指向特性図を示している。図３６で示した従来の光学センサに対し、発光ダイオード４０Ａの半値角を３５°、フォトダイオード４０Ｂの半値角を４５°と広くしており、半値角を従来に比べ３０°以上の広いものに変更している。
図３６に示した従来の光学センサでは、単にセンサ素子に高出力であることを求めており、発光素子、受光素子共にラジアルタイプ、又はトップビュータイプ、又は砲弾型と呼ばれている素子を採用している。
これに対し、本実施形態では、上述のように、受光面内の発光分布、及び受光感度分布をできるだけなくす、すなわち均一にするために、広指向角であり、素子の製法上指向特性のばらつきの小さい、いわゆるサイドビュータイプの素子を選定している。
【００５７】
また、本実施形態では、位置合わせパターンＰｍが形成される転写ベルト１８には、明度Ｌ＊（ＪＩＳＺ８７２９）＝１．７のポリイミド製のベルトを用いている。これを含む上述のような構成とした理由について以下にさらに詳述する。
（位置合わせパターンの構成について）
図１８は、図３６に示した従来センサのベルト地肌部、Ｂｋベタパッチ部、Ｃ（シアン）パッチ部の正反射光出力電圧を、横軸のＬＥＤ電流に対してプロットしたグラフである。
ここで例えば、転写ベルト地肌部の出力電圧が４．０ｖとなるＬＥＤ電流設定（＝３７ｍＡ）時の各パッチ部の出力電圧を見てみると、表１に示すような結果となる。
【００５８】
【表１】
2004177809.tif 000004
【００５９】
ここで、図１８の位置合わせパターンを正反射光出力で読むことを考えると、Ｐ１、及びＰ１３の面積比は、黒ライン×５０％＋カラーライン×５０％であり、Ｐ７の面積比は、黒ライン×５０％＋カラーライン×５０％であるために、各パッチ部のセンサ出力はおよそ、以下の通りとなる。
（「Ｂｋライン群」が「カラーライン群」の上に形成されている場合）
Ｐ１、Ｐ１３の出力電圧＝０．１２（Ｂｋベタ）×０．５＋１．９１（Ｃベタ）×０．５＝１．０１５ｖ
Ｐ７の出力電圧＝０．１２（Ｂｋベタ）×０．５＋４．０（ベルト部）×０．５＝２．０６ｖ
（「Ｂｋライン群」が「カラーライン群」の下に形成されている場合）
Ｐ１、Ｐ１３の出力電圧＝０．１２（Ｂｋベタ）×０．５＋１．９１（Ｃベタ）×０．５＝１．０１５ｖ
Ｐ７の出力電圧＝１．９１（Ｃベタ）×０．５＋４．０（ベルト部）×０．５＝２．９５５ｖ
【００６０】
各パッチの出力電圧を、「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対しプロットすると、図１９に示すような結果となる。図１９より、以下のことが判る。（正反射光により検知を行った場合）
（ａ）出力電圧は２色ラインが完全に重なり合ったパッチ（Ｐ７）にて最大となり、その出力電圧はほとんどベルト地肌部からの出力によって決まる。
（ｂ）「黒ライン群」が「カラーライン群」に対して上である場合の方が、下である場合に比べ最小値（Ｐ１、Ｐ１３）と最大値（Ｐ７）との出力差が小さくなる。
このように、正反射光による検知を行った場合の極大値（Ｐ７）の出力は、ベルト地肌部からの出力（∝光沢度）によって決まるために、
（ｃ）経時的な摩耗、又は部分的なキズ等により、光沢度が低下すると、その部分の出力は低下してしまう。換言すれば、経時的な摩耗によるベルト劣化により検知ができなくなるために、これによりベルト寿命が決まる。
【００６１】
つまり、図２で示したＰ２〜Ｐ１２のように、部分的にベルト面が露出しているパッチ部の正反射光出力電圧は、ベルト光沢度、又は表面粗さＲｚ等で表される表面形状特性のノイズの影響を受けやすいために、例えば、Ｐ６パッチの地肌部にキズがあると、これと鏡像関係にあるＰ８とで出力が異なってしまい、結果として計算によって求まる交点位置がずれるという結果が生じてしまう。
【００６２】
これに対し、拡散反射光による検知を行った場合には、転写ベルト１８の表面の粗さの影響をほとんど受けることなく位置ずれ量の検知ができる。
図２０は、図３６で示した従来センサのベルト地肌部、Ｂｋベタ部、Ｃ（シアン）ベタ部の拡散反射光出力電圧を、横軸のＬＥＤ電流に対しプロットしたものである。
正反射光出力が図２２に示す通り、被検知物体（位置合わせパターンが形成された転写ベルト１８）の光沢度との相関が高いのに対し、拡散光出力は図２３に示す通り、被検知物体の明度Ｌ＊との相関が高く光沢度との相関は無いために、本実施形態におけるカラープリンタに搭載されたＬ＊＝１．７の転写ベルト１８は、黒トナーとほぼ同じ出力特性を持つ。図２３から明らかなように、明度Ｌ＊が約４０まで直線性が得られ、明度Ｌ＊が２０まではその直線性が極めて高い。
ここで、先と同様に以下２つのケースについて考えてみると、各部出力電圧は表２に示すような結果となる。
【００６３】
【表２】
2004177809.tif 000005
【００６４】
（「Ｂｋライン群」が「カラーライン群」の上に形成されている場合）
Ｐ１、Ｐ１３の出力電圧＝０．１６（Ｂｋベタ）×０．５＋３．４２（Ｃベタ）×０．５＝１．７９ｖ
Ｐ７の出力電圧＝０．１６（Ｂｋベタ）×０．５＋０．０７（ベルト部）×０．５＝０．１１５ｖ
（「Ｂｋライン群」が「カラーライン群」の下に形成されている場合）
Ｐ１、Ｐ１３の出力電圧＝０．１６（Ｂｋベタ）×０．５＋３．４２（Ｃベタ）×０．５＝１．７９ｖ
Ｐ７の出力電圧＝３．４２（Ｃベタ）×０．５＋０．０７（ベルト部）×０．５＝１．７４５ｖ
【００６５】
各パッチの出力電圧を、「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対しプロットすると、図２１のような結果となる。図２１より、以下のことが判る。
（拡散反射光により検知を行った場合）
（ａ）出力電圧は２色ラインが完全に重なり合ったパッチ（Ｐ７）にて最小となり、その出力電圧は「カラーライン群」の出力電圧によって決まる。
（ｂ）「黒ライン群」が「カラーライン群」に対し上である場合の方が、下である場合に比べ最大値（Ｐ１、Ｐ１３）と最小値（Ｐ７）との出力差を大きく取れる。
このように、拡散反射光による検知を行った場合の最大値（Ｐ７）の出力は、「カラーライン群」からの出力（∝明度）によって決まるために、
（ｃ）経時的な摩耗、又は部分的なキズ等による影響を全く受ける事がない。換言すれば、検知性能がベルト劣化に依存しないために、転写ベルトの長寿命化が達成可能となる。
【００６６】
以上より、基準色である黒のライン像と基準色以外のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンを、この位置合わせパターンを検知するための光学センサにて検知することを考えた場合、転写ベルトの摩耗、又は部分的なキズ等の経時的な変動要因の影響を全く受けることのない検知を行うためには、
（１）拡散光出力による検知をすることが望ましく、
（２）基準色である黒ライン像の作像順序が、転写体上での色重ねの最終色であることが望ましく、
（３）位置合わせパターンを形成する転写体の明度（Ｌ＊）が４０以下、好ましくは２０以下であることが望ましい、ということができる。
【００６７】
なお、図２０に示した結果は、４２種類もの光沢度及び明度の異なる転写ベルトについて、ＬＥＤ電流Ｉｆ＝２０ｍＡ固定としたときの正反射光出力値を、横軸の転写ベルト表面の６０°光沢度に対してプロットしたものである。またこの図に示す光沢度測定値は、日本電色社製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°の条件で測定した値である。
図２３に示した結果は、図２２に示したものと同じ４２種類のベルトについて、ＬＥＤ電流２０ｍＡ固定としたときの拡散反射光出力を、横軸の転写ベルト表面の明度Ｌ＊に対してプロットしたものである。なお、この図に示す明度測定値は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製のＸ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源Ｄ５０、視野角２°の条件で測定した値である。
【００６８】
次に、各パッチ部の出力電圧値から位置ずれ量を算出する方法について述べる。
まず、位置ずれが全くない状態においては、完全に重なりあったパッチ（Ｐ７）にて出力が最小値となるために、この極小値に対しＸ軸方向のプラス側、マイナス側にできる２つの近似直線を例えば最小二乗法により求め、その交点となるＸ軸の値を求めることによりずれ量が計算できる。
すなわち、ｙ＝ａｘ＋ｂ、ｙ＝ｃｘ＋ｄの２つの１次式の連立方程式から、ずれ量ｘ＝（ｄ−ｂ）／（ａ−ｃ）が算出できる。
次に、色ずれが発生した場合を考えると、各パッチの出力値は、その色ずれ量に応じて変化するために、各出力値から得られる２つの線分の交点を求めれば、やはり同様に色ずれ量が計算できることとなる。
【００６９】
ここで、各２つの近似直線を求めるに際して、どのデータ点を用いるかについての検討を行う。まず、実験結果を図２４に示す。
図２４のグラフは、図２で示したようなＢｋラインとカラーライン（Ｃライン）の重ね合わせパターンで、各色のライン幅を１０００μｍとし、Ｂｋラインに対しカラーラインを１００μｍずつずらしたパッチを２１個形成してなる位置合わせパターンを転写ベルト１８上に形成し、２００万画素ＣＣＤ搭載のデジタルマイクロスコープにて各パッチのＣ（シアン）とＢｋとの線幅比を測定し、「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対してプロットしたものであるが、極大値近傍では「横軸のカラーラインの任意のシフト量」に対する線幅比の変化率が減少してしまっていることが判る。
図２５は、各色のライン幅を５００μｍとし、Ｂｋラインに対しカラーラインを１０μｍずつずらしたパッチをセンサで検出したたもので、横軸のシフト量と縦軸のセンサ出力電圧との関係を示すグラフである。本図からも極大値近傍及び極小値近傍で直線性が悪化していることが判る。
【００７０】
このようなことを調べたのは、実際の出力電圧が極大値近傍において出力が飽和してしまう結果を示していたからであるが、これが図２４、図２５に示される通り、実際のパッチでもほぼ同じ様に飽和してしまっていることが確認された。
従って、この極大値及び極小値近傍の出力の飽和現象は、センサ側の問題ではなく、パターン形成をしている画像形成装置側の問題であるといえる。
このような結果となった理由としては、Ｂｋ、Ｃライン共に狙いのライン幅（＝１０００μｍ）に対し太りが生じてしまっていたからであることがデジタルマイクロスコープによる観察で確認できた。このような現象が生じる原因にはトナー濃度の影響等が挙げられるが、特にラインのエッジ効果の生じやすい２成分方式の現像装置を使った場合には顕著となることが確認された。
【００７１】
なお、今回の結果では、図２６に示すように、Ｂｋライン、Ｃラインが共にライン太りしていたために、このような出力の飽和が極大値側のみに現れた。図２６に示すように、共にライン太りが生じている場合、Ｃラインを図２６（ａ）に示すパッチＡの状態から図２６（ｂ）に示すパッチＢの状態にシフトしても、Ｂｋライン間におけるＣラインには変化が生じず出力は同じとなり、検知することができない。
この実験則を踏まえれば、もし仮にＢｋのトナー濃度が非常に高く、その結果Ｂｋラインのみがライン太りが生じ、逆にカラーのトナー濃度が非常に低く、潜像に対し忠実な線幅のラインを形成した場合には、極小値近傍で同様の出力の飽和現象が発生するものと推定できる。
すなわち、図２７に示すように、Ｃラインを図２７（ａ）に示すパッチＡの状態から図２７（ｂ）に示すパッチＢの状態にシフトしても、ＣラインのシフトはＢｋラインの範囲内でなされるために変化は生じず出力は同じとなり、検知することができない。
【００７２】
従って、近似直線を求めるのに用いるデータ点は、画像形成装置の持つ固有の特性による影響を極力排除するために、極大値及び極小値又はそれらの近傍のデータを除外するのが望ましい。具体的には、例えば、複数パッチの出力の最大値と最小値より、（最大値＋最小値）／２±（最大値−最小値）×０．４のデータのみを計算に用いるようにする。
本実施形態における位置合わせパターン検知センサ４０の従来センサに対する明確な効果を示すために、図３５に示した位置合わせパターンＰｋを、図３６で示した従来のセンサで検出した場合との比較データを図８に示す。
位置合わせパターン検知センサ４０を上述した構成とすることにより、２直線の直線性を表す近似直線の決定係数Ｒ２が限りなく１に近づくために、高精度な位置ずれ量検知が可能となることが判る。
【００７３】
なおここでは、近似式の決定係数を同一条件下で比較するために、２直線の近似式は極値に対しＸ軸方向マイナス側のデータ全点、プラス側のデータ全点を使いＲ２を求めているが、先に述べた理由（ラインの太り又は細り）により、交点計算に極値データを使わないとすると、極小値の左側の直線はＲ２＝０．９９６２は０．９９８９となり、右側の直線はＲ２＝０．９９０１は０．９９６７となる。
このように、図１０で示した２００万画素ＣＣＤ搭載のデジタルマイクロスコープによる観察結果から求めた２直線とほぼ同等の直線性（＝決定係数Ｒ２がほぼ同等）が得られることが判った。
【００７４】
上記のように位置合わせパターン検知センサ側の改良により直線性が改善され、また、交点計算に用いるデータ点から極値データを除外することにより更に直線性が改善されるので、その結果として直線近似式算出に使うデータ点数（すなわちパターン数）を各直線ともに最小で２点まで（全体のパッチ数は４つまで）減らせることができる。
従って、通常のプリント動作とは関係のない、すなわち、生産性に寄与しない位置ずれ調整動作の処理時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、このようなセンサを用いた場合でも、高精度な位置ずれ量検知が可能となることから、従来のエッジ検出方式に対し約１／１００の低サンプリング周波数によるサンプリングで十分な位置ずれ量検知が可能となる。
【００７５】
上述した位置合わせパターン検知センサ４０及び手法に基づく位置ずれ補正は、位置ずれ量補正手段によってなされる。この位置ずれ量補正手段４６を図９に基づいて説明する。
位置合わせパターン検知センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの発光部である発光ダイオード４０Ａは発光量制御部４７により発光量を制御され、出力側であるフォトダイオード４０Ｂはアンプ４８、フィルタ４９、Ａ／Ｄ変換器５０、ＦＩＦＯメモリ５１を介してＩ／Ｏポート５４に接続されている。
位置合わせパターン検知センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃから得られた検知信号は、アンプ（ＡＭＰ）４８によって増幅され、フィルタ４９を通過してＡ／Ｄ変換器５０によってアナログデータからデジタルデータへと変換される。
データのサンプリングはサンプリング制御部５２によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯメモリ５１に格納される。サンプリング制御部５２、書込制御基板５３はＩ／Ｏポート５４に接続されている。
【００７６】
Ｉ／Ｏポート５４、ＣＰＵ５５、ＲＯＭ５６、ＲＡＭ５７はデータバス５８とアドレスバス５９により接続されている。
ＲＯＭ５６には、位置合わせパターンＰｍの位置ずれ量を演算するためのプログラムを始め、各種のプログラムが格納されている。位置合わせパターンＰｍの位置ずれ量を演算するためのプログラムには、上述した交点計算に用いるデータ点から極値データ等を除外する等の条件が盛り込まれている。
アドレスバス５９によって、ＲＯＭアドレス、ＲＡＭアドレス、各種入出力機器の指定を行っている。
ＣＰＵ５５は、位置合わせパターン検知センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃからからの検知信号を定められたタイミングでモニタし、位置合わせパターン検知センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの発光ダイオード４０Ａの劣化等が起こっても確実に位置合わせパターンＰｍの検知が行えるように、発光ダイオード４０Ａの発光量を発光量制御部４７によって制御し、フォトダイオード４０Ｂからの受光信号の出力レベルが常に一定となるようにする。
【００７７】
また、ＣＰＵ５５は、位置合わせパターン（後述する副走査方向の位置ずれ検知を目的とした位置合わせパターンを含む）の検知結果から求めた補正量に基づき、主、副レジストの変更及び倍率誤差に基づき画周波数を変更するために書込制御基板５３に対してその設定を行う。
書込制御基板５３には、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、例えばＶＣＯ（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）を利用したクロックジェネレータ等を、基準色を含め各色に対して備えている。この出力を画像クロックとして用いている。また、ＣＰＵ５５は、位置合わせパターンの検知結果から求めた補正量に基づき、光書き込みユニット１６内の図示しないスキュー調整用のステッピングモータの制御も行っている。
位置合わせパターン検知センサ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを除く上記各要素により位置ずれ量補正手段４６が構成されている。位置ずれ量補正手段４６は、カラープリンタのメインコントローラが兼ねることができる。
【００７８】
上記位置ずれ量補正手段４６による位置ずれ調整動作は、▲１▼電源投入時、▲２▼光学系の温度変化が所定値（例えば５ｄｅｇ）以上あった場合、▲３▼ある一定枚数以上のプリントジョブがあったジョブ終了時のいずれかの条件に一致したときに実行される。
本実施形態では、位置合わせパターン検知センサ４０のセンサ単体をできるだけ安価に構成したいという観点から、汎用のサイドビュータイプの素子を選定したが、受光面内の発光分布、又は受光感度分布をできるだけ均一にしたい場合、例えば、広面積のチップタイプのフラットレンズ素子を選定し、該チップタイプの素子の位置合わせパターンＰｍ側の全面に平行光化機能を有するコリメートレンズを設けることにより、より広い範囲において高い線形性を得ることができる（第２の実施形態）。
上記第１の実施形態では、主走査方向の色ずれを検知するための位置合わせパターンについて述べたが、副走査方（転写ベルト１８の進行方向と同方向）の色ずれを検知する場合には、図２８に示すような位置合わせパターンＰｓが転写ベルト１８上に、例えば図４で示した場合と同様の態様で形成される。
位置合わせパターンＰｓは位置合わせパターンＰｍと同様に、基準色である黒のライン像Ｂｋと該基準色以外の色、例えばシアンのライン像Ｃとを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成して構成されている。
【００７９】
本発明は、ビームスプリッタを用いることにより、光をＰ波、Ｓ波の成分に分解するような構成のセンサの受光面形状及びセンサのパターン走査方向の配置に対しても有効である（第３の実施形態）。
その一例を図２９に基づいて説明する。本実施形態における位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ６０は、１つの発光部としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤという）６１と、３つの受光部としてのフォトダイオード（以下、ＰＤという）６２、６３、６４と、２つの偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳという）６５、６６を有している。
【００８０】
ＬＥＤ６１から放射された投光６７の偏光状態はランダムであるが、ＰＢＳ６５によって、入射面に対して垂直方向に振動する光成分（Ｓ波光）と、入射面に対して平行方向に振動する光成分（Ｐ波光）とに分離される。Ｓ波光６８はＰＢＳ６５で反射してＰＤ６２に入射し、Ｐ波光６９はＰＢＳ６５を透過して転写ベルト１８の位置合わせパターンに投光される。
位置合わせパターンから反射したＰ波光６９は乱反射によって偏光状態がランダムになり、ＰＢＳ６６によってＰ波光７０とＳ波光７１に分離される。Ｐ波光７０はＰＢＳ６６を透過してＰＤ６３に入射し、Ｓ波光７１はＰＢＳ６６で反射してＰＤ６４に入射する。
本実施形態では、受光部としてのＰＤ６２、６３、６４は、拡散反射光ではなく拡散反射成分を受光する。
【００８１】
上記各実施形態では、４連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置での適用例を示したが、図３０に示すように、４連タンデム構成で中間転写体へ転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施できる（第４の実施形態）。
本実施形態では上述した位置合わせパターンＰｍ、Ｐｓが中間転写体としての中間転写ベルト２上に形成され、これを支持ローラ２Ｂの近傍に配置された位置合わせパターン検知センサ４０により検知する。位置ずれ量補正手段は第１の実施形態と同様である。
【００８２】
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００８３】
各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置４、各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置５、各感光体３上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置６、一次転写手段としての転写バイアスローラ７、印加電圧部材１５、クリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対向している。図３０の画像形成部１Ａ中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。
【００８４】
感光体３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３Ｙ状に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第１の転写工程として、中間転写ベルト２上に、転写バイアスローラ７Ｙに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材１５Ｙは感光体３Ｙの回転方向における転写バイアスローラ７Ｙの上流側に設けられている。印加電圧部材１５Ｙにより、中間転写ベルト２に感光体３Ｙの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時ＶＬより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体３Ｙから中間転写ベルト２へトナーが転写することを防止して、感光体３Ｙから中間転写ベルト２へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。
【００８５】
他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と同方向に移動する転写ベルト９Ｃを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像を転写材としての用紙２８に転写することができる。
【００８６】
２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙２８が給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙２８が積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙２８を最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙２８は、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ２９が設けられており、該手差しトレイ２９に収容された用紙２８は給紙コロ３１により給送された給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００８７】
光書込装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して書き込み密度（＝解像度）６００ｄｐｉで静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス８０を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス８０上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置５により形成された感光体３上の静電潜像２成分（キャリアとトナー）現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙２８上に一括して２次転写される。２次転写された用紙２８は定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。
【００８８】
定着装置１１を通過した用紙２８は、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ２７に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ２７に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対３２により排紙トレイ２７上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置３８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００８９】
以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス８０上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体３に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙２８に転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙２８に一括して２次転写される。
２次転写後の用紙２８は定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ２７に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【００９０】
また、１つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施することができる（第５の実施形態）。その一例を図３１に示す。
本実施形態では、上述した位置合わせパターンＰｍ、Ｐｓが中間転写体としての中間転写ベルト４２６上に形成され、これを駆動ローラ４４４の近傍に配置された位置合わせパターン検知センサ４０により検知する。位置ずれ量補正手段は第１の実施形態と同様である。
【００９１】
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。
カラー複写機において、露光手段としての書き込み光学ユニット４００は、カラースキャナ２００からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体ドラム４０２上に静電潜像を形成する。
該書き込み光学ユニット４００は、レーザーダイオード４０４、ポリゴンミラー４０６とその回転用モータ４０８、ｆ／θレンズ４１０や反射ミラー４１２等により構成されている。
感光体ドラム４０２は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット４１４、除電ランプ４１６、電位センサ４２０、回転式現像装置４２２のうちの選択された現像器、現像濃度パターン検知器４２４、中間転写体としての中間転写ベルト４２６等が配置されている。
【００９２】
回転式現像装置４２２は、ブラック用現像器４２８、シアン用現像器４３０、マゼンタ用現像器４３２、イエロー用現像器４３４と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、上記実施形態で示した現像装置４と同様の構成を有している。磁性キャリアの条件や仕様等も同様である。
待機状態では、回転式現像装置４２２は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ２００で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像（ブラック潜像）の形成が始まる。
【００９３】
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器４２８の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。感光体ドラム４０２にはマイナス極性のトナーが作像される。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置４２２が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム４０２は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト４２６は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト４２６の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、中間転写ベルト４２６上に重ねられ（１次転写）、トナー像が形成される。
【００９４】
中間転写ベルト４２６は、感光体ドラム４０２に対向する１次転写電極ローラ４５０、駆動ローラ４４４、２次転写ローラ４５４に対向する２次転写対向ローラ４４６、中間転写ベルト４２６の表面を清掃するクリーニング手段４５２に対向するクリーニング対向ローラ４４８Ａの各支持部材間に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム４０２に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト４２６上で正確に順次位置合わせされ、これによって４色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は２次転写対向ローラ４４６により用紙に一括転写される。
【００９５】
給紙バンク４５６内の各記録紙カセット４５８、４６０、４６２には装置本体内のカセット４６４に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ４６６によってレジストローラ対４７０方向に給紙・搬送される。図３１において、符号４６８はＯＨＰ用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対４７０のニップ部で待機する。そして、２次転写対向ローラ４４６に中間転写ベルト４２６上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対４７０が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
【００９６】
このようにして、用紙が中間転写ベルト４２６と重ねられて、トナーと同極性の電圧が印加される２次転写対向ローラ４４６の下を通過する。このとき、トナー画像が用紙に転写される。続いて、用紙は除電され、中間転写ベルト４２６から剥離して紙搬送ベルト４７２に移る。
中間転写ベルト４２６から４色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト４７２によりベルト定着方式の定着装置４７０へ搬送され、この定着装置４７０で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対４８０で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
【００９７】
本発明における上述した位置合わせパターン検知センサは、２色の重ね合わせパッチを複数形成することにより構成される位置合わせパターンを検出することにより、位置ずれ量を検知、補正を行う画像形成装置であれば、どれでも適用できるために、インクジェット装置の位置ずれ検知センサとしても適用可能である（第６の実施形態）。
その一例を図３２乃至図３４に基づいて説明する。
【００９８】
まず、図３２に基づいて画像形成装置としてのインクジェット記録装置５００の概略構成及び印字機能を説明する。インクジェット記録装置５００は、装置本体５０１の内部に、主走査方向に移動可能なキャリッジ、キャリッジに搭載したインクジェットヘッドからなる記録ヘッド、記録ヘッドへのインクを供給するインクカートリッジ等で構成される印字機構部５０２等を有している。
装置本体５０１の下方部にはシート状記録媒体としての用紙５０３を積載収容可能な給紙カセット５０４が設けられており、該給紙カセット５０４は前方側（図中左側）から装置本体５０１に対して着脱自在に設けられている。
装置本体５０１の前面には手差しトレイ５０５が開閉自在に設けられており、給紙カセット５０４又は手差しトレイ５０５から給紙される用紙５０３を搬送して印字機構部５０２により所定の画像を記録した後、装置本体５０１の後面側に設けられた排紙トレイ５０６に排紙するようになっている。装置本体５０１の上面は上カバー５０７が開閉自在に設けられている。
【００９９】
印字機構部５０２では、図示しない左右の側板間に支持された主ガイドロッド５０８と従ガイドロッド５０９によりキャリッジ５１０が主走査方向（紙面垂直方向）に摺動自在に保持されており、該キャリッジ５１０の下面側には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のインク滴を吐出するノズルを有するインクジェットヘッドからなる記録ヘッド５１１が設けられている。キャリッジ５１０の上側には記録ヘッド５１１に各色のインクを供給するための各インクカートリッジ５１２が交換可能に設けられている。
記録ヘッド５１１としては、各色のインク滴を吐出する複数個のヘッドを主走査方向に並べて配置したもの、あるいは各色のインク滴を吐出するノズルを有する１個のヘッドを用いたものでもよい。
【０１００】
記録ヘッド５１１の下方には、該記録ヘッド５１１による印写位置に対して用紙５０３を副走査方向に搬送するために、搬送ローラ５１３と従動ローラ５１４の間に用紙５０３を静電吸着して搬送する搬送ベルト５１５が掛け回されている。搬送ベルト５１５は中間ローラ５１６によってテンションを付与されている。
搬送ベルト５１５を挟んで搬送ローラ５１３と対向する位置には、搬送ベルト５１５を帯電させるためのバイアスローラ５１７が配設されている。搬送ベルト５１５の平面起点部付近には、用紙５０３を搬送ベルト５１５側に押し付ける押さえローラ５１８が配設されている。ここで、搬送ベルト５１５の平面起点部とは、搬送ベルト５１５の記録ヘッド５１１側で該記録ヘッド５１１と平行になる部分の用紙搬送方向上流側、具体的には搬送ローラ５１３から搬送ベルト５１５１が離れる部分を意味している。
【０１０１】
給紙カセット５０４に収容された用紙５０３は、給紙コロ５１９及びフリクションパッド５２０により最上のものから順に１枚ずつ分離され、湾曲したガイド部材５２１によりバイアスローラ５１７と搬送ベルト５１５のニップ部に向けて搬送される。
搬送ベルト５１５の用紙搬送方向下流側上方には、用紙５０３に形成される位置合わせパターンＰｍを検知する位置合わせパターン検知センサ４０が設けられている。位置ずれ量補正手段は第１の実施形態と同様である。
図３３は搬送ベルト５１５周辺の拡大図であるが、図３２で示した押さえローラ５１８に代えて板状の抑え部材５２２を設けてもよい。
図３４に示すように、位置合わせパターンが形成される転写体としての用紙５０３上に例えば図３５で示した位置合わせパターンＰｋが形成され、これを位置合わせパターン検知センサ４０で検知して色ずれを補正する。
【０１０２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている構成としたので、基準色に対する基準色以外の色のシフト量に対する２直線の非線形要因を無くすことができ、高価なセンサを用いることなく高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。
【０１０３】
請求項２記載の発明によれば、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンに、発光部から光を照射して上記位置合わせパターンからの反射光を受光部により検知する位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、上記反射光の拡散反射光又は拡散反射成分を検知するように構成され、上記発光部と受光部が上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置され、少なくとも上記受光部のスポット形状が、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色の黒のライン像に対する上記基準色以外の色のライン像のシフト量に対する面積増分が一定となる形状に設定されている構成としたので、基準色の黒のライン像に対する基準色以外の色のライン像のシフト量における２直線の非線形要因を無くすことができ、高価なセンサを用いることなく高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。
【０１０４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部のスポット形状を四角形とした構成としたので、基準色に対する基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が確実に一定となるので、高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。
【０１０５】
請求項４記載の発明によれば、請求項１乃至３のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部と受光部の指向特性の中心軸が上記位置合わせパターンの走査方向と一致している構成としたので、２直線の直線性をさらに高めることができ、位置合わせパターン検知の精度を一層高めることができる。
【０１０６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１乃至４のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部が発光ダイオードにより構成され、上記受光部がフォトダイオード又はフォトトランジスタにより構成されていることとしたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、２直線の直線性を更に改善できる。
【０１０７】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記受光部が、広指向角の受光素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、２直線の直線性を更に改善できる。
【０１０８】
請求項７記載の発明によれば、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方の半値角が３０°以上の素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、２直線の直線性を更に改善できる。
【０１０９】
請求項８記載の発明によれば、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がサイドビュータイプの素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、２直線の直線性を更に改善できる。
【０１１０】
請求項９記載の発明によれば、請求項５記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記発光部、受光部のいずれか一方又は両方がチップタイプの素子である構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、２直線の直線性を更に改善できる。
【０１１１】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の位置合わせパターン検知センサにおいて、上記チップタイプの素子と検知対象である上記位置合わせパターンとの間にコリメートレンズを設けた構成としたので、素子単品の持つ特性により生じる非線形要因を低減でき、２直線の直線性を更に改善できる。
【０１１２】
請求項１１記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、
▲１▼従来のエッジ検出方式に比べ、約１／１００の低サンプリング周波数でも高精度な検知が可能となる。
▲２▼▲１▼の結果として、サンプリング以降の処理回路部も高速化する必要がなくなるために、エレキハードウエア構成を大幅にコストダウン可能となる。
▲３▼カラーラインの任意のシフト量に対する２直線の直線性が大幅に改善されるので、位置合わせパターンを構成するパッチ数を大幅に減らすことが可能となる。
▲４▼▲３▼の結果として、位置ずれ調整の様に、通常プリントとは関係のない調整に要する処理時間を大幅に短縮できるために、生産性を大幅に向上することができる。
また、検知性能が転写ベルト等の転写体（位置合わせパターン担持体）の摩耗劣化に依存しない拡散光を用いた検知方式であるため、正反射光によるエッジ検出方式と同等の検出精度が得られるとともに、ベルト等の位置合わせパターン担持体の長寿命化、すなわちランニングコストの低減に大きく寄与できる。
【０１１３】
請求項１２記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を順次転写体上に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
請求項１３記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【０１１５】
請求項１４記載の発明によれば、複数の像担持体を有し、各像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体上に順次重ねて転写することによりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
請求項１５記載の発明によれば、請求項１２又は１４記載の画像形成装置において、基準色である黒ライン像の作像順序は、上記転写体上での色重ねの最終色である構成としたので、高いＳＮ比が得られ、検知精度を向上させることができる。
【０１１７】
請求項１６記載の発明によれば、請求項１１乃至１４のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンを形成する上記転写体の明度（Ｌ＊）が４０以下、好ましくは２０以下である構成としたので、高いＳＮ比が得られ、検知精度を向上させることができる。
【０１１８】
請求項１７記載の発明によれば、請求項１２又は１４記載の画像形成装置において、上記位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する上記位置合わせパターン検知手段からの出力信号が１つ以上の極値を持ち、任意のシフト量を横軸としたときに、上記位置ずれ量補正手段は、上記極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断するものであって、その交点算出には極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないこととしたので、位置合わせパターンの形成状態に拘わらず近似直線の直線性をより高められるので、位置ずれ検知精度を向上させることができる。
【０１１９】
請求項１８記載の発明によれば、請求項１７記載の画像形成装置において、２成分現像方式の現像装置を有している構成としたので、位置合わせパターンの形成におけるライン太り又は細りが生じやすいので、特に、近似直線の直線性をより高めて位置ずれ検知精度を向上させる効果を発揮させることができる。
【０１２０】
請求項１９記載の発明によれば、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【０１２１】
請求項２０記載の発明によれば、インクジェット方式によりカラー画像を得る画像形成装置であって、基準色である黒のライン像と該基準色以外の色のライン像とを重ねて形成された複数ラインを１つのパッチとし、２色のライン像の相対的位置関係を任意量ずつずらしたパッチを連続的に形成してなる位置合わせパターンと、該位置合わせパターンを検知する位置合わせパターン検知手段と、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の黒のライン像と該基準色以外の色のライン像との位置ずれ量とその方向を判断し該位置ずれ量を補正する位置ずれ量補正手段を有する画像形成装置において、上記位置合わせパターン検知手段が、請求項１乃至９のうちの何れか１つに記載の位置合わせパターン検知センサである構成としたので、請求項１１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【０１２２】
請求項２１記載の発明によれば、基準色の像と該基準色以外の色の像とを重ねて形成された位置合わせパターンを位置合わせパターン検知手段により検知し、該位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づいて上記基準色の像と該基準色以外の色の像との位置ずれ量とその方向を判断する色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターン検知センサが拡散反射光又は拡散反射成分を検知するようにし、該位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を上記位置合わせパターンの走査方向に沿って配置し、少なくとも上記受光部のスポット形状を、上記位置合わせパターンの異なる位置での上記基準色に対する上記基準色以外の色のシフト量に対する面積増分が一定となる形状にすることとしたので、基準色に対する基準色以外の色のシフト量に対する２直線の非線形要因を無くすことができ、高価なセンサを用いることなく高精度の位置合わせパターン検知を行うことができる。
【０１２３】
請求項２２記載の発明によれば、請求項２１記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンが形成される被検知物体の明度と拡散反射光との相関関係を実験的に把握し、得られたデータから適正値を判断し、これに基づいて上記被検知物体の明度を設定することとしたので、高いＳＮ比が得られ、検知精度を向上させることができる。
【０１２４】
請求項２３記載の発明によれば、請求項２２記載の色ずれ検知方法において、上記位置合わせパターンの基準色と上記被検知物体の明度に係る出力特性を略同等にすることとしたので、高いＳＮ比が得られ、検知精度を向上させることができる。
【０１２５】
請求項２４記載の発明によれば、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記２直線の交点の算出に、上記極値又は極値近傍におけるデータ点を計算に使わないこととしたので、位置合わせパターンの形成状態に拘わらず近似直線の直線性をより高められるので、位置ずれ検知精度を向上させることができる。
【０１２６】
請求項２５記載の発明によれば、位置合わせパターンの基準色ライン像に対する基準色以外のライン像の任意のシフト量に対する位置合わせパターン検知手段からの出力信号に基づき、位置ずれ量補正手段により上記出力信号の極値に対し両側に形成される２直線の交点を算出することにより、基準色に対する基準色以外の色の位置ずれ量とその方向を判断してずれを補正する色ずれ補正方法において、上記位置合わせパターン検知手段の発光部と受光部を、上記２直線の非線形性を是正するように配置することとしたので、位置ずれ検知精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における画像形成装置としてのカラープリンタの概要正面図である。
【図２】主走査方向の位置ずれ検知用の位置合わせパターンの概要平面図である。
【図３】位置合わせパターンの走査方向に対する位置合わせパターン検知センサの配置関係を示す概要平面図である。
【図４】転写ベルト上における位置合わせパターンの形成位置と位置合わせパターン検知センサとの位置関係を示す概要平面図である。
【図５】位置合わせパターンの走査方向に対して位置合わせパターン検知センサの各素子の指向特性の中心軸を合わせた状態を示す概要平面図である。
【図６】位置合わせパターン検知センサの発光部の指向特性を示す図である。
【図７】位置合わせパターン検知センサの受光部の指向特性を示す図である。
【図８】従来の光学センサに対する直線性の改善効果を示すグラフである。
【図９】位置ずれ量補正手段を示すブロック図である。
【図１０】顕微鏡観察による各パッチのカラーライン幅の実測値を示すグラフである。
【図１１】従来の光学センサにおける受光面形状が円形であることにより生じる面積増分の非線形性を示す図である。
【図１２】円形の受光面内における長方形の面積を求める図である。
【図１３】カラーラインのシフト量に対するカラーライン部の面積のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１４】Ｂｋラインの中心が受光面の中心に対してずれた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】従来の光学センサにおける発光素子の指向特性を示す図である。
【図１６】従来の光学センサにおける受光素子の指向特性を示す図である。
【図１７】位置合わせパターンの走査方向に対する従来の光学センサの各素子の指向特性を示す概要平面図である。
【図１８】従来の光学センサにおけるＬＥＤ発光電流と正反射光出力との関係を示すグラフである。
【図１９】従来の光学センサにおいて正反射光により検知を行った場合の位置ずれパターン出力を示すグラフである。
【図２０】従来の光学センサにおけるＬＥＤ発光電流と拡散反射光出力との関係を示すグラフである。
【図２１】従来の光学センサにおいて拡散反射光により検知を行った場合の位置ずれパターン出力を示すグラフである。
【図２２】転写ベルト表面の光沢度とセンサ出力との関係を示すグラフである。
【図２３】転写ベルト表面の明度と拡散光出力との関係を示すグラフである。
【図２４】転写ベルト上の位置合わせパターンのずれ量の実測結果を示すグラフである。
【図２５】転写ベルト上の位置合わせパターンのずれ量のセンサによる実測結果を示すグラフである。
【図２６】ＢｋラインとＣラインが共にライン太りを生じている状態を示す図である。
【図２７】Ｂｋラインのみにライン太りが生じている状態を示す図である。
【図２８】副走査方向の位置ずれ検知用の位置合わせパターンの概要平面図である。
【図２９】第３の実施形態における位置合わせパターン検知センサの構成を示す図である。
【図３０】第４の実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図３１】第５の実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の概要正面図である。
【図３２】第６の実施形態における画像形成装置としてのインクジェット記録装置の概要正面図である。
【図３３】図３２における搬送ベルト周辺の拡大図である。
【図３４】インクジェット記録装置における位置合わせパターンの形成と位置合わせパターン検知センサの位置関係を示す概要平面図である。
【図３５】２色のラインの重ね合わせにより構成される位置合わせパターンの概要平面図である。
【図３６】位置合わせパターンの走査方向に対する従来の光学センサの各素子の配置を示す概要平面図である。
【図３７】従来の光学センサを用いた場合の位置ずれパターンの出力電圧と交点計算結果を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｐｍ、Ｐｓ  位置合わせパターン
４０、６０  位置合わせパターン検知手段としての位置合わせパターン検知センサ
４０Ａ  発光部としての発光ダイオード
４０Ｂ  受光部としてのフォトダイオード
４６  位置ずれ量補正手段
Ｂｋ  黒のライン像
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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