JP2013238671A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現像剤の残量に拘らず、安定したレジストレーション制御を可能とする画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体に検出パターンを形成する画像形成手段と、像担持体に向けて光を照射し、その反射光量をサンプリングして、サンプリング値を取得するサンプリング手段と、取得したサンプリング値のうち、パッチからの反射光に対応するサンプリング値を予め定めた第１閾値に基づき判定する判定手段と、第１の色の現像剤像からの反射光量に対応する第１の値と、第２の色の現像剤像からの反射光量に対応する第２の値を、パッチからの反射光に対応するサンプリング値に基づき決定し、第１の値と第２の値の間の値である第２閾値を決定する決定手段と、第２閾値に基づき、第１の色の現像剤像と第２の色の現像剤像との境界を検出する検出手段と、を備えている。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置における色ずれ制御技術に関する。

現在、コンピュータ・ネットワーク技術の進展により、画像出力端末としてのプリンタが急速に普及している。また、近年では、出力画像のカラー化の進展に伴い、カラープリンタの画質の安定性向上の要求が高まっている。特に、各色間の重ね合わせ精度（カラー・レジストレーション）に関しては、設置環境変化や経時変化、あるいは個々の装置の特性差によらない高度な安定性が求められている。しかし、画像形成装置は、各駆動部材や作像部材の継続使用による摩耗劣化、さらに、装置内の温度変化等により、カラー・レジストレーションが変動して色ずれが発生する。よって、カラー・レジストレーションを最適に保つため、色ずれ又は位置ずれを検知して補正制御を行うことが一般的である。位置ずれ検知は、たとえば、試験用の現像剤像（以下、検出パターンと呼ぶ。）を、感光体、中間転写体、転写搬送ベルト等の循環移動体上に形成し、その検出パターンの相対位置をセンサで計測することにより行う。計測結果と検出パターンを形成したときの条件から、実際の印刷の際にカラー・レジストレーションが適切になるように、カラー・レジストレーションを制御する制御対象、例えば、潜像形成時の露光書き出し位置や画像形成倍率等を制御する。

特許文献１には、このような検出パターンを用いたレジストレーション制御に関する技術が開示されている。また特許文献２には、検出パターンが形成される循環移動体の表面状態の影響を受け難い拡散反射光を受光素子で受光し、位置ずれの補正を行う技術が開示されている。

特開２００２−０２３４４５号公報 特開２００９−０９３１５５号公報

特許文献２の構成においては、拡散反射する光が少ないブラックの現像剤像を、拡散反射する光が多いカラーの現像剤像の上に重ねている。消耗品である現像剤が少なくなった場合には検出パターンも薄くなるが、カラーの現像剤が少なくなった場合とブラックの現像剤が少なくなった場合ではセンサの検出信号の挙動が異なる。具体的には、カラーの現像剤が少なくなった場合は、下地である循環移動体の影響がセンサの信号に現れる。一方、ブラックの現像剤が少なくなった場合は下地であるカラーの現像剤の影響がセンサの信号に現れる。いずれの場合においても、レジストレーション制御が不安定になり得る。

本発明の目的は、現像剤の残量に拘らず、安定したレジストレーション制御を可能とする画像形成装置を提供することである。

本発明の一側面によると、画像形成装置は、第１の色の現像剤像の上に前記第１の色の現像剤像とは反射光量が異なる第２の色の現像剤像を形成したパッチを含む検出パターンにより位置ずれ補正を行う画像形成装置であって、像担持体に前記検出パターンを形成する画像形成手段と、前記像担持体に向けて光を照射し、その反射光量をサンプリングして、サンプリング値を取得するサンプリング手段と、前記取得したサンプリング値のうち、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値を予め定めた第１閾値に基づき判定する判定手段と、前記第１の色の現像剤像からの反射光量に対応する第１の値と、前記第２の色の現像剤像からの反射光量に対応する第２の値を、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値に基づき決定し、前記第１の値と前記第２の値の間の値である第２閾値を決定する決定手段と、前記第２閾値に基づき、前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出する検出手段と、を備えていることを特徴とする。

カラー及びブラックのいずれの現像剤が少なくなっても、検出パターンの境界位置を安定して検出することができる。

一実施形態による画像形成装置の画像形成部の構成図。 一実施形態による画像形成装置の構成を示す図。 一実施形態によるセンサと中間転写ベルトとの関係を示す図。 一実施形態によるセンサの構成図。 一実施形態によるセンサとＤＣコントローラ間の構成を示す図。 一実施形態によるセンサの出力信号を示す図。 一実施形態による検出パターン位置の判定処理のフローチャート。 一実施形態による検出パターンを示す図。 一実施形態による検出パターン検出時のセンサの出力信号を示す図。 図９よりブラック領域が濃い検出パターン検出時のセンサの出力信号を示す図。 一実施形態による検出パターンを示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図１は、本実施形態の画像形成装置の画像形成部の構成図である。図１において、参照符号にａ、ｂ、ｃ、ｄの文字を付与している構成要素は、それぞれ、第１ステーション、第２ステーション、第３ステーション、第４ステーションの構成要素に対応する。なお、本実施形態において、第１から第４ステーションは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像剤像であるトナー像を、像担持体である中間転写ベルト８０に形成する画像形成ステーションである。なお、第１ステーションから第４ステーションは、それぞれが有する現像剤であるトナーの色以外は同じ構成であり、以下の説明において色を区別する必要がない場合には、文字ａ、ｂ、ｃ、ｄを除いた参照符号を使用する。

帯電ローラ２は、矢印で示す方向に回転する感光体１に当接され、感光体１の表面を負極性に帯電する。露光部１１は、画像信号に基づいて変調された走査ビーム１２で感光体１を走査し、感光体１上に静電潜像を形成する。現像部８は対応する色のトナーを有し、現像ローラ４に印加された現像バイアスにより、感光体１の静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する。１次転写ローラ８１は、トナーと逆極性（すなわち正極性）のＤＣバイアスを印加して、対応する感光体１のトナー像を中間転写ベルト８０に転写する。さらに、クリーニング部３は、中間転写ベルト８０に転写されず、感光体１上に残ったトナーをクリーニングする。本実施形態において、感光体１、現像部８、帯電ローラ２、クリーニング部３は、画像形成装置から着脱自在な一体型のプロセス・カートリッジ９となっている。

中間転写ベルト８０は、その張架部材として二次転写対向ローラ８６、駆動ローラ１４、テンションローラ１５の３本のローラにより支持されており、適当なテンションが維持されるようになっている。駆動ローラ１４を駆動させることにより、中間転写ベルト８０は感光体１に対して順方向に、図中の矢印の方向に略同速度で移動する。第１ステーションから第４ステーションが、各色のトナー像を重ね合わせて中間転写ベルト８０に転写することで、中間転写ベルト８０にはカラー画像が形成される。中間転写ベルト８０に転写されたトナー像は、二次転写ローラ８２により搬送経路８７を搬送される記録材に転写される。記録材に転写されたトナー像は、その後、図示しない定着部により記録材に定着される。本実施形態においては、第４ステーションの、中間転写ベルト８０の搬送方向の下流側にセンサ部６０を設けている。

図２は、本実施形態における画像形成装置のブロック図である。ホストコンピュータであるＰＣ２７１は、画像形成装置１の内部にあるフォーマッタ２７３に対して印刷指令を出力し、印刷画像の画像データをフォーマッタ２７３に転送する。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の露光制御部２７７に転送する。露光制御部２７７は、ＣＰＵ２７６により制御され、露光データのオン／オフ、露光部１１の制御を行なう。ＣＰＵ２７６は、フォーマッタ２７３から印刷指令を受け取ると、画像形成のための制御を開始する。メモリ２７５は、ＣＰＵ２７６の作業用エリアである。

また、ＣＰＵ２７６は、センサ部６０が検出する信号を受け取る。図２に示すように、センサ部６０は、２つのセンサ６１及び６２を備えている。ここで、センサ６１は、中間転写ベルト８０の移動方向と直交する方向において、中間転写ベルト８０の一方の端部付近に形成された検出パターンを検出し、センサ６２は、他方の端部付近に形成された検出パターンを検出するものである。

続いて、レジストレーション制御について説明する。レジストレーション制御は、各画像形成ステーションの相対的なトナー像の形成位置を調整するために行われ、いわゆる色ずれを無くして良好な印刷結果を得ることを目的とする。レジストレーション制御は、検出パターンを、たとえば、中間転写ベルト８０に形成して、各画像形成ステーションが形成するトナー像の相対的な位置ずれ量を計測して補正を行う制御である。レジストレーション制御において、中間転写ベルト８０に形成された検出パターンは、それぞれ、センサ６１及び６２で読み取られ、各センサが出力する信号はＣＰＵ２７６を介してメモリ２７５に保存され、ＣＰＵ２７６により処理される。

次に、トナー像の形成位置の調整について説明する。ＤＣコントローラ２７４は、露光部１１の露光速度及び露光タイミングを変化させることでトナー像の形成位置を調整することができる。例えば、多面鏡タイプの露光部１１を使用している場合、画像形成の際、ＤＣコントローラ２７４は、露光部１１から受け取る基準パルスに同期した１走査線の露光データを露光部１１に出力する。基準パルスを受け取ってから露光データを送りだすタイミングを画像形成ステーションごとに数ドット程度の時間分変化させることで、各走査線の書き出し位置を数ドット程度だけ変化させることができる。これにより、主走査方向の書き出し位置の調整ができる。また、例えば、１走査線の書き出しタイミングを遅らせると、副走査方向側に１つの走査線全体をシフトでき、副走査方向の位置の調整も可能である。更に、画像形成ステーション間において、多面鏡の回転位相差を制御することで、副走査方向において隣接する走査線の間隔以下の位置合わせも可能となる。さらに露光データのクロック周波数を変えることで主走査方向の倍率の調整を行なうことができる。

このように各画像形成ステーション間の色ずれに関して、画像形成タイミングや露光速度（クロック周波数）を変化させて画像形成位置を調整することで、色ずれ量（レジストレーション）を補正することが可能である。レジストレーション制御は、これらの調整量を決めるための相対的な色ずれ量を計測するために行なう。

図３は、中間転写ベルト８０とセンサ６１及び６２の関係を示す図である。なお、符号２３８は、中間転写ベルト８０の移動方向、つまり、副走査方向を示している。本実施形態において、レジストレーション制御時、中間転写ベルト８０の各側にそれぞれ検出パターン２３５を形成し、中間転写ベルト８０の各側に設けた２つのセンサ６１及び６２で検出パターンの位置（センサ検出領域の通過時刻）を検出する。

センサ６１及び６２の構成は同じであり、以下、代表してセンサ６１について説明を行う。センサ６１は、出射孔２３１から光２３３を中間転写ベルト８０に向けて照射する。符号２３７は、光２３３の照射スポットを示し、たとえば、照射スポット２３７は、直径３ｍｍの略円形である。中間転写ベルト８０又はその表面に形成された検出パターン２３５からの反射光は受光孔２３２を通り、センサ６１内部の受光素子に到達する。受光素子は、受光量に応じた電圧の信号を生成する。

図４は、センサ６１の断面図である。なお、センサ６２の構成も同様である。センサ６１は、たとえば、ＬＥＤといった発光素子２４２と、フォトトランジスタといった受光素子２４４を有している。発光素子２４２からの光は、導光路２４１を通り中間転写ベルト８０に照射される。また、受光素子２４４は、導光路２４５を通る反射光を受光する。本実施形態においては、発光素子２４２が照射し、中間転写ベルト８０の表面又は検出パターン２３５で正反射した光が受光側の導光路２４５に入らないように導光路２４１及び２４５を設ける。図４において、導光路２４１は、中間転写ベルト８０の法線方向となる様に、そして、導光路２４５は、中間転写ベルト８０の法線方向に対して４５度の角度となる様に設けている。

発光素子２４２が発光する光の波長は、ブラック（第２の色）の検出パターンに吸収され、カラー（第１の色）の検出パターンで拡散反射される波長であれば、紫外から赤外までの任意の波長を用いることができる。つまり、ブラックとカラーのトナー像での拡散反射光量が異なる任意の波長を用いることができる。本実施形態では、波長９５０ｎｍの赤外ＬＥＤを用いている。また下地である中間転写ベルト８０表面での拡散反射が多いと、検出パターンの検知が困難になるため、中間転写ベルト８０は、たとえば、拡散反射が少ない黒色とする。

図５は、センサ６１とＤＣコントローラ２７４との信号処理に関するブロック図である。なお、センサ６２とＤＣコントローラ２７４についても同様である。ＣＰＵ２７６は、発光素子２４２の発光光量を制御する。受光素子２４４は、光信号を電気信号に変換し、増幅器２９３は、受光素子２４４が出力する電気信号を適度な振幅の電気信号に増幅する。増幅器２９３が出力する受光素子２４４の受光量に対応する電気信号は、２通りの経路でＣＰＵ２７６に取り込まれる。一方の経路は、ＣＰＵ２７６のＡＤ変換ポートに増幅器２９３から直接入力する経路である。ＡＤ変換ポートは、入力された電気信号の電圧値を一定周期ごとにサンプリングする。各サンプリング値は、メモリ２７５に保存される。つまり、ＣＰＵ２７６とセンサは、担持体に向けて光を照射し、その反射光量をサンプリングして、サンプリング値を取得するサンプリング部を構成する。他方の経路は、比較器２９５を経由する経路である。比較器２９５は、基準電圧と増幅器２９３が出力する電気信号の電圧を比較し、当該電気信号が基準電圧以上の場合は"ハイ"レベルの信号を、基準電圧未満の場合は"ロー"レベルの信号をＣＰＵ２７６の割り込みポートに出力する。ＣＰＵ２７６は、割り込みポートの状態を常時監視しており、割り込みポートの状態が"ハイ"から"ロー"及び／又は"ロー"から"ハイ"に変化する割り込みがあると直ちにその時刻を記録する。このように、ＣＰＵ２７６は、割り込みポートによる時間分解能が高い時刻計測と、ＡＤ変換ポートによる比較的粗い時刻計測の両方を並列に行うことができる構成を有している。

図６は、センサ６１及び６２の出力信号の出力特性を説明する図である。なお、図６は照射スポットに、均一濃度の検出パターンを通過させた場合のセンサ６１及び６２の出力信号を示している。なお、図中のＶｔｈは、比較器２９５が使用する基準電圧である。なお、実際には、検出パターン２３５が移動し、照射スポットは固定的な位置であるが、図６においては、検出パターン２３５の位置に対し、丸で示す照射スポットが相対的に動いている様に示している。照射スポット内に検出パターン２３５が無い時の出力信号レベルは、受光素子２４４の暗電圧と同等であり低いレベルにある。時刻ｔ１において、照射スポットに検出パターン２３５が入り始めると、センサの出力信号が立ち上がり始める。時刻ｔ３において、照射スポットの全範囲に検出パターン２３５が入った以後は、出力信号は一定になる。出力信号の立ち上がりに要する時間は、照射スポットの直径を中間転写ベルト８０の移動速度で割った時間にほぼ等しい。時刻ｔ４において、照射スポットから検出パターン２３５が抜け始めると、センサの出力信号が立ち下がり始める。時刻ｔ６において、照射スポットから検出パターン２３５が抜けると出力信号は暗電圧に戻る。出力信号の立ち下がりに要する時間は、立ち上がりに要する時間と同様である。

レジストレーション制御においては、検出パターンの位置を検出するため、センサの出力信号が比較器２９５の基準電圧Ｖｔｈと交差する時刻を記録する。例えば、出力信号の立ち上がりと基準電圧Ｖｔｈの交差時刻を、検出パターンの先端を検出した時刻ｔ２とし、出力信号の立ち下がりと基準電圧Ｖｔｈの交差時刻を、検出パターンの後端を検出した時刻ｔ５とし、その平均時刻を検出パターンの位置として記録する。先端と後端の平均時刻を位置として用いることで、閾値や、出力信号レベルが変動しても計測される検出パターンの位置には影響しないという利点がある。

本実施形態のように拡散反射光を検知することで検出パターンの位置を検出する方式は、下地である中間転写ベルト８０に傷等があっても拡散反射光はあまり影響を受けないため、精度が安定するという利点がある。また、長期の使用に渡って検知精度が変化しないという利点もある。

続いて、本実施形態におけるレジストレーション制御について図７を用いて説明する。Ｓ１０において、画像形成装置のＣＰＵ２７６は、レジストレーション制御を開始する。Ｓ１０においては、通常の印刷を行うときと同様に各アクチュエータを動作させ作像準備を行う。また、センサ６１及び６２の発光素子２４２を消灯した状態でのセンサ出力、つまり、受光素子２４４の暗電圧を各センサについて計測する。次にセンサ６１及び６２の発光素子２４２を所定光量で発光させる。発光素子２４２の光出力が安定するまで、数秒程度必要であるため、実際の計測を開始する充分前から発光を開始させておいても良い。

ＣＰＵ２７６は、Ｓ１１で中間転写ベルト８０に検出パターンを形成する。図８は、本実施形態による検出パターン２３５の一部を示す図である。既に説明した様に、図８に示すような検出パターン２３５を、中間転写ベルト８０の各側にそれぞれ作成する。なお、図８（Ｂ）は、中間転写ベルトの面に形成される検出パターン２３５の平面図であり、図８（Ａ）は、図８（Ｂ）のＡ−Ａ線の断面図である。図においてパッチ画像２１１は、イエローのトナーによる菱形状のパッチ画像の上に、ブラックのトナーによる菱形状のパッチ画像を形成したパッチ画像である。なお、ブラックのトナーによる菱形状のパッチ画像は、イエローのトナーによる菱形状のパッチ画像より小さい。また、パッチ画像２１２は、マゼンタのトナーによる菱形状の画像であり、パッチ画像２１３は、シアンのトナーによる菱形状の画像である。また、パッチ画像２１４、２１５及び２１６は、パッチ画像２１１、２１２及び２１３の順序と、菱形の向きを逆にしたものである。各パッチ画像は、センサ６１、６２による読み取りにおいて、コントラストを確保するために、トナー量が多く濃度が高い、いわゆるベタ画像を用いることができる。検出パターン２３５は、中間転写ベルト８０の進行方向前側にあるパッチ画像２１１からセンサ６１、６２で検知される。

Ｓ１２において、ＣＰＵ２７６は、センサ６１及び６２の出力信号をサンプリングして、サンプリング値をメモリ２７５に保存する。図９は、図８のパッチ画像２１１及び２１２が、センサ６１又は６２の検出範囲を通過したときに保存されるサンプリング値の一例を表している。なお、図９は、６ミリ秒ごとにサンプリングしたときのものであり、黒丸がサンプリング点及びサンプリング値を示している。中間転写ベルト８０の両端近傍に設けられた各センサは、検出パターンが到達する前からサンプリング値の保存を開始し、ＣＰＵ２７６は、総ての検出パターンがセンサの検出範囲を通過する間、そのサンプリング値をメモリ２７５に保存する。

その後、Ｓ１３からＳ１６において、ＣＰＵ２７６は、パッチ画像２１１のイエローのトナー像の領域、つまり、下地領域と、パッチ画像２１１のブラック領域を特定する。以下、詳細に説明する。ＣＰＵ２７６は、メモリ２７５に保存されたサンプリング値において、最初に第１閾値（図９の線３１１）を超えた直後のサンプリング点２０９と、サンプリング値が第１閾値以上の値から最初に第１閾値を下回る直前のサンプリング点２１０を探索する。つまり、パッチ画像２１１の先端及び後端近傍のサンプリング値を判定する。なお、探索範囲は、静電潜像の生成を開始した時刻から検出パターンがセンサの検出範囲に到達するまでの時間に、製造でのバラツキや、使用温度環境による変化を考慮したマージンを設けることで決定することができる。本実施形態においては、立ち上がりの捜索範囲を、０〜０．０８秒の範囲とし、立下りの捜索範囲を０．１９〜０．２７秒の範囲とした。また、第１閾値は、受光素子２４４の暗電圧より高い値で、かつ、検出パターン検知時の最大出力より十分低い値で予め定めておくことができる。中間転写ベルト８０の表面が部分的に汚れた場合、その部分の出力は、０．１から０．２Ｖ程度上昇するため、本実施形態においては、暗電圧０．１Ｖに中間転写ベルトの汚れの影響を防ぐように０．３Ｖを加えた０．４Ｖを第１閾値としている。

Ｓ１４において、ＣＰＵ２７６は、パッチ画像２１１のイエロー領域からの拡散反射光に対応する出力レベルであるＹレベル（第１の値）と、ブラック領域からの拡散反射光に対応する出力レベルであるＫレベル（第２の値）を決定する。Ｓ１３で特定したサンプリング点２０９及び２１０は、それぞれ、パッチ画像２１１の先端及び後端近傍のサンプリング点である。既に説明した様に、センサの出力信号の立ち上がり及び立下りには、スポット径に依存する時間がかかる。したがって、この立ち上がり及び立下りの時間に対応する所定数のサンプリング値については、出力信号が安定していないためＹレベルの決定から除外する構成とすることができる。具体的には、パッチ画像２１１からの最初のサンプリング点２０９から、スポット径に相当する距離だけ移動するのに必要な時間（約２０ミリ秒）に対応するサンプリング数のサンプリング値については、Ｙレベルの決定に使用しない構成とすることができる。同様に、パッチ画像２１１の最後のサンプリング点２１０と、それ以前の約２０ミリ秒のサンプリング点２０２との間のサンプリング値については、Ｙレベルの決定に使用しない構成とすることができる。つまり、サンプリング点２０１からサンプリング点２０２までの間において、サンプリング値が相対的に低い部分ブラック領域からの反射光に対応するサンプリング値を除いたサンプリング値からＹレベルを決定する。

例えば、サンプリング点２０１を含む、その後の所定の数、例えば３つのサンプリング点のサンプリング値の平均をＹレベルとすることができる。なお、所定の数は、ブラック領域の色ずれが最大であるときの、下地のイエロー領域の副走査方向の最小の長さを計算し、この長さ内のサンプリング点数に基づき決定することができる。また、より簡易には、サンプリング点２０１からサンプリング点２０２までの間の最大値に対応するサンプリング点をＹレベルとすることができる。なお、サンプリング点２０２を含む、それ以前の所定の数のサンプリング点のサンプリング値の平均をＹレベルとすることもできる。

また、本実施形態においては、サンプリング点２０１からサンプリング点２０２までのサンプリング値の最小値に対応するサンプリング点２０３を、Ｋレベルとして保存する。なお、サンプリング点２０１からサンプリング点２０２の時間的に中心付近の所定の時間範囲内のサンプリング値の平均をＫレベルとしても良い。また、所定の時間範囲内のサンプリング値から選択したＹレベルより低い所定の数、例えば、３つのサンプリング値の平均をＫレベルとしても良い。

Ｓ１５において、ＣＰＵ２７６は、パッチ画像２１１のイエロー領域とブラック領域の境界を判定するための第２閾値を決定する。図９においては、線２０４が第２閾値を表している。イエロー領域とブラック領域の境界では、センサの出力信号が急峻に変化する。なるべく正確に境界位置を特定するためには、急峻に出力信号が変化している時刻を測定することが好ましい。本実施形態では、Ｓ１４で決定したＹレベルとＫレベルの平均値を第２閾値とする。しかしながら、ＹレベルとＫレベルの間の任意の値を使用することができる。第２閾値をセンサの出力信号が跨ぐ時刻を測定することで、精度よくイエロー領域とブラック領域の境界を特定することができる。

Ｓ１６において、ＣＰＵ２７６は、ブラック領域の位置を特定する。図９において、第２閾値２０４を、立ち下がりで跨ぐ前後のサンプリング点は、サンプリング点２０５と２０６である。さらに、第２閾値２０４を、立ち上がりで跨ぐ前後のサンプリング点は、サンプリング点２０８と２０７である。例えば、第２閾値を上回るサンプリング点のうち、第２閾値と出力信号が立ち下がりで交差する位置に最も近いサンプリング点２０５と、立ち上がりで交差する位置に最も近いサンプリング点２０７をブラック領域の境界とすることができる。または、第２閾値を下回るサンプリング点から選択することもでき、この場合には、サンプリング点２０６及び２０８がブラック領域の境界となる。さらに、サンプリング点２０５と２０６のうちの第２閾値との差が少ないサンプリング点と、サンプリング点２０７と２０８のうちの第２閾値との差が少ないサンプリング点をブラック領域の位置としても良い。さらに、サンプリング点２０５とサンプリング点２０６とを線形補間し、さらに、サンプリング点２０８と２０７の間を線形補完し、これにより求めた出力信号の立ち上がりと立下り部分が第２閾値２０４と交差する時刻を、ブラック領域の境界としても良い。これにより、ブラック領域の境界を精度よく推定できる。

その後、ＣＰＵ２７６は、Ｓ１７において、パッチ画像２１２から２１５の領域と、パッチ画像２１６のイエロー領域とブラック領域の境界をそれぞれ特定する。なお、パッチ画像２１６のイエロー領域とブラック領域の境界の判定はパッチ画像２１１と同様である。さらに、パッチ画像２１２から２１５についても、第１閾値によりその境界を特定することができる。或いは、パッチ画像２１２から２１５は、イエローレベルの決定と同様の方法で、対応する色レベルを決定し、そのレベルと暗電圧レベルの平均値により閾値を設定して、境界を特定することもできる。

以上のように、本実施形態においては、各閾値を決定してパッチ画像の境界を特定する。例えば、ブラックのトナー量が少なくなると、ブラックの検出パターンが薄くなることがあり得る。この場合、ブラック領域からの拡散反射光も増加し、よって、センサの出力信号レベルは十分に下がらない。

例えば、図１０は、パッチ画像２１１のブラックのトナー量が十分にある場合の、図９は、パッチ画像２１１のブラックのトナー量が図１０より少ない場合のセンサの出力信号を表している。図９及び図１０において、Ｖｔｈで示す線は、比較器２９５の基準電圧Ｖｔｈ（第３閾値）である。図１０に示す様に、ブラック領域のトナー量が十分にあると、センサの出力信号も十分に低くなり、イエロー領域とブラック領域の境界に対応する時刻ｔ２及びｔ３で割り込みが発生し、よって、ＣＰＵ２７６は時刻を記録することができる。一方、図９においては、ブラック領域のトナー量が少ないため、センサの出力信号は、ブラック領域を検出している間も基準電圧Ｖｔｈより大きくなり、よって、基準電圧Ｖｔｈでは、ブラック領域の境界を検出できない。本実施形態では、適応的に閾値を変化させるため、ブラックのトナー量が変化したとしてもブラックの領域を特定できる。

例えば、通常は、比較器２９５を使用したレジストレーション制御を実行し、比較器２９５による検出パターンの位置測定が成功しない場合に、上記サンプリング値を用いた位置測定を実行する構成とすることができる。これは、比較器２９５による各色の領域の位置測定の精度が高いためであり、この構成により、トナーの量が減少しても安定したレジストレーション制御が可能となる。本実施形態の方法では、メモリ２７５に保存したサンプリング値を後から処理することで位置の特定ができるため、比較器２９５による位置測定の成否を判断した後であっても、サンプリング値により位置測定を行うことができるという利点がある。比較器２９５による位置測定では、検出パターンにより割り込みが生じる回数が既知であるため、生じた割り込み回数が必要な回数と異なる場合、比較器２９５による位置測定が成功しなかったと判断できる。

以上、本実施形態においては、いずれかのトナーによるパターンが薄くなっても検出パターンの位置を特定することができ、色ずれ量の測定および補正を行うことが可能となる。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。図１１は、本実施形態で用いる検出パターンである。本実施形態では、レジストレーション制御と濃度補正制御を連続したシーケンスで実行する。したがって、図１１に示す様に第一実施形態と同じ、レジストレーション制御用のパッチ画像２１１〜２１６に加えて、濃度制御用の検出パターンを構成するパッチ画像２１７から２２０を中間転写ベルト８０に形成する。図１１に示すパッチ画像２１１〜２２０を１組として、中間転写ベルト８０には、複数の組の検出パターンを中間転写ベルト８０の１周以内に形成する。なお、パッチ画像２１７から２２０は、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）のトナーにより形成されている。なお、本実施形態においては、濃度制御用の各色のパッチ画像では、それぞれ、３つの異なる濃度を使用しているが、濃度の階調数は一例であり、濃度補正用のパッチ画像は、複数の任意の階調で形成することが可能である。なお、濃度制御を行うためには、検出パターンの下地からの正反射光を検知する必要がある。したがって、センサには、発光素子と、該発光素子が照射し、中間転写ベルトで拡散反射する光を受光する受光素子と、中間転写ベルトで正反射する光を受光する受光素子とを備えたものを使用する。

濃度制御用の検出パターンの各パッチ画像は、その先端と後端の濃度がエッジ効果により変動することがあるため、各濃度のパッチ画像の中央部で濃度を測定することが好ましい。このためには、濃度制御用の検出パターンの位置ずれ量をおおまかに知る必要がある。これには、第一実施形態で説明した検出パターンの位置特定方法を用いることができる。

例えば、図１１に示すパッチ画像２１１及び２１６の各ブラック領域の位置を第一実施形態にて説明した方法で計測する。この２つのブラック領域の位置の平均値をＡとする。この場合、平均値Ａと、ブラックの濃度制御用のパッチ画像２２０までの距離、又は、時間は、同じ色であるため固定的である。よって、Ａの時刻を計測し、Ａから所定の時間後のサンプリング値を使用することで、ブラックのトナー像の位置ずれ量によらず、ブラックの濃度制御用のパッチ画像２２０の各色の中央部で濃度を測定することが可能になる。なお、他の色についても同様である。また、パッチ画像２１１及び２１６のいずれかのブラック領域の位置を基準にブラックの濃度制御用のパッチ画像２２０の位置を特定する構成であっても良い。

以上、本実施形態においては、濃度制御とレジストレーション制御を同一シーケンスで行う場合に、各色の相対的な位置ずれ量に拘らず、精度よく濃度制御を行うことができる。濃度制御が成功すると以後のレジストレーション制御も精度よく行うことができるようになるため、変化に強いキャリブレーションを実現することができる。

＜その他の実施形態＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (23)

1. 第１の色の現像剤像の上に前記第１の色の現像剤像とは反射光量が異なる第２の色の現像剤像を形成したパッチを含む検出パターンにより位置ずれ補正を行う画像形成装置であって、
   像担持体に前記検出パターンを形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に向けて光を照射し、その反射光量をサンプリングして、サンプリング値を取得するサンプリング手段と、
   前記取得したサンプリング値のうち、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値を予め定めた第１閾値に基づき判定する判定手段と、
   前記第１の色の現像剤像からの反射光量に対応する第１の値と、前記第２の色の現像剤像からの反射光量に対応する第２の値を、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値に基づき決定し、前記第１の値と前記第２の値の間の値である第２閾値を決定する決定手段と、
   前記第２閾値に基づき、前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出する検出手段と、
   を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出手段は、前記第１閾値に基づき、前記像担持体と前記第１の色の現像剤像との境界を検出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第２の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値のうちの所定の時間範囲内のサンプリング値から決定される、
   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。
4. 前記所定の時間範囲は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値の時間的に中心のサンプリング値を含む時間範囲である、
   ことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２の値は、前記所定の時間範囲内のサンプリング値の最小値である、
   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。
6. 前記第２の値は、前記所定の時間範囲内のサンプリング値から選択したサンプリング値の平均値である、
   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。
7. 前記第１の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値うち、時間的に最初の所定数のサンプリング値と、時間的に最後の所定数のサンプリング値と、前記所定の時間範囲内のサンプリング値を除いたサンプリング値から決定される、
   ことを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値うち、時間的に最初の所定数のサンプリング値と、時間的に最後の所定数のサンプリング値と、前記所定の時間範囲内のサンプリング値を除いたサンプリング値の最大値である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値うち、時間的に最初の所定数のサンプリング値と、時間的に最後の所定数のサンプリング値と、前記所定の時間範囲内のサンプリング値を除いたサンプリング値から選択したサンプリング値の平均値である、
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
10. 前記時間的に最初の所定数及び前記時間的に最後の所定数は、前記サンプリング手段が照射する光の前記像担持体でのスポット径に相当する距離だけ前記像担持体が移動する間のサンプリング数に対応する、
    ことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記検出手段は、予め定めた第３閾値により前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出し、前記第３閾値により前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出できない場合、前記決定手段が決定した前記第２閾値に基づき、前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出する、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記画像形成手段は、位置ずれを検出するための前記検出パターンと、濃度補正のためのパターンを連続して前記像担持体に形成し、
    前記検出手段は、前記濃度補正のためのパターンに含まれる前記第２の色の現像剤像の位置を、前記検出手段が検出した前記パッチの前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界に基づき決定する、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 第１の色の現像剤像の上に前記第１の色の現像剤像とは反射光量が異なる第２の色の現像剤像を形成したパッチを含む検出パターンにより位置ずれ補正を行う画像形成装置であって、
    像担持体に前記検出パターンを形成する画像形成手段と、
    前記像担持体に向けて光を照射し、その反射光量をサンプリングして、サンプリング値を取得するサンプリング手段と、
    前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出するために予め定められた閾値により前記境界が検出できない場合、前記第１の色の現像剤像からの反射光量に対応する第１の値と、前記第２の色の現像剤像からの反射光量に対応する第２の値を、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値に基づき決定し、前記第１の値と前記第２の値の間の値である閾値を決定する決定手段と、
    を備えていることを特徴とする画像形成装置。
14. 前記予め定められた閾値、又は、前記第１の値と前記第２の値の間の値である閾値により、前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界を検出する検出手段を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
15. 前記第２の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値のうちの所定の時間範囲内のサンプリング値から決定される、
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
16. 前記所定の時間範囲は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値の時間的に中心のサンプリング値を含む時間範囲である、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記第２の値は、前記所定の時間範囲内のサンプリング値の最小値である、
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
18. 前記第２の値は、前記所定の時間範囲内のサンプリング値から選択したサンプリング値の平均値である、
    ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の画像形成装置。
19. 前記第１の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値うち、時間的に最初の所定数のサンプリング値と、時間的に最後の所定数のサンプリング値と、前記所定の時間範囲内のサンプリング値を除いたサンプリング値から決定される、
    ことを特徴とする請求項１５から１８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
20. 前記第１の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値うち、時間的に最初の所定数のサンプリング値と、時間的に最後の所定数のサンプリング値と、前記所定の時間範囲内のサンプリング値を除いたサンプリング値の最大値である、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
21. 前記第１の値は、前記パッチからの反射光に対応するサンプリング値うち、時間的に最初の所定数のサンプリング値と、時間的に最後の所定数のサンプリング値と、前記所定の時間範囲内のサンプリング値を除いたサンプリング値から選択したサンプリング値の平均値である、
    ことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。
22. 前記時間的に最初の所定数及び前記時間的に最後の所定数は、前記サンプリング手段が照射する光の前記像担持体でのスポット径に相当する距離だけ前記像担持体が移動する間のサンプリング数に対応する、
    ことを特徴とする請求項１９から２１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
23. 前記画像形成手段は、位置ずれを検出するための前記検出パターンと、濃度補正のためのパターンを連続して前記像担持体に形成し、
    前記検出手段は、前記濃度補正のためのパターンに含まれる前記第２の色の現像剤像の位置を、前記検出手段が検出した前記パッチの前記第１の色の現像剤像と前記第２の色の現像剤像との境界に基づき決定する、
    ことを特徴とする請求項１４から２２のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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