JP4277880B2 - 画像形成装置及びテストパターン - Google Patents

Description

本発明は、被転写媒体に画像を形成する画像形成装置に関し、詳しくは、被転写媒体またはその被転写媒体を搬送する被転写媒体搬送手段にテストパターンを形成して、そのテストパターンを検出することによって画像の形成位置を演算することのできる画像形成装置に関する。

従来より、ベルト等の被転写媒体搬送手段と共に移動する用紙等の被転写媒体に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置が考えられている。この種の画像形成装置では、上記画像形成手段が被転写媒体に形成する画像の位置のずれが問題となる場合がある。特に、カラーの画像形成装置では、シアン，イエロー，マゼンタ等の各色の画像の位置がずれると、いわゆる色ずれとなって鮮明な画像を形成することができない。

そこで、被転写媒体搬送手段または被転写媒体にテストパターン（レジストレーションマークとも呼ばれる）を形成し、そのテストパターンの通過タイミングを検出センサによって光学的に検出することで、画像の位置を演算することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、被転写媒体搬送手段としてのベルトに、図８（Ａ）に例示するように、ベルトの移動方向に直交する線分Ｌ１と上記移動方向に対して傾斜した線分Ｌ２とからなるテストパターンＴＰを形成している。すると、線分Ｌ１，Ｌ２の検出タイミングの差に基き、テストパターンＴＰの主走査方向（上記移動方向に直交する方向）の位置を検出することができる。
特開平８-２７８６８０号公報

ところが、この場合、上記検出センサのスポット径が図８（Ａ）にＳＳで示すような円で表されるとすると、すなわち、スポット径が線部Ｌ１，Ｌ２の幅より大きいと、その検出センサ出力波形は、図８（Ｂ）に示すように線分Ｌ１の検出時と線分Ｌ２の検出時とでピークの高さが変化してしまう。この場合、線分Ｌ１，Ｌ２の検出に使用される閾値Ｓｈは、図８（Ｂ）に矢印で示すように、低い方のピークの高さに合わせた狭い範囲に設定しなければならず、検出の安定性が低下してしまう。

ここで、スリット板などを使用してスポット径ＳＳを絞れば、線分Ｌ１の検出時と線分Ｌ２の検出時とでピークの高さを揃えることができるが、部品点数が増えて製造コストが上昇してしまう。また、スポット径ＳＳを絞ると、その分、出力波形のピークも低くなり、結果としてそれ程検出の安定性を向上できない可能性もある。

そこで、本発明は、部品点数を増やすことなく、テストパターンを構成する一対の線分を安定して検出することのできる画像形成装置、及びそのテストパターンを提供することを目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明の画像形成装置は、被転写媒体搬送手段と共に移動する被転写媒体に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置であって、上記画像形成手段を制御することにより、上記被転写媒体搬送手段及び上記被転写媒体の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ傾斜した一対の線分からなるテストパターンを、上記被転写媒体搬送手段または上記被転写媒体に形成するテストパターン形成手段と、上記画像形成手段に対して上記被転写媒体搬送手段の上記移動方向下流側に設けられ、上記テストパターンを構成する上記各線分の少なくとも上記直線方向の一部が通過するのを検出する検出手段と、該検出手段が上記各線分の通過を検出したタイミングの差から、上記画像形成手段が形成する画像の位置を演算する演算手段と、を備え、上記一対の線分は、それぞれ、上記直線方向に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成され、かつ、上記各線分が上記移動方向へ１ドット延びる位置は、上記直線方向に互いに１ドットずれて配置されることを特徴としている。

このように構成された本発明の画像形成装置では、テストパターン形成手段は、画像形成手段を制御することにより、被転写媒体搬送手段及び被転写媒体の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ傾斜した一対の線分からなるテストパターンを、上記被転写媒体搬送手段または上記被転写媒体に形成する。すると、上記画像形成手段に対して上記被転写媒体搬送手段の移動方向下流側に設けられた検出手段は、上記テストパターンを構成する各線分の少なくとも上記直線方向（以下、幅方向ともいう）の一部が通過するのを検出する。演算手段は、その検出手段が上記各線分の通過を検出したタイミングの差から、上記画像形成手段が形成する画像の位置を演算する。

本発明では、上記のようにして形成されたテストパターンを構成する一対の線分が、幅方向に引いた直線に対して共に傾斜しているので、その一対の線分の通過を検出手段によって同様に検出することができる。このため、検出の閾値が設定可能な範囲を広げることができ、部品点数を増やすことなく上記一対の線分を安定して検出することができる。また、上記一対の線分は上記直線を挟んで相反する方向に傾斜しているので、検出手段が上記各線分の通過を検出したタイミングの差から、画像形成手段が形成する画像の位置を良好に演算することができる。
しかも、上記一対の線分は、上記直線に対して同じ角度で傾斜しているので、その一対の線分の通過を検出手段によって一層同様に検出することができ、より安定して画像の位置を演算することができる。更に、上記一対の線分は、それぞれ、上記直線方向に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成され、かつ、上記各線分が上記移動方向へ１ドット延びる位置は、上記直線方向に互いに１ドットずれて配置されていているので、テストパターンの形成位置が幅方向に１ドットずれると上記タイミングの差も１ドット分変化する。このため、画像の位置を１ドット単位で正確に演算することができる。しかも、このように、上記一対の線分が、上記直線方向（幅方向）に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成された場合、次のような更なる効果も生じる。すなわち、各線分が、幅方向に１ドット延びた後、移動方向へもそれぞれ１ドット延びる階段状に形成された場合でも、画像の位置を１ドット単位で検出できるが、この場合、線分の傾斜が大きくなる。すると、上記移動方向に大きなテストパターンを形成しなければならないなどの課題が生じる。これに対して、上記構成を採用した場合、線分の傾斜をそれ程大きくすることなく１ドット単位で画像の位置を演算することができ、上記のような課題も生じない。

なお、本発明の画像形成装置は以下の構成に限定されるものではないが、上記演算手段が演算した上記画像の位置に基き、上記画像形成手段が画像を形成する位置を補正する補正手段を、更に備えてもよい。この場合、演算手段によって演算された画像の位置に基き、補正手段によって、画像形成手段が形成する画像の位置を補正することができる。

また、本発明のテストパターンは、被転写媒体搬送手段と共に移動する被転写媒体に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置にて、上記画像形成手段により上記被転写媒体搬送手段または上記被転写媒体に形成されるテストパターンであって、上記被転写媒体搬送手段及び上記被転写媒体の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ傾斜した一対の線分からなり、その一対の線分は、それぞれ、上記直線方向に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成され、かつ、上記各線分が上記移動方向へ１ドット延びる位置は、上記直線方向に互いに１ドットずれて配置されたことを特徴としている。

このように構成された本発明のテストパターンは、そのテストパターンを構成する一対の線分が、幅方向の直線に対して共に傾斜しているので、画像形成装置側の検出手段によってその一対の線分の通過を同様に検出することができる。このため、上記検出手段の検出の閾値を設定可能な範囲を広げることができ、上記一対の線分を安定して検出することができる。また、上記一対の線分は上記直線を挟んで相反する方向に傾斜しているので、上記検出手段が上記各線分の通過を検出したタイミングの差から、画像形成手段が形成する画像の位置を良好に演算することができる。

しかも、上記一対の線分が幅方向に対して同じ角度で傾斜しているので、その一対の線分の通過を一層同様に検出することが可能となり、より安定して画像の位置を演算することが可能となる。

更に、上記一対の線分は、それぞれ、上記直線方向に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成され、かつ、上記各線分が上記移動方向へ１ドット延びる位置は、上記直線方向に互いに１ドットずれて配置されていている。

よって、テストパターンの形成位置が幅方向に１ドットずれると上記線分同士の間隔も１ドット分変化する。このため、画像の位置を１ドット単位で正確に演算することが可能となる。しかも、このように、上記一対の線分が、上記直線方向（幅方向）に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成された場合、次のような更なる効果も生じる。すなわち、各線分が、幅方向に１ドット延びた後、移動方向へもそれぞれ１ドット延びる階段状に形成された場合でも、画像の位置を１ドット単位で検出できるが、この場合、線分の傾斜が大きくなる。すると、線分の通過が検出し難くなったり、上記移動方向に大きなテストパターンを形成しなければならないなどの課題が生じる。これに対して、上記構成を採用した場合、線分の傾斜をそれ程大きくすることなく１ドット単位で画像の位置を演算することができ、上記のような課題も生じない。

以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明が適用された画像形成装置としてのカラーレーザプリンタ（以下、単にプリンタという）１の内部構成を表す概略断面図である。

［プリンタの全体構成］
図１に例示するプリンタ１は、画像形成手段の一例としてのトナー像形成部４と、搬送手段の一例としての用紙搬送ベルト６と、定着器８と、給紙部９と、スタッカー１２と、制御部１０とを備え、被転写媒体の一例として用紙Ｐに、外部から入力される画像データに応じた４色の画像を形成する。

そして、トナー像形成部４は、４個の現像ユニット５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋと、これらの現像ユニット５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋに貯留されたイエロー，マゼンタ，シアン，及びブラックのトナーＴ（現像剤に相当：図２参照）による４つのトナー像形成工程毎に、感光体としての感光体ドラム３と、その感光体ドラム３を一様に帯電させる帯電器３１と、該帯電後の感光体ドラム３の表面をレーザ光で露光して画像データに応じた静電潜像を形成する露光手段としてのスキャナユニット４１とを備えている。なお、スキャナユニット４１は、大部分の図示が省略されており、最終的にレーザ光が出射される部分のみが図示されている。

以下、各構成要素の構成について詳しく説明する。なお、以下の説明において、色毎に区別する必要のある場合は各部の符号にＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の添え字を付し、区別する必要のない場合は添え字を省略する。

トナー像形成部４の感光体ドラム３は、略円筒形状の部材で構成され、４つがほぼ等間隔に水平方向に並んで、回動可能に配設されている。なお、感光体ドラム３の略円筒形状の部材は、例えば、アルミニウム製の基材上に、正帯電性の感光層が形成されたものが用いられる。そして、このアルミニウム製の基材は、プリンタ１のグランドラインに接地されている。

また、帯電器３１は、いわゆるスコロトロン型の帯電器であり、感光体ドラム３に対向して、その幅方向に延設される帯電ワイヤ３２と、この帯電ワイヤ３２を納めて感光体ドラム３側を開放したシールドケース３３とで構成され、この帯電ワイヤ３２に高電圧を印加することにより、感光体ドラム３の表面を正極性（例えば＋７００Ｖ）に帯電させる。また、シールドケース３３は、上記感光体ドラム３側の開放部にグリッドを設けた構造となっており、このグリッドに規定の電圧を印加することにより感光体ドラム３の表面がほぼグリッド電圧と同電位に帯電される。

スキャナユニット４１は、各感光体ドラム３に、感光体ドラム３の回転方向の帯電器３１より下流側に配設され、外部より入力される画像データの１色分に応じたレーザー光を光源から出射し、ポリゴンモータにより回転駆動されるポリゴンミラーの鏡面などによりレーザー光を走査して、感光体ドラム３の表面へ照射する。

なお、スキャナユニット４１により、画像データに応じたレーザー光が感光体ドラム３の表面に照射されると、照射された部分の表面電位が低下（＋１５０〜＋２００Ｖ）することにより、感光体ドラム３の表面には、静電潜像が形成される。

また、現像ユニット５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋはそれぞれ、各色のトナーＴを収納する現像ユニットケース５５に現像手段としての現像ローラ５２を備えた構成を有し、感光体ドラム３の回転方向に対してスキャナユニット４１より下流側で現像ローラ５２が感光体ドラム３に接するように配設される。そして、各現像ユニット５１は、トナーＴを「＋」（正極性）に帯電させ、均一な薄層として感光体ドラム３へ供給して、現像ローラ５２と感光体ドラム３との接触部において、感光体ドラム３上に形成された「＋」（正極性）の静電潜像に対して、「＋」（正極性）に帯電したトナーＴを反転現像方式で担持させて上記静電潜像を現像する。

なお、現像ローラ５２は、導電性シリコーンゴムなどを基材として円柱状に構成され、表面にフッ素を含有した樹脂、または、ゴム材のコート層が形成されている。また、現像ユニットケース５５に収納されるトナーＴは、正帯電性の非磁性１成分トナーであり、現像ユニット５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋに応じて、それぞれイエロー，マゼンタ，シアン，及びブラックのトナーＴが収容されている。

また、給紙部９は、装置の最下部に設けられており、用紙Ｐを収容する収容トレイ９１と、用紙Ｐを送り出す給紙ローラ９２とから構成されている。そして、収容トレイ９１に収容された用紙Ｐは、給紙ローラ９２により、給紙部９から１枚ずつ取り出され、搬送ローラ９８，レジストローラ９９を介して用紙搬送ベルト６に送られる。

用紙搬送ベルト６は、感光体ドラム３の幅より狭く、用紙Ｐを上面に担持した状態で、その用紙Ｐと一体に走行するように無端状に構成され、駆動ローラ６２と従動ローラ６３との間に架け渡されている。また、各感光体ドラム３と対向する位置の近傍には、用紙搬送ベルト６を挟んで転写ローラ６１がそれぞれ設けられている。そして、用紙搬送ベルト６は、駆動ローラ６２の回動により、感光体ドラム３と対向する側の表面が、図１に示すように、図中右方向から図中左方向へ移動して、レジストローラ９９から送られて来る用紙Ｐを、感光体ドラム３との間へ順番に搬送して定着器８へ送る。

また、用紙搬送ベルト６の駆動ローラ６２で折り返した面の従動ローラ６３寄りの位置には、クリーニング機構の一例としてのクリーニングローラ１０５が設けられている。更に、駆動ローラ６２の近傍の用紙搬送ベルト６との対向位置には、検出手段の一例としての検出センサ１２０が設けられている。なお、この検出センサ１２０の構成については、後に詳述する。

図２は、クリーニングローラ１０５を備えたベルトクリーナ１００の構成を詳細に表す説明図である。図２に示すように、クリーニングローラ１０５は、用紙搬送ベルト６の幅方向に延びた軸部材１０５Ａの周囲にシリコーンからなる発泡材が設けられた構成をなしており、用紙搬送ベルト６を挟んで対向する位置に設けられた金属製の電極ローラ１０４との間で所定のバイアスが印加されて、用紙搬送ベルト６に接触しながら回転するように配設される。このバイアスによって、用紙搬送ベルト６に付着したトナーＴがクリーニングローラ１０５によって除去される。例えば、電極ローラ１０４をグランドラインに接続して接地すると共に、クリーニングローラ１０５にトナーＴの極性とは逆極性のバイアス（例えば−１２００Ｖ）を印加すれば、トナーＴをクリーニングローラ１０５に吸引して除去することができる。なお、クリーニングローラ１０５は、用紙搬送ベルト６との接触部分が互いに反対方向となるように駆動される。

また、クリーニングローラ１０５には、クリーニングローラ１０５に付着したトナーＴをクリーニングローラ１０５から除去する金属製（例えば、鉄材にＮｉメッキが施された構成、あるいはステンレス材からなる構成等）の回収ローラ１０６と、クリーニングローラ１０５から除去されたトナーＴを貯留しておく貯留ボックス（貯留容器）１０７とが設けられている。回収ローラ１０６には、ゴム製のクリーニングブレード１０８が当接しており、このクリーニングブレード１０８は、回収ローラ１０６に付着しているトナーＴを掻きとるように機能する。

クリーニングローラ１０５から貯留ボックス１０７に到る上記各構成は、筐体１０９に収められており、この筐体１０９は、ベルトクリーナ離間ソレノイド１１０によって上下動可能に構成されている。このため、ベルトクリーナ離間ソレノイド１１０を収縮させて筐体１０９を上昇させると、クリーニングローラ１０５が用紙搬送ベルト６に接触し、ベルトクリーナ離間ソレノイド１１０を伸長させて筐体１０９を下降させると、クリーニングローラ１０５が用紙搬送ベルト６から隔離される。

図１に戻って、転写ローラ６１は、負電圧の電流源１１２により転写ローラ６１と感光体ドラム３との間にトナーＴの帯電極性と逆極性の転写バイアス（例えば−１０〜−１５μＡ）が印加されて、感光体ドラム３上に形成されたトナー像を用紙搬送ベルト６により搬送される用紙Ｐに転写するように構成されている。

また、定着器８は、加熱ローラ８１と、加圧ローラ８２とから構成され、トナー像が転写された用紙Ｐを、加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２によって狭持搬送しながら加熱及び加圧することにより、トナー像を用紙Ｐに定着させる。

また、プリンタ１の上面にはスタッカー１２が形成されている。このスタッカー１２は、定着器８の排紙側に設けられており、定着器８から排出される用紙Ｐを収容する。また、制御部１０は、後述のように周知のＣＰＵ１１（図３参照）を用いた制御装置などにより構成され、プリンタ１の動作全般の制御を行う。

ところで、４個の感光体ドラム３は、いずれも、感光体ドラム３が用紙搬送ベルト６から離間する上方向に移動可能に保持され、４個の感光体ドラム３に対して跨るように設けられた離間手段としての移動部材７２により位置決めされている。なお、移動部材７２は、４個の感光体ドラム３に跨る長さの板状部材で構成され、図１における左右方向に移動可能に保持されている。また、移動部材７２には、左右方向に延びる略クランク形状の４個の誘導穴７２Ａが設けられていて、この誘導穴７２Ａのそれぞれに各感光体ドラム３の長手方向側面に設けられた軸３Ａが嵌め込まれる。

そして、移動部材７２には、回転力を左右方向の力に換えるリンク７３を介して、リフト用モータ７４が設けられ、制御部１０からの指令信号に応じてリフト用モータ７４が回転することにより、移動部材７２が右、または、左方向に移動する。このように、移動部材７２が左方向に移動すると、誘導穴７２Ａが左方向へ移動する際に、各感光体ドラム３の軸３Ａが、誘導穴７２Ａの略クランク形状に沿って上方向に移動するため、感光体ドラム３が用紙搬送ベルト６から離間する状態となる。逆に、移動部材７２が右方向の位置にあると、感光体ドラム３は用紙搬送ベルト６に接触する状態となる。通常は、感光体ドラム３が用紙搬送ベルト６に接触した状態で画像形成がなされる。

以上のような構成の本実施の形態におけるプリンタ１での、用紙Ｐへの画像形成の動作は次のようになる。先ず、給紙部９から給紙ローラ９２により用紙Ｐが１枚供給され、搬送ローラ９８，レジストローラ９９を介して用紙搬送ベルト６へ送られる。次に、図１中一番右側の感光体ドラム３Ｙの表面が、帯電器３１により一様に帯電され、スキャナユニット４１により、イエロー色用の外部から入力された画像データに対応して露光されて、上記のように静電潜像が形成される。次に、この感光体ドラム３Ｙの表面に現像ユニット５１Ｙにおいて正極性に帯電されたイエローのトナーＴが供給され、現像が行われる。そして、このようにして形成されたトナー像は、用紙搬送ベルト６により搬送される用紙Ｐの表面上に、転写バイアスが印加された転写ローラ６１により転写される。

次に、用紙Ｐが、マゼンタ，シアン，及びブラック用それぞれの感光体ドラム３と対向する位置へ順番に搬送され、イエローのトナーＴと同様の手順で、トナー像が感光体ドラム３の表面に形成されて、転写ローラ６１により用紙Ｐに重ね合わせて転写される。最後に、用紙Ｐ上に形成された４色のトナー像は、定着器８において用紙Ｐ上に定着され、スタッカー１２上に排出される。

［制御系及びパターン検出処理］
また、プリンタ１では、電源投入時やジャム処理後のいわゆるイニシャライズ時には、用紙搬送ベルト６に４色のトナーでテストパターンＴＰ（図４参照）を形成し、そのテストパターンＴＰの形成状態を検出センサ１２０で検出する処理を行っている。以下、この処理について詳細に説明する。

図３はプリンタ１の制御系の構成を表すブロック図である。制御部１０は、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ１３，ＲＡＭ１５を中心としたマイクロコンピュータとして構成されている。また、この制御部１０には、検出センサ１２０の検出信号が入力され、前述のスキャナユニット４１への駆動信号、駆動ローラ６２を介して用紙搬送ベルト６を駆動するベルト用モータ１３１への駆動信号、及び、４つの感光体ドラム３をはじめとするトナー像形成部４駆動するドラム用モータ１３３への駆動信号が、図示省略した駆動回路を介して出力される。更に、制御部１０には、上位機器としてのパーソナルコンピュータ（以下、パソコンという）等から画像データが入力される入力インタフェース（入力Ｉ／Ｆ）１３５も接続されている。

ここで、検出センサ１２０は、図４に示すように、駆動用ローラ６２近傍の用紙搬送ベルト６上面の幅方向両側端縁近傍に対向してそれぞれ１個ずつ配置されている（図４では一方のみ図示）。また、図５に示すように、検出センサ１２０の内部には、発光ダイオード１２１とフォトトランジスタ１２２が下方（用紙搬送ベルト６側）に露出して設けられている。すなわち、発光ダイオード１２１から発せられ用紙搬送ベルト６に反射されてフォトトランジスタ１２２に至る光路（図５の一点鎖線参照）には、レンズ，スリット等の光学部材は何ら配置されていない。

図６は、この検出センサ１２０周辺の回路構成を表す説明図である。図６に示すように、発光ダイオード１２１には、抵抗器Ｒ１を介して電源電圧Ｖｃｃが印加され、これによって発光ダイオード１２１が発光する。発光ダイオード１２１から発せられた光は、用紙搬送ベルト６に反射されてフォトトランジスタ１２２に至り、その光量に応じてフォトトランジスタ１２２を流れる電流が変化する。

フォトトランジスタ１２２は、抵抗器Ｒ２を介して電源電圧Ｖｃｃに接続されている。この抵抗器Ｒ２とフォトトランジスタ１２２とによって分圧された電源電圧Ｖｃｃ（以下、この分圧された電圧値をセンサ出力ともいう）は、電源電圧Ｖｃｃを抵抗器Ｒ３，Ｒ４によって分圧した閾値Ｓｈとしての電圧と共に、コンパレータ１２５に入力されている。制御部１０には、このコンパレータ１２５の出力が、検出センサ１２０の検出信号として入力されている（図３参照）。

すなわち、発光ダイオード１２１の光が用紙搬送ベルト６の何らトナーが付着していない面に反射された場合は、上記センサ出力が低く、コンパレータ１２５はローレベルの信号を制御部１０に入力し、上記光が用紙搬送ベルト６のトナーが付着した面に反射された場合は、センサ出力が上昇してコンパレータ１２５はハイレベルの信号を制御部１０に入力する。

次に、図７は、ＣＰＵ１１がＲＯＭ１３に記憶されたプログラムに基づいて実行する色ずれ補正処理を表すフローチャートである。なお、この処理は、上記イニシャライズ時に実行される。

処理が開始されると、先ずＳ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、ベルト用モータ１３１，ドラム用モータ１３３が駆動されてテストパターンＴＰが用紙搬送ベルト６の両端縁に形成される。なお、ここで形成されるテストパターンＴＰは、図８（Ｃ）に示すように、用紙搬送ベルト６の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ傾斜した一対の線分Ｌ１，Ｌ２から構成されている。また、テストパターンＴＰは、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの順に、単色で順次連接して形成される（図１０参照）。

続くＳ２では、ベルト用モータ１３１が更に駆動されることによりテストパターンＴＰが検出センサ１２０との対向位置まで搬送され、テストパターンＴＰの読み取りがなされる。すなわち、テストパターンＴＰが検出センサ１２０との対向位置まで移動すると、上記センサ出力は図８（Ｄ）に例示するように変化し、それに応じたコンパレータ１２５の出力が制御部１０に入力される。Ｓ２では、そのコンパレータ出力が読み取られる。

続くＳ３では、Ｓ２で読み取られたコンパレータ出力に基き、各色のテストパターンＴＰの相対的なずれ量が計算され、Ｓ４にて、そのずれ量を補正する処理がなされた後、この色ずれ補正処理が終了する。

続いて、上記Ｓ３，Ｓ４の処理の詳細について説明する。発光ダイオード１２１から発せられた光がフォトトランジスタ１２２に向けて正反射される位置が、図９に点線で表す位置を通るとすると、コンパレータ１２５の出力は同じく図９に示すように変化する。すなわち、検出センサ１２０がテストパターンＴＰを構成する線分Ｌ１，Ｌ２と対向したときに、コンパレータ出力がハイレベルとなる。このコンパレータ出力のピークは、線分Ｌ１，Ｌ２の副走査方向（すなわち用紙搬送ベルト６の移動方向）の幅に応じたピーク幅を有する。そこで、各色のテストパターンＴＰの線分Ｌ１，Ｌ２に対して検出される上記ピークの間隔を、ピークの中点同士の間隔とすると、図９に例示するブラック，シアンのテストパターンＴＰ_K ，ＴＰ_C に対する上記ピーク間隔Ｔ_K ，Ｔ_C は次式で表される。

なお、この式においてＴ_K1は、ブラックのテストパターンＴＰ_K との対向時に最初に検出される線分Ｌ２のピーク幅、Ｔ_K2は、上記線分Ｌ２のピークが立ち下がってから線分Ｌ１のピークが立ち上がるまでの間隔、Ｔ_K3は、後から検出される線分Ｌ１のピーク幅である。同様に、Ｔ_C1は、シアンのテストパターンＴＰ_C との対向時に最初に検出される線分Ｌ２のピーク幅、Ｔ_C2は、上記線分Ｌ２のピークが立ち下がってから線分Ｌ１のピークが立ち上がるまでの間隔、Ｔ_C3は、後から検出される線分Ｌ１のピーク幅である。

すると、このピーク間隔Ｔ_K ，Ｔ_C と、用紙搬送ベルト６が副走査方向へ１ライン分移動する時間Ｔ_lineとから、ブラックのテストパターンＴＰ_K とシアンのテストパターンＴＰ_C との相対的なずれ量Ｄ_KCを、次式によって計算することができる。

なお、この式では、図９，図１０に例示するように各テストパターンＴＰの線分Ｌ１，Ｌ２が用紙搬送ベルト６の移動方向に対して左側に開いている場合、テストパターンＴＰ_C がテストパターンＴＰ_K に対して右側にずれているほどずれ量Ｄ_KCが大きな値となる。また、図１０に例示するように、各色のテストパターンＴＰ_K 〜ＴＰ_Y は用紙搬送ベルト６の左右両側に形成されるので、用紙搬送ベルト６の移動方向に対して右側のテストパターンＴＰ_K ，ＴＰ_C に対するずれ量Ｄ_KCR と、左側のテストパターンＴＰ_K ，ＴＰ_C に対するずれ量Ｄ_KCL とが、個々に計算される。更に、シアンとマゼンタ，マゼンタとイエローに対しても、同様にずれ量Ｄ_CMR ，Ｄ_CML ，Ｄ_MYR ，Ｄ_MYL が計算される。

また、図１０の例のように、各色のテストパターンＴＰ_K 〜ＴＰ_Y が複数回（図１０の例では２回）繰り返して形成された場合、各テストパターンＴＰ_K 〜ＴＰ_Y に対して計算されたずれ量Ｄ_KCR ，Ｄ_KCL ，Ｄ_CMR ，Ｄ_CML ，Ｄ_MYR ，Ｄ_MYL は平均値が利用される。こうすることによって、用紙搬送ベルト６の傷やしわなどの影響を軽減することができる。以上がＳ３の処理の詳細である。

Ｓ４では、上記算出されたずれ量Ｄ_KCR ，Ｄ_KCL ，Ｄ_CMR ，Ｄ_CML ，Ｄ_MYR ，Ｄ_MYL を用いて、次のような補正が行われる。先ず、各色の画像の書き出し位置が、走査原点側のずれ量に基いて補正される。例えば、ポリゴンミラーによる走査が用紙搬送ベルト６の移動方向に対して左側からなされる場合、上記算出されたずれ量Ｄ_KCL ，Ｄ_CML ，Ｄ_MYL を用いて、画像の書き出しタイミングが補正される。また、例えば左右のずれ量の差Ｄ_KCR −Ｄ_KCL は、ブラックの画像とシアンの画像との走査方向の幅の相違を表している。そこで、このような左右のずれ量の差に対しては、画像の幅が最も小さい色に合わせて、他の色の画像データのドット数を間引く補正がなされる。例えば、幅方向に１００００ドット分の画像を形成可能なトナー像形成部４が使用された場合において、Ｄ_KCR −Ｄ_KCL が２ドットであった場合、シアンの画像データのうち、１ドット目の画像データと５００１ドット目の画像データなど適宜の２ドット分の画像データとを間引くことにより、ブラックの画像とシアンの画像との走査方向の幅を合わせることができる。

なお、ポリゴンミラーから感光体ドラム３へ至る光学系を調整することにより、感光体ドラム３への走査幅を光学的に調整可能なトナー像形成部４が使用された場合、次式により倍率比Ｍ_KCを計算してその倍率比に合わせて光学系を調整してもよい。

但し、この式において、Ｌは左右の検出センサ１２０の間の長さを表す。また、光学系の調整が不能でもドットの幅が可変であれば、上記倍率比Ｍ_KCに合わせてドットの幅を小さくしてもよい。Ｓ４の処理では、これらの補正を行うことにより、プリンタ１にて、色ずれのない良好な画像を形成することが可能となる。なお、上記ドットの間引き等の処理は、実質的にはイニシャライズ時のＳ４にて実行されるのではなく、入力インタフェース１３５にパソコン等から画像データが入力されたときに実行されるが、Ｓ４では、それらの処理に必要なパラメータがＲＡＭ１５に記憶される。

次に、テストパターンＴＰの詳細な構成について考察する。図１１（Ａ）のＡ部拡大図としての図１１（Ｂ）に示すように、テストパターンＴＰを構成する一対の線分Ｌ１，Ｌ２が、それぞれ走査方向に２ドット延びた後、副走査方向の互いに異なる方向へ対称的に１ドット延びる階段状に形成された場合、上記ずれ量が２ドット単位でしか計算できない。そこで、（Ｃ）に示すように、線分Ｌ１，Ｌ２を、それぞれ走査方向に２ドット延びた後、副走査方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成し、かつ、線分Ｌ１，Ｌ２が副走査方向へ１ドット延びる位置を、走査方向に互いに１ドットずれて配置することが考えられる。この場合、上記ずれ量を１ドット単位で検出することができる。

なお、図１１（Ｄ）に示すように、線分Ｌ１，Ｌ２が、走査方向に１ドット延びた後、副走査方向へも対称的にそれぞれ１ドット延びる階段状に形成された場合でも、ずれ量を１ドット単位で検出できるが、この場合、線分Ｌ１，Ｌ２の副走査方向への傾斜が大きくなる。すると、線分Ｌ１，Ｌ２の通過を検出センサ１２０によって検出するのが困難になったり、副走査方向に大きな（すなわち副走査方向につぶれた形状の）テストパターンＴＰを形成しなければならないなどの課題が生じる。これに対して、図１１（Ｃ）の形態を採用すれば、線分Ｌ１，Ｌ２の傾斜をそれ程大きくすることなく１ドット単位でずれ量を計算することができ、上記のような課題も生じない。

［実施の形態の効果及び変形例］
以上説明したように、本実施の形態では、イニシャライズ時に形成されるテストパターンＴＰが、図８（Ｃ）に示すように、用紙搬送ベルト６の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ同じ角度で傾斜した一対の線分Ｌ１，Ｌ２から構成されている。このため、図８（Ｄ）に例示するように、線分Ｌ１の検出時におけるセンサ出力の変化と、線分Ｌ２の検出時におけるセンサ出力の変化とが同様になり、閾値Ｓｈは、図８（Ｄ）に矢印で示すように広い範囲に設定することができる。なお、前述のようにＳＳは検出センサ１２０のスポット径である。このため、検出センサ１２０にレンズやスリットなどを設けなくても、上記一対の線分Ｌ１，Ｌ２を安定して検出することができる。また、上記一対の線分Ｌ１，Ｌ２は副走査方向の相反する方向に傾斜しているので、上記ピーク間隔Ｔ_K （図９参照）等を良好に計算することができる。

なお、上記実施の形態において、トナー像形成部４及びＳ１の処理がテストパターン形成手段に、Ｓ３の処理が演算手段に、Ｓ４の処理が補正手段に、それぞれ相当する。また、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、テストパターンＴＰは用紙Ｐに形成して検出センサ１２０で読み取ってもよく、いわゆる中間転写ベルトに一旦画像を形成してから用紙Ｐに転写するタイプの画像形成装置では、テストパターンＴＰはその中間転写ベルトに形成してもよい。後者の場合、中間転写ベルトが被転写媒体に相当する。

また、上記処理によって算出されたずれ量Ｄ_KCR ，Ｄ_KCL ，Ｄ_CMR ，Ｄ_CML ，Ｄ_MYR ，Ｄ_MYL をパソコンに送信し、パソコン側のプリンタドライバでデータを補正することによって色ずれを防止してもよい。この場合、プリンタ側には補正手段が不要となる。更に、上記実施の形態では、ブラック，シアン，マゼンタ，イエローの隣接するテストパターンＴＰの間でずれ量等を計算したが、ブラックなどの特定のテストパターンＴＰを基準にして他の色のテストパターンＴＰのずれ量を計算してもよい。但し、上記実施の形態の処理を適用した場合、用紙搬送ベルト６の速度変動等の累積的な影響を排除することができる。また更に、線分Ｌ１，Ｌ２は、必ずしも同じ角度で傾斜している必要はなく、両者が副走査方向の直線を挟んで相反する方向に傾斜していれば、多少角度が異なってもよい。

本発明を適用したカラーレーザプリンタの内部構成を表す概略断面図である。 そのプリンタのベルトクリーナの構成を詳細に表す説明図である。 そのプリンタの制御系の構成を表すブロック図である。 そのプリンタの検出センサの外観を概略的に表す斜視図である。 その検出センサの内部構成を表す概略断面図である。 その検出センサ周辺の回路構成を表す説明図である。 上記制御系で実行される色ずれ補正処理を表すフローチャートである。 その処理に応じたテストパターン及びセンサ出力波形を、従来例との比較において表す説明図である。 その処理による色ずれ量計算方法を表す説明図である。 その処理に応じたテストパターンの全体構成を表す説明図である。 その処理に応じたテストパターンの詳細を表す説明図である。

符号の説明

１…カラーレーザプリンタ ３…感光体ドラム ４…トナー像形成部
６…用紙搬送ベルト １０…制御部 ４１…スキャナユニット
１００…ベルトクリーナ １２０…検出センサ １２１…発光ダイオード
１２２…フォトトランジスタ １２５…コンパレータ １３１…ベルト用モータ
１３３…ドラム用モータ Ｌ１，Ｌ２…線分 Ｐ…用紙
ＳＳ…スポット径 Ｓｈ…閾値 ＴＰ…テストパターン

Claims (3)

1. 被転写媒体搬送手段と共に移動する被転写媒体に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置であって、
   上記画像形成手段を制御することにより、上記被転写媒体搬送手段及び上記被転写媒体の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ傾斜した一対の線分からなるテストパターンを、上記被転写媒体搬送手段または上記被転写媒体に形成するテストパターン形成手段と、
   上記画像形成手段に対して上記被転写媒体搬送手段の上記移動方向下流側に設けられ、上記テストパターンを構成する上記各線分の少なくとも上記直線方向の一部が通過するのを検出する検出手段と、
   該検出手段が上記各線分の通過を検出したタイミングの差から、上記画像形成手段が形成する画像の位置を演算する演算手段と、
   を備え、
   上記一対の線分は、それぞれ、上記直線方向に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成され、かつ、上記各線分が上記移動方向へ１ドット延びる位置は、上記直線方向に互いに１ドットずれて配置されることを特徴とする画像形成装置。
2. 上記演算手段が演算した上記画像の位置に基き、上記画像形成手段が画像を形成する位置を補正する補正手段を、
   更に備えたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 被転写媒体搬送手段と共に移動する被転写媒体に画像を形成する画像形成手段を有する画像形成装置にて、上記画像形成手段により上記被転写媒体搬送手段または上記被転写媒体に形成されるテストパターンであって、
   上記被転写媒体搬送手段及び上記被転写媒体の移動方向に直交する直線を挟んで相反する方向へ傾斜した一対の線分からなり、その一対の線分は、それぞれ、上記直線方向に２ドット延びた後、上記移動方向の互いに異なる方向へ１ドット延びる階段状に形成され、かつ、上記各線分が上記移動方向へ１ドット延びる位置は、上記直線方向に互いに１ドットずれて配置されたことを特徴とするテストパターン。