以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態においては、複合機(MFP:Multi Function Peripheral)としての画像形成装置を例として説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式による画像形成装置であり、感光体に静電潜像を形成するための光書き込み装置において画像の位置ずれ補正を行った後、の位置ずれ補正において描画されたパターンの除去に要する期間を短縮することがその要旨である。
図1は、本実施形態に係る画像形成装置1のハードウェア構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、一般的なサーバやPC(Personal Computer)等の情報処理端末と同様の構成に加えて、画像形成を実行するエンジンを有する。即ち、本実施形態に係る画像形成装置1は、CPU(Central Processing Unit)10、RAM(Random Access Memory)11、ROM(Read Only Memory)12、エンジン13、HDD(Hard Disk Drive)14及びI/F15がバス18を介して接続されている。また、I/F15にはLCD(Liquid Crystal Display)16及び操作部17が接続されている。
CPU10は演算手段であり、画像形成装置1全体の動作を制御する。RAM11は、情報の高速な読み書きが可能な揮発性の記憶媒体であり、CPU10が情報を処理する際の作業領域として用いられる。ROM12は、読み出し専用の不揮発性記憶媒体であり、ファームウェア等のプログラムが格納されている。エンジン13は、画像形成装置1において実際に画像形成を実行する機構である。
HDD14は、情報の読み書きが可能な不揮発性の記憶媒体であり、OS(Operating System)や各種の制御プログラム、アプリケーション・プログラム等が格納されている。I/F15は、バス18と各種のハードウェアやネットワーク等を接続し制御する。LCD16は、ユーザが画像形成装置1の状態を確認するための視覚的ユーザインタフェースである。操作部17は、キーボードやマウス等、ユーザが画像形成装置1に情報を入力するためのユーザインタフェースである。
このようなハードウェア構成において、ROM12やHDD14若しくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがRAM11に読み出され、CPU10の制御に従って動作することにより、ソフトウェア制御部が構成される。このようにして構成されたソフトウェア制御部と、ハードウェアとの組み合わせによって、本実施形態に係る画像形成装置1の機能を実現する機能ブロックが構成される。
次に、図2を参照して、本実施形態に係る画像形成装置1の機能構成について説明する。図2は、本実施形態に係る画像形成装置1の機能構成を示すブロック図である。図2に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、コントローラ20、ADF(Auto Documennt Feeder:原稿自動搬送装置)110、スキャナユニット22、排紙トレイ23、ディスプレイパネル24、給紙テーブル25、プリントエンジン26、排紙トレイ27及びネットワークI/F28を有する。
また、コントローラ20は、主制御部30、エンジン制御部31、入出力制御部32、画像処理部33及び操作表示制御部34を有する。図2に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、スキャナユニット22、プリントエンジン26を有する複合機として構成されている。尚、図2においては、電気的接続を実線の矢印で示しており、用紙の流れを破線の矢印で示している。
ディスプレイパネル24は、画像形成装置1の状態を視覚的に表示する出力インタフェースであると共に、タッチパネルとしてユーザが画像形成装置1を直接操作し若しくは画像形成装置1に対して情報を入力する際の入力インタフェース(操作部)でもある。ネットワークI/F28は、画像形成装置1がネットワークを介して他の機器と通信するためのインタフェースであり、Ethernet(登録商標)やUSB(Universal Serial Bus)インタフェースが用いられる。
コントローラ20は、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせによって構成される。具体的には、ROM12や不揮発性メモリ並びにHDD14や光学ディスク等の不揮発性記録媒体に格納されたファームウェア等の制御プログラムが、RAM11等の揮発性メモリ(以下、メモリ)にロードされ、CPU10の制御に従って構成されるソフトウェア制御部と集積回路などのハードウェアとによってコントローラ20が構成される。コントローラ20は、画像形成装置1全体を制御する制御部として機能する。
主制御部30は、コントローラ20に含まれる各部を制御する役割を担い、コントローラ20の各部に命令を与える。エンジン制御部31は、プリントエンジン26やスキャナユニット22等を制御若しくは駆動する駆動手段としての役割を担う。入出力制御部32は、ネットワークI/F28を介して入力される信号や命令を主制御部30に入力する。また、主制御部30は、入出力制御部32を制御し、ネットワークI/F28を介して他の機器にアクセスする。
画像処理部33は、主制御部30の制御に従い、入力された印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成する。この描画情報とは、画像形成部であるプリントエンジン26が画像形成動作において形成すべき画像を描画するための情報である。また、印刷ジョブに含まれる印刷情報とは、PC等の情報処理装置にインストールされたプリンタドライバによって画像形成装置1が認識可能な形式に変換された画像情報である。操作表示制御部34は、ディスプレイパネル24に情報表示を行い若しくはディスプレイパネル24を介して入力された情報を主制御部30に通知する。
画像形成装置1がプリンタとして動作する場合は、まず、入出力制御部32がネットワークI/F28を介して印刷ジョブを受信する。入出力制御部32は、受信した印刷ジョブを主制御部30に転送する。主制御部30は、印刷ジョブを受信すると、画像処理部33を制御して、印刷ジョブに含まれる印刷情報に基づいて描画情報を生成させる。
画像処理部33によって描画情報が生成されると、エンジン制御部31は、生成された描画情報に基づき、給紙テーブル25から搬送される用紙に対して画像形成を実行する。即ち、プリントエンジン26が画像形成部として機能する。プリントエンジン26によって画像形成が施された文書は排紙トレイ27に排紙される。
画像形成装置1がスキャナとして動作する場合は、ユーザによるディスプレイパネル24の操作若しくはネットワークI/F28を介して外部のPC等から入力されるスキャン実行指示に応じて、操作表示制御部34若しくは入出力制御部32が主制御部30にスキャン実行信号を転送する。主制御部30は、受信したスキャン実行信号に基づき、エンジン制御部31を制御する。
エンジン制御部31は、ADF21を駆動し、ADF21にセットされた撮像対象原稿をスキャナユニット22に搬送する。また、エンジン制御部31は、スキャナユニット22を駆動し、ADF21から搬送される原稿を撮像する。また、ADF21に原稿がセットされておらず、スキャナユニット22に直接原稿がセットされた場合、スキャナユニット22は、エンジン制御部31の制御に従い、セットされた原稿を撮像する。即ち、スキャナユニット22が撮像部として動作する。
撮像動作においては、スキャナユニット22に含まれるCCD等の撮像素子が原稿を光学的に走査し、光学情報に基づいて生成された撮像情報が生成される。エンジン制御部31は、スキャナユニット22が生成した撮像情報を画像処理部33に転送する。画像処理部33は、主制御部30の制御に従い、エンジン制御部31から受信した撮像情報に基づき画像情報を生成する。画像処理部33が生成した画像情報はHDD40等の画像形成装置1に装着された記憶媒体に保存される。即ち、スキャナユニット22、エンジン制御部31及び画像処理部33が連動して、原稿読み取り部として機能する。
画像処理部33によって生成された画像情報は、ユーザの指示に応じてそのままHDD40等に格納され若しくは入出力制御部32及びネットワークI/F28を介して外部の装置に送信される。即ち、ADF21及びエンジン制御部31が画像入力部として機能する。
また、画像形成装置1が複写機として動作する場合は、エンジン制御部31がスキャナユニット22から受信した撮像情報若しくは画像処理部33が生成した画像情報に基づき、画像処理部33が描画情報を生成する。その描画情報に基づいてプリンタ動作の場合と同様に、エンジン制御部31がプリントエンジン26を駆動する。
次に、本実施形態に係るプリントエンジン26の構成について、図3を参照して説明する。図3に示すように、本実施形態に係るプリントエンジン26は、無端状移動手段である搬送ベルト105に沿って各色の画像形成部106が並べられた構成を備えるものであり、所謂タンデムタイプといわれるものである。すなわち、各色の画像形成部106によって形成され重畳される画像が一時的に転写される搬送ベルト105に沿って、この搬送ベルト105の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部(電子写真プロセス部)106BK、106M、106C、106Yが配列されている。
これら複数の画像形成部106BK、106M、106C、106Yは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部106BKはブラックの画像を、画像形成部106Mはマゼンタの画像を、画像形成部106Cはシアンの画像を、画像形成部106Yはイエローの画像をそれぞれ形成する。尚、以下の説明においては、画像形成部106BKについて具体的に説明するが、他の画像形成部106M、106C、106Yは画像形成部106BKと同様であるので、その画像形成部106M、106C、106Yの各構成要素については、画像形成部106BKの各構成要素に付したBKに替えて、M、C、Yによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。
搬送ベルト105は、回転駆動される駆動ローラ107と従動ローラ108とに架け渡されたエンドレスのベルト、即ち無端状ベルトである。この駆動ローラ107は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ107とが、無端状移動手段である搬送ベルト105を移動させる駆動手段として機能する。
画像形成に際して、給紙トレイ101に収納された用紙104は最も上のものから順に給紙ローラ102及び分離ローラ103によって送り出され、2次転写ローラ119と搬送ベルト105との対向部である2次転写部に搬送される。そして、上記2次転写部において、2次転写ローラ110の機能により、搬送ベルト105上に形成されたトナー画像が用紙上に転写される。即ち、搬送ベルト105が中間転写体として機能する。また、2次転写ローラ119が転写回転体として機能する。
画像形成部106BKは、感光体としての感光体ドラム109BK、この感光体ドラム109BKの周囲に配置された帯電器110BK、光書き込み装置111、現像器112BK、感光体クリーナ(図示せず)、除電器113BK等から構成されている。光書き込み装置111は、夫々の感光体ドラム109BK、109M、109C、109Y(以降、総じて感光体ドラム109とする)に対してレーザビームを照射するように構成されている。
画像形成に際し、感光体ドラム109BKの外周面は、暗中にて帯電器110BKにより一様に帯電された後、光書き込み装置111からのブラック画像に対応したレーザビームにより書き込みが行われ、静電潜像を形成される。現像器112BKは、この静電潜像をブラックトナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム109BK上にブラックのトナー画像が形成される。
このトナー画像は、感光体ドラム109BKと搬送ベルト105とが当接する位置(転写位置)で、転写器115BKの働きにより搬送ベルト105上に転写される。この転写により、搬送ベルト105上にブラックのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム109BKは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナにより払拭された後、除電器113BKにより除電され、次の画像形成のために待機する。
以上のようにして、画像形成部106BKでブラックのトナー画像を転写された搬送ベルト105は、駆動ローラ107による回転駆動によって次の画像形成部106M側に搬送される。画像形成部106Mでは、画像形成部106BKでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム109M上にマゼンタのトナー画像が形成され、そのトナー画像が既に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。
搬送ベルト105は、さらに次の画像形成部106C、106Yに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム109C上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム109Y上に形成されたイエローのトナー画像とが重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト105上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの重ね画像が形成された搬送ベルト105は、上述した2次転写ローラ119との対向位置に進み、2次転写部において搬送ベルト105上に形成されたトナー画像が用紙に2次転写される。また、トナー画像が転写された用紙は、定着器116にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。
このような画像形成装置1においては、感光体ドラム109BK、109M、109C及び109Yの軸間距離の誤差、感光体ドラム109BK、109M、109C及び109Yの平行度誤差、光書込み装置111内での偏向ミラーの設置誤差、感光体ドラム109BK、109M、109C及び109Yへの静電潜像の書込みタイミング誤差等により、本来重ならなければならない位置に各色のトナー画像が重ならず、各色間で位置ずれが生ずることがある。
また、同様の原因により、搬送ベルト105上において本来画像が転写されるべき範囲から外れた範囲に画像が転写され、最終的な転写対象である用紙において本来画像が転写される範囲から外れた範囲に画像が転写されることがある。このような位置ずれの成分としては、主にスキュー、副走査方向のレジストずれ、主走査方向の倍率誤差、主走査方向のレジストずれ等が知られている。また、装置内温度変化や経時劣化による搬送ベルトの伸縮が知られている。
このような位置ずれを補正するため、パターン検知センサ117が設けられている。パターン検知センサ117は、感光体ドラム109BK、109M、109C及び109Yによって搬送ベルト105上に転写された位置ずれ補正用パターンを読み取るための光学センサであり、搬送ベルト105の表面に描画された補正用パターンを照射するための発光素子及び補正用パターンからの反射光を受光するための受光素子を含む。図3に示すように、パターン検知センサ117は、感光体ドラム109BK、109M、109C及び109Yの下流側において、搬送ベルト105の搬送方向と直行する方向に沿って同一の基板上に支持されている。位置ずれ補正の態様については後に詳述する。
このような位置ずれ補正において搬送ベルト105上に描画されたパターンのトナーを除去し、搬送ベルト105によって搬送される用紙が汚れないようにするため、クリーナ118が設けられている。クリーナ118は、図3に示すように、搬送ベルト105の搬送方向において、2次転写ローラ119よりも下流側であって、感光体ドラム109よりも上流側において搬送ベルト105に押し当てられたクリーニングブレードであり、搬送ベルト105の表面に付着したトナーを掻きとる顕色剤除去部である。
更に、本実施形態に係るベルトクリーナ118は、バイアス電圧を印加することで搬送ベルト105に付着しているトナーを回収する機能を含む。トナーの電荷と逆極性のバイアス電圧を印加することにより、搬送ベルト105に付着しているトナーを剥離し、ベルトクリーナ118に吸着することができる。
尚、トナーの電荷が正負混合している場合、ベルトクリーナ118は、上記バイアス電圧を正負に振動させる。これにより、正負いずれの電荷を有するトナーであっても、搬送ベルト105から剥離してベルトクリーナ118に吸着させることができる。
次に、本実施形態に係る光書き込み装置111について説明する。図4は、本実施形態に係る光書き込み装置111を上面から見た図である。また、図5は、本実施形態に係る光書き込み装置を側面から見た断面図である。図4、図5に示すように、各色の感光体ドラム109BK、109M、109C、109Yに書き込みを行うレーザビームは光源である光源装置281BK、281Y、281M、281C(以降、総じて光源装置281とする)から照射される。尚、本実施形態に係る光源装置281は、半導体レーザ、コリメータレンズ、スリット、プリズム、シリンダレンズ等で構成されている。
光源装置281から照射されたレーザビームは、反射鏡280によって反射される。各レーザビームは図示しないfθレンズ等の光学系によって夫々ミラー282BK、282Y、282M282C(以降、総じて282とする)に導かれ、更にその先の光学系によって各感光体ドラム109BK、109M、109C、109Yの表面へと走査される。
反射鏡280は6面体のポリゴンミラーであり、回転することによってポリゴンミラー1面につき主走査方向のライン分のレーザビームを走査することができる。本実施形態に係る光書き込み装置111は、4つの光源装置を281BK、281Yと、281M、281Cの2色ずつの光源装置に分けて反射鏡280の異なる反射面を用いて走査を行うことによって、1つの反射面のみを用いて走査する方式よりコンパクトな構成で、同時に異なる4つの感光体ドラムに書き込むことを可能としている。
また、反射鏡280によってレーザビームが走査される範囲の走査開始位置近傍には、水平同期検知センサ283が設けられている。光源装置281から照射されたレーザビームが水平同期検知センサ283に入射することにより、主走査ラインの走査開始位置のタイミングが検知され、光源装置281を制御する制御装置と反射鏡280との同期がとられる。
次に、本実施形態に係る光書き込み装置111の制御ブロックについて、図6を参照して説明する。図6は、本実施形態に係る光書き込み装置111を制御する光書き込み装置制御部120の機能構成と、光源装置281、水平同期検知センサ283及びパターン検知センサ117との接続関係を示す図である。
図6に示すように、本実施形態に係る光書き込み装置制御部120は、書込み制御部121、カウント部122、センサ制御部123、補正値算出部124、基準値記憶部125及び補正値記憶部126を含む。尚、本実施形態に係る光書き込み装置111は、図1において説明したようなCPU10、RAM11、ROM12及びHDD14等の情報処理機構を含み、図6に示すような光書込み装置制御部120は、画像形成装置1のコントローラ20と同様に、ROM12若しくはHDD14に記憶されている制御プログラムがRAM11にロードされ、CPU10の制御に従って動作することにより構成される。
書込み制御部121は、コントローラ20のエンジン制御部31から入力される画像情報に基づき、水平同期検知センサ283による同期検知信号に応じて光源装置281を制御する光源制御部である。また、書込み制御部121は、エンジン制御部31から入力される画像情報に基づいて光源装置281を駆動する他、上述した位置ずれ補正処理において位置ずれ補正用のパターンを描画するために、光源装置281を駆動する。この位置ずれ補正処理の結果生成される補正値は、図6に示す補正値記憶部126に記憶され、書込み制御部121は、この補正値記憶部126に記憶されている補正値に基づき、光源装置281を駆動するタイミングを補正する。
また、書込み制御部121は、水平同期検知センサ283による検知信号を取得し、図4において説明したような反射鏡280の回転との同期を行う機能も含む。更に、書込み制御部121は、感光体ドラム109上に形成された静電潜像を顕色剤であるトナーによって現像する際に、感光体ドラム109BK、109M、109C、109Yと現像器112BK、112M、112C、112Yとの間に印加する電圧を制御する電圧制御部としても機能する。
カウント部122は、上記位置ずれ補正処理において、書込み制御部121が光源装置281を制御して感光体ドラム109BKの露光を開始すると同時にカウントを開始する。カウント部122は、センサ制御部123が、パターン検知センサ117の出力信号に基づいてパターンを検知することによりカウントを停止する。これにより、カウント部122は、上記位置ずれ補正処理において、書込み制御部121が光源装置281を制御して感光体ドラム109BKの露光を開始してから、パターン検知センサ117が、位置ずれ補正用のパターンを検知するまでの検知期間をカウントする検知期間カウント部として機能する。以降、このカウント値を書込み開始カウント値とする。また、カウント部122は、各色のトナー画像のずれを補正するための位置ずれ補正処理においては、連続して描画されたパターンの検知タイミングを夫々カウントする。以降、このカウント値をドラム間隔カウント値とする。
センサ制御部123は、パターン検知センサ117を制御する制御部であり、上述したように、パターン検知センサ117の出力信号に基づき、搬送ベルト105上に形成された位置ずれ補正用パターンが、パターン検知センサ117の位置にまで到達したことを判断する到達判断部である。センサ制御部123は、上述したように位置ずれ補正用パターンが、パターン検知センサ117の位置にまで到達したことを判断すると、検知信号をカウント部122に入力する。即ち、センサ制御部123が、画像検知部として機能する。
また、センサ制御部123は、パターン検知センサ117を制御し、パターン検知センサ117に含まれる発光素子の光量を調整する機能を含む。即ち、センサ制御部123は、光量調整部としても機能する。発光素子の光量調整に際して、センサ制御部123は、発光素子を所定の電力で駆動し、何も描画されていない白地の状態の搬送ベルト105を照射する。そして、その反射光を受光した受光素子の出力信号の値に基づき、発光素子の照射光量を判断及び調整する。
例えば、受光素子の出力信号が予め定められた目標値よりも低ければ、センサ制御部123は、発光素子の駆動電力を上げてから再度同様の処理を行う。他方、受光素子の出力信号が予め定められた目標値よりも高ければ、センサ制御部123は、発光素子の駆動電力を上げてから再度同様の処理を行う。センサ制御部123がこのような処理を繰り返すことにより、発光素子の駆動電力が目標値となるように発光素子の駆動電力が調整され、結果的に発光素子の照射光量が適正なレベルに調整される。
搬送ベルト105からの反射光量が所定の目標値に調整されることで、受光素子によるS/N比が向上し、高精度に位置ずれ補正用マーク400のパターンを検知することができる。
補正値算出部124は、カウント部122によるカウント結果に基づき、基準値記憶部125に記憶された基準値に基づいて補正値を算出する。即ち、補正値算出部124が、基準値取得部及び補正値算出部として機能する。図7に、基準値記憶部125に記憶されている基準値の例を示す。図7に示すように、基準値記憶部125には、書込み開始タイミング基準値及びドラム間隔基準値が記憶されている。
書込み開始タイミング基準値とは、書込み制御部121が光源装置281を制御して感光体ドラム109BKの露光を開始してから、パターン検知センサ117が、位置ずれ補正用のパターンを検知するまでの期間の基準値である。即ち、補正値算出部124は、カウント部122によるカウント値のうち、書込み開始カウント値と書込み開始タイミング基準値とを比較し、両者のずれに基づいて補正値を算出する。
ドラム間隔基準値とは、上述したように連続して描画されたパターン夫々についての検出タイミングの基準値である。即ち、補正値算出部124は、カウント部122によるカウント値のうち、ドラム間隔カウント値とドラム間隔基準値とを比較し、両者のずれに基づいて補正値を算出する。このようにして算出された補正値は、上述したように補正値記憶部126に記憶される。このように、補正値記憶部126に補正値が記憶されることにより、書込み制御部121は、その補正値を参照して光源装置281を駆動することが可能となる。
尚、本実施形態に係る光書き込み装置制御部120は、図6に示す機能構成の他、搬送ベルト105を回転させる駆動ローラ107を制御する機能及びベルトクリーナ118を制御する機能並びに、2次転写ローラ119にバイアスを印加し、位置ずれ補正において描画されたパターンであって2次転写ローラ119に転写されてしまったパターンを2次転写ローラ119から除去する処理を制御する機能を有する。即ち、光書き込み装置制御部120が、クリーニング制御部として機能する。
次に、本実施形態に係る位置ずれ補正動作について、図8を参照して説明する。図8は、本実施形態に係る位置ずれ補正動作において、書込み制御部121によって制御された光源装置281によって搬送ベルト105上に描画されるマーク(以降、位置ずれ補正用マークとする)を示す図である。図8に示すように、本実施形態に係る位置ずれ補正用マーク400は、副走査方向に様々なパターンが並べられている位置ずれ補正用パターン列401が、主走査方向に複数(本実施形態においては3つ)並べられて構成されている。尚、図8において、実線が感光体ドラム109BK、点線は感光体ドラム109Y、破線は感光体ドラム109C、一点鎖線は感光体ドラム109Mによって夫々描画されたパターンを示す。
図8に示すように、パターン検知センサ117は、主走査方向に複数(本実施形態においては3つ)のセンサ素子170を有し、夫々の位置ずれ補正用パターン列401は、夫々のセンサ素子170に対応した位置に描画されている。これにより、光書き込み制御部120は、主走査方向の複数の位置でパターンの検出を行うことが可能となり、夫々の平均値を算出することによって位置ずれ補正動作の精度を向上することができる。
図8に示すように、位置ずれ補正用パターン列401は、開始位置補正用パターン411とドラム間隔補正用パターン412を含む。また、図8に示すように、ドラム間隔補正用パターン412は、繰り返し描画されている。開始位置補正用パターン411は、上述した書込み開始カウント値をカウントするために描画されるパターンである。また、開始位置補正用パターン411は、センサ制御部123が、ドラム間隔補正用パターン412を検知する際の検知タイミングを補正するためにも用いられる。
本実施形態に係る開始位置補正用パターン411は、図8に示すように、感光体ドラム109BKによって描画された線であって主走査方向に平行な線である。開始位置補正用パターン411を用いた開始位置補正においては、光書き込み装置制御部120が、パターン検知センサ117による開始位置補正用パターン411の読取信号に基づき、書込み開始タイミングの補正動作を行う。即ち、基準値記憶部125に記憶される書込み開始タイミング基準値は、光源装置281が開始位置補正用パターン411のうち感光体ドラム109BKによる黒のパターンの描画を開始してから、描画された黒のパターンがパターン検知センサ117によって読み取られ、センサ制御部123によって検知されるまでの期間の基準となる値である。
ドラム間隔補正用パターン412は、その名の通り、上述したドラム間隔カウント値をカウントするために描画されるパターンである。図8に示すように、ドラム間隔補正用パターン412は、副走査方向補正用パターン413及び主走査方向補正用パターン414を含む。光書き込み装置制御部120は、パターン検知センサ117による、副走査方向補正用パターン413の読取信号に基づき、感光体ドラム109BK、109M、109C、109Y夫々の副走査方向の位置ずれ補正を行い、主走査方向補正用パターン414の読取信号に基づき、上記各感光体ドラムの主走査方向の位置ずれ補正を行う。
即ち、基準値記憶部125に記憶されているドラム間隔基準値は、光源装置281が書込み制御部121の制御に従って、ドラム間隔補正用パターン412の描画を開始してから、描画されたドラム間隔補正用パターン412に含まれる各線がパターン検知センサ117によって読み取られ、センサ制御部123によって検知されるまでの期間の基準となる値である。
光書き込み装置制御部120は、図8に示すような位置ずれ補正用マーク400を用いた位置ずれ補正が実行されて完了すると、駆動ローラ107を制御して搬送ベルト105の回転を続行すると共に、2次転写ローラ119にバイアス電圧を印加し、2次転写ローラに転写された位置ずれ補正用マーク400を除去するクリーニング処理を行う。これにより、位置ずれ補正によって2次転写ローラ119に転写されたトナーが除去されて2次転写ローラが清掃されるため、2次転写部において用紙の裏面にトナーが付着し、用紙が汚れてしまうことを防ぐことができる。
また、このクリーニング処理においては、2次転写ローラ119側に転写されずに搬送ベルト105側に残留したトナーが、クリーナ118によって除去される。光書き込み装置120は、この期間において、ベルトクリーナ118のバイアス電圧を正負に振動させる等の制御を行い、搬送ベルト105に付着しているトナーを剥離する。
尚、トナーの電荷が正負いずれか一方のみである場合は、上記バイアス電圧の振動は不要である。この場合、光書込み装置制御部120は、トナーの電荷とは逆の電荷のバイアス電圧を印加して、搬送ベルト105上に付着したトナーを剥離する。また、通常の動作においても、ベルトクリーナ118のバイアス電圧が印加されている場合もあり得る。この場合、光書き込み装置制御部120は、上記クリーニング処理の期間において、特に制御を変更することなく、駆動ローラ107を制御して搬送ベルト105を搬送させ続けるのみである。
図8に示すような位置ずれ補正用パターン400を用いて位置ずれ補正を行う場合、上述したように、パターン検知センサ117は、発光素子によって搬送ベルト105表面を照射し、その反射光を受光素子によって受光し、受光光量に応じた検知信号を出力する。そして、センサ制御部123が、パターン検知センサ117の出力信号に基づいてパターンを検知する。
ここで、本実施形態に係るパターン検知センサ117の受光部に入射する光量は、反射面が白色である場合に最も強くなり、反射面の色が濃くなるに従って弱くなり、反射面が黒色である場合にゼロになる。従って、センサ制御部123は、パターン検知センサ117から出力される信号強度が弱い場合、即ち、所定の閾値よりも低い場合に、パターンを検知する。
ここで、搬送ベルト105上には、パターン以外の付着物や傷などの外乱がある。そして、発光素子による照射光がこの外乱に照射されると、完全な白色の面を照射した場合よりも、受光素子に入射する光量が低下する。従って、センサ制御部123が、パターンを検知するためにパターン検知センサ117の出力信号に適用する閾値は、外乱による信号の変化を無視できるよう、可能な限り低く設定する必要がある。
センサ制御部123に設定する上記閾値を低くするためには、照射光がパターンに照射された場合に受光素子に入射する光量即ち、反射光の光量がなるべく少なくなるようにする必要がある。ここで、反射光の光量をなるべく少なくするためには、搬送ベルト105上に描画されたパターンが搬送されて、発光素子による照射光のスポットを通過する際に、スポットの全範囲がパターンの範囲内に含まれるようにする。即ち、発光素子の照射光が搬送ベルト105の白地の面を照射しない期間が生ずるように、パターンの線幅をスポット径よりも広くすることが好ましい。
これにより、搬送ベルト105上に描画されたパターンが搬送されてパターン検知センサ117の検知位置、具体的には、発光素子による照射光のスポット範囲を通過する際、スポット範囲がパターンの範囲に含まれ、搬送ベルト105の白地の面が照射されない期間が生じるため、反射光の光量に応じた信号の極小値が低くなり、パターンが黒の場合は光量がゼロになる。従って、センサ制御部123が、パターン検知センサ117の出力信号に基づいてパターンを検知する際に信号に適用する閾値を低く設定することができ、上述した搬送ベルト105の傷や付着物等の外乱の影響を排除することができる。
このような画像形成装置1及び光書き込み装置111において、本実施形態に係る要旨は、上述したクリーニング処理を行う期間を短縮するため、2次転写ローラ119側に転写されたトナーの単位面積当たりの量、即ちトナーの濃度を低くすることにある。このため、本実施形態に係る位置ずれ補正用マーク400において繰り返されるドラム間隔補正用パターン412の繰り返し間隔は、2次転写ローラ119に転写された際に重ならないよう、2次転写ローラ119の周長に基づいて設定されている。以下、本実施形態に係る位置ずれ補正用マーク400におけるドラム間隔補正用パターン412の繰り返し間隔について、詳細に説明する。
図9は、本実施形態に係るドラム間隔補正用パターン412に含まれるパターンの詳細及びドラム間隔補正用パターンの繰り返し間隔を示す図である。図9においては、副走査方向補正用パターン413の副走査方向の幅p1、主走査方向補正用パターン414の副走査方向の幅p2が示されている。
また、図9においては、ドラム間隔補正用パターン413に含まれる各パターンの副走査方向の間隔の例として、副走査方向補正用パターン413同士の副走査方向の間隔g1、主走査方向補正用パターン414同士の副走査方向の間隔g2が示されている。また、主走査方向のとある地点における副走査方向補正用パターン413と主走査方向補正用パターン414との副走査方向の間隔g3が示されている。
図9に示すように、繰り返し描画されるドラム間隔補正用パターン412の繰り返し間隔は、副走査方向補正用パターン413の先頭に描画される先頭パターン413aから、次の描画されるドラム間隔補正用パターン412に含まれる先頭パターン413aまでの間隔Pによって示される。また、図9においては、2次転写ローラ119の1周の周長Lが繰り返し間隔Pと比較されて示されている。
このような繰り返し間隔Pと2次転写ローラ119の周長Lとは、以下の式(1)で示されるような関係を満たす。
式(1)において、“pmax”は、図9に示すp1、p2のうち最も大きい値、即ち、ドラム間隔補正用パターン412に含まれるパターンの副走査方向の幅の最大値である。本実施形態においては、p2の方がp1よりも大きいため、pmaxは、p2である。
また、式(1)において、“gmin”は、図9においてg1、g2、g3によって例示される値、即ち、ドラム間隔補正用パターン412に含まれるパターンにおいて、副走査方向に隣接している2つのパターンの間隔の値の最小値である。本実施形態においては、g1の値が最も小さいため、gminは、g1である。
このような前提において、式(1)について説明すると、まず、“P−L”は、繰り返し間隔Pと2次転写ローラ119の周長Lとの差を示す。これは、換言すると、ドラム間隔補正用パターン412が繰り返し描画された場合において、1周目のドラム間隔補正用パターン412が2次転写ローラに転写され、更に2週目のドラム間隔補正用パターン412が2次転写ローラに転写された場合において、1周目の先頭パターン413aと2週目の先頭パターン413aとのずれ量を示す。
ドラム間隔補正用パターン412が2周、3周と繰り返し描画される場合において、既に描画されたドラム間隔補正用パターン412と新たに描画されるドラム間隔補正用パターン412とが重ならないように、上記ずれ量を規定し、書込み制御部121が、その規定に従って光源装置281を制御してドラム間隔補正用パターン412を描画することが本実施形態に係る趣旨である。
まず、“pmax≦P−L”の部分について説明すると、これは、繰り返し描画されるドラム間隔補正用パターン412が2次転写ローラ119に転写された場合において、先頭パターン413a同士のように、対応するパターン同士が重ならないようにする趣旨である。ここで、pmaxと規定されている理由について、図10を参照して説明する。
図10は、ドラム間隔補正用パターン412が2周分2次転写ローラ119に転写された場合において、1周目のパターンを実線で、2周目のパターンを破線で示している。図10に示すように、仮に式(1)におけるpmaxをpmin、即ち、本実施形態に係るp1と規定した場合、図10に示すように、副走査方向補正用パターン413同士は重ならないが、それよりも副走査方向の幅の広い主走査方向補正用パターン414が重なってしまう。従って、上記“P−L”は、少なくともpmax以上である必要がある。
次に、“P−L≦gmin”の部分について説明すると、これは、2周目にドラム間隔補正用パターン412が“P−L”の分ずれて描画された場合において、夫々のパターンが、前の周において描画されたパターン間の余白におさまるようにする趣旨である。これについて、図11を参照して説明する。
図11は、図10と同様に、ドラム間隔補正用パターン412が2周分2次転写ローラ119に転写された場合において、1周目のパターンを実線で、2周目のパターンを破線で示している。“P−L”の最大値をgminと規定することにより、図11に示すように、2周目に描画されるパターンは、各パターン間の余白に収まるため、1周目において描画されたパターンと重ならずに描画される。
図11においては、2周分のドラム間隔補正用パターン412が2次転写ローラ119に転写された場合を示しているが、図8において説明したように、ドラム間隔補正用パターン412は、繰り返し描画される。従って、位置ずれ補正用マーク400に含まれる全てのドラム間隔補正用パターン412が2次転写ローラ119に転写された場合において重ならないことが望ましい。そのような例について、図12に示す。
図12は、位置ずれ補正用マーク400に含まれるドラム間隔補正用パターン412の繰り返し回数が5回である場合において、5回分のドラム間隔補正用パターン412が、全て重なることなく2次転写ローラ119に転写されている状態を示している。このような態様は、上記式(1)よりも更に厳しい条件が満たされる必要があり、具体的には、以下の式(2)が満たされる必要がある。
式(2)において、“n”は、上述したドラム間隔補正用パターン412の繰り返し回数であり、図12の例においては“5”である。式(2)について説明すると、“P−L≦(gmin)/(n−1)”の部分は、周回毎のパターンのずれ量が、式(1)よりも更に狭い間隔に収まるように規定している。この更に狭い間隔とは、パターンを納めるべき余白部の間隔であって、“gmin”を、ドラム間隔補正用パターン412が2周目以降繰り返される回数、即ち、“n−1”で割った間隔である。
式(2)を変形すると、“(|P−L|)(n−1)≦gmin”となり、これは、1周目のパターンが2次転写ローラ119に転写された後、周回毎に“|P−L|”の分ずれて転写される2周目以降の“n−1”回分のパターンの総ずれ量、即ち、“(|P−L|)(n−1)”が、“gmin”の間隔の中に、全て入りきることを示している。このような条件が満たされることにより、図12に示すように、位置ずれ補正用マーク400において繰り返し描画されるドラム間隔補正用パターン412が、全て重なることなく、2次転写ローラ119に転写される。
尚、式(2)の前提として、必然的に、以下の式(3)が満たされる必要がある。
この式3を考慮すると、pmaxが小さい方が良いため、位置ずれ補正用マーク400に含まれる各パターンの副走査方向の幅は狭い方が良く、且つgminが大きい方が良いため、副走査方向に隣接するパターン間の幅が広い方が良いことになる。しかしながら、位置ずれ補正用マーク400に含まれる各線の幅は、上述したようにある程度の幅を確保する必要があり、好ましくは、パターン検知センサ117の発光素子の照射光のスポット径以上である。また、副走査方向に隣接するパターン間の幅を広くすると、位置ずれ補正用マーク400の副走査方向の幅が広くなり、結果的に位置ずれ補正用に要する時間が増大する。従って、副走査方向に隣接するパターン間の幅は、可能な限り狭くする必要がある。
これらのことを考慮すると、繰り返し間隔Pと2次転写ローラ119の周長Lとは、以下の式(4)で示される関係となることが好ましい。
式(4)の条件が満たされることにより、位置ずれ補正用マーク400を構成するパターンの副走査方向の幅として、パターン検知センサ117の発光素子の照射光のスポット径を確保しながらも、パターン同士の間隔を可能な限り狭くし、位置ずれ補正用マーク400の副走査方向の幅を狭くして、位置ずれ補正用に要する時間を低減することができる。
更に、上記実施形態においては、p
max=p
2である場合を例として説明したが、副走査方向補正用パターン413に含まれる各線と主走査方向補正用パターン414に含まれる各線の太さは夫々“p
1=p
min”で同一であり、且つ主走査方向補正用パターン414に含まれる各線と副走査方向とが成す角度を“θ”とすると、p
maxは以下の式(5)によって特定される。
そして、上述した式(4)と式(5)とを統合すると、繰り返し間隔Pと2次転写ローラ119の周長Lとは、以下の式(6)で示される関係となる。
このような式(6)が満たされる場合に、上述したように位置ずれ補正用マーク400に含まれる各線の幅“pmin”としてパターン検知センサ117の発光素子の照射光のスポット径以上を確保しながらも、gminの幅を可能な限り狭くすることができる。従って、位置ずれ補正用マーク400の副走査方向の幅を狭くして、位置ずれ補正用に要する時間を低減することができる。
尚、式(6)の条件の場合、ドラム間隔補正用パターン412が2次転写ローラ119に転写された場合、図12に示すように、副走査方向の幅の最も広いパターン(本実施形態においては、主走査方向補正用パターン414)が、隙間なく敷き詰められるように2次転写ローラ119に転写される。従って、繰り返し描画されるドラム間隔補正用パターン412が、2次転写ローラ119上において重なって転写されることがなく、位置ずれ補正において2次転写ローラ119に転写されるトナー濃度を抑えることができる。
上述したクリーニング処理においては、2次転写ローラ119に転写されて付着したトナーの濃度が高いほど、長い期間バイアスをかけ続けてトナーの除去を行う必要がある。これに対して、本実施形態のように、2次転写ローラ119に転写されて付着するトナーの濃度を抑えることにより、位置ずれ補正が完了した後のクリーニング処理に要する時間を低減することができる。
また、図9〜図12においては、“L<P”である場合を例としているため、2周目のパターンは、1周目のパターンよりも副走査方向の上流側、即ち、図9〜10で示すところの下方にずれて転写される。ここで、図12においては特に問題となっていないが、上述した“gmin”の条件に加えて、図12に示す“grear”、即ち、ドラム間隔補正用パターン412に含まれる線のうち、最後尾に配置されている最後尾パターン414aと、次に描画されるドラム間隔補正用パターン412の書き出し開始位置、即ち先頭パターン413aとの間隔が、“gmin”以上である必要がある。
尚、“g
rear”が“g
min”以下であっても、“|P−L|”が以下の式(7)を満たすことにより、上記と同様の効果を得ることができる。
式(7)は、“grear”が“gmin”以下である場合において、繰り返し描画される毎にずれて描画される各パターンが、最後尾パターン414aと、次に描画される先頭パターン413aとの間に収まることを規定する式である。これは、“gmin”の定義を、「ドラム間隔補正用パターン412に含まれるパターンにおいて、副走査方向に隣接している2つのパターンの間隔の値の最小値」ではなく、「繰り返し描画されるドラム間隔補正用パターン412において、副走査方向に隣接している2つのパターンの間隔の最小値」とすることにより、上述した式(2)と同義になる。
尚、上述したように、位置ずれ補正用マーク400の副走査方向の幅を低減することにより、位置ずれ補正に要する時間を短縮する趣旨においては、「ドラム間隔補正用パターン412に含まれるパターンにおいて、副走査方向に隣接している2つのパターンの間隔の値の最小値」としての“gmin”と、“grear”とが同一であることが好ましい。
また、“P<L”である場合も上記と同様の効果を得ることができる。この場合、図13に示すように、2周目のパターンは、1周目のパターンよりも副走査方向の下流側、即ち、図13で示すところの上方にずれて転写される。
また、上記実施形態においては、位置ずれ補正用マーク400におけるドラム間隔補正用パターン412の繰り返し回数が5回である場合を例として説明したが、これは一例であり、4回以下であっても6回以上であっても良い。
また、上記実施形態においては、位置ずれ補正において繰り返し描画されるパターンの例として、図9に示すように、副走査方向補正用パターン413と、主走査方向補正用パターン14とを含むドラム間隔補正用パターン412を例として説明したが、これは一例であり、他のパターンであっても上述した式(1)〜式(7)の条件が満たされるようなパターンであれば、同様に適用可能である。
ここで、位置ずれ補正用のパターンとしては、パターンを構成する線が互いに交差しないことが好ましい。線が交差するパターンの場合、パターンが繰り返し2次転写ローラ119に転写された場合において対応する線同士が重ならないように副走査方向にずらしたとしても、対応しない線同士が交差してしまうためである。但し、対応する線同士が重なる場合は、図10において説明したように、線の全範囲にわたって重なる領域が生じることに対して、上記対応しない線同士が交差する場合は、その領域はわずかであるため、本実施形態の要旨であるクリーニング期間の短縮に際するデメリットは少ない。