JP2014006393A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract


【課題】画像形成速度が変化しても、画質調整用パターン画像を正常に検出可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、画像形成部と検出部と画質調整制御部と速度変更部と間隔変更部とを備える。画像形成部は、所定速度で駆動される像担持体上に画質調整用パターン画像を形成する。検出部は、画質調整用パターン画像を検出する。画質調整制御部は、検出部による検出結果に応じて、画質調整処理を制御する。速度変更部は、画像を形成する速度を示す画像形成速度を変更する。間隔変更部は、速度変更部による変更前の画像形成速度と、変更後の画像形成速度との変化量に応じて、検出部による検出結果を取得する間隔を変更する。
【選択図】図11

Description

本発明は、画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置において、例えば、各色の転写位置ずれ(以下の説明では、「位置ずれ」または「色ずれ」と呼ぶ場合がある)を補正する方法として、位置ずれ補正用パターンを、用紙等の記録媒体を搬送する搬送ベルトや中間転写体などの像担持体に形成し、像担持体上に形成された位置ずれ補正用パターンの位置情報をセンサで検出し、検出した位置情報をもとに位置ずれ補正を行う方法が知られている。
例えば、特許文献1には、正常に位置ずれ補正を行うことを目的として、通常のサイズの位置ずれ補正用パターンを用いて位置ずれ補正を行うモードAと、位置ずれが大きくても位置ずれ補正用パターンがセンサによって検出されるように、モードAに比べてサイズや間隔が大きい位置ずれ補正用パターンを用いて位置ずれ補正を行うモードBとを使い分ける技術が開示されている。
また、複数の位置ずれ補正用パターンを高速、高精度に検出する目的で、規定本数の位置ずれ補正用パターンがセンサによって検出されると、CPU(Central Processing Unit)に割込みを発生させ、メモリに検出結果を格納する(検出結果を取得する)方法が既に知られている。
ここで、従来のCPUの割込みを利用した位置ずれ補正方法では、割込みの発生から次の割込みの発生までの割込み間隔(センサによる検出結果を取得する間隔)は、センサから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換したデータ(A/D変換したデータ)を所定数サンプリングする周期(サンプリング周期)に依存している。このサンプリング周期は、フィルタ特性やクロックに応じた分解能などの様々な機能と関係しているため、容易に変更することはできず、サンプリング周期を一定とした状態で、画像形成速度を変化させると、特許文献1に開示された技術では、想定している割込み間隔の間に位置ずれ補正用パターンが収まらずに、正常に位置ずれ補正パターンを検出できなくなるという問題がある。また、濃度ずれ補正用パターンを用いて各色の濃度を補正する方法においても、同様の問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、画像形成速度が変化しても、画質調整用パターン画像を正常に検出可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、所定速度で駆動される像担持体上に画質調整用パターン画像を形成する画像形成部と、前記画質調整用パターン画像を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に応じて、画質調整処理を制御する画質調整制御部と、画像を形成する速度を示す画像形成速度を変更する速度変更部と、前記速度変更部による変更前の前記画像形成速度と、変更後の前記画像形成速度との変化量に応じて、前記検出部による検出結果を取得する間隔を変更する間隔変更部と、を備える画像形成装置である。
また、本発明は、所定速度で駆動される像担持体上に画質調整用パターン画像を形成する画像形成部と、前記画質調整用パターン画像を検出する検出部と、前記検出部による検出結果に応じて、画質調整処理を制御する画質調整制御部と、画像を形成する速度を示す画像形成速度を変更する速度変更部と、前記速度変更部による変更前の前記画像形成速度と、変更後の前記画像形成速度との変化量に応じて、前記画質調整用パターン画像の副走査方向のサイズを変更するサイズ変更部と、を備える画像形成装置である。
本発明によれば、画像形成速度が変化しても、画質調整用パターン画像を正常に検出することができる。
図1は、本実施形態の画像形成装置のうち、画像の形成を行う部分の構成例を中心に示す図である。 図2は、変形例の画像形成装置のうち、画像の形成を行う部分の構成例を中心に示す図である。 図3は、本実施形態の画像形成装置を制御するための構成例を示す機能ブロック図である。 図4は、LEDA制御部の詳細な機能の一例を説明するための図である。 図5は、搬送ベルト上に形成される位置ずれ補正用パターン画像の一例を示す図である。 図6は、位置ずれ量の算出方法の例を説明するための図である。 図7は、位置ずれ補正用パターン画像を検出するタイミングについて説明するための図である。 図8は、理想の画像形成速度と実際の画像形成速度について説明するための図である。 図9は、制御部が有する機能の一例を示す図である。 図10は、対比例の動作を説明するための図である。 図11は、本実施形態の動作を説明するための図である。 図12は、画像形成速度に応じて、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズを変更する様子を説明するための図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の画像形成装置の実施形態を詳細に説明する。本発明の画像形成装置は、電子写真方式で画像を形成する装置であれば適用でき、例えば、電子写真方式の画像形成装置や複合機(MFP:Multifunction Peripheral)などにも適用できる。なお、複合機とは、印刷機能、複写機能、スキャナ機能、および、ファクシミリ機能のうちの少なくとも2つの機能を有する装置である。
(第1実施形態)
図1は、本実施形態の画像形成装置100のうち、画像の形成を行う部分の構成例を中心に示す図である。本実施形態の画像形成装置100は、無端状移動手段である搬送ベルト5に沿って、C(シアン)の色の画像を形成する画像形成部(電子写真プロセス部)6C、M(マゼンダ)の色の画像を形成する画像形成部6M、Y(イエロー)の色の画像を形成する画像形成部6Y、K(ブラック)の色の画像を形成する画像形成部6Kが並べられた構成を備え、所謂タンデムタイプと呼ばれる。以下では、各画像形成部6Y、6M、6Cおよび6Kを互いに区別しない場合は、単に「画像形成部6」と表記することもある。本実施形態の画像形成装置100は、画像データに従った露光が行われた感光体ドラムから、用紙などの記録媒体に対して画像を直接転写する方式である。
図1に示すように、給紙トレイ1から給紙ローラ2と分離ローラ3とにより分離給紙される用紙4を搬送する搬送ベルト5に沿って、この搬送ベルト5の搬送方向の上流側から順に、複数の画像形成部6Y、6M、6C、6Kが配列されている。これら複数の画像形成部6Y、6M、6C、6K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。以下の説明では、画像形成部6Yについて具体的に説明するが、他の画像形成部6M、6C、6Kの構成は画像形成部6Yと同様であるので、画像形成部6M、6C、6Kの各構成要素については、画像形成装置6Yの各構成要素に付したYに替えて、M、C、Kを付し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5は、回転駆動される駆動ローラ7と従動ローラ8とに巻回されたエンドレスのベルトである。この駆動ローラ7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7と、従動ローラ8とが、無端状移動手段である搬送ベルト5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1に収納された用紙4は最も上のものから順に送り出され、静電吸着作用により搬送ベルト5に吸着されて回転駆動される搬送ベルト5により最初の画像形成部6Yに搬送され、ここで、イエローのトナー画像を転写される。
図1に示すように、画像形成部6Yは、感光体としての感光体ドラム9Yと、感光体ドラム9Yの周囲に配置された帯電器10Yと、LEDAヘッド11Y、現像器12Y、感光体クリーナ(図示せず)、除電器13Yとを含んで構成される。LEDAヘッド11Yは、感光体ドラム9Yを露光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9Yの外周面は、暗中にて帯電器10Yにより一様に帯電された後、LEDAヘッド11Yからのイエロー画像に対応した照射光により露光され、静電潜像を形成される。現像器12Yは、この静電潜像をイエローのトナーにより可視像化する。これにより、感光体ドラム9Y上にイエローのトナー画像が形成される。感光体ドラム9Y上に形成されたイエローのトナー画像は、感光体ドラム9Yと搬送ベルト5上の用紙4とが接する位置(転写位置)で、転写器15Yの働きにより用紙4上に転写される。この転写により、用紙4上にイエロー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9Y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13Y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6Yでイエローのトナー画像を転写された用紙4は、搬送ベルト5によって次の画像形成部6Mに搬送される。画像形成部6Mでは、画像形成部6Y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9M上にマゼンダのトナー画像が形成され、マゼンダのトナー画像が用紙4上に形成されたイエローのトナー画像に重畳されて転写される。用紙4は、さらに次の画像形成部6C、6Kに搬送され、同様の動作により、感光体ドラム9C上に形成されたシアンのトナー画像と、感光体ドラム9K上に形成されたブラックのトナー画像とが、用紙4上に順次に重畳されて転写される。こうして、用紙4上にフルカラーの画像が形成される。つまり、図1の例では、画像形成部6は、所定速度で駆動される記録媒体(用紙4)に対して複数の色の画像を重ね合わせて形成する。このフルカラーの重畳画像が形成された用紙4は、搬送ベルト5から剥離されて定着器16に送り込まれる。定着器16は、熱および圧力を加えることにより、用紙4上に重畳画像を定着させる。画像が定着された用紙4は、画像形成装置100の外部に排紙される。
以上のような電子写真方式の画像形成装置では、各色の転写位置がずれていると、各色のトナー画像が正しく重ならず、印刷画像の画像品質が低下する。そのため、各色の転写位置のずれを補正する必要がある(各色の像の位置ずれを補正する必要がある)。本実施形態の画像形成装置100は、位置ずれ補正のために、像担持体である搬送ベルト5に対して位置ずれ補正用パターン画像を形成する。位置ずれ補正用パターン画像の具体的な形態については後述する。各感光体ドラム(9Y、9M、9C、9K)の下流側(搬送ベルト5の駆動方向の下流側)には、搬送ベルト5に形成された位置ずれ補正用パターン画像を検出するためのセンサ17および18が設けられる。
センサ17および18の各々は、例えばTMセンサなどの光反射式センサで構成され、検出対象に向けて光線を出射する光源と、検出対象からの反射光を検出する光検出素子とを有する。図1の例では、センサ17および18は、搬送ベルト5の駆動方向(搬送方向、副走査方向)に直交する方向(主走査方向)に整列して配置される。なお、本実施形態では、主走査方向に沿って2つのセンサ(17,18)が配置されているが、位置ずれ補正用パターン画像を検出するためのセンサの数および位置は任意に変更可能である。
なお、本実施形態では、図1に示すような、記録媒体に画像を直接転写する方式の画像形成装置を例に挙げて説明するが、これに限らず、例えば図2に示すような、中間転写ベルト5に形成されたトナー画像を、用紙4などの記録媒体に転写する方式の画像形成装置を用いることもできる。
図2の例では、無端状移動手段は搬送ベルトでは無く、中間転写ベルト5である。中間転写ベルト5は、回転駆動される駆動ローラ7と従動ローラ8とに巻回されたエンドレスのベルトである。各色のトナー画像は、感光体ドラム9Y、9M、9C、9Kと中間転写ベルト5とが接する位置(1次転写位置)で、転写器15Y、15M、15C、15Kの働きにより中間転写ベルト5上に転写される。この転写により、中間転写ベルト5上に各色のトナーによる画像が重ね合わされたフルカラー画像が形成される。つまり、図2の例では、画像形成部6は、所定速度で駆動される像担持体(中間転写ベルト5)に対して複数の色の画像を重ね合わせて形成する。画像形成に際して、給紙トレイ1に収納された用紙4は最も上のものから順に送り出され、中間転写ベルト5上に搬送される。中間転写ベルト5上に形成されたフルカラーのトナー画像は、中間転写ベルト5と用紙4とが接する位置(2次転写位置20)で、2次転写ローラ21の働きにより、用紙4上に転写される。2次転写ローラ21は中間転写ベルト5に密着しており、接離機構は無い。こうして、用紙4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畳画像が形成された用紙4は、定着器16に送り込まれ、定着器16にて画像が定着された用紙4は、画像形成装置の外部に排紙される。
図2の例では、位置ずれ補正のために、像担持体である中間転写ベルト5に対して位置ずれ補正用パターン画像を形成する。各感光体ドラム(9Y、9M、9C、9K)の下流側(中間転写ベルト5の駆動方向の下流側)には、中間転写ベルト5に形成された位置ずれ補正用パターン画像を検出するためのセンサ17および18が設けられる。
図3は、本実施形態の画像形成装置100を制御するための構成例を示す機能ブロック図である。図3に示すように、画像形成装置100は、制御部30と、I/F(インターフェイス)部31と、作像プロセス部32と、副制御部33と、操作部34と、記憶部35と、プリントジョブ管理部36と、定着部37と、読取部38と、LEDA制御部39と、検出部40とを有する。
制御部30は、例えばCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を含み、ROMに予め記憶されるプログラムに従い、RAMをワークメモリとして用いて、画像形成装置100全体を制御する。また、制御部30は、バス上のデータ転送の調停を行う調停部を有し、上述した各部間でのデータ転送を制御する。
I/F部31は、パーソナルコンピュータ(PC)といった外部機器と接続され、制御部30の命令に従い、外部機器との間の通信を制御する。例えば、I/F部31は、外部機器から送信された印刷要求などを受信して制御部30に渡す。プリントジョブ管理部36は、この画像形成装置に対して要求された印刷要求(印刷ジョブ)について、印刷を行う順番などを管理する。
副制御部33は、例えばCPUを有し、印刷要求に応じて図1で示した各部の制御を行うと共に、外部機器からI/F部31を介して送信された、印刷のための画像データを、LEDA制御部39に渡す。
LEDA制御部39は、副制御部33から画像データを受け取り、上述した各LEDAヘッド11Y、11M、11Cおよび11Kによる、各感光体ドラム9Y、9M、9Cおよび9Kに対する画像データに従った光の書き込み、すなわち露光を制御する。以下では、各LEDAヘッド11Y、11M、11Cおよび11Kを互いに区別しない場合は、単に「LEDAヘッド11」と表記することもある。LEDA制御部39には、LEDAヘッド11が接続される。
作像プロセス部32は、上述した各画像形成部6Y、6M、6Cおよび6Kを含み、LEDA制御部39により各感光体ドラム9Y、9M、9Cおよび9Kに書き込まれた静電潜像の現像や転写などの処理を行う。
検出部40は、上述のセンサ17および18を含み、センサ17および18の各々から出力された信号に基づいて、画像形成部6により搬送ベルト5上に形成される位置ずれ補正用パターン画像の検出処理を行う。本実施形態では、検出部40は、不図示の増幅器とフィルタとA/D変換器とFIFOメモリとを有し、センサ17および18の各々から出力された信号は増幅器によって増幅され、フィルタによってライン検知の信号成分のみが取り出され、A/D変換器によって、アナログデータからデジタルデータに変換される。制御部30の制御の下、一定のサンプリング周期ごとに、所定数のA/D変換されたデータ(検出部40による検出結果)がサンプリングされてFIFOメモリに格納される。
記憶部35は、ある時点における画像形成装置100の状態を示す情報を記憶する。例えば、検出部40による位置ずれ補正用パターン画像の検出結果は、制御部30により発生させた割込みに応じて記憶部35に格納される。本実施形態では、検出部40のFIFOメモリに格納された検出結果を記憶部35にロードするタイミングは、割込みを発生させるタイミングによって規定され、ある割込みが発生してから次の割込みが発生するまでの割込み間隔は、検出部40による検出結果を取得する(検出部40のFIFOメモリに格納された検出結果を記憶部35にロードする)間隔であると捉えることもできる。制御部30は、取得した検出結果に基づいて、LEDA制御部39による位置ずれ補正処理を制御する。操作部34は、ユーザ操作を受け付ける操作子と、ユーザに対してこの画像形成装置100の状態を表示させる表示部とを有する。
定着部37は、上述した定着器16および定着器16を制御するための構成を有し、作像プロセス部32によりトナー画像を転写した用紙4に対して熱および圧力を加えて、トナー画像を用紙4に定着させる処理を行う。
読取部38は、用紙4上の印字情報を読み取り、電気信号に変換するもので、所謂スキャナ機能を実現する。読取部38が印字情報を読み取って出力した電気信号は、制御部30に渡される。この読取部38および図示されない通信手段により、この画像形成装置100は、プリンタ機能、スキャナ機能、複写機能およびFAX機能を1の筐体で実現する複合機として機能できる。なお、読取部38は、省略可能である。
図4は、LEDA制御部39の詳細な機能の一例を説明するための図である。副制御部33は、PC50(PC50にインストールされているプリンタドライバ)により生成された印刷データを、ネットワーク(不図示)を介して受信する。なお、印刷データは、例えばPDL(Page Description Language)などで記述されている。そして、副制御部33は、受信した印刷データを、ページメモリ60上で複数の画素で構成される画像データ(例えばビットマップデータ)に変換し、LEDA制御部39へライン単位で転送する。より具体的には、副制御部33は、LEDA制御部39から副制御部33へ出力されるHSYNC信号の出力タイミングに合わせて、画像データをLEDA制御部39へ転送する。この転送形式には、複数のチャンネル(CH)ごとに、異なるフォーマットを処理できる画像形成方式と、チャンネル間で共通のフォーマットのみを処理する画像形成方式とがある。
LEDA制御部39は、副制御部33からライン単位で転送される画像データに基づいて、LEDAヘッド11を発光させ、静電潜像を形成させる。つまり、LEDA制御部39は、副制御部33から転送される画像データを発光データとして扱う。LEDA制御部39は、周波数変換部70と、ラインメモリ71と、画像処理部72と、スキュー補正部73と、ラインメモリ74−0〜74−I(Iは2以上の自然数)と、を備える。
副制御部33とLEDA制御部39とは、動作クロック周波数が異なる。このため、周波数変換部70は、副制御部33からライン単位で転送される画像データをラインメモリ71に順次記録するとともに、記録した画像データをLEDA制御部39の動作クロックに基づいて順次読み出すことにより、周波数変換を行い、画像処理部72へライン単位で転送する。
画像処理部72は、周波数変換部70からライン単位で転送される画像データに画像処理を施し、スキュー補正部73へライン単位で転送する。画像処理は、例えば、内部パターンを付加する処理やトリミング処理などである。また、画像処理部72は、制御部30の制御の下、上記画像処理と同時に、入力解像度単位に応じた位置ずれ補正を行う。なお、画像処理として、例えば、ジャギー補正などのラインメモリを要する処理を行う場合、LEDA制御部39は、画像処理部72用のラインメモリを有することになる。また、画像処理部72は、PC50からの印刷データに対する画像処理を行うだけなく、制御部30の命令に従い、所定の画像データ(例えば、位置ずれ補正用パターン画像の画像データなど)を生成することもできる。
スキュー補正部73は、画像処理部72からライン単位で転送される画像データをラインメモリ74−0〜74−Iに順次に記録するとともに、ラインメモリ74−0〜74−Iのうち読み出し対象のラインメモリ74を画像位置に応じて切り替えながら順次読み出すことにより、スキュー補正を行い、LEDAヘッド11へライン単位で転送する。
なお、スキュー補正部73の画像データ読み込み時のライン周期は、スキュー補正部73の画像データ書き込み時のライン周期の1/N(Nは自然数)である。そしてスキュー補正部73は、ラインメモリ74−0〜74−Iから画像データを読み込む際、1つのラインメモリ74から同一の画像データを連続してN回読み出すことにより、画像データの副走査方向の解像度をN倍にする倍密処理を行う。スキュー補正とともに、倍密処理が行われたデータは、LEDAヘッド11に転送される。制御部30は、このときの転送速度(ライン周期)を変化させることで、画像形成速度を調整する。
また、LEDAヘッド11の種類によっては、LEDAヘッド11の配線に応じてデータの配列を変換する必要があるため、配列変換がライン全般に渡るような場合、LEDA制御部39は、配列変換用のラインメモリを有することになる。そして、スキュー補正後の画像データがこのラインメモリ上で配列変換され、LEDAヘッド11へライン単位で転送される。
LEDAヘッド11は、スキュー補正部73からライン単位で転送される画像データに基づいて、発光し、静電潜像を形成する。なお、本実施形態では、スキュー補正部73により倍密処理が行われているため、LEDAヘッド11は、画像データの副走査方向の解像度を高密度化して静電潜像を形成することができ、きめ細かな階調制御や位置合わせ制御を行うことができる。
図5は、位置ずれ補正用パターン画像の例を示す図である。本実施形態では、制御部30の制御の下、画像形成部6は、所定速度で駆動される搬送ベルト5に対して、位置ずれ補正用パターン画像を形成する。より具体的には、画像形成部6は、所定速度で駆動される搬送ベルトに対して、図5に例示されるようなラダーパターン200、200、・・・を形成する。各ラダーパターン200は、主走査方向と平行に延びるY、M、CおよびKの各色の線が、副走査方向に沿って等間隔に配置される横線パターン200Aと、副走査方向に対して45°の角度を有して延びるY、M、CおよびKの各色の線が、副走査方向に沿って等間隔に配置される斜め線パターン200Bとが組み合わされてなる。以下では、ラダーパターン200を構成する各色の線をトナーマークと呼ぶ場合がある。つまり、1つ(1組)のラダーパターン200は、8本のトナーマークの集合で構成されると捉えることもできる。図5の例では、センサ17に対応するラダーパターン200の列と、センサ18に対応するラダーパターン200の列とが、搬送ベルト5上に形成される。
さらに、図5の例では、センサ17に対応するラダーパターン200の列、および、センサ18に対応するラダーパターン200の列の各々の先頭部分には、主走査方向と平行に延びる2本のY色の線が、副走査方向に沿って等間隔に配置される検出タイミング補正用パターン110が形成される。この例では、位置ずれ補正用パターン画像とは、検出タイミング補正用パターン110とラダーパターン200とを含むが、検出タイミング補正用パターン110が形成されない形態であってもよい。
センサ17または18により、ラダーパターン200が検出される直前に、検出タイミング補正用パターン110が検出されることで、制御部30は、パターンの作像(露光)開始からセンサ17,18による検出位置に到達するまでの時間を算出する。そして、理論値と実際に算出された時間との誤差を算出し、その誤差を無くすようにLEDA制御部39を制御する。これにより、適切なタイミングでラダーパターン200を検出することができる。また、制御部30は、検出タイミング補正用パターン110の検出結果から、紙の先端と各色の画像書き出し位置を補正することもできる。画像書出し位置のずれ量は感光体ドラム9へのLEDA/レーザ光の入射角度の公差によるずれ量や、搬送ベルト5の搬送速度の変化によるずれ量によって発生し、このずれは検出タイミング補正用パターン110の検出結果に現れるため、検出タイミング補正用パターン110を検出することで、画像書出し位置の補正をすることができる。
なお、検出タイミング補正用パターン110は、第1ステーションのパターン(Y)を使用することで、センサによる検出位置までの搬送距離が長くなり、ベルト等の誤差の影響が大きくなり、補正効果が大きくなる。また、検出タイミング補正用パターン110にKの色を使用すると検出誤差が低減し、補正精度が向上する。また、検出タイミング補正用パターン110は、主走査方向と平行に延びるC、M、Y、Kの各色の線が、副走査方向に沿って等間隔で配置される横線パターンの1組のセットであってもよい。さらに、検出タイミング補正用パターン110は、1組のラダーパターン200における横線パターン200Aであってもよいし、1組のラダーパターン200であってもよい。
ここで、本実施形態に適用可能な位置ずれ補正の一例を説明する。この例では、制御部30は、上述のラダーパターン200の横線パターン200Aを構成するトナーマーク同士の間隔と、横線パターン200Aの各トナーマークと、斜め線パターン200Bの各トナーマークとを計測することで、位置ずれ補正に用いる位置ずれ量を算出する。
この例では、制御部30は、横線パターン200Aおよび斜め線パターン200Bを構成する各トナーマークの、検出部40による検出結果(A/D変換されたデータ)を一定のサンプリング周期でサンプリングし、横線パターン200Aおよび斜め線パターン200Bの各トナーマークが検出された時間間隔を計測することで、横線パターン200Aおよび斜め線パターン200Bを構成する各トナーマーク間の距離を取得できる。また、横線パターン200Aおよび斜め線パターン200Bのうち同じ色のトナーマーク間の距離を計測し、各色の距離を比較することで、位置ずれ量を算出することが可能となる。
図6を用いて、位置ずれ量の算出についてより具体的に説明する。副走査方向の位置ずれ量を算出するには、横線パターン200Aを使用し、基準色である色Kと他の色Y、MおよびCとのパターン間隔(y1,m1,c1)をそれぞれ計測する。そして、計測結果と、基準色に対する各色それぞれの理想距離とを比較することで、副走査方向の位置ずれ量を算出することができる。理想距離の値は、例えば出荷時の調整において計測した値を図示されない不揮発の記憶装置などに予め記憶させておくことが考えられる。
主走査方向の位置ずれ量を算出するには、各色について、横線パターン200Aの各トナーマークと斜め線パターン200Bの各トナーマークとの間隔(y2,k2,m2,c2)をそれぞれ計測する。斜め線パターン200Bの各トナーマークは、主走査方向に対して45°の角度を持っているため、計測された間隔の、基準色(色K)と他の色Y、MおよびCとの差分が各色Y、MおよびCそれぞれの主走査方向の位置ずれ量となる。例えば、色Yの主走査方向における位置ずれ量は、k2−y2で求められる。以上のように、ラダーパターン200を用いて各色の副走査方向および主走査方向の位置ずれ量を取得することができる。
このような位置ずれ量の算出処理は、例えば、少なくとも1つのラダーパターン200を用いて実行することが可能である。また、例えば複数のラダーパターン200を用いて、各色の位置ずれ量の算出を行うことで、位置ずれ補正処理をより精度よく行うことができる。例えば、複数のラダーパターン200を用いて算出された位置ずれ量に対して、平均値処理などの統計的処理を施して、各色の位置ずれ量を算出することが考えられる。
制御部30は、上述のようにして算出した位置ずれ量を用いて、LEDA制御部39(画像処理部72)による位置ずれ補正処理を制御する。位置ずれ補正の方法としては、公知の様々な技術を利用することができる。例えば、制御部30の制御の下、LEDA制御部39(画像処理部72)は、算出された位置ずれ量に基づき、各LEDAヘッド11Y、11M、11Cおよび11Kの点灯を画素毎に制御して各感光体ドラム9Y、9M、9Cおよび9Kに対する光書き込みの位置およびタイミングを画素毎に制御することで、位置ずれ補正処理を行うこともできる。本実施形態では、副走査方向の位置ずれ補正は、横線パターン200Aの検出結果のみを用いて行われる一方、主走査方向の位置ずれ補正は、横線パターン200Aの検出結果と、斜め線パターン200Bの検出結果とを用いて行われる。
次に、図7を参照しながら、搬送ベルト5上に形成された位置ずれ補正用パターン画像を検出するタイミングについて説明する。まず、位置ずれ補正用パターン画像の作像開始(ゲート信号アサート)と同時にパターン検出カウンタがリセットされる。次に、制御部30は、最初の割込み信号を発生させるべきタイミングT0(検出タイミング補正用パターン110を構成する1本目のY色の横線パターンが検出される位置よりも数mm手前の位置に対応)を設定し、タイミングT0に到達したときに割込み信号を生成し、同時にカウンタを再度リセットする。さらに、制御部30は、次の割込み信号を発生させるタイミングT1を設定する。
タイミングT1に到達するまでに、検出タイミング補正用パターン110の1本目のY色の横線パターンがセンサ17または18で検出されるので、センサ17または18からの出力信号がスレッシュ値を超える。このときのカウンタ値が、不図示のタイミング格納レジスタに保存される。タイミングT1に到達すると割込み信号を発生させるので、制御部30は、タイミング格納レジスタをリードし、検出タイミング補正用パターン110の1本目のY色の横線パターンの検出タイミング情報を取得する。次に、制御部30は、次の割込み信号を発生させるタイミングT2を設定する。制御部30は、これを2回繰り返す。
検出タイミング補正用パターン110の2本目のY色の横線パターンの検出が終了した後、1本目のY色の横線パターンの検出タイミング情報と、2本目のY色の横線パターンの検出タイミング情報とから、制御部30は、理想的な検出タイミングと実際の検出タイミングとの誤差を求め、この誤差に基づいて、次の割込み信号を発生させるタイミングTXを演算し、設定する。これにより、ラダーパターン200の横線パターン200Aまたは斜め線パターン200Bを検出するときには、丁度良いタイミングで割込み信号を発生することが可能になる。
タイミングTXに到達すると、制御部30は、次の割込み信号を生成する。以降は、制御部30は、ラダーパターン200の横線パターン200Aの検出結果を取得する(記憶部35にロードする)期間を規定するための割込みタイミングT3と、斜め線パターン200Bの検出結果を取得する期間を規定するための割込みタイミングT4とを繰り返し設定し、パターン検出情報を取得していく。T0やT1といった割込み間隔やパターン(トナーマーク)の幅、パターンを生成する画像形成速度といったものは、画像形成装置100としての印刷速度や搬送ベルト5の搬送速度、サンプリング周期などから総合的に決定される。
次に、図8を参照しながら、理想の画像形成速度と実際の画像形成速度について説明する。画像形成速度とは、画像を形成する速度であり、具体的には、感光体ドラム9上に静電潜像が形成される速度(LEDA制御部39による光の書き込み速度)を指す。説明の便宜上、図8では、中間転写ベルト5に形成されたトナー画像を、用紙4などの記録媒体に転写する方式の画像形成装置を例に挙げて説明する。印刷が行われる場合、トナー画像は、図8の矢印が示す経路101を通過する。ここでは、最下流の画像形成部6Kについてのみ記載している。この際、最終的に用紙4上に現れる画像(印刷画像)の副走査方向のサイズは、画像形成速度、感光体ドラム9の駆動速度(感光体速度)、中間転写ベルト5の搬送速度(搬送ベルト速度)、用紙4の搬送速度(紙速度)等に依存している。画像形成装置においては、これらの速度を、何らかの印刷基準を定めて印刷開始前に設定しておく。例えば、印刷基準として、単位時間(例えば1分)当たりの印刷枚数(つまり、印刷が行われる速度)を定め、その印刷基準を満たすように、画像形成速度、感光体速度、搬送ベルト速度、紙速度を設定することもできる。
ここでは、印刷開始前において、予め定められた印刷基準に従って算出された画像形成速度を、理想の画像形成速度と呼ぶ。一方、印刷が開始された場合に、何らかの要因により、印刷基準を満たすことができないために、印刷基準を満たすように変更した画像形成速度を、実際の画像形成速度と呼ぶ。例えば、印刷開始後、単位時間当たりの印刷枚数が基準よりも少ない場合、上述の制御部30は、基準を満たすように、各速度を変更する機能を有する。
図9は、上述の制御部30が有する機能の一例を示す機能ブロック図である。図9に示すように、制御部30は、画質調整制御部120と速度変更部130と間隔変更部140とを有する。画質調整制御部120は、検出部40による検出結果に応じて、画質調整処理を制御する。本実施形態では、画質調整制御部120は、検出部40による位置ずれ補正用パターン画像の検出結果に応じて、LEDA制御部39(画像処理部72)による位置ずれ補正処理を制御する。
速度変更部130は、予め定められた印刷基準を満たすように、画像形成速度を変更する。また、速度変更部130は、画像形成速度だけでなく、上述の感光体速度、搬送ベルト速度、および、紙速度の各々についても、予め定められた印刷基準を満たすように変更する。間隔変更部140は、速度変更部130による変更前の画像形成速度と、変更後の画像形成速度との変化量に応じて、検出部40による検出結果を取得する間隔(本実施形態では割込み間隔)を変更する。なお、割込み間隔は、不図示のカウンタにより計測(計時)される。
上述の画質調整制御部120、速度変更部130、間隔変更部140の各々の機能は、制御部30のCPUが、ROM等に格納されたプログラムをRAM上に展開して実行することにより実現されるが、これに限らず、例えば上述の画質調整制御部120、速度変更部130、間隔変更部140のうちの少なくとも一部が専用のハードウェア回路で実現される構成であってもよい。
いま、本実施形態との対比例として、画像形成速度が変更されても、割込み間隔が変更されない構成(間隔変更部140が設けられない構成)を想定する。対比例において、割込み間隔は、画像形成速度が理想の値である場合を想定して設定される。図10の例では、カウント値T=10000が、上述のラダーパターン200の横線パターン200Aの検出結果を取得する割込み間隔として設定されている。図10に示すように、実際の画像形成速度が理想の値(ここでは「100%」と表記)に等しい場合は、横線パターン200Aの各トナーマークの検出結果は、割込み間隔の中に正常に納まっている。つまり、横線パターン200Aの検出結果を取得する割込み間隔において、横線パターン200Aの各トナーマークのみが検出されている。
一方、実際の画像形成速度が理想値に比べて大きい値、例えば「133%」に変化した場合、搬送ベルトなどの像担持体上に形成される位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズ(長さ)は、画像形成速度が理想値の場合に比べて、約75%に減少する。そのため、横線パターン200Aの検出結果を取得する割込み間隔において、検出結果の取得を想定していない後続のトナーマーク(例えば斜め線パターン200Bのトナーマーク)も検出されてしまい、正常に横線パターン200Aを取得することができなくなるという問題がある。
また、実際の画像形成速度が理想値に比べて小さい値に変化した場合、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズは、画像形成速度が理想値の場合に比べて増大するので、横線パターン200Aの検出結果を取得する割込み間隔において、横線パターン200Aのトナーマークを検出できない場合も考えられ、正常に横線パターン200Aを取得することができないという問題がある。なお、例えば斜め線パターン200Bについても同様の問題が起こる。要するに、対比例では、画像形成速度が変化すると、正常に位置ずれ補正用パターン画像を検出することができないという問題がある。
そこで、本実施形態では、画像形成速度が変化しても、正常に位置ずれ補正用パターン画像を検出することを目的として、図11に示すように、制御部30(間隔変更部140)は、画像形成速度の変化量に応じて、割込み間隔を変更する。より具体的には、間隔変更部140は、速度変更部130による変更後の画像形成速度が変更前の画像形成速度よりも大きい場合は、割込み間隔を、画像形成速度が変更される前に比べて小さい値に変更し、変更後の画像形成速度が変更前の画像形成速度よりも小さい場合は、割込み間隔を、画像形成速度が変更される前に比べて大きい値に変更する。
図11の例では、実際の画像形成速度が理想値よりも大きい「133%」に変化しているので、間隔変更部140は、割込み間隔を、画像形成速度が変更される前に比べて小さい値に変更する。より具体的には、画像形成速度が理想の値(「100%」)から「133%」に増大することに伴い、搬送ベルトなどの像担持体上に形成される位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズは約75%に減少するので、間隔変更部140は、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズの変化率に合わせて、割込み間隔の時間長を、画像形成速度が変更される前に比べて75%に減らす。これにより、図11に示すように、横線パターン200Aの検出結果を取得する割込み間隔は、「カウント値T=10000」→「カウント値T=7500」に減少し、検出結果の取得を想定していない後続のトナーマークが検出されることもなく、正常に横線パターン200Aの各トナーマークを検出することができる。
以上の例では、画像形成速度が理想の値から変化した場合に、割込み間隔が変更される例を挙げて説明したが、間隔変更部140による割込み間隔の変更が行われる場面は、これに限られるものではない。例えば画像形成速度が理想の値から変更された後において、印刷を行っているうちに、何らかの要因で、印刷基準を満たさなくなってしまう場合も想定される。この場合、速度変更部130は、印刷基準を満たすよう、再び画像形成速度等を変更し、間隔変更部140は、速度変更部130による変更後の画像形成速度(2回目の変更後の画像形成速度)と、変更前の画像形成速度(1回目の変更後の画像形成速度)との変化量に応じて、割込み間隔を変更することもできる。要するに、間隔変更部140は、速度変更部130による変更前の画像形成速度と、変更後の画像形成速度との変化量に応じて、割込み間隔(検出部40による検出結果を取得する間隔)を変更する機能を有するものであればよい。
なお、上述の実施形態では、制御部30の制御の下、画像形成部6は、位置ずれ補正用パターン画像を、搬送ベルトや中間転写ベルトなどの像担持体に形成し、制御部30(画質調整制御部120)は、検出部40による検出結果に応じて、位置ずれ補正処理を制御しているが、これに限らず、例えば制御部30の制御の下、画像形成部6は、用紙4などの記録媒体上に形成される複数の色の像の濃度を補正するのに用いられる濃度ずれ補正用パターン画像を、搬送ベルトや中間転写ベルトなどの像担持体に形成し、制御部30(画質調整制御部120)は、検出部40による濃度ずれ補正用パターン画像の検出結果に応じて、濃度補正処理を制御する構成であってもよい。この構成に対しても、上述の制御部30の機能(速度変更部130、間隔変更部140)は適用可能である。つまり、請求項の「画質調整用パターン画像」は、位置ずれ補正用パターン画像に限られるものではなく、例えば濃度ずれ補正用パターン画像であってもよい。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態では、上述の間隔変更部140の代わりに、速度変更部130による変更前の画像形成速度と、変更後の画像形成速度との変化量に応じて、位置ずれ補正用パターン画像(画質調整用パターン画像の一例)の副走査方向のサイズを変更する機能(サイズ変更部)を有する点で上述の第1実施形態と相違する。以下では、第1実施形態と共通する部分については適宜説明を省略する。
制御部30は、画像形成速度が理想の値(「100%」)の場合において、上述のラダーパターン200の各トナーマークがセンサ17(18)の検出位置を通過する際に、センサ17(18)から出力される信号が、当該トナーマークを検出可能なスレッシュ値を超えるように、当該トナーマークの副走査方向のサイズを設定する。図12(a)の例では、画像形成速度が理想の値であるため、搬送ベルト5などの像担持体上に形成されたラダーパターン200のトナーマークの副走査方向のサイズは、センサ17(18)がトナーマークを検出可能なサイズX1となり、ラダーパターン200の各トナーマークは正常に検出される。つまり、位置ずれ補正用パターン画像の検出は正常に行われる。
いま、本実施形態との対比例として、画像形成速度が変更されても、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズが変更されない構成(上述のサイズ変更部が設けられない構成)を想定する。この構成では、図12(b)に示すように、速度変更部130により画像形成速度が150%に変更(100%→150%に変更)された場合、像担持体上に形成される位置ずれ補正用パターン画像全体が副走査方向に縮んでしまい、像担持体上に形成されたトナーマークの副走査方向のサイズX2は、センサ17(18)がトナーマークを検出可能なサイズX1を下回るので、当該トナーマークがセンサ17(18)の検出位置を通過する際に、センサ17(18)から出力される信号はスレッシュ値を超えることはできず、当該トナーマークを検出することができない。つまり、対比例では、画像形成速度が変更されると、位置ずれ補正用パターン画像を正常に検出することができないという問題がある。
そこで、本実施形態におけるサイズ変更部は、速度変更部130による変更前の画像形成速度と、変更後の画像形成速度との変化量に応じて、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズを変更する。より具体的には、サイズ変更部は、速度変更部130による変更後の画像形成速度が変更前の画像形成速度よりも大きい場合は、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズを、画像形成速度が変更される前よりも拡大する一方、変更後の画像形成速度が変更前の画像形成速度よりも小さい場合は、位置ずれ補正用パターン画像の副走査方向のサイズを、画像形成速度が変更される前よりも縮小する。つまり、サイズ変更部による位置ずれ補正用パターン画像のサイズの変更量は、速度変更部130による画像形成速度の変更量に比例する。
例えば、図12(c)に示すように、速度変更部130により画像形成速度が150%に変更(100%→150%に変更)された場合、像担持体上に形成される位置ずれ補正用パターン画像全体が副走査方向に縮むものの、サイズ変更部は、ラダーパターン200の各トナーマークの副走査方向のサイズを、画像形成速度が150%に変更される前に比べて拡大することにより、像担持体上に形成されるトナーマークの副走査方向のサイズを、センサ17(18)がトナーマークを検出可能なサイズX1以上にすることもできる。したがって、画像形成速度が変更されても、位置ずれ補正用パターン画像を正常に検出することができる。
本実施形態では、上述のサイズ変更部の機能は、制御部30のCPUがROM等に格納されたプログラムをRAM上に読み出して展開実行することにより実現される(つまり、制御部30がサイズ変更部の機能を有する)が、これに限らず、上述のサイズ変更部の機能を専用のハードウェア回路で実現する構成であってもよい。また、上述の第1実施形態と同様に、例えば制御部30の制御の下、画像形成部6は、用紙4などの記録媒体上に形成される複数の色の像の濃度を補正するのに用いられる濃度ずれ補正用パターン画像を、搬送ベルトや中間転写ベルトなどの像担持体に形成し、画質調整制御部120は、検出部40による濃度ずれ補正用パターン画像の検出結果に応じて、濃度補正処理を制御する構成であってもよい。この構成に対しても、上述のサイズ変更部の機能は適用可能である。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に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内で種々の変形が可能である。また、上述の各実施形態や変形を任意に組み合わせることも可能である。
なお、上述の各実施形態の画像形成装置で実行されるプログラム(制御部30のCPUが実行するプログラム)は、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−R、DVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。
さらに、上述の各実施形態の画像形成装置で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態の画像形成装置で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
6 画像形成部
11 LEDAヘッド
30 制御部
32 作像プロセス部
33 副制御部
34 操作部
35 記憶部
36 プリントジョブ管理部
37 定着部
38 読取部
39 LEDA制御部
40 検出部
60 ページメモリ
70 周波数変換部
71 ラインメモリ
72 画像処理部
73 スキュー補正部
74 ラインメモリ
100 画像形成装置
120 画質調整制御部
130 速度変更部
140 間隔変更部
特開2005−031263号公報

Claims (5)

  1. 所定速度で駆動される像担持体上に画質調整用パターン画像を形成する画像形成部と、
    前記画質調整用パターン画像を検出する検出部と、
    前記検出部による検出結果に応じて、画質調整処理を制御する画質調整制御部と、
    画像を形成する速度を示す画像形成速度を変更する速度変更部と、
    前記速度変更部による変更前の前記画像形成速度と、変更後の前記画像形成速度との変化量に応じて、前記検出部による検出結果を取得する間隔を変更する間隔変更部と、を備える、
    画像形成装置。
  2. 前記間隔変更部は、前記速度変更部による変更後の前記画像形成速度が変更前の前記画像形成速度よりも大きい場合は、前記間隔を、前記画像形成速度が変更される前よりも小さい値に変更する一方、変更後の前記画像形成速度が変更前の前記画像形成速度よりも小さい場合は、前記間隔を、前記画像形成速度が変更される前よりも大きい値に変更する、
    請求項1の画像形成装置。
  3. 前記画像形成部は、前記所定速度で駆動される前記像担持体または記録媒体に対して複数の色の画像を重ね合わせて形成し、
    前記画質調整用パターン画像は、前記複数の色の像の位置ずれを補正するのに用いられる位置ずれ補正用パターン画像であり、
    前記画質調整制御部は、前記検出部による前記位置ずれ補正用パターン画像の検出結果に応じて、位置ずれ補正処理を制御する、
    請求項1の画像形成装置。
  4. 前記画像形成部は、前記所定速度で駆動される前記像担持体または記録媒体に対して複数の色の画像を重ね合わせて形成し、
    前記画質調整用パターン画像は、前記複数の色の像の濃度を補正するのに用いられる濃度ずれ補正用パターン画像であり、
    前記画質調整制御部は、前記検出部による前記濃度ずれ補正用パターン画像の検出結果に応じて、濃度補正処理を制御する、
    請求項1の画像形成装置。
  5. 所定速度で駆動される像担持体上に画質調整用パターン画像を形成する画像形成部と、
    前記画質調整用パターン画像を検出する検出部と、
    前記検出部による検出結果に応じて、画質調整処理を制御する画質調整制御部と、
    画像を形成する速度を示す画像形成速度を変更する速度変更部と、
    前記速度変更部による変更前の前記画像形成速度と、変更後の前記画像形成速度との変化量に応じて、前記画質調整用パターン画像の副走査方向のサイズを変更するサイズ変更部と、を備える、
    画像形成装置。
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