図1は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図2は図1の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置1は、ブラック(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)の4色のトナー(現像剤)を重ね合わせてフルカラー画像を形成するカラー印字処理、およびブラック(K)のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する単色印字処理を選択的に実行する画像形成装置である。この画像形成装置1では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令(印字指令)がメインコントローラ51に与えられると、このメインコントローラ51からの指令に応じてエンジンコントローラ52がエンジン部EG各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、複写紙、転写紙、用紙およびOHP用透明シートなどのシート(記録材)Sに画像形成指令に対応する画像を形成する。
図1において、本実施形態の画像形成装置1は、ハウジング本体2と、ハウジング本体2の前面(同図の右手側面)に開閉自在に装着された第1の開閉部材3と、ハウジング本体2の上面に開閉自在に装着された第2の開閉部材(排紙トレイを兼用している)4とを有している。また、第1の開閉部材3には、開閉蓋3aがハウジング本体2の前面に開閉自在に装着されている。なお、この開閉蓋3aは第1の開閉部材3と連動して、または独立して開閉可能となっている。
ハウジング本体2内には、電源回路基板、メインコントローラ51およびエンジンコントローラ52を内蔵する電装品ボックス5が設けられている。また、画像形成ユニット6、送風ファン7、転写ベルトユニット9および給紙ユニット10もハウジング本体2内に配設されている。一方、第1の開閉部材3側には、2次転写ユニット11、定着ユニット12およびシート搬送機構13が配設されている。なお、この実施形態では、画像形成ユニット6および給紙ユニット10内の消耗品は、装置本体に対して着脱自在に構成されている。そして、これらの消耗品および転写ベルトユニット9については、それぞれ取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。
転写ベルトユニット9は、ハウジング本体2の下方に配設され図示しない駆動モータにより回転駆動される駆動ローラ14と、駆動ローラ14の斜め上方に配設される従動ローラ15と、この2本のローラ14、15間に張架されて図示矢印方向D16へ循環駆動される中間転写ベルト16と、中間転写ベルト16の表面に当接されるクリーニング部17とを備えている。この従動ローラ15は駆動ローラ14に対して斜め上方(図1中の左手上方)に配置されている。このため、中間転写ベルト16は傾斜状態のまま方向D16に回転移動する。また、中間転写ベルト16を駆動した際のベルト搬送方向D16が下向き(図1の右下向き)になるベルト面16aは下方に位置している。本実施形態においては、ベルト面16aがベルト駆動時のベルト張り面(駆動ローラ14により引っ張られる面)となっており、後述する各色の潜像担持体20の周速V20よりも速い周速V16(例えば=1.03×V20)を有している。このように中間転写ベルト16の周速V16を各潜像担持体20の周速V20よりも速くなるように設定することで、潜像担持体20は中間転写ベルト16に引っ張られるようにして駆動している。
上記駆動ローラ14および従動ローラ15は支持フレーム9aに回転自在に支持されている。この支持フレーム9aの下端には、回動部9bが形成されるとともに、ハウジング本体2に設けられた回動軸(回動支点)2bに嵌合されている。これにより、支持フレーム9aはハウジング本体2に対して回動自在となっている。一方、支持フレーム9aの上端には、ロックレバー9cが回動自在に設けられるとともに、ハウジング本体2に設けられた係止軸2cに係止可能にされている。
駆動ローラ14は、2次転写ユニット11を構成する2次転写ローラ19のバックアップローラを兼ねている。駆動ローラ14の周面には、図1に示すように、厚さ3mm程度、体積抵抗率が105Ω・cm以下のゴム層14aが形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、図示を省略する2次転写バイアス発生部から2次転写ローラ19を介して供給される2次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ローラ14に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層14aを設けることにより、2次転写部へシートSが進入する際の衝撃が中間転写ベルト16に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。
また、本実施形態においては、駆動ローラ14の径を従動ローラ15の径より小さくしている。これにより、2次転写後のシートSがシートS自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ローラ15をクリーニング部17のバックアップローラとして兼用させている。このクリーニング部17は、搬送方向下向きのベルト面16a側に設けられており、図1に示すように、残留トナーを除去するクリーニングブレード17aと、除去したトナーを搬送するトナー搬送部材とを備えている。そして、クリーニングブレード17aは従動ローラ15への中間転写ベルト16の巻きかけ部において中間転写ベルト16に当接して2次転写後に中間転写ベルト16の表面に残留しているトナーをクリーニング除去する。
また、中間転写ベルト16の搬送方向下向きのベルト面16a裏面には、後述する各画像形成ステーションY,M,C,Kの潜像担持体20に対向して1次転写ローラ21aを配置してなる1次転写ユニット21が設けられている。この1次転写ユニット21では、4つの1次転写ローラ21aがリンクバー21bに対して回転自在に軸支されている。これらの1次転写ローラ21aは図示を省略する1次転写バイアス発生部と電気的に接続されており、適当なタイミングで1次転写バイアス発生部から1次転写バイアスが印加される。
このリンクバー21bは、ブラック(K)の画像形成ステーションKの潜像担持体20に対向して配置された1次転写ローラ21aを回動中心として、矢印方向D21に回動自在に設けられている。そして、図示を省略するアクチュエータを作動させることでリンクバー21bが回動してイエロー(Y)、マゼンタ(M)およびシアン(C)の画像形成ステーションY,M,Cの潜像担持体20に対向して配置された1次転写ローラ21aが潜像担持体20に向かって近接し、また潜像担持体20から離間移動する。このため、各1次転写ローラ21aが潜像担持体20に向かって近接移動すると、中間転写ベルト16を挟んで該潜像担持体20に当接する(図1中の実線)。そして、この当接位置が1次転写位置となっており、後述するように該1次転写位置でトナー像が中間転写ベルト16に転写される。逆に、各1次転写ローラ21aが潜像担持体20から離間移動すると、画像形成ステーションY,M,Cの潜像担持体20と中間転写ベルト16とは互いに離間する(図1中の破線)。一方、ブラック(K)の画像形成ステーションKの潜像担持体20に対向して配置された1次転写ローラ21aについては、中間転写ベルト16を挟んで該潜像担持体20に当接されたまま回転するように構成されている。したがって、図1の実線で示すように、全1次転写ローラ21aを潜像担持体20側に位置させることでカラー印字処理が実行可能となる。一方、同図の破線で示すように、ブラック用の1次転写ローラ21aを残して他の1次転写ローラ21aを潜像担持体20から離間させることでモノクロ印字処理のみを実行しつつ画像形成ステーションY,M,Cを非印字状態とすることができる。
また、転写ベルトユニット9の支持フレーム9aには、駆動ローラ14に近接してテストパターンセンサ18が設置されている。このテストパターンセンサ18は、いわゆる反射方式の光センサであり、中間転写ベルト16の表面に向けて光を照射する投光部(図示省略)と、中間転写ベルト16の表面や後述するレジストパターン像により反射された光を受光する受光部(図示省略)を備えている。そして、投光部から転写媒体上のレジストパターン像に光が照射される一方、該レジストパターン像からの光が受光部で受光されて該受光部での受光量に対応する信号がテストパターンセンサ18から出力される。そして、テストパターンセンサ18からの出力信号に基づき中間転写ベルト16上の各色トナー像の位置決めを行うとともに、各色トナー像の濃度を検出し、各色画像の色ずれや画像濃度を補正する。また、この実施形態では、上記センサ18に加えて、中間転写ベルト16の特徴部位(例えば幅方向に突設された突起部)を検出する垂直同期センサ60(図2)が支持フレーム9aに取り付けられている。このため、中間転写ベルト16の特徴部位がセンサ60を通過するたびに垂直同期信号(基準信号)が出力される。
画像形成ユニット6は、複数(本実施形態では4つ)の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションY(イエロー用),M(マゼンタ用),C(シアン用),K(ブラック用)を備えている。各画像形成ステーションY,M,C,Kにはそれぞれ、感光体ドラムからなる潜像担持体20が設けられている。また、各潜像担持体20の周囲には、帯電部22、像書込部23および現像部24が配設されている。そして、これらの機能部によって帯電動作、潜像形成動作およびトナー現像動作が実行される。なお、現像部24は、画像形成ステーションKのみに符号を付けて他の画像形成ステーションについては構成が同一のため符号を省略する。また、各画像形成ステーションY,M,C,Kの配置順序は任意である。
そして、各画像形成ステーションY,M,C,Kの潜像担持体20が1次転写位置で中間転写ベルト16の搬送方向下向きのベルト面16aに当接されるようにされ、その結果、各画像形成ステーションY,M,C,Kも駆動ローラ14に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。また、各潜像担持体20は、図示矢印D20に示すように、中間転写ベルト16の搬送方向に所定周速V20で回転駆動される。なお、この実施形態では、潜像担持体20の回転方向D20において、潜像担持体20の周長は最小サイズのシート長、例えば葉書サイズよりも短くなっている。
帯電部22は、その表面が弾性ゴムで構成された帯電ローラ22aを備えている。この帯電ローラ22aは帯電位置で潜像担持体20の表面と当接して従動回転するように構成されており、潜像担持体20の回転動作に伴って潜像担持体20に対して従動方向に周速V22a(=V20)で従動回転する。また、この帯電ローラ22aは帯電バイアス発生部(図示省略)に接続されており、帯電バイアス発生部からの帯電バイアスの給電を受けて帯電位置で潜像担持体20の表面を帯電させる。さらに、この実施形態では、帯電部22の構成部品としてクリーニングローラ22bがさらに設けられている。
像書込部23は、発光ダイオードやバックライトを備えた液晶シャッタ等の素子を潜像担持体20の軸方向に列状に配列したアレイ状書込ヘッドを用いており、潜像担持体20から離間配置されている。また、アレイ状書込ヘッドは、レーザー走査光学系よりも光路長が短くてコンパクトであり、潜像担持体20に対して近接配置が可能であり、装置全体を小型化できるという利点を有する。本実施形態においては、各画像形成ステーションY,M,C,Kの潜像担持体20、帯電部22および像書込部23を交換カートリッジ6Y,6M,6C,6K(図2)としてユニット化することにより、アレイ状書込ヘッドの位置決めを保持する構成とし、交換カートリッジの交換時にはアレイ状書込ヘッドを含めて交換し、新たな交換カートリッジに対して光量調整や位置決めを行って再使用を行う構成としている。また、各交換カートリッジ6Y,6M,6C,6Kには、該交換カートリッジに関する情報を記憶するための不揮発性メモリ91〜94がそれぞれ設けられている。そして、各交換カートリッジに設けられた送受信部53Y,53M,53C,53Kと、本体側に設けられた送受信部522Y,522M,522C,522Kとがそれぞれ互いに近接配置され、エンジンコントローラ52のCPU521とメモリ91〜94との間で無線通信が行われる。こうすることで、各交換カートリッジに関する情報がCPU521に伝達されるとともに、各メモリ91〜94内の情報が更新記憶される。
次に、現像部24の詳細について、画像形成ステーションKを代表して説明する。本実施形態においては、各画像形成ステーションY,M,C,Kが斜め方向に配設され、かつ潜像担持体20が中間転写ベルト16の搬送方向下向きのベルト面16aに当接される関係上、トナー貯留容器26を斜め下方に傾斜して配置している。そのため、現像部24として特別の構成を採用している。すなわち、現像部24は、トナー(図1のハッチング部)を貯留するトナー貯留容器26と、このトナー貯留容器26内に形成されたトナー貯留部27と、トナー貯留部27内に配設されたトナー撹拌部材29と、トナー貯留部27の上部に区画形成された仕切部材30と、仕切部材30の上方に配設されたトナー供給ローラ31と、仕切部材30に設けられトナー供給ローラ31に当接されるブレード32と、トナー供給ローラ31および潜像担持体20に当接して周速V33で回転する現像ローラ33と、現像ローラ33に当接される規制ブレード34とから構成されている。
潜像担持体20は中間転写ベルト16の搬送方向D16に回転される。また、現像ローラ33および供給ローラ31は、図示矢印D33に示すように、潜像担持体20の回転方向D20とは逆方向に回転駆動される。一方、撹拌部材29は供給ローラ31の回転方向とは逆方向に回転駆動される。このため、トナー貯留部27において撹拌部材29により撹拌、運び上げられたトナーは、仕切部材30の上面に沿ってトナー供給ローラ31に供給される。また、こうして供給されたトナーはブレード32と摺擦して供給ローラ31の表面凹凸部への機械的付着力と摩擦帯電力による付着力によって、現像ローラ33の表面に供給される。そして、現像ローラ33に供給されたトナーは規制ブレード34により所定厚さの層厚に規制される。さらに、こうして薄層化されたトナー層は、潜像担持体20へと搬送される。そして、現像ローラ33と電気的に接続された現像バイアス発生部525から現像ローラ33に印加される現像バイアスによって、現像ローラ33と潜像担持体20とが当接する現像位置において、正規帯電トナーが現像ローラ33から潜像担持体20に移動して、像書込部23により形成された静電潜像が顕像化される。
また、この実施形態では、上記のようにしてトナー現像を実行するとともに、現像ローラ33によって潜像担持体20上の残留トナーを回収する、いわゆる現像同時クリーニングを行っている。このように現像位置において、1次転写後に潜像担持体20の表面に残存するトナーを回収するクリーナレスシステムが構成されている。
給紙ユニット10は、シートSが積層保持されている給紙カセット35と、給紙カセット35からシートSを一枚ずつ給送するピックアップローラ36とからなる給紙部を備えている。第1の開閉部材3内には、2次転写部へのシートSの給紙タイミングを規定するレジストローラ対37と、駆動ローラ14および中間転写ベルト16に圧接される2次転写手段としての2次転写ユニット11と、定着ユニット12と、シート搬送機構13と、排紙ローラ対39と、両面プリント用搬送路40を備えている。
2次転写ユニット11では、2次転写ローラ19が中間転写ベルト16に対して離当接自在に設けられるとともに、2次転写ローラ19を離当接駆動する2次転写ローラ駆動機構111が設けられている。なお、2次転写ローラ駆動機構111では、その一端に2次転写ローラ19が回転自在に取り付けられた回動レバー42が固定軸41に回動自在に枢支されている。また、その回動レバー42の他端と第1の開閉部材3との間にスプリング43が配設されており、その付勢力によって2次転写ローラ19は図示矢印方向に移動し、中間転写ベルト16および駆動ローラ14に押圧されている。また、2次転写ローラ駆動機構111は偏心カム44を有しており、この偏心カム44は回動レバー42のスプリング43側に設けられている。そして、図示を省略するクラッチを介して駆動モータの駆動力によって偏心カム44が回転すると、回動レバー42がスプリング43に抗して回動し、2次転写ローラ19を中間転写ベルト16から離間させる。
定着ユニット12は、ハロゲンヒータ等の発熱体を内蔵して回転自在な加熱ローラ45と、この加熱ローラ45を押圧付勢する加圧ローラ46と、加圧ローラ46に揺動可能に配設されたベルト張架部材47と、加圧ローラ46とベルト張架部材47間に張架された耐熱ベルト49を有している。そして、シートSに2次転写された画像は、加熱ローラ45と耐熱ベルト49で形成するニップ部で所定の温度でシートSに定着される。本実施形態においては、中間転写ベルト16の斜め上方に形成される空間、換言すれば、中間転写ベルト16に対して画像形成ユニット6と反対側の空間に定着ユニット12を配設することが可能になり、電装品ボックス5、画像形成ユニット6および中間転写ベルト16への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正処理を行う頻度を少なくすることができる。
また、こうして定着処理を受けたシートSは排紙ローラ対39を経由して装置本体の上面部に設けられた第2の開閉部材(排紙トレイ)4に搬送される。また、シートSの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートSの後端部が排紙ローラ対39後方の反転位置まで搬送されてきた時点で排紙ローラ対39の回転方向を反転し、これによりシートSは両面プリント用搬送路40に沿って搬送される。そして、レジストローラ対37の手前で再び搬送経路に乗せられるが、このとき、2次転写領域において中間転写ベルト16と当接して画像を転写されるシートSの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートSの両面に画像を形成することができる。
また、この装置1では、図2に示すように、メインコントローラ51のCPU511により制御される表示部54を備えている。この表示部54は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、CPU511からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
なお、図2において、符号513はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース512を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ51に設けられた画像メモリである。また、符号523はCPU521が実行する演算プログラムやエンジン部EGを制御するための制御データなどを記憶するためのROM、また符号524はCPU521における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するRAMである。特に、この実施形態では、次に説明する色ずれ補正処理のためのレジストパターン像の位置情報を求めるために、各色のレジストパターン像をテストパターンセンサ18により検出するためのパターン検出用閾値情報を記憶するメモリ空間523Y,523M,523C,523KがROM523に設定されている。そして、メモリ空間523Y,523M,523C,523Kにイエロートナー用閾値TH(Y)、マゼンタトナー用閾値TH(M)、シアントナー用閾値TH(C)およびブラックトナー用閾値TH(K)がそれぞれパターン検出用閾値情報として予め記憶されている。また、中間転写ベルト16の表面状態をテストパターンセンサ18により検出するための下地検出用閾値情報を記憶するメモリ空間523BがROM523に設定されており、そのメモリ空間523Bに下地検出用閾値TH(BT)が下地検出用閾値情報として予め記憶されている。つまり、下地検出用閾値TH(BT)は、中間転写ベルト16の表面が汚れたり、損傷することなく、ベルト表面状態が適正範囲に収まっていることを確認するための基準である。このように本実施形態ではROM523が本発明の「下地検出用記憶部」および「パターン検出用記憶部」として機能している。
図4は図1の画像形成装置の動作を示すフローチャートであり、中間転写ベルトの表面状態の取得処理、レジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理を示している。また、図5は中間転写ベルトの表面状態の取得動作を示す模式図である。さらに、図6は色ずれ補正のためのパターン検出動作を示す模式図である。この装置では、電源投入時やカートリッジ交換などの適当なタイミングでレジストパターン像を用いた色ずれ補正処理が実行される。より具体的には、ROM523に記憶されている色ずれ補正に関するプログラムにしたがってエンジンコントローラ52のCPU521が本発明の「表面状態取得手段」および「パターン形成制御手段」として機能して装置各部を以下のように制御して中間転写ベルトの表面状態の取得処理、レジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理を実行する。以下、図4ないし図6を参照しつつ中間転写ベルトの表面状態の取得処理、レジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理について説明する。
まず、レジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理に先立って、ステップS1〜S6が実行されて中間転写ベルトの表面状態が取得される。すなわち、ステップS1で駆動モータ(図示省略)による駆動ローラ14の回転駆動が開始され、中間転写ベルト16が矢印方向D16へ循環駆動される。また、中間転写ベルト16の回転開始から回転時間の検出を開始して中間転写ベルト16の移動距離を演算する。そして、ステップS2で中間転写ベルト16の移動時間が所定時間(Pstart)に達してパターン形成領域Rpの先頭位置がテストパターンセンサ(光センサ)18の位置まで移動するのを待って、テストパターンセンサ18の投光部(図示省略)を点灯させてテストパターンセンサ18による中間転写ベルト16の表面状態の検出を開始とする(ステップS3)。
また、中間転写ベルト16の搬送方向D16への移動に伴ってパターン形成領域Rpがテストパターンセンサ18を通過するとともに、パターン形成領域Rpで反射された光がテストパターンセンサ18の受光部(図示省略)で受光される。そして、テストパターンセンサ18から出力される信号の電圧レベルが受光量に応じて変化する。このため、電圧レベルを検出することでパターン形成領域Rpの表面状態を下地情報として取得することができる。より具体的には、この実施形態では、ROM523のメモリ空間523Bから下地検出用閾値TH(BT)を読み出し、これを下地検出用閾値情報として設定するとともに、図5の実線で示すように、検出される電圧レベルが所定のレベル、つまり下地検出用閾値TH(BT)以上であることを確認することでパターン形成領域Rpの表面状態が適正範囲に収まっていることを確認する(ステップS4)。
こうした確認を電圧レベルの検出開始(ステップS3)から所定の時間(haba)だけ経過するまで継続して行う(ステップS5)。この「所定の時間(haba)」は搬送方向(移動方向)D16におけるパターン形成領域Rpの長さに対応する時間であり、時間(haba)だけ継続して電圧レベルの検出・確認を行うことでパターン形成領域Rpの全面が正常な表面状態となっていることを確認することができる。そして、該確認が完了すると、ステップS6でテストパターンセンサ18の投光部を消灯し、中間転写ベルト16の表面状態の取得処理を完了する。
次に、上記のようにしてパターン形成領域Rpが全面にわたって適正な表面状態となっていることを確認すると、エンジンコントローラ52のCPU521からの制御指令にしたがって画像形成ステーションY,M,C,Kでレジストパターン像が形成されるとともに、中間転写ベルト16のパターン形成領域Rpにレジストパターン像が形成される(ステップS7)。ここで、レジストパターン像の形状、寸法、間隔、配列、個数などについては任意であり、種々の態様が従来より数多く提案されている。この実施形態では、例えば、図6に示すように、中間転写ベルト16の表面の一部に中間転写ベルト16の搬送方向D16に直交する方向(主走査方向)に平行に延びる帯状形状(例えば幅0.5mm)のレジストパターン像を、K、C、M、Yの順に搬送方向(副走査方向)D16にそれぞれ所定間隔(例えば0.5mm)の間隔をおいて形成している。なお、同図には、ブラックのレジストパターン像RP(K)、シアンのレジストパターン像RP(C)、マゼンタのレジストパターン像RP(M)、イエローのレジストパターン像RP(Y)およびブラックのレジストパターン像RP(K)のみが図示されているが、各色について複数本ずつ形成している。
こうしてレジストパターン像の全部または一部を形成すると、テストパターンセンサ(光センサ)18の投光部(図示省略)を点灯させてテストパターンセンサ18によるレジストパターン像の検出を可能とする(ステップS8)。すなわち、上記のようにして中間転写ベルト16上に形成されたレジストパターン像RP(K)、RP(C)、RP(M)、RP(Y)は中間転写ベルト16の移動とともに搬送方向D16に移動してテストパターンセンサ18を通過する。このとき、テストパターンセンサ18の受光部(図示省略)で受光され、テストパターンセンサ18から出力される信号の電圧レベルが受光量に応じて変化する。このため、電圧レベルを計測することでテストパターンセンサ18を各レジストパターン像が通過するタイミングを測定することができ、レジストパターン像の位置情報を取得することができる。そして、その位置情報に基づきレジストパターン像の相互間隔を求めることが可能となる。
また、この実施形態では、各色ごとに出力信号の電圧レベルの変化が相違することに着目して各色ごとにパターン検出に適したイエロートナー用閾値TH(Y)、マゼンタトナー用閾値TH(M)、シアントナー用閾値TH(C)およびブラックトナー用閾値TH(K)をそれぞれ予め求め、パターン検出用閾値情報としてROM523に記憶している。そして、各色ごとにパターン検出用閾値情報に基づきレジストパターン像の位置情報を取得する。例えばブラックトナーのレジストパターン像RP(K)がテストパターンセンサ18に達すると、該センサ18によるレジストパターン像RP(K)の検出を行うとともに、図6に示すように、センサ18からの出力信号の電圧レベルとトナー用閾値TH(K)とを対比してレジストパターン像RP(K)の位置情報を取得する。なお、他のトナー色についても全く同様である。そして、全てのレジストパターン像について位置情報が得られると、それらの位置情報に基づき色ずれ補正を行う(ステップS9)。
一方、例えば図5の破線で示すように、検出される電圧レベルが下地検出用閾値TH(BT)を下回っている、つまりパターン形成領域Rpの下地が汚れているなどによりセンサ18における受光量が低下している場合(ステップS4で「NO」)、パターン形成領域Rpの表面状態が不良であると判断するとともに、テストパターンセンサ18の投光部を消灯し、中間転写ベルト16の表面状態の取得処理を完了する(ステップS10)。そして、中間転写ベルト16を初期位置で停止させるとともに、所定時間(Pstart)を次式
Pstart=Pstart+haba
に基づき変更する(ステップS11)。これによりパターン形成領域Rpが搬送方向D16において時間(haba)に相当する距離、つまりパターン形成領域の長さ分だけ変更されることとなる。そして、ステップS1に戻って中間転写ベルト16の表面状態の取得処理を繰り返す。これによって、新たなパターン形成領域Rpについて中間転写ベルト16の表面状態の取得処理(ステップS1〜S6)、レジストパターン像の形成(ステップS7)・検出(ステップS8)および色ずれ補正処理(ステップS9)を実行する。
以上のように、この実施形態によれば、レジストパターン像の形成前に、テストパターンセンサ18により中間転写ベルト16、特にパターン形成領域Rpの表面を検出して下地情報を得ている。そして、この下地情報に基づきパターン形成領域Rpの表面状態を取得するとともに、さらに該表面状態に基づきレジストパターン像の形成処理を制御する。このように、レジストパターン像を形成する予定のパターン形成領域Rpの表面状態が十分に考慮された上で、レジストパターン像を形成しているので、レジストパターン像の位置検出を高精度に行うことができる。その結果、色ずれ補正を適切に行うことができ、色ずれや色調低下などの発生を確実に防止することができる。
また、その下地情報に基づき中間転写ベルト16のパターン形成領域Rpが汚れたり、損傷した結果、該領域Rpでのベルト表面状態が適正範囲に収まっていないことを確認すると、レジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理を中止している。このため、無駄なトナー消費や色ずれ補正時間を抑えることができる。また、必要に応じてエラーメッセージを表示部54に表示させてユーザに知らせるようにしてもよい。
また、上記のようにしてレジストパターン像の形成処理が中止されたときには、パターン形成領域Rpを変更するとともに、レジストパターン像を変更後のパターン形成領域Rpに新たに形成している。このように異なるパターン形成領域Rpを用いてレジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理を実行しているので、色ずれ補正の実効性を高めることができる。
さらに、上記実施形態では、パターン検出に適したイエロートナー用閾値TH(Y)、マゼンタトナー用閾値TH(M)、シアントナー用閾値TH(C)およびブラックトナー用閾値TH(K)をそれぞれ予め求め、パターン検出用閾値情報として用いてレジストパターン像の位置情報を検出しているため、トナー色ごとにセンサ18からの出力信号の電圧レベルが図6に示すように相違した場合でも、各トナー色とも最適なパターン検出用閾値情報に基づきレジストパターン像の位置情報を検出することができる。
ところで、上記実施形態では、これらのパターン検出用閾値情報を予め求めておき、ROM523に記憶しているが、次のように閾値設定用パターン像(以下「サンプルパターン」という)を形成して各色のパターン検出用閾値情報を求めるように構成してもよい。以下、図7および図8を参照しつつ本発明の他の実施形態について説明する。
図7は本発明にかかる画像形成装置の他の実施形態を示す図である。この実施形態の特徴はレジストパターン像を形成する前に各色のサンプルパターン像を形成するとともに、該サンプルパターン像の検出結果に基づき各色のパターン検出用閾値情報を更新・記憶する検出処理回路55を追加した点である。なお、その他の基本的構成は図1の実施形態と同一であるため、それらについては同一あるいは相当の符号を付し、それらの説明は省略する。
この検出処理回路55は、同図に示すように、テストパターンセンサ18の受光部に対してピークホールド回路551およびボトムホールド回路552が接続されており、受光部から出力される信号の電圧レベルの最大値および最小値がピークホールド回路551およびボトムホールド回路552によりそれぞれ検出される。また、それらの最大値および最小値はA/D変換部553によりデジタル値に変換された後、閾値設定回路554に入力される。この閾値設定回路554は電圧レベルの最大値および最小値に基づきパターン検出用閾値情報を決定する回路であり、例えば、これらの平均値をパターン検出用閾値情報としてバッファ555に書き込む。また、こうしたパターン検出用閾値情報の決定後に閾値設定回路554はピークホールド回路551およびボトムホールド回路552にリセット信号を与えて各回路に保持されている値をクリアする。さらに、閾値設定回路554はレジストパターン像の位置検出を行う際には、そのレジストパターン像のトナー色に対応するパターン検出用閾値情報をバッファ555から読み出し、D/A変換部556を介して比較器557に入力する。そして、この比較器557はテストパターンセンサ18からの出力信号の電圧レベルをパターン検出用閾値情報と比較し、その比較結果をパターン検出信号としてCPU521に出力する。
図8は図7の検出処理回路の動作を示す模式図である。上記のように構成された検出処理回路55によるパターン検出用閾値情報の更新・記憶を行う際には、レジストパターン像を形成する場合と同様にして各色のサンプルパターン像を中間転写ベルト16上に形成する。すなわち、エンジンコントローラ52のCPU521からの制御指令にしたがって画像形成ステーションY,M,C,Kでサンプルパターン像が形成されるとともに、中間転写ベルト16に転写されて中間転写ベルト16の表面の一部(パターン形成領域Rp)に各色のサンプルパターン像SP(K)、SP(C)、SP(M)、SP(Y)が同図に示すように搬送方向(副走査方向)に所定間隔を隔てて形成される。これらのサンプルパターン像SP(K)、SP(C)、SP(M)、SP(Y)についても、その形状、寸法、間隔、配列、個数などについては任意である。
こうしてサンプルパターン像SP(K)、SP(C)、SP(M)、SP(Y)を形成すると、テストパターンセンサ18の投光部(図示省略)を点灯させてテストパターンセンサ18によるサンプルパターン像SP(K)、SP(C)、SP(M)、SP(Y)の検出を可能とする。そして、中間転写ベルト16上に形成されたサンプルパターン像SP(K)、SP(C)、SP(M)、SP(Y)が中間転写ベルト16の移動とともに搬送方向D16に移動してテストパターンセンサ18を通過すると、各色のパターン検出用閾値情報が求められてバッファ555に更新・記憶される。なお、いずれにトナー色についても基本的に同一動作であるため、ここで、ブラックについてのみ説明する。
ブラックのサンプルパターン像SP(K)がテストパターンセンサ18を通過する間に、センサ18の受光部から出力される信号の電圧レベルの最大値PV(K)および最小値BV(K)がピークホールド回路551およびボトムホールド回路552によりそれぞれ検出される。そして、閾値設定回路554は最大値PV(K)および最小値BV(K)に基づき最新のブラックトナー用閾値TH(K)を決定し、バッファ555中のバッファ(K)に書き込む。これによってブラックについて既存のパターン検出用閾値情報が更新される。また、こうしてブラックのパターン検出用閾値情報の更新が完了すると、ピークホールド回路551およびボトムホールド回路552をリセットする。なお、その他のトナー色についてもブラックと同様にして最新のトナー用閾値TH(C)、TH(M)、TH(Y)を決定し、バッファ555中のパターン検出用閾値情報を更新する。
以上のように、この実施形態によれば、各色のサンプルパターン像SP(K)、SP(C)、SP(M)、SP(Y)を形成するとともに、該サンプルパターン像に基づき最新のトナー用閾値TH(K)、TH(C)、TH(M)、TH(Y)をパターン検出用閾値情報として決定しているので、レジストパターン像の位置情報を正確に検出することができ、色ずれ補正をより高精度に行うことができる。ここで、サンプルパターン像を用いたパターン検出用閾値情報の更新タイミングについては任意であるが、レジストパターン像を形成する前に常に行うと、レジストパターン像の位置情報を常に最新のパターン検出用閾値情報を用いて行うことができ、好適である。
また、この実施形態では、単にセンサ18によりサンプルパターン像を検出してトナー用閾値TH(K)、TH(C)、TH(M)、TH(Y)を決定しているが、サンプルパターン像の検出に際してパターン形成領域Rpの表面状態がセンサ18からの出力信号の電圧レベルに影響を与える可能性がある。したがって、先の実施形態と同様に、サンプルパターン像の形成前に、テストパターンセンサ18により中間転写ベルト16、特にパターン形成領域Rpの表面状態を取得するとともに、さらに該表面状態に基づきサンプルパターン像の形成処理を制御するようにしてもよい。これによって、サンプルパターン像を形成する予定のパターン形成領域Rpの表面状態が十分に考慮された上で、サンプルパターン像を形成しているので、サンプルパターン像の位置検出を高精度に行うことができる。その結果、パターン検出用閾値情報の信頼性を高めることができる。また、その下地情報に基づき中間転写ベルト16のパターン形成領域Rpが汚れたり、損傷した結果、該領域でのベルト表面状態が適正範囲に収まっていないことを確認すると、サンプルパターン像の形成およびパターン検出用閾値情報を中止して無駄なトナー消費を抑えることができる。また、異なるパターン形成領域Rpにサンプルパターン像を形成して最新のパターン検出用閾値情報を決定してもよい。
さらに、上記実施形態では、レジストパターン像やサンプルパターン像などを該パターン形成領域Rpに形成する前に、パターン形成領域Rpについてのみ表面状態を取得し、該パターン形成領域Rpの表面状態が適正範囲に収まっていることを確認している。しかしながら、搬送方向D16における中間転写ベルト16の全周の下地情報を取得するとともに、その下地情報に基づきパターン形成領域を決定し、当該パターン形成領域上にレジストパターン像やサンプルパターン像などを形成するようにしてもよい。以下、図9を参照しつつ詳述する。
図9は本発明にかかる画像形成装置の別の実施形態を示すフローチャートである。この実施形態では、レジストパターン像の形成・検出および色ずれ補正処理に先立って、ステップS31で駆動モータ(図示省略)による駆動ローラ14の回転駆動が開始され、中間転写ベルト16が矢印方向D16へ循環駆動される。また、中間転写ベルト16の回転開始から回転時間の検出を開始して中間転写ベルト16の移動距離を演算する。
その回転開始と同時、あるいは直後よりテストパターンセンサ18の投光部(図示省略)を点灯させてテストパターンセンサ18による中間転写ベルト16の表面状態の検出を開始する(ステップS32)。これにより、中間転写ベルト16の搬送方向D16への移動に伴って中間転写ベルト16の表面がテストパターンセンサ18を通過するとともに、該表面で反射された光がテストパターンセンサ18の受光部(図示省略)で受光される。そして、テストパターンセンサ18から出力される信号の電圧レベルが受光量に応じて変化する。このため、電圧レベルを検出することで中間転写ベルト16の表面状態を下地情報として取得することができる。
こうした確認を電圧レベルの検出開始(ステップS32)から中間転写ベルト16の1周分に相当する時間だけ経過するまで継続して下地情報の取得を実行する(ステップS33)。これによって、中間転写ベルト表面の全周について下地情報を取得することができる。そこで、ステップS34でテストパターンセンサ18の投光部を消灯し、中間転写ベルト16の表面状態の取得処理を完了する。そして、こうして得られた表面状態に基づき中間転写ベルト16の表面のうちレジストパターン像の形成に適した表面領域をパターン形成領域として選定する。つまり、下地情報に基づき適正範囲にある中間転写ベルト16の表面領域をパターン形成領域として決定する(ステップS35)。
これに続いて、上記実施形態と同様にして、レジストパターン像の形成(ステップS36)・検出(ステップS37)および色ずれ補正処理(ステップS38)を実行する。
以上のように、この実施形態によれば、搬送方向(移動方向)D16における中間転写ベルト16の全周について下地情報を取得するとともに、その下地情報に基づきパターン形成領域を選定しているので、パターン形成領域を適切に決定することができる。そして、該パターン形成領域にレジストパターン像を形成しているため、レジストパターン像の位置検出を高精度に行うことができる。その結果、色ずれ補正を適切に行うことができる。
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、中間転写ベルト16上にレジストパターン像を形成する画像形成装置に本発明を適用しているが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、中間転写ドラムや転写シートなどの転写媒体にレジストパターン像を形成して色ずれ処理を行う装置全般に対して本発明を適用することができる。
1…画像形成装置、 16…中間転写ベルト(転写媒体)、 16a…ベルト面(転写媒体の表面)、 18…テストパターンセンサ(光学センサ)、 52…エンジンコントローラ(表面状態取得手段、パターン形成制御手段)、 55…検出処理回路、 521…CPU(表面状態取得手段、パターン形成制御手段)、 523…ROM(パターン検出用記憶部、下地検出用記憶部)、 555…バッファ(パターン検出用記憶部)、 D16…搬送方向(移動方向)、 Y,M,C,K…画像形成ステーション