JP6232959B2 - 光書き込み制御装置、画像形成装置及び光書き込み装置の制御方法 - Google Patents

Description

光書き込み制御装置、画像形成装置及び光書き込み装置の制御方法に関し、特に、画像の描画位置補正のために描画されるパターンの構成に関する。

近年、情報の電子化が推進される傾向にあり、電子化された情報の出力に用いられるプリンタやファクシミリ及び書類の電子化に用いるスキャナ等の画像処理装置は欠かせない機器となっている。このような画像処理装置は、撮像機能、画像形成機能及び通信機能等を備えることにより、プリンタ、ファクシミリ、スキャナ、複写機として利用可能な複合機として構成されることが多い。

このような画像処理装置のうち、電子化された書類の出力に用いられる画像形成装置においては、電子写真方式の画像形成装置が広く用いられている。電子写真方式の画像形成装置においては、感光体を露光することにより静電潜像を形成し、トナー等の顕色剤を用いてその静電潜像を現像してトナー画像を形成し、そのトナー画像を用紙に転写することによって紙出力を行う。

このような電子写真方式の画像形成装置においては、感光体を露光して静電潜像を描画するタイミングと用紙の搬送タイミングとを合わせることにより、用紙の正しい範囲に画像が形成されるように調整が行われる。また、複数の感光体を用いてカラー画像を形成するタンデム式の画像形成装置においては、各色の感光体において現像された画像が正確に重ね合わされるように、各色の感光体における露光タイミングの調整が行われる。以降、これらの調整処理を総じて位置ずれ補正とする。

上述したような位置ずれ補正を実現するための具体的な方法としては、感光体を露光する光源と感光体との配置関係を調整する機械的な調整方法と、出力するべき画像を位置ずれに応じて調整することにより最終的に好適な位置に画像が形成されるようにする画像処理による方法とがある。この画像処理による方法の場合、補正用のパターンを描画してそれを読み取ることにより、設計上定まるタイミングと実際にパターンが読み取られたタイミングとの差異に基づいて補正が行われ、所望の位置に画像が形成されるようにする（例えば、特許文献１参照）。

上述したような画像処理による位置ずれ補正の方法を用いる場合、主走査方向の位置ずれ補正のために、副走査方向に対して傾きを有するパターンが描画される。特許文献１においては、このような傾きを有するパターンの例として、傾いた線状の斜線パターン及び三角形状のパターンが開示されているが、トナー消費量の低減のためには、斜線パターンを用いることが好ましい。

他方、上述したような画像処理による位置ずれ補正において描画されるパターンは、パターンが描画される面に対して照射されたビームの反射光を受光することにより検知される。即ち、ビームスポットを位置ずれ補正用のパターンがカバーすることによってビーム反射光が変化し、その変化を受光部が検知することによってパターンが検知される。

そのため、パターン位置を正確に検知するためには、パターンがビームスポットに到達した際の受光光量の変化が急峻であることが好ましい。そのため、パターンがビームスポットをカバーする範囲の面積の最大値を可能な限り広くすることが求められる。

ここで、補正用パターンの検知のために光源から照射されるビームのスポットは、略真円であるが、ビームの軸が照射面に対して傾いているため、照射面に投影されるビームスポットは、ビームの軸の傾きに応じた楕円形となる。そして、補正用パターンを検知するためのセンサの取り付け状態には公差があり、この楕円形の長軸方向の角度は装置毎に異なる。図１９（ａ）は、そのようなビームスポットの例を示す図である。

そして、上述したように、パターンがビームスポットをカバーする範囲の面積の最大値を可能な限り広くするためには、照射面上におけるビームスポットの広い範囲をパターンがカバーするようにパターンを形成することとなる。これに対して、上述したように斜線パターンを用いる場合、斜線パターンの傾きと、ビームスポットの長軸方向の傾きとがずれている場合、パターンがビームスポットをカバーする範囲が狭くなってしまう。

図１９（ｂ）、（ｃ）は、斜線パターンがビームスポットをカバーする範囲の例を示す図である。斜線パターンの傾き角度とビームスポットの長軸方向の傾き角度とが近い場合、図１９（ｂ）に示すように、斜線パターンがビームスポットの多くの範囲をカバーする。これに対して、斜線パターンの傾き角度とビームスポットの長軸方向の傾き角度とが大きく異なる場合、図１９（ｃ）に示すように、斜線パターンがビームスポットをカバーする範囲が狭くなる。

図１９（ｃ）の状態でもビームスポットの多くの範囲を斜線パターンにカバーさせるためには、斜線パターンの幅を広くすることとなるが、その場合、トナー消費量が増大してしまう。

本発明は、上記実情を考慮してなされたものであり、画像形成位置を補正するための補正用パターンの描画に係るトナー消費量の低減及びパターンの検知精度の向上を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、感光体を露光する光源を制御して感光体上に静電潜像を形成させる光書き込み制御装置であって、光源を発光制御して前記感光体を露光させる発光制御部と、前記感光体上に形成された静電潜像が現像された画像が転写されて搬送される搬送経路において前記画像を検知する光学センサの検知信号を取得する検知信号取得部と、前記搬送経路において前記感光体上に形成された静電潜像が現像された顕色剤画像が転写される転写位置を補正するためのパターンであって搬送方向に対して傾いた斜線パターンと前記搬送方向に対して直交する横線パターンとを含む補正用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号に基づき、前記転写位置を補正するための補正値を算出する補正値算出部と、前記搬送方向に対する傾きの異なる複数の前記斜線パターンが連続する角度調整用パターンを前記光学センサによって検知した検知信号に基づき、前記光学センサにおける検知範囲に対する最適な傾きになるように前記補正用パターンに含まれる前記斜線パターンの前記搬送方向に対する傾きの角度を決定する角度調整処理部と、を含み、前記発光制御部は、前記搬送方向に対する傾きの異なる複数の斜線パターンが連続して形成されるように前記光源を発光制御して前記角度調整用パターンを描画し、決定された前記角度の斜線パターンが前記補正用パターンにおいて形成されるように前記光源を発光制御して前記補正用パターンを描画することを特徴とする。

本発明の他の態様は、画像形成装置であって、上述した光書き込み制御装置を含むことを特徴とする。

また、本発明の更に他の態様は、感光体を露光する光源を制御して感光体上に静電潜像を形成させる光書き込み装置の制御方法であって、光源を発光制御して前記感光体を露光させ、前記感光体上に形成された静電潜像が現像された画像が転写されて搬送される搬送経路において前記画像を検知する光学センサの検知信号を取得し、前記搬送経路において前記感光体上に形成された静電潜像が現像された顕色剤画像が転写される転写位置を補正するためのパターンであって搬送方向に対して傾いた斜線パターンと前記搬送方向に対して直交する横線パターンとを含む補正用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号に基づき、前記転写位置を補正するための補正値を算出し、前記搬送方向に対する傾きの異なる複数の前記斜線パターンが連続する角度調整用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号に基づき、前記光学センサにおける検知範囲に対する最適な傾きになるように、前記補正用パターンに含まれる前記斜線パターンの前記搬送方向に対する傾きの角度を決定することを特徴とする。

本発明によれば、画像形成位置を補正するための補正用パターンの描画に係るトナー消費量の低減及びパターンの検知精度の向上を実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の機能構成を示す図である。 本発明の実施形態に係るプリントエンジンの構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る光書き込み装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る光書き込み制御部及びＬＥＤＡの構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る補正用パターンの例を示す図である。 本発明の実施形態に係るパターンの検知態様を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置ずれ補正用パターンの検知タイミングの例を示す図である。 本発明の実施形態に係る狭幅パターンとしての位置ずれ補正用パターンの例を示す図である。 本発明の実施形態に係る位置ずれ補正動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るスポット角度とパターン角度の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係る角度調整用パターンの例を示す図である。 本発明の実施形態に係る角度調整動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る斜線パターン角度に対する検知信号の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る急峻なパターンの選択動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る急峻なパターンの選択例を示す図である。 本発明の実施形態に係る最も検知強度の大きいパターンの選択に係る他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るパターン検知結果の参照態様を示す図である。 スポット角度とパターン角度の関係を示す図である。

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、感光体の露光タイミングを補正するための位置ずれ補正動作において描画されるパターンのうち、搬送方向に対して角度を有する斜線パターンの角度の最適化に特徴を有する。

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がそれらのプログラムに従って演算を行うことにより、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に格納されたプログラムや、不揮発性メモリ、ＨＤＤ１４、光学ディスク等からＲＡＭ１１にロードされたプログラムに従ったＣＰＵ１０の演算によ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いてプリントエンジン２６を制御し、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ＨＤＤ１４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ＨＤＤ１４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、給紙トレイ１０１から給紙ローラ１０２により分離給紙される用紙（記録媒体の一例）１０４に転写するための中間転写画像が形成される中間転写ベルトである搬送ベルト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）１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋ（以降、総じて画像形成部１０６とする）が配列されている。

また、給紙トレイ１０１から給紙された用紙１０４は、レジストローラ１０３によって一度止められ、画像形成部１０６における画像形成のタイミングに応じて搬送ベルト１０５からの画像の転写位置に送り出される。

複数の画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは、形成するトナー画像、即ち顕色剤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１０６Ｋ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１０６Ｙについて具体的に説明するが、他の画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋは画像形成部１０６Ｙと同様であるので、その画像形成部１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの各構成要素については、画像形成部１０６Ｙの各構成要素に付したＹに替えて、Ｍ、Ｃ、Ｋ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、従動ローラ１０８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。

画像形成に際しては、回転駆動される搬送ベルト１０５に対して、最初の画像形成部１０６Ｙが、ブラックのトナー画像を転写する。画像形成部１０６Ｙは、感光体としての感光体ドラム１０９Ｙ、この感光体ドラム１０９Ｙの周囲に配置された帯電器１１０Ｙ、光書き込み装置１１１、現像器１１２Ｙ、感光体クリーナ（図示せず）、除電器１１３Ｙ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１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ（以降、総じて「感光体ドラム１０９」という）に対して光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１０９Ｙの外周面は、暗中にて帯電器１１０Ｙ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光源からの光により書き込みが行われ、静電潜像が形成される。現像器１１２Ｙは、この静電潜像をイエロートナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム１０９Ｙ上にイエロー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１０９Ｙと搬送ベルト１０５とが当接若しくは最も接近する位置（転写位置）で、転写器１１５Ｙ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１０９Ｙ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１１３Ｙ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１０６Ｙにより搬送ベルト１０５上に転写されたイエローのトナー画像は、搬送ベルト１０５のローラ駆動により次の画像形成部１０６Ｍに搬送される。画像形成部１０６Ｍでは、画像形成部１０６Ｙ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イエローの画像に重畳されて転写される。

搬送ベルト１０５上に転写されたイエロー、マゼンタのトナー画像は、さらに次の画像形成部１０６Ｃ、１０６Ｋ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１０９Ｋ上に形成されたブラックのトナー画像とが、既に転写されている画像上に重畳されて転写される。こうして、搬送ベルト１０５上にフルカラーの中間転写画像が形成される。

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送り出され、その搬送経路が搬送ベルト１０５と接触する位置若しくは最も接近する位置において、搬送ベルト１０５上に形成された中間転写画像がその紙面上に転写される。これにより、用紙１０４の紙面上に画像が形成される。紙面上に画像が形成された用紙１０４は更に搬送され、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。

このようなプリントエンジン２６においては、感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ及び１０９Ｋの軸間距離の誤差、感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ及び１０９Ｋの平行度誤差、光書き込み装置１１１内でのＬＥＤＡ１３０の設置誤差、感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ及び１０９Ｋへの静電潜像の書き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、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１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ及び１０９Ｋ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、及び濃度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１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ及び１０９Ｋ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。

また、画像形成装置１においては、画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの状態変化や、光書込み装置１１１の状態変化により、用紙１０４上に転写される画像の濃度が変動する可能性がある。このような濃度変動を補正するため、所定のルールに従って形成された濃度補正用パターンを検知し、その検知結果に基づいて画像形成部１０６Ｙ、１０６Ｍ、１０６Ｃ、１０６Ｋの駆動パラメータや光書込み装置１１１の駆動パラメータを補正する濃度補正が実行される。

パターン検知センサ１１７は、上述した位置ずれ補正用パターンを検知することによる位置ずれ補正動作の他、濃度補正用パターンの検知にも用いられる。パターン検知センサ１１７の詳細及び位置ずれ補正の態様については、後に詳述する。

このような描画パラメータ補正において搬送ベルト１０５上に描画された補正用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、ベルトクリーナ１１８が設けられている。ベルトクリーナ１１８は、図３に示すように、駆動ローラ１０７の下流側であって、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。

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と感光体ドラム１０９との配置関係を示す図である。図４に示すように、各色の感光体ドラム１０９Ｙ、１０９Ｍ、１０９Ｃ、１０９Ｋ夫々に照射される照射光は、光源であるＬＥＤＡ（Ｌｉｇｈｔ‐ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ Ａｒｒａｙ）１３０Ｙ、１３０Ｍ、１３０Ｃ、１３０Ｋ（以降、総じてＬＥＤＡ１３０とする）から照射される。

ＬＥＤＡ１３０は、発光素子であるＬＥＤが、感光体ドラム１０９の主走査方向に並べられて構成されている。光書き込み装置１１１に含まれる制御部は、主走査方向に並べられている夫々のＬＥＤの点灯／消灯状態を、コントローラ２０から入力された描画情報に基づいて主走査ライン毎に制御することにより、感光体ドラム１０９の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成する。

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５を参照して説明する。図５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、ＬＥＤＡ１３０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５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、発光制御部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。光書き込み装置制御部１２０が、光源であるＬＥＤＡ１３０を制御して感光体上に静電潜像を形成させる光書き込み制御装置として機能する。

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む。そして、図５に示すような光書き込み装置制御部１２０は、画像形成装置１のコントローラ２０と同様に、ＲＯＭ１２に格納されたプログラムやＲＡＭ１１にロードされたプログラムに従って、ＣＰＵ１０が演算処理を行うことにより構成される。

発光制御部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いてＬＥＤＡ１３０を制御する光源制御部である。発光制御部１２１は、所定のライン周期でＬＥＤＡ１３０を発光させることにより、感光体ドラム１０９への光書き込みを実現する。

発光制御部１２１がＬＥＤＡ１３０を発光制御するライン周期は画像形成装置１の出力解像度によって定まるが、上述したように用紙の搬送速度との比率に応じて副走査方向に変倍を行う場合、発光制御部１２１がライン周期を調整することによって副走査方向の変倍を行う。

また、発光制御部１２１は、エンジン制御部３１から入力される描画情報に基づいてＬＥＤＡ１３０を駆動する他、上述した描画パラメータ補正の処理において補正用のパターンを描画するために、ＬＥＤＡ１３０を発光制御する。

図４において説明したように、ＬＥＤＡ１３０は夫々の色に対応して複数設けられる。従って、図５に示すように、発光制御部１２１も、複数のＬＥＤＡ１３０夫々に対応するように複数設けられる。描画パラメータ補正処理のうち位置ずれ補正処理の結果生成される補正値は、図５に示す補正値記憶部１２６に位置ずれ補正値として記憶される。発光制御部１２１は、この補正値記憶部１２６に記憶されている位置ずれ補正値に基づき、ＬＥＤＡ１３０を駆動するタイミングを補正する。

発光制御部１２１によるＬＥＤＡ１３０の駆動タイミングの補正は、具体的には、エンジン制御部３１から入力された描画情報に基づいてＬＥＤＡ１３０を発光駆動するタイミングをライン周期単位で遅らせる、即ちラインをシフトさせることによって実現される。これに対して、エンジン制御部３１からは、所定の周期に従って次々に描画情報が入力されるため、ラインをシフトさせて発光タイミングを遅らせるためには、入力された描画情報を保持しておき、読み出すタイミングを遅らせる必要がある。

そのため、発光制御部１２１は、主走査ライン毎に入力される描画情報を保持するための記憶媒体であるラインメモリを有し、エンジン制御部３１から入力された描画情報をラインメモリに記憶させることによって保持する。尚、ＬＥＤＡ１３０の駆動タイミングの補正としては、ライン周期単位での調整の他、ライン周期毎の発光タイミングの微調整も行われる。

カウント部１２２は、上記位置ずれ補正処理において、発光制御部１２１がＬＥＤＡ１３０を制御して感光体ドラム１０９Ｋ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位置ずれ補正用パターンを検知することにより出力する検知信号を取得する。また、カウント部１２２は、検知信号を取得したタイミングにおけるカウント値を補正値算出部１２４に入力する。即ち、カウント部１２２がパターンの検知タイミングを取得する検知タイミング取得部として機能する。

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して検知信号を出力する。即ち、センサ制御部１２３が、パターン検知センサ１１７によるパターンの検知信号を取得する検知信号取得部として機能する。

また、センサ制御部１２３は、濃度補正用パターンによる濃度補正に際しては、パターン検知センサ１１７の出力信号の信号強度を取得し、補正値算出部１２４に入力する。更にセンサ制御部１２３は、位置ずれ補正用パターンの検知結果に応じて、濃度補正用パターンの検知タイミングを調整する。

補正値算出部１２４は、カウント部１２２から取得したカウント値や、センサ制御部１２３から取得した濃度補正用パターンの検知結果の信号強度に基づき、基準値記憶部１２５に記憶された位置ずれ補正用及び濃度補正用の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。基準値記憶部１２５には、このような計算に用いるための基準値が格納されている。

次に、位置ずれ補正用パターンを用いた位置ずれ補正動作について説明する。先ず、本実施形態に係る位置ずれ補正動作の前提として、一般的な位置ずれ補正動作について説明する。図６は、一般的な位置ずれ補正動作において、発光制御部１２１によって制御されたＬＥＤＡ１３０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６に示すように、一般的な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２つ）並べられて構成されている。尚、図６において、実線が感光体ドラム１０９Ｋ、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６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２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、光書き込み装置制御部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、描画される画像のスキューを補正することが可能となる。また、複数のセンサ素子１７０に基づく検知結果を平均することにより、補正精度を向上することができる。

図６に示すように、位置ずれ補正用パターン列４０１は、全体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６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。

全体位置補正用パターン４１１は、図６に示すように、感光体ドラム１０９Ｙ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。全体位置補正用パターン４１１は、画像の全体の副走査方向のずれ、即ち用紙に対する画像の転写位置を補正するためのカウント値を得るために描画されるパターンである。また、全体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や、後述する濃度補正用のパターン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。

全体位置補正用パターン４１１を用いた全体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による全体位置補正用パターン４１１の読取信号に基づき、書き込み開始タイミングの補正動作を行う。

ドラム間隔補正用パターン４１２は、各色の感光体ドラム１０９における描画タイミングのずれ、即ち、各色の画像が重ね合わせられる重ね合わせ位置を補正するためのカウント値を得るために描画されるパターンである。図６に示すように、ドラム間隔補正用パターン４１２は、横線パターンである副走査方向補正用パターン４１３及び斜線パターンである主走査方向補正用パターン４１４を含む。図６に示すように、ドラム間隔補正用パターン４１２は、ＣＭＹＫ各色のパターンが一組となって構成される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が繰り返されることによって構成される。

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１０９Ｋ、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。

副走査方向補正用パターン４１３は、主走査方向に平行な水平パターンである。また、図６に示すように、ドラム間隔補正用パターン４１２が副走査方向に繰り返し描画されることにより、副走査方向補正用パターン４１３は、位置ずれ補正用マークにおいて副走査方向に異なる位置に複数含まれることとなる。

主走査方向補正用パターン４１４は、主走査方向に対して傾いた斜線パターンである。また、図６に示すように、ドラム間隔補正用パターン４１２が副走査方向に繰り返し描画されることにより、主走査方向補正用パターン４１４は、位置ずれ補正用マークにおいて副走査方向に異なる位置に複数含まれることとなる。

ここで、本実施形態に係るセンサ素子１７０によるパターンの検知態様について説明する。図７は、本実施形態に係るセンサ素子１７０の構成及びセンサ素子１７０がパターンを検知する際の状態を模式的に示す側断面図である。図７は、主走査方向に垂直な面であって且つセンサ素子１７０を含む面における断面図である。

図７に示すように、本実施形態に係るセンサ素子１７０は、発光素子１７１及び受光素子１７２を含む。発光素子１７１は、パターンを検知するためのビームを照射する光源である。本実施形態に係る発光素子１７１は、光ビームを照射するＬＥＤ光源によって構成されている。

受光素子１７２は、発光素子１７１から照射されて搬送ベルト１０５によって反射された光を受光する受光部であり、図７に破線で示すように、発光素子１７１から照射されて搬送ベルト１０５において反射された正反射光が入射する位置及び角度において設けられている。このような構成により、本実施形態に係るセンサ素子１７０は、発光素子１７１から照射され、搬送ベルト１０５によって反射されて受光素子１７２に入射した光の強度に応じた信号を出力する。

本実施形態に係る搬送ベルト１０５は光を全反射する白色であり、発光素子１７１から照射された光が搬送ベルト１０５の表面に照射されている場合に、受光素子１７２に入射する光量が最大となる。そして、搬送ベルト１０５上に描画されたパターンが搬送され、発光素子１７１から照射されたビームのビームスポットを横切ると、ビームは搬送ベルト１０５表面ではなくその上に描画されたパターンによって反射されることとなり、受光素子１７２に入射する反射光の光量が減少する。この受光光量の減少を検知することにより、センサ素子１７０によってパターンが検知される。

次に、基準値記憶部１２５に記憶されている各色タイミング基準値について、図８を参照して説明する。図８は、パターン検知センサ１１７の出力する信号の信号強度と、全体位置補正用パターン４１１及びドラム間隔補正用パターン４１２の検知タイミングを示す図である。

図７において説明したように、センサ制御部１２３は、パターン検知センサ１１７が出力する検知信号の信号強度の落ち込みに基づいてパターンを検知する。図８に示すように、検知信号の落ち込みがピークとなったタイミングをパターンの到達タイミングとして検知することが理想的である。そのため、センサ制御部１２３には、検知信号の信号強度に対して所定の閾値が設定されており、パターン検知センサ１１７が出力する信号が閾値に達した際に検知信号を出力する。

その結果、補正値算出部１２４は、信号の落ち込みにより閾値を横切ったタイミングと、信号が落ち込んだ後に元に戻る際に閾値を横切ったタイミングにおけるカウント値をカウント部１２２から取得する。そして、補正値算出部１２４は、２つのタイミングの中間のタイミングを、夫々のパターンの到達タイミングとして認識する。

図８に示すように、全体位置補正用パターン４１１の検知期間ｔ_Ｙ０は、感光体ドラム１０９Ｙによって描画された夫々の線が読み取られる手前のタイミングである検知開始タイミングｔ_０からの検知期間である。

また、ドラム間隔補正用パターン４１２に含まれる副走査方向補正用パターン４１３の検知期間ｔ_１Ｙ、ｔ_１Ｋ、ｔ_１Ｍ、ｔ_１Ｃ及び主走査方向補正用パターン４１４の検知期間ｔ_２Ｙ、ｔ_２Ｋ、ｔ_２Ｍ、ｔ_２Ｃは、一組のパターンが読み取られる手前のタイミングである検知開始タイミングｔ_１、ｔ_２からの検知期間である。

基準値記憶部１２５には、図８に示す全体位置補正用パターン４１１の検知期間ｔ_Ｙ０や、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の検知期間ｔ_１Ｙ、ｔ_１Ｋ、ｔ_１Ｍ、ｔ_１Ｃ、ｔ_２Ｙ、ｔ_２Ｋ、ｔ_２Ｍ、ｔ_２Ｃに対する基準値である。換言すると、基準値記憶部１２５には、画像形成装置各部の詳細な構成が設計通りである場合の全体位置補正用パターン４１１の検知期間ｔ_Ｙ０や、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の検知期間ｔ_Ｙ、ｔ_Ｋ、ｔ_Ｍ、ｔ_Ｃの理論値が基準値として格納されている。

即ち、補正値算出部１２４は、基準値記憶部１２５に記憶されている夫々の基準値と、図８に示す検知期間ｔ_Ｙ０、ｔ_Ｙ、ｔ_Ｋ、ｔ_Ｍ、ｔ_Ｃとの差異を計算することにより、自身が搭載されている画像形成装置の設計値からのずれを求め、そのずれに基づいてＬＥＤＡ１３０の発光タイミングを補正するための補正値を算出する。

また、全体位置補正用パターン４１１の検知期間ｔ_Ｙ０に対する基準値は、図８に示す検知開始タイミングｔ_１、ｔ_２のタイミングを補正するためにも用いられる。即ち、補正値算出部１２４は、全体位置補正用パターン４１１の検知期間ｔ_Ｙ０と、それに対する基準値との差異に基づき、図８に示す検知開始タイミングｔ_１、ｔ_２のタイミングを補正するための補正値を算出する。これにより、ドラム間隔補正用パターン４１２の検知期間の精度を向上することが可能である。

位置ずれ補正用マーク４００は、所定のタイミングにおいて繰り返し実行される位置ずれ補正動作において毎回描画されるため、可能な限り描画範囲を小さくしてトナー消費を低減することが求められる。そのため、図６に示す夫々のパターンの主走査方向の幅を、センサ素子１７０の検知範囲に応じた幅とすることが理想的な状態となる。換言すると、位置ずれ補正用マーク４００を構成する夫々のパターンを、センサ素子１７０の読み取り範囲に応じた幅で描画された狭幅パターンとすることが理想的である。

図９は、本実施形態に係る位置ずれ補正用マーク４００´を示す図である。図９に示すように、位置ずれ補正用マーク４００´に含まれる夫々のパターンは、図６において説明した位置ずれ補正用マーク４００に含まれる夫々のパターンに対応している。図９においては、図６に示す夫々のパターンに対応するパターンの符号に“´”を付して示している。

図９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、全てのパターンの主走査方向の幅が、センサ素子１７０の検知範囲に応じた幅である狭幅パターンである。これにより、上述したように、位置ずれ補正用マーク４００´の描画に際して消費されるトナー量が低減される。尚、図９に示す位置ずれ補正用マーク４００´の狭幅パターンに対して、図５に示す位置ずれ補正用マーク４００を広幅パターンとする。

また、位置ずれ補正用マーク４００´のように、センサ素子１７０の検知範囲に応じた幅のパターンの検知の場合、センサ素子１７０による検知に際しての拡散反射光の影響を低減することが出来る。従って、図６に示すように、センサ素子１７０の検知範囲に対して主走査方向にマージンを有するパターンを用いる場合に比べて拡散反射光の影響を低減した高精度な位置ずれ補正を行うことが可能となる。

次に、本実施形態に係る位置ずれ補正動作について図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０に示すように、位置ずれ補正動作においては、光書き込み装置制御部１２０がパターンの描画を開始し（Ｓ１００１）、パターン検知センサ１１７の検知信号によるパターンの検知を開始する（Ｓ１００２）。これにより、補正値算出部１２４は、全体位置補正用パターン４１１及びドラム間隔補正用パターン４１２の検知結果、即ち、検知タイミングを示す値を順次取得する。

そして、補正値算出部１２４は、夫々取得した検知結果に基づき、副走査方向の位置ずれ補正のための補正値を算出する（Ｓ１００３）。Ｓ１００３において、補正値算出部１２４は、全体位置補正用パターン４１１及び副走査方向補正用パターン４１３の検知結果を、図８において説明した検知期間ｔ_Ｙ０についての基準値と比較することにより、副走査方向の位置ずれ補正量を求める。

また、補正値算出部１２４は、取得した検知結果に基づき主走査方向の位置ずれ補正のための補正値を算出する（Ｓ１００４）。Ｓ１００４において、補正値算出部１２４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の検知結果を、図８において説明した検知期間ｔ_Ｙ、ｔ_Ｋ、ｔ_Ｍ、ｔ_Ｃについての基準値と比較することにより、主走査方向の位置ずれ量を求める。このような処理により、本実施形態に係る位置ずれ補正動作が完了する。尚、描画されるパターンは、上述した広幅パターン及び狭幅パターンの両方の場合があり得る。

このような構成において、本実施形態に係る要旨は、斜線パターンである主走査方向補正用パターン４１４の角度と、センサ素子１７０の発光素子１７１から照射されたビームが搬送ベルト１０５表面に到達して生成されるビームスポットの形状との関係を最適化することにある。まず、ビームスポットの形状について説明する。

図７において説明したように、発光素子１７１から照射されるビームの光軸は、反射光が受光素子１７２に入射するように構成するため、搬送ベルト１０５のベルト面に対して傾いている。従って、発光素子１７１から照射されるビームが真円状であったとしても、ビームが搬送ベルト１０５のベルト面に到達して生成されるビームスポットは楕円形状となる。

また、図７に示すような発光素子１７１及び受光素子１７２の配置は、センサ素子１７０によって個体差がある。そして、上述したビームスポットの楕円形状において径が最大となる方向、即ち、楕円の長尺方向の角度は、このセンサ素子１７０の個体差に応じて異なる。

図１１（ａ）は、搬送ベルト１０５表面における楕円状のビームスポットの例を破線で示す図である。図中に矢印で示すように、図中の上下方向が搬送ベルトの搬送方向である。そして、図中に一点鎖線で示すように、楕円の長尺方向Ｌは搬送方向に対して傾いている。このＬの傾きが、センサ素子１７０の個体差に応じて異なる。

上述したＬの傾きは、斜線パターンを検知する際の検知信号に影響する。具体的には、Ｌの傾きと斜線パターンの傾きとが近い場合、斜線パターンが搬送ベルト１０５によって搬送されてビームスポットの位置に到達した際に、ビームスポットを覆う範囲が広くなる。他方、Ｌの傾きと斜線パターンの傾きとが大きく異なる場合、斜線パターンが搬送ベルト１０５によって搬送されてビームスポットの位置に到達した際に、ビームスポットを覆う範囲が狭くなる。

図１１（ｂ）は、Ｌの傾きと斜線パターンの傾きとが近い場合を示す図である。図１１（ｂ）に示すように、Ｌの傾きと斜線パターンの傾きとが近ければ、斜線パターンがビームスポットに到達した際、楕円形状のビームスポットの大部分がカバーされることとなる。

図１１（ｂ）の右側に示すグラフは、横軸にパターンの搬送位置をとり、縦軸にセンサ素子１７０が出力する出力信号を実線で、パターンがビームスポットを覆う面積を破線でとったグラフである。グラフに示すように、パターンがビームスポットを覆う面積のピークが高く、その分、センサ素子１７０が出力する出力信号のピークが低くなっている。

このような波形であれば、発光素子１７１から照射されたビームが搬送ベルト１０５表面によって反射されている場合の受光電圧と、信号の落ち込みを検知するための閾値との差を大きくとることができ、Ｓ／Ｎ比を向上することが出来る。

図１１（ｃ）は、Ｌの傾きと斜線パターンの傾きとが大きく異なる場合を示す図である。図１１（ｃ）に示すように、Ｌの傾きと斜線パターンの傾きとが大きく異なる場合、斜線パターンがビームスポットに到達した際、楕円形状のビームスポットの範囲のうち、パターンがカバーしない範囲が広くなる。その結果、右側のグラフに示すように、パターンがビームスポットを覆う面積のピークが低く、その分、センサ素子１７０が出力する出力信号のピークが高くなっている。

このような波形であれば、発光素子１７１から照射されたビームが搬送ベルト１０５表面によって反射されている場合の受光電圧と、信号の落ち込みを検知するための閾値との差を大きくとることができず、Ｓ／Ｎ比が悪くなり、場合によっては信号の検知が不可能となる。

図１１（ｄ）に示すように、パターンの副走査方向の幅を広げることにより、ビームスポットの全体がパターンによってカバーされるようにすることが可能である。しかしながら、この場合、搬送ベルト１０５の搬送に対してパターンがビームスポットを横切る期間が長くなり、タイミングの検知精度が低下すると共に、トナー消費量が増大してしまう。従って、図１１（ｂ）に示すように、斜線パターンの角度とビームスポットの長尺方向の角度とが近い状態があらゆる面で理想的である。

そのため、本実施形態に係る光書き込み装置制御部１２０は、斜線パターンの角度を決定するための角度決定動作を行うことにより、夫々の画像形成装置１に搭載されたセンサ素子１７０の個体差に応じた斜線パターンの角度を決定する。以下、本実施形態に係る角度決定動作について説明する。

図１２は、本実施形態に係る角度決定操作において描画されるマーク（以降、「角度決定用マーク」とする）の例を示す図である。この角度決定用マークが、斜線パターンの角度を調整するための角度調整用パターンとして用いられる。図１２に示すように、本実施形態に係る角度決定用マークは、夫々角度の異なる斜線パターンが副走査方向に並べられて構成されている。このように夫々角度の異なるパターンがビームスポット１７０´に到達した際の検知信号の落ち込みに基づいて斜線パターンの角度を決定することが本実施形態に係る要旨である。

図１１（ｂ）、（ｃ）において説明したように、パターンの角度とビームスポットの長尺方向の角度との関係により、パターン検知センサ１１７が出力する検知信号の変化量が変動する。従って、図１２に示すような角度決定用マークを搬送ベルト１０５上に描画し、その検知信号を参照することにより、ビームスポット１７０´の長尺方向の角度に最も合致したパターンの角度を決定することが可能となる。

尚、図１２の右側に示すように、パターンの搬送方向を基準軸とし、搬送方向下流側に向かって右側に開く方向をプラスの角度とすると、本実施形態に係る角度決定用マークに含まれる夫々の斜線パターンは、−０°から＋９０°の間の傾きを有する。この角度の値は、プラス方向、マイナス方向及び基準軸の取り方によるが、いずれにしても１８０°以上回転すると元に戻るため、１８０°の範囲で設定すればよい。

次に、図１３のフローチャートを参照して、本実施形態に係る角度決定動作について説明する。図１３に示すように、光書き込み装置制御部１２０は、まず図６において説明したパターン、即ち、センサ素子１７０の検知範囲に対してマージンを有する広幅パターンによる位置ずれ補正動作を行う（Ｓ１３０１）。

Ｓ１３０１の処理により、主走査方向の描画位置がずれていたとしても、センサ素子１７０の検知範囲に対するマージンにより、パターンの検知エラーを生じることなく主走査方向の位置ずれ補正を行うことが出来る。Ｓ１３０１の処理の詳細は、図１０のＳ１００１〜Ｓ１００４と同様である。

次に、光書き込み装置制御部１２０は、図９において説明したパターン、即ち、主走査方向の幅が、センサ素子１７０の検知範囲に応じた幅である狭幅パターンによる位置ずれ補正動作を行う（Ｓ１３０２）。狭幅パターンを用いる場合、上述したように拡散反射光の影響を低減することができ、より高精度な位置ずれ補正を行うことができる。

Ｓ１３０２の処理は、Ｓ１３０１の処理により得られた位置ずれ補正値を適用して実行される。従って、描画される画像の主走査方向の位置は予め補正されており、図９に示すような狭幅パターンを用いる場合であっても、パターンの検知エラーは生じない。そして、Ｓ１３０１及びＳ１３０２の処理により、高精度な位置ずれ補正が完了し、次に実行する画像形成出力においては、位置ずれが高精度に補正されることとなる。

Ｓ１３０２までの処理が完了すると、光書き込み装置制御部１２０が、図１２において説明した角度決定用マークの描画を開始し（Ｓ１３０３）、パターン検知センサ１１７の検知信号によるパターンの検知を開始する（Ｓ１３０４）。これにより、補正値算出部１２４は、図１２に示すような夫々の角度の斜線パターンがビームスポット１７０´に到達した際の、パターン検知センサ１１７の検知信号の落ち込み量を順次取得する。

図１４（ａ）〜（ｈ）は、図１２に示す夫々のパターン毎に、パターン検知センサ１１７の検知信号の例を示す図である。図１４（ａ）〜（ｈ）に示すように、夫々のパターンがビームスポットを通り過ぎる際にパターン検知センサ１１７が出力する検知信号の落ち込みの態様は、夫々のパターンの角度に応じて異なる。ここで、検知信号の落ち込み態様とは、落ち込みに係る信号強度及び信号が落ち込む幅である。

図１１（ｂ）、（ｃ）において説明したように、検知信号の落ち込みは、信号強度が低いほどＳ／Ｎ比が良くなる。従ってセンサ制御部１２３から夫々の検知信号の信号強度を取得した補正値算出部１２４は、検知信号の落ち込みに係る信号強度を比較する（Ｓ１３０５）。夫々の検知信号の信号強度の検知に際しては、図１４に破線で示すような多段階の閾値を設定し、どの閾値を超えたかを判断することによって行う。

Ｓ１３０５の処理により、補正値算出部１２４は、検知信号の落ち込みに係る信号強度が最も低いパターン角度、即ち、パターンの検知に際する信号の変化が最も大きいパターン角度を抽出する。信号の落ち込み量は、換言すると、パターンの検知強度である。

その結果、例えば図１４（ａ）〜（ｃ）のように、信号強度の落ち込みが達した最も低い閾値に係るパターン角度が複数ある場合、即ち、信号の落ち込みが飽和している場合（Ｓ１３０５／ＹＥＳ）、補正値算出部１２４は、もっとも信号の落ち込みが急峻なパターン角度を選択する（Ｓ１３０６）。信号の落ち込みが急峻なパターン角度とは、パターンがビームスポットに到達してからビームスポットを抜けるまでの期間がなるべく短いパターン角度である。換言すると、信号の落ち込みが急峻なパターン角度とは、搬送されるパターンによってパターン検知センサ１１の信号出力が変化している期間がもっとも短いパターンの角度である。

即ち、パターンがビームスポットを覆うことによってパターン検知センサ１１７の出力信号が変化している期間を、パターンが搬送経路において検知されている期間とすると、検知されている期間が最もなるべく短い斜線パターン角度を選択する。

Ｓ１３０６に係る処理の意義は、信号の落ち込みに基づいてタイミングを検知する際の精度にある。図８において説明したように、パターンの検知タイミングは、パターンの検知信号の降下、上昇夫々において信号強度が閾値とクロスしたタイミングの中間のタイミングである。そのため、検知信号の落ち込み幅は狭い方が、検知タイミングを決定する上での誤差が少ない。従って、補正値算出部１２４は、最も落ち込みに係る信号強度が低いパターン角度が複数ある場合、最も落ち込み幅の狭いパターン角度を選択する。この処理の詳細については後述する。

他方、最も落ち込みに係る信号強度が低いパターン角度が１つである場合（Ｓ１３０５／ＮＯ）、補正値算出部１２４は、そのパターン角度を選択する（Ｓ１３０７）。Ｓ１３０６またはＳ１３０７の処理によりパターン角度を選択すると、補正値算出部１２４は選択した角度を、斜線パターンのパターン角度として決する（Ｓ１３０８）。即ち、補正値算出部１２４が、角度調整処理部として機能する。このような動作により、本実施形態に係る角度決定動作が完了する。

このような角度決定動作により、図１２に示す夫々の斜線パターンの角度のうち、パターン検知センサ１１７の発光素子１７１によって生成されるビームスポットの長尺方向の角度に最も適した角度が選択される。図１３の動作により決定されたパターン角度は、補正値記憶部１２６に記憶される。これにより、以降の位置ずれ補正動作において図６に示す位置ずれ補正用マーク４００や、図９に示す位置ずれ補正用マーク４００´が描画される際、そこに含まれる斜線パターンの角度として、決定された角度が用いられる。

次に、図１３のＳ１３０６における急峻パターンの選択処理の詳細について説明する。図１５は、Ｓ１３０６の処理の詳細な動作を示すフローチャートである。補正値算出部１２４は、信号強度の落ち込みが達した最も低い閾値に係るパターン角度夫々の検知信号を参照し、検知信号の落ち込みのピークタイミングを合わせた状態において、グラフ同士の交点を検知する（Ｓ１５０１）。グラフ同士の交点とは、グラフが交差する点である。

図１６（ａ）〜（ｃ）は、信号強度が飽和した２つの信号のピークタイミングを合わせた状態を示す図である。図１６（ａ）、（ｂ）は、２つの信号のグラフに交点がある場合を示し、図１６（ｃ）は、交点がない場合を示す。Ｓ１５０１の判断の結果、図１６（ｃ）に示すように交点がない場合（Ｓ１５０２／ＮＯ）、選択するべきパターン角度に係る検知信号のグラフ、即ち、落ち込みの急峻なグラフは、図１６（ｃ）において実線で示すグラフである。

ここで、図１６（ａ）〜（ｃ）に示す点線は、図８において説明した、信号の落ち込みに基づいて検知タイミングを判断するための閾値（以降、「タイミング判定用閾値」とする）である。そして、図１６（ｃ）に示す状態の場合、実線、破線夫々のグラフにおいて、グラフとタイミング判定用閾値との２つの交点の間隔（以降、「閾値交点幅」とする）ｔ_ｃ１、ｔ_ｃ２を比較すると、選択するべき実線のグラフの方が間隔が狭い。従って、補正値算出部１２４は、閾値交点幅の狭いグラフに係るパターン角度を選択し（Ｓ１５０６）、処理を終了する。

他方、交点が検知された場合（Ｓ１５０２／ＹＥＳ）、次に補正値算出部１２４は、グラフ同士の交点における信号強度がタイミング判定用閾値よりも大きいか小さいかを判定する（Ｓ１５０３）。その結果、交点における信号強度がタイミング判定用閾値よりも大きかった場合（Ｓ１５０３／ＹＥＳ）、グラフは図１６（ａ）に示すような状態である。

図１６（ａ）に示す状態において選択するべきグラフは実線で示すグラフである。この場合、閾値交点幅は選択するべき実線のグラフの方が広い。従って、補正値算出部１２４は、閾値交点幅の広いグラフに係るパターン角度を選択し（Ｓ１５０４）、処理を終了する。

また、交点における信号強度がタイミング判定用閾値よりも小さかった場合（Ｓ１５０３／ＮＯ）、グラフは図１６（ｂ）に示すような状態である。図１６（ｂ）に示す状態において選択するべきグラフは実線で示すグラフである。この場合、閾値交点幅は選択するべき実線のグラフの方が狭い。従って、補正値算出部１２４は、閾値交点幅の狭いグラフに係るパターン角度を選択し（Ｓ１５０５）、処理を終了する。このような処理により、図１３のＳ１３０６における急峻パターンの選択処理が完了する。

尚、図１５、図１６に示すような閾値交点幅に基づいて判断する方法は、上述したような急峻なパターンの選択に限らず、例えば、Ｓ１３０５及びＳ１３０７の処理の代わり、即ち、検知電圧の落ち込みが最も大きいパターンの選択において用いても良い。この場合においても、図１５と同様に、グラフ同士の交点の有無及び交点と閾値との関係に基づいて同様の判断を行うことにより、検知信号の落ち込みが最も大きいパターンを選択することが出来る。

次に、本実施形態に係る位置ずれ補正処理において、斜線パターンの検知結果に基づいて主走査方向の位置ずれ量を求める処理について説明する。図１８は、本実施形態に係る主走査方向の位置ずれ補正における、パターンの検知結果の参照態様を示す図である。図１８に示すように夫々の横線パターン４１３の検知タイミングは、Ｙ_ｃｉ、Ｋ_ｃｉ、Ｍ_ｃｉ、Ｃ_ｃｉで示される。また、斜線パターン４１４の検知タイミングは、Ｙ_ｓｉ、Ｋ_ｓｉ、Ｍ_ｓｉ、Ｃ_ｓｉで示される。ここで、“ｉ”は、繰り返し描画される横線パターン４１３及び斜線パターン４１４の繰り返し回数の順番である。

そして、本実施形態に係る光書き込み装置制御部１２０は、第１の主走査位置ずれ補正用の検知結果として、夫々の色毎に、ｉ番目の横線パターン４１３の検知タイミングから、ｉ番目の斜線パターン４１４の検知タイミングまでの期間ΔＹ_ｉ、ΔＫ_ｉ、ΔＭ_ｉ、ΔＣ_ｉを参照する。

画像が主走査方向にずれたとしても、横線パターン４１３の検知タイミングは変化しない。これに対して、上述したように、斜線パターン４１４の検知タイミングは、画像の主走査方向に従い、斜線の傾きに応じて変化する。従って、横線パターン４１３と斜線パターン４１４との間隔は、画像の主走査方向の位置ずれによって変化する。本実施形態に係る光書き込み装置制御部１２０は、この横線パターン４１３と斜線パターン４１４との間隔の変化に基づき、主走査方向の位置ずれ補正を行う。

即ち、基準値記憶部１２５には、副走査方向の位置ずれ補正用の基準値として、図８に示すＹ_ｃｉ、Ｋ_ｃｉ、Ｍ_ｃｉ、Ｃ_ｃｉ夫々の基準値が記憶されている。そして、光書き込み装置制御部１２０は、横線パターン４１３の読み取り結果と、基準値記憶部１２５に記憶されている基準値との差分に基づき、画像の副走査方向の位置ずれ補正を行う。

また、基準値記憶部１２５には、主走査方向の位置ずれ補正用の基準値として、図８に示すΔＹ_ｉ、ΔＫ_ｉ、ΔＭ_ｉ、ΔＣ_ｉ夫々の基準値が記憶されている。そして、光書き込み装置制御部１２０は、横線パターン４１３及び斜線パターン４１４の読み取り結果と、基準値記憶部１２５に記憶されている基準値との差分に基づき、画像の主走査方向の位置ずれ補正を行う。

ＹＭＣＫ各色の横線−斜線パターン間距離の設計値はすべて等しいため、主走査方向に位置ずれが発生していない場合、上記ΔＹ_ｉ、ΔＫ_ｉ、ΔＭ_ｉ、ΔＣ_ｉ夫々は、以下の式（１）〜（５）によって示すことが出来る。

これに対して、ＹＭＣＫ夫々の色で主走査方向の位置ずれが発生した場合、斜線パターンの検知位置が変化し、その色の横線−斜線パターン間距離が変化する。本実施形態に係る斜線パターンの角度αのデフォルト値は４５°である。そのため、例えばＹの色が主走査方向にΔＳ_Ｙｉ、Ｋの色が主走査方向にΔＳ_Ｋｉ位置ずれした場合、Ｋに対するＹの主走査位置ずれ量ΔＳ_ＹＫｉは以下の式（６）〜（７）によって求めることが出来る。

このように、位置ずれ補正用パターンの主走査方向の位置ずれ量ΔＳ_ＹＫｉは、ＫとＹとのパターン間隔の差分から算出することが出来る。上記式（６）〜（８）の計算を他の全ての色で同様に計算することにより、Ｋに対するＹＭＣの主走査位置ずれ量を算出して補正することが可能である。

そして、以下の式（９）〜（１１）により、複数回連続して形成されるパターンの平均値をとることにより、各色の位置ずれ量を求めることが出来る。

以上は、斜線パターンの角度αが４５度である場合、即ち、主走査方向の斜線パターンの位置ずれ量が、そのまま副走査方向の位置ずれ量に反映される場合の計算式である。これに対して、上述した角度調整動作によって斜線パターンの角度αが変化している場合、Ｋに対するＹの主走査位置ずれ量ΔＳ_ＹＫｉは以下の式（６）〜（７）によって求めることが出来る。

ΔＳ_ＭＫｉ、ΔＳ_ＣＫｉについても、上記式（１４）と同様の計算により求めることが可能である。このようなΔＳ_ＹＫｉ、ΔＳ_ＭＫｉ、ΔＳ_ＣＫｉを上記式（９）〜（１１）に適用することにより、角度調整動作によって斜線パターンの角度が調整されている場合であっても、斜線パターンの検知結果に基づいて主走査方向の位置ずれ量を求めることが可能である。

また、図１２において説明したように、斜線パターンの角度は、センサ素子１７０に含まれる発光素子１７１から照射されるビームのビームスポットの角度に応じたものであるため、基本的にはＹＭＣＫ各色同一である。しかしながら、例えば色による拡散反射特性の違いにより、ＹＭＣＫ夫々の角度が異なっても良い。その場合、ＹＭＣＫ各色の斜線パターンの角度を夫々α_Ｙ、α_Ｍ、α_Ｃ、α_Ｋとすると、Ｋに対するＹの主走査位置ずれ量ΔＳ_ＹＫｉは以下の式（１５）〜（１７）によって求めることが出来る。

式（１４）と同様に、Ｋに対するＭの主走査位置ずれ量ΔＳ_ＭＫｉ及びＫに対するＣの主走査位置ずれ量ΔＳ_ＣＫｉは、以下の式（１８）、（１９）によって求めることが出来る。

このようなΔＳ_ＹＫｉ、ΔＳ_ＭＫｉ、ΔＳ_ＣＫｉを上記式（９）〜（１１）に適用することにより、角度調整動作によって斜線パターンの角度が調整されており、各色の斜線パターンの角度が異なる場合であっても、斜線パターンの検知結果に基づいて主走査方向の位置ずれ量を求めることが可能である。

以上、説明したように、本実施形態に係る光書き込み装置１１１によれば、図１２に示すように、夫々の角度の異なる斜線パターンを順次形成してパターン検知センサ１１７に検知させ、その検知信号に係る信号強度に基づいて最適なパターン角度を決定する。そのため、副走査方向のパターン幅を広くすることなく好適な検知信号を得ることが可能となり、画像形成位置を補正するための補正用パターンの描画に係るトナー消費量の低減及びパターンの検知精度の向上を実現することが可能となる。

尚、本実施形態に係る斜線パターン角度の調整機能は、図９において説明した狭幅パターンにおいて特に効果的である。狭幅パターンの場合、主走査方向の位置ずれが発生すると、ビームスポットに対してパターンの主走査方向の位置がずれることとなり、パターンがビームスポットをカバーする範囲が主走査方向に切れ、検知信号の落ち込み量が小さくなる。従って、パターンの角度を合わせることにより検知信号の落ち込み量を確保することは、狭幅パターンの場合に特に有意義である。

しかしながら、図１１（ｂ）、（ｃ）において説明したような角度の違いによるビームスポットのカバー範囲の減少は、図６に示すような広幅パターンであっても同様に生じ得る。従って、狭幅パターンのみならず、広幅パターンの場合においても、本実施形態に係る斜線パターンの角度調整機能は有効である。

１ 画像形成装置
１０ ＣＰＵ
１１ ＲＡＭ
１２ ＲＯＭ
１３ エンジン
１４ ＨＤＤ
１５ Ｉ／Ｆ
１６ ＬＣＤ
１７ 操作部
１８ バス
２０ コントローラ
２１ ＡＤＦ
２２ スキャナユニット
２３ 排紙トレイ
２４ ディスプレイパネル
２５ 給紙テーブル
２６ プリントエンジン
２７ 排紙トレイ
２８ ネットワークＩ／Ｆ
３０ 主制御部
３１ エンジン制御部
３２ 入出力制御部
３３ 画像処理部
３４ 操作表示制御部
１０１ 給紙トレイ
１０２ 給紙ローラ
１０３ レジストローラ
１０４ 用紙
１０５ 搬送ベルト
１０６Ｋ、１０６Ｃ、１０６Ｍ、１０６Ｙ 画像形成部
１０７ 駆動ローラ
１０８ 従動ローラ
１０９Ｋ、１０９Ｃ、１０９Ｍ、１０９Ｙ 感光体ドラム
１１０Ｋ 帯電器
１１１光書き込み装置
１１２Ｋ、１１２Ｃ、１１２Ｍ、１１２Ｙ 現像器
１１３Ｋ、１１３Ｃ、１１３Ｍ、１１３Ｙ 除電器
１１５Ｋ、１１５Ｃ、１１５Ｍ、１１５Ｙ 転写器
１１６ 定着器
１１７ パターン検知センサ
１２０ 光書き込み装置制御部
１２１ 発光制御部
１２２ カウント部
１２３ センサ制御部
１２４ 補正値算出部
１２５ 基準値記憶部
１２６ 補正値記憶部
１３０、１３０Ｋ、１３０Ｃ、１３０Ｍ、１３０Ｙ ＬＥＤＡ
１７０ センサ素子

特開２００９−０６９７６７号公報

Claims (9)

1. 感光体を露光する光源を制御して感光体上に静電潜像を形成させる光書き込み制御装置であって、
   光源を発光制御して前記感光体を露光させる発光制御部と、
   前記感光体上に形成された静電潜像が現像された画像が転写されて搬送される搬送経路において前記画像を検知する光学センサの検知信号を取得する検知信号取得部と、
   前記搬送経路において前記感光体上に形成された静電潜像が現像された顕色剤画像が転写される転写位置を補正するためのパターンであって搬送方向に対して傾いた斜線パターンと前記搬送方向に対して直交する横線パターンとを含む補正用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号に基づき、前記転写位置を補正するための補正値を算出する補正値算出部と、
   前記搬送方向に対する傾きの異なる複数の前記斜線パターンが連続する角度調整用パターンを前記光学センサによって検知した検知信号に基づき、前記光学センサにおける検知範囲に対する最適な傾きになるように前記補正用パターンに含まれる前記斜線パターンの前記搬送方向に対する傾きの角度を決定する角度調整処理部と、を含み、
   前記発光制御部は、
   前記搬送方向に対する傾きの異なる複数の斜線パターンが連続して形成されるように前記光源を発光制御して前記角度調整用パターンを描画し、
   決定された前記角度の斜線パターンが前記補正用パターンにおいて形成されるように前記光源を発光制御して前記補正用パターンを描画することを特徴とする光書き込み制御装置。
2. 前記角度調整処理部は、前記角度調整用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号のうち、検知強度が最も大きい斜線パターンの角度を前記補正用パターンに含まれる斜線パターンの角度として決定することを特徴とする請求項１に記載の光書き込み制御装置。
3. 前記角度調整処理部は、前記角度調整用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号のうち、検知強度が最も大きいと判断される斜線パターンが複数ある場合、前記搬送経路における搬送に対して前記光学センサの検知信号が変化している期間が最も短い斜線パターンの角度を前記補正用パターンに含まれる斜線パターンの角度として決定することを特徴とする請求項２に記載の光書き込み制御装置。
4. 前記発光制御部は、主走査方向における前記光学センサの検知範囲に応じた幅の補正用パターンが描画されるように前記光源を発光制御して前記補正用パターンを描画することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の光書き込み制御装置。
5. 前記角度調整処理部は、予めの位置ずれ補正が実行された状態において描画された前記角度調整用パターンの検知信号に基づいて前記補正用パターンに含まれる斜線パターンの角度を決定することを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の光書き込み制御装置。
6. 前記補正値算出部は、主走査方向における前記光学センサの検知範囲に対してマージンを有する幅で描画された前記補正用パターンの検知信号に基づいて第１の補正値を算出すると共に、そのようにして算出した第１の補正値を適用して描画されたパターンであって主走査方向における前記光学センサの検知範囲に応じた幅の補正用パターンの検知信号に基づいて第２の補正値を算出することにより、前記予めの位置ずれ補正を実行することを特徴とする請求項５に記載の光書き込み制御装置。
7. 前記発光制御部は、前記搬送方向に対する傾きが１８０°の範囲で異なる複数の斜線パターンが連続して形成されるように前記光源を発光制御して前記角度調整用パターンを描画することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の光書き込み制御装置。
8. 請求項１乃至７いずれか１項に記載の光書き込み制御装置を含むことを特徴とする画像形成装置。
9. 感光体を露光する光源を制御して感光体上に静電潜像を形成させる光書き込み装置の制御方法であって、
   光源を発光制御して前記感光体を露光させ、
   前記感光体上に形成された静電潜像が現像された画像が転写されて搬送される搬送経路において前記画像を検知する光学センサの検知信号を取得し、
   前記搬送経路において前記感光体上に形成された静電潜像が現像された顕色剤画像が転写される転写位置を補正するためのパターンであって搬送方向に対して傾いた斜線パターンと前記搬送方向に対して直交する横線パターンとを含む補正用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号に基づき、前記転写位置を補正するための補正値を算出し、
   前記搬送方向に対する傾きの異なる複数の前記斜線パターンが連続する角度調整用パターンが前記光学センサによって検知された検知信号に基づき、前記光学センサにおける検知範囲に対する最適な傾きになるように、前記補正用パターンに含まれる前記斜線パターンの前記搬送方向に対する傾きの角度を決定することを特徴とする光書き込み装置の制御方法。