以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
<画像形成装置の概略構成>
図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置1の全体構成の一例を説明する概要図である。図1では、画像形成装置1はカラー画像形成であって、4つの感光体を含む4つの作像装置を備えるタンデム方式と称され、中間転写部材を含む2次転写方式の電子写真方式の画像形成装置を例として説明する。以下、図1に示す画像形成装置1を例に説明する。
画像形成装置1のプリンタ部100には、中央に中間転写ユニットがあり、該中間転写ユニットには、無端ベルトである中間転写ベルト10がある。中間転写ベルト10は、3つの支持ローラ14~16に掛け廻されており、時計廻りに回動駆動される。
第2の支持ローラ15のベルト回転方向の下流側に、画像転写後に中間転写ベルト10上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニングユニット17が配置されている。
中間転写ベルト10の上方には、作像装置20が設けられている。詳しくは、第1の支持ローラ14と第2の支持ローラ15との間の中間転写ベルト10には、その移動方向に沿って、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、およびブラック(K)の各色の作像装置20が配列されている。各色の作像装置20は、感光体ドラム(感光体)40と、感光体ドラム40の周囲に設けられた、帯電ユニット18、現像ユニット29及びクリーニングユニット13等を備えている。作像装置20は、プリンタ本体に対して脱着可能に装着されている。
作像装置20の上方には、各色感光体ユニットの各感光体ドラムに画像形成のためのレーザ光を照射する光ビーム走査装置21が設けられている。
中間転写ベルト10の下方には、2次転写ユニット22が設けられている。転写部材である2次転写ユニット22では、2つのローラ23間に、無端ベルトである2次転写ベルト24を掛け渡して、中間転写ベルト10を押し上げて第3の支持ローラ16に押し当てるように配置されている。
この2次転写ベルト24は、中間転写ベルト10上の画像を記録紙P上に転写する。記録紙Pは用紙、記録媒体、シートともいう。2次転写装置22の側方には、記録紙P上の転写画像を定着する定着ユニット25があり、トナー像が転写された記録紙Pが定着ユニット25の定着ニップに送り込まれる。
定着ユニット25は、無端ベルトである定着ベルト26に加圧ローラ27を押し当てることで、記録紙Pの表面上のトナー像を記録紙P内部に浸透させ、定着させる。なお、図1では、トナー像を記録紙Pに定着させるために、表面側で加熱・加圧する手段として定着ベルト26の例を示しているが、表面側で、加圧・加熱する手段は、図3に示すように定着ローラであってもよい。
2次転写ユニット22および定着ユニット25の下方に、表面に画像を形成した直後の記録紙Pを、裏面にも画像を記録するために表裏を反転して送り出すシート反転ユニット28が設けられている。
操作表示部101(図11参照)のスタートスイッチが押されると、原稿自動搬送装置(ADF:Auto Document Feeder)400の原稿給紙台30上に原稿が存在するときは、それをコンタクトガラス32上に搬送する。ADF400に原稿が無いときにはコンタクトガラス32上の手置きの原稿を読むために、画像読み取りユニット300のスキャナー(画像読取部)を駆動し、第1キャリッジ33および第2キャリッジ34を、読み取り走査駆動する。
そして、第1キャリッジ33上の光源からコンタクトガラスに光を発射するとともに原稿面からの反射光を第1キャリッジ33上の第1ミラーで反射して第2キャリッジ34に向け、第2キャリッジ34上のミラーで反射して結像レンズ35を通して読取りセンサであるCCD36に結像する。読取りセンサ36で得た画像信号に基づいてY,M,C,Kの各色記録データが生成される。
また、スタートスイッチが押されたとき、もしくはPC2(図11参照)等から画像出力の指示があったとき、ファクシミリ受信によりファクシミリボード103(図11参照)の出力指示があったときに、中間転写ベルト10の回動駆動が開始される。この動作と平行して、作像装置20の各ユニットの作像準備が開始され、そして各色作像の作像シーケンスが開始されて、各色用の感光体ドラムに各色記録データに基づいて変調された露光レーザが投射され、各色作像プロセスにより、各色トナー像が中間転写ベルト10上に一枚の画像として、重ねて転写される。
このトナー画像の先端が2次転写ユニット22に進入するときに、記録紙Pの先端が2次転写ユニット22に突入するように、タイミングをはかって記録紙Pが2次転写ユニット22に送り込まれ、中間転写ベルト10上のトナー像が記録紙Pに転写する。トナー像が転写された記録紙Pは定着ユニット25に送り込まれ、そこでトナー像Pが記録紙Pに定着される。
この際、上述の記録紙は、給紙テーブル200の給紙ローラ42の1つを選択回転駆動し、給紙ユニット43に多段に備える給紙カセット44の1つからシートを繰り出し、分離ローラ45で1枚だけ分離して、搬送コロユニット46に入れ、搬送ローラ47で搬送してプリンタ部100内の搬送コロユニット48に導き、搬送コロユニット48のレジストローラ49に突き当てて止めてから、レジストローラ(搬送手段)49によって前述のタイミングで2次転写ユニット22に送り出される。
また、手差しトレイ51上に記録紙Pを差し込んで給紙することもできる。ユーザが手差しトレイ51上に記録紙Pを差し込んでいるときには、プリンタ部100が給紙ローラ50を回転駆動して手差しトレイ51上のシートの一枚を分離して手差し給紙路53に引き込んで、上述と同様にレジストローラ49に突き当てて止める。
定着ユニット25で定着処理を受けて排出される記録紙Pは、切換爪55で排出ローラ56に案内して排紙トレイ57上にスタックする。または、切換爪55でシート反転ユニット28に案内して、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ56で排紙トレイ57上に排出する。
一方、画像転写後の中間転写ベルト10上に残留する残留トナーは、中間転写ベルトクリーニングユニット17で除去し、再度の画像形成に備える。
なお、図1では、カラー・タンデム式・中間転写方式の画像形成装置を例に挙げているが、モノクロ色、カラーであっても1ドラム式の感光体による画像形成、あるいは中間転写ベルトを用いず感光体から記録紙に転写する直接転写方式等の画像形成装置に対しても、本発明は適用可能である。
また、図1の例では4色のカラー画像形成装置を例にあげているが、例えば5色のカラー画像形成装置でも本発明に適用できる。その場合、作像装置20が1色分追加になり、中間転写ベルト10の移動方向に並んで設置される。
<画像作像部>
図2は、本実施形態に係る画像作像部について説明する図である。本実施形態では図2に示すように、画像作像部は、5色(イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック、ホワイト)の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために5組の作像装置20と5組の光ビーム走査装置21を備えている。なお、図2では、作像装置20と光ビーム走査装置21の要素については、各要素の符号に色毎の各組にはY、M、C、B、Wの添字を付して区別しているが、以降の説明では添字を外して各組を纏めて説明する場合がある。
光ビーム走査装置(光書込み装置、光書込み手段)21から、作像装置20に光ビームが入射される。光ビーム走査装置21の詳細は、図4とともに後述する。
作像装置20は、入射された光ビームに基づいて作像プロセスを行う。作像装置20は、各色とも、感光体ドラム40の回りには、帯電器18、現像ユニット29、転写器11、クリーニングユニット13、除電器19が備わっている。電子写真の画像形成のプロセスは、帯電、露光、現像、転写、及び定着の5つのプロセスが行われる。図2に示す作像装置20では、帯電、露光、現像、転写により中間転写ベルト10上に1色目(K)の画像を形成し、次に2色目(C)、3色目(M)、4色目(Y)、5色目(W)の順に画像を転写することにより、5色の画像が重ね合わさったカラー画像を形成し、さらに、2次転写ユニット22によって、中間転写ベルト10上に形成された画像を搬送されてくる記録紙Pに転写することで、5色の画像が重ね合わさったカラー画像を記録紙P上に形成することができる。そして定着装置25A(図3参照)によって記録紙P上の画像が定着される。
また画像作像部には、中間転写ベルト10上のトナー像を除去するために、中間転写ベルトクリーニングユニット17が備わっている。また画像作像部には、各色毎に、現像ユニット29に補給するトナーが入っているトナーボトルが備わっている。
さらに画像作像部は、給紙カセット44から給紙される記録紙Pの印刷面の色を検出するセンサ63(第1検出部)を備え、検出結果に基づき、画像位置ずれ補正用パターンの色を決定する。センサ63はCCDやCIS等の読取センサである。例えば、センサ63で記録紙の明度を検出し、ある閾値より明度が高い場合は画像位置ずれ補正用パターンの色をブラックにして、逆に明度が低い場合はホワイトにする。
また、センサ63に対して搬送路の対向側、つまり、印刷面と逆の面を検出するセンサを追加すれば、表裏で色が異なる記録紙にも対応できる。
センサ63は、画像を記録紙Pに転写する転写部(中間転写ベルト10、転写器11、2次転写ユニット22)より上流側に設置され、最上流の作像色の画像書込み開始前に記録紙Pの色情報を検出する。例えば図2に示すように、センサ63は、給紙カセット44から記録紙Pを搬送経路に繰り出した直後の位置、例えば給紙ローラ42と搬送ローラ47との間の位置に設置される。
<定着装置>
図3は、定着ユニット25Aと、定着ユニット25Aの出口に設置されているセンサ61,62についての説明図である。
定着装置である、図1に示す定着ユニット25又は図3に示す定着ユニット25Aでは、記録紙Pのトナー画像が転写された面を加熱し、圧接する定着部材(図1の定着ベルト26又は図3の定着ローラ26A)と、記録紙Pを定着部材の側に押し付ける加圧部材(加圧ローラ27)によりニップ部Nを形成している。
本実施形態に係る定着装置における定着部材の構成は、図1に示すような定着ベルト26、あるいは図3に示すような定着ローラ26Aのいずれであってもよい。
このような構造の定着ユニット25のニップNで、記録紙P上のトナー画像が、記録紙Pの表面に入り込み、定着される、即ち、定着プロセスを行う。
定着ユニット25の出口付近に、記録紙P上に形成された画像位置ずれ補正パターン像を検出するための2つのセンサ61、62(第2検出部)が備わっている。センサ61,62は、ニップ部よりも記録紙Pの搬送方向の下流で、トナー画像として記録紙P上に形成され、圧接された画像位置ずれ補正用パターンを検出する検出手段として機能する。
センサ61,62はCCD(Charge Coupled Device)、CIS(Contact Image Sensor)等の画像読み取りセンサである。
センサ61,62が読み取る位置ずれ補正用パターンは、記録紙P上の印刷可能領域の四隅に形成されている。センサ61,62は、画像位置ずれ補正用パターンを検出可能な位置に設置されている。
センサ61,62による、記録紙P上の定着プロセス後の画像位置ずれ補正用パターンの検出結果に基づき、プリンタ制御部90(図5参照)において、記録紙に対する画像位置、表面の画像位置に対する裏面の画像位置を補正する。
<光ビーム走査装置>
図4は、本発明の一実施形態に係る光ビーム走査装置21の構成の一例を説明する概要図である。図4は、図2の光ビーム走査装置21を上から見た上面図である。光ビーム走査装置21は、各色とも光ビーム走査装置21とも同じ構成であり、いずれかの一色の例として説明する。
光ビーム走査装置21は、LD(Laser Diode)211と、シリンダレンズ212と、ポリゴンミラー213と、fθレンズ214と、同期ミラー216と、同期レンズ217と、同期センサ218と、を有する。
LD(LD光源)211は、光ビームを発光させる光源である。以下、光源がLDの場合を例に説明する。
LD211は、画像形成装置1に入力される画像データに基づいてLD制御部74(図5参照)によって制御されて、点灯、及び消灯する光源である。LD211から発光された光ビームは、シリンダレンズ212を通り、ポリゴンミラー213で反射する。ポリゴンミラー213は、ポリゴンモータによって回転し、入射してきた光ビームを偏向させる。なお、光ビーム走査装置21は、複数のLD211を有する構成、又は複数の色で光源を共有する構成であってもよい。
ポリゴンミラー213で反射した光は、fθレンズ214を通り、折り返しミラー215に向かう。折り返しミラー215で反射した光は、各色の作像装置20に入射し、感光体ドラム40の上を走査する。
主走査方向の書き出しである端部では、fθレンズ214を通った光は、同期ミラー216で反射し、同期レンズ217を通って、同期センサ218に入射する。同期センサ(同期検出センサ)218は、入射する光から主走査方向の書き出し開始のタイミングを検出する。
なお、主走査方向は、記録紙Pの搬送方向に対して垂直方向である。副走査方向は、記録紙Pの搬送方向である。以下、主走査方向、及び副走査方向は、同様に記載する。
<光書込み制御部と光ビーム走査装置>
図5は、本発明の一実施形態に係る光書込み制御部70及び光ビーム走査装置21の構成の一例を説明する機能ブロック図である。図5では、1色分の光ビーム走査装置の制御に関わる部分を示しているが、プリンタ制御部90、制御データ記憶部95、センサ61,62,63以外の、光書込み制御部70、光ビーム走査装置21、感光体ドラム40は、4色に対して夫々設けられている。
図5では、光ビーム走査装置21は、光書込み制御部70によって制御されており、光書込み制御部70は、プリンタ制御部90によって制御されている。プリンタ制御部90は、センサ61,62,63の検出結果を受信する。
光書込み制御部70は、画素クロック(clock)生成部71と、書出開始位置制御部72、同期検知用点灯制御部73、LD制御部74、及びポリゴンモータ制御部75を有する。
光ビーム走査装置21では、主走査方向端部の画像書き出し側に光ビームを検出する同期センサ218が、書出開始位置側に設けられている。光ビーム走査装置21では、fθレンズ214を透過した光ビームが同期ミラー216によって反射され、同期レンズ217によって集光させて同期センサ218に入射するように構成されている。
光ビームが同期センサ218上を通過することにより、同期センサ218から同期検知信号XDETPが出力され、その同期検知信号XDETPを光書込み制御部70の画素クロック生成部71、書出開始位置制御部72、及び同期検知用点灯制御部73に送る。
画素クロック生成部71では、同期検知信号XDETPに同期した画素クロックPCLKを生成し、その画素クロックPCLKを書出開始位置制御部72及び同期検知用点灯制御部73に送る。
詳しくは、画素クロック生成部71は、基準クロック生成部711と、VCO(Voltage Controlled Oscillator)クロック発生部712と、位相同期クロック生成部713と、を有する。
基準クロック生成部711は、基準となるクロック信号である基準クロック信号FREFを生成する。VCOクロック発生部712は、VCOクロック信号VCLKを生成する。位相同期クロック生成部713は、同期検知信号XDETPに同期させた画素クロックPCLKを生成する。位相同期クロック生成部713で生成する画素クロック信号PCLKの周波数は、VCOクロック信号VCLKの周波数に基づいて変更できる。
書出開始位置制御部(書込み位置制御部)72は、同期検知信号XDETP、画素クロックPCLK、及びプリンタ制御部90からの制御信号等により、画像書出し開始タイミング及び画像幅を決定する主走査制御信号XRGATE、副走査制御信号XFGATEを生成している。
同期検知用点灯制御部73は、最初に同期検知信号XDETPを検出するために、LD強制点灯信号BDをONしてLDを強制点灯させる。一方、同期検知信号XDETPを検出した後には、同期検知信号XDETPと画素クロックPCLKを用いて、フレア光が発生しない程度で確実に同期検知信号XDETPが検出できるようなタイミングでLDを点灯させる。そして、同期検知信号XDETPを検出したらLDを消灯するようなLD強制点灯信号BDを生成し、LD制御部74に送る。
さらに、同期検知用点灯制御部73は、各LD211の光量制御タイミング信号APCを同期検知信号XDETPと画素クロックPCLKを用いて生成し、LD制御部74に送る。この信号は画像書き込み領域外で実行する必要があり、そのタイミングで光量を狙いの光量に制御する。
LD制御部74では、同期検知用強制点灯信号BD、光量制御タイミング信号APC及び画素クロックPCLKに同期した画像データに応じてレーザを点灯制御する。そして、LD211及びシリンダレンズ212を含むLDユニット(211,212)のLD211からレーザビームが出射し、ポリゴンミラー213に偏向され、fθレンズ214を通り、感光体ドラム40上を走査することになる。
ポリゴンモータ制御部75は、プリンタ制御部90からの制御信号により、ポリゴンモータを規定の回転数で回転制御する。副走査方向の画像倍率を変更する場合には、ポリゴン回転数を制御する。なお、印刷する画像のページ毎にポリゴンモータの回転数を制御することが困難な場合は、画像データ自体の間引き、挿入等で副走査方向の画像倍率を制御することも可能である。
記録紙Pの色を検出するセンサ63は、検出した色情報をプリンタ制御部90に送る。プリンタ制御部90では、センサ61、62で検出可能な画像位置ずれ補正パターンの色を決定し、その色に対応する光書込み制御部70、光ビーム走査装置21を動作させる。
画像位置ずれ補正用パターンを検出するセンサ61,62は、各センサ61,62で検出した画像パターン情報をプリンタ制御部90に送る。プリンタ制御部90では、位置ずれ量を算出し、補正データを生成し、書出開始位置制御部72、画素クロック生成部71に制御信号を設定するとともに、その補正データを制御データ記憶部95に記憶しておく。
制御データ記憶部95は、画像形成動作を行う際に、記憶されている補正データが、プリンタ制御部90の指示により読み出され、その補正データに対応する制御信号は、書出開始位置制御部72、画素クロック生成部71に設定される。
<VCOクロック発生部>
図6は、VCOクロック発生部712について説明する図である。
図6に示すVCOクロック発生部712は、位相比較器121と、ローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)122と、VCO123と、1/N分周器124と、を有する。
位相比較器121は、基準クロック生成部711からの入力信号である基準クロック信号FREFと、1/N分周器124から1/N分周されたVCOクロック信号VCLKと、が入力される。位相比較器121は、入力された2つの信号の立ち下がりエッジの位相を比較し、誤差成分を所定の電流でLPF122に出力する。
LPF122は、位相比較器121の出力から高周波成分である雑音等を取り除き、直流電圧をVCO123に出力する。
VCO123は、LPF122の出力に基づいて、LPF122の出力に依存した発振周波数であるVCOクロック信号VCLKを出力する。
1/N分周器124は、入力されるVCOクロック信号VCLKを、設定された分周比Nで1/Nに分周する。
なお、基準クロック信号FREFの周波数及び分周比Nは、プリンタ制御部90から設定が可能である。画素クロック生成部71は、基準クロック信号FREFの周波数と、分周比Nの値を変更することで、VCOクロック信号VCLKの周波数を変更することができる。
<書き出し位置制御部>
図7は、本発明の一実施形態に係る書出開始位置制御部72の一例を説明する機能ブロック図である。
図7に示す書出開始位置制御部72は、主走査ライン同期信号発生部210と、主走査制御信号発生部220と、副走査制御信号発生部230とを備えている。
主走査ライン同期信号発生部210は主走査制御信号発生部220内の主走査カウンタ(カウンタ値)、副走査制御信号発生部230内の副走査カウンタ(カウンタ値)を動作させるためのカウンタ制御信号XLSYNCを生成する。
主走査制御信号発生部220は画像信号の取り込みタイミング(主走査方向の画像書出しタイミング)を決定する信号XRGATEを生成する。主走査制御信号発生部220は、主走査カウンタ221と、コンパレータ222と、制御信号生成部223と、を有する。
主走査制御信号発生部220において、主走査カウンタ221は、カウンタ制御信号XLSYNCで動作を開始し、画素クロック信号PCLKごとにカウントアップ(count up)する。コンパレータ222は、主走査カウンタ221によるカウンタ値(カウント値)と、プリンタ制御部90からの設定信号による設定値1と、を比較し、比較結果を出力する。制御信号生成部223は、コンパレータ222からの比較結果に基づいて主走査制御信号XRGATEを生成する。
副走査制御信号発生部230は画像信号の取り込みタイミング(副走査方向の画像書出しタイミング)を決定する信号XFGATEを生成する。副走査制御信号発生部230は、副走査カウンタ231と、コンパレータ232と、制御信号生成部233と、を有する。
副走査制御信号発生部230において、副走査カウンタ231は、プリンタ制御部90からの印刷開始信号で動作を開始し、カウンタ制御信号XLSYNCごとにカウントアップする。コンパレータ232は、副走査カウンタ231によるカウンタ値と、プリンタ制御部90からの設定信号による設定値2とを比較し、比較結果を出力する。制御信号生成部233は、コンパレータ232からの比較結果に基づいて副走査制御信号XFGATEを生成する。
上記構成の書出開始位置制御部72は、主走査についてはクロックPCLKの1周期単位、つまり1ドット単位で、副走査についてはXLSYNCの1周期単位、つまり1ライン単位で、書出位置を補正可能である。
ここで、主走査方向、副走査方向とも、補正データについては、制御データ記憶部95に記憶されている。
<タイミングチャート>
図8は、本発明の一実施形態に係る書出開始位置制御部72による主走査方向の制御の一例を説明するタイミングチャートである。
図8の例では、カウンタ制御信号XLSYNCによって、主走査カウンタ221のカウンタ値がリセットされ、画素クロック信号PCLKで主走査カウンタ221のカウンタ値がカウントアップしていく。
主走査カウンタ221によってカウントされるカウンタ値がプリンタ制御部90によって設定された設定値1(この場合X)になったとき、コンパレータ222からその比較結果が出力され、制御信号生成部223によってXRGATEがLowレベル(有効)になる。主走査制御信号XRGATEは主走査方向の画像幅分だけLowレベルとなる信号(ローアクティブ信号)である。即ち、主走査制御信号XRGATEがLowの期間、ラインメモリ80から主走査方向の画像信号が出力され、LD制御部74により、LD211を発光させて、感光体ドラム40の表面への主走査方向の書き込み動作を行わせる。
<副走査方向のタイミングチャート>
図9は、本発明の一実施形態に係る書出開始位置制御部72による副走査方向の制御の一例を説明するタイミングチャートである。
図9の例では、プリンタ制御部90からの印刷開始信号で副走査カウンタ231のカウンタ値がリセットし、カウンタ制御信号XLSYNCで副走査カウンタ231のカウンタ値をカウントアップしていく。
副走査カウンタ231によってカウントされるカウンタ値がプリンタ制御部90によって設定された設定値2(この場合Y)になったところでコンパレータからその比較結果が出力され、副走査用の制御信号生成部233によって副走査制御信号XFGATEがLowレベル(有効)になる。
副走査制御信号XFGATEは副走査方向の画像長さ分だけLowレベルとなる信号(ローアクティブ信号)である。即ち、副走査制御信号XFGATEがLowの期間、ラインメモリ80から副走査方向の画像信号が出力され、LD制御部74により、LD211を発光させて、感光体ドラム40の表面への副走査方向の書き込み動作を行わせる。
<ラインメモリ>
図10は、本発明の一実施形態に係る画像信号の取り込みを実現するための構成の一例を説明する機能ブロック図である。
画像形成装置1は、プリンタ制御部90及び、光書込み制御部70に接続されるラインメモリ80を有する。ラインメモリ80は、画像信号で入力される画像データを記憶する。
ラインメモリ80は、入力される画素クロック信号PCLKに同期して画像信号の出力を行う。ラインメモリ80は、入力される主走査制御信号XRGATEに基づいて図4のLD制御部74に画像信号を出力する。
即ち、ラインメモリ80は、LD制御部74と前段階の処理を行う。ラインメモリ80は、図4のプリンタ制御部90、フレームメモリ、又はスキャナー102(図11参照)等から入力された画像信号を図4のLD制御部74に、図8,図9の最も下の段に示す画像信号を出力する。図4のLD制御部74は、ラインメモリ80から出力された画像信号タイミングで、図4のLD211を点灯させる。
<ハードウェア>
図11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の一例を示す図である。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113を有する。
図11に示すように、本実施形態に係る画像形成装置1は、CPU(Central Processing Unit)110、RAM(Random Access Memory)111、ROM(Read Only Memory)112、エンジン113、HDD(Hard Disk Drive)114及びI/F(Interface)115、通信I/F116が、バス117を介して接続されている。
I/F115には、操作表示部101、スキャナー102、ファクシミリボード103が接続されている。
CPU110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。RAM111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る。CPU110が情報を処理する場合、RAM111はCPU110の作業領域に用いられる。ROM112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113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。例えば、エンジン113は、例えば図1に示すプリンタ部100に相当し、光ビーム走査装置21や、作像ユニット20や、トナーボトルからトナーを現像ユニット29に補給するトナー補給機構や、給紙搬送機構(46,47)や、転写部(10,11,22)や定着ユニット25等の駆動制御部を含んで構成される。
HDD114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)、各種の制御プログラム、及びアプリケーション・プログラム等が格納されている。
I/F115は、バス117と各種のハードウェア等を接続し制御する。
操作表示部101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LCD(Liquid Crystal Display)と、キーボード及びマウス等、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とを備える。
スキャナー102は、コンタクトガラス32上の原稿又はADF400にセットされた原稿の画像(印字情報)を読み取り、画像データ(電気信号)に変換する。
ファクシミリボード103は、ファクシミリ送信指示があるときに、スキャナー102を駆動させて、原稿の画像を読み込み、その画像データをファクシミリ通信回線に送信する。受信の際は、ファクシミリボード103は、通信回線からファクシミリ呼び出しに応じて画像データを受信し、エンジン113を駆動させて、受信した画像データをプリントアウトさせる。
通信I/F116は、バス117と、画像形成装置1に接続された各種の外部機器ネットワーク等を接続し制御する。
PC2は、通信I/F116を介して画像形成装置1へ接続され、画像データや、余白設定情報を転送する。
このようなハードウェア構成において、ROM112、HDD114、又は光学ディスク等の記憶媒体に格納されたプログラムがRAM111に読み出される。CPU110がRAM111に読み出された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の機能を実現する図5~図7に示すような機能ブロックが構成される。
<画像位置ずれ補正用パターン>
図12は、画像位置ずれ補正用パターンについて説明する図である。
記録紙P上の表面の印刷画像領域の四隅端部に画像位置ずれ補正パターンCを形成する。印刷画像に画像位置ずれ補正用パターンが付加されることになる。より詳しくは、記録媒体上に、印刷対象となる文字又は画像の少なくとも一方を構成する画像データと、補正パターンを構成するトナー像とが形成されることになる。
記録紙Pが搬送方向に移動することで、補正パターンを構成するトナー像(下記、補正パターン像ともいう)Cはセンサ61,62に検知され、プリンタ制御部90に送られ、記録紙Pのエッジに対するパターン位置が算出される。
プリンタ制御部90では、検出結果を理想のパターン位置と比較し、主走査方向の画像位置、画像倍率、副走査方向の画像位置、画像倍率の補正値を算出し、図5で説明した書出開始位置制御部72、画素クロック生成部71、ポリゴンモータ制御部75に設定する。
記録紙Pの表面の画像位置を補正する場合は、リアルタイムに補正ができない、つまり、パターン検出した画像自体は補正できない。このため、次のページ以降に補正値を反映するか、または、印刷画像とは別に補正用パターンのみを1枚もしくは複数枚印刷し、その結果に基づいて補正値を算出して制御データ記憶部95に記憶しておき、画像印刷時に読み出して補正する。
記録紙Pの表面に対する裏面の画像位置の補正値の設定については、リアルタイムの補正が可能であり、検出した記録紙Pの裏面画像を形成するタイミングに合わせることになる。
補正パターン像Cの形状は、記録紙Pに対して主走査方向と副走査方向の画像位置が検出できれば良いので、図12に示すようなL字型に限るものではない。例えば四角形や、横線、縦線の組み合わせでもよい。補正パターン像Cは、検出可能であれば、出来る限り小さい方が目立たないため好ましい。
補正パターンを構成するトナー像Cの色については、センサ63の検出結果に基づいて決定する。例えば、記録紙Pがホワイトの場合はブラック、記録紙Pがブラックの場合はホワイトになる。
本実施形態では2つのセンサ61,62で補正パターン像を検知する構成を示しているが、記録紙Pの幅が変わっても全ての補正パターンを構成するトナー像が検知できればよいため、幅方向の全域に長さを有する1つのセンサでも問題ない。
このように、補正パターンを構成するトナー像Cを作成することで、印刷と同時に、補正パターンの確認が可能になるとともに、印刷対象となっている文字又は画像(印刷画像)への影響を最小限にすることができる。
<画像形成のタイミングチャート>
図13は、画像形成のタイミングチャートである。
図13のタイミングチャートに示すように、センサ63(紙色検知)で記録紙Pを検出した後に、第1作像色(図13ではホワイト)の画像書込みを開始することで、予めパターンの色を指定することなく、画像形成する記録紙Pの色で検出可能なパターンを生成することが可能となる。
図13の例では、1ページ目の記録紙Pの色がホワイトの場合、ホワイト(FGATE_W)、イエロー(FGATE_Y)、マゼンタ(FGATE_M)、シアン(FGATE_C)については画像データをそのまま画像形成することになるが、ブラック(FGATE_K)については、画像データに画像位置ずれ補正用パターンを付加して画像形成する。
2ページ目の記録紙Pがブラックの場合、ホワイトについては画像データに画像位置ずれ補正用パターンを付加して画像形成する。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックについては画像データをそのまま画像形成することになる。3ページ目以降についても紙色検知の結果でどの色に画像位置ずれ補正用パターンを付加するかが決まる。
<制御フロー>
図14は、本発明の一実施形態に係る画像形成動作の全体処理の一例を説明するフローチャートである。
まず、図11の操作表示部101の有する操作パネル又は、画像形成装置1に接続されるPC2等からの指示により、スタートの操作(印刷開始指示)が行われた場合に、フローを開始する(スタート)。
まず、ステップS11では、ポリゴンミラー213を回転させるように、ポリゴンモータをプリンタ制御部90が指示する回転数で回転させる処理を行う。
ステップS12では、画像形成装置1は、図5のプリンタ制御部90に補正データを入力して、設定させる処理を行う(補正ステップ)。ステップS12では、制御データ記憶部95で記憶された、表面から検出した補正データ又は複数の記録紙で平均化した補正データを、プリンタ制御部90で呼び出す。
ステップS13では、図5のLD制御部74は光源であるLD211を点灯させる処理を行う。光源を点灯させる処理は、例えば同期検知用強制点灯信号BDを出力させるための点灯、及び各光源を所定の光量で点灯させるためのいわゆるAPC動作等を行う処理である。
ステップS14では、画像形成装置1は、画像形成を行う。画像形成は、画像形成装置1に入力された画像データに基づいて、図5のLD制御部74によるLD211の制御等によって感光体ドラム40に潜像の書き込みを開始することで、記録紙Pに対するトナー像を作成し、記録紙Pに画像形成を行う。このとき、補正のための画像位置検出用パターン(画像位置ずれ補正用パターン)の形成が必要な場合は、画像位置ずれ補正用パターンを構成するトナー像を記録紙P上の形成も、通常の画像形成と一緒に実施する。
ステップS15では、画像形成装置1は、次の画像があるか否かの判断を行う。画像形成装置1は、次の画像があると判断した場合(ステップS15でYes)、ステップS14に戻り、次の画像の画像形成を行う。画像形成装置1は、次の画像がないと判断した場合(ステップS15でNo)、ステップS16に進む。
ステップS16では、LD制御部74は、LD211を消灯させる。
ステップS17では、ポリゴンモータ制御部75は、図5のポリゴンミラー213を回転させるポリゴンモータを停止させ、全体処理を終了する(エンド)。
<画像位置ずれ補正フロー>
図15を参照して本実施形態の印刷位置の位置ずれ補正方法を説明する。図15は、画像位置ずれ検出結果を補正データとして反映するための制御フローチャートである。本制御フローは、例えば、図14に示した画像形成動作中に実施される。
まず、S21で、印刷が始まると記録紙Pが給紙カセット44から給紙され、給紙カセット44の出口近傍に設置されるセンサ63によって、記録紙Pの色が検出されてプリンタ制御部90に送信される(第1検出ステップ)。
S22で、プリンタ制御部90は、センサ63の検出結果(記録紙Pの色情報)に基づいて、画像位置ずれ補正用パターンの色を決定する(色選択ステップ)。
S23で、補正用パターンの色決定後、両面印刷動作を開始し、第1面(表面)に印刷画像を形成するのと同時に、図12を参照して説明した、画像位置ずれ補正用パターンを構成するトナー像Cを、S22にて決定した色で記録紙P上に形成する(パターン生成ステップ)。
S24で、定着ユニット25の出口に設けられたセンサ61,62で、S23で形成した画像位置ずれ補正用パターン像Cを検知して、プリンタ制御部90に送る(第2検出ステップ)。
そして、S25で、プリンタ制御部90は、理想値に対するずれ量を算出し、S26で補正を実施するかを判断する。この判断は、例えば、ずれ量が補正分解能の1/2以上であれば補正を行うことになる。
S26で補正すると判断した場合(Yes)、補正データを算出し(S27)、制御データ記憶部95の補正データを更新して記憶し(S28)、第2面(裏面)の画像形成に合わせて、書込み制御部70の各制御部に補正データ(制御データ)を設定する(S29)(補正ステップ)。
ここでの補正データは、主走査方向の画像倍率を決定する画素クロック周波数の設定値と、主走査方向の画像位置を決定するXRGATE信号の設定値と、副走査方向の画像位置を決定するXFGATE信号の設定値と、副走査方向の画像倍率を決定するポリゴンモータの回転数の設定値である。
一方、S26で補正を行わないと判断した場合(No)、補正データの更新は行わず、補正データのフローは終了する。2枚目以降についても同様の制御となる。
2枚目以降も、補正を行い、補正データを算出した場合、制御データ記憶部95に記憶されている、第1面(表面)の補正データと、第2面の補正データを、更新し、再設定する(S28,S29)。
本実施形態の位置ずれ補正は、表面と裏面の位置合わせに適用することに加えて、連続印刷の際に、ある記録紙の検出結果を次の記録紙に反映させることもできる。
第1面(表面)の画像位置ずれ補正について、制御フローは同様であるが、第2面(裏面)の補正と異なり、リアルタイムに補正できない場合がある。例えば、1枚目のパターンを検出している時に2枚目の画像を形成している場合である。
この場合、1枚目の第1面の検出結果を2枚目の第1面にフィードバックできないため、何枚か後の画像に補正値をフィードバックすることになるが、その場合、何枚かの検出結果の平均値を使うことが望ましい。補正データを制御データ記憶部95に記憶しておくことで、常に最新の補正データを使用することができる。
なお、図15に示す画像位置ずれ補正については、例えば表面に対する裏面の画像位置ずれの補正は両面印刷時に実施することになるが、常に実施するようにしても良いし、ユーザが操作パネルから指示することで実施できるようにしても良い。
本実施形態の画像形成装置1は、記録紙Pの色情報を検出するセンサ63と、センサ63により検出された色情報に基づいて画像位置ずれ補正用パターンCの色を選択する色選択部として機能し、かつ、選択した色で記録紙Pに画像位置ずれ補正用パターンCを生成するパターン生成部として機能するプリンタ制御部90と、記録紙P上の画像位置ずれ補正用パターンCを検出するセンサ61、62と、を備える。プリンタ制御部90は、センサ61、62による画像位置ずれ補正用パターンCの検出結果に基づいて、記録紙Pへ転写する画像の位置ずれを補正する補正部としても機能する。
この構成により、記録紙Pの色が印刷中に切り替わったとしても、センサ63が検出する記録紙Pの色情報に基づいて画像位置ずれ補正用パターンCの色を記録紙Pの色変化に合せて適切な色に変更することにより、センサ61、62が記録紙P上の画像位置ずれ補正用パターンCを検出可能な状態を維持できるので、プリントスピードを遅くすることなく画像位置を補正することが可能となる。
また、本実施形態の画像形成装置1では、記録紙Pの色情報を検出するセンサ63は、画像を記録紙Pに転写する転写部(中間転写ベルト10、転写器11、2次転写ユニット22)より上流側に設置され、最上流の作像色の画像書込み開始前に記録紙Pの色情報を検出する。この構成により、転写部が記録紙Pへの転写を開始するよりも確実に前のタイミングでセンサ63による記録紙Pの色情報の検出ができるので、画像位置ずれ補正用パターンCの色によらず、プリントスピードを遅くすることなく画像位置を補正することができる。
また、本実施形態の画像形成装置1では、センサ61、62は、記録紙Pの両面の色情報を検出するのが好ましい。この構成により、記録紙Pの表と裏の色が違っていても、プリントスピードを遅くすることなく画像位置を補正することができる。
また、本実施形態の画像形成装置1では、センサ63が検出する記録紙Pの色情報とは明度の情報を含むのが好ましい。これにより、確実にパターン検出できる画像位置ずれ補正用パターンCの色を選定することができる。
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。