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ける副走査方向の画像の書込み位置の補正がその要旨である。
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、給紙トレイ101から給紙ローラ102と分離ローラ103とにより分離給紙される用紙(記録紙)104を搬送する搬送ベルト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、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、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、静電吸着作用により搬送ベルト105に吸着されて回転駆動される搬送ベルト105により最初の画像形成部106BKに搬送され、ここで、ブラックのトナー画像を転写される。即ち、搬送ベルト105が、画像の転写対象である用紙を搬送する搬送体として機能する。
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上の用紙104とが当接する位置(転写位置)で、転写器115BKの働きにより用紙104上に転写される。この転写により、用紙104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用紙104は、搬送ベルト105によって次の画像形成部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、そのトナー画像が用紙104上に形成されたブラックの画像に重畳されて転写される。
用紙104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、用紙104上に重畳されて転写される。こうして、用紙104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用紙104は、搬送ベルト105から剥離されて定着器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、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る。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。パターン検知センサ117による位置ずれ補正の態様については、後に詳述する。
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。
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検知する画像検知部である。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検知すると、検知信号をカウント部122に入力する。
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。尚、本実施形態に係る書込み開始タイミング基準値は、感光体ドラム109BK、109M、109C、109Yの全てが搬送ベルト105に当接した状態における基準値である。これについては、後に詳述する。
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。
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。
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、光書き込み制御装置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。
位置ずれ補正用パターン列401は、全ドラム当接パターン410及び黒ドラム当接パターン420を含む。全ドラム当接パターン410は、感光体ドラム109BK、109M、109C及び109Yの全てが搬送ベルト105に当接した状態において描画されたパターンである。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、全ドラム当接パターン410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。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、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が書込み制御部121の制御に従って、開始位置補正用パターン411の描画を開始してから、描画された開始位置補正用パターン411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。
尚、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、主走査方向に平行な線が2本、副走査方向に並べられて構成されている。これは、1本目のパターンの検知に失敗した場合のバックアップ用として2本面が描画されるためである。
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。
黒ドラム当接パターン420は、感光体ドラム109BKのみが搬送ベルト105に当接した状態において描画されたパターンである。図8に示すように、光書き込み装置制御部120が光源装置281を制御して位置ずれ補正用マーク400を描画させる際、全ドラム当接パターン410を描画した後、感光体ドラム109BK以外の感光体ドラムを搬送ベルト105から離間させる離間処理を行った上で、黒ドラム当接パターン420が描画される。
尚、本実施形態に係る黒ドラム当接パターン420も、開始位置補正用パターン411と同様に、図8に示すように、主走査方向に平行な線が2本、副走査方向に並べられて構成されている。これは、1本目のパターンの検知に失敗した場合のバックアップ用として2本面が描画されるためである。
位置ずれ補正用マーク400のこのような構成により、全ての感光体ドラムが搬送ベルト105に当接した状態と、感光体ドラム109BKのみが搬送ベルト105に当接した状態の両方において、描画される画像の位置ずれ補正を実行することが可能となる。
尚、本実施形態においては、全ての感光体ドラムを搬送ベルト105に当接させた状態の他、感光体ドラム109BKのみを搬送ベルト105に当接させたモノクロ印刷の状態について、描画される画像の位置を補正する場合を例として説明する。この他、単色印刷としては、モノクロに限らず、他の色を用いる場合も考慮し、感光体ドラム109BK以外の他の感光体ドラムのみを搬送ベルト105に当接させる場合もあり得る。
また、単色印刷であっても、例えば赤、緑、青等の色で単色印刷を行う場合等、感光体ドラム109M、109C、109Yのうち2つを搬送ベルト105に当接させる場合もあり得る。単色印刷に限らず、フルカラーではない印刷を行う場合も同様である。これらの場合であっても、位置ずれ補正用マーク400を構成するにあたり、夫々に対応した状態、即ち、当接させるべき感光体ドラムのみを当接させた状態でパターンを描画すると共に、基準値記憶部125に夫々のパターンに対応した基準値を記憶させることにより、上記と同様に位置ずれ補正を実行することが可能となる。
次に、本実施形態に係るプリントエンジン26の構成において、各感光体ドラム109BK、109M、109C、109Y(以降、総じて感光体ドラム109とする)を、搬送ベルト105に当接及び離間させる機構について説明する。図3においては、図示されるように、全ての感光体ドラム109が、搬送ベルト105から離間している状態が示されている。図9に、全ての感光体ドラム109と搬送ベルト105とが当接している状態を示す。
図3に示す状態と図9に示す状態とを遷移させるためには、感光体ドラム109自体を上下させても良いし、搬送ベルト105を保持している駆動ローラ107及び従動ローラ108を上下させても良い。図10は、感光体ドラム109BKのみを搬送ベルト105に当接させる場合の一態様を示す図である。図10の態様においては、駆動ローラ107と従動ローラ108の高さを異ならせることにより、感光体ドラム109に対向する搬送ベルト105の面を傾いた状態に保持して、感光体ドラム109BKのみが搬送ベルト105に当接するように配置している。これは、本実施形態に係るプリントエンジン26のように、感光体ドラム109BKが副走査方向の端部に配置されている場合に可能な態様である。
図11は、感光体ドラム109BKのみを搬送ベルト105に当接させる場合の他の態様を示す図である。図11の態様においては、図10と同様に、駆動ローラ107を従動ローラ108よりも低い位置に配置させた上で、感光体ドラム109BKと感光体ドラム109Mとの間にベルト高調整ローラ118を設け、且つベルト高調整ローラ118の上側の高さと従動ローラ108の上側の高さとが等しくなるように配置している。これにより、搬送ベルト105がベルト高調整ローラ118と従動ローラ108とによって支持され、感光体ドラム109BKに当接するように配置される。
図12は、図11の変形例として、2つの感光体ドラムを搬送ベルト105に当接させる場合の例を示す図である。図12の態様においては、図10と同様に、駆動ローラ107を従動ローラ108よりも低い位置に配置させた上で、感光体ドラム109Mと感光体ドラム109Cとの間にベルト高調整ローラ118を設け、且つベルト高調整ローラ118の上側の高さと従動ローラ108の上側の高さとが等しくなるように配置している。これにより、搬送ベルト105がベルト高調整ローラ118と従動ローラ108とによって支持され、感光体ドラム109BK、109Mのみに当接するように配置される。
図13は、感光体ドラム109BKのみを搬送ベルト105に当接させる場合の更に他の態様を示す図である。図13の態様においては、図3の場合と同様に駆動ローラ107及び従動ローラ108を配置させた上で、感光体ドラム109BKと従動ローラ108との間、及び感光体ドラム109BKと感光体ドラム109Mとの間にベルト高調整ローラ118を設け、2つのベルト高調整ローラ118の上側の高さが等しく且つ駆動ローラ107及び従動ローラ108よりも高くなるように配置している。これにより、搬送ベルト105が2つのベルト高調整ローラ118によって支持され、感光体ドラム109BKに当接するように配置される。
このような感光体ドラム109と搬送ベルト105との当接・離間機構により、例えば、図9の状態から図10の状態に遷移させた場合、駆動ローラ107と従動ローラ108との配置が変わることによって、搬送ベルト105に僅かな伸縮が生じる可能性がある。これにより、感光体ドラム109上に形成された画像が搬送ベルト105によって搬送される用紙に転写されるタイミングにずれが生じ、結果的に用紙上に転写された画像の位置ずれとなる。
また、搬送ベルト105の伸縮によって搬送ベルト105の搬送速度が変化すると、上述した画像の位置ずれに加えて、感光体ドラム109BK、109M、109C、109Yの夫々に形成された画像が用紙に転写されるタイミングにずれが生じ、結果的に用紙上に転写された画像における夫々の色のずれ、即ち色ずれとなる。
また、図9の状態においては、感光体ドラム109BKと搬送ベルト105とは、感光体ドラム109BKの鉛直方向の一番下の点において接触するが、図10の状態においては、搬送ベルト105が傾いているため、感光体ドラム109BKと搬送ベルト105との接触位置が変化する。これによっても、感光体ドラム109上に形成された画像が搬送ベルト105によって搬送される用紙に転写されるタイミングにずれが生じ、結果的に用紙上に転写された画像の位置ずれとなる。
上述した搬送ベルト105の伸縮によるずれに対して、図9の場合のような、感光体ドラム109BKと搬送ベルト105との接触位置の変化によるずれは、影響が大きい。従って、本実施形態に係る位置ずれ補正機構は、図9のような当接/離間機構を採用するプリントエンジン26において、特に有効である。図9に示すようなプリントエンジン26の当接/離間機構は、例えば、駆動ローラ107の高さのみを上下する機構を設けることにより実現可能であるため、他の態様に比べてコスト的にメリットがある。
また、搬送ベルト105に当接している感光体ドラム109の数が変わることにより、搬送ベルト105が搬送される際の摩擦力が変化するため、搬送ベルト105の搬送速度が変化する可能性がある。これにより、上述した画像の位置ずれ及び画像の色ずれが発生する可能性がある。更に、図11、図12の場合、ベルト高調整ローラ118によって搬送ベルト105を伸縮させているため、上述したように、画像の位置ずれ及び色ずれが発生する可能性がある。
このような、位置ずれ及び色ずれの課題に対して、図8において説明したような位置ずれ補正用マーク400を用いて補正動作を行うことが本実施形態に係る要旨である。本実施形態においては、図8に示す位置ずれ補正用マーク400のうち、黒ドラム当接パターン420のみを描画することにより実行される補正動作(以降、位置ずれ補正Aとする)と、位置ずれ補正用マーク400を全て描画することにより実行される補正動作(以降、位置ずれ補正Bとする)との何れかが選択的に実行される。
本実施形態に係る画像形成装置1は、図3において説明したように、4色の感光体ドラム109を含むフルカラー印刷が可能であり、上述した位置ずれ補正Bを行うことにより画像の書き出し位置及び各色の色ずれを補正する位置ずれ補正Bが基本となる。従って、図7において説明した基準値のうち、ドラム間隔基準値は当然ながら、書込み開始タイミング基準値についても、図9に示すように、全ての感光体ドラム109が搬送ベルト105に当接した状態(以降、当接状態とする)における基準値が格納されている。
更に、位置ずれ補正用マーク400に含まれる全てのパターンが描画されることにより、光書込み装置制御部120は、開始位置補正用パターン411の検出期間(露光開始から検出までの期間)と黒ドラム当接パターン420の検出期間との差を算出することができる。この差をオフセット値として補正値記憶部126に記憶することにより、図10、図11及び図13のような状態(以降、離間状態とする)における画像の転写位置を好適な位置に補正することが可能となる。
位置ずれ補正Aの場合、上述したように、描画されるパターンは黒ドラム当接パターン420のみであるが、モノクロ印刷を実行する場合においては、画像が描画される感光体ドラムは、感光体ドラム109BKのみであるため、ドラム間の色ずれ補正を考慮する必要がなく、画像の書き出し位置のみを補正すれば良いため、これで十分である。また、モノクロ印刷においては、感光体ドラム109BK以外の感光体ドラムは離間状態であるため、位置ずれ補正もそれらの感光体ドラムが離間した状態で実行することが望ましく、この点においても有効である。
位置ずれ補正Aを実行する場合、求められるのは図10、図11及び図13のような離間状態における、黒ドラム当接パターン420の検出期間である。ここで、上述したように、基準値記憶部125に記憶されている書込み開始タイミング基準値は、当接状態における値であるため、そのまま適用することはできない。これに対して、位置ずれ補正Bにおいて求められたオフセット値を適用することにより、基準値記憶部125に記憶されている書込み開始タイミング基準値を用いて、離間状態における書込み開始位置の位置ずれ補正を正確に行うことができる。
また、本実施形態においては、基準値記憶部125に記憶させておく書込み開始タイミング基準値は、図9に示すような当接状態の値のみで良いため、離間状態の基準値をも記憶させておく場合に対して、基準値記憶部125の記憶領域を削減することができる。
尚、基準値記憶部125に記憶させておく書込み開始タイミング基準値を、離間状態における基準値とすることも可能である。しかしながら、現行の画像形成装置における書込み開始タイミング基準値は、当接状態を前提とした値であるため、書込み開始タイミング基準値を、離間状態における基準値とする場合、仕様変更による負荷が高くなる。他方、書込み開始タイミング基準値を、従来と同様、当接状態における基準値とすることにより、容易に現行の画像形成装置に上記実施形態を適用することができる。
次に、補正値記憶部126に記憶されている情報について、図14を参照して説明する。図14に示すように、本実施形態に係る補正値記憶部126には、“位置ずれ補正A実行情報”、“位置ずれ補正B実行情報”及び“補正値情報”が記憶されている。“位置ずれ補正A実行情報”は、“実行日時”、“機内温度”、“黒ドラム当接パターンカウント値”を含む。
“実行日時”、“機内温度”は、夫々最後に位置ずれ補正Aが実行された際の日時及び画像形成装置1内の温度を示す情報である。尚、“機内温度”の記録に際しては、画像形成装置1内部に温度計を設けてその温度を記録する場合の他、画像形成装置1の動作状況に応じて温度を推測することにより、その温度を記録することもできる。
“黒ドラム当接パターンカウント値”は、黒ドラム当接パターン420を描画するために光源装置281が感光体ドラム109BKを露光開始してから、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黒ドラム当接パターン420を検知するまでの期間を示す情報であり、カウント部122によるカウント値を示す。
また、図14に示すように、“位置ずれ補正B実行情報”は、“実行日時”、“機内温度”、“開始位置補正用パターンカウント値”、“ドラム間隔補正用パターンカウント値”、“黒ドラム当接パターンカウント値”を含む。“実行日時”、“機内温度”は、上述した“位置ずれ補正A実行情報”に含まれる同名の情報と同様である。
“開始位置補正用パターンカウント値”は、図8に示す各パターンのうち、開始位置補正用パターン411を描画するために光源装置281が感光体ドラム109BKを露光開始してから、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開始位置補正用パターン411を検知するまでの期間を示す情報であり、カウント部122によるカウント値を示す。
“ドラム間隔補正用パターンカウント値”は、図8に示す各パターンのうち、ドラム間隔補正用パターン412を描画するために光源装置281が感光体ドラム109BK、109M、109C、109Y夫々を露光開始してから、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ドラム間隔補正用パターン412に含まれる各パターンを検知するまでの期間を示す情報であり、カウント部122によるカウント値を示す。
尚、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を含み、更に各パターンは、複数の線によって構成されている。従って、“ドラム間隔補正用パターンカウント値”は、複数の線に対応した複数のカウント値を含む。“位置ずれ補正B実行情報”に含まれる“黒ドラム当接パターンカウント値”は、上述した“位置ずれ補正A実行情報”に含まれる同名の情報と同様である。
“補正値情報”は、“当接状態書込み開始タイミング補正値”、“離間状態書込み開始タイミング補正値”、“オフセット値”、“色ずれ補正値”を含む。“当接状態書込み開始タイミング補正値”は、上述した“開始位置補正用パターンカウント値”と、基準値記憶部125に記憶されている“書込み開始タイミング基準値”に基づいて算出された値であり、当接状態において画像形成が実行される際に、書込み制御部121が参照する補正値である。
“離間状態書込み開始タイミング補正値”は、上述した“黒ドラム当接パターンカウント値”、基準値記憶部125に記憶されている“書込み開始タイミング基準値”及び図14に示す“オフセット値”に基づいて算出された値である。書込み制御部121は、離間状態における画像形成において光源装置281を駆動する際、この“離間状態書込み開始タイミング補正値”を参照する。
“オフセット値”は、上述した“開始位置補正用パターンカウント値”と“黒ドラム当接パターンカウント値”との差として算出された値である。ここで、“黒ドラム当接パターンカウント値”は、“位置ずれ補正A実行情報”の値と“位置ずれ補正B実行情報”の値との何れかが用いられる。何れを用いるかについては、後に詳述する。
“色ずれ補正値”は、上述した“ドラム間隔補正用パターンカウント値”に基づいて算出された値であり、上述した色ずれを補正するための補正値である。即ち、“色ずれ補正値”は、夫々の感光体ドラム109について、個別に記憶されている。
次に、本実施形態に係る画像形成装置1の位置ずれ補正動作、即ち、図14に示す各情報を補正値記憶部126に記憶させる際の具体的な処理について、図15を参照して説明する。図15は、本実施形態に係る画像形成装置1の位置ずれ補正動作における光書き込み装置制御部120の処理を示すフローチャートである。図15に示すように、光書込み装置制御部120は、位置ずれ補正動作を開始すると、まず、位置ずれ補正Aか位置ずれ補正Bかを判断する(S1501)。
図16は、S1501における判断方法を示す表である。図16に示すように、本実施形態においては、カラー印刷の実行前及び実行中に位置ずれ補正を行う場合にのみ、位置ずれ補正Bを行い、他の場合は、位置ずれ補正Aを行う。これは、位置ずれ補正Bを行うタイミングを必要最低限のタイミングとすることにより、カラートナーの消費量を低減するためである。また、図8に示す位置ずれ補正用マーク400全てを描画するよりも、黒ドラム当接パターン420のみを描画する方が処理に要する時間が短いため、ユーザの指示に対する応答時間を短縮し、ユーザの利便性を向上することができる。
尚、本実施形態においては、位置ずれ補正Aと位置ずれ補正Bとの判断態様として、図16のような例を用いて説明するが、更に他の条件を用いることも可能である。例えば、電源ON時や、待機状態、省電力状態からの復帰時等のウォームアップ動作に際して、ジョブの内容が未だ不明な場合が考えられる。この場合、過去の画像形成出力の実行履歴を参照し、モノクロ印刷の方が多ければ位置ずれ補正Aを実行し、カラー印刷の方が多ければ、位置ずれ補正Bを実行する等の態様も可能である。
S1501の結果、位置ずれ補正Aのタイミングであった場合(S1501/YES)、書込み制御部121は、図8に示すパターンのうち、黒ドラム当接パターン420のみを描画するように、光源装置281を制御すると共に、カウント部122がカウントを開始する(S1502)。S1502の処理には、感光体ドラム109若しくは搬送ベルト105の配置状態を変更して、離間状態とする処理も含まれる。
S1502の処理の後、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黒ドラム当接パターン420を検知すると(S1503)、カウント部122は、黒ドラム当接パターン420の検出期間、即ち、S1502においてカウントを開始してからS1503において、検出されるまでの期間のカウント値を取得し(S1504)補正値算出部124に入力する。尚、S1504において、カウント部122は、複数のセンサ素子170夫々についてのカウント値を取得し、補正値算出部124に入力する。
補正値算出部124は、カウント部122から複数のカウント値を取得すると、それらの平均値を求め(S1505)、“位置ずれ補正A実行情報”の“黒ドラム当接パターンカウント値”として補正値記憶部126に記憶させる。また、補正値算出部124は、同時に、“位置ずれ補正A実行情報”の“実行日時”、“機内温度”も記憶させる。
光書き込み装置制御部120は、S1505までの処理を完了すると、既に補正値記憶部126に記憶されている“オフセット値”の情報を更新するか否かの判断に進む。この処理は、補正値算出部124が実行する。即ち、補正値算出部124が、オフセット値更新可否判断部として機能する。まず、補正値算出部124は、現在の機内温度を参照すると共に、補正値記憶部126に記憶されている“位置ずれ補正B実行情報”の“機内温度”を参照し、両者の値の差が所定の範囲内であるか否か判断する(S1506)。
S1506の判断において、機内温度の差が所定の範囲外であった場合(S1506/NO)、補正値算出部124は、オフセット値の更新はキャンセルし、S1505において求めた平均値と、基準値記憶部125に記憶されている“書込み開始タイミング基準値”と、既に補正値記憶部126に記憶されている“オフセット値”に基づいて“離間状態書込み開始タイミング補正値”を算出して補正値記憶部126に記憶させ(S1509)、処理を終了する。
他方、S1506の判断において、機内温度の差が所定の範囲内であった場合(S1506/YES)、補正値算出部124は、次に補正値記憶部126に記憶されている“位置ずれ補正B実行情報”の“実行日時”の情報を参照し、1か月以内等、所定の期間以内の情報であるか否か判断する(S1507)。
S1507の判断において、“位置ずれ補正B実行情報”が、所定の期間以内の情報ではなかった場合(S1507/NO)、補正値算出部124は、オフセット値の更新はキャンセルし、S1505において求めた平均値と、基準値記憶部125に記憶されている“書込み開始タイミング基準値”と、既に補正値記憶部126に記憶されている“オフセット値”に基づいて“離間状態書込み開始タイミング補正値”を算出して補正値記憶部126に記憶させ(S1509)、処理を終了する。
他方、S1507の判断において、“位置ずれ補正B実行情報”が、所定の期間以内の情報であった場合(S1507/YES)、補正値算出部124は、オフセット値を更新するために、既に補正値記憶部126に記憶されている“位置ずれ補正B実行情報”の“開始位置補正用パターンカウント値”を取得し、取得した“開始位置補正用パターンカウント値”とS1505において求めた“黒ドラム当接パターンカウント値”との差を算出して“オフセット値”を求め、補正値記憶部126に記憶させる(S1508)。即ち、補正値算出部124が、オフセット値更新部として機能する。
そして、補正値算出部124は、S1505において求めた平均値と、基準値記憶部125に記憶されている“書込み開始タイミング基準値”と、上記算出した“オフセット値”に基づいて“離間状態書込み開始タイミング補正値”を算出して補正値記憶部126に記憶させ(S1508)、処理を終了する。
S1502〜S1509までの処理が、位置ずれ補正Aの処理である。ここで、上述したオフセット値の更新判断について説明する。本実施形態においては、上述したように、“機内温度”及び“実行日時”を条件として、オフセット値の更新要否を判断する。これは、オフセット値を更新するに当たり、“開始位置補正用パターンカウント値”が必要となるところ、“開始位置補正用パターンカウント値”を新たに求めるためには、上述した各種の弊害がある位置ずれ補正Bを実行する必要があるため、既に補正値記憶部126に記憶されている“開始位置補正用パターンカウント値”を用いることが可能か否か判断していることに等しい。
既に記憶されている“開始位置補正用パターンカウント値”を用いるためには、その“開始位置補正用パターンカウント値”をカウントした際の搬送ベルト105の状態が現在の状態に近い必要があり、更には同一であることが好ましい。これは、搬送ベルト105の伸縮状態等が異なる状態においてカウントされた“開始位置補正用パターンカウント値”を用いてオフセット値を算出すると、不正確なオフセット値が算出される可能性が高いからである。
本実施形態においては、搬送ベルト105の状態が変化する要因として、温度変化による熱伸縮及び経時変化を考慮し、夫々の条件について現在の状態と、最後に位置ずれ補正Bが実行された際の状態とが近い場合に、搬送ベルト105の状態が近く、既に補正値記憶部126に記憶されている“開始位置補正用パターンカウント値”を用いることが可能であると判断する。これにより、条件が整っている場合には、上述したような各種の弊害がある位置ずれ補正Bを実行することなく、オフセット値を更新することができる。
他方、“機内温度”、“実行日時”の条件が満たされない場合、“オフセット値”の更新がキャンセルされるため、S1509の処理として、厳密には、正確な“オフセット値”とは異なる値が用いられている可能性がある。しかしながら、不正確なオフセット値を用いたとしても、それによる画像位置のずれはミクロン単位であるのに対して、通常、用紙の紙面上に画像形成を実行する際、用紙の外周部分にはミリ単位以上の余白が設けられるため、大きな問題にはならない。
S1501の結果、位置ずれ補正Bのタイミングであった場合(S1501/NO)、書込み制御部121は、図8に示す位置ずれ補正用マーク400全体を描画するように、光源装置281を制御すると共に、カウント部122がカウントを開始する(S1510)。S1510の処理は、感光体ドラム109と搬送ベルト105とが図9に示す当接状態において、図8に示す全ドラム当接パターン410を描画した後、図10、図11及び図13に示す離間状態に遷移させてから図8に示す黒ドラム当接パターン420を描画する処理である。
S1510の処理の後、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マーク400に含まれる各パターンを検知すると(S1511)、カウント部122は、その検知結果に基づき、“開始位置補正用パターンカウント値”、“ドラム間隔補正用パターンカウント値”、“黒ドラム当接パターンカウント値”を夫々取得し(S1512)、補正値算出部124に入力する。尚、S1512においても、カウント部122は、S1504と同様に、複数のセンサ素子170夫々についてのカウント値を取得し、補正値算出部124に入力する。
補正値算出部124は、カウント部122から複数のカウント値を取得すると、それらの平均値を求め(S1513)、“位置ずれ補正B実行情報”の“開始位置補正用パターンカウント値”、“ドラム間隔補正用パターンカウント値”、“黒ドラム当接パターンカウント値”として補正値記憶部126に夫々記憶させる。また、補正値算出部124は、同時に、“位置ずれ補正B実行情報”の“実行日時”、“機内温度”も記憶させる。
更に、補正値算出部124は、“開始位置補正用パターンカウント値”と“黒ドラム当接パターンカウント値”との差を算出して“オフセット値”を求め、補正値記憶部126に記憶させる(S1514)。また、補正値算出部124は、S1513において求めた“開始位置補正用パターンカウント値”の平均値と、基準値記憶部125に記憶されている“書込み開始タイミング基準値”に基づいて“当接状態書込み開始タイミング補正値”を算出して補正値記憶部126に記憶させ(S1515)、処理を終了する。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。
以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置1は、当接状態及び離間状態における位置ずれ補正を行うことによりオフセット値を算出すると共に、当接時の補正値を算出する位置ずれ補正Bと、位置ずれ補正Bによって求められたオフセット値を用いて離間状態における位置ずれ補正を行うことにより離間時の補正値を算出する位置ずれ補正Aとを実行可能である。これにより、当接状態と離間状態との搬送ベルト105の搬送タイミングの違いによる画像の位置ずれを補正することが可能である。
また、位置ずれ補正Bを行う場合を、カラー印刷を行う場合等、各色の色ずれを補正する必要がある場合に限定することにより、図8に示す位置ずれ補正用マーク400を描画する回数を減らすことができる。これにより、カラートナーの消費量を低減することが可能となる。更に、位置ずれ補正Bを行う場合は図8に示す位置ずれ補正用マーク400全体を描画する必要があるところ、位置ずれ補正Aを行う場合は、黒ドラム当接パターン420のみを描画すれば良いため、位置ずれ補正に要する時間を低減し、ユーザの指示に対する装置の応答速度を向上することができる。
尚、上記実施形態においては、図3や図9等に示すように、搬送ベルト105によって搬送される用紙の紙面上に感光体ドラム109から直接画像を転写する方式を例として説明した。即ち、搬送体としての搬送ベルト105が、用紙を搬送する場合を例として説明した。
この他、図17に示すように、感光体ドラム109から搬送ベルト105上に転写されて形成された画像を更に用紙の紙面上に転写する中間転写方式であっても、上記実施形態を適用することが可能であり、上記と同様の効果を得ることができる。この場合、中間転写ベルトである搬送ベルト105は、搬送体として画像を搬送する。
また、上記実施形態においては、図8に示すように、開始位置補正用パターン411及び黒ドラム当接パターン420は、主走査方向に平行な2本の線のみによって構成される場合を例として説明した。これは、画像の書き出し開始位置の補正、即ち、副走査方向の位置の補正を主目的としているため、必要十分な構成である。
これに対して、本実施形態に係る位置ずれ補正Aにおいては、上述したように、黒ドラム当接パターン420のみが描画されるため、主走査方向補正用パターン414が描画されず、主走査方向の位置ずれ補正が行われない。上述したように、位置ずれ補正Aが実行される場合というのは、モノクロ印刷等、各色の色ずれを考慮する必要のない場合であり、モノクロ画像がずれる場合であっても、用紙の余白によって吸収される程度のずれであるため、大きな問題にはならない。しかしながら、図18に示すように、黒ドラム当接パターン420として、斜線のパターンも含め、位置ずれ補正Aにおいて主走査方向の位置ずれを補正するようにしても良い。これにより、紙面上においてより適切な位置に画像を転写することが可能となる。
また、上記実施形態においては、図15のS1506〜S1508に示すように、位置ずれ補正Aを実行する場合において、オフセット値の更新要否判断(S1506、S1507)及びオフセット値の更新処理(S1508)を実行する場合を例として説明した。しかしながら、上述したように、モノクロ印刷において、オフセット値のずれは大きな問題にならないため、S1506〜S1508の処理を省略しても良い。