JP7243312B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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では、経時で劣化したトナーを吐き出し、新しいトナーを補給することによって現像条件を安定させ、形成する画像の品質を安定させる技術が知られている。

また、このようなトナー吐き出しで消費されるトナーを用いて、中間転写体に所定パターンのトナー像を形成し、所定パターンのトナー像の位置ずれの検出結果に基づき、カラー画像の色ずれを検出し、補正する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１の技術では、中間転写体の移動方向と交差する方向における各色のトナー像の位置ずれを検出することができず、カラー画像の色ずれを適切に補正できなくなる場合があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、カラー画像の色ずれを適切に補正することを課題とする。

開示の技術の一態様に係る画像形成装置は、像担持体上に複数の色の色毎のトナー像を形成する作像部と、前記像担持体上に形成された所定パターンの前記トナー像を検出するパターン位置検出部と、前記パターン位置検出部による検出信号に基づいて取得した色毎の前記トナー像の位置ずれを補正する補正データを出力する補正データ出力部と、トナーの吐き出し処理を実行するか否かを判定するトナー吐き出し実行判定部と、前記作像部を制御する作像制御部と、を有し、前記所定パターンは周期を有し、前記作像制御部は、前記トナー吐き出し実行判定部が、前記トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、前記トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に対し、前記周期が短い前記トナー像を、前記作像部に形成させる。

本発明の一実施形態によれば、カラー画像の色ずれを適切に補正することができる。

実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。 実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係る画像形成装置の作像部の構成の一例を示す図である。 中間転写ベルト上に形成された検出パターンの一例を説明する図である。 センサの構成の一例を説明する図である。 センサで検出されたデータの処理の一例を説明するブロック図である。 第１の実施形態に係る画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 実施形態に係るトナー像の位置ずれ量の取得方法の一例を説明する図である。 比較例に係るトナー吐き出し処理により中間転写ベルトに形成されるパターンの一例を説明する図である。 作像制御部が作像部に形成させる検出用パターンの一例を説明する図（その１）である。 第１の実施形態に係る検出用パターンの一例を示す図（その２）であり、（ａ）は比較例に係る検出用パターンを示す図、（ｂ）はマークの太さが太い検出用パターンを示す図である。 第１の実施形態に係る検出用パターンの一例を示す図（その３）であり、（ａ）は比較例に係る検出用パターンを示す図、（ｂ）はマークの形成周期が短い検出用パターンを示す図である。 第２の実施形態に係る画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 第２の実施形態に係るマスク処理方法の一例を説明する図である。

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部には同一符号を付し、重複した説明を省略する。

実施形態では、タンデム方式といわれる二次転写機構を備える電子写真方式の画像形成装置を一例として説明する。また、一例としての画像形成装置は、コピー機能、プリント機能、ファクシミリ機能等を一つの筐体に搭載したＭＦＰ(Multifunction Peripheral/Printer/Product)である。

＜実施形態に係る画像形成装置の構成＞
図１は、実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。画像形成装置１００は、中央に中間転写ユニットを備え、中間転写ユニットは、無端ベルトである中間転写ベルト１０を備える。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、時計廻りに回動駆動される。

また、画像形成装置１００は、３つの支持ローラ１４～１６のうちの第２の支持ローラ１５の左方に、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体クリーニングユニット１７を備える。

第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５との間に配置された中間転写ベルト１０に対向するようにして、イエロー（Ｙ）の作像部、ブラック（Ｋ）、マゼンタ（Ｍ）の作像部、及びシアン（Ｃ）の作像部から構成される作像部２０が設けられ、各色の作像部が中間転写ベルト１０の移動方向に沿って配置されている。

なお、各色の作像部は、使用するトナーの色が異なる点以外は同様の構成となっている。そのため、説明及び図面では、使用するトナーの色を示す「Ｙ」、「Ｋ」、「Ｍ」、「Ｃ」という添字は適宜省略して説明する。

作像部２０は、各色の感光体ドラム４０と、帯電ユニット１８と、現像ユニットと、クリーニングユニットとを備え、画像形成装置１００に対して脱着可能に装着されている。

また、画像形成装置１００は、作像部２０の上方には、光ビーム走査部２１を備える。光ビーム走査部２１は、各色の感光体ドラム４０に、画像形成のための光ビーム（レーザ光）を照射することで、各色の感光体ドラム４０に画像データに応じた静電潜像を形成することができる。

各色の感光体ドラム４０の静電潜像は現像ユニットにより現像され、現像された各色のトナー像は、中間転写ベルト１０上に重ね合わせされて一次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上にカラーのトナー像が形成される。トナー像は、像担持体の一例としての中間転写ベルト１０に担持され、中間転写ベルト１０の移動方向に沿って移動（搬送）される。なお、作像部２０の構成は、別途、図２を参照して詳述する。

また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１０の下方に２次転写ユニット２２を備える。２次転写ユニット２２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、中間転写ベルト１０を押し上げて第３の支持ローラ１６に押当てるようにして配置されている。２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０上に形成されたトナー像を、記録媒体Ｐ上に二次転写させることができる。

さらに、画像形成装置１００は、２次転写装置２２の側方に、定着ユニット２５を備える。定着ユニット２５は、トナー像が二次転写された状態で搬送されてきた記録媒体Ｐ上のトナー像を、記録媒体Ｐに定着させる。定着ユニット２５は、無端ベルトである定着ベルト２６と、加熱ローラと、加圧ローラ２７とを備え、定着ベルト２６及び加圧ローラ２７による熱と圧力とにより、記録媒体Ｐの表面に転写されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させることができる。

また、画像形成装置１００は、２次転写ユニット２２、及び定着ユニット２５の下方に、表面に画像形成された直後の記録媒体Ｐの裏面にも画像形成するために、記録媒体Ｐの表裏を反転させて送り出すシート反転ユニット２８を備える。

次に、画像形成装置１００において、記録媒体Ｐ上に画像が形成される一連の流れを説明する。

画像形成装置１００は、操作部（図示を省略）における「コピー」のスタートボタンが押されると、原稿自動搬送部であるＡＤＦ（Auto Document Feeder）４００の原稿給紙台３０上に原稿が載置されている場合には、ＡＤＦ４００に、原稿をコンタクトガラス３２上に向けて搬送させる。一方、原稿給紙台３０上に原稿が載置されていない場合には、コンタクトガラス３２上に手置きされた原稿を読むために、第１キャリッジ３３、及び第２キャリッジ３４を備える画像読み取りユニット３００を駆動させる。

画像読み取りユニット３００において、第１キャリッジ３３に含まれる光源は、コンタクトガラス３２に光を照射する。原稿面からの反射光は、第１キャリッジ３３に含まれる第１ミラーにより第２キャリッジ３４に向けて反射され、第２キャリッジ３４に含まれるミラーで反射される。そして、原稿面からの反射光は、結像レンズ３５により読取りセンサであるＣＣＤ（Charge Coupled Device）３６の撮像面上で結像させられる。ＣＣＤ３６は原稿面の像を撮像し、ＣＣＤ３６により撮像された画像信号に基づいてＹ、Ｋ、Ｍ、Ｃの各色の画像データが生成される。

また、画像形成装置１００は、「プリント」のスタートボタンが押された時や、ＰＣ（Personal Computer）等の外部装置から画像形成の指示があった時、ＦＡＸ（Facsimile）の出力指示があった時には、中間転写ベルト１０の回動駆動を開始させるとともに、作像部２０の各ユニットの作像準備を行う。

その後、画像形成装置１００は、各色の作像プロセスを開始する。各色用の感光体ドラム４０に各色の画像データに基づいて変調されたレーザが照射され、静電潜像が形成される。そして、静電潜像が現像された各色のトナー像が、中間転写ベルト１０上に、一枚の画像として重ね合わされて形成される。

その後、中間転写ベルト１０上のトナー画像の先端が２次転写ユニット２２に進入するタイミングで、記録媒体Ｐの先端が２次転写ユニット２２に進入するように、タイミングをはかって記録媒体Ｐが２次転写ユニット２２に送り込まれる。そして、２次転写ユニット２２により、中間転写ベルト１０上のトナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。トナー像が二次転写された用紙は、定着ユニット２５に送り込まれ、トナー像が記録媒体Ｐに定着される。

ここで、二次転写位置までの記録媒体Ｐの給紙について説明する。記録媒体Ｐは、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２のうちの１つが回転駆動することで、給紙ユニット４３に多段に備えられた給紙トレイ４４のうちの１つから繰り出される。その後、分離ローラ４５で１枚だけ分離され、搬送コロユニット４６に進入し、搬送ローラ４７により搬送される。その後、画像形成装置１００内の搬送コロユニット４８に導かれ、搬送コロユニット４８のレジストローラ４９に突き当てられて一時停止された後、上述したように、２次転写のタイミングに合わせて２次転写ユニット２２に向けて送り出される。

また、ユーザが手差しトレイ５１に記録媒体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に記録媒体Ｐを差し込んだ場合には、画像形成装置１００は、給紙ローラ５０を回転駆動して手差しトレイ５１上の記録媒体Ｐの一枚を分離して手差し給紙路５３に引き込む。そして、上述したものと同様に、レジストローラ４９に突き当てて一旦停止させてから、上述した２次転写のタイミングに合わせて２次転写ユニット２２に送り出す。

定着ユニット２５で定着されて排出された記録媒体Ｐは、切換爪５５で排出ローラ５６に案内され、排出ローラ５６により排出されて、排紙トレイ５７上にスタックされる。或いは、切換爪５５でシート反転ユニット２８に案内され、シート反転ユニット２８により反転されて再び二次転写位置に導かれる。その後、記録媒体Ｐの裏面にも画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出される。

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、中間転写体クリーニングユニット１７で除去され、再度の画像形成に備えられる。

画像形成装置１００は、このようにして、記録媒体Ｐにカラー画像を形成することができる。

＜実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成＞
次に、画像形成装置１００のハードウェア構成について説明する。図２は、実施形態に係る画像形成装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、画像形成装置１００は、コントローラ９１０と、近距離通信回路９２０と、エンジン制御部９３０と、操作パネル９４０と、ネットワークＩ／Ｆ９５０とを備える。

これらのうち、コントローラ９１０は、コンピュータの主要部であるＣＰＵ９０１と、システムメモリ（ＭＥＭ－Ｐ）９０２と、ノースブリッジ（ＮＢ）９０３と、サウスブリッジ（ＳＢ）９０４と、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)９０６と、記憶部であるローカルメモリ（ＭＥＭ－Ｃ）９０７と、ＨＤＤコントローラ９０８と、記憶部であるＨＤ９０９とを備える。また、ＮＢ９０３とＡＳＩＣ９０６との間をＡＧＰ（Accelerated Graphics Port）バス９２１で接続した構成となっている。

これらのうち、ＣＰＵ９０１は、画像形成装置１００の全体制御を行う制御部である。ＮＢ９０３は、ＣＰＵ９０１と、ＭＥＭ－Ｐ９０２、ＳＢ９０４、及びＡＧＰバス９２１とを接続するためのブリッジであり、ＭＥＭ－Ｐ９０２に対する読み書きなどを制御するメモリコントローラと、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）マスタ及びＡＧＰターゲットとを備える。

ＭＥＭ－Ｐ９０２は、コントローラ９１０の各機能を実現させるプログラムやデータの格納用メモリであるＲＯＭ９０２ａ、プログラムやデータの展開、及びメモリ印刷時の描画用メモリなどとして用いるＲＡＭ９０２ｂとからなる。

なお、ＲＡＭ９０２ｂに記憶されているプログラムは、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、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ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良い。

ＳＢ９０４は、ＮＢ９０３とＰＣＩデバイス、周辺デバイスとを接続するためのブリッジである。ＡＳＩＣ９０６は、画像処理用のハードウェア要素を有する画像処理用途向けのＩＣ（Integrated Circuit）であり、ＡＧＰバス９２１、ＰＣＩバス９２２、ＨＤＤ９０８およびＭＥＭ－Ｃ９０７をそれぞれ接続するブリッジの役割を有する。

このＡＳＩＣ９０６は、ＰＣＩターゲットおよびＡＧＰマスタ、ＡＳＩＣ９０６の中核をなすアービタ（ＡＲＢ）、ＭＥＭ－Ｃ９０７を制御するメモリコントローラ、ハードウェアロジック等により画像データの回転などを行う複数のＤＭＡＣ（Direct Memory Access Controller）、並びに、スキャナ部９３１及びプリンタ部９３２との間でＰＣＩバス９２２を介したデータ転送を行うＰＣＩユニットとからなる。

なお、ＡＳＩＣ９０６には、ＵＳＢのインタフェースや、ＩＥＥＥ１３９４（Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394）のインタフェースを接続するようにしても良い。

ＭＥＭ－Ｃ９０７は、コピー用画像バッファ及び符号バッファとして用いるローカルメモリである。ＨＤ９０９は、画像データの蓄積、印刷時に用いるフォントデータの蓄積、フォームの蓄積を行うためのストレージである。ＨＤ９０９は、ＣＰＵ９０１の制御にしたがってＨＤ９０９に対するデータの読出又は書込を制御する。

ＡＧＰバス９２１は、グラフィック処理を高速化するために提案されたグラフィックスアクセラレータカード用のバスインタフェースであり、ＭＥＭ－Ｐ９０２に高スループットで直接アクセスすることにより、グラフィックスアクセラレータカードを高速にすることができる。

また、近距離通信回路９２０には、近距離通信回路９２０ａが備わっている。近距離通信回路９２０は、ＮＦＣ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信回路である。

更に、エンジン制御部９３０は、スキャナ部９３１及びプリンタ部９３２によって構成されている。また、操作パネル９４０は、現在の設定値や選択画面等を表示させ、操作者からの入力を受け付けるタッチパネル等のパネル表示部９４０ａ、並びに、濃度の設定条件などの画像形成に関する条件の設定値を受け付けるテンキー及びコピー開始指示を受け付けるスタートキー等からなる操作パネル９４０ｂを備えている。

コントローラ９１０は、画像形成装置１００全体の制御を行い、例えば、描画、通信、操作パネル９４０からの入力等を制御する。スキャナ部９３１又はプリンタ部９３２には、誤差拡散やガンマ変換などの画像処理部分が含まれている。

なお、画像形成装置１００は、操作パネル９４０のアプリケーション切り替えキーにより、ドキュメントボックス機能、コピー機能、プリンタ機能、およびファクシミリ機能を順次に切り替えて選択することが可能となる。

ドキュメントボックス機能の選択時にはドキュメントボックスモードとなり、コピー機能の選択時にはコピーモードとなり、プリンタ機能の選択時にはプリンタモードとなり、ファクシミリモードの選択時にはファクシミリモードとなる。

また、ネットワークＩ／Ｆ９５０は、ネットワークを利用してデータ通信をするためのインタフェースである。近距離通信回路９２０及びネットワークＩ／Ｆ９５０は、ＰＣＩバス９２２を介して、ＡＳＩＣ９０６に電気的に接続されている。

＜実施形態に係る作像部の構成＞
次に、作像部２０の構成について、図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る画像形成装置の作像部の構成の一例を示す図である。画像形成装置１００は、上述したように、４色（Ｙ色、Ｋ色、Ｍ色、Ｃ色）のトナー像を重ね合わせたカラーのトナー像を形成するために４組の作像部２０と４組の光ビーム走査部２１を備える。

光ビーム走査部２１は、画像データに応じて駆動変調され、選択的に光ビームを射出する。射出された光ビームは、ポリゴンモータを駆動源にして回転するポリゴンミラーによって偏向され、ｆθレンズを通り、折り返しミラーで反射されて、感光体ドラム４０上を走査する。

各色の作像部２０は、感光体ドラム４０の周りに、帯電ユニット１８と、現像ユニット２９と、転写ユニット６２と、クリーニングユニット１３と、除電器１９と備える。なお、図３では、簡略化のため、Ｃ色の作像部２０の各構成部にのみ、部品番号を付しているが、他のＹ色、Ｋ色、及びＭ色についても同様である。

画像形成装置１００は、電子写真方式の作像プロセスである帯電、露光、現像、転写により中間転写ベルト１０上に１色目（Ｙ色）のトナー像を形成し、次に２色目（Ｋ色）、３色目（Ｍ色）、４色目（Ｃ色）の順にトナー像を形成することで、４色の画像が重ね合わさったカラーのトナー像を形成する。さらに、２次転写ユニット２２によって、中間転写ベルト１０上に形成されたトナー像を、搬送されてくる記録媒体Ｐに転写することで、４色のトナー像が重ね合わさったカラーのトナー像を記録媒体Ｐ上に形成することができる。そして図示していないが定着ユニット２５によって記録媒体Ｐ上のトナー像が記録媒体Ｐに定着される。

また、画像形成装置１００は、矢印６で示される中間転写ベルト１０の移動方向における支持ローラ１４の下流側に、中間転写ベルト１０上に形成されたトナー像の位置ずれ検出用パターンを検出する３個のセンサ５ａ～５ｃを備える。センサ５ａ～５ｃは、中間転写ベルト１０上にカラーのトナー像を形成させる際のトナー像形成条件を補正するための検出用パターン（「位置ずれ補正用テストパターン」「濃度補正用テストパターン」を含む）を検出する。

なお、説明を簡略化するため、以下では、中間転写ベルト１０上にカラー画像を形成させる際の画像形成条件を補正するための検出用パターンを、単に検出用パターンという。また、矢印６で示される中間転写ベルト１０の移動方向を、単に移動方向という。

また、主走査方向とは、光ビーム走査部２１により感光体ドラム４０上で光ビームが走査される方向であり、移動方向と直交する方向が主走査方向に該当する。さらに、副走査方向は移動方向に該当する。

図４は、中間転写ベルト１０上に形成された検出用パターンの一例を説明する図である。中間転写ベルト１０上には、矢印６で示す移動方向と直交する方向における左側、中央、右側の３箇所のそれぞれに、移動方向の上流から下流に向けて順に、４本の横線マークを含む検出用パターン、４本の斜め線マークを含む検出用パターン、４本の横線マークを含む検出用パターン、及び４本の斜め線マークを含む検出用パターンが形成されている。４本の横線マークは、移動方向の上流から下流に向けて、Ｙ色のマークＭｙ、Ｋ色のマークＭｋ、Ｍ色のマークＭｍ、及びＣ色のマークＭｃの順に形成されている。４本の斜め線マークにおいても同様である。

このような４本の横線マーク、又は斜め線マークを含む１組の検出用パターンは、「所定パターン」の一例である。また、複数の検出用パターンを含むパターン群は、「所定パターンを含むパターン群」の一例である。図４の例では、パターン群８は１２個の検出用パターンを含んでいる。

中間転写ベルト１０の左側（上述）には、センサ５ａで検出される検出用パターンが形成されている。また、中央には、センサ５ｂで検出される検出用パターンが形成され、右側には、センサ５ｃで検出される検出用パターンが形成されている。

図４において、破線で示した検出領域７ａは、センサ５ａによる検出領域を示す。中間転写ベルト１０が移動方向に沿って移動している時に、センサ５ａは検出用パターンの検出を行うため、検出領域７ａは移動方向に沿った線状の領域となる。

同様に、検出領域７ｂは、センサ５ｂによる検出領域を示し、検出領域７ｃは、センサ５ｃによる検出領域を示す。図４に示すように、パターン群８に含まれる各検出用パターンのトナー像は、何れも検出領域７ａ～７ｃ上に形成されている。

センサ５ａ～５ｃには、それぞれ公知の反射型フォトセンサを含む反射型センサを用いることができる。各センサ５ａ～５ｃによる検出結果に基づいて、基準色に対する各色のスキュー（傾き）、主走査方向の位置ずれ量、副走査方向の位置ずれ量、及び主走査倍率誤差を含む各種のずれ量が取得される。そして、各種のずれ量に基づいて取得された補正データにより、画質調整に係る各種のずれ量が補正され、中間転写ベルト１０上にカラーのトナー像を形成させる際のトナー像形成条件（位置ずれ、濃度）が補正される。

＜実施形態に係るセンサの構成＞
図５は、図４に示した各センサ５ａ～５ｃの構成の一例を説明する図である。

各センサ５ａ～５ｃの構成は共通である。図５では、センサ５ａについて図示し、説明する。各センサ５ｂ及び５ｃは、センサ５ａと同じであるため、説明を省略する。

センサ５ａは、１つの発光部１３ａと、２つの受光部１１ａ，１２ａと、集光レンズ１４ａとを備える。

発光部１３ａは、光を発光する発光素子であり、一例として、赤外光を発生する赤外光ＬＥＤである。また、一例として、受光部１１ａは正反射型受光素子であり、受光部１２ａは拡散反射型受光素子である。

センサ５ａは、発光部１３ａから発せられた光Ｌ１が、集光レンズ１４ａを透過した後、中間転写ベルト１０上の検出領域７ａに向けて照射される。そして、照射光の一部は、検出領域７ａの中間転写ベルト１０の表面や、検出領域７ａに形成された検出用パターンのトナー層で正反射されて正反射光Ｌ２になった後、集光レンズ１４ａを再透過して受光部１１ａに受光される。

また、照射光の他の一部は、検出領域７ａの中間転写ベルト１０の表面や、検出領域７ａに形成された検出用パターンのトナー層で、拡散反射されて拡散反射光Ｌ３となった後、集光レンズ１４ａを再透過して受光部１２ａに受光される。

「検出用パターンの検出」とは、このように、センサ５ａ～５ｃが正反射光Ｌ２、又は拡散反射光Ｌ３を受光し、受光量に応じた検出信号を出力することをいう。

なお、発光素子として、赤外光ＬＥＤに代えてレーザ発光素子等を用いても良い。

また、受光部１１ａ，１２ａ（正反射型受光素子，拡散反射型受光素子）としては、何れもフォトトランジスタを用いているが、フォトダイオードや増幅回路等からなるものを用いても良い。

＜実施形態に係るセンサにより検出されたデータの処理＞
次に、センサ５ａ～５ｃで検出されたデータの処理を、図６を参照して説明する。図６は、センサで検出されたデータの処理の一例を説明するブロック図である。なお、図６の構成は、コントローラ９１０を除き、何れも図２のエンジン制御部９３０に含まれる。

センサ５ａの受光部１１ａから得られた信号は、増幅器５０１によって増幅され、フィルタ５０２によってライン検出の信号成分のみを通過させ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換部５０３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。フィルタ５０２は、一例として、検出用パターンに含まれるマークのエッジ検出のためのハイパスフィルタ等である。なお、受光部１１ａは、受光部１２ａであっても良い。

センサ５ａによるデータのサンプリングは、サンプリング制御部５０５によって制御され、サンプリングされたデータはＦＩＦＯ（First in First out）メモリ５０４に格納される。一組の検出用パターンの検出が終了した後、ＦＩＦＯメモリ５０４に格納されていたデータは、Ｉ／Ｏ（Input／Output）ポート５０７を介して、データバスによりＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１及びＲＡＭ（Random Access Memory）１０２にロードされる。

ＣＰＵ１０１は、所定の演算処理を行い、上述した各種ずれ量に基づき補正データを取得する。ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３には、上述した各種ずれ量を取得するためのプログラムをはじめ、センサ５ａ～Ｃによる検出データの処理部、及び画像形成装置１００を制御するための各種プログラムが格納されている。

また、ＣＰＵ１０１は、受光部１１ａからの検出信号を適当なタイミングでモニタし、中間転写ベルト１０、及び発光部１３ａの劣化等が起こっても確実に検出ができるように、発光量制御部５０６によって発光量を制御し、受光部１１ａからの受光信号のレベルが常に一定になるようにしている。このように、ＣＰＵ１０１とＲＯＭ１０３とが、画像形成装置１００全体の動作を制御する制御部として機能する。

そして、ＣＰＵ１０１は、取得した補正データに基づき、書き込み開始タイミングの設定処理や画素クロック周波数の変更処理等を書込制御部１０４に対して行う。
書込制御部１０４は、出力周波数を非常に細かく設定できるデバイス、一例としてＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator）を利用したクロックジェネレータ等を備えており、この出力を画像クロックとして用いている。画素クロックを基準に、コントローラ９１０から送られてくる画像データに応じてＬＤ点灯制御部１０５が駆動され、中間転写ベルト１０上に画像が書き込まれる。

＜第１の実施形態に係る画像形成装置の機能構成＞
次に、画像形成装置１００の機能構成について、図７を参照して説明する。図７は、第１の実施形態に係る画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。

図７に示すように、画像形成装置１００は、作像部２０と、パターン位置検出部１１１と、補正データ出力部１１２と、トナー吐き出し実行判定部１１３と、作像制御部１１４とを備える。補正データ出力部１１２、トナー吐き出し実行判定部１１３、及び作像制御部１１４は、図６のＣＰＵ１０１が所定のプログラムを実行すること等により実現される。

作像部２０は、上述したように、中間転写ベルト１０上に複数の色の色毎のトナー像を形成する。

パターン位置検出部１１１は、センサ５ａ～５ｃ等により実現され、中間転写ベルト１０上に形成された検出用パターンのトナー像を検出して、検出信号を補正データ出力部１１２に出力する。

補正データ出力部１１２は、パターン位置検出部１１１による検出信号に応じて取得される色毎のトナー像の位置ずれ量に基づき、色毎の補正データを取得する。そして、取得した補正データを書込制御部１０４に出力する。

トナー吐き出し実行判定部１１３は、トナー吐き出し処理を実行するか否かを判定し、判定結果を作像制御部１１４に出力する。

ここで、トナー吐き出し処理は、定期的に現像ユニット２９から強制的にトナーを吐き出す処理をいう。印字率の低い画像を多数印刷する場合、トナーを収容するトナー容器から現像ユニット２９に含まれる現像ローラに供給されたトナーが、感光体ドラム４０上での現像に用いられることなく取り残され、現像ローラ部分に劣化したトナーが蓄積する場合がある。

現像ローラ部分に蓄積されたトナーが放置され、画像形成が行われない状態が続くと、トナーの付着力が上がって現像ローラへのトナー融着が発生し、トナーの融着部分において画像不良が発生する場合がある。

これを防止するために、画像形成装置１００は、定期的に現像ローラに取り残されたトナーを除去するために、強制的にトナーを吐き出すトナー吐き出し処理を実行する。トナー吐き出し処理では、現像ローラ１周分のトナーが吐き出される。なお、実施形態に係るトナー吐き出し処理には、特開２０１２－５８４０３号公報等に記載された公知の技術を適用できるため、ここでは説明を省略する。

トナー吐き出し実行判定部１１３は、一例として、予め定められ、図２のＨＤ９０９等に格納されたトナー吐き出しの実行時期情報と、タイマー等により取得される現在の日時とを比較することで、トナー吐き出し処理を実行するか否かを判定する。

作像制御部１１４は、トナー吐き出し実行判定部１１３が、トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合と、トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合とで、異なる検出用パターンのトナー像を、作像部２０に形成させる機能を有する。

以下において、補正データ出力部１１２、及び作像制御部１１４の機能の詳細を説明する。

＜実施形態に係るトナー像の位置ずれ補正データの取得方法＞
次に、補正データ出力部１１２によるトナー像の位置ずれ補正データの取得方法について、図８を参照して説明する。図８は、実施形態に係るトナー像の位置ずれ量の取得方法の一例を説明する図である。なお、ここでは、パターン位置検出部１１１の機能をセンサ５ａが実現する場合を例にして説明するが、他のセンサ５ｂ、及び５ｃにおいても同様に実現可能である。

センサ５ａは、予め定められた一定のサンプリング時間間隔で、検出用パターンを検出し、検出信号を補正データ出力部１１２に出力する。

補正データ出力部１１２は、センサ５ａから検出用パターンの検出信号を次々に入力すると、検出用パターンにおける各マークの検出信号の時間間隔とサンプリング時間間隔とに基づいて、各横線マーク間の間隔と、各横線マークにそれぞれ対応する斜め線マークとの間の間隔とを、それぞれ演算で取得する。そして、それぞれの間隔を比較することで、各種の位置ずれ量を取得する。

より詳しくは、副走査方向の位置ずれ量の取得では、補正データ出力部１１２は、横線マークを使用し、基準色のＫ色に対するＹ色、Ｍ色、及びＣ色の各マークの間隔値（ｙ１，ｍ１，ｃ１）を演算で取得する。そして、図２のＨＤ９０９等に予め記憶させておいた各マークの間隔の仕様値（ｙ０，ｍ０，ｃ０）を用いて、「ｙ１－ｙ０」、「ｍ１－ｍ０」、及び「ｃ１－ｃ０」をそれぞれ演算する。これにより、補正データ出力部１１２は、Ｋ色に対するＹ色、Ｍ色、及びＣ色の各色の副走査方向の位置ずれ量を取得することができる。

次に、主走査方向の位置ずれ量の取得方法の詳細を説明する。斜め線マークは主走査方向に対して所定の角度（例えば４５度)だけ傾斜しているため、主走査方向に位置ずれしている場合、横線マークと斜め線マークとの間隔が基準色の間隔よりも広がったり狭まったりする。

そのため、補正データ出力部１１２は、先ず、Ｙ色、Ｋ色、Ｍ色、及びＣ色の各色の横線マークと斜め線マークとの間隔値（ｙ２，ｋ２，ｍ２，ｃ２）を演算で取得する。次に、取得した間隔値（ｙ２，ｋ２，ｍ２，ｃ２）を用いて、Ｋ色の間隔値と各色の間隔値との差分を演算する。このように取得された差分値が主走査方向の位置ずれ量に該当する。

換言すると、補正データ出力部１１２は、Ｋ色に対するＹ色、Ｍ色、及びＣ色の主走査方向の位置ずれ量を、「ｋ２－ｙ２」、「ｋ２－ｍ２」、及び「ｋ２－ｃ２」の演算により取得する。

さらに、補正データ出力部１１２は、各センサ５ａ～５ｃの異なるもの同士の検出結果に基づいて、スキューと主走査倍率誤差についても取得することができる。一例として、スキュー成分は、センサ５ａとセンサ５ｃを用いて得られた副走査位置ずれ量の差分から取得される。

補正データ出力部１１２は、取得した各種の位置ずれ量に基づき、中間転写ベルト１０にカラーのトナー像を形成させる際のトナー像形成条件を補正する補正データを演算で取得する。

一例として、補正データ出力部１１２は、主走査方向の位置ずれ量に該当する時間を画素クロック間隔に該当する時間で除算して得られるドット数を、主走査方向の位置ずれの補正データとすることができる。また、補正データ出力部１１２は、主走査方向の倍率が所定値になるような画素クロック周波数を、倍率誤差の補正データとして取得することができる。さらに、補正データ出力部１１２は、副走査方向の位置ずれ量に該当する時間を１ライン分の走査にかかる時間で除算して得られるライン数を、副走査方向の補正データとすることができる。

補正データ出力部１１２は、取得した補正データを書込制御部１０４に出力する。書込制御部１０４は、各色の位置ずれ量がほぼ一致するように、各色の感光体ドラム４０に対応した各色の光ビーム走査部２１の発光タイミングを調整することで、主走査、及び副走査方向の位置ずれの補正、並びに主走査方向の倍率誤差を補正することができる。

なお、副走査方向の位置ずれの補正では、書込制御部１０４は、各色の感光体ドラム４０の速度を微調整して位置ずれ量を補正しても良い。さらに、書込制御部１０４は、光ビーム走査部２１における反射ミラーの傾きを、反射ミラーに取り付けたステッピングモータを駆動して調整すること等により、位置ずれ量を補正しても良い。

また、補正データ出力部１１２は、補正データをコントローラ９１０に出力し、コントローラ９１０が白ラインを追加する等の画像データの変更を行うことによって、位置ずれ量を補正することも可能である。

＜トナー吐き出し処理を実行すると判定された場合の検出用パターン例＞
次に、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、作像制御部１１４が作像部２０に形成させる検出用パターンを説明する。

先ず、図９は、トナー吐き出し処理により中間転写ベルト１０に形成される比較例に係るパターンの一例を説明する図である。図９に示すように、中間転写ベルト１０上の移動方向における上流には、移動方向と直交する幅方向のほぼ全体に亘って、１色のトナーにより矩形のパターンのトナー像Ｒｅｆが形成されている。トナー像Ｒｅｆは、劣化したトナーを吐き出すために形成されるものであるため、トナーの付着量が多いパターンを用いることが好適である。また、劣化したトナーは各色で発生するため、各色のトナーでトナー像Ｒｅｆが形成され、劣化したトナーが吐き出される。

トナー像Ｒｅｆは、記録媒体Ｐに転写されることなく、中間転写体クリーニングユニット１７で除去される。トナー吐き出し処理の実行後、新しいトナーが現像ユニット２９に補給される。これにより、現像条件を安定に維持することができる。

次に、図１０は、本実施形態に係る画像形成装置１００において、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、作像制御部１１４が作像部２０に形成させる検出用パターンの一例を説明する図（その１）である。

図１０に示すように、中間転写ベルト１０上の幅方向のほぼ全体に亘って、検出用パターンを複数含むパターン群９のトナー像が形成されている。また、パターン群９の検出用パターンのうち、一部の検出用パターンは、検出領域７ａ～７ｃ上に形成され、それ以外のトナー像は、検出領域７ａ～７ｃ外に形成されている。一例として、パターン群９の検出用パターンのうちの検出用パターン９１は、検出領域７ａ上に形成されている。一方、検出用パターン９２は、検出領域７ａ～７ｃ外に形成されている。

パターン群９は、このように、パターン位置検出部１１１による検出領域外に形成される検出用パターン９２を含んでいる。また、パターン群９のトナー像は、トナーの吐き出し処理により吐き出された各色の劣化したトナーにより形成されたものである。

ここで、図４で説明したパターン群８に含まれる検出用パターンは、トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合の検出用パターンの一例であり、図１０に示すパターン群９に含まれる検出用パターンは、トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合の検出用パターンの一例である。

パターン群９における検出領域７ａ～７ｃ外に形成される検出用パターンは、パターン群８における検出領域７ａ～７ｃ上に形成される検出用パターンとは、形成される領域が異なるため、異なる検出用パターンである。また、パターン群９における検出用パターンの数は、パターン群８における検出用パターンの数より多い。

このように、検出用パターンの一部が検出領域７ａ～７ｃ外に形成されることで、多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができる。そのため、劣化したトナーを吐き出すトナー吐き出しの機能を好適に実現することができる。同様に、検出用パターンの数が多いことで、多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができるため、劣化したトナーを吐き出すトナー吐き出しの機能を好適に実現することができる。

また、パターン群９の検出用パターンを用いて、上述したトナー像の位置ずれ補正データを取得することができる。この場合、パターン群９の検出用パターンは、横線マークだけでなく、斜め線マークを含むため、主走査、及び副走査方向の両方向の位置ずれ、主走査方向の倍率誤差、及びスキューを含むトナー像の位置ずれを検出することができる。

ここで、パターン群８に含まれる検出用パターンとは異なる検出用パターンは、検出領域７ａ～７ｃ外に形成される検出用パターンに、限定されるものではない。

図１１は、本実施形態に係る検出用パターンの一例を示す図（その２）であり、（ａ）は比較例に係る検出用パターンを示す図、（ｂ）はマークの太さが太い検出用パターンを示す図である。検出用パターン９ａは、トナーの吐き出し処理により吐き出された各色の劣化したトナーにより形成される。

図１１（ｂ）に示すように、検出用パターン９ａのマークは、図１１（ａ）に示すパターン群８に含まれる検出用パターンのマークより太い。換言すると、検出用パターン９ａは、長方形のマークを含み、検出用パターン９ａの長方形のマークの短辺の長さｄ_９は、パターン群８に含まれる検出用パターンの長方形のマークの短辺の長さｄ_８より長い。

これにより、より多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができ、劣化したトナーを吐き出すトナー吐き出しの機能を、より好適に実現することができる。なお、長方形のマークの長辺の長さを長くしたり、短辺と長辺の両方の長さを長くしたりしても同様の効果を得ることができる。なお、上述したパターン群９は、少なくとも１つの検出用パターン９ａを含むと、より多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができるため、好適である。

また、図１２は、本実施形態に係る検出用パターンの一例を示す図（その３）であり、（ａ）は比較例に係る検出用パターンを示す図、（ｂ）はマークの形成周期が短い検出用パターンを示す図である。検出用パターン９ｂは、トナーの吐き出し処理により吐き出された各色の劣化したトナーにより形成される。

図１２（ｂ）に示すように、検出用パターン９ｂは、図１２（ａ）に示すパターン群８に含まれる検出用パターンより形成周期が短い。換言すると、検出用パターン９ｂは周期を有し、検出用パターン９ｂのパターンの周期Ｔ_９は、パターン群８に含まれる検出用パターンの周期Ｔ_８より短い。これにより、より多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができ、劣化したトナーを吐き出すトナー吐き出しの機能を、より好適に実現することができる。なお、上述したパターン群９は、少なくとも１つの検出用パターン９ｂを含むと、より多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができるため、好適である。

＜効果＞
以上説明してきたように、本実施形態では、作像制御部１１４は、トナー吐き出し実行判定部１１３が、トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合と、トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合とで、異なる検出用パターンのトナー像を、作像部２０に形成させる。

一例として、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行する判定した場合に形成される検出用パターンは、検出領域７ａ～７ｃ外に形成されるものである。また、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行する判定した場合に形成される検出用パターンの数は、トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に形成される検出用パターンより多い。

さらに、検出用パターン９ａは長方形のマークを含み、検出用パターン９ａの長方形は、パターン群８に含まれる検出用パターンの長方形のマークに対し、長方形の短辺、又は長辺の少なくとも１つが長い。また、検出用パターン９ｂは周期を有するパターンを含み、検出用パターン９ｂは、パターン群８に含まれる検出用パターンの周期より短い。

これらにより、多くのトナーを中間転写ベルト１０に付着させることができ、劣化したトナーを吐き出すトナー吐き出しの機能を好適に実現することができる。また、トナー吐き出しとともに、検出用パターンを用いて、上述したトナー像の位置ずれ補正データを取得することができる。この場合、横線マークだけでなく、斜め線マークを含んで形成されるため、主走査、及び副走査方向の両方向の位置ずれ、主走査方向の倍率誤差、及びスキューを含むトナー像の位置ずれを検出することができる。このようにして、検出されたトナー像の位置ずれを補正することで、形成するカラー画像の色ずれを適切に補正することができる。

また、トナーの吐き出しと、トナー像の位置ずれの補正を同時に実行できるため、これらの処理にかかる時間を短縮するとともに、処理の単純化を図ることができる。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。なお、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明を省略する。

図１３は、本実施形態に係る画像形成装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図１３に示すように、画像形成装置１００ａは、作像制御部１１４ａを備える。また、作像制御部１１４ａは、パターンデータ生成部１１５と、マスク処理部１１６とを備える。

パターンデータ生成部１１５は、パターン群９の画像データを生成し、マスク処理部１１６に出力する。

マスク処理部１１６は、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に、パターンデータ生成部１１５が生成したパターン群９の画像データの一部の領域をマスクする処理を実行する。ここで、マスク処理とは、画素を無効化する処理である。

図１４は、本実施形態に係るマスク処理方法の一例を説明する図である。図１４において、画像データ９０は、パターン群データ９３に対応するパターン群９を、中間転写ベルト１０上に形成するための画像データである。

一点鎖線で囲った画像領域９４は、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に、マスクされる画像領域である。一例として、マスク処理部１１６が用いるマスクは、画像データ９０と同じ画素数を有し、画像領域９４に対応する領域の画素値を「０」とし、それ以外の画素値を「１」とした画像データである。

マスク処理部１１６は、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に、対応する画素毎で画像データ９０と上述したマスクとを乗算するマスク処理を実行する。これにより、画像領域９４の画素値は「０」になって無効化され、中間転写ベルト１０上には、図４で説明したようなパターン群８が形成される。

一方、マスク処理部１１６は、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合には、上述したマスク処理を実行しない。これにより、画像領域９４は有効化され、中間転写ベルト１０上には、図１０で説明したようなパターン群９が形成される。

以上説明したように、本実施形態により、トナー吐き出し実行判定部１１３がトナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に、中間転写ベルト上に形成する検出用パターンの数を減らし、検出用パターンの形成に用いられるトナーの消費量を節約することができる。また、マスク処理を実行することで、トナーの吐き出し処理を実行する場合としない場合との間でのパターン群の切替処理を容易に行うことができる。

なお、上述した以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。

以上、本発明の実施形態の例について記述したが、本発明は斯かる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

５ａ～５ｃ センサ
８、９ パターン群
９ａ、９ｂ 検出用パターン
１０ 中間転写ベルト
２０ 作像部
２１ 光ビーム走査部
２９ 現像ユニット
９０ 画像データ
１００ 画像形成装置
１０１ ＣＰＵ
１０４ 書込制御部
１１１ パターン位置検出部
１１２ 補正データ出力部
１１３ トナー吐き出し実行判定部
１１４ 作像制御部
１１５ パターンデータ生成部
１１６ マスク処理部
９１０ コントローラ
Ｐ 記録媒体

特開２０１２－５８４０３号公報

Claims (5)

1. 像担持体上に複数の色の色毎のトナー像を形成する作像部と、
   前記像担持体上に形成された所定パターンの前記トナー像を検出するパターン位置検出部と、
   前記パターン位置検出部による検出信号に基づいて取得した色毎の前記トナー像の位置ずれを補正する補正データを出力する補正データ出力部と、
   トナーの吐き出し処理を実行するか否かを判定するトナー吐き出し実行判定部と、
   前記作像部を制御する作像制御部と、を有し、
   前記所定パターンは周期を有し、
   前記作像制御部は、
   前記トナー吐き出し実行判定部が、前記トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、前記トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に対し、前記周期が短い前記トナー像を、前記作像部に形成させる
   画像形成装置。
2. 前記作像制御部は、
   前記トナー吐き出し実行判定部が、前記トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、前記作像部に、前記パターン位置検出部による検出領域外に形成される前記所定パターンを含むパターン群の前記トナー像を形成させる
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記作像制御部は、
   前記トナー吐き出し実行判定部が、前記トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に、前記作像部に形成させる前記パターン群の画像データにおける所定の領域をマスクするマスク処理を実行する
   請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記作像制御部は、
   前記トナー吐き出し実行判定部が、前記トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、前記トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に対し、多くの数の前記所定パターンの前記トナー像を、前記作像部に形成させる
   請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記所定パターンは、長方形のマークを含み、
   前記作像制御部は、
   前記トナー吐き出し実行判定部が、前記トナーの吐き出し処理を実行すると判定した場合に、前記トナーの吐き出し処理を実行しないと判定した場合に対し、前記長方形の短辺、又は長辺の少なくとも１つが長い前記トナー像を、前記作像部に形成させる
   請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。

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