JP5241134B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、記録材に精度良く画像を形成するためのレジストレーション補正を行う画像形成装置に関するものである。

プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置には、現像されたトナー像を搬送して用紙上に転写する中間転写体（例えば、転写ベルト）を用いる方式がある。このような画像形成装置は、用紙上におけるトナー像を転写する位置を調整するために、レジストレーション補正を行っている。レジストレーション補正は、転写ベルトにレジストレーション補正用のパターンを形成し、当該パターンが検出されたタイミングから、用紙にトナー像が転写される転写位置へのトナー像の到達タイミングと、記録材の到達タイミングとを調整する。

特許文献１は、転写ベルト上に画像位置を特定するトナーパターンを形成して、当該トナーパターンの検出タイミングに応じて、用紙の搬送速度を調整することにより用紙上に転写する画像位置を補正する画像形成装置を示している。このような画像形成装置では、正反射型の光学センサを使用して、転写ベルトなどの中間転写体の下地からの反射光量と、トナーパターンからの反射光量とを検出し、これらの光量の差によりパターンの位置を検出している。よって、下地からの反射光量とトナーパターンからの反射光量との差は、十分大きくなければならない。

特許文献２では、転写ベルトに照射した光の反射光を受光する光センサにおいて、センサ出力が一定レベルになるように光量を調整する方法が提案されている。
特開平１１−１９４５６１号公報 特開平０６−１２７０３９号公報

しかし、従来技術の方法では、ベルト上の傷や粉塵、及びベルト表面の光沢度（グロス）の低下によりトナーパターンを誤検知する可能性がある。例えば、特許文献２に記載の方法を適用した場合では、ある程度の光沢度の低下には対応できるが、センサの光量には限度があるため、著しく光沢度が低下した場合には対応できない。

図１３は、転写ベルトの下地からの反射光量とトナーパターンからの反射光量との差の変遷を示す図である。ベルトの光沢度が高い場合、図１３（ａ）に示すように、ベルトとパターンのレベル差は十分である。したがって、下地からの反射光量としきい値との差が十分に確保されているため、トナーパターンの位置を正確に検知できる。

しかし、図１３（ｂ）に示すように、転写ベルトのクリーニング不良等の不具合が原因で光沢度が低下してくると、次第にベルトからの反射光量が低下してしまう。さらに、光沢度が低下すると、図１３（ｃ）に示すように、下地からの反射光量としきい値とが同等となり、トナーパターンの誤検知が発生してしまう。

本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、中間転写体の光沢度の低下に応じたレジストレーション補正を行う画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、入力画像データに基づいて中間転写体にトナー像を形成し、前記トナー像の形成位置よりも前記中間転写体の該トナー像の搬送方向下流側に調整用トナーパターンを形成し、前記中間転写体に形成された前記トナー像を転写部において記録材に転写する像形成手段と、前記転写部に前記記録材を搬送する搬送手段と、前記中間転写体及び前記中間転写体に形成された前記調整用トナーパターンに光を照射し、前記調整用トナーパターン及び前記中間転写体からの反射光を受光することによって、前記中間転写体に形成された前記調整用トナーパターンを検出するパターン検出手段と、前記検出手段が前記調整用トナーパターン及び前記中間転写体に照射する光の光量を決定する光量決定手段と、前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を前記中間転写体及び前記調整用トナーパターンに照射可能か否か判定する判定手段と、前記判定手段によって前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を照射可能と判定された場合、前記パターン検出手段によって検出される前記調整用トナーパターンの検出タイミングに基づいて前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御し、前記判定手段によって前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を照射可能でないと判定された場合、前記入力画像データが入力されることによって生成される画像形成開始信号に基づいて前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御する搬送制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、例えば、中間転写体の光沢度の低下に応じたレジストレーション補正を行う画像形成装置を提供できる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

以下では、図１乃至図１３を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。ここでは、画像形成装置の一例として、電子写真方式のカラープリンタを採用して説明するが、本発明は、プリンタにのみ限定されるわけではない。すなわち、画像形成装置は、印刷装置、複写機、複合機、ファクシミリなどとして実現されてもよい。

プリンタ本体１には、画像形成部を構成する各種のユニットやデバイスが搭載されている。感光ドラム２ａ〜２ｄは、それぞれ異なる色の現像剤（以下、トナーと称す。）を担持する像担持体の一例である。帯電器３ａ〜３ｄは、それぞれ対応する感光ドラムの表面を一様に帯電させる。ドラムクリーナ４ａ〜４ｄは、それぞれ対応する感光ドラムの表面に残ったトナーを除去する。レーザー走査ユニット５ａ〜５ｄは、それぞれ一様に帯電した感光ドラム上をレーザー光により走査し、静電潜像を形成する。転写ブレード６ａ〜６ｄは、それぞれ対応する感光ドラム上に形成されたトナー像を転写ベルト８へ１次転写するためのブレードである。現像ユニット７ａ〜７ｄは、トナーにより静電潜像を現像する。転写ベルト８は、中間転写体の一例である。転写ベルト８には、各感光ドラムからそれぞれ色の異なるトナー像が重畳するように転写される。ローラ１０、１１は、転写ベルト８を支持するとおもに回転させるローラである。ベルトクリーナ１２は、転写ベルト８に残存したトナーを除去する。

手差しトレイ１３は記録紙Ｓを収納する収納装置である。記録紙は、記録材、記録媒体、用紙、シート、転写材、転写紙と呼ばれることもある。また、記録紙の素材としては、紙だけでなく、繊維、樹脂など、他の素材が採用されてもよい。ピックアップローラ１４、１５は、手差しトレイ１３から記録紙Ｓをピックアップして搬送するローラである。レジストレーションローラ（レジローラとも言う）１６は、搬送されてきた記録紙Ｓの転写位置への搬送タイミングを調整するためのローラである。給紙カセット１７は、記録紙Ｓを収納する収納装置である。ピックアップローラ１８、１９は、給紙カセット１７から記録紙Ｓをピックアップして搬送するローラである。縦パスローラ２０は、給紙カセット１７から記録紙Ｓを搬送するローラの１つである。回転ローラ２１は、転写ベルト８を回転させるためのローラである。二次転写ローラ２２は、転写ベルト８上のトナー像を記録紙Ｓに対して二次転写するためのローラである。定着器２３は、トナー像を加熱及び加圧して記録紙Ｓに対して定着させる装置である。排紙ローラ２４は、記録紙Ｓを排紙トレイ２５へ排出するローラである。

両面印刷時には、記録紙Ｓは両面反転パス２７に導かれ、さらに両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通った記録紙Ｓは再び縦パスローラ２０を通り、１面目と同様に２面目の画像を作像、転写、定着されて排出される。

図２は、画像形成時における画像と調整パターンとの位置関係及び光学センサの配置位置を示す図である。パターン検出センサ４０、４４は、転写ベルト８上に形成されたトナーパターンを検出するための反射型の光学センサである。パターン検出センサ４０は、例えば、色ずれ補正用のトナーパターンを検出する。パターン検出センサ４４は、例えば、記録紙に対する画像形成位置（先端位置）のずれを補正するためのトナーパターン（調整パターン４２）を検出する。なお、パターン検出センサ４０、４４の各役割は反対であってもよい。

調整パターン４２は、画像形成位置や色ずれを補正するために利用される現像剤像（トナー像）の一例である。調整パターン４２は、画像先端検出用パターン、トナーパッチ、レジマーク、パッチパターン、パッチ画像などと呼ばれることもある。調整パターン４２は、本来用紙に転写される画像４３から一定距離だけ手前に形成される。この調整パターン４２は、転写ベルト８における画像領域外（いわゆる非画像領域）に形成される。よって、非画像領域に形成された調整パターン４２が記録紙Ｓに転写されることはない。

調整パターン４２がパターン検出センサ４４により検出されたタイミングと、用紙先端検出センサ４５により記録紙の先端が検出されたタイミングに応じて、レジローラ１６が記録紙の搬送速度を調整する。これにより、ちょうど画像先端と用紙先端の位置が二次転写位置において一致すようになる。

図３は、本実施形態に係るパターン検出センサの一例を示す図である。パターン検出センサ４０は、発光部５２と受光部５３を有し、発光部から発せられる光が転写ベルト８や調整パターン４２により反射され、その反射光が受光部５３に入射する。受光部５３は、反射光を光電変換し、反射光量に応じた電圧を出力する。発光部５２は、像担持体に照射される光を発光する発光手段の一例である。また、受光部５３は、像担持体の下地により反射された反射光の光量である下地光量と像担持体上に形成された現像剤像により反射された反射光の光量である像光量とを検出する検出手段の一例である。なお、受光部５３と転写ベルト８などの被検出物との間にはレンズ５４が設けられる。なお、発光部５２と被検出物との間にもレンズが設けられてもよい。これらのレンズは光を収束させ、反射光を効率よく受光するために設置される。

図３によれば、パターンを読み取ったアナログの出力波形、それに対応するデジタルの出力波形、及びしきい値（破線）が示されている。出力波形は、センサから出力された電圧の波形である。アナログの出力波形のうち、しきい値を超える部分がデジタルの出力波形では１となり、しきい値以下の部分がデジタルの出力波形では０となる。

図４は、本実施形態に係る画像位置補正制御ユニットの概略ブロック図である。ＣＰＵ４００は、画像位置補正制御ユニットの中心的な役割を果たす制御装置である。パターン検出センサ４０、４４から出力された信号は、コンパレータ１０２やＡ／Ｄコンバータ１０３に入力される。出力された信号は、転写ベルト８の下地又はトナーパターンからの反射光の光量を光電変換することで得られた信号である。

コンパレータ１０２では、パターン検出センサからの出力信号と、ＣＰＵ４００から出力されたしきい値とを比較し、出力信号がしきい値を超えているか否かを判定する。超えていれば、コンパレータ１０２は１を出力し、超えていなければ、０を出力する。Ａ／Ｄコンバータ１０３は、パターン検出センサらの出力信号（アナログ出力電圧）をデジタル信号に変換して、ＣＰＵ４００に出力する。

特定用途向け集積回路であるＡＳＩＣ１０４は、例えば、パターン生成部１０５、パターン読み取り制御部１０６、レジストずれ算出部１０７、レジタイミング調整部１０８などを備える。これらの各部は、ＣＰＵ４００と、ＲＯＭ１１１に格納されたコンピュータプログラムにより一部又はすべてが実現されてもよい。パターン生成部１０５は、調整パターン４２の画像データを生成する。画像データがＲＯＭ１１１などに記憶されている場合は、パターン生成部１０５が省略されてもよい。パターン読み取り制御部１０６は、パターン検出センサからの出力信号を読み取り、読み取ったデータを一時的に格納する。レジストずれ算出部１０７は、読み取ったパターンデータに基づいて記録紙と画像のタイミングずれ量を算出する。レジタイミング調整部１０８は、算出されたタイミングずれに基づいて用紙の搬送速度を制御する。

これらの制御ブロックを利用して、ＡＳＩＣ１０４は、第１調整手段又は第２調整手段として機能する。例えば、第１調整手段として機能する場合、ＡＳＩＣ１０４は、調整パターン４２を用いて用紙の搬送速度を調整する。以下では、このような調整制御を画像位置パターン補正と称す。一方、第２調整手段として機能する場合、ＡＳＩＣ１０４は、調整パターン４２の代わりに、当該調整パターン４２が検出される検出タイミングに合わせて出力される調整信号を用いて搬送速度を調整する。この調整信号は、例えば、ＣＰＵ４００によって出力される。以下では、このような調整制御をＩＴＯＰ補正と称す。

ＣＰＵ４００は、ＲＯＭ１１１に格納されているコンピュータプログラム（例：光量調整プログラム）１０９を読み出して実行することで、本発明に係る各種の処理を実行する。したがって、ＣＰＵ４００は、発光量決定手段、発光判定手段、選択手段、第１導出手段、第２導出手段、しきい値決定手段、サンプリング手段、光沢度判定手段及び切替手段として機能する。ＳＲＡＭ１１２は、光量調整プログラムに応じてＣＰＵ４００が決定した発光部５２の駆動電流の値やしきい値など、各種のデータを記憶する記憶装置である。発光部５２から発光される光の光量がこの駆動電流によって制御されることはいうまでもない。

ＣＰＵ４００は、起動時などに、転写ベルト８の下地からの反射光の光量（下地光量）が適切な反射光量となるように、発光部５２の駆動電流の値を調整する。反射光量は、受光部５３から出力される出力信号の電圧に対応している。このような光量調整を行うのは、下地のグロス又は反射率が経年変化によって低下するからである。この光量調整は、転写ベルト８にトナーパターンが形成されていない状態で実行されることが望ましい。これは、トナーパターンの影響を排除するためである。

図３が示すように、この光量調整後における下地光量に対応するアナログの出力波形の電圧（出力電圧）は規定値（例：５Ｖ）となる。また、図３が示すように、トナーパターンが検出された時のアナログの出力電圧がしきい値以下となるよう、しきい値を設定する。すなわち、ＣＰＵ４００は、トナーパターンを精度良く検出できるよう、しきい値を設定する。なお、ＣＰＵ４００は、デジタル化された出力波形の立ち上がり、立ち下りの重心位置を算出し、重心位置をトナーパターンの位置を示す位置データとしてＳＲＡＭ１１２へ格納する。

画像処理制御部２０２は、形成手段として機能し、図１に示す各コンポーネントを用いて用紙に形成するトナー像及び調整パターンを転写ベルト８に形成させる。また、画像処理制御部２０２は、画像の形成を開始させる開始信号（同期信号）を受信することにより、画像の形成を開始させる。この開始信号は、例えば、ＣＰＵ４００から通知される。

＜レジストレーション補正＞
次に、図５を参照して、レジストレーション補正である画像位置パターン補正及びＩＴＯＰ補正の制御について説明する。図５は、画像位置パターン補正及びＩＴＯＰ補正の制御を示すタイミングチャートである。５０１は、ＣＰＵ４００から画像処理制御部２０２へ出力される画像の形成を開始するための開始信号のタイミングを示す。５０２は、ＣＰＵ４００から出力される調整信号のタイミングを示す。５０３は、パターン検出センサ４４からの出力により調整パターン４２を検出した際の検出信号のタイミングを示す。この検出信号は、パターン読み取り制御部１０６から出力される。５０４は、用紙先端検出センサ４５から出力される用紙の先端を検出した信号のタイミングを示す。５０５は、レジローラ１６による用紙の搬送速度の制御タイミングを示す。

まず、画像位置パターン補正について説明する。画像位置パターン補正は、パターン検出センサ４４による調整パターン４２の検出タイミングと、用紙先端検出センサ４５による用紙の検出タイミングとに応じて、用紙の搬送速度を調整する。具体的に、まず、パターン読み取り制御部１０６が転写ベルト８上を速度Ｖｄで搬送される調整パターン４２を検出する。この調整パターン４２の検出により、５０３に示す検出信号が出力される。続いて、レジストタイミング調整部１０８は、検出信号の出力を検知すると、用紙先端検出センサ４５がレジローラ１６により速度Ｖｕ（ここでＶｕ＞Ｖｄとする）で搬送される用紙を検出するまでの時間Ｔｐｐを計時する。ここで、２つの速度は、Ｖｕ＞Ｖｄの関係とする。

時間Ｔｐｐを計時すると、調整部２０３は、レジローラ１６の減速タイミングである時間Ｔｒｄを算出する。算出式は、Ｔｒｄ＝Ｔｐｐ−Ｔとなる。ここで、Ｔは、パターン検出センサ４４から転写位置までの距離と、用紙先端検出センサ４５から転写位置までの距離と、調整パターン４２の搬送方向に対する後端と画像１０６の先端との距離と、速度Ｖｄと、速度Ｖｕとによって決まる定数である。調整部２０３は、用紙先端検出センサ４５が用紙を検出してから時間Ｔｒｄが経過した後に、レジローラ１６の搬送速度を速度Ｖｕから速度Ｖｄに制御する。これにより、ＡＳＩＣ１０４は、画像１０６を転写する用紙の位置を調整することができる。ここで、レジローラ１６による速度制御は、用紙が転写位置に到達する前に終了する。

次に、ＩＴＯＰ補正について説明する。ここでは、画像位置パターン補正と異なる制御についてのみ説明を記載する。ＩＴＯＰ補正は、転写ベルト８のグロスが低下した場合に選択され、上述した画像位置パターン補正と異なり、調整パターン４２を形成しない。したがって、ＩＴＯＰ補正では、パターン検出センサ４４からの検出信号をトリガとする代わりに、ＣＰＵ４００から出力される疑似パターン信号である調整信号６１を用いて制御を行う。５０１に示す開始信号６０は、Ｂｋの露光器１１５ｄによって感光ドラム１０１ｄ上に潜像を形成するための同期信号（ＩＴＯＰ＿Ｂｋ）である。調整信号６１は、パターン検出センサ４４が調整パターン４２を検出した際に出力する検出信号のタイミングで出力される擬似信号であり、開始信号６０が出力されてから時間Ｔｄｍが経過した後に出力される。即ち、時間Ｔｄｍは、開始信号６０が出力されてから検出信号が出力されるまでの予め想定された時間である。

その後、ＡＳＩＣ１０４は、調整信号６１が出力されてから、レジローラ１６により速度Ｖｕで搬送される用紙を用紙先端検出センサ４５が検出するまでの時間Ｔｐｐ’を計時する。時間Ｔｐｐ’を計時すると、ＡＳＩＣ１０４は、レジストローラの減速タイミングである時間Ｔｒｄを算出する。算出式は、Ｔｒｄ＝Ｔｐｐ’−Ｔとなる。

ΔＴは、整信号６１とパターン検出センサ４４からの検出信号のずれ量を示す（以下では、パターンタイミングと称す。）。このパターンタイミングΔＴは、ＩＴＯＰ補正において用紙上の画像位置のずれ量となる。したがって、パターンタイミングΔＴによる画像位置のずれを解消するように、調整信号６１の出力タイミングを設定することが望ましい。

次に、図６を参照して、レジストレーション補正の制御を選択する方法について説明する。図６は、本実施形態に係るレジストレーション補正の制御を選択する処理手順を示すフローチャートである。なお、以下に記載する処理は、ＣＰＵ４００によって統括的に制御される。

ステップＳ６０１において、ユーザから画像形成を要求されると、ＣＰＵ４００は、画像形成を開始する前に、パターン検出センサ４４の光量（発光量）を調整する。ここで、ＣＰＵ４００は、発光量決定手段として機能し、調整パターン６１を検出するために必要となる発光部５２の発光量Ｘを、転写ベルト８の下地の光沢度に応じて決定する。以下では、画像形成前に行う光量調整を第１光量調整と称す。第１光量調整についての詳細な説明は、図７乃至図９を用いて後述する。

発光部５２の発光量Ｘが決定されると、ステップＳ６０２において、ＣＰＵ４００は、発光部５２によって発光可能か否かを判定する。ここで、ＣＰＵ４００は、発光判定手段として機能する。具体的に、ＣＰＵ４００は、発光量Ｘが発光部５２の最大発光量であるＸｍａｘを超えているか否かを判定する。

発光量Ｘが最大発光量Ｘｍａｘを超えていない場合、ステップＳ６０３において、ＣＰＵ４００は、レジストレーション補正として、画像位置パターン補正を選択し、ＡＳＩＣ１０４に通知する。その後、ステップＳ６０４において、ＣＰＵ６０４は、画像形成が開始されると、画像形成中における転写ベルト８のグロスの低下を監視し、発光量Ｘを調整する。以下では、複数の用紙への画像形成中に行う光量調整を第２光量調整と称す。第２光量調整についての詳細な説明は、図１０及び図１２を用いて後述する。

一方、発光量Ｘが最大発光量Ｘｍａｘを超えている場合、ステップＳ６０５において、ＣＰＵ４００は、レジストレーション補正として、ＩＴＯＰ補正を選択し、ＡＳＩＣ１０４に通知する。この場合、所定値以上に光量を上げないと調整パターン６１を検出できないレベルまで転写ベルト８のグロスが低下していることとなる。

＜第１光量調整＞
次に、図７乃至図９を参照して、第１光量調整の処理について説明する。図７は、本実施形態に係る第１光量調整の処理手順を示すフローチャートである。図８は、発光部５２の発光量（駆動電流）と、受光部５３からの出力電圧との関係を示すグラフである。図９は、像光量の検出方法を示す図である。また、以下で説明する処理は、ＣＰＵ４００によって統括的に制御される。

図８に示すように、第１関数Ａｒｅｆは、下地光量に関する発光量と出力電圧との関係を示している。第２関数Ｂｒｅｆは、調整パターン４２からの反射光量（像光量）に関する発光量と出力電圧との関係を示している。図７に示すフローチャートでは、第１関数Ａｒｅｆと第２関数Ｂｒｅｆとを決定し、両者の差分Ｃｒｅｆが所定値Ｃとなるときの発光量Ｘを決定する。

ステップＳ７０１で、ＣＰＵ４００は、転写ベルト８の回転を開始するための命令信号を不図示の駆動回路に送出する。これにより、回転ローラ２１に接続した駆動モータが回転し、転写ベルト８が回転し始める。ステップＳ７０２で、ＣＰＵ４００は、発光部５２の発光量を最大に設定する。発光量の最大値をＸｍａｘとする。ステップＳ７０３で、ＣＰＵ４００は、このときの下地光量を測定する。測定された下地光量は、最大下地光量Ａｍａｘとして、ＳＲＡＭ１１２に格納される。ステップＳ７０４で、ＣＰＵ４００は、発光部５２の発光量を最小に設定する。発光量の最小値をＸｍｉｎとする。ステップＳ７０５で、ＣＰＵ４００は、このときの下地光量を測定する。測定された下地光量は、最小下地光量Ａｍｉｎとして、ＳＲＡＭ１１２に格納される。

ステップＳ７０６で、ＣＰＵ４００は、発光量Ｘｍｉｎを維持したまま光量調整用のトナーパターン（光量調整パターン）を形成するようパターン生成部１０５に命令を送出する。パターン生成部１０５は、光量調整パターンの画像データを生成し、レーザー走査ユニット５ａ〜５ｄに送出する。これにより、転写ベルト８上に光量調整パターン画形成される。

ステップＳ７０７で、ＣＰＵ４００は、光量調整パターンからの反射光である像光量を測定する。測定された像光量は、最小像光量Ｂｍｉｎとして、ＳＲＡＭ１１２に格納される。ここでの検出方法は、図９に示すように、光量調整パターン２０１がパターン検出センサ４４に到達したらまず光量が安定するまでの時間は出力をサンプリングせず、一定時間が経過した後にサンプリングする。ステップＳ７０８で、ＣＰＵ４００は、発光部５２の発光量を再び最大値Ｘｍａｘに設定する。ステップＳ７０９で、ＣＰＵ４００は、ステップＳ７０６と同様に、光量調整パターン２０１を形成するようパターン生成部１０５に命令を送出する。再度、光量調整パターン２０１を形成するのは、最小像光量Ｂｍｉｎの取得に使用された光量調整パターン２０１がベルトクリーナ１２により清掃されてしまっているからである。ステップＳ７１０で、ＣＰＵ４００は、最大像光量Ｂｍａｘを測定し、ＳＲＡＭ１１２に格納する。

ステップＳ７１１で、ＣＰＵ４００は、最大下地光量Ａｍａｘと最小下地光量ＡｍｉｎをＳＲＡＭ１１２から読み出し、第１関数Ａｒｅｆを表す方程式を算出する。ここでのＣＰＵ４００は、第１導出手段として機能し、下地へ照射した光の発光量と下地光量との関係を表す第１関数Ａｒｅｆを導出する。具体的な算出式は、Ａｒｅｆ＝（Ａｍａｘ−Ａｍｉｎ）／（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）となる。

ステップＳ７１２で、ＣＰＵ４００は、最大像光量Ｂｍａｘと最小像光量ＢｍｉｎをＳＲＡＭ１１２から読み出し、第２関数Ｂｒｅｆを表す方程式を算出する。ここでのＣＰＵ４００は、第２導出手段として機能し、調整パターン４２へ照射した光の発光量と像光量との関係を表す第２関数Ｂｒｅｆを導出する。具体的な算出式は、Ｂｒｅｆ＝（Ｂｍａｘ−Ｂｍｉｎ）／（Ｘｍａｘ−Ｘｍｉｎ）となる。また、第１関数Ａｒｅｆと第２関数Ｂｒｅｆとの差分をＣｒｅｆと表す。

ステップＳ７１３で、ＣＰＵ４００は、差分Ｃｒｅｆが所定値Ｃとなる時の発光量Ｘを算出する。ここでのＣＰＵ４００は、発光量決定手段として機能する。具体的に、ＣＰＵ４００は、任意の発光量を第１関数Ａｒｅｆに代入したときに得られる下地光量と、任意の発光量を前記第２関数Ｂｒｅｆに代入したときに得られる発光量との差が所定値Ｃを超えるときに、当該任意の発光量を発光量Ｘとして決定する。ステップＳ７１４で、ＣＰＵ４００は、調整パターン４２を検出するために使用されるしきい値Ｔｈを決定し、コンパレータ１０２へ設定する。ここでのＣＰＵ４００は、しきい値決定手段として機能する。なお、しきい値Ｔｈは、下地とトナーパターンとを十分に識別きる程度の値に設定される。例えば、ステップＳ７１３で決定された光量Ｘにおける像光量に所定値を加算して得られる和の値をしきい値Ｔｈとしてもよい。あるいは、ステップＳ７１３で決定された光量ＸでのＡｒｅｆとＢｒｅｆとの中間値としてもよい。パターン読み取り制御部１０６は、この決定されたしきい値Ｔｈを用いて、パターン検出センサ４４からの出力が調整パターン４２を示しているか否かを判定する。詳細には、パターン読み取り制御部１０６は、パターン検出センサ４４からの出力がしきい値Ｔｈを下回った場合に、調整パターン４２と判断する。ここで、パターン読み取り制御部１０６は、パターン判定手段の一例である。

以上、第１光量調整について説明したが、本発明は他の光量調整シーケンスも採用できる。なぜなら、本発明は、初期光量調整シーケンスの内容自体によって制限されることはないからである。少なくとも起動時においてトナーパターンを検知できるような発光量Ｘとしきい値Ｔｈとを設定できれば十分である。また、ここでは、画像形成の開始前に行われる第１光量調整方法を述べたが、上記の方法以外にも画像形成装置本体の電源投入時に第１光量調整を実行し、それ以降は実施しない方法でもよい。

＜第２光量調整＞
次に、図１０乃至図１２を参照して、第２光量調整の処理について説明する。図１０は、本実施形態に係る第２光量調整の処理手順を示すフローチャートである。図１１は、第２光量調整において下地光量をサンプリングするタイミングを示した図である。図１２は、本実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラム１ｄ及びパターン検知センサ４４の周辺部を拡大した図である。また、以下で説明する処理は、ＣＰＵ４００によって統括的に制御される。なお、第２光量調整は、図６に示すように、レジストレーション補正として、画像位置パターン補正が選択された場合に実行される。また、本実施形態によれば、第２光量調整の処理は、画像形成中に転写ベルト８のグロスが低下する可能性のある印刷ジョブにおいて実行されることが望ましい。具体的に、グロスが低下する可能性のある印刷ジョブとは、大量枚数（例えば、２０枚以上）の用紙への印刷を要求するジョブを示す。

画像位置パターン補正を用いた複数枚の用紙への画像形成が開始されると、ステップＳ１００１において、ＣＰＵ４００は、用紙への画像形成ごとに下地光量をサンプリングする。ここで、ＣＰＵ４００は、サンプリング手段として機能する。なお、サンプリングされた結果は随時ＳＲＡＭ１１２に格納される。サンプリングは、図１１に示すように、用紙に形成される画像４３と画像４３との間で調整パターン４２が形成されていない部分で行われる。この検出タイミングを図１２用いて以下に説明する。

図１２に示す３０１は、転写ベルト８上の開始信号６０の発生位置を示す。開始信号６０の発生位置３０１からパターン検知センサ４４までのベルト搬送時間をＴｉとする。Ｔｉは、開始信号６０の発生位置３０１とパターン検知センサ４４との間の距離、及び転写ベルト８の搬送速度Ｖｄから算出できる。したがって、ＣＰＵ４００は、開始信号６０を出力してから搬送時間Ｔｉが経過した後にサンプリングを行う。ここで、開始信号６０は、ＣＰＵ４００によって記録材ごとに形成される調整パターン４２の形成開始を示す開始信号である。

その後、１枚目の用紙から予め定められた枚数（ここでは、２０枚とする。）の画像形成が実行されると、ステップＳ１００２において、ＣＰＵ４００は、２０枚目までにサンプリングされたデータの平均値（第１平均値）Ａ’を算出する。ここで、ＣＰＵ４００は、第１算出手段として機能する。さらに、ＣＰＵ４００は、２０枚目以降も下地光量をサンプリングする。

その後、予め定められた枚数ごとに、ステップＳ１００３において、ＣＰＵ４００は、サンプリングされた下地光量の平均値（第２平均値）Ｂ’を算出する。ここで、ＣＰＵ４００は、第２算出手段として機能する。平均値Ｂ’は、平均値Ａ’が算出された後の用紙から予め定められた枚数までのサンプリングデータを用いて算出される。例えば、２１枚目から４０枚目までのサンプリングデータが用いられる。

平均値Ｂ’を算出すると、ステップＳ１００４において、ＣＰＵ４００は、算出された平均値Ａ’及び平均値Ｂ’の差分が予め定められた上限値（ここでは、２．０Ｖとする。）を超えるか否かを判定する。Ａ’−Ｂ’＞０．２Ｖである場合（光沢度が第３レベルであると判定した場合）、ステップＳ１００５において、ＣＰＵ４００は、次の用紙からの画像形成において、画像位置パターン補正からＩＴＯＰ補正にレジストレーション補正を切り替える。即ち、ＣＰＵ４００は、光沢度が第３レベルである場合に転写ベルト８のグロスが低下し、調整パターン４２の検出が困難であると判定する。

一方、Ｓ１００４で差分が０．２Ｖを超えない場合、ＣＰＵ４００は、処理をＳ１００６に遷移させる。ステップＳ１００６において、ＣＰＵ４００は、算出した平均値Ａ’及び平均値Ｂ’の差分が０．１Ｖを超えるか否かを判定する。０．１Ｖを超える場合、即ち、算出した平均値Ａ’及び平均値Ｂ’の差分が０．２≧Ａ’−Ｂ’≧０．１Ｖである場合（光沢度が第２レベルであると判定した場合）、ＣＰＵ４００は、処理をＳ１００７に遷移させる。ここで、０．１Ｖは下限値を示す。ステップＳ１００７において、ＣＰＵ４００は、画像形成中に想定範囲内のグロス低下が検出されたと判断し、低下したグロスに応じた発光量Ｘを決定するため、再び第１光量調整を行う。その後、ＣＰＵ４００は、処理をＳ１００８に遷移させる。ステップＳ１００８において、ＣＰＵ４００は、レジストレーション補正として引き続き画像位置パターン補正を選択する。

また、算出した平均値Ａ’及び平均値Ｂ’がＡ’−Ｂ’＜０．１Ｖである場合（光沢度が第１レベルであると判定した場合）、ＣＰＵ４００は、Ｓ１００６からＳ１００８に処理を遷移させる。即ち、ＣＰＵ４００は、グロス低下が無いと判断し、第１光量調整を行わず継続して画像位置パターン補正を行う。なお、Ｓ１００４乃至Ｓ１００８の処理において、ＣＰＵ４００は、レベル判定手段及び切替手段として機能する。

以上のグロス低下判定を形成枚数が所定数に達するごとに行う。ここで、ＣＰＵ４００は、ジョブ初期の平均値Ａ’を常にＳＲＡＭ１１２に保存しておき、所定面数ごとにＡ’−Ｂ’を比較するときにＡ’を読み出している。しかし、次のジョブが始まったら再度２０枚に達した時に平均値Ａ’を求めてＳＲＡＭ１１２に格納する。つまり、ジョブごとに平均値Ａ’は更新される。

また、グロス低下判定として、それぞれＡ’−Ｂ’＞０．２Ｖ、Ａ’−Ｂ’≧０．１Ｖとしているが、転写ベルト８の特性、パターン検出センサ４４の特性などを考慮して判断に用いる値は任意に決定してよい。

また、下地光量のサンプリング方法として、ノイズ除去や部分的なベルトの汚れによる誤差を無くすため、１回の検出で複数回（ｎ回）サンプリングしてもよい。この場合、ｎ回サンプリングしたデータのうち、最大値と最小値を除いた残りのｎ−２個のサンプリングデータの平均値を１回の検出値とすることが望ましい。

さらに、２０枚分の平均値Ａ’、Ｂ’を計算する場合、ｎ回サンプリングしたデータのうち、最大値と最小値を除いた残りのサンプリングデータから平均値を算出してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、画像形成を開始する前に、調整パターンを検出するために必要となる発光部の発光量を、下地の光沢度に応じて決定する。さらに、本画像形成装置は、決定された発光量が発光部によって発光可能か否かを判定し、発光可能である場合に画像位置パターン補正を選択し、発光可能でない場合にＩＴＯＰ補正を選択する。つまり、本画像形成装置は、転写ベルト８のグロスの低下に応じて発光部の光量を増加させ、発光部の最大光量を超えた場合には調整パターンを利用しないレジストレーション補正を行う。これにより、本画像形成装置は、転写ベルト８のグロスに応じた最適なレジストレーション補正を行うことができる。よって、本画像形成装置は、用紙に対するトナー像の形成位置を好適に調整することができ、画像形成精度を向上しうる。

なお、本発明は、上記実施形態に限らず様々な変形が可能である。例えば、本画像形成装置は、発光部の発光量を決定する方法として、下地光量と発光量との関係を表す第１関数及び像光量と発光量の関係を表す第２関数を用いる方法を適用してもよい。これにより、本画像形成装置は、発光部の発光量を決定するために検出する下地光量及び像光量の検出回数を低減することができる。したがって、本画像形成装置は、画像形成のスループットを低下させることなく、精度良くレジストレーション補正を行うことができる。

また、本画像形成装置は、第１関数及び第２関数を用いて、調整パターンを判別するためのしきい値を決定してもよい。さらに、決定した発光量を第１関数及び第２関数に代入することにより求まる下地光量及び像光量の中間値として、しきい値を決定してもよい。これにより、本画像形成装置は、調整パターンを容易に判定することができ、さらには調整パターンの判定に用いるしきい値に関しても容易に求めることができる。

さらに、本画像形成装置は、画像形成が開始されると、下地光量をサンプリングして転写ベルト８のグロスの低下を監視してもよい。これにより、本画像形成装置は、画像形成中のグロスの低下に応じて、発光量を調整することができる。さらに、本画像形成装置は、画像形成中に著しいグロスの低下が検知された場合に、レジストレーション補正を画像位置パターン補正からＩＴＯＰ補正に切り替えることができる。よって、本画像形成装置は、大量枚数の画像形成を連続して行う場合であっても、常に画像形成精度の低下を抑制しうる。

本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 画像形成時における画像と調整パターンとの位置関係及び光学センサの配置位置を示す図である。 本実施形態に係るパターン検出センサの一例を示す図である。 本実施形態に係る画像位置補正制御ユニットの概略ブロック図である。 画像位置パターン補正及びＩＴＯＰ補正の制御を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係るレジストレーション補正の制御を選択する処理手順を示すフローチャートである。 本実施形態に係る第１光量調整の処理手順を示すフローチャートである。 発光部５２の発光量（駆動電流）と、受光部５３からの出力電圧との関係を示すグラフである 像光量の検出方法を示す図である。 本実施形態に係る第２光量調整の処理手順を示すフローチャートである。 第２光量調整において下地光量をサンプリングするタイミングを示した図である。 本実施形態に係る画像形成装置の感光体ドラム１ｄ及びパターン検知センサ４４の周辺部を拡大した図である。 転写ベルトの下地からの反射光量とトナーパターンからの反射光量との差の変遷を示す図である。

符号の説明

１：プリンタ本体
４０、４４：パターン検出センサ
４５：用紙先端検出センサ

Claims (14)

1. 入力画像データに基づいて中間転写体にトナー像を形成し、前記トナー像の形成位置よりも前記中間転写体の該トナー像の搬送方向下流側に調整用トナーパターンを形成し、前記中間転写体に形成された前記トナー像を転写部において記録材に転写する像形成手段と、
   前記転写部に前記記録材を搬送する搬送手段と、
   前記中間転写体及び前記中間転写体に形成された前記調整用トナーパターンに光を照射し、前記調整用トナーパターン及び前記中間転写体からの反射光を受光することによって、前記中間転写体に形成された前記調整用トナーパターンを検出するパターン検出手段と、
   前記検出手段が前記調整用トナーパターン及び前記中間転写体に照射する光の光量を決定する光量決定手段と、
   前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を前記中間転写体及び前記調整用トナーパターンに照射可能か否か判定する判定手段と、
   前記判定手段によって前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を照射可能と判定された場合、前記パターン検出手段によって検出される前記調整用トナーパターンの検出タイミングに基づいて前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御し、前記判定手段によって前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を照射可能でないと判定された場合、前記入力画像データが入力されることによって生成される画像形成開始信号に基づいて前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御する搬送制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光量決定手段は、
   前記中間転写体により反射された反射光の光量と、該反射光の光量が得られたときの光量の光で前記調整用トナーパターンを照射したときに前記調整用トナーパターンにより反射された反射光の光量との差分が予め定められた値を超えるように、前記検出手段が前記トナーパターン及び前記中間転写体を照射する光の光量を決定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体へ照射される光の光量と前記中間転写体により反射された反射光の光量との関係を導出する第１導出手段と、前記調整用トナーパターンへ照射される光の光量と前記調整用トナーパターンにより反射された反射光の光量との関係を導出する第２導出手段とをさらに備え、
   前記光量決定手段は、
   任意の光量において前記第１導出手段で導出される関係に基づいて得られる前記中間転写体により反射された反射光の光量と、前記任意の光量において前記第２導出手段で導出される関係に基づいて得られる光量との差が予め定められた値を超えるような該任意の光量を、前記検出手段が前記トナーパターン及び前記中間転写体を照射する光の光量として決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記決定された光量において前記第１導出手段で導出される関係に基づいて得られる中間転写体により反射された反射光の光量と、前記決定された光量において前記第２導出手段で導出される関係に基づいて得られる調整用トナーパターンにより反射された反射光の光量とから、前記調整用トナーパターンが検出されたか否かを判定するためのしきい値を決定するしきい値決定手段と、
   前記パターン検出手段によって受光した反射光の光量が前記決定されたしきい値を下回るときに、前記調整用トナーパターンが検出されたと判定するパターン判定手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記しきい値決定手段は、
   前記決定された光量を第１関数に代入して得られる中間転写体により反射された反射光の光量と、前記決定された光量を第２導出手段で導出される関係に基づいて得られる調整用トナーパターンにより反射された反射光の光量と、の中間値を前記しきい値として決定することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記第１導出手段は、前記中間転写体へ照射される光の光量と前記中間転写体により反射された反射光の光量との関係を表す第１関数を導出し、
   前記第２導出手段は、前記調整用トナーパターンへ照射される光の光量と前記調整用トナーパターンにより反射された反射光の光量との関係を表す第２関数を導出し、
   前記光量決定手段は、
   前記第１関数及び前記第２関数に前記任意の光量を代入することで、前記検出手段が前記トナーパターン及び前記中間転写体を照射する光の光量を決定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記調整用トナーパターンを用いた複数の記録材への画像形成が開始されると、記録材への画像形成ごとに前記中間転写体により反射された反射光の光量をサンプリングするサンプリング手段と、
   前記サンプリングされた中間転写体により反射された反射光の光量を監視して、前記中間転写体の光沢度が前記調整用トナーパターンを検出することが可能なレベルであるか否かを判定する光沢度判定手段と、
   前記中間転写体の光沢度が前記調整用トナーパターンを検出することが可能なレベルでないと判定されると、前記搬送制御手段において、前記調整用トナーパターンの検出タイミングに基づいた制御から前記画像形成開始信号に基づいた制御に切り替える切替手段と
   をさらに備えることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記光沢度判定手段は、
   １枚目の記録材から予め定められた枚数までにサンプリングされた前記中間転写体により反射された反射光の光量の平均値である第１平均値を算出する第１算出手段と、
   前記第１平均値が算出された後の記録材から予め定められた枚数ごとに、サンプリングされた前記中間転写体により反射された反射光の光量の平均値である第２平均値を算出する第２算出手段と、
   前記第１平均値と前記第２平均値との差分が予め定められた下限値を下回る場合に前記中間転写体の光沢度が第１レベルであると判定し、前記差分が前記下限値を超えるとともに予め定められた上限値を下回る場合に前記中間転写体の光沢度が第２レベルであると判定し、前記差分が前記上限値を超える場合に前記中間転写体の光沢度が第３レベルであると判定するレベル判定手段とを備え、
   前記切替手段は、
   前記第１レベルであると判定された場合に、前記調整用トナーパターンの検出タイミングに基づいた制御を継続させ、
   前記第２レベルであると判定された場合に、前記調整用トナーパターンの検出タイミングに基づいた制御を継続させるとともに、前記光量決定手段によって再び前記検出手段が前記トナーパターン及び前記中間転写体を照射する光の光量を決定させ、
   前記第３レベルであると判定された場合に、前記調整用トナーパターンの検出タイミングに基づいた制御から前記画像形成開始信号に基づいた制御へ切り替える
   ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記１算出手段及び前記第２算出手段は、
   前記サンプリングされた複数の前記中間転写体により反射された反射光の光量の中で、最大値と最小値とを除いた残りの中間転写体により反射された反射光の光量から平均値を算出することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記転写部に搬送される前の前記記録材を検出する記録材検出手段を備え、
    前記搬送制御手段は、前記判定手段によって前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を照射可能と判定された場合、前記パターン検出手段によって検出される前記調整用トナーパターンの検出タイミングと前記記録材検出手段によって検出される前記記録材の検出タイミングとに基づいて前記転写部への前記トナー像の搬送タイミングに対する前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御し、前記判定手段によって前記検出手段が前記光量決定手段によって決定された光量の光を照射可能でないと判定された場合、前記入力画像データが入力されることによって生成される画像形成開始信号と前記記録材検出手段によって検出される前記記録材の検出タイミングとに基づいて前記転写部への前記トナー像の搬送タイミングに対する前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記判定手段は、前記光量決定手段によって決定された光量が所定の光量よりも大きい光量となる場合、前記検出手段が前記中間転写体及び前記調整用トナーパターンに光を照射可能でないと判定することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
12. 前記所定の光量は、前記検出手段が前記中間転写体及び前記調整用トナーパターンに照射可能な最大光量であることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記転写部への前記トナー像の搬送タイミングに対する前記搬送手段による前記転写部への前記記録材の搬送タイミングを制御することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記搬送制御手段は、前記搬送手段が搬送する前記記録材の搬送速度を加減速制御することで前記搬送タイミングを制御することを特徴とする請求項１、１０または１３の何れか１項に記載の画像形成装置。

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