JP2005274684A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 静電潜像を形成するために設けられた複数の発光素子における基準光量のばらつきを低コストで抑制することができる画像形成装置を得る。
【解決手段】 トナー像の濃度を検出するための濃度センサ５８を当該トナー像に対して主走査方向に移動可能に構成すると共に、制御部５０により、露光によって静電潜像を形成するために主走査方向に沿って配列された複数の発光素子（発光ダイオード）の各々に所定電力を供給することにより当該複数の発光素子を発光させるように露光器２０を制御することによって中間転写体ベルト１４上に基準ハーフトーン画像を形成した後、濃度センサ５８を当該基準ハーフトーン画像に対して主走査方向に移動させるようにモータ６４を制御することによって当該基準ハーフトーン画像の主走査方向に対する濃度分布を検出し、当該濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、画像形成装置に係り、特に、像担持体上に形成された静電潜像をトナーによって現像し、像担持体上の現像されたトナー像を記録媒体に転写することによって画像を形成する画像形成装置に関する。

従来、レーザプリンタやファクシミリ装置、複写機等の画像形成装置には、像担持体としての感光体ドラムを備え、感光体ドラムの表面を均一に帯電させ、その後に画像データに基づく光ビームを照射して感光体ドラム上に静電潜像を形成し、トナーを用いて静電潜像を現像し、感光体ドラム上で現像された画像を記録媒体に転写して画像を形成するものがあった。

この種の画像形成装置では、感光体ドラム上の現像済みの画像を転写する際に、全てのトナーを転写させることができず、転写後の感光体ドラム上には、トナーがわずかに残留する。なお、当該残留したトナーを、以下では転写残トナーという。

また、一旦記録媒体に転写されたものの、再び感光体ドラムに付着するトナーである所謂リトランスファートナーも存在する。なお、カラー画像の形成に対応した画像形成装置では、異なる色の画像を重ねて転写することによってカラー画像を得るようにしているため、転写時に、既に転写済みの他色のトナーが感光体ドラム上に付着することもある。

このような、転写後に感光体ドラム上に付着しているトナーは、感光体ドラムの周囲に設けられた帯電器や露光装置に付着したり、現像器に混入することがあり、以後の良好な画像形成を妨げることになる。

このため、感光体ドラムの周囲には、転写位置の下流側に感光体ドラム上のトナーを回収する機構及び回収したトナーを廃棄する機構を備えたクリーナが配設されることが一般的であった。

しかしながら、近年、このような画像形成装置の普及に伴ない、装置の低廉化、小型化が望まれており、上述したクリーナを簡略化させることが提案されている。なお、このクリーナを簡略化させた画像形成装置の構成は、「クリーナレスシステム」と呼ばれることもある。

すなわち、トナーを廃棄する機構には、トナーの貯留スペースや廃棄作業用のスペースの確保等が必要である。よって、当該機構を省くことで、装置を効率よく小型化させることができる。なお、複数の感光体ドラムを備え、各感光体ドラムによって互いに異なるトナー色による画像の転写を行うことによりカラー画像に対応した画像形成装置においては、当該クリーナが各感光体ドラムの数だけ設けられているので、クリーナの簡略化は装置の小型化に特に有効である。

ところで、以上のようなクリーナレスシステムも含め、像担持体を一様に帯電させた後に当該像担持体に対する画像データに応じた光ビームの露光によって像担持体上に静電潜像を形成し、これをトナーにより現像する画像形成装置では、帯電器の汚れ等による主走査方向の帯電不均一や現像剤の偏り等により、副走査方向に走る画像濃度不均一（画像ムラ）が発生する場合があった。

従来、このような画像ムラの発生を防止するための技術として、移動する像担持体と、前記像担持体を帯電させるための帯電手段と、前記帯電した像担持体を露光するための露光手段と、前記露光により像担持体上に形成された静電潜像を可視像化するための現像手段と、前記可視像の状態を検出する検出手段と、を有する画像形成装置であって、前記検出手段を前記像担持体に対して主走査方向に移動させながら前記像担持体上の可視像を検出させ、当該検出結果から得た主走査方向における濃度情報テーブルを作成し、当該濃度情報テーブルに基づいて画像濃度を調整する技術があった（例えば、特許文献１参照。）。
特開平１１−１８４１７５号公報

ところで、前述のクリーナレスシステムも含め、像担持体を一様に帯電させた後に当該像担持体に対する画像データに応じた光ビームの露光によって像担持体上に静電潜像を形成し、これをトナーにより現像する画像形成装置には、前記光ビームを露光するための露光装置として、主走査方向に沿って配列された複数の発光素子を有すると共に、当該複数の発光素子を形成すべき画像に応じて発光させることにより像担持体の表面に対し前記画像に応じた光ビームを照射することで静電潜像を形成するものを適用したものがある。

この種の画像形成装置では、露光装置に設けられた複数の発光素子における発光特性の素子間ばらつきや、当該発光特性の経時変化、発光部位への汚れの付着等に起因して、同一の所定基準電力を供給した際の発光光量（本明細書では、「基準光量」という。）が各発光素子間でばらついてしまう、という問題点があった。

なお、上記特許文献１に記載されている技術は、１つのレーザビームによる偏向走査露光によって静電潜像を形成する露光装置を前提としたものであり、複数の発光素子における基準光量のばらつきについては何ら考慮されていないため、帯電器の汚れ等による主走査方向の帯電不均一や現像剤の偏り等に起因する画像ムラに対し、露光装置による基準光量のばらつきに起因する画像ムラが加えられる結果、当該画像ムラを防止するための画像濃度の調整量が多くなってしまい、この結果として形成画像の画質が劣化してしまう場合がある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、静電潜像を形成するために設けられた複数の発光素子における基準光量のばらつきを低コストで抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の画像形成装置は、帯電手段によって像担持体の表面を一様に帯電させ、各々画像形成時における主走査方向に沿って配列された複数の発光素子を有する露光手段によって当該複数の発光素子を形成すべき画像に応じて発光させることにより前記像担持体の表面に対し前記画像に応じた光ビームを照射することで静電潜像を形成し、現像手段によって前記像担持体の静電潜像に対しトナーを付着させることで前記像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体に転写することで画像を形成する画像形成装置であって、前記トナー像の濃度を検出するための濃度検出手段と、前記濃度検出手段を前記トナー像に対して主走査方向に移動させる移動手段と、各々所定電力を供給することにより前記複数の発光素子を発光させるように前記露光手段を制御することによって基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段と、前記濃度検出手段を前記基準トナー像に対して主走査方向に移動させるように前記移動手段を制御することによって前記基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布を検出する濃度分布検出手段と、前記濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定する基準光量設定手段と、を備えている。

請求項１に記載の画像形成装置によれば、帯電手段によって像担持体の表面が一様に帯電され、各々画像形成時における主走査方向に沿って配列された複数の発光素子を有する露光手段によって当該複数の発光素子が形成すべき画像に応じて発光されることにより前記像担持体の表面に対し前記画像に応じた光ビームが照射されることで静電潜像が形成され、現像手段によって前記像担持体の静電潜像に対しトナーが付着されることで前記像担持体上にトナー像が形成され、当該トナー像が記録媒体に転写されることで画像が形成される。なお、上記発光素子には、発光ダイオード、レーザ・ダイオード等の半導体発光素子が含まれる。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記トナー像の濃度を検出するための濃度検出手段が備えられると共に、移動手段により、当該濃度検出手段が前記トナー像に対して主走査方向に移動されるものとして構成されている。

ここで、本発明では、基準トナー像形成手段により、各々所定電力を供給することにより前記複数の発光素子を発光させるように前記露光手段が制御されることによって基準トナー像が形成され、濃度分布検出手段により、前記濃度検出手段を前記基準トナー像に対して主走査方向に移動させるように前記移動手段が制御されることによって前記基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布が検出され、更に、基準光量設定手段により、前記濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定される。なお、上記濃度分布検出手段により濃度分布が検出される基準トナー像は、前記像担持体に形成されているものとしてもよいし、像担持体から中間転写体ベルト等の中間転写体に一旦トナー像を転写した後に当該中間転写体から記録媒体にトナー像を転写する画像形成装置では、当該中間転写体に転写された基準トナー像を適用してもよい。あるいは、記録媒体を吸着搬送する用紙搬送ベルトもしくはドラム等の用紙搬送手段により、用紙搬送手段上で吸着搬送される記録媒体にトナー像を転写する画像形成装置では、当該用紙搬送手段に転写された基準トナー像を適用してもよい。

すなわち、本発明では、形成画像の主走査方向全域の濃度分布を検出するために、濃度検出手段を移動手段によって主走査方向に移動させる構成を採っており、これによって、当該主走査方向全域の濃度を一度に検出することのできるＣＣＤラインセンサ等の検出手段を用いる場合に比較して、低コストで濃度分布を検出することができるようにしている。

そして、本発明では、前記複数の発光素子を所定電力の供給により発光させるように前記露光手段を制御することによって基準トナー像を形成した後、当該基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布を検出し、当該濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定しており、これによって、前記複数の発光素子における基準光量のばらつきを低コストで抑制することができるようにしている。

このように、請求項１記載の画像形成装置によれば、トナー像の濃度を検出するための濃度検出手段を当該トナー像に対して主走査方向に移動可能に構成すると共に、静電潜像を形成するために設けられた複数の発光素子の各々に所定電力を供給することにより当該複数の発光素子を発光させるように制御することによって基準トナー像を形成した後、前記濃度検出手段を前記基準トナー像に対して主走査方向に移動させるように制御することによって前記基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布を検出し、当該濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定しているので、前記複数の発光素子における基準光量のばらつきを低コストで抑制することができる。

なお、本発明は、請求項２に記載の発明のように、前記濃度検出手段による濃度検出の分解能が前記複数の発光素子により形成されるトナー像の分解能より低い場合において、前記基準トナー像形成手段は、前記濃度検出手段による濃度検出領域内において１つの発光素子のみを発光させることのできる間隔以上のピッチで主走査方向に離間する発光素子を発光させることを、各々異なる発光素子を発光させるように複数回に分けて行うように前記露光手段を制御することによって、前記基準トナー像を複数に分割して形成し、前記濃度分布検出手段は、前記複数に分割された基準トナー像の各々に対する前記濃度分布を検出し、前記基準光量設定手段は、前記複数に分割された基準トナー像の各々に対する濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定するようにしてもよい。これによって、複数の発光素子について個別に形成画像の濃度状態を検出することができ、各発光素子毎に基準光量を調整することができるため、より高精度に基準光量のばらつきを抑制することができる。

また、本発明は、請求項３に記載の発明のように、前記基準トナー像を前記濃度検出手段による濃度検出位置に搬送する搬送手段と、前記濃度分布検出手段により前記濃度分布を検出する際に前記搬送手段による搬送動作を禁止する禁止手段と、を更に備えるようにしてもよい。これによって、搬送手段による搬送動作に起因する不規則な振動や、濃度検出位置の変化による濃度検出誤差を抑制することができ、より高精度に基準光量のばらつきを抑制することができる。

更に、本発明は、請求項４に記載の発明のように、前記濃度検出手段を、前記トナー像に光を照射する光源と、当該光源によって照射された光の前記トナー像からの反射光又は透過光を受光する受光素子と、前記光源によって照射された光を前記受光素子における受光位置に集光させる光学素子と、を有するものとしてもよい。これによって、基準トナー像の大きさを小さなものとすることができ、トナーの消費量を抑制することができる。

以上のように、本発明によれば、トナー像の濃度を検出するための濃度検出手段を当該トナー像に対して主走査方向に移動可能に構成すると共に、静電潜像を形成するために設けられた複数の発光素子の各々に所定電力を供給することにより当該複数の発光素子を発光させるように制御することによって基準トナー像を形成した後、前記濃度検出手段を前記基準トナー像に対して主走査方向に移動させるように制御することによって前記基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布を検出し、当該濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定しているので、前記複数の発光素子における基準光量のばらつきを低コストで抑制することができる、という優れた効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明に係る実施の形態について説明する。

図１には、本実施の形態に係る画像形成装置１０の構成が概略的に示されている。同図に示されるように、画像形成装置１０には、複数の巻きかけローラ１２に張架され、モータ（図示省略）の駆動により矢印Ｅ方向に搬送される無端ベルト状の中間転写体ベルト１４が備えられており、当該中間転写体ベルト１４の長手方向に沿って、複数の画像形成ユニット１５（詳細は後述する）が配設されている。

なお、本実施の形態における画像形成装置１０は、カラー画像の形成にも対応しており、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応するトナー像を形成する画像形成ユニット１５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋがそれぞれ配設されている。以下、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｙ／Ｍ／Ｃ／Ｋ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。

各画像形成ユニット１５により形成された互いに異なる色のトナー像は、中間転写体ベルト１４のベルト面上で、互いに重なり合うように中間転写体ベルト１４に各々転写される。これにより、中間転写体ベルト１４上にカラーのトナー像が形成される。なお、本実施の形態では、このようにして４色のトナー像が重ねて転写されたトナー像を最終トナー像と称する。

４つの画像形成ユニット１５よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、対向する２つのローラ２６Ａ、２６Ｂからなる転写装置２６が配設されている。中間転写体ベルト１４上に形成された最終トナー像は、このローラ２６Ａ、２６Ｂの間に送り込まれ、画像形成装置１０の底部に設けられた用紙トレイ２９から取り出されて、同じくローラ２６Ａ、２６Ｂの間に搬送されてきた用紙２８に転写される。

また、最終トナー像が転写された用紙２８の搬送経路には、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとからなる定着装置３０が配設されている。定着装置３０に搬送された用紙２８は、加圧ローラ３０Ａと加熱ローラ３０Ｂとによって挟持搬送されることにより最終トナー像が溶融すると共に用紙２８に圧着されて、定着される。これにより、用紙２８上に所望の画像（カラー画像）が形成される。画像が形成された用紙２８は装置外へ排出される。

一方、転写装置２６よりも中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、転写装置２６によって用紙２８に転写されずに中間転写体ベルト１４上に残留したトナーを回収するクリーナ３２が配設されている。クリーナ３２には、中間転写体ベルト１４に接するようにブレード３４が備えられており、残留したトナーを擦り取ることによって回収する。

また、画像形成ユニット１５の中間転写体ベルト１４の搬送方向下流側には、中間転写体ベルト１４上の所定位置に転写されたトナー像の濃度を検出するための濃度センサ５８等の各種センサが設けられたセンサユニット３６が設けられている。

図２には、画像形成ユニット１５の構成が示されている。なお、各画像形成ユニット１５の構成は同様であるので、ここでは各々の色を示す末尾の符号を省略して説明する。

同図に示されるように、画像形成ユニット１５は、中間転写体ベルト１４に接するように配設され、矢印Ｆ方向に所定速度で回転する感光体ドラム１６を備えている。

各感光体ドラム１６の周面には、感光体ドラム１６を帯電させるための帯電ローラ１８が配置されている。帯電ローラ１８は、導電性のローラであり、その周面が感光体ドラム１６の周面に接触し、かつ帯電ローラ１８の軸線方向と感光体ドラム１６の軸線方向とが一致するように配設されている。

帯電ローラ１８には、ＤＣ（直流）成分とＡＣ（交流）成分とが重畳された所定の電圧（本実施の形態では、ＤＣ電圧−５００Ｖ）が印加され、感光体ドラム１６の回転に追従するように回転しながら、感光体ドラム１６の表面を所定の電位（本実施の形態では、約−５００Ｖ）に一様に帯電させる。

また、各感光体ドラム１６の回転方向（矢印Ｆ方向）の帯電ローラ１８よりも下流側の周面上には、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するための露光器２０が備えられている。

露光器２０は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）２０Ａが画像形成時における主走査方向（図２紙面前後方向）に沿って配列されたＬＥＤアレイを含んで構成されており、帯電ローラ１８により一様に帯電された感光体ドラム１６の軸線方向に、画像データに基づく光ビームを走査しながら照射する。露光器２０により光ビームが照射された領域の電位は上昇し（本実施の形態では、約−２００Ｖ）、感光体ドラム１６上に静電潜像が形成される。

さらに、各感光体ドラム１６の回転方向の露光器２０よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を所定色（イエロー／マゼンタ／シアン／ブラックの何れか１色）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像器２２が配設されている。なお、本実施の形態では、負極性であるトナー及び正極性であるキャリアの二成分を含む現像剤が適用されている。また、現像効率及び後述する転写効率を向上させるためには、トナーの粒状は球形であることが好ましい。

現像器２２は、同図に示されるように、感光体ドラム１６に近接配置された現像ローラ３８及びブレード４０を含んで構成されている。現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の表面と同極性（本実施の形態では、負極性）のＤＣ（直流）成分とＡＣ（交流）成分とが重畳された所定の電圧が印加され、現像器２２内に装填された正極性のキャリアと共にトナーが周面に搬送される。また、現像ローラ３８は、感光体ドラム１６の回転方向と同じ方向（図中矢印Ｇ方向）に回転駆動され、現像ローラ３８に余分に付着したトナー及びキャリアがブレード４０によって落とされて現像ローラ３８に均一に付着される。

現像ローラ３８の矢印Ｇ方向への回転により、現像ローラ３８に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に現像される。

なお、感光体ドラム１６の露光されていない部位の表面電位Ｖｈを−５００Ｖ、露光された部位の表面電位Ｖｌを−２００Ｖとすると、現像ローラ３８に印加するバイアス電圧のＤＣ成分Ｖｄｅｖｅを−４００Ｖにした場合、現像ローラ３８に付着していたトナーは感光体ドラム１６上の露光された部位に付着する。従って、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像は、反転現像される。

一方、各感光体ドラム１６の回転方向の現像器２２よりも下流側の周囲には、各感光体ドラム１６上のトナー像を中間転写体ベルト１４に転写する転写ローラ２５が備えられている。転写ローラ２５は、矢印Ｈ方向に回転して中間転写体ベルト１４を所定の速度で搬送して感光体ドラム１６に順次対向させる。また、転写ローラ２５は、正極性のバイアス電圧が印加され、感光体ドラム１６上のトナーを中間転写体ベルト１４上に転写させる。

ここで、転写ローラ２５では、感光体ドラム１６上の全てのトナーを中間転写体ベルト１４に転写させることはできず、転写ローラ２５の配設位置を通過した感光体ドラム１６上には、トナーがわずかに残留する（転写残トナー）。

また、転写ローラ２５によって極性がプラスに反転され、感光体ドラム１６上に再び付着するトナー（リトランスファートナー）も存在する。なお、転写ローラ２５の配設位置を通過する際に、中間転写体ベルト１４上に他色のトナー像が既に転写されている場合には、リトランスファートナーには、他色のトナーも含まれる。

そこで、感光体ドラム１６の周面の転写ローラ２５よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナー又はリトランスファートナーを一時的に保持するクリーニングロール２４が配置されている。クリーニングロール２４は、表面に導電性のブラシ毛が植毛されており、当該ブラシ毛が感光体ドラム１６と接触するように配設されており、バイアス電圧が印加されると共に、回転駆動されるようになっている。

クリーニングロール２４は、画像形成が行われている期間は負極性（本実施の形態では、−５００Ｖ）のバイアス電圧が印加されると共に、感光体ドラム１６の回転方向と同方向に回転される。これにより、感光体ドラム１６の表面に付着しているプラス極性のリトランスファートナーをブラシ毛に吸着させて回収する。

なお、クリーニングロール２４では、マイナス極性の転写残トナーについては回収されず、感光体ドラム１６上に付着したまま感光体ドラム１６に対する帯電及び露光が行われ、非画像部に付着している転写残トナーについては、現像器２２の現像ローラ３８に付着したキャリア及びトナーとの摺擦により現像器２２内に回収される。

クリーニングロール２４によって回収されたリトランスファートナーは、ジョブが終了した場合等の非画像形成時に実行されるクリーニングモードによって、感光体ドラム１６上に吐き出される。

クリーニングモードでは、クリーニングロール２４は正極性（本実施の形態では、＋５００Ｖ）のバイアス電圧が印加されると共に、感光体ドラム１６の回転方向とは異なる方向に感光体ドラム１６の回転に追従するように回転される。これにより、クリーニングロール２４に保持されていたプラス極性のリトランスファートナーが感光体ドラム１６上に吐き出される。

このようにして感光体ドラム１６上に吐き出されたリトランスファートナーは、感光体ドラム１６の回転により転写位置まで搬送される。

クリーニングモードでは、転写ローラ２５は負極性のバイアス電圧が印加されるようになっており、転写位置まで搬送されたリトランスファートナーは、転写ローラ２５によって中間転写体ベルト１４上に転写され、中間転写体ベルト１４によってクリーナ３２へと搬送され、クリーナ３２のブレード３４によって擦り取られる。

一方、図３には、センサユニット３６における濃度センサ５８に関する部分の構成が示されている。

同図に示されるように、センサユニット３６には、濃度センサ５８を主走査方向に移動させるためのモータ６４が設けられている。

ここで、濃度センサ５８は、両端部が左端支持板６８及び右端支持板７０によって支持されたガイドシャフト６２により同図の矢印によって示される主走査方向に沿って摺動可能に支持されると共に、モータ６４により回転駆動される無端ベルト状のセンサ搬送ベルト６０上に取り付けられており、モータ６４の駆動によって同図左右方向に移動される。従って、同図における左端支持板６８から右端支持板７０までの範囲が濃度センサ５８の移動範囲であり、当該移動範囲が中間転写体ベルト１４における画像形成領域の主走査方向全域に対応する範囲とされている。

一方、図４には、濃度センサ５８の構成が示されている。同図に示されるように、濃度センサ５８は、中間転写体ベルト１４の主走査方向から光が入射するように配置され、中間転写体ベルト１４上のトナー像に対して赤外光を発光するＬＥＤ照射部５８Ａから４５°の角度で光を照射し、トナー像からの反射光をレンズ５８Ｂを介してトナー像に対し９０°の角度でフォトダイオード５８Ｃの受光面上に結像させる共役結像光学系として構成されている。なお、ここで、トナー像への光の入射角は、必ずしも４５°とする必要はない。

また、濃度センサ５８は、ＬＥＤ照射部５８Ａからトナー像に光を照射し、トナー像からの反射光をフォトダイオード５８Ｃの受光面で受光する光路を開閉するシャッタ５８Ｅを中間転写体ベルト１４の測定位置上方に備えている。

シャッタ５８Ｅは、同図の左右方向に移動する駆動機構を備えており、シャッタ５８Ｅが閉じると基準板５８Ｇが受光系光軸に交差する平面を構成して照射光を反射する位置に移動し、トナー像の濃度を測定するときはシャッタ５８Ｅが開いて光路を開放するように構成されている。

このように、濃度センサ５８はシャッタ５８Ｅを備え、測定時のみシャッタ５８Ｅを開き、通常はシャッタ５８Ｅを閉じているので、フォトダイオード５８Ｃがトナー等で汚れることによる感度の変動が抑制される。また、シャッタ５８Ｅの一部は基準板５８Ｇとなっているので、省スペースが図れる。

ここで、結像光学系は、トナー像からレンズ５８Ｂまでの距離とレンズ５８Ｂからフォトダイオード５８Ｃまでの距離が共に１２ｍｍの共役光学系とし、光学系の倍率を１倍としているが必ずしもこれに限定されるものではない。

更に、フォトダイオード５８Ｃの直前には、トナー像の検出エリアを規制するマスク５８Ｄが設けられている。

以上のように、本実施の形態に係る濃度センサ５８は、濃度測定を行うトナー像の大きさを小さくするために、ＬＥＤ照射部５８Ａから照射され、トナー像で反射された反射光をフォトダイオード５８Ｃで受光する受光系に共役光学系を用いて、フォトダイオードの受光面の直前に検出エリアを規制するマスク５８Ｄを設けることにより測定エリアを規制し、トナー像の大きさが小さくても照射光量分布ムラにより濃度測定精度が低下しないようにすると共に、トナー像が小さくても集光により所定の光強度が得られるようにしている。

図５は、シャッタ５８Ｅをフォトダイオード５８Ｃ側から見た平面図である。

同図に示すように、シャッタ５８Ｅには測定用窓５８Ｆと、センサの出力電圧の基準を得るための基準板５８Ｇが設けられている。そして、同図の左右方向に移動する図示しない駆動機構を備えている。

当該シャッタ５８Ｅは、通常は閉じており、その状態で基準板５８Ｇは受光系光軸上に配置される位置にあり、シャッタ５８Ｅを開き、トナー像の濃度を測定するときは、測定用窓５８Ｆが受光系光軸上に移動する。

中間転写体ベルト１４の搬送駆動によってトナー像が濃度センサ５８による濃度測定位置まで移動し、トナー像の光学像がフォトダイオード５８Ｃの受光面上に結像されると、フォトダイオード５８Ｃは、光学像の濃淡に応じて変化した電流を出力し、当該電流は電圧に変換された後にＡ／Ｄ変換器により８ビットの濃度データに変換され、後述する制御部５０に入力される。

ところで、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、予め定められたタイミング（ここでは、画像形成装置１０の製品出荷検査時）に、露光器２０に設けられている複数のＬＥＤ２０Ａの露光光量を調整する露光調整処理を実施する。

図６には、画像形成装置１０における当該露光調整処理に関する部分の機能的な構成を示すブロック図が示されている。

同図に示すように、画像形成装置１０には、画像形成装置１０全体の動作を司る制御部５０が備えられており、前述した中間転写体ベルト１４と、各画像形成ユニット１５に備えられた感光体ドラム１６、帯電ローラ１８、露光器２０及び現像器２２の作動は制御部５０により制御される。なお、同図では、錯綜を回避するために、制御部５０から帯電ローラ１８、露光器２０及び現像器２２に対する接続線のみを記している。

一方、センサユニット３６に設けられた濃度センサ５８及びモータ６４は制御部５０に電気的に接続されており、制御部５０は、前述した濃度データを入力することができると共に、モータ６４の駆動動作を制御することができる。

また、画像形成装置１０には、各種プログラムや各種テーブル情報等を予め記憶すると共に、形成すべき画像を示す画像データ等を一時的に記憶するための記憶部５６が備えられている。この記憶部５６もまた制御部５０に電気的に接続されており、制御部５０は記憶部５６に随時アクセスすることができる。

なお、図示は省略するが、制御部５０は、濃度センサ５８に設けられているシャッタ５８Ｅの駆動機構にも接続されており、制御部５０はシャッタ５８Ｅの開閉動作を制御することができる。

ところで、前述したように、本実施の形態に係る画像形成装置１０では所定のタイミングで露光調整処理を実施するが、その際にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）各単色のトナーによる基準ハーフトーン画像を中間転写体ベルト１４上に形成し、当該基準ハーフトーン画像の主走査方向の濃度分布を濃度センサ５８により測定する。

ここで、画像形成装置１０では、露光器２０が１インチ当たり６００ドットの画像（６００ｄｐｉの画像）を形成可能なものとされており、露光器２０に設けられている複数のＬＥＤ２０Ａは、形成画像の１インチに相当する主走査方向間隔毎に６００個が等間隔で配置されている。また、本実施の形態に係る濃度センサ５８の濃度検出領域におけるセンサ移動方向（主走査方向）の幅は、図７（Ａ）に示すように３００μｍとされている。なお、濃度センサ５８の濃度検出領域におけるセンサ移動方向に直交する方向（副走査方向）の幅は１ｍｍとされている。

この場合、各ＬＥＤ２０Ａによる形成ドットの間隔は約４２μｍ（＝２５．４ｍｍ÷６００）となる。従って、濃度センサ５８における濃度検出領域には形成ドットが約７．１ドット（＝３００÷４２）入ることになり、濃度センサ５８による１回の測定のみでは全てのＬＥＤ２０Ａについての形成ドットの濃度を個別に検出することができない。

このため、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、濃度センサ５８による濃度検出領域内において１つのＬＥＤ２０Ａのみを発光させることのできる間隔以上のピッチで主走査方向に離間するＬＥＤ２０Ａを発光させることを、各々異なるＬＥＤ２０Ａを発光させるように複数回に分けて行うように露光器２０を制御することによって、基準ハーフトーン画像を中間転写体ベルト１４の搬送方向に対し複数に分割して形成し、濃度センサ５８によって、各基準ハーフトーン画像の各々に対する濃度を検出することにより、全てのＬＥＤ２０Ａに対する濃度分布を複数回に分けて得るようにしている。

本実施の形態に係る画像形成装置１０では、図７（Ｂ）に示すように、画像形成ユニット１５に設けられている露光器２０に対して、隣接する８個のＬＥＤ２０Ａ毎に１個を発光させることを、各々異なるＬＥＤ２０Ａを発光させるように８回に分けて行うように露光器２０を制御することによって、基準ハーフトーン画像ＨＴを中間転写体ベルト１４の搬送方向に対し８つに分割して形成し、濃度センサ５８により各基準ハーフトーン画像ＨＴの各々に対する濃度を検出するようにしている。なお、同図に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１０では、各基準ハーフトーン画像ＨＴとして、中間転写体ベルト１４の搬送方向（副走査方向）に１０ｍｍ幅となる帯状のものを形成している。

次に、図８を参照して、露光調整処理を実施する際の画像形成装置１０の作用を説明する。なお、図８は、当該露光調整処理を実施する際に画像形成装置１０の制御部５０により実行される露光調整処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートであり、当該プログラムは記憶部５６の所定領域に予め記憶されている。また、以下はブラック（Ｋ）のＬＥＤの露光調整処理について説明しているが、ＹＭＣについても同様の処理を行うこととし、詳細な説明は省略する。

まず、同図のステップ１００では、濃度センサ５８に設けられたシャッタ５８Ｅの駆動機構に対し、測定用窓５８Ｆが受光系光軸上に位置されるように制御することによってシャッタ５８Ｅを開放させ、次のステップ１０２では、図７（Ｂ）に示した複数（ここでは、８つ）の基準ハーフトーン画像ＨＴを順次形成するように画像形成ユニット１５Ｋの感光体ドラム１６、帯電ローラ１８、露光器２０及び現像器２２と、中間転写体ベルト１４とを制御する。なお、このとき、発光させるべきＬＥＤ２０Ａに供給する電力を所定基準電力で一定とするように露光器２０を制御する。これによって、中間転写体ベルト１４にはブラックのトナーによる複数の基準ハーフトーン画像ＨＴが形成され、センサユニット３６に向けて搬送される。

そこで、次のステップ１０４では、基準ハーフトーン画像ＨＴのセンサユニット３６における濃度センサ５８による濃度検出位置への到達待ちを行い、次のステップ１０６では、中間転写体ベルト１４の搬送駆動を停止させる。

次のステップ１０８では、濃度センサ５８を中間転写体ベルト１４の主走査方向における画像形成領域の一端部から他端部に向けて所定速度で移動させるようにモータ６４を制御することにより、このとき濃度センサ５８による濃度検出位置に位置されている基準ハーフトーン画像ＨＴの濃度データを濃度センサ５８から取得する。これにより、１つの基準ハーフトーン画像ＨＴにおける主走査方向全域の濃度分布を取得することができる。

そこで、次のステップ１１０では、取得した濃度分布を示す情報を記憶部５６の所定領域に記憶し、次のステップ１１２にて、全ての基準ハーフトーン画像ＨＴについて以上の処理が終了したか否かを判定し、否定判定となった場合はステップ１１３に移行して中間転写体ベルト１４の搬送駆動を再開させた後に上記ステップ１０４に戻り、肯定判定となった時点でステップ１１４に移行する。

なお、上記ステップ１０４〜ステップ１１３の処理を繰り返し実行する際に、上記ステップ１０４では、次の基準ハーフトーン画像ＨＴの濃度検出位置への到達待ちを行うようにし、上記ステップ１１０では、直前のステップ１０８の処理によって取得した濃度分布を示す情報を、それまでに記憶した領域とは異なる領域に記憶するようにする。この結果、記憶部５６には、全てのＬＥＤ２０Ａに対応する形成トナー画像の濃度分布が記憶されることになる。

ステップ１１４では、シャッタ５８Ｅの駆動機構に対し、基準板５８Ｇが受光系光軸上に位置されるように制御することによってシャッタ５８Ｅを閉鎖させ、次のステップ１１６では、以上の処理によって記憶部５６に記憶された全てのＬＥＤ２０Ａに対応する形成トナー画像の濃度分布に基づいて、画像形成時における各ＬＥＤ２０Ａの基準光量（所定基準電力を供給した際の発光光量）が所定光量で一定となるように設定し、その後に本露光調整処理プログラムを終了する。

なお、本実施の形態では、上記ステップ１１６の処理における設定を、各ＬＥＤ２０Ａに発光用の電力を供給する不図示のドライバ回路に対して、各ＬＥＤ２０Ａに供給する電力を、対応する濃度に応じた量だけオフセット（濃度が所定濃度より高い場合は減量し、濃度が所定濃度より低い場合は増量）させるように設定することによって行う。

以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、トナー像の濃度を検出するための濃度検出手段（ここでは、濃度センサ５８）を当該トナー像に対して主走査方向に移動可能に構成すると共に、静電潜像を形成するために設けられた複数の発光素子（ここでは、ＬＥＤ２０Ａ）の各々に所定電力を供給することにより当該複数の発光素子を発光させるように制御することによって基準トナー像（ここでは、基準ハーフトーン画像ＨＴ）を形成した後、前記濃度検出手段を前記基準トナー像に対して主走査方向に移動させるように制御することによって前記基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布を検出し、当該濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定しているので、前記複数の発光素子における基準光量のばらつきを、ＣＣＤラインセンサ等の高価な部材を要することなく、低コストで抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、前記濃度検出手段による濃度検出の分解能が前記複数の発光素子により形成されるトナー像の分解能より低い場合において、前記濃度検出手段による濃度検出領域内において１つの発光素子のみを発光させることのできる間隔以上のピッチで主走査方向に離間する発光素子を発光させることを、各々異なる発光素子を発光させるように複数回に分けて行うように露光手段（ここでは、露光器２０）を制御することによって、前記基準トナー像を複数に分割して形成し、当該複数に分割された基準トナー像の各々に対する前記濃度分布を検出した後、当該複数に分割された基準トナー像の各々に対する濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定しているので、複数の発光素子について個別に形成画像の濃度状態を検出することができ、各発光素子毎に基準光量を調整することができるため、より高精度に基準光量のばらつきを抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、前記濃度分布を検出する際に搬送手段（ここでは、中間転写体ベルト１４）による基準トナー像の搬送動作を禁止しているので、搬送手段による搬送動作に起因する不規則な振動や、濃度検出位置の変化による濃度検出誤差を抑制することができ、より高精度に基準光量のばらつきを抑制することができる。

更に、本実施の形態によれば、前記濃度検出手段を、前記トナー像に光を照射する光源（ここでは、ＬＥＤ照射部５８Ａ）と、当該光源によって照射された光の前記トナー像からの反射光を受光する受光素子（ここでは、フォトダイオード５８Ｃ）と、前記光源によって照射された光を前記受光素子における受光位置に集光させる光学素子（ここでは、レンズ５８Ｂ）と、を有するものとしているので、基準トナー像の大きさを小さなものとすることができ、トナーの消費量を抑制することができる。

なお、本実施の形態では、露光調整処理を画像形成装置１０の製品出荷検査時に実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、露光器２０の交換時やＬＥＤ２０Ａの交換時、感光体ドラム１６の交換時等の各種タイミングにおいて実行する形態とすることもできる。この場合も、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

その他、本実施の形態で説明した画像形成装置１０の構成（図１〜図６参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

例えば、本実施の形態では、濃度センサ５８における受光素子としてフォトダイオード５８Ｃを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フォトダイオード５８Ｃに代えて、例えば、フォトトランジスタを適用する形態とすることもできる。

また、本実施の形態では、濃度センサ５８として、トナー像からの反射光を受光するタイプのものを適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トナー像からの透過光を受光するタイプのものを適用する形態とすることもできる。

また、本実施の形態では、４つの画像形成ユニット１５を有する所謂タンデム型の画像形成装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、単一の画像形成ユニット１５のみを有する画像形成装置に本発明を適用する形態とすることもできる。この場合、濃度センサ５８を、感光体ドラムの周面上に、基準ハーフトーン画像ＨＴの濃度を検出することができる状態で配設するものとする。あるいは、記録媒体を吸着搬送する用紙搬送ベルトもしくはドラム等の用紙搬送手段により、用紙搬送手段上で吸着搬送される記録媒体にトナー像を転写する画像形成装置に本発明を適用する形態とすることもできる。この場合、濃度センサ５８を、用紙搬送手段の周面上に、基準ハーフトーン画像ＨＴの濃度を検出することができる状態で配設するものとする。

これらの場合にも、本実施の形態と同様の効果を奏することができる。

更に、本実施の形態で説明した露光調整処理プログラムの処理の流れ（図８参照。）や基準ハーフトーン画像ＨＴの構成（図７（Ｂ）参照。）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。

実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 実施の形態に係る画像形成ユニットの概略構成図である。 実施の形態に係るセンサユニット３６における濃度センサ５８に関する部分の概略構成図である。 実施の形態に係る濃度センサ５８の概略構成図である。 実施の形態に係るシャッタ５８Ｅをフォトダイオード５８Ｃ側から見た平面図である。 実施の形態に係る画像形成装置１０における露光調整処理に関する部分の機能的な構成を示すブロック図である。 （Ａ）は濃度センサ５８の濃度検出領域の寸法を示す概略平面図であり、（Ｂ）は基準ハーフトーン画像ＨＴの構成を示す概略平面図である。 実施の形態に係る露光調整処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１４ 中間転写体ベルト（搬送手段）
１５ 画像形成ユニット
１６ 感光体ドラム（像担持体）
１８ 帯電ローラ（帯電手段）
２０ 露光器（露光手段）
２０Ａ ＬＥＤ（発光素子）
２２ 現像器（現像手段）
２８ 用紙（記録媒体）
５０ 制御部（基準トナー像形成手段、濃度分布検出手段、基準光量設定手段、禁止手段）
５６ 記憶部
５８ 濃度センサ（濃度検出手段）
５８Ａ ＬＥＤ照射部（光源）
５８Ｂ レンズ（光学素子）
５８Ｃ フォトダイオード（受光素子）
６４ モータ（移動手段）
ＨＴ 基準ハーフトーン画像（基準トナー像）

Claims (4)

1. 帯電手段によって像担持体の表面を一様に帯電させ、各々画像形成時における主走査方向に沿って配列された複数の発光素子を有する露光手段によって当該複数の発光素子を形成すべき画像に応じて発光させることにより前記像担持体の表面に対し前記画像に応じた光ビームを照射することで静電潜像を形成し、現像手段によって前記像担持体の静電潜像に対しトナーを付着させることで前記像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を記録媒体に転写することで画像を形成する画像形成装置であって、
   前記トナー像の濃度を検出するための濃度検出手段と、
   前記濃度検出手段を前記トナー像に対して主走査方向に移動させる移動手段と、
   各々所定電力を供給することにより前記複数の発光素子を発光させるように前記露光手段を制御することによって基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段と、
   前記濃度検出手段を前記基準トナー像に対して主走査方向に移動させるように前記移動手段を制御することによって前記基準トナー像の主走査方向に対する濃度分布を検出する濃度分布検出手段と、
   前記濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定する基準光量設定手段と、
   を備えた画像形成装置。
2. 前記濃度検出手段による濃度検出の分解能が前記複数の発光素子により形成されるトナー像の分解能より低い場合において、
   前記基準トナー像形成手段は、前記濃度検出手段による濃度検出領域内において１つの発光素子のみを発光させることのできる間隔以上のピッチで主走査方向に離間する発光素子を発光させることを、各々異なる発光素子を発光させるように複数回に分けて行うように前記露光手段を制御することによって、前記基準トナー像を複数に分割して形成し、
   前記濃度分布検出手段は、前記複数に分割された基準トナー像の各々に対する前記濃度分布を検出し、
   前記基準光量設定手段は、前記複数に分割された基準トナー像の各々に対する濃度分布に基づいて画像形成時における前記複数の発光素子の基準光量が一定となるように設定する、
   請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記基準トナー像を前記濃度検出手段による濃度検出位置に搬送する搬送手段と、
   前記濃度分布検出手段により前記濃度分布を検出する際に前記搬送手段による搬送動作を禁止する禁止手段と、
   を更に備えた請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記濃度検出手段を、前記トナー像に光を照射する光源と、当該光源によって照射された光の前記トナー像からの反射光又は透過光を受光する受光素子と、前記光源によって照射された光を前記受光素子における受光位置に集光させる光学素子と、を有するものとした
   請求項１乃至請求項３の何れか１項記載の画像形成装置。

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