JP2007218998A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータリー現像システムを用いた電子写真方式の画像形成装置において、セットアップ動作に要する時間を短縮化する。
【解決手段】画像形成装置の画像形成部５０においては、通常の画像を形成するときには、中間転写ベルト５１１の所定の位置に設けられた基準マークを基準マークセンサ５１７により検知し、この検知タイミングに基づいて感光体ドラム５０１からの一次転写を行っている。一方、セットアップ動作を行うとき、すなわち調整用トナーパターンを形成するときには、画像形成装置は基準マークセンサ５１７の検知結果によらずに各色のトナー像を形成する。このようにすることで、中間転写ベルト５１１が１回転するのを待つことなく各色のトナー像を形成することができるので、セットアップ動作を高速に実行することができるようになる。
【選択図】図２

Description

本発明は、いわゆるロータリー現像システムを用いた電子写真方式の画像形成装置において、画質を調整するためのセットアップに要する時間を短縮化するための技術に関する。

電子写真方式の画像形成装置には、入力画像に応じたトナー像を形成する動作（以下「画像形成動作」という。）の他に、画質を調整するための種々の調整用トナーパターンを形成する動作（以下「セットアップ動作」という。）を行うものがある。ここで、調整用トナーパターンとは、例えば、濃度調整のためのパッチ状のトナーパターンや、トナーの帯電能を改善させるためのトナーバンドのことである。

また、特に、ロータリー現像システムを用いた中間転写方式の画像形成装置においては、中間転写体（中間転写ベルト等）の回転周期に同期した基準信号を発生させ、この基準信号に基づいて各色のトナー像を中間転写体に転写する構成が一般的である。これは、中間転写方式では複数色のトナー像が中間転写体に多重に転写され、多重のトナー像が用紙に一括転写されるため、中間転写体に各色のトナー像を転写する際には、色ずれが生じないように位置合わせを行う必要があるからである。

ところで、このような画像形成装置においてセットアップ動作を行う場合、調整用トナーパターンを形成するためには、１色につき中間転写体が少なくとも１回転する必要があった。つまり、セットアップ動作を終えるためには、中間転写体は残りの色数と同じ回数か、あるいはそれ以上回転する必要があった（例えば、特許文献１参照）。そのため、このような方式の画像形成装置においては、セットアップ動作に要する時間が長くなるという不都合が生じていた。セットアップ動作を行っている間は、通常の画像形成、すなわち画像形成動作を行うことができないため、セットアップ動作に要する時間が長いとユーザの利便性を損ねるという問題があった。
特開２００１−３０５８２３号公報

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータリー現像システムを用いた電子写真方式の画像形成装置において、セットアップ動作に要する時間を短縮化するための技術を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、回転する感光体と、所定の周長を有し、前記感光体の回転に従動して周回移動される無端の転写ベルトと、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電された感光体に静電潜像を形成する露光手段と、各々が同一の位置で前記感光体に対向し、各々がＮ色のそれぞれのトナーに対応する複数の現像手段を有し、各々の前記現像手段が、前記露光手段により感光体に形成された静電潜像に、前記対向する位置において対応する色のトナーを転移する多色現像手段と、前記多色現像手段によりトナーが転移されて形成されたトナー像を前記転写ベルトに転写する転写手段とを有する像形成手段と、入力された画像データに応じた画像を形成する画像形成モードであって、前記転写ベルトが１周する毎にいずれかの色のトナー像を転写させることにより、当該転写ベルトにトナー像を多重に転写させて画像を形成する画像形成モードと、複数色のトナーによる複数のトナー像の集合である調整用トナーパターンを前記感光体に形成させるセットアップモードのいずれかで前記像形成手段を動作させる制御手段であって、前記調整用トナーパターンに含まれるトナー像の数およびサイズに応じて、各色のトナー像の形成を開始するタイミングを決定する制御手段とを備える画像形成装置を提供する。このような画像形成装置によれば、セットアップ動作を行う「セットアップモード」においては、制御手段により決定された態様でトナー像が感光体に形成されるので、転写ベルトの回転周期によらずに調整用トナーパターンを形成することが可能となる。なお、調整用トナーパターンとは、例えば、濃度調整のためのパッチ状のトナーパターンや、トナーの帯電能を改善させるためのトナーバンドを含むものである。このようなトナー像は必ずしも転写されるものではないので、感光体に形成さえされれば足りるものである。

また、この画像形成装置は、前記転写ベルトが周回移動する周期に同期した基準信号を発生させる信号発生手段を備える構成としてもよい。この場合、前記制御手段は、前記画像形成モードにおいては、前記信号発生手段により発生された基準信号に同期したタイミングで各色のトナー像を前記転写ベルトに転写させ、前記セットアップモードにおいては、前記基準信号に依存しないタイミングで各色のトナー像を前記感光体に形成させるようにすると、より望ましい。

あるいは、この画像形成装置は、各色のトナーの消費量を検知する検知手段を備える構成としてもよい。この場合、前記制御手段は、前記セットアップモードにおいて、前記検知手段により検知されたトナーの消費量が所定量より多い場合に、当該トナーにより形成されるトナー像の数を少なくするか、そのサイズを小さくすると、より望ましい。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
［構成］
図１は、本発明の一実施形態である画像形成装置１００の全体構成を概略的に示したブロック図である。同図に示すように、画像形成装置１００の構成は、制御部１０と、記憶部２０と、通信部３０と、操作部４０と、画像形成部５０とに大別される。制御部１０はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）およびＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えた演算装置であり、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって画像形成装置１００各部の動作を制御する。また、制御部１０は、ある時刻からの経過時間を計測するタイマ機能や、ＡＳＩＣ等により画像形成部５０における画像形成に適した画像データを得るための画像処理を実行する機能も有する。

記憶部２０はＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶装置であり、画像形成に用いられる各種データを記憶する。記憶部２０は、例えば、後述する「セットアップ動作を行うべきタイミング」、「トナーパッチの長さ」、「トナーパッチの目標濃度」および「準備時間」といった各種データを記憶している。通信部３０は、パーソナルコンピュータやスキャナ等の外部装置と画像データをやりとりするためのインターフェース装置である。操作部４０はタッチパネルを備えた入力装置であり、画像形成に関する各種の情報を表示するとともにユーザからの指示を受け付ける。画像形成部５０は制御部１０から供給された画像データに応じたトナー像を形成し、これを記録用紙に定着させる。

図２は、画像形成部５０の構成をより詳細に示した図である。なお、同図において、破線で示した矢印は記録用紙の搬送経路を示している。ここで記録用紙とは、画像を形成するためのシート状の媒体のことであり、特に紙に限定されるものではない。画像形成部５０は、感光体ドラム５０１と、帯電器５０２と、露光装置５０３と、現像装置５０４と、一次転写ロール５０５と、感光体クリーナ５０６と、イレースランプ５０７と、中間転写ベルト５１１と、複数の搬送ロール５１２と、二次転写ロール５１３と、バックアップロール５１４と、画像濃度センサ５１５と、ベルトクリーナ５１６と、基準マークセンサ５１７と、定着装置５１８とを備える。

感光体ドラム５０１は表面に感光層を有する像担持体であり、図示せぬ駆動部により図中の矢印Ａの方向に回転される。本実施形態の感光体ドラム５０１の直径は約４０ｍｍである。帯電器５０２は高圧電源により感光体ドラム５０１との間に所定の電位差を生じさせ、その表面を一様に帯電させる。このとき感光体ドラム５０１に生じる電位を、以下では「帯電電位」という。

露光装置５０３は制御部１０から供給された画像データに応じたビーム光を照射することで感光体ドラム５０１を露光する。感光体ドラム５０１はその露光量に応じた分の電荷を失うため、ビーム光が照射された部分（以下「露光部」という。）においてその電位を変化させる。この露光部における感光体ドラム５０１の電位を、以下では「露光部電位」という。露光部には帯電電位と露光部電位の差により静電潜像が形成される。

現像装置５０４はイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色の現像ユニット５０４Ｙ、５０４Ｍ、５０４Ｃおよび５０４Ｋを備えたいわゆるロータリー方式の多色現像装置である。それぞれの現像ユニットは、現像ロールＤＲ_Y、ＤＲ_M、ＤＲ_C、ＤＲ_KやトナーカートリッジＴＣ_Y、ＴＣ_M、ＴＣ_C、ＴＣ_Kを備えている。現像装置５０４は、現像ロールと感光体ドラム５０１との間に所定の電位差を生じさせ、この電位差によって感光体ドラム５０１にトナーを転移させる。このとき現像ロールに生じる電位を、以下では「現像バイアス電位」という。

図２に示すのは現像装置５０４の初期状態の姿勢である。この状態のことを、以下では「ホームポジション」という。現像装置５０４がホームポジションとなるのは、トナー像の形成を行っていないときである。一方、各色の現像ユニットがトナーの転移を行うときには、現像装置５０４は所定の角度だけ回転し、現像ロールを感光体ドラム５０１に対向させる。感光体ドラム５０１と現像ロールとが対向する位置Ｐのことを、以下では「現像位置」という。例えば、ブラックのトナーの現像を行うときには、現像装置５０４はホームポジションから時計回りに３０°回転し、現像ロールＴＣ_Ｋを現像位置に移動させる（図３参照）。そして、シアン、マゼンタおよびイエローのトナーの現像を行うときには、図３に示す姿勢から順次９０°ずつ回転し、現像ロールＴＣ_Ｃ、ＴＣ_ＭおよびＴＣ_Ｙを現像位置に移動させる。なお、感光体ドラム５０１と現像装置５０４はともに回転するが、これらの対向する点の位置は不変である。

一次転写ロール５０５は中間転写ベルト５１１が感光体ドラム５０１と対向する位置（以下「一次転写位置」という。）において所定の電位差を生じさせ、この電位差によって中間転写ベルト５１１にトナー像を転写する。このとき一次転写ロール５０５に生じる電位を、以下では「一次転写電位」という。感光体クリーナ５０６はブレード状の部材であり、一次転写ロール５０５により転写されずに感光体ドラム５０１表面に残留しているトナーを取り除く。イレースランプ５０７は感光体ドラム５０１表面を強露光して除電する。

中間転写ベルト５１１は所定の周長を有する無端のベルト部材であり、搬送ロール５１２はこの中間転写ベルト５１１を張架する。本実施形態においては、中間転写ベルト５１１の周長は６００ｍｍである。搬送ロール５１２の少なくとも１つは駆動部を有しており、中間転写ベルト５１１を図中の矢印Ｂの方向に移動させる。この中間転写ベルト５１１が周回移動することにより、一次転写ロール５０５により転写されたトナー像は二次転写ロール５１３とバックアップロール５１４とにより形成されるニップ領域（以下「二次転写位置」という。）に移動される。なお、中間転写ベルト５１１には、基準マークセンサ５１７により検知される基準マークが付されている。基準マークの位置は任意であるが、その数は１個である。

基準マークセンサ５１７は、中間転写ベルト５１１上にある基準マークを所定の位置で検知する光学式のセンサである。基準マークセンサ５１７は、基準マークを検知したときに基準信号を制御部１０に出力する。

画像濃度センサ５１５は、二次転写位置よりも上流側で二次転写前のトナー像の濃度（以下「画像濃度」という。）を検知する光学式のセンサである。具体的には、画像濃度センサ５１５はトナー像に向けて光を照射したときの反射光（正反射光あるいは拡散反射光）の強度に基づいて画像濃度を検知する。本実施形態の画像濃度センサ５１５は、反射光の光量に応じて「０」〜「１０２３」の値を出力する。なお、本実施形態においては、この出力値が低いほど画像濃度が高く（濃く）、この出力値が高いほど画像濃度が低い（薄い）とする。

二次転写ロール５１３およびバックアップロール５１４は、中間転写ベルト５１１が記録用紙と対向する位置において所定の電位差を生じさせ、この電位差によって記録用紙にトナー像を転写させる。二次転写ロール５１３は電気的に接地されており、基準電位となっている。このときバックアップロール５１４に生じる電位を、以下では「二次転写電位」という。なお、二次転写ロール５１３はカムの回転により接離可能なように設けられており、後述するセットアップ動作が行われるときには中間転写ベルト５１１から約２ｍｍ離間するように構成されている。

ベルトクリーナ５１６はブレード状の部材であり、二次転写ロール５１３により転写されずに中間転写ベルト５１１に残留しているトナーを取り除く。定着装置５１８は加熱ロールと加圧ロールとを備えており、これらのロール部材により記録用紙を加熱および加圧することで記録用紙に転写されたトナー像を定着させる。

［動作］
以上の構成のもと、画像形成装置１００はユーザにより入力された画像データに応じたトナー像を形成し、これを記録用紙に定着させる。このような通常の画像形成動作を行うときのモードのことを、以下では「画像形成モード」という。また、画像形成装置１００は、このような通常の画像形成の他に、所定のタイミングで画像形成部５０の画質調整を行うための種々のトナー像（以下「調整用トナーパターン」という。）を形成するセットアップ動作を行う。画像形成装置１００がセットアップ動作を行うタイミングは、例えば、決められた時間が経過する毎や決められた枚数だけ出力される毎であってもよいし、電源の投入時や待機時を始め、消耗品の交換時ないし交換後やジョブとジョブの間などであってもよい。なお、このようなセットアップ動作を行うときのモードのことを、以下では「セットアップモード」という。

本実施形態における調整用トナーパターンには種々のトナー像が含まれる。例えば、濃度調整のためのパッチ状のトナーパターンやトナーの帯電能を改善させるためのトナーバンドを始め、レジストレーション補正のためのトナーパターンや、感光体クリーナ５０６やベルトクリーナ５１６等のブレード状の部材のめくれを防止するためのトナーバンドなどが該当する。要するに、調整用トナーパターンとは、ユーザにより入力された画像データに対応するトナー像とは異なるトナー像であって、画質を調整するためのトナー像であれば、いかなるものであってもよい。

続いて、この画像形成装置１００が行うセットアップ動作の一例を説明する。ここでは、調整用トナーパターンは濃度調整のためのパッチ状のトナーパターン（以下「トナーパッチ」という。）とトナーの帯電能を改善させるためのトナーバンド（以下単に「トナーバンド」という。）の２種類により構成されているとし、セットアップ動作の実行タイミングは所定の時間の経過毎であるとする。なお、セットアップ動作を実行すべきタイミングを示す時間は、記憶部２０に記憶されているものとする。また、本実施形態においては、トナーパッチは各色につき３個ずつ形成されるものとする。この３個のトナーパッチは、互いに目標濃度が異なっている。

図４に示すのは、画像形成装置１００が行う動作を説明するためのフローチャートであり、以下、同図に沿って説明する。なお、この動作を行うに際しては、ステップＳ１に示すように、画像形成装置１００の制御部１０が画像形成部５０に通常の画像形成を行わせていることを前提としている。つまり、制御部１０は、画像形成部５０に画像形成モードによる動作を行わせているということである。また、このとき制御部１０は、タイマ機能により直前にセットアップ動作が行われてから経過した時間を計測し続けているものとする。

ステップＳ１に示す画像形成が終了したときに、制御部１０は、セットアップ動作を行うか否かを判断する（ステップＳ２）。このときの判断は、例えば、タイマ機能により計測された時間とあらかじめ記憶された値とを比較することにより行われる。ここで、タイマ機能により計測された時間があらかじめ記憶された値より大きければ、制御部１０は画像形成モードからセットアップモードへと切り替えを行う。一方、タイマ機能により計測された時間があらかじめ記憶された値以下であれば、制御部１０は処理すべきプリントジョブが存在するか否かを判断し（ステップＳ９）、処理すべきプリントジョブが存在すれば通常の画像形成を続行する（ステップＳ１）。一方、処理すべきプリントジョブが存在しなければ画像形成動作を終了させ待機状態となる。

セットアップモードによる動作に切り替わったら、制御部１０は、トナーバンドの長さ（Ｌｂ）を算出する処理を行う（ステップＳ３）。この処理を具体的に示したのが、図５に示すフローチャートである。なお、ここにいう「長さ」とは、感光体ドラム５０１の移動方向についての距離のことであり、感光体ドラム５０１の幅方向についての距離のことではない。

図５に沿って説明すると、はじめに制御部１０は、直前のセットアップ動作が実行された後に形成された画像に基づき、その画像濃度の平均値（以下「平均画像濃度（Ｄ）」という。）を各色について算出する（ステップＳ３１）。平均画像濃度とは、直前のセットアップ動作が実行された後に形成された画像の面積の和に対するトナー像が形成された部分の面積の和の割合を百分率で示した値である。例えば、ある色について、直前のセットアップ動作が実行された後に形成された画像が全てベタ画像（すなわち濃度１００％）であった場合であれば、その色についての平均画像濃度は「１００％」となり、直前のセットアップ動作が実行された後に形成された画像にその色が一切含まれていなかった場合であれば、その色についての平均画像濃度は「０％」となる。

次に、制御部１０は、各色の平均画像濃度が所定の濃度（ここでは「５％」とする。）以上である否かを判断する（ステップＳ３２）。平均画像濃度が所定の濃度以上である場合、制御部１０は現像ユニット内のトナーが十分に排出されているとみなし、その色のトナーバンドを形成しない旨の決定を行う。すなわちこのとき、制御部１０はＬｂの値を「０」とする（ステップＳ３３）。なお、トナーバンドの長さ（Ｌｂ）が「０」であるということは、この色のトナーバンドが形成されないということと同義である。

一方、平均画像濃度が所定の濃度未満である場合、制御部１０は現像ユニット内のトナーが十分に排出されておらず、トナーの帯電能が低下している（すなわち、トナーが劣化している）とみなし、その色のトナーバンドを形成する旨の決定を行う。このとき制御部１０は、以下の（１）式に示す演算を実行してＬｂの値を算出する（ステップＳ３４）。
Ｌｂ＝Ｘ−Ｘ×（Ｄ／５） （単位はｍｍ） …（１）

（１）式から明らかなように、トナーバンドの長さ（Ｌｂ）は平均画像濃度（Ｄ）に応じて変化する。トナーバンドの長さは、平均画像濃度が小さいほど長くなり、平均画像濃度が「０％」である場合に最長（Ｘｍｍ）となる。これはつまり、直前のセットアップ動作が実行された後に排出されたトナーが少ないほど現像ユニット内のトナーの帯電能は低下しているので、より多くのトナーを強制的に排出させてトナーの帯電能の改善を図るということである。

なお、上述のＸの値は任意であるが、調整用トナーパターンが必要以上に長くならないように適当に定める必要がある。本実施形態においては、Ｘの値は「１００（ｍｍ）」である。この程度の長さがあれば、トナーの帯電能を改善させるには十分であるが、もちろん、Ｘの値をこれより大きくしてもよい。

ここで、図４の説明に戻る。ステップＳ３において各色のトナーバンドの長さを算出したら、続いて制御部１０は調整用トナーパターンを形成するための画像形成部５０の動作タイミング（以下「セットアップタイミング」という。）を算出する処理を行う（ステップＳ４）。この処理を具体的に示したのが、図６に示すフローチャートである。同図に沿って説明すると、はじめに制御部１０は、調整用トナーパターンを形成するために要する時間（以下「セットアップシーケンス時間（Ｔｓ）」という。）を算出する（ステップＳ４１）。ここで、セットアップシーケンス時間とは、各色のトナーバンドの長さと、トナーパッチの長さと、画像形成に係る準備時間とにより決定されるものである。このうち、トナーパッチの長さと準備時間については、あらかじめ決められた所定の値となっている。つまり、セットアップシーケンス時間はトナーバンドの長さに応じて変化するということである。トナーバンドが長くなるほど、セットアップシーケンス時間も長くなる。

次に制御部１０は、調整用トナーパターンを形成するために要する中間転写ベルト５１１の回転数（Ｎｂ）を算出する（ステップＳ４２）。制御部１０は、中間転写ベルト５１１の回転数を以下の（２）式に示す演算を実行することにより算出する。
Ｎｂ＝ＩＮＴ（Ｔｓ／Ｔｂ）＋１ …（２）

なお、（２）式において、値Ｔｂは中間転写ベルト５１１が１回転するのに要する時間を示しており、中間転写ベルト５１１の周長と回転速度とによって決められている値である。また、関数ＩＮＴ（ｘ）は値ｘの小数部分を切り捨てて整数部分を返す関数であり、例えば、ＩＮＴ（１）の値は「１」であり、ＩＮＴ（２．５）の値は「２」である。つまり、このとき算出される値Ｎｂは、常に整数となる。

中間転写ベルト５１１の回転数を算出したら、制御部１０は回転数（Ｎｂ）と各色のトナーバンドの長さ（Ｌｂ）に基づいてセットアップタイミングを算出する（ステップＳ４３）。このとき制御部１０は、中間転写ベルト５１１が「Ｎｂ」回転するまでに調整用トナーパターンに含まれる各色のトナー像を形成することができるように、帯電電位、露光量、現像バイアス電位、一次転写電位、現像装置５０４の回転タイミングおよび画像濃度センサ５１５の検知タイミングを決定する。

再び図４の説明に戻る。上述のようにしてセットアップタイミングを算出したら、制御部１０はこのセットアップタイミングにしたがって調整用トナーパターンを形成させる（ステップＳ５）。このとき制御部１０は、トナーパッチがあらかじめ定められた目標濃度にて形成されるように画像形成部５０を制御している。そして制御部１０は、一次転写されたトナーパッチを画像濃度センサ５１５に検知させて画像濃度を算出する（ステップＳ６）。なお、トナーパッチは一次転写されるが、トナーバンドは中間転写ベルト５１１に転写する必要がないので、一次転写されずに感光体クリーナ５０６によって掻き取られる。また、画像濃度センサ５１５による検知後のトナーパッチは、二次転写されずにベルトクリーナ５１６によって掻き取られる。

続いて制御部１０は、ステップＳ６において算出した画像濃度に基づいて画像形成条件を補正する（ステップＳ７）。ここでいう画像形成条件とは、画像濃度を制御できるパラメータのことであり、例えば、帯電電位、露光量、現像バイアス電位、一次転写電位および二次転写電位などである。このとき制御部１０が行う補正の手順は次の通りである。すなわち、制御部１０は、トナーパッチを検知して得られた画像濃度とあらかじめ定められた目標濃度とを比較し、これらに差異がある場合には、この差異がなくなるように帯電電位、露光量、現像バイアス電位、一次転写電位および二次転写電位の少なくともいずれかを変更する。

画像形成条件の補正を行ったら、セットアップ動作は終了である。このとき画像形成装置１００は、セットアップモードによる動作から画像形成モードによる動作に切り替えられる。そこで、制御部１０は、次のセットアップ動作に備えるべく、タイマ機能による時間の計測を開始する（ステップＳ８）。この計測時間は、上述のステップＳ２の判断において参照される。

その後、制御部１０は、処理すべきプリントジョブが存在するか否かを判断する（ステップＳ９）。ここで、未処理のプリントジョブが入力されている場合や、上述のセットアップ動作が直前のプリントジョブを中断する形で実行されていた場合には、制御部１０は後続のプリントジョブを終了させるべく画像形成動作を画像形成部５０に行わせる一方（ステップＳ１）、未処理のプリントジョブが存在しなければ画像形成動作を終了させ待機状態となる。

続いて、このようにして行われる画像形成装置１００の動作をタイミングチャートを示しながら説明する。ここでは、本実施形態における効果を容易に理解せしめるために、画像形成動作におけるタイミングチャートとセットアップ動作におけるタイミングチャートを示し、併せて、セットアップ動作におけるタイミングチャートについては、本発明を適用した場合と適用しない場合についてそれぞれ示す。

まず、図７は、通常の画像形成動作における画像形成装置１００の動作を示したタイミングチャートである。同図に示すように、画像形成装置１００は基準信号Ｔｒ＿Ｋ、Ｔｒ＿Ｙ、Ｔｒ＿ＭおよびＴｒ＿Ｃを周期的に発信している。基準信号Ｔｒ＿Ｋ、Ｔｒ＿Ｙ、Ｔｒ＿ＭおよびＴｒ＿Ｃは、それぞれ、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）およびシアン（Ｃ）のトナー像を形成するタイミングであることを示している。なお、本実施形態において基準信号が発信される間隔（すなわち周期）は、約８秒である。

画像形成装置１００の制御部１０は、この基準信号に基づいて現像装置５０４の回転タイミングと露光光および現像バイアス電位のオン／オフを切り替える。具体的には、制御部１０は現像装置５０４を回転させるときには現像バイアス電位をオフにし、現像装置５０４を回転させる前後において露光光をオフにする。そして制御部１０は、一次転写電位をオンにして各色のトナー像を中間転写ベルト５１１に多重に転写させ、４色分のトナー像が転写されたら二次転写電位をオンにして記録用紙に転写させる。

続いて、図８は、本発明を適用しない場合のセットアップ動作における画像形成装置１００の動作を示したタイミングチャートである。また、図９は、このとき中間転写ベルト５１１上に形成される調整用トナーパターンを概念的に示した図である。なお、図８において、一次転写電位はトナーパッチを転写する間だけオンになっており、画像濃度センサ５１５はトナーパッチが通過する間だけオンになっている。また、二次転写電位は常にオフとなっている。これは、トナーパッチは二次転写されず、トナーバンドは一次転写も二次転写もされないからである。また、図９において、隣り合う破線の間隔は中間転写ベルト５１１の周長に対応している。

同８に示すように、従来のセットアップ動作においては、各色のトナーパッチおよびトナーバンドは各色の基準信号が発信されたときに形成される。そのため、図９に示すように、仮にトナーバンドの長さを短くしたとしても、調整用トナーパターンの全体を形成するために要する時間にはほとんど変化がない。つまり、この場合、セットアップ動作には中間転写ベルト５１１が４周回転するだけの時間が必要となる。

一方、図１０は、本発明を適用した場合のセットアップ動作における画像形成装置１００の動作を示したタイミングチャートである。また、図１１は、このとき中間転写ベルト５１１上に形成される調整用トナーパターンを概念的に示した図である。なお、これらの図において、形成されるトナーパッチおよびトナーバンドの数やサイズは上述の図８および図９の場合に一致させてある。

本発明を適用した場合、制御部１０はセットアップシーケンス時間を算出し、これに基づいてセットアップタイミングを算出する。そのため、本実施形態の画像形成装置１００によれば、各色のトナーパッチとトナーバンドとを基準信号によらずに形成することができる。つまり、換言すれば、中間転写ベルト５１１が１回転するのを待つことなく各色のトナー像の形成を順次開始することが可能となる。これは、中間転写ベルト５１１等の中間転写体がちょうど１回転する間に中間転写体上に複数色分のトナー像が区切り良く入るようにセットアップ動作を実行するのに適用可能であることはもちろんのこと、中間転写体が１回転する間に中間転写体上に複数色分のトナー像作成が区切り良く入りきらない場合においても、基準信号によらずにセットアップを実施するため適用可能である。その結果、調整用トナーパターン全体を形成するために要する長さ（図１１中のＬｐ）が減少し、より早いタイミングでセットアップモードから画像形成モードへの切り替えが行えるようになる。上述したように、中間転写ベルト５１１は約８秒で１回転するのだから、本発明を適用した場合には、適用しない場合よりも８〜２４秒程度早くセットアップ動作を終了させることが可能となる。

また、本発明に係る画像形成装置においては、中間転写体の回転周期に依存せずにセットアップモードにおける各色のトナー像を順次作成することが可能である。よって、中間転写体が１回転するのを待つことなく各色のトナー像を順次形成する場合に適用可能なだけでなく、１色のトナー像を形成するために要する時間が中間転写体の１回転より大きい場合であっても適用可能であり、特に１色のトナー像を形成するために要する時間が中間転写体の整数倍でなければ、セットアップシーケンスの時間を短縮できる効果がある。

［変形例］
以上においては、一の好適な実施形態を例示して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の態様にて実施することが可能である。本発明においては、例えば、上述した実施形態に対して以下のような変形を適用することができる。なお、これらの変形は、各々を適宜に組み合わせることも可能である。

上述の実施形態においては、現像装置５０４は各色の現像ユニットが等間隔に設けられている構成であった。しかしながら、一般にブラックのトナーは他のトナーよりも多く使用される傾向があるため、近年は図１２に示すようなブラックのトナーカートリッジのみを大型化した現像装置５０４ａを採用することも多いが、本発明はこのような構成においても適用され得る。この構成の場合、現像時の回転角が同一とはならないため、動作タイミングは多少異なるが、本質的な動作については大きな差異はない。

また、上述の実施形態においては、平均画像密度に基づいてトナーバンドの長さを決定すると説明したが、トナーバンドの長さを変える因子はもちろんこの限りではない。また、トナーバンドの長さではなくトナーパッチの長さを決定するものでもよく、各色のトナーパッチの長さは、例えば、感光体の使用量（膜厚変化等）に基づいて決定したり、あるいは、画質モード（高画質モード・標準画質モード等）の選択結果や前回のトナーパッチの濃度検出による濃度ムラの検出結果に基づいてトナーパッチの長さを決定してもよい。

また、上述の実施形態においては、調整用トナーパターンはトナーパッチとトナーバンドを含むものと説明したが、もちろんこの限りではない。例えば、トナーパッチのみにより構成される調整用トナーパターンを用いることも可能である。この場合には、図１３に示すように、各色のトナーパッチの数を異ならせてもよい。各色のトナーパッチの数は、例えば、トナーや感光体等の消耗品の使用量や残量によって決定したり、あるいは、過去に実行した濃度調整の結果や前回のトナーパッチの濃度検出による濃度ムラの検出結果に基づいて決定してもよい。この場合、例えば、過去の濃度調整において大きな補正を行った色や、濃度ムラの検出結果が良好でなかった色についてトナーパッチを多く作成するとよい。あるいは、画質モード（高画質モード・標準画質モード等）の選択結果に基づいて各色のトナーパッチの数を異ならせてもよい。この場合、例えば、高画質モードが選択された場合には標準画質モードが選択された場合よりもトナーパッチを多く作成するとよい。なお、画質モードは、ユーザが操作部４０を介して選択したり、あるいはプリントジョブに含まれる指示によって選択されるものである。

また、上述の実施形態においては、セットアップシーケンス時間（Ｔｓ）に基づいて中間転写ベルト５１１の回転数（Ｎｂ）を算出し、この回転数に基づいてセットアップタイミングを算出すると説明したが、セットアップシーケンス時間から直接的にセットアップタイミングを算出することも可能である。加えて、セットアップタイミングについては、あらかじめ複数パターンのセットアップタイミングを設定しておき、各色のトナーバンドの長さに応じて複数のパターンの中から最適なものを選択するようにしてもよい。

また、図７等のタイミングチャートにも示したように、現像装置５０４を回転させてから露光を開始するまでには、一般に０．２〜０．３秒程度の待機時間を設けている。これは、現像装置５０４の回転を止めたときに制動によって振動が生じるため、この振動による画質低下を防止することを目的としたものである。現像装置５０４が振動すると、この振動が伝わって感光体ドラム５０１も振動する。そして、この振動が十分に減衰する前に露光を開始すると、形成される静電潜像に振動に起因する筋状のむら（バンディング）が発生し、画質低下の一因となってしまう。そのため、感光体ドラム５０１の振動を十分に減衰させるべく、図１４の（ａ）に示すように露光光を照射する前に待機時間（Ｔｗ）を設けているのである。

しかし、調整用トナーパターンを形成する際には、通常の画像形成時と比べ、バンディングは大きな問題とはならない。そのため、セットアップ動作を行う際には、例えば図１４の（ｂ）に示すように、この待機時間（Ｔｗ）を短縮してもよい。このようにすれば、セットアップ動作をより早く終了させることが可能となる。なお、このような場合には、トナーパッチのように何らかの検知の用に供されるトナー像ではなく、トナーバンドのように形成されればそれで足りるトナー像が最初に露光されるようにすると、より望ましい。このようなトナー像であれば、バンディングが起こっても何ら問題がないからである。

また、上述したように、セットアップ動作においては、二次転写ロール５１３はカムにより中間転写ベルト５１１から離間される。また、このとき、二次転写電位はオフとなる。二次転写電位をオフにするのと同時に、制御部１０はこれを示す信号（以下「リトラクト信号」という。）を発信し、リトラクト信号の発信を契機に二次転写ロール５１３を離間させる。二次転写ロール５１３はカムの回転に応じて離間するので、リトラクト信号の発信後徐々に中間転写ベルト５１１から離れ、約０．６秒後に２ｍｍ程度離間して停止する。

ここで、通常のセットアップ動作においては、図１５の（ａ）に示したタイミングチャートのように、トナーパッチは二次転写ロール５１３が完全に停止した後に二次転写位置を通過するようなタイミングで形成されている。しかし、セットアップ動作をより高速に行いたいのであれば、同図の（ｂ）に示したタイミングチャートのように、トナーパッチが形成されるタイミングを、二次転写ロール５１３が完全に停止する前に二次転写位置を通過するようにしてもよい。これは、二次転写ロール５１３が中間転写ベルト５１１からある程度離間した後であれば、トナーパッチが通過しても二次転写ロール５１３にトナーが付着してしまうことはないからである。具体的には、二次転写ロール５１３が中間転写ベルト５１１から１ｍｍ程度離間した後であればよいので、各色のトナーパッチの形成タイミングを０．３秒程度ずつ早めることが可能である。

また、上述の実施形態のような構成を有する画像形成装置においては、一次転写位置や二次転写位置において所定の電圧を印加することで電気抵抗を検知し、この抵抗が一定になるように一次転写電位や二次転写電位等を調整する制御を行うことがある。セットアップ動作の開始時にこのような調整をあらかじめ実行すれば、より高精度の濃度調整を行うことが可能である。なお、抵抗の検知を行うときには、その位置をトナー像が通過しないようにする必要がある。

セットアップ動作の開始時に抵抗の検知を行うときには、一次転写位置における抵抗の検知と二次転写位置における抵抗の検知が、中間転写ベルト５１１上のほぼ同一の位置で行われるようにタイミングを調整するとよい。これを示したのが図１６の（ｂ）に示したタイミングチャートである。このように検知を行うと、例えば図１６の（ａ）に示すように双方の抵抗を同時に検知する場合に比べ、トナーパッチを形成するタイミングを早めることができるので、セットアップ動作全体をより短時間に終了させることができるようになる。

また、上述の実施形態においては、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像を形成する現像装置５０４を示したが、本発明は５色以上のトナーを用いる現像装置においても適用可能である。一方、単色の現像装置の場合には、本発明は当然ながら効果を奏さない。つまり、本発明は、２色以上のトナーを用いる構成において適用可能な技術である。

本発明の一実施形態である画像形成装置の全体構成を概略的に示したブロック図である。 画像形成装置の画像形成部の構成を示した図である。 画像形成装置の現像装置がブラックのトナー像を現像するときの状態を示した図である。 画像形成装置が行う動作を示したフローチャートである。 トナーバンドの長さを算出する処理を示したフローチャートである。 セットアップタイミングを算出する処理を示したフローチャートである。 通常の画像形成動作における画像形成装置の動作を示したタイミングチャートである。 本発明を適用しない場合のセットアップ動作における画像形成装置の動作を示したタイミングチャートである。 本発明を適用しない場合に中間転写ベルト上に形成される調整用トナーパターンを概念的に示した図である。 本発明を適用した場合のセットアップ動作における画像形成装置の動作を示したタイミングチャートである。 本発明を適用した場合に中間転写ベルト上に形成される調整用トナーパターンを概念的に示した図である。 現像装置の変形例を示した図である。 調整用トナーパターンの変形例を示した図である。 露光前の待機時間を説明するためのタイミングチャートである。 二次転写ロールの離間タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 一次転写位置および二次転写位置において行われる抵抗検知を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１００…画像形成装置、１０…制御部、２０…記憶部、３０…通信部、４０…操作部、５０…画像形成部、５０１…感光体ドラム、５０２…帯電器、５０３…露光装置、５０４…現像装置、５０５…一次転写ロール、５０６…感光体クリーナ、５０７…イレースランプ、５１１…中間転写ベルト、５１２…搬送ロール、５１３…二次転写ロール、５１４…バックアップロール、５１５…画像濃度センサ、５１６…ベルトクリーナ、５１７…基準マークセンサ、５１８…定着装置

Claims (12)

1. 複数色のトナーにより多色の画像を形成する画像形成装置であって、
   回転する感光体と、
   所定の周長を有し、前記感光体の回転に従動して周回移動される無端の転写ベルトと、
   前記感光体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電された感光体に静電潜像を形成する露光手段と、
   各々が同一の位置で前記感光体に対向し、各々がＮ色のそれぞれのトナーに対応する複数の現像手段を有し、各々の前記現像手段が、前記露光手段により感光体に形成された静電潜像に、前記対向する位置において対応する色のトナーを転移する多色現像手段と、
   前記多色現像手段によりトナーが転移されて形成されたトナー像を前記転写ベルトに転写する転写手段と
   を有する像形成手段と、
   入力された画像データに応じた画像を形成する画像形成モードであって、前記転写ベルトが１周する毎にいずれかの色のトナー像を転写させることにより、当該転写ベルトにトナー像を多重に転写させて画像を形成する画像形成モードと、複数色のトナーによる複数のトナー像の集合である調整用トナーパターンを前記感光体に形成させるセットアップモードのいずれかで前記像形成手段を動作させる制御手段であって、前記調整用トナーパターンに含まれるトナー像の数およびサイズに応じて、各色のトナー像の形成を開始するタイミングを決定する制御手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写ベルトが周回移動する周期に同期した基準信号を発生する信号発生手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記画像形成モードにおいては、前記信号発生手段が発生する基準信号に同期したタイミングで各色のトナー像を前記転写ベルトに転写させ、前記セットアップモードにおいては、前記基準信号に依存しないタイミングで各色のトナー像を前記感光体に形成させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、
   前記セットアップモードにおいて、過去に実行した濃度調整の結果に基づいて形成されるトナー像の数またはサイズを変化させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記調整用トナーパターンに含まれるトナー像の濃度を検知する検知手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記セットアップモードにおいて、前記検知手段により検知された濃度に基づいて形成されるトナー像の数またはサイズを変化させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 画像形成における画質を選択する選択手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記セットアップモードにおいて、前記選択手段により選択された画質に基づいて形成されるトナー像の数またはサイズを変化させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
6. 画像形成に係る消耗品の使用量または残量を検知する検知手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記セットアップモードにおいて、前記検知手段により検知された使用量が所定量より多いか、あるいは前記検知手段により検知された残量が所定量より少ない場合に、当該トナーにより形成されるトナー像の数を少なくし、または、そのサイズを小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
7. 各色のトナーの消費量を検知する検知手段をさらに備え、
   前記制御手段は、
   前記セットアップモードにおいて、前記検知手段により検知されたトナーの消費量が所定量より多い場合に、当該トナーにより形成されるトナー像の数を少なくし、または、そのサイズを小さくする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、
   前記調整用トナーパターンに含まれる各色のトナー像の前記感光体の移動方向についての長さを算出する算出手段を備え、
   前記セットアップモードにおいて、前記算出手段により算出された長さに基づいて、前記像形成手段が前記トナー像を前記感光体に形成するタイミングを決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記制御手段は、
   前記調整用トナーパターンに含まれる各色のトナー像が前記感光体に形成されるために要する時間を算出する算出手段を備え、
   前記セットアップモードにおいて、前記算出手段により算出された時間に基づいて、前記像形成手段が前記トナー像を前記感光体に形成するタイミングを決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、
    前記算出手段により算出された長さの合計が決められた閾値を超える場合に、前記転写ベルトが所定の回数回転する期間に前記調整用トナーパターンを前記感光体に形成させる第１のセットアップモードにより前記像形成手段を動作させ、前記算出手段により算出された長さの合計が決められた閾値以下である場合に、前記転写ベルトが前記所定の回数未満の回数回転する期間に前記調整用トナーパターンを前記感光体に形成させる第２のセットアップモードにより前記像形成手段を動作させる
    ことを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、
    前記算出手段により算出された時間の合計が決められた閾値を超える場合に、前記転写ベルトが所定の回数回転する期間に前記調整用トナーパターンを前記感光体に形成させる第１のセットアップモードにより前記像形成手段を動作させ、前記算出手段により算出された時間の合計が決められた閾値以下である場合に、前記転写ベルトが前記所定の回数未満の回数回転する期間に前記調整用トナーパターンを前記感光体に形成させる第２のセットアップモードにより前記像形成手段を動作させる
    ことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
12. 前記制御手段は、
    前記セットアップモードにおいて前記調整用トナーパターンが形成された後に最初に発生された前記基準信号を契機に、前記像形成手段に前記画像形成モードによる動作を行わせる
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。

Images