JP2021128213A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端状のベルトの蛇行を精度よく検出可能であり、且つ、センサー個数の増加や画像形成装置の大型化も抑制可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、複数の画像形成部と、画像形成部に沿って移動する無端状のベルトと、画像濃度センサーと、制御部と、を備える。画像濃度センサーは、ベルト上に形成された色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンを検知する。制御部は、画像濃度センサーによる色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの検知結果に基づいて、記録媒体上に形成されるトナー像の濃度および色ずれを補正する。ベルトの表面には、主走査方向において色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの形成位置と重なる位置に蛇行量検知パターンが形成されている。制御部は、画像濃度センサーによる蛇行量検知パターンの検知結果に基づいてベルトの蛇行方向および蛇行量を検知する。【選択図】図６

Description

本発明は、トナー像が一次転写される中間転写ベルトや、トナー像が転写される記録媒体を担持して搬送する搬送ベルトを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラーにより用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。中間転写方式の画像形成装置においては、発色性や色の再現性を向上させるために、所定のタイミングで画像濃度や色ずれを補正するキャリブレーションを実行する。

ところで、中間転写式の画像形成装置において中間転写ベルトの蛇行（偏り）が発生すると、中間転写ベルトの幅方向端部に機械的ストレスが加わり、中間転写ベルトの寿命を短くする。また、過度な蛇行が発生した場合は中間転写ベルトが破損する。

そこで、中間転写ベルトの蛇行を検出する方法が種々提案されており、例えば特許文献１、２には、軸方向に沿って徐々に増加する増加部分と軸方向に沿って徐々に減少する減少部分を有する、同一形状の多数の寄り位置検出用パターンをベルト周長に対して十分に短い間隔でベルト搬送方向に沿って連続的に形成し、寄り位置検出用パターンの検出幅に応じた検出信号に基づいてベルトの基準位置からの寄り量を検出するベルト寄り止め方法が開示されている。

特開平３−２５２６９１号公報 特開平４−６３３８９号公報

特許文献１、２の方法では、いずれもベルトの蛇行検出用マークを専用のセンサーを用いて検出する。そのため、センサー個数が増加してコストアップにつながるという問題点があった。また、蛇行検出用マークを画像形成領域外に形成する必要があることから、蛇行検出用マークの形成領域分だけベルト幅を大きくする必要があり、画像形成装置が大型化するという問題点もあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、無端状のベルトの蛇行を精度よく検出可能であり、且つ、センサー個数の増加や画像形成装置の大型化も抑制可能な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本発明の第１の構成は、複数の画像形成部と、ベルトと、画像濃度センサーと、制御部と、を備えた画像形成装置である。複数の画像形成部は、異なる色のトナー像を形成する。ベルトは、無端状であって画像形成部に沿って移動する。画像濃度センサーは、画像形成部によりベルト上に形成された色ずれ検知パターンの位置情報および濃度検知パターンの濃度を検知する。制御部は、画像濃度センサーによる色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの検知結果に基づいて、記録媒体上に形成されるトナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する。ベルトの表面には、主走査方向において色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンの形成位置と重なる位置に蛇行量検知パターンが形成されている。制御部は、画像濃度センサーによる蛇行量検知パターンの検知結果に基づいてベルトの蛇行方向および蛇行量を検知する。

本発明の第１の構成によれば、色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンを検知する画像濃度センサーを用いて蛇行量検知パターンを検知することにより、蛇行量を検知する専用のセンサーが不要となる。また、色ずれ検知パターンおよび濃度検知パターンと蛇行量検知パターンとを並行して読み取ることができ、画像濃度および色ずれの調整とベルトの蛇行量の調整とを短時間で行うことができる。さらに、蛇行量検知パターンの形成領域だけベルト幅を大きくする必要がないため、画像形成装置の小型化、コンパクト化にも寄与する。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１および蛇行量検知パターンＰｍの平面図であり、蛇行量検知パターンＰｍの間に色ずれ検知パターンＰ１を配置した例を示す図 図５における蛇行量検知パターンＰｍの拡大図 図６に示した蛇行量検知パターンＰｍを画像濃度センサー２５で読み取る場合のセンサー出力値の推移を中間転写ベルト８の使用開始時と耐久時とで比較したグラフ 画像形成時に主走査方向における印字領域Ｒ１の外側に色ずれ検知パターンＰ１と蛇行量検知パターンＰｍを形成した例を示す図 中間転写ベルト８上に形成される濃度検知パターンＰ２および蛇行量検知パターンＰｍの平面図であり、蛇行量検知パターンＰｍの間に濃度検知パターンＰ２を配置した例を示す図 本実施形態の画像形成装置１００において実行される画像形成制御例を示すフローチャート 中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１および蛇行量検知パターンＰｍの平面図であり、蛇行量検知パターンＰｍ、色ずれ検知パターンＰ１を平面視台形状に形成した例を示す図 図１１における蛇行量検知パターンＰｍの拡大図 図１２に示した蛇行量検知パターンＰｍを画像濃度センサー２５で読み取る場合のセンサー出力値の推移を中間転写ベルト８の使用開始時と耐久時とで比較したグラフ 中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１および蛇行量検知パターンＰｍの平面図であり、色ずれ検知パターンＰ１を構成する基準画像Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと点対称な蛇行量検知パターンＰｍを形成した例を示す図 本実施形態の画像形成装置１００における中間転写ベルト８の寿命予測制御例を示すフローチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図４参照）により感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ〜２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ〜７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

ベルト駆動モーター６３（図４参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１０と対向する位置には画像濃度センサー２５が配置されている。画像濃度センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図４参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図３に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ〜６ｄと、押圧切換ローラー３４と、を有する。

中間転写ベルト８は、例えばポリイミド樹脂やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）にイオン導電材や導電性カーボン等の導電材を混合して導電性を付与したもので構成される。また、中間転写ベルト８に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するために弾性層を設けてもよい。弾性層の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。さらに弾性層を保護するコート層を設けてもよい。コート層の材質としてはアクリル、シリコン、フッ素樹脂等が用いられる。

テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。駆動ローラー１０には中間転写ベルト８を介して二次転写ローラー９が対向配置されている。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図３の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄの全てを感光体ドラム１ａ〜１ｄから離間させる退避モードとに切り替え可能である。

図４は、本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる濃度補正テーブル等も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、二次転写ユニット９、ローラー接離機構３５、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、転写ローラー駆動モーター６４、アライメント調整機構６５、画像入力部７０、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２０に、現像電圧電源７３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２１に、転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

アライメント調整機構６５は、制御部９０からの出力信号により中間転写ベルト８を張架するいずれかのローラーの回転軸のアライメント（平行度）を調整する。アライメント（平行度）を変化させることにより、中間転写ベルト８の幅方向における張力に差異が発生し、中間転写ベルト８は張力の弱い側に移動する。この現象を利用して中間転写ベルト８の蛇行を補正する。本実施形態では、アライメント調整機構６５によりテンションローラー１１（図３参照）の回転軸のアライメントを調整する。

本実施形態の画像形成装置１００では、中間転写ベルト８の表面に、中間転写ベルト８の蛇行量を検出する蛇行量検知パターンが形成されている。そして、画像濃度センサー２５を用いて、キャリブレーションに用いる色ずれ補正用の基準画像（色ずれ検知パターン）および濃度補正用の基準画像（濃度検知パターン）と併せて蛇行量検知パターンを読み取る。

図５は、中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１および蛇行量検知パターンＰｍの平面図であり、蛇行量検知パターンＰｍの間に色ずれ検知パターンＰ１を配置した例を示す図である。なお、矢印Ｘはベルト進行方向を示している。中間転写ベルト８の幅方向の一端部（図５の上端部）には、蛇行量検知パターンＰｍと、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の基準画像Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋからなる色ずれ検知パターンＰ１と、が形成されている。

蛇行量検知パターンＰｍは、主走査方向（ベルト幅方向）において画像濃度センサー２５の読み取り可能範囲である基準画像形成領域Ｒｓに、副走査方向（ベルト進行方向）に一定の間隔を隔てた複数個所に予め印刷、若しくは刻印されている。各蛇行量検知パターンＰｍは、中間転写ベルト８の側端縁８ａとの距離が一定となる位置に配置される。蛇行量検知パターンＰｍは何色であっても良いが、画像濃度センサー２５による検知精度を高めるために、中間転写ベルト８と光反射率の差が大きい色で形成することが好ましい。例えば中間転写ベルト８が黒色系である場合は、白色の蛇行量検知パターンＰｍが形成される。

色ずれ検知パターンＰ１は、副走査方向において複数の蛇行量検知パターンＰｍの間に形成される。図５に示す縦線と斜線で構成される基準画像Ｙ〜Ｋのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向の色ずれを検出する。

なお、図５では色ずれ検知パターンＰ１を主走査方向の一端側にのみ形成しているが、画像濃度センサー２５を主走査方向の両端側に配置し、色ずれ検知パターンＰ１を主走査方向の両端側に同一パターンで形成することにより、主走査等倍度や走査傾きを検出可能である。さらに、中間転写ベルト８の周方向（副走査方向）の色ずれの検知むらを低減するため、色ずれ検知パターンＰ１を構成する基準画像Ｙ〜Ｋは副走査方向に繰り返し形成されており、同一パターンを複数回測定してずれ量の平均値を取るようになっている。

これら各色の斜線および直線の位置関係を画像濃度センサー２５で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始位置を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。

図６は、図５における蛇行量検知パターンＰｍの拡大図である。蛇行量検知パターンＰｍは、色ずれ検知パターンＰ１と同様に主走査方向に平行な第１直線Ｌ１と主走査方向に対し所定角度だけ傾斜した第２直線Ｌ２で構成される平面視Ｖ字状である。図６に示すように、画像濃度センサー２５で色ずれ検知パターンＰ１を読み取る場合、画像濃度センサー２５のビームスポットＢｓが第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２を通過したときに得られるセンサー出力波形のピーク位置を用いて第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２の通過時間差Δｔを取得する。そして、取得された通過時間差Δｔを基準時間差Δｔｓと比較する。

中間転写ベルト８が進行方向に向かって左側（図５の上側）に蛇行している場合、ビームスポットＢｓの通過位置は図６の下側にずれる。その結果、通過時間差Δｔは基準時間差Δｔｓよりも短くなる。一方、中間転写ベルト８が進行方向に向かって右側（図５の下側）に蛇行している場合、ビームスポットＢｓの通過位置は図６の上側にずれる。その結果、通過時間差Δｔは基準時間差Δｔｓよりも長くなる。即ち、通過時間差Δｔと基準時間差Δｔｓとの大小関係、および差分｜Δｔｓ−Δｔ｜を算出することで、中間転写ベルト８の蛇行方向および蛇行量を検知することができる。

図７は、図６に示した蛇行量検知パターンＰｍを画像濃度センサー２５で読み取る場合のセンサー出力値の推移を中間転写ベルト８の使用開始時と耐久時とで比較したグラフである。中間転写ベルト８の耐久時（図７の破線）においては、ベルト表面の反射率の変化等により、使用開始時（図７の実線）に比べてセンサー出力値の波形のベースラインが上昇し、波形がブロードとなる。この理由としては、画像濃度センサー２５のビームスポットＢｓが点ではなく一定の面積を有しており、スポット領域内の濃度変化を平均化して読み取るためである。

しかし、センサー出力値の波形のピーク位置は中間転写ベルト８の使用開始時（図７の実線）と耐久時（図７の破線）とで変化しない。従って、図６に示したような第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２からなる蛇行量検知パターンＰｍを用いることで、中間転写ベルト８の反射率変化等のノイズの影響を受けずに蛇行量を精度よく検知することができる。

また、第１直線Ｌ１を主走査方向に平行な直線とすることで、画像濃度センサー２５による第１直線Ｌ１の検知タイミングが常に一定となる。そのため、蛇行量検知パターンＰｍの第１直線Ｌ１を基準画像Ｙ〜Ｋの形成タイミングを決める際の基準（トリガー）とすることで、色ずれ検知パターンＰ１を構成する基準画像Ｙ〜Ｋを蛇行量検知パターンＰｍに重ならない位置に形成することができる。即ち、色ずれ検知パターンＰ１の形成位置（形成タイミング）を容易に決定することができる。

図８は、中間転写ベルト８の主走査方向における画像領域Ｒ１の外側に予め蛇行量検知パターンＰｍを形成しておき、画像形成時に蛇行量検知パターンＰｍの間に色ずれ検知パターンＰ１を形成した例を示す図である。図８のような構成にすることで、印字中でも印字画像Ｇに重ならない位置に色ずれ検知パターンＰ１を形成することができ、色ずれ調整と中間転写ベルト８の蛇行検知の両方への対応が可能となる。

なお、画像領域Ｒ１は、所定サイズ（ここではＡ４横サイズ）以下の用紙Ｓに対応する画像を形成する領域であり、画像形成装置１００に挿通可能な最大サイズ（ここでは１３インチサイズ）の用紙Ｓに対応する画像は、画像領域Ｒ１と基準画像形成領域Ｒｓを合わせた中間転写ベルト８の幅方向全域に形成される。そのため、所定サイズよりも幅方向のサイズが大きい用紙Ｓを使用する場合はキャリブレーションおよび蛇行量検知パターンＰｍの検知は行われない。

また、蛇行量検知パターンＰｍが形成される位置は印字領域Ｒ１の外側に限らず、主走査方向において印字領域Ｒ１に重なる位置であってもよい。この場合、非画像形成時に色ずれ検知パターンＰ１を形成してキャリブレーションおよび蛇行検知を行う必要がある。また、印字中に印字画像Ｇの間（紙間）に色ずれ検知パターンＰ１を形成してキャリブレーションおよび蛇行検知を行う方法もあるが、色ずれ検知パターンＰ１を形成するために印字画像Ｇの間隔を一定間隔以上とする必要がある。そのため、図８の構成に比べて画像形成効率（生産性）は低下する。

図９は、蛇行量検知パターンＰｍの間に色ずれ検知パターンＰ１に代えて濃度検知パターンＰ２を配置した例を示す図である。濃度検知パターンＰ２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の基準画像ｙ、ｍ、ｃ、ｋから構成される。基準画像ｙ、ｍ、ｃ、ｋは、それぞれ複数段階の濃度のパッチ画像で構成される。蛇行量検知パターンＰｍは図５および図６に示した構成と同様である。

基準画像ｍ〜ｋのトナー付着量（トナー濃度）を画像濃度センサー２５により検知して予め決められた標準濃度と比較し、各トナー濃度と標準濃度との濃度差の平均値が算出される。得られた濃度差の平均値に応じて濃度補正に用いるパラメーター値が濃度補正テーブルから読み出され、各色について濃度補正が実行される。

図１０は、本実施形態の画像形成装置１００において実行される画像形成制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図９を参照しながら、図１０のステップに沿って画像形成時のキャリブレーションおよび中間転写ベルト８の蛇行補正制御手順について説明する。

先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令が受信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）印字待機状態を継続する。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、パソコン等の上位機器や操作部８０から入力された用紙サイズ情報に基づいて用紙サイズを検出する（ステップＳ２）。次に、制御部９０は用紙サイズが所定サイズ（ここではＡ４横サイズ）以下であるか否かを判定する（ステップＳ３）。

用紙サイズがＡ４横サイズ以下である場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部９０はキャリブレーションを実行するか否かを判定し（ステップＳ４）、キャリブレーションを実行する場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）中間転写ベルト８の基準画像形成領域Ｒｓ（図５参照）に色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２を、蛇行量検知パターンＰｍに重ならない位置に形成する（ステップＳ５）。

そして、通常の画像形成動作によって印字を実行する（ステップＳ６）。具体的には、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの駆動が開始され、二次転写ローラー９に転写電圧が印加される。中間転写ベルト８上に形成されたトナー像が二次転写ニップ部Ｎを通過する用紙Ｓに転写される。

制御部９０は、画像形成動作と並行して画像濃度センサー２５により色ずれ検知パターンＰ１、濃度検知パターンＰ２、蛇行検知パターンＰｍを検知する（ステップＳ７）。そして、濃度検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２の検知結果に基づいて各色について色ずれ補正、濃度補正が行われる。また、蛇行検知パターンＰｍの検知結果に基づいて中間転写ベルト８の蛇行量が検知される。

一方、ステップＳ４でキャリブレーションを実行しない場合は（ステップＳ４でＮｏ）、色ずれ検知パターンＰ１、濃度検知パターンＰ２を形成せずに印字のみを実行し（ステップＳ８）、蛇行量検知パターンＰｍの検知を行う（ステップＳ９）。

制御部９０は、蛇行量検知パターンＰｍの検知結果に基づいて中間転写ベルト８の蛇行があるか否かを判定する（ステップＳ１０）。中間転写ベルト８が蛇行している場合は（ステップＳ１０でＹｅｓ）、制御部９０はアライメント調整機構６５に制御信号を送信し、検知された蛇行量に応じてテンションローラー１１の回転軸のアライメント（平行度）を調整し、中間転写ベルト８の蛇行を補正する（ステップＳ１１）。

ステップＳ３において用紙サイズがＡ４横サイズよりも大きい場合（ステップＳ３でＮｏ）は、色ずれ検知パターンＰ１、濃度検知パターンＰ２を形成せず、蛇行量検知パターンＰｍの検知も行わずに印字のみを実行する（ステップＳ１２）。

その後、制御部９０は印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。印字が継続している場合は（ステップＳ１３でＮｏ）ステップＳ２に戻り、印字動作および必要に応じてキャリブレーション、蛇行検知、蛇行補正を継続する。印字が終了している場合は（ステップＳ１３でＹｅｓ）処理を終了する。

本実施形態の構成によれば、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２を検知する画像濃度センサー２５を用いて蛇行量検知パターンＰｍを読み取ることにより、蛇行量を検知する専用のセンサーが不要となる。また、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２と蛇行量検知パターンＰｍとを並行して読み取ることができ、画像濃度および色ずれの調整と中間転写ベルト８の蛇行量の調整とを短時間で行うことができる。

また、用紙Ｓのサイズが所定サイズ以下である場合、画像領域Ｒ１の外側に、蛇行量検知パターンＰｍと共に色ずれ検知パターンＰ１または濃度検知パターンＰ２を形成することで、画像形成効率を低下させずにキャリブレーションを実行し、中間転写ベルト８の蛇行量を検知することができる。さらに、蛇行量検知パターンＰｍは最大サイズの用紙幅の内側に形成されるため、蛇行量検知パターンＰｍの形成領域だけベルト幅を大きくする必要がない。その結果、画像形成装置１００の小型化、コンパクト化にも寄与する。

なお、図５において蛇行量検知パターンＰｍと色ずれ検知パターンＰ１とが副走査方向に重なると、各パターンのエッジ部を正確に読み取ることができず、色ずれおよび蛇行量の誤検知の原因となる。また、図９において蛇行量検知パターンＰｍと濃度検知パターンＰ２とが副走査方向に重なると、濃度検知パターンＰ２の検知結果に蛇行量検知パターンＰｍの濃度が影響を及ぼし、正確な濃度検知が困難になる。

そのため、図５および図９に示すように、色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２が蛇行量検知パターンＰｍと重ならないように、ベルト進行方向（副走査方向）において各蛇行量検知パターンＰｍの間に色ずれ検知パターンＰ１および濃度検知パターンＰ２を形成する必要がある。

図１１は、中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１と蛇行量検知パターンＰｍの平面図であって、蛇行量検知パターンＰｍ、色ずれ検知パターンＰ１を平面視台形状に形成した例を示す図である。図１２は、図１１における蛇行量検知パターンＰｍの拡大図である。蛇行量検知パターンＰｍは、色ずれ検知パターンＰ１と同様に主走査方向に平行なエッジ部Ｅ１と主走査方向に対し所定角度だけ傾斜したエッジ部Ｅ２を有する平面視台形状である。

図１２に示すように、画像濃度センサー２５で色ずれ検知パターンＰ１を読み取る場合、画像濃度センサー２５のビームスポットＢｓがエッジ部Ｅ１およびエッジ部Ｅ２を通過したときに得られるセンサー出力波形のピーク位置を用いてエッジ部Ｅ１およびエッジ部Ｅ２の通過時間差Δｔを取得する。そして、取得された通過時間差Δｔを基準時間差Δｔｓと比較する。

中間転写ベルト８が進行方向に向かって左側（図１１の上側）に蛇行している場合、ビームスポットＢｓの通過位置は図１２の下側にずれる。その結果、通過時間差Δｔは基準時間差Δｔｓよりも短くなる。一方、中間転写ベルト８が進行方向に向かって右側（図１１の下側）に蛇行している場合、ビームスポットＢｓの通過位置は図１２の上側にずれる。その結果、通過時間差Δｔは基準時間差Δｔｓよりも長くなる。即ち、通過時間差Δｔと基準時間差Δｔｓとの大小関係、および差分｜Δｔｓ−Δｔ｜を算出することで、中間転写ベルト８の蛇行方向および蛇行量を検知することができる。

図１３は、図１２に示した蛇行量検知パターンＰｍを画像濃度センサー２５で読み取る場合のセンサー出力値の推移を中間転写ベルト８の使用開始時と耐久時とで比較したグラフである。中間転写ベルト８の耐久時（図１３の破線）においては、ベルト表面の反射率の変化等により、使用開始時（図１３の実線）に比べてセンサー出力値の波形がブロードとなる。

図１２に示した台形状の蛇行量検知パターンＰｍの場合、中間転写ベルト８の使用開始時と耐久時とでセンサー出力値の立ち上がり、立ち下り位置が変化するため、ビームスポットＢｓが同じ位置を通過しても、中間転写ベルト８の使用開始時における通過時間差Δｔと、耐久時における通過時間差Δｔ′とが異なる結果として検知される。従って、図６に示したような第１直線Ｌ１および第２直線Ｌ２からなる蛇行量検知パターンＰｍを用いることが好ましい。

図１４は、中間転写ベルト８上に形成される色ずれ検知パターンＰ１と蛇行量検知パターンＰｍの平面図であって、蛇行量検知パターンＰｍと色ずれ検知パターンＰ１を異なるパターンで形成した例を示す図である。図１４に示す例では、図６に示した平面視Ｖ字状の蛇行検知パターンＰｍを１８０°回転させた形状とし、基準画像Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと点対称な蛇行量検知パターンＰｍを形成している。そして、各蛇行量検知パターンＰｍの間に各基準画像Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを１つずつ配置している。

図１４の構成によれば、蛇行検知パターンＰｍと色ずれ検知パターンＰ１との間隔を縮めた場合でも蛇行検知パターンＰｍと色ずれ検知パターンＰ１とが重なり合うリスクが低くなり、色ずれ検知パターンＰ１の挿入位置の自由度が大きくなる。また、色ずれ検知パターンＰ１を蛇行検知パターンＰｍと共に効率よく配置することができる。その結果、キャリブレーションの実行時間も短縮することができる。

ところで、中間転写ベルト８を長期間使用すると、中間転写ベルト８の劣化が進行して蛇行量が増加する。蛇行量が規定量を超えた場合は中間転写ベルト８の側端縁がベルトの寄り止め部材等に接触して摩耗し、さらには破断するおそれもある。そこで、本発明の画像形成装置１００では、蛇行量検知パターンＰｍを読み取ることで検知された蛇行量の推移に基づいて中間転写ベルト８の寿命を予測する。

図１５は、本実施形態の画像形成装置１００における中間転写ベルト８の寿命予測制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図１４を参照しながら、図１５のステップに沿って寿命予測制御の実行手順について詳細に説明する。

先ず、制御部９０は中間転写ベルト８の回転駆動時に蛇行検知パターンＰｍを検知し（ステップＳ１）、蛇行検知パターンＰｍの検知結果に基づいて中間転写ベルト８の蛇行量を検知する。そして、検知された蛇行量ｍをＲＡＭ９３に記憶する（ステップＳ２）。

次に、制御部９０は所定時間内（例えば中間転写ベルト８が１０周回する時間）の蛇行量の変化量Δｍを算出し（ステップＳ３）、制御部９０はΔｍ≧Ａであるか否かを判定する（ステップＳ４）。Ａは予め設定されたΔｍの閾値である。Δｍ＜Ａである場合は（ステップＳ４でＮｏ）、次にΔｍ≧Ｂであるか否かを判定する（ステップＳ５）。Ｂは予め設定されたΔｍの閾値であり、Ａよりも小さい値である。

Δｍ≧Ｂである場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部９０は中間転写ベルト８の寿命が近いと判定し、液晶表示部８１に中間転写ベルト８の寿命を通知する表示を行う（ステップＳ６）。Δｍ＜Ｂである場合は（ステップＳ５でＮｏ）、制御部９０は中間転写ベルト８の寿命が近づいていないと判定し、そのまま処理を終了する。

一方、ステップＳ４でΔｍ≧Ａである場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部９０は中間転写ベルト８の寿命に到達したと判定し、画像形成を停止する（ステップＳ７）。また、液晶表示部８１に中間転写ベルト８の交換を促す表示を行う（ステップＳ８）。

図１５の制御によれば、ＲＡＭ９３に記憶された蛇行量ｍの推移に基づいて、中間転写ベルト８の経時的な変化をある程度予測することができる。そこで、蛇行量がどの程度変化すれば中間転写ベルト８の寿命に到達するかを予め設定しておけば、中間転写ベルト８の寿命に到達するまでの適切なタイミングで中間転写ベルト８の交換を通知することができる。従って、中間転写ベルト８の劣化に起因する蛇行の発生、および蛇行に伴うベルトの摩耗や破断を効果的に抑制することができる。

特に、アライメント調整機構６５を有しない画像形成装置１００において、中間転写ベルト８の摩耗や破断を未然に防止することができる。アライメント調整機構６５を有しない画像形成装置１００の場合、中間転写ベルト８の使用開始時からの蛇行量の累積値を予め設定された閾値と比較することで中間転写ベルト８の寿命を判定してもよい。

また、アライメント調整機構６５を備えた画像形成装置１００においても、中間転写ベルト８の劣化が進行すると、アライメントを調整してもすぐに蛇行が発生するため、所定時間内の蛇行量の変化量Δｍに基づいて中間転写ベルト８の寿命を精度よく予測することができる。

また、画像形成装置１００の予知保全を確実に行うことができ、サービスマンによる監視負担やメンテナンスコストも軽減することができる。サービスマンへの通知方法としては、例えばＩ／Ｆ９６からメンテナンスを行うサービスマンの通信端末に現像剤の交換を促す通知をＣＢＭ（Condition Based Maintenance）アラートとして送信する。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では主走査方向に平行な第１直線Ｌ１またはエッジ部Ｅ１と、主走査方向に対し所定角度だけ傾斜した第２直線Ｌ２またはエッジ部Ｅ２を有する蛇行量検知パターンＰｍを用いたが、これに限定されるものではない。即ち、画像濃度センサー２５のビームスポットが通過する互いに平行でない２つの直線部分を有する蛇行量検知パターンＰｍであれば、２つの直線部分の通過時間差から中間転写ベルト８の蛇行方向および蛇行量を検出することができる。

また、本発明は図１に示したような中間転写ベルト８に一次転写されたトナー像を記録媒体に二次転写する中間転写方式の画像形成装置に限らず、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに沿って移動する無端状の搬送ベルトを備え、搬送ベルト上に吸着担持された用紙に画像形成部Ｐａ〜Ｐｄで形成された各色のトナー像を直接転写する直接転写方式の画像形成装置において、搬送ベルトの蛇行方向および蛇行量を検知することも可能である。

本発明は、中間転写ベルトや搬送ベルト等の無端状のベルトを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、ベルトの蛇行を精度よく検出可能であり、且つ、センサー個数の増加や画像形成装置の大型化も抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（一次転写部材）
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラー（二次転写部材）
２５ 画像濃度センサー
３０ 中間転写ユニット
６５ アライメント調整機構
７４ 転写電圧電源
８０ 操作部
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｎ 二次転写ニップ部
Ｓ 用紙（記録媒体）
Ｐ１ 色ずれ検知パターン
Ｐ２ 濃度検知パターン
Ｐｍ 蛇行量検知パターン
Ｌ１ 第１直線
Ｌ２ 第２直線

Claims (11)

1. 異なる色のトナー像を形成する複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動する無端状のベルトと、
   前記画像形成部により前記ベルト上に形成された色ずれ検知パターンの位置情報および濃度検知パターンの濃度を検知する画像濃度センサーと、
   前記画像濃度センサーによる前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンの検知結果に基づいて、記録媒体上に形成される前記トナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記ベルトの表面には、前記ベルトの幅方向である主走査方向において前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンの形成位置と重なる位置に蛇行量検知パターンが形成されており、
   前記制御部は、前記画像濃度センサーによる前記蛇行量検知パターンの検知結果に基づいて前記ベルトの蛇行方向および蛇行量を検知することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記蛇行量検知パターンは、前記ベルトの前記主走査方向において所定サイズの前記記録媒体に対応する画像領域の外側に複数形成されており、
   前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンは、所定サイズ以下の前記記録媒体に対する画像形成時に前記蛇行量検知パターンの間に形成されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記色ずれ検知パターンおよび前記濃度検知パターンは、前記ベルトの進行方向である副走査方向において前記蛇行量検知パターンと重ならない位置に形成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記蛇行量検知パターンは、前記ベルトの進行方向である副走査方向に所定の間隔を隔てて対峙する互いに平行でない２つの直線部分を有し、
   前記制御部は、前記直線部分が前記画像濃度センサーを通過する通過時間差に基づいて前記ベルトの蛇行方向および蛇行量を検知することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記蛇行量検知パターンは、前記主走査方向に平行な直線部分と、前記主走査方向に対し所定角度だけ傾斜した直線部分とを有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. 前記蛇行量検知パターンは、前記主走査方向に平行な第１直線と、前記主走査方向に対し所定角度だけ傾斜した第２直線とで構成される平面視Ｖ字状であり、
   前記制御部は、前記画像濃度センサーのビームスポットが前記第１直線および前記第２直線を通過したときに得られるセンサー出力波形のピーク位置を用いて前記第１直線および前記第２直線の通過時間差Δｔを取得し、取得された前記通過時間差Δｔを基準時間差Δｔｓと比較して前記ベルトの蛇行方向および蛇行量を検知することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記蛇行量検知パターンは、前記色ずれ検知パターンを構成する各色の基準画像を１８０°回転させた形状であることを特徴とする請求項４乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記ベルトを張架する複数の張架ローラーのうちの何れかの前記張架ローラーのアライメントを調整するアライメント調整機構を備え、
   前記制御部は、前記ベルトの蛇行方向および蛇行量の検知結果に基づいて前記アライメント調整機構により前記ベルトの蛇行を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記ベルトの蛇行量を記憶する記憶部を備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記ベルトの蛇行量の推移に基づいて前記ベルトの寿命を予測することを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記制御部は、前記ベルトの蛇行量が所定値以上となったとき画像形成動作を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記ベルトは、前記記録媒体に二次転写するための前記トナー像が一次転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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