JP2023025609A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的短時間で、露光装置および感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出する。【解決手段】 現像電流検出部４１ａは、現像時に現像装置と感光体ドラムとの間に流れる現像電流を検出する。制御部５１は、露光装置を制御して、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像を露光装置に形成させる。偏位検出部５２は、上述のパッチ画像の静電潜像の現像時の現像電流の検出タイミングに基づいて、露光装置および感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出する。【選択図】 図４

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある画像形成装置では、斜め線のパッチが形成される際の、現像器と感光体ドラムとの間に流れる現像電流が検出され、その現像電流の測定値に基づいて、濃度ムラが推定されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１５－１７５９５３号公報

露光装置および感光体ドラムの取り付け誤差、温度変化などに起因して、露光装置および感光体ドラムの間に偏位（スキュー、ボウなど）が生じることがある。しかしながら、上述の画像形成装置では、そのような偏位（スキュー、ボウなど）を検出することは困難である。

通常、上述の偏位は、プリント用紙や中間転写ベルトに形成されたパッチの位置をセンサーで検知することで測定されるため、プリント用紙が消費されてしまうとともに、比較的長い測定時間がかかってしまう。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、比較的短時間で、露光装置および感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出可能な画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、感光体ドラムと、前記感光体ドラムを露光して静電潜像を形成する露光装置と、前記静電潜像にトナーを付着させて現像を実行する現像装置と、前記現像時に前記現像装置と前記感光体ドラムとの間に流れる現像電流を検出する現像電流検出部と、前記露光装置を制御して、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像を前記露光装置に形成させる制御部と、前記少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像の現像時の前記現像電流の検出タイミングに基づいて、前記露光装置および前記感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出する偏位検出部とを備える。

本発明によれば、比較的短時間で、露光装置および感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出可能な画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。 図２は、図１における感光体ドラム１ａ周辺の各種装置の一例を示す図である。 図３は、図１における露光装置２ａの構成の一例を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。 図５は、図１に示す画像形成装置における現像電流について説明する図である。 図６は、現像電流の検出タイミングに基づく偏位の検出について説明する図である。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式のプリント機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ～１ｄ、露光装置２ａ～２ｄおよび各色の現像装置３ａ～３ｄを有する。感光体ドラム１ａ～１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。露光装置２ａ～２ｄは、感光体ドラム１ａ～１ｄへレーザー光を照射することで、感光体ドラム１ａ～１ｄを露光して静電潜像を形成する装置である。露光装置２ａ～２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ～１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有し、感光体ドラム１ａ～１ｄ上に光を照射して感光体ドラム１ａ～１ｄ上に静電潜像を形成する。

現像装置３ａ～３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されたトナーコンテナーが接続されている。現像装置３ａ～３ｄには、現像バイアスがそれぞれ印加され、現像装置３ａ～３ｄと感光体ドラム１ａ～１ｄとのそれぞれの電位差に基づいて、そのトナーコンテナーから供給されるトナーを使用して、現像ローラーで感光体ドラム１ａ～１ｄ上の静電潜像にトナーを付着させて現像（トナー像の形成）を実行する。例えば、この実施の形態では、２成分現像剤が使用され、現像装置３ａ～３ｄにおいて、トナーは、キャリアとともに撹拌される。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂおよび現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃおよび現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄおよび現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

図２は、図１における感光体ドラム１ａ周辺の各種装置の一例を示す図である。なお、図２では、感光体ドラム１ａ周辺の各種装置について図示しているが、感光体ドラム１ｂ～１ｄ周辺についても同様の構成となっている。

図２に示すように、感光体ドラム１ａの周辺には、現像装置３ａの他、帯電装置２１およびクリーニング装置２２が設けられている。帯電装置２１は、指定された帯電バイアスで感光体ドラム１ａを帯電させる。この実施の形態では、帯電装置２１は、感光体ドラム１ａに接触する帯電ローラー２１ａを備え、帯電ローラー２１ａで感光体ドラム１ａを帯電させる。クリーニング装置２２は、感光体ドラム１ａに接触するクリーニングブレード２２ａを備え、感光体ドラム１ａ上の残留トナーを回収する。また、中間転写ベルト４を挟んで感光体ドラム１ａに対向する位置に１次転写ローラー２３が設けられている。

現像装置３ａは、筐体１１と、攪拌スクリュー１２と、磁気ローラー１３と、現像ローラー１４とを備える。現像装置３ａには、図示せぬトナーコンテナーが接続され、トナーコンテナーから図示せぬ補給口を介して筐体１１内へトナーが補給される。筐体１１内では、攪拌スクリュー１２によってトナーとキャリアを含む２成分現像剤が攪拌される。キャリアには、磁性材料が使用される。

磁気ローラー１３は、その表面に２成分現像剤をブラシ状に保持し、２成分現像剤におけるトナーを現像ローラー１４に供給する。２成分現像剤のうちのトナーは、磁気ローラー１３と現像ローラー１４との間の電圧差に応じて現像ローラー１４に移行する。

現像ローラー１４は、磁気ローラー１３から移行してきたトナーをその表面にトナー薄層として保持する。現像ローラー１４には現像バイアスが印加され、現像ローラー１４の表面に形成されたトナー層は、現像ローラー１４に対する感光体ドラム１ａの電圧（現像バイアスと感光体ドラム１ａの表面電位との差分）によって感光体ドラム１ａに移行する。つまり、現像ローラー１４は、現像バイアスでトナーを保持し、静電潜像にトナーを付着させる。

図１に戻り、中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ～１ｄから転写されるトナー像を担持する像担持体であり、無終端（つまり、環状）の中間転写体である。中間転写ベルト４は、駆動ローラー５に張架され、駆動ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

つまり、中間転写ベルト４には、静電潜像にトナーが付着して得られるトナー像が１次転写される。

２次転写ローラー６は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー画像を用紙に２次転写する。なお、トナー画像を転写された用紙は、定着器９へ搬送され、トナー画像が用紙へ定着される。

ローラー７は、クリーニングブラシを有し、クリーニングブラシを中間転写ベルト４に接触させ、用紙へのトナー画像の２次転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。なお、クリーニングブラシを有するローラー７の代わりに、クリーニングブレードを使用してもよい。

センサー８は、中間転写ベルト４上のトナーを検出する反射型光学センサーであって、キャリブレーションにおいてトナー濃度を検出するために、中間転写ベルト４に光を照射し、その反射光を検出する。キャリブレーションでは、センサー８は、中間転写ベルト４上に形成されたテストトナーパターンが通過する所定の領域に光を照射しその光の反射光を検出し、その検出した光量に応じた電気信号を出力する。

図３は、図１における露光装置２ａの構成の一例を示す図である。なお、感光体ドラム１ｂ～１ｄに対応する露光装置２ｂ～２ｄは、図３に示す露光装置２ａと同様の構成を備える。

図３において、レーザーダイオード３１は、露光のためのレーザー光線を出射する光源である。光学系３２は、レーザーダイオード３１からポリゴンミラー３３までの間、および／またはポリゴンミラー３３から感光体ドラム１ａおよびＰＤセンサー３４までの間に配置された各種レンズ群である。光学系３２には、コリメータレンズ、シリンダーレンズ、アパーチャ、ｆθレンズなどが使用される。また、光学系３２は、レーザー光線の走査方向に平行なミラー３２ａを含む。

また、ポリゴンミラー３３は、感光体ドラム１ａの軸に対して垂直な軸を有し、その軸に垂直な断面が多角形であり、その側面がミラーとなっている素子である。ポリゴンミラー３３は、その軸を中心に回転し、レーザーダイオード３１から出射したレーザー光線を感光体ドラム１ａの軸方向（主走査方向）に沿って走査する。このレーザー光線は、ミラー３２ａで反射して感光体ドラム１ａに入射する。

ポリゴンモーターユニット３３ａは、ドライバー回路３５からの制御信号に従ってポリゴンミラー３３を回転させる。

また、ＰＤセンサー３４は、主走査同期信号を生成するためにポリゴンミラー３３により走査されているレーザー光線を所定位置で受光するセンサーである。ＰＤセンサー３４は、光が入射すると、光量に応じた出力電圧を誘起する。ＰＤセンサー３４は、光が走査される線上の所定の位置に配置され、光のスポットがその位置を通過するタイミングを検出し、そのタイミングで形成されるパルスを主走査同期信号として出力する。

ドライバー回路３５は、後述のコントローラー４２から指定される露光光量設定値に従って、レーザーダイオード３１を制御して、レーザーダイオード３１に、レーザー光線を発光させるとともに、ポリゴンモーターユニット３３ａを制御してポリゴンミラー３３を所定の回転数で回転させる。なお、ドライバー回路３５は、主走査同期信号に同期して形成すべき画像に応じたパターンでレーザー光線によって露光されるようにレーザーダイオード３１を制御する。

図４は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図４に示すように、当該画像形成装置は、さらに、現像バイアス回路４１およびコントローラー４２を備える。

現像バイアス回路４１は、制御信号により指定された電圧の現像バイアスを現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとの間にそれぞれ印加する。現像バイアス回路４１は、現像電流検出部４１ａを備える。現像電流検出部４１ａは、パッチ画像の現像時に、現像装置と前記感光体ドラムとの間に流れる現像電流（直流電流値）を検出する。

コントローラー４２は、例えば、制御プログラムで動作するコンピューター、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などを含む処理回路であり、制御部５１、偏位検出部５２、および露光位置調整部５３として動作する。

制御部５１は、感光体ドラム１ａ～１ｄ、露光装置２ａ～２ｄ、現像装置３ａ～３ｄ、帯電装置２１などを制御して、プリントすべき画像の静電潜像の形成、静電潜像に対応するトナー画像の現像、転写および定着、並びにプリント用紙の給紙および排紙を実行する。

また、互いに対応する露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうちの一方の、他方に対する偏位を検出する際、制御部５１は、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄをそれぞれ制御して、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像を露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに形成させる。

偏位検出部５２は、上述の少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像の現像時の現像電流の検出タイミングに基づいて上述の偏位を検出する。

この実施の形態では、偏位検出部５２は、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して制御部５１により指定される露光タイミングに基づくパッチ画像間の基準距離と少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像の現像時の現像電流の検出タイミングに基づくパッチ画像間の測定距離とに基づいて、上述の偏位を検出する。

図５は、図１に示す画像形成装置における現像電流について説明する図である。

帯電装置２１により感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの表面電位（ドラム電位）が所定電位Ｖｏに設定され、露光されると、ドラム電位が、現像バイアスＶｄｃより低い露光量に応じた電位Ｖｌに低下する。これにより、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄへ順方向の電界（つまり、電荷を有するトナーを現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄへ付着させる向きの電界）が生じ、その電界によって、トナーが、現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄへ移動する。トナーは電荷を有するため、このトナーの移動が現像電流として検出される。その際、略矩形パルス状の現像電流が検出される。

上述の検出タイミングは、略矩形パルス状の現像電流の立ち上がりタイミング、立ち下がりタイミング、立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの中間タイミングとされる。ここでは、上述の検出タイミングは、立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングの中心のタイミングとされる。

露光位置調整部５３は、検出された偏位が減少するように露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによる静電潜像の露光位置を調整する。例えば、露光位置調整部５３は、（ａ）例えばプリントすべき画像の画像データを補正して、主走査方向における各位置についての露光タイミングを調整することで上述の偏位をゼロに近づけたり、（ｂ）図示せぬ駆動部を使用して例えばミラー３２ａの位置や向きを調整して、機械的に、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび／または感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの傾きを調整することで上述の偏位を減少させる。

なお、上述の偏位として、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび／または感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのスキュー（傾き）を検出する場合には、パッチ画像の数は、２つでもよい。また、上述の偏位として、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび／または感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのボウ（湾曲）を検出する場合には、パッチ画像の数は、３つ以上のいずれかの数とされる。

また、偏位が検出された主走査方向位置以外の主走査方向位置については、例えば線形補間などの既存の補間方法で、その位置での偏位が導出され、その偏位に応じた露光位置の調整が行われる。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。

キャリブレーションなどにおいて、各トナー色の露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとの間の偏位の検出を行う場合、制御部５１は、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像を露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに形成させる。

偏位検出部５２は、その際、現像電流検出部４１ａにより検出される現像電流を監視し、各パッチ画像の静電潜像の現像時の現像電流の検出タイミングを特定し、特定した検出タイミングに基づいて上述の偏位を検出する。

図６は、現像電流の検出タイミングに基づく偏位の検出について説明する図である。

ここでは、例えば図６に示すように、主走査方向位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において、３つのパッチ画像１０１－１，１０１－２，１０１－３が、各感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に形成される。主走査方向位置Ｐ２は、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの軸方向における中央であり、主走査方向位置Ｐ１は、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの軸方向におけるフロント側の位置であり、主走査方向位置Ｐ３は、感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの軸方向におけるリア側の位置である。

そして、偏位検出部５２は、（ａ）パッチ画像１０１－１，１０１－２，１０１－３の静電潜像の現像時の現像電流の立ち上がりタイミングおよび立ち下がりタイミングＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５を特定し、（ｂ）これらのタイミングＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５から、パッチ画像１０１－１，１０１－２，１０１－３の検出タイミングＴｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３（Ｔｄ１＝（Ｔ０＋Ｔ１）／２，Ｔｄ２＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２，Ｔｄ３＝（Ｔ４＋Ｔ５）／２）を特定し、（ｃ）検出タイミングＴｄ１，Ｔｄ２，Ｔｄ３に基づくパッチ画像間の測定距離Ｌ＿ｆｃ，Ｌ＿ｃｒ，Ｌ＿ｆｒ（Ｌ＿ｆｃ＝（Ｔｄ２－Ｔｄ１）×Ｖ，Ｌ＿ｃｒ＝（Ｔｄ３－Ｔｄ２）×Ｖ，Ｌ＿ｆｒ＝（Ｔｄ３－Ｔｄ１）×Ｖ；Ｖはプロセス線速）を導出する。

そして、偏位検出部５２は、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに対して制御部５１により指定される露光タイミングに基づくパッチ画像間の基準距離Ｌ＿ＦＣ，Ｌ＿ＣＲ，Ｌ＿ＦＲと、パッチ画像間の測定距離Ｌ＿ｆｃ，Ｌ＿ｃｒ，Ｌ＿ｆｒとに基づいて、上述の偏位を検出する。偏位検出部５２は、各パッチ画像の基準距離と測定距離との差分（Ｌ＿ｆｃ－Ｌ＿ＦＣ），（Ｌ＿ｃｒ－Ｌ＿ＣＲ），（Ｌ＿ｆｒ－Ｌ＿ＦＲ）を、そのパッチ画像の主走査方向位置での偏位（副走査方向の偏位）として計算する。このようにして、複数のトナー色のそれぞれについての偏位が個別的に特定される。

その後、露光位置調整部５３は、上述のように、検出された偏位が減少するように露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによる静電潜像の露光位置を調整する。

なお、当該パッチ画像に付着したトナーは、クリーニング装置２２によって除去され、中間転写ベルト４に転写されない。

以上のように、上記実施の形態によれば、現像電流検出部４１ａは、現像時に現像装置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄとの間に流れる現像電流を検出する。制御部５１は、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを制御して、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像を露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに形成させる。偏位検出部５２は、上述のパッチ画像の静電潜像の現像時の現像電流の検出タイミングに基づいて、露光装置２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄおよび感光体ドラム１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうちの一方の、他方に対する偏位を検出する。

これにより、パッチ画像を転写させたりパッチ画像の濃度測定を行わずに上述の偏位が検出されるため、比較的短時間で上述の偏位が検出される。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態において、パッチ画像１０１－１～１０１－Ｎ（Ｎ＞１）の主走査方向位置は任意であり、主走査方向において、偏位測定すべき特定の局所的の箇所にパッチ画像１０１－１～１０１－Ｎを集中的に配置してもよい。

また、上記実施の形態において、パッチ画像１０１－１～１０１－Ｎ（Ｎ＞２）の、隣接する２つのパッチ画像の主走査方向における間隔は均一でなくてもよい。さらに、上記実施の形態において、パッチ画像１０１－１～１０１－Ｎ（Ｎ＞２）の、隣接する２つのパッチ画像の副走査方向における間隔は均一でなくてもよい。

さらに、上記実施の形態において、パッチ画像１０１－１～１０１－Ｎ（Ｎ＞２）は、図６に示すように主走査方向および副走査方向の両方に沿って順番に形成されなくてもよい。

本発明は、例えば、電子写真方式の画像形成装置に適用可能である。

１ａ～１ｄ 感光体ドラム
２ａ～２ｄ 露光装置
３ａ～３ｄ 現像装置
４１ａ 現像電流検出部
５１ 制御部
５２ 偏位検出部
５３ 露光位置調整部

Claims (4)

1. 感光体ドラムと、
   前記感光体ドラムを露光して静電潜像を形成する露光装置と、
   前記静電潜像にトナーを付着させて現像を実行する現像装置と、
   前記現像時に前記現像装置と前記感光体ドラムとの間に流れる現像電流を検出する現像電流検出部と、
   前記露光装置を制御して、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像を前記露光装置に形成させる制御部と、
   前記少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像の現像時の前記現像電流の検出タイミングに基づいて、前記露光装置および前記感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出する偏位検出部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記偏位が減少するように前記露光装置による前記静電潜像の露光位置を調整する露光位置調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記露光装置を制御して、主走査方向において互いに異なる位置に、互いに異なるタイミングで、少なくとも３つのパッチ画像の静電潜像を前記露光装置に形成させ、
   前記偏位検出部は、前記少なくとも３つのパッチ画像の静電潜像の現像時の前記現像電流の検出タイミングに基づいて、前記露光装置および前記感光体ドラムのうちの一方の、他方に対する偏位を検出すること、
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記偏位検出部は、前記露光装置に対して前記制御部により指定される露光タイミングに基づく前記パッチ画像間の基準距離と前記少なくとも２つのパッチ画像の静電潜像の現像時の前記現像電流の検出タイミングに基づく前記パッチ画像間の測定距離とに基づいて、前記偏位を検出することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。

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