JP6030038B2 - 画像形成装置及びキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びキャリブレーション方法に関し、詳しくは、走査方向の書き出しタイミングを精度高く調整することが可能な画像形成装置及びキャリブレーション方法に関する。

電子写真方式を採用する複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、レーザスキャナユニット（ＬＳＵ）等の露光装置から出射されたレーザビームが感光体ドラム等の像担持体上に照射されることで、当該像担持体上に静電潜像が形成される。そして、この静電潜像は、現像装置によってトナーを用いて現像されてトナー像として顕像化され、トナー像は、用紙上に転写される。その後、トナー像が転写された用紙は、加熱及び加圧されてトナー像が定着され、印刷物として排出される。

このような画像形成装置の露光装置（走査光学装置）の書き出しタイミングの調整は、例えば、特開２００２−３２８３２１号公報（特許文献１）では、ＢＤセンサーの位置・角度を調整することで、書き出しタイミングを調整している。又、特開２０１３−３３２５８号公報（特許文献２）では、光走査装置において、ピンフォト基板を光学フレームに対して動かすことで、画像書出しタイミングを調整する画像書出しタイミング調整機構を備えた基板保持部材１０が開示されている。この光走査装置では、ピンフォト基板を保持するとともに、光学フレームに形成された溝に係合してピンフォト基板を光学フレームに仮保持するための仮保持部と、光学フレームの溝に完全に嵌り込んで係止されることによってピンフォト基板を光学フレームに固定するための固定部を各々独立に設けている。そして、仮保持部によって基板保持部材が光学フレームに仮保持された状態でこれを動かして画像書出しタイミングを調整した後、固定部によって基板保持部材を光学フレームに固定している。他の技術として、特開２００７−１９９１２０号公報（特許文献３）、特開２００２−２０２６５１号公報（特許文献４）、特開２００１−２０９２９２号公報（特許文献５）、特開２００３−９８７６８号公報（特許文献６）等が存在する。

特開２００２−３２８３２１号公報 特開２０１３−３３２５８号公報 特開２００７−１９９１２０号公報 特開２００２−２０２６５１号公報 特開２００１−２０９２９２号公報 特開２００３−９８７６８号公報

しかしながら、前記特許文献１、２に記載の技術では、光走査装置内では、書き出しタイミングの調整を精度高く出来るが、この光走査装置を画像形成装置に内蔵した場合に、光走査装置と感光体ドラムとの相対位置や光走査装置と用紙カセットの中央（センター）の相対位置に差が生じる場合があり、印刷物として出力される用紙上の画像形成（印字）領域がズレるという問題がある。

又、画像形成装置において、光走査装置と、トナーの濃度や色ずれ調整に使用されるセンサーとの相対位置にも差が生じるため、濃度や色ずれの検知精度にも影響を与えるという問題がある。

更に、前記センサーとの相対位置の差を予め想定して、濃度や色ずれ調整に使用されるキャリブレーション用のパッチ画像（試験画像）の幅を、センサーの検知領域の幅よりも大きなパッチ幅とする方法も考えられるが、パッチ画像の幅を広げるほど、当該パッチ画像のトナーの消費量が多くなり、トナーを無駄に消費するという問題がある。

このような問題に対して、前記特許文献１−６に記載の技術では、解決することが出来ない。

そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、走査方向の書き出しタイミングを精度高く調整することが可能な画像形成装置及びキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、光源から射出された光線を偏向器で偏向し感光体ドラムに導くことで、感光体ドラムに静電潜像を形成し、当該静電潜像に対応するトナー像を、副走査方向に回転する中間転写ベルトに転写させることで画像形成する画像形成装置であって、以下の構成を採用する。

前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションをする際に、主走査方向に沿って直線状の第一のパッチと、当該第一のパッチに対して所定の基準距離だけ空けて主走査方向に対して所定の鋭角を有する斜め状の第二のパッチとを有するパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、濃度検知センサーを用いて、第一のパッチと第二のパッチとの間の距離に対応するパッチ間時間を測定する形成測定手段と、前記測定されたパッチ間時間が前記基準距離に対応する基準時間を中心とする第一の範囲内に含まれるか否かを判定し、更に、自装置に予め設けられた温度センサーを用いて、当該自装置の環境温度を測定し、当該測定した環境温度が、基準温度を中心とする第二の範囲内に含まれるか否かを判定する判定手段と、前記判定の結果、前記パッチ間時間が前記第一の範囲内に含まれない場合に、前記パッチ間時間と前記基準時間との差分に基づいて、前記第一のパッチ及び第二のパッチの主走査方向の寸法を前記濃度検知センサーの検知領域の主走査方向の寸法に対応させて、当該パッチ幅を変更して、主走査方向の書き出しタイミングを調整し、前記環境温度が前記第二の範囲内に含まれない場合には、前記パッチ幅を変更した第一のパッチ及び第二のパッチの両端に、当該パッチの副走査方向の寸法を狭くした線部を略主走査方向にそれぞれ延出して追加して、主走査作方向の書き出しタイミングを調整する調整手段とを備えることを特徴とする。

又、自装置に複数の用紙収容部が備えられている場合に、各用紙収容部毎に前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションがなされる。

又、前記形成測定手段は、自装置に二つの濃度検知センサーが備えられている場合に、当該二つの濃度検知センサーに対応して、二つのパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、二つのパッチパターンから測定される複数のパッチ間時間を平均化して、その平均値をパッチ間時間とする。

又、本発明は、光源から射出された光線を偏向器で偏向し感光体ドラムに導くことで、感光体ドラムに静電潜像を形成し、当該静電潜像に対応するトナー像を、副走査方向に回転する中間転写ベルトに転写させることで画像形成する画像形成装置のキャリブレーション方法として提供することが出来る。

即ち、本発明は、前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションをする際に、主走査方向に沿って直線状の第一のパッチと、当該第一のパッチに対して所定の基準距離だけ空けて主走査方向に対して所定の鋭角を有する斜め状の第二のパッチとを有するパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、濃度検知センサーを用いて、第一のパッチと第二のパッチとの間の距離に対応するパッチ間時間を測定するステップと、前記測定されたパッチ間時間が前記基準距離に対応する基準時間を中心とする第一の範囲内に含まれるか否かを判定し、更に、自装置に予め設けられた温度センサーを用いて、当該自装置の環境温度を測定し、当該測定した環境温度が、基準温度を中心とする第二の範囲内に含まれるか否かを判定するステップと、前記判定の結果、前記パッチ間時間が前記第一の範囲内に含まれない場合に、前記パッチ間時間と前記基準時間との差分に基づいて、前記第一のパッチ及び第二のパッチの主走査方向の寸法を前記濃度検知センサーの検知領域の主走査方向の寸法に対応させて、当該パッチ幅を変更して、主走査方向の書き出しタイミングを調整し、前記環境温度が前記第二の範囲内に含まれない場合には、前記パッチ幅を変更した第一のパッチ及び第二のパッチの両端に、当該パッチの副走査方向の寸法を狭くした線部を略主走査方向にそれぞれ延出して追加して、主走査方向の書き出しタイミングを調整するステップとを備えることを特徴とする。このような構成であっても、上述と同様の効果を得ることが可能となる。

又、本発明は、電気通信回線などを介して個別に流通する、コンピュータに実行させるためのプログラムとして提供することができる。この場合、中央演算処理装置（ＣＰＵ）が、本発明のプログラムに従ってＣＰＵ以外の各回路と協働して制御動作を実現する。又、前記プログラム及びＣＰＵを用いて実現される各手段は、専用のハードウェアを用いて構成することもできる。又、当該プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録された状態で流通させることも可能である。

本発明の画像形成装置及びキャリブレーション方法によれば、走査方向の書き出しタイミングを精度高く調整することが可能となる。

本実施形態の画像形成装置の概略構成図である。 画像形成ユニットの１つの詳細図である。 本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。 本発明の画像形成装置の機能ブロック図である。 本発明の実行手順を示すためのフローチャートである。 主走査方向の書き出しタイミングのズレが無い場合のパッチパターンの一例を示す図（図６（Ａ））と、主走査方向の書き出しタイミングのズレが有る場合のパッチパターンの一例を示す図（図６（Ｂ））とである。 パッチ幅を変更した状態のパッチパターンの一例を示す図（図７（Ａ））と、パッチに線部を追加した状態のパッチパターンの一例を示す図（図７（Ｂ））とである。

以下に、添付図面を参照して、本発明の画像形成装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。又、フローチャートにおける数字の前に付されたアルファベットＳはステップを意味する。

＜画像形成装置＞
以下、本発明に係る画像形成装置１について説明する。図１は、本実施形態の画像形成装置１の概略構成図である。

画像形成装置１は、画像データに基づいてトナー画像を形成するタンデム式の画像形成部Ａ１、用紙を収容する用紙収容部２、画像形成部Ａ１で形成されたトナー画像を用紙上に転写する二次転写部３を備えている。又、転写されたトナー画像を用紙上に定着させる定着部４、定着の完了した用紙を排紙する排紙装置５、及び、排紙された用紙を受ける排紙トレイ７を備えている。さらに、画像形成装置１は、用紙収容部２から排紙装置５まで用紙を搬送する用紙搬送部６を備えている。

画像形成部Ａ１は、中間転写ベルトＢ１（中間転写体）、中間転写ベルトＢ１をクリーニングするクリーニング部Ｂ２、並びに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色にそれぞれ対応した画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢを備える。

中間転写ベルトＢ１は、導電性を有する使用可能な用紙搬送方向に直角な方向の長さが最大の用紙より幅広であって、無端状、すなわちループ状のベルト状部材であり、図１において時計回りに循環駆動される。

画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、及びＦＢは、中間転写ベルトＢ１に沿って、中間転写ベルトＢ１の移動方向において、クリーニング部Ｂ２より下流かつ二次転写部３の上流に、この順に配される。なお、各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置の順番はこの限りではないが、各色の混色による完成画像への影響を配慮すると、この配置が好ましい。画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの配置は、当該画像形成ユニット間の間隔が均等になるように配置される。

次に、この画像形成装置１の画像形成動作を説明する。図２は、画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢの１つの詳細図である。各画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢはほぼ同等な構成となっている。

画像形成ユニットＦＹは、感光体ドラム（像担持体）１０、帯電器１１、露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹ、一次転写ローラ（電圧印加部）２０、感光体ドラム１０のクリーニングブレード３５、除電装置１３、キャリア除去ローラ（キャリア除去部材）３０を備える。

尚、他の画像形成ユニットＦＭ、ＦＣ、ＦＢはそれぞれの色に対応した現像装置ＨＭ、ＨＣ、ＨＢを備える。又、画像形成ユニットのうち、中間転写ベルトＢ１の移動方向の最下流側に位置する画像形成ユニットＦＢには、その下流に画像形成部が位置しないためキャリア除去ローラ３０が設けられていないが、その他の構成は同一である。

感光体ドラム１０は、その表面に帯電（本実施形態ではプラス極性に帯電）したトナーを含むトナー像を担持することができるようになっていればよい。

本実施形態において、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の移動方向に垂直かつ中間転写ベルトＢ１の面方向に平行な回転軸を中心に回転可能に配される略円筒状の部材とする。又、感光体ドラム１０は、中間転写ベルトＢ１の表面に、所定の一次転写位置１０Ｓにて接するようになっている。そして、感光体ドラム１０は、一次転写位置１０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１の移動方向と同方向になるように、つまり図２においては反時計回りに回転可能である。

クリーニングブレード３５、除電装置１３、帯電器１１、露光装置１２、黄色用の現像装置ＨＹは、感光体ドラム１０の回りに、上述の回転方向に沿って、一次転写位置から見てこの順に配される。

帯電器１１は、感光体ドラム１０表面を一様に帯電させることができる。露光装置１２は、レーザースキャナユニット（ＬＳＵ）等の光源を有し、当該光源から射出された光線を、回転するポリゴンミラー等の偏向器で偏向し、感光体ドラム１０に導く。そして、露光装置１２は、上述の上位装置からの画像データに応じて、帯電した感光体ドラム１０表面を画像データに応じた光で照射し、感光体ドラム１０表面に静電潜像を形成可能である。

黄色用の現像装置ＨＹは、黄色のトナー及びキャリアを含む現像剤を前記静電潜像に対向するように保持することで、静電潜像にトナーを付与し、静電潜像をトナー像として現像することができる。このトナー像は一次転写ローラ２０によって中間転写ベルトＢ１に一次転写される。一次転写ローラ２０の詳細については後述する。

クリーニングブレード３５は、感光体ドラム１０に接するように配されたブレード状の部材である。クリーニングブレード３５は一次転写後、感光体ドラム１０の表面に残留した現像剤を除去する。

除電装置１３は光源を備え、クリーニングブレード３５による現像剤除去後、感光体ドラム１０の表面を光源からの光によって除電し、次の画像形成に備える。

一次転写ローラ２０は、中間転写ベルトＢ１の裏面に、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記一次転写位置１０Ｓより下流の電圧印加位置２０Ｓで接するように配される。一次転写ローラ２０には、図示しない電源からトナー像中のトナーとは逆極性（本実施形態ではマイナス）の電圧を印加されるようになっている。つまり、一次転写ローラ２０は、電圧印加位置２０Ｓにて、中間転写ベルトＢ１にトナーと逆極性の電圧を印加することができる。中間転写ベルトＢ１は導電性を有するので、この印加電圧によって、電圧印加位置２０Ｓの中間転写ベルトＢ１の表面側及びその周辺にトナーが引き付けられる。

そこで、本実施形態では、前記一次転写位置１０Ｓを、この印加電圧によってトナーが中間転写ベルトＢ１側に引き付けられる範囲内に配する。その結果、感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１の表面へトナーが移動し、一次転写が行われる。

このように一次転写が可能であれば、一次転写ローラ２０の具体的な構成は特に限定されず、具体的な構成は適宜変更可能である。本実施形態においては、一次転写ローラ２０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と逆方向に回転可能な、つまり電荷印加位置２０Ｓでの移動方向が中間転写ベルトＢ１と同方向になるように回転可能な、略円柱状の部材とする。

本実施形態では、キャリア除去ローラ３０は、感光体ドラム１０の回転軸と平行な回転軸を中心として感光体ドラム１０と同方向に回転可能な略円柱状の部材であるとするが、これに限定されるものではなく、中間転写ベルトＢ１の移動方向において電荷印加位置２０Ｓよりも下流、二次転写位置よりも上流で中間転写ベルトＢ１表面からキャリアを除くことができればよい。具体的には、キャリア除去ローラ３０は、中間転写ベルトＢ１の表面に接することによって、中間転写ベルトＢ１表面のキャリアを自身の表面に移動させることができるようになっていればよい。

一次転写時には、トナーと共にキャリアも感光体ドラム１０から中間転写ベルトＢ１へと少量転移することがある。このキャリアの転移は、下流側の画像形成部における一次転写を妨げて画像のぼけ及びにじみ等の画像の不具合を引き起こす場合がある。キャリア除去ローラ３０を設けることによって、このような画像の不具合を防ぐことができる。

本実施形態では、キャリア除去ローラ３０が、中間転写ベルトＢ１の移動方向において前記電荷印加位置２０Ｓよりも下流で中間転写ベルトＢ１の表面に接するように配置される。前記キャリア除去ローラ３０は、上述のクリーニングブレード３５と共に、クリーニングユニット３１に組み込まれている。クリーニングユニット３１は、画像形成ユニットＦＹ内に設けられており、クリーニングブレード３５及びキャリア除去ローラ３０の他に、キャリア除去ローラ３０の表面に接することでキャリア除去ローラ３０表面に付着したキャリアを除去するキャリア除去ブレード３１ｂと、キャリア除去ローラ３０から除去されたキャリア、及び感光体ドラム１０表面からクリーニングブレード３５によって除去された現像剤（トナー及びキャリアを含む）とを、クリーニングユニット３１の外部に搬送する搬送部材３１ｃを備える。画像形成ユニットＦＹはさらに、搬送部材３１ｃによって搬送されたキャリア及びトナーを再利用するため、キャリアとトナーとを分離する分離部等を備えてもよい。

次に、現像装置ＨＹの構成について説明する。各色の現像装置ＨＹ、ＨＭ、ＨＣ、ＨＢの構成は同等である。

現像装置ＨＹは、現像容器４０、現像ローラ４０ａ、磁気ローラ（マグローラ）４０ｂ、汲み上げローラ４０ｃ、撹拌スパイラル４０ｄ及び４０ｅ、磁気ローラドクターブレード４０ｇを備える。

現像容器４０は、内部に黄色のトナー（トナー粒子）とキャリアからなる現像剤を貯留する。撹拌スパイラル４０ｄ及び４０ｅは、現像容器４０の現像剤に全体が浸るように設けられ、現像剤を撹拌する。撹拌スパイラル４０ｄと４０ｅの回転によってトナーがキャリアに均一に分散される。

汲み上げローラ４０ｃは現像容器の現像剤にその一部が浸るように配置され、現像剤をその表面に付着させて汲み上げる。この汲み上げローラ４０ｃに接するようにして磁気ローラ４０ｂが配置され、汲み上げローラ４０ｃから現像剤の供給を受ける。磁気ローラ４０ｂは現像ローラ４０ａのカウンター方向に回転し、ニップ近傍において、現像剤の引き剥がしと現像剤の載せとを同時に行っている磁気ローラドクターブレード４０ｇが設けられる。磁気ローラドクターブレード４０ｇは、磁気ローラ４０ｂの表面の現像剤層厚を所定量になるように規制する。磁気ローラ４０ｂと接するように現像ローラ４０ａ（現像器ともいう）が配置され、その表面に磁気ローラ４０ｂから現像剤が付与される。磁気ローラ４０ｂの現像剤の層厚が所定値に規制されているので現像ローラ４０ａの表面に形成される現像剤の層厚も所定値に保たれる。この現像ローラ４０ａは感光体ドラム１０と接し、感光体ドラム１０の表面の静電潜像の電位と現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値の電位差によって上位装置から形成指示された画像に応じたトナー像が感光体ドラム１０表面に形成される（現像動作）。

本発明の画像形成装置では、前記現像ローラ４０ａに印加される現像バイアス値（電圧値、単にバイアス値とする）を調整することで、トナー像の画像濃度補正を行うことを特徴としている。

感光体ドラム１０への現像動作を終えた現像ローラ４０ａの表面の現像剤は、磁気ローラ４０ｂを介して、磁気ローラドクターブレード４０ｇによって除去され、磁気ローラドクターブレード４０ｇの表面に沿って流下し図示しない流路を通って現像容器４０に貯留されている現像剤と混合される。

又、現像容器にはトナー濃度センサー４０ｈが配置され、現像容器４０内の現像剤のトナー濃度を検出する。トナー濃度が所定値より低いことが検出された場合には、図示しないトナーカートリッジからトナー（所定値よりトナー濃度が高い現像剤）が現像容器４０に供給され、トナー濃度が所定値より高い場合には図示しないキャリアカートリッジからキャリアがトナー容器４０に供給される。

このような構成の下、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置から画像形成の指示を受けた画像形成装置１は、指示を受けた画像データに対応した各色のトナー像を画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢを用いて形成する。各画像形成部で形成されたトナー像は中間転写ベルトＢ１に転写されて、中間転写ベルトＢ１上で重ね合わされてカラートナー像となる。

このカラートナー像の形成と同期して用紙収容部２に収容されている用紙が図示しない給紙装置で用紙収容部２から一枚ずつ取り出されて、用紙搬送部６上を搬送される。そして、用紙は中間転写ベルトＢ１への一次転写とタイミングを合わせて二次転写部３に送り込まれ、二次転写部３で中間転写ベルトＢ１上のカラートナー像が用紙に二次転写される。カラートナー像が転写された用紙はさらに定着部４に搬送されて熱と圧力によりカラートナー像が用紙に定着される。さらに用紙は排紙装置５によって画像形成装置１の外周に設けられた排紙トレイ部７に排紙される。二次転写後、中間転写ベルトＢ１に残留したトナーは、クリーニング部Ｂ２によって中間転写ベルトＢ１から除去される。

又、所定のタイミングで中間転写ベルトＢ１に形成されたパッチのパッチ濃度及び中間転写ベルトＢ１の地肌濃度を検出するための２つの濃度検出センサー６０５、６０６が、ブラックの画像形成ユニットＦＢと二次転写部３との間の所定の位置に設けられている。ブラックの画像形成ユニットＦＢは、他の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣと比較すると、中間転写ベルトＢ１の回転方向に対して最下流に位置する。そのため、濃度検出センサー６０５、６０６は、複数の画像形成ユニットＦＹ、ＦＭ、ＦＣ、ＦＢのうち、いずれかによってパッチが中間転写ベルトＢ１上に形成されたとしても、いずれのパッチのパッチ濃度を検出できるよう構成されている。

又、当該濃度検出センサー６０５、６０６は、パッチが形成される中間転写ベルトＢ１の位置に対応した位置に予め設けられるが、本発明の実施形態では、中間転写ベルトＢ１の両端近傍にそれぞれ二つ設けられる。当該濃度検出センサー６０５、６０６は、各色毎のパッチのパッチ濃度又は地肌濃度を検出可能なセンサーであれば、どのような形態でも構わないが、例えば、パッチ又は中間転写ベルトＢ１上の地肌を光源からの光で照射し、反射光強度を受光センサーで検出して光の強度情報を濃度に変換する反射型の濃度検出センサー６０５、６０６が該当する。

尚、前記濃度検出センサー６０５、６０６は、後述するベタ帯画像のトナー濃度の検出にも利用される。

図３は、本実施形態における画像形成装置１の制御関連の概略構成図である。

画像形成装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３０３、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）３０４及び前記印刷における各駆動部に対応するドライバ３０５が内部バス３０６を介して接続されている。前記ＣＰＵ３０１は、例えばＲＡＭ３０２を作業領域として利用し、ＲＯＭ３０３やＨＤＤ３０４等に記憶されているプログラムを実行し、当該実行結果に基づいて前記ドライバ３０５とデータや命令を授受することにより前記図１に示した各駆動部の動作を制御する。又、前記駆動部以外の後述する各手段（図４に示す）についても、ＣＰＵ３０１がプログラムを実行することで各手段として動作する。

＜本発明の実施形態＞
次に、図４、図５を参照しながら、本発明の実施形態に係る構成及び実行手順について説明する。図４は、本発明の画像形成装置の機能ブロック図である。又、図５は、本発明の実行手順を示すためのフローチャートである。

先ず、ユーザが、画像形成装置１に電源を投入すると、当該画像形成装置１が起動して、当該画像形成装置１のキャリブレーション手段４０１が、主走査方向の書き出しタイミングを調整するか否かを判定する（図５：Ｓ１０１）。

前記キャリブレーション手段４０１が、前記主走査方向の書き出しタイミングを調整するか否かを判定する方法は、どのような方法でも構わない。例えば、前記キャリブレーション手段４０１が、画像形成装置１に始めて電源が投入された時点、所定の枚数を印刷した時点、所定量のトナーを消費した時点、用紙収容部２に用紙が収容された時点、複数の用紙収容部２がある場合に用紙取り出しの際の用紙収容部２を変更した時点等の特定の時点であるか否かを判定する方法を採用することが出来る。

ここで、先ほど、画像形成装置１が起動したため、前記キャリブレーション手段４０１は、前記主走査方向の書き出しタイミングを調整すると判定し（図５：Ｓ１０１ＹＥＳ）、その旨を形成測定手段４０２に通知する。当該通知を受けた形成測定手段４０２は、前記主走査方向の書き出しタイミングを調整するために、主走査方向に沿って直線状の第一のパッチと、当該第一のパッチに対して所定の基準距離だけ空けて主走査方向に対して所定の鋭角を有する斜め状の第二のパッチとを有するパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、濃度検知センサーを用いて、第一のパッチと第二のパッチとの間の距離に対応するパッチ間時間を測定する。

前記形成測定手段４０２が前記パッチパターンを形成する方法は、どのような方法でも構わないが、例えば、以下のようになされる。

即ち、前記形成測定手段４０２が、帯電器１１で感光体ドラム１０の表面に一様に帯電させるとともに、所定のメモリに予め記憶された前記パッチパターンに対応する画像データを読み取って、当該画像データに基づいて、露光装置１２のレーザースキャナユニットの偏光器（ポリゴンミラー）を所定の回転速度ＶＬ（ｍｍ／ｓｅｃ）（＝主走査方向の速度）で回転し、主走査方向の書き出しタイミングをレーザースキャナユニットの所定の基準からの経過時間Ｔ１（ｓｅｃ）として、前記パッチパターンの静電潜像を形成する。そして、前記形成測定手段４０２が、中間転写ベルトＢ１を所定の回転速度ＶＰ（ｍｍ／ｓｅｃ）（＝副走査方向の速度）で回転するとともに、現像装置により、静電潜像に対応するトナー像のパッチパターンを前記回転中の中間転写ベルトＢ１に形成する（図５：Ｓ１０２）。

ここで、前記パッチパターン６００は、図６（Ａ）に示すように、直線状の第一のパッチ６０１と、所定の鋭角が４５度である斜め状の第二のパッチ６０２とを一対のパッチとして備え、当該第一のパッチ６０１と当該第二のパッチ６０２との間の距離が、所定のメモリーに予め記憶された基準距離ＬＤ（ｍｍ）とされる。又、前記パッチパターン６００は、中間転写ベルトＢ１上の濃度を検知する濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａに対応した位置にそれぞれ２つ形成され、一対のパッチが複数副走査方向に配置された形態とされる。

仮に、主走査方向の書き出しタイミングにずれが生じていなければ、図６（Ａ）に示すように、前記パッチパターン６００が、前記濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａに対応した位置に形成され、当該濃度検知センサー６０５、６０６で検知される一対のパッチの間の距離、言い換えると、第一のパッチ６０１と当該第二のパッチ６０２との間の距離が、基準距離ＬＤ（ｍｍ）と一致することになる。

しかしながら、画像形成装置１の環境変化、温度変化等の何らかの理由により、主走査方向の書き出しタイミングＴ１にずれが生じて、例えば、図６（Ｂ）に示すように、前記パッチパターン６００が、主走査方向の下流側（右方向）にずれた場合、前記第二のパッチ６０２が斜め状であることから、前記第一のパッチ６０１と当該第二のパッチ６０２との間の距離ＬＳ（ｍｍ）が基準距離ＴＤ（ｍｍ）よりも長くなる。尚、前記パッチパターン６００が、主走査方向の上流側（左方向）にずれた場合は、前記第一のパッチ６０１と当該第二のパッチ６０２との間の距離ＬＳ（ｍｍ）が基準距離ＬＤ（ｍｍ）よりも短くなる。

そこで、前記第一のパッチ６０１と当該第二のパッチ６０２との間の距離ＬＳ（ｍｍ）、言い換えると、この距離ＬＳ（ｍｍ）に対応するパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）を測定し、前記基準距離ＬＤ（ｍｍ）に副走査方向の速度ＶＰ（ｍｍ／ｓｅｃ）で除算した、当該基準距離ＬＤ（ｍｍ）に対応する基準時間ＴＳ（ｓｅｃ）と比較することで、主走査方向の書き出しタイミングＴ１がずれているか否かが明らかになる。

そのため、前記形成測定手段４０２は、前記形成したパッチパターン６００のうち、濃度検知センサー６０５、６０６を用いて、当該パッチパターン６００の第一のパッチ６０１と第二のパッチ６０２との間の距離ＬＳ（ｍｍ）に対応するパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）を測定する（図５：Ｓ１０３）。

ここで、一つのパッチパターン６００では、前記パッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）を測定可能な一対のパッチが複数、副走査方向に配置されているため、前記形成測定手段４０２は、一つのパッチパターン６００から、一対のパッチの数に対応するパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）を測定し、その測定値の平均値をパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）とすることで、主走査方向の書き出しタイミングＴ１のずれの検知精度を向上させる。

又、二つの濃度検知センサー６０５、６０６に対応して、二つのパッチパターン６００が形成されるため、前記形成測定手段４０２は、二つのパッチパターン６００から測定される複数のパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）を平均化して、その平均値をパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）とすることで、更に、主走査方向の書き出しタイミングＴ１のずれの検知精度を向上させることが可能となる。

さて、前記形成測定手段４０２がパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）の測定を完了すると、その旨を判定手段４０３に通知し、当該通知を受けた判定手段４０３は、前記測定されたパッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）が前記基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）を中心とする第一の範囲内に含まれるか否かを判定する（図５：Ｓ１０４）。

ここで、前記第一の範囲は、例えば、前記基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）を中心として、当該基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）に所定の割合（例えば、０．１％）を乗算した乗算値を算出し、当該基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）に乗算値を加算した加算値を第一の範囲の上限値とし、当該基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）に乗算値を減算した減算値を第一の範囲の下限値として構成される。

前記判定の結果、前記パッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）が前記第一の範囲内に含まれない場合には（図５：Ｓ１０４ＮＯ）、前記判定手段４０３は、主走査方向の書き出しタイミングにずれが生じていると判定し、その旨を調整手段４０４に通知し、当該通知を受けた調整手段４０４は、前記パッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）と前記基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）との差分に基づいて主走査方向の書き出しタイミングを調整する（図５：Ｓ１０５）。

具体的には、前記調整手段４０４は、前記パッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）から前記基準時間ＴＤ（ｓｅｃ）を減算した減算値に副走査方向の速度ＶＰ（ｍｍ／ｓｅｃ）を乗算し、更に、主走査方向の速度ＶＬ（ｍｍ／ｓｅｃ）を除算して、前記パッチパターン６００の主走査方向のズレ時間ＴＸ（ｓｅｃ）を算出する。図６（Ｂ）では、前記ズレ時間ＴＸ（ｓｅｃ）に対応するズレ量ＬＸ（ｍｍ）を示している。そして、前記調整手段４０４は、前記レーザースキャナユニットの所定の基準からの経過時間Ｔ１（ｓｅｃ）に前記ズレ時間ＴＸ（ｓｅｃ）だけ減算した減算値（Ｔ１−ＴＸ）を新たな経過時間Ｔ２（ｃｓｅ）とし、前記主走査方向の書き出しタイミングを、前記レーザースキャナユニットの所定の基準からの新たな経過時間Ｔ２（ｓｅｃ）として設定する。これにより、前記主走査方向の書き出しタイミングを調整することが可能となる。

例えば、前記基準時間ＴＳ（ｓｅｃ）が０．３２２５８０ｓｅｃであり、前記副走査方向の速度ＶＰ（ｍｍ／ｓｅｃ）が１５５ｍｍ／ｓｅｃであり、前記主走査方向の速度ＶＬ（ｍｍ／ｓｅｃ）が１６７５ｍｍ／ｓｅｃであり、前記パッチ間時間ＴＤ（ｓｅｃ）が０．３２４１９３ｓｅｃである場合、前記第一の範囲の上限値が０．３２２９０２５８ｓｅｃであり、前記第一の範囲の下限値が０．３２２２５７４２ｓｅｃであり、前記パッチ間時間ＴＤ（ｓｅｃ）が第一の範囲内に含まれない。そのため、（ＴＤ−ＴＳ）＊ＶＰ／ＶＬ＝０．０００１４９ｓｅｃとなるため、これをズレ時間ＴＸ（ｓｅｃ）として、予め設定された主走査方向の書き出しタイミングから当該ズレ時間ＴＸ（ｓｅｃ）を減算することで、次回の主走査方向の書き出しタイミングを適切に補正することが可能となる。

又、前記調整手段４０４は、前記主走査方向の書き出しタイミングの調整を完了すると、前記第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２の主走査方向の寸法を前記濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａの主走査方向の寸法に対応させて、当該パッチ幅を変更する（図５：Ｓ１０６）。

具体的には、図７（Ａ）に示すように、前記調整手段４０４が、前記パッチパターン６００の第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２の主走査方向の寸法を前記濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａの主走査方向の寸法に丁度一致させて、当該パッチ幅を狭める。尚、前記パッチ幅の変更は、各濃度検知センサー６０５、６０６に対応するパッチパターン６００（第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２）毎に行われる。

これにより、第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２の主走査方向の寸法（幅）を狭くすることで、無駄なトナー消費量を削減することが可能となる。又、前記第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２は、通常、主走査方向の書き出しタイミングの調整以外のキャリブレーション、例えば、色ズレ補正、カラーレジストレーション調整、濃度補正等にも利用することが可能であることから、共通するパッチ６０１、６０２の幅を狭めることで、各キャリブレーション毎の無駄なトナー消費量を削減することが可能となる。又、上述で、主走査方向の書き出しタイミングを正確に調整したことから、各パッチの幅を濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａに対応するように限界まで狭めたとしても、精度が悪化することも無い。

また、通常のパッチ６０１、６０２は、濃度検知センサー６０５、６０６との相対位置等のある程度の公差を考慮して、当該濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａの主走査方向の寸法よりも比較的長く構成されている。本発明では、前記主走査方向の書き出しタイミングを正確に調整した後であれば、上述した公差を考慮する必要が無くなるから、各パッチの幅を限界まで狭めることで、無駄なトナー消費量を防止するとともに、パッチ６０１、６０２の検知精度を限界まで維持することが可能となる。

前記調整手段４０４が、パッチの幅の変更を完了すると、その旨を判定手段４０３に通知して、当該通知を受けた判定手段４０３は、次の処理を行う（図５：Ｓ１０７）。

一方、Ｓ１０４において、前記パッチ間時間ＴＳ（ｓｅｃ）が前記第一の範囲内に含まれる場合には（図５：Ｓ１０４ＹＥＳ）、前記判定手段４０３は、主走査方向の書き出しタイミングにずれが生じていないと判定し、特に何もせず、次の処理に取り掛かる（図５：Ｓ１０７）。

Ｓ１０７では、前記判定手段４０３は、次に、画像形成装置１に予め設けられた温度センサーを用いて、当該画像形成装置１の環境温度を測定し、当該測定した環境温度が、基準温度を中心とする第二の範囲内に含まれるか否かを判定する（図５：Ｓ１０７）。

ここで、前記基準温度は、前記画像形成装置１が通常設置される温度、例えば、常温とされ、前記第二の範囲は、例えば、前記基準温度を中心として、当該基準温度に所定の設定値（例えば、２０度）を加算した加算値を第二の範囲の上限値とし、当該基準温度に前記設定値を減算した減算値を第二の範囲の下限値として構成される。

前記判定の結果、前記環境温度が前記第二の範囲内に含まれる場合には（図５：Ｓ１０７ＹＥＳ）、前記判定手段４０３は、主走査方向の書き出しタイミングが今後ずれる可能性がないと判定し、特に何もせず、処理を終了する。これで、前記主走査方向の書き出しタイミングの調整は終了する。

一方、Ｓ１０７において、前記判定の結果、前記環境温度が前記第二の範囲内に含まれない場合には（図５：Ｓ１０７ＮＯ）、前記判定手段４０３は、主走査方向の書き出しタイミングが今後ずれる可能性があると判定し、その旨を調整手段４０４に通知する。当該通知を受けた調整手段４０４は、前記パッチ幅を変更した第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２の両端に、当該パッチ６０１、６０２の副走査方向の寸法を狭くした線部を略主走査方向にそれぞれ延出して追加する（図５：Ｓ１０８）。

具体的には、図７（Ｂ）に示すように、前記調整手段４０４が、前記濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａの主走査方向の寸法に対応させた第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２の両端に、当該パッチ６０１、６０２の副走査方向の寸法よりも数倍狭くした寸法を有する線部７０１、７０２を追加して、当該パッチ６０１、６０２の主走査方向の寸法を、パッチ幅を狭くする前の予め設定されたパッチ６０１、６０２の主走査方向の寸法に対応するようにする。前記第一のパッチ６０１であれば、主走査方向に、両端から線部７０１が延出される。又、前記第二のパッチ６０２であれば、当該第二のパッチ６０２の軸方向、言い換えると、主走査方向に対して所定の鋭角を有する方向に、両端から線部７０２が延出される。つまり、前記調整手段４０４が、前記第一のパッチ６０１及び第二のパッチ６０２の、前記濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａよりも外の領域では線部７０１、７０２が現れることになる。

これにより、図７（Ａ）に示すように、前記パッチ幅を前記濃度検知センサー６０５、６０６の検知領域６０５ａ、６０６ａに対応させたパッチ６０１、６０２で主走査方向の書き出しタイミングを調整したり他のキャリブレーションを実行したりする方が、無駄なトナー消費量を抑える点で有利であるものの、温度変化によって、例えば、露光装置１２を含む主走査光学装置内のレンズ系の屈折率変化や線膨張に起因する主走査方向の書き出しタイミングのずれが発生するから、図７（Ｂ）に示すように、前記パッチ６０１、６０２に線部７０１、７０２を設けることで、前記主走査方向の書き出しタイミングのずれが更に生じたとしても、それを検知することが可能となる。

又、前記線部７０１、７０２は、前記パッチ６０１、６０２の副走査方向の寸法よりも数倍小さい（薄い）構成であるため、仮に、環境変化等により主走査方向の書き出しタイミングのずれが生じたとしても、色ズレ補正等のキャリブレーションの検知に対する影響を最小限に抑えることが可能となる。

Ｓ１０８において、前記調整手段４０４が、前記線部７０１、７０２の追加を完了すると、処理を終了する。これで、前記主走査方向の書き出しタイミングの調整は終了することになる。

このように、本発明は、前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションをする際に、主走査方向に沿って直線状の第一のパッチ６０１と、当該第一のパッチ６０１に対して所定の基準距離だけ空けて主走査方向に対して所定の鋭角を有する斜め状の第二のパッチ６０２とを有するパッチパターン６００を中間転写ベルトＢ１上に形成し、濃度検知センサー６０５、６０６を用いて、第一のパッチ６０１と第二のパッチ６０２との間の距離ＬＳに対応するパッチ間時間ＴＳを測定する形成測定手段４０２と、前記測定されたパッチ間時間ＴＳが前記基準距離ＬＤに対応する基準時間ＴＤを中心とする第一の範囲内に含まれるか否かを判定する判定手段４０３と、前記判定の結果、前記パッチ間時間ＴＳが前記第一の範囲内に含まれない場合に、前記パッチ間時間ＴＳと前記基準時間ＴＤとの差分に基づいて主走査方向の書き出しタイミングを調整する調整手段４０４とを備えることを特徴とする。

これにより、走査方向の書き出しタイミングを精度高く調整することが可能となる。

尚、本発明では、一つの用紙収容部２を想定したが、画像形成装置１に複数の用紙収容部が備えられている場合に、各用紙収容部２毎に前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションがなされるよう構成すると好ましい。これにより、用紙収容部２に収納される用紙は、収容時に主走査方向で多少ズレが生じているため、そのズレを各用紙収容部２毎の主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションにより解消することが可能となる。

又、本発明では、前記判定手段４０３が、前記測定した環境温度が前記第二の範囲内に含まれるか否かを判定するよう構成したが、他の構成でも構わない。例えば、環境温度に対する主走査方向の書き出しタイミングのずれは、温度の大小によって多段階に判定された方が、効率よくパッチの形態を変更し、無駄なトナー消費量を抑えることが可能となる。そのため、例えば、前記第二の範囲よりも狭い範囲の第三の範囲を更に設けて、前記判定手段４０３が、前記測定した環境温度が前記第三の範囲外であり、且つ前記第二の範囲内であるか否かを判定するよう構成しても良い。前記第二の範囲が、例えば、基準温度（中心）に対して２０度の幅を有する範囲であれば、前記第三の範囲は、例えば、基準温度に対して１０度の幅を有する範囲とされる。

又、本発明は、タッチダウン現像方式を想定したが、どのような画像形成装置でも構わない。尚、タッチダウン現像方式とは、トナー及びキャリアを含有する二成分の現像剤を担持する磁気ローラからトナーのみを転移させることにより現像スリーブ上にトナー薄層を形成させ、静電潜像が形成された感光体の表面に、前記トナー薄層からトナーを飛翔させて静電潜像をトナー像として現像する方式のことである。

又、本発明の実施形態では、画像形成装置１が各手段を備えるよう構成したが、当該各手段を実現するプログラムを記憶媒体に記憶させ、当該記憶媒体を提供するよう構成しても構わない。当該構成では、前記プログラムを画像形成装置１に読み出させ、当該画像形成装置１が前記各手段を実現する。その場合、前記記録媒体から読み出されたプログラム自体が本発明の作用効果を奏する。更に、各手段が実行するステップをハードディスクに記憶させる方法として提供することも可能である。

以上のように、本発明に係る画像形成装置及びキャリブレーション方法は、複合機はもちろん、複写機、プリンタ等に有用であり、走査方向の書き出しタイミングを精度高く調整することが可能な画像形成装置及びキャリブレーション方法として有効である。

１ 画像形成装置
４０１ キャリブレーション手段
４０２ 形成測定手段
４０３ 判定手段
４０４ 調整手段

Claims (4)

1. 光源から射出された光線を偏向器で偏向し感光体ドラムに導くことで、感光体ドラムに静電潜像を形成し、当該静電潜像に対応するトナー像を、副走査方向に回転する中間転写ベルトに転写させることで画像形成する画像形成装置であって、
   前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションをする際に、主走査方向に沿って直線状の第一のパッチと、当該第一のパッチに対して所定の基準距離だけ空けて主走査方向に対して所定の鋭角を有する斜め状の第二のパッチとを有するパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、濃度検知センサーを用いて、第一のパッチと第二のパッチとの間の距離に対応するパッチ間時間を測定する形成測定手段と、
   前記測定されたパッチ間時間が前記基準距離に対応する基準時間を中心とする第一の範囲内に含まれるか否かを判定し、更に、自装置に予め設けられた温度センサーを用いて、当該自装置の環境温度を測定し、当該測定した環境温度が、基準温度を中心とする第二の範囲内に含まれるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定の結果、前記パッチ間時間が前記第一の範囲内に含まれない場合に、前記パッチ間時間と前記基準時間との差分に基づいて、前記第一のパッチ及び第二のパッチの主走査方向の寸法を前記濃度検知センサーの検知領域の主走査方向の寸法に対応させて、当該パッチ幅を変更して、主走査方向の書き出しタイミングを調整し、前記環境温度が前記第二の範囲内に含まれない場合には、前記パッチ幅を変更した第一のパッチ及び第二のパッチの両端に、当該パッチの副走査方向の寸法を狭くした線部を略主走査方向にそれぞれ延出して追加して、主走査作方向の書き出しタイミングを調整する調整手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 自装置に複数の用紙収容部が備えられている場合に、各用紙収容部毎に前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションがなされる
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記形成測定手段は、自装置に二つの濃度検知センサーが備えられている場合に、当該二つの濃度検知センサーに対応して、二つのパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、二つのパッチパターンから測定される複数のパッチ間時間を平均化して、その平均値をパッチ間時間とする
   請求項１に記載の画像形成装置。
4. 光源から射出された光線を偏向器で偏向し感光体ドラムに導くことで、感光体ドラムに静電潜像を形成し、当該静電潜像に対応するトナー像を、副走査方向に回転する中間転写ベルトに転写させることで画像形成する画像形成装置のキャリブレーション方法であって、
   前記主走査方向の書き出しタイミングのキャリブレーションをする際に、主走査方向に沿って直線状の第一のパッチと、当該第一のパッチに対して所定の基準距離だけ空けて主走査方向に対して所定の鋭角を有する斜め状の第二のパッチとを有するパッチパターンを中間転写ベルト上に形成し、濃度検知センサーを用いて、第一のパッチと第二のパッチとの間の距離に対応するパッチ間時間を測定するステップと、
   前記測定されたパッチ間時間が前記基準距離に対応する基準時間を中心とする第一の範囲内に含まれるか否かを判定し、更に、自装置に予め設けられた温度センサーを用いて、当該自装置の環境温度を測定し、当該測定した環境温度が、基準温度を中心とする第二の範囲内に含まれるか否かを判定するステップと、
   前記判定の結果、前記パッチ間時間が前記第一の範囲内に含まれない場合に、前記パッチ間時間と前記基準時間との差分に基づいて、前記第一のパッチ及び第二のパッチの主走査方向の寸法を前記濃度検知センサーの検知領域の主走査方向の寸法に対応させて、当該パッチ幅を変更して、主走査方向の書き出しタイミングを調整し、前記環境温度が前記第二の範囲内に含まれない場合には、前記パッチ幅を変更した第一のパッチ及び第二のパッチの両端に、当該パッチの副走査方向の寸法を狭くした線部を略主走査方向にそれぞれ延出して追加して、主走査方向の書き出しタイミングを調整するステップと
   を備えることを特徴とするキャリブレーション方法。
   

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