JP6074352B2 - 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、キャリブレーションの精度向上と時間短縮を両立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。

電子写真プロセスを採用する複写機、プリンタ等の画像形成装置では、通常、画像データに対応するトナー画像（トナー像）を安定化させるために、基準となるトナーのパッチ画像（基準画像）を中間転写体（例えば、中間転写ベルト、感光体ドラム等）に転写して、当該パッチ画像のトナー濃度を濃度検出センサー等の測定手段で測定する。そして、画像形成装置は、その測定値（出力値）を用いて、印刷に用いるトナー画像のトナー濃度（トナー量）を算出し、この算出に基づいて印刷の出力条件を再設定して、適正なトナー画像の濃度になるように制御している。

このトナー画像の濃度をより安定に制御するためには、パッチ画像のトナー濃度を正確に測定（検出）する必要がある。そこで、通常、パッチ画像のトナー濃度は、測定したパッチ画像の測定値（濃度値）から、当該パッチ画像が形成された中間転写体の下地（地肌）の測定値（濃度値）を減算した減算値を、正式なパッチ画像のトナー濃度値として算出している。

ここで、上述のパッチ画像のトナー濃度値の算出方法を採用している画像形成装置において、特開２０００−２２１７３８号公報（特許文献１）には、印刷中（印字中）に生産性を極力低下させることなく、パッチ画像の測定値と、当該パッチ画像に対応する下地の測定値との位置を正確に合わせる画像形成装置が開示されている。この画像形成装置では、画像形成サイズに応じて区画されたパネル領域を複数種類設定し、所定の位置に画像形成条件制御用トナー像を形成し検知すると共に、同じ位置の下地を所定のタイミングで検知し、トナー像の検知結果を補正する。これにより、実行時間の長期化、画像形成シーケンスの複雑化をもたらすことなく、中間転写体又は転写部材保持体の地肌部分とトナー像部分を同じ位置で検出することができて、常に高画質の画像形成が可能な画像形成装置を提供できるとしている。

特開２０００−２２１７３８号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の技術では、パッチ画像の測定値と、当該パッチ画像に対応する下地の測定値との位置を正確に合わせるために、パッチ画像の検知タイミングと、下地の検知タイミングとを合わせるようにしているが、このタイミングがズレると、濃度検出センサー自体の光量変動等で、この測定値（出力特性）がバラつき、下地の測定値も印刷中に変化する可能性がある。従って、正確なパッチ画像のトナー濃度値を算出することができず、トナー画像の濃度の安定化が適切にできないという問題がある。又、画像形成サイズに応じてパネル領域を設定するために、中間転写体の一周で出力する枚数が整数となる。そのため、用紙サイズの種類によっては、必要以上に画像領域の間である紙間（非画像領域）の長さを広げる必要が生じ、生産性が極端に低下するという問題がある。

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、キャリブレーションの精度向上と時間短縮を両立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、キャリブレーション用のパッチを形成してキャリブレーションを実行する画像形成装置であって、以下の構成を採用する。

即ち、本発明は、印刷時にトナー画像を形成させる中間転写体の回転方向の一周の長さを測定する測定手段と、前記測定された中間転写体の回転方向の一周の長さと、予め設定された、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに形成することが可能なパッチの総数とに基づいて、当該パッチの回転方向の長さを算出し、前記中間転写ベルトの回転方向の長さを前記算出したパッチの回転方向の長さで区分して各パッチの位置を形成し、形成したパッチの位置に対して順番に番号を振って、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに対して各パッチの位置を示すパッチ番号とを算出する算出手段と、前記中間転写体の下地濃度を測定し、前記測定した下地濃度を各パッチ番号に対応付ける下地濃度対応手段と、前記パッチの回転方向の長さに対応してパッチを形成し、当該パッチのパッチ濃度と、当該パッチのパッチ番号に対応する下地濃度とに基づいてキャリブレーションするキャリブレーション手段とを備えることを特徴とする。

又、前記キャリブレーション手段は、印刷実行の際に、前記中間転写体の領域のうち、前記印刷に対応する画像領域以外の非画像領域に、前記パッチを前記パッチの回転方向の長さを単位として形成し、当該パッチの濃度を測定値として測定し、当該パッチの位置を示すパッチ番号に対応付けられた下地濃度を用いて、当該パッチ濃度を算出値として算出して、前記キャリブレーションを実行する。

又、前記下地濃度対応手段は、印刷実行の際に、前記中間転写体の領域のうち、前記印刷に対応する画像領域以外の非画像領域の下地濃度を測定し、前記測定した下地濃度を、当該非画像領域のパッチ番号に再度対応付ける。

又、本発明は、キャリブレーション用のパッチを形成してキャリブレーションを実行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、印刷時にトナー画像を形成させる中間転写体の回転方向の一周の長さを測定するステップと、前記測定された中間転写体の回転方向の一周の長さと、予め設定された、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに形成することが可能なパッチの総数とに基づいて、当該パッチの回転方向の長さを算出し、前記中間転写ベルトの回転方向の長さを前記算出したパッチの回転方向の長さで区分して各パッチの位置を形成し、形成したパッチの位置に対して順番に番号を振って、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに対して各パッチの位置を示すパッチ番号とを算出するステップと、前記中間転写体の下地濃度を測定し、前記測定した下地濃度を各パッチ番号に対応付けるステップと、前記パッチの回転方向の長さに対応してパッチを形成し、当該パッチのパッチ濃度と、当該パッチのパッチ番号に対応する下地濃度とに基づいてキャリブレーション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、キャリブレーションの精度向上と時間短縮を両立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。 本発明の中間転写ベルトとパッチとの関係を示す概略図（図６（Ａ））と、本発明の中間転写ベルトにパッチを形成させる際の概略図（図６（Ｂ））とである。 本発明の中間転写ベルトの一周目と二周目とに連続してパッチを形成する際の概略図（図７（Ａ））と、従来技術の中間転写ベルトの二周目からパッチを形成する際の概略図（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、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、ユーザは、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、キャリブレーションの準備をするか否かを判定する（図５：Ｓ１０１）。

ここで、前記キャリブレーションは、画像形成装置１で行われるキャリブレーションであれば、どのようなキャリブレーションでも対象になるが、例えば、濃度調整キャリブレーション、位置調整キャリブレーション等を挙げることが出来る。

又、前記キャリブレーション手段４０１が、前記キャリブレーションの準備を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、予め設けられた温度計の温度が第一の設定温度（例えば、３５度）以上又は第二の設定温度（例えば、１５度）以下になっ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、前記キャリブレーションの準備をすると判定し（図５：Ｓ１０１ＹＥＳ）、その旨を測定手段４０２に通知する。当該通知を受けた測定手段４０２は、印刷時にトナー画像を形成させる中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さを測定する（図５：Ｓ１０２）。

前記測定手段４０２が、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さを測定する方法は、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、図６（Ａ）に示すように、前記中間転写ベルトＢ１には、通常、トナー画像を形成させるタイミングを決定するために、当該中間転写ベルトＢ１の回転方向と直角方向の一端部に基準位置部材６００が予め設けられており、前記基準位置部材６００に対応して、当該基準位置部材６００を検知可能な検知部材６０１が更に備えられている。この基準位置部材６００は、前記中間転写ベルトＢ１に一箇所だけ設けられるため、前記測定手段４０２が、当該中間転写ベルトＢ１の回転に対応して、当該位置基準部材６００を検知した時点から新たに位置基準部材６００を検知した時点までに要する時間Ｔ（ｓｅｃ）を計測し、当該計測した時間Ｔ（ｓｅｃ）に、前記中間転写ベルトＢ１の回転速度Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）を乗算した乗算値を、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）とすることが可能となる。

さて、前記測定手段４０２が、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）の測定を完了すると、その旨を算出手段４０３に通知する。当該通知を受けた算出手段４０３は、前記測定された中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）と、予め設定された、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さに形成することが可能なパッチの総数Ｓ（個）とに基づいて、当該パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）と、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さに対して各パッチの位置を示すパッチ番号Ｎ（−）とを算出する（図５：Ｓ１０３）。

前記算出手段４０３が、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）（一つのパッチにおける回転方向の長さ）と、前記パッチ番号Ｎ（−）とを算出する方法は、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。

例えば、前記測定された中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）が９６０ｍｍであり、所定のメモリに予め記憶されたパッチの総数Ｓ（個）が８５個である場合、前記算出手段４０３は、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）を前記パッチの総数Ｓ（個）で除算した除算値（９６０／８５＝１１．２９４ｍｍ）を、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）とする。

ここで、前記除算値を印刷のトナー画像の解像度（６００ｄｐｉ）の単位に対応させる場合は、前記算出手段４０３が、前記除算値（１１．２９４ｍｍ）に変換係数（４２．３３＊１０００ｍｍ／ｄｐｉ）を除算した値（２６６．８＝２６６ｄｐｉ）を、前記解像度に対応するパッチの回転方向の長さＬ０（ｄｐｉ）とすることが出来る。これにより、印刷の際に、前記算出したパッチの回転方向の長さＬ０（ｄｐｉ）に対応したパッチの画像データを形成しやすくなる。

次に、前記算出手段４０３は、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の長さＬ（ｍｍ）を前記算出したパッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）で区分して、各パッチの位置を形成し、当該形成したパッチの位置に対して、当該中間転写ベルトＢ１の基準位置部材６００を最初の番号Ｎ（例えば、１番）とし、ここから順番に、前記パッチの総数Ｓ（個）に対応して番号Ｎを振っていく。尚、前記中間転写ベルトＢ１の基準位置部材６００の手前の最後のパッチの位置には、前記パッチの総数Ｓ（個）に対応するＳ番目が振られる。これにより、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の長さＬ（ｍｍ）に対応してパッチの位置を示すパッチ番号Ｎ（−）を算出することが可能となる。

前記算出手段４０３が、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）と、前記パッチ番号Ｎ（−）との算出を完了すると、その旨を下地濃度対応手段４０４に通知する。当該通知を受けた下地濃度対応手段４０４は、前記中間転写ベルトＢ１の下地濃度Ｄ０（−）を測定し、前記測定した下地濃度Ｄ０（−）を各パッチ番号Ｎ（−）に対応付ける。

前記下地濃度対応手段４０４が、前記下地濃度Ｄ０（−）を測定し、当該下地濃度Ｄ０（−）を各パッチ番号Ｎ（−）に対応付ける方法は、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。

例えば、図６（Ａ）に示すように、パッチを形成する、中間転写ベルトＢ１の回転方向に直角方向の両端に対応して、二つの濃度検知センサー６０５、６０６が予め設けられているため、先ず、前記下地濃度対応手段４０４は、前記二つの濃度検知センサー６０５、６０６を用いて、前記中間転写ベルトＢ１の基準位置部材６００から、次の基準位置部材６００が現れるまで、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）を一つの単位として、当該中間転写ベルトＢ１の回転方向の下地濃度Ｄ０（−）を測定する（図５：Ｓ１０４）。

ここで、一のパッチ番号Ｎ（−）に対して二ヵ所の下地濃度Ｄ０（−）が測定されるため、例えば、両者の平均値を、一つのパッチ番号Ｎ（−）に対する下地濃度Ｄ０（−）としてもよいし、一つのパッチ番号Ｎ（−）に対して（左右）両端の下地濃度Ｄ０（−）を対応付けて、一つのパッチ番号Ｎ（−）に対して二つのパッチ濃度を測定値として測定して、各下地濃度Ｄ０（−）を利用して、二つのパッチ濃度を算出値として算出するよう構成してもよい。

前記下地濃度対応手段４０４が、次の基準位置部材６００が現れるまで、言い換えると、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）の全てにわたって、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）を単位として下地濃度Ｄ０（−）を測定し終えると、前記算出したパッチ番号Ｎ（−）を利用して、前記基準位置部材６００に対応する最初の番号のパッチ番号Ｎ（−）（１番目）から順番に、測定した下地濃度Ｄ０（−）を対応付けていく（図５：Ｓ１０５）。尚、前記中間転写ベルトＢ１の基準位置部材６００の手前の最後のパッチ番号Ｎ（−）（Ｓ番目）には、最後に測定された下地濃度Ｄ０（−）が対応付けられる。又、前記パッチ番号Ｎ（−）と、これに対応付けられた下地濃度Ｄ０（−）は、所定のメモリに記憶される。

これにより、例えば、中間転写ベルトＢ１が環境の変化（例えば、温度変化）により、当該中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）が変動したとしても、前記キャリブレーションの準備として、その都度、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）を算出し、これに対応する下地濃度Ｄ０（−）を測定するため、上述した変動に影響されることなく、キャリブレーションを実行することが可能となり、当該キャリブレーションの精度を向上させることが可能となる。

特に、前記中間転写ベルトＢ１では、例えば、環境温度が１０度変動すると、当該中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）が１ｍｍ程度変動することが知られている。そのため、本発明のように、前記キャリブレーションの準備として、その都度、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）を決定することで、前記変動に対応することが可能となる。

又、中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さに対応する下地濃度Ｄ０（−）が、各パッチ番号Ｎ（−）に対応付けられ、中間転写ベルトＢ１のどこにパッチを形成したとしても、これに対応する下地濃度Ｄ０（−）を測定する必要が無くなる。

さて、前記下地濃度対応手段４０４が、前記下地濃度Ｄ０（−）の各パッチ番号Ｎ（−）への対応付けを完了すると、前記キャリブレーションの準備を完了した旨をキャリブレーション手段４０１に通知する。当該通知を受けたキャリブレーション手段４０１は、前記パッチ番号Ｎ（−）毎の下地濃度Ｄ０（−）を利用していつでもキャリブレーションを実行することが可能となる。

さて、例えば、ユーザーが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の上位装置から画像形成装置１に、所定の画像データに対応する画像形成の指示を送信すると、当該画像形成装置１の印刷手段４０５は、当該指示を受信して（図５：Ｓ１０６ＹＥＳ）、印刷の実行を開始する。

前記印刷手段４０５が、前記印刷を実行する際に、その旨をキャリブレーション手段４０１に通知し、当該通知を受けたキャリブレーション手段４０１は、前記中間転写ベルトＢ１の領域のうち、前記印刷に対応する画像領域以外の非画像領域に、前記キャリブレーション用のパッチを前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）を単位として形成し、当該パッチの濃度Ｄ（−）を測定値として測定し、当該パッチの位置を示すパッチ番号Ｎ（−）に対応付けられた下地濃度Ｄ０（−）を用いて、当該パッチ濃度を算出値として算出して、前記キャリブレーションを実行する。

例えば、前記印刷手段４０５が、図６（Ｂ）に示すように、前記中間転写ベルトＢ１の基準位置部材６００から、前記印刷の画像データに対応するトナー画像を形成する（図５：Ｓ１０７）。ここで、前記印刷の画像データが複数（例えば、３つ）存在する場合には、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向に沿って所定の間隔を空けて、前記画像データに対応するトナー画像を形成する。このトナー画像が形成される領域が画像領域となる。このトナー画像の間には、所定の間隔が空けられているため、この間隔に対応する領域は非画像領域となる。

ここで、上述では、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さに対応するパッチ番号Ｎ（−）、下地濃度Ｄ０（−）を既に取得済みであるため、前記キャリブレーション手段４０１は、前記印刷手段４０５と連動して、図６（Ｂ）に示すように、前記非画像領域に、前記パッチ６０２を形成する（図５：Ｓ１０８）。

そして、前記キャリブレーション手段４０１は、前記形成したパッチ６０２の濃度Ｄ（−）を、二つの濃度検知センサー６０５、６０６で測定値として測定し（図５：Ｓ１０９）、当該パッチ６０２が形成された非画像領域におけるパッチ番号Ｎ（−）から、当該パッチ６０２に対応する下地濃度Ｄ０（−）を利用して、当該パッチ濃度を算出値として算出する。

ここで、前記算出値とするパッチ濃度（−）は、通常、前記測定値とするパッチ濃度（−）から下地濃度Ｄ０（−）を減算することで算出される。この減算値に対応するパッチ濃度（−）が、通常、キャリブレーションには利用される。

前記キャリブレーション手段４０１は、前記測定されたパッチ濃度に基づいてキャリブレーションを実行する（図５：Ｓ１１０）。

例えば、現像バイアス値の大小によりトナー濃度を調整するキャリブレーションである場合は、前記キャリブレーション手段４０１が、現像バイアス値がトナー濃度に対して段階的に異なるグラフに基づいて、現像バイアス値が段階的に異なるパッチを非画像領域に形成し、そのパッチ濃度を算出する。そして、前記キャリブレーション手段４０１は、前記グラフのトナー濃度に対応する現像バイアス値を、前記算出値であるパッチ濃度（−）に対応する現像バイアス値になるように加減調整し、前記グラフを再構成する。ここで、各グラフは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂ）の各色毎にそれぞれ存在し、前記キャリブレーション手段４０１は、各色毎のグラフに対してそれぞれパッチを形成し、パッチ濃度を算出し、キャリブレーション（グラフ調整）を実行する。これにより、前記キャリブレーションが完了する。

このように、前記キャリブレーション手段４０１は、印刷実行中であっても、前記キャリブレーションを実行することが出来るため、当該キャリブレーションのために、前記中間転写ベルトＢ１を回転させて、当該中間転写ベルトＢ１にパッチを形成させる必要が無くなり、言い換えると、前記キャリブレーションはいつでも実行可能となるから、キャリブレーションに要する時間を短縮することが可能となる。

又、本発明では、中間転写ベルトＢ１のどこの領域でもキャリブレーションが実行出来ることから、次の効果もある。

即ち、図７（Ａ）に示すように、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）の整数倍（総数Ｓ倍）が、中間転写ベルトＢ１の回転方向の長さＬ（ｍｍ）に対応し、前記中間転写ベルトＢ１の一周目の最後のパッチ番号Ｎ（−）（Ｓ番目）と、前記中間転写ベルトＢ１の二周目の最初のパッチ番号Ｎ（−）（１番目）（基準位置部材６００に対応するパッチ番号）とのパッチ境界が無く、連続することになる。そのため、前記キャリブレーション手段４０１は、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）に基づいて、前記中間転写ベルトＢ１の一周目から二周目にかけて連続して、前記キャリブレーション用のパッチ６０２を連続して形成して、各パッチ６０２の濃度を測定値として測定することが可能となる。

従来であれば、図７（Ｂ）に示すように、前記パッチの回転方向の長さＬ１（ｍｍ）が、予め設定された値であり、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の長さＬ（ｍｍ）に対応して変動することが無かったため、前記中間転写ベルトＢ１の一周目の最後に形成されたパッチが、前記中間転写ベルトＢ１の二周目の最初に形成されるパッチに重複してしまう。従って、この場合、従来の画像形成装置では、前記中間転写ベルトＢ１の基準位置部材６００の検知を待った後に、前記中間転写ベルトＢ１の二周目の開始時点から、前記キャリブレーション用のパッチを形成せざるを得ず、無駄な待ち時間が生じてしまう。

本発明では、図７（Ａ）に示すように、上述した待ち時間を削除することが可能となるため、前記キャリブレーションに要する時間を更に短縮化することが可能となるのである。

このように、本発明では、印刷時にトナー画像を形成させる中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）を測定する測定手段４０２と、前記測定された中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）と、予め設定された、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さに形成することが可能なパッチの総数Ｓ（個）とに基づいて、当該パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）と、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さに対して各パッチの位置を示すパッチ番号Ｎ（−）とを算出する算出手段４０３とを備える。更に、前記中間転写ベルトＢ１の下地濃度Ｄ０（−）を測定し、前記測定した下地濃度Ｄ０（−）を各パッチ番号Ｎ（−）に対応付ける下地濃度対応手段４０４と、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）に対応してパッチを形成し、当該パッチのパッチ濃度Ｄ（−）と、当該パッチのパッチ番号Ｎ（−）に対応する下地濃度Ｄ０（−）とに基づいてキャリブレーションするキャリブレーション手段４０１とを備える。これにより、キャリブレーションの精度向上と時間短縮を両立することが可能となる。

尚、本発明の実施形態では、前記算出手段４０２が前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）と前記パッチ番号Ｎ（−）とを算出した後に、前記下地濃度対応手段４０４が前記下地濃度Ｄ０（−）をパッチ番号Ｎ（−）に対応付けるよう構成したが、他の構成でも構わない。例えば、前記測定手段４０２が、前記中間転写ベルトＢ１の回転方向の一周の長さＬ（ｍｍ）を測定している最中に、前記下地濃度対応手段４０４が、前記中間転写ベルトＢ１の下地濃度Ｄ０（−）を測定するよう構成しても構わない。これにより、前記中間転写ベルトＢ１の一周の空回転により、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）と前記中間転写ベルトＢ１の下地濃度Ｄ０（−）を同時に測定することが可能となり、キャリブレーションに要する時間を更に短縮することが可能となる。

又、本発明の実施形態では、前記キャリブレーション手段４０１が、前記キャリブレーションの準備が完了した後に、前記印刷の実行のタイミングで、当該キャリブレーションを実行するよう構成したが、他の構成でも構わない。例えば。前記キャリブレーション手段４０１が、前記キャリブレーションの準備が完了した後に、直ぐに、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）に対応してパッチを形成し、当該パッチのパッチ濃度Ｄ（−）と、当該パッチのパッチ番号Ｎ（−）に対応する下地濃度Ｄ０（−）とに基づいてキャリブレーションするよう構成しても良い。

又、本発明の実施形態では、前記キャリブレーション手段４０１が、前記非画像領域に、前記パッチの回転方向の長さＬ０（ｍｍ）に対応するパッチを形成し、キャリブレーションを実行するよう構成したが、他の構成でも構わない。例えば、前記下地濃度対応手段４０４が、所定のタイミングで、前記非画像領域の下地濃度Ｄ０（−）を測定し、前記測定した下地濃度Ｄ０（−）を、当該非画像領域のパッチ番号Ｎ（−）に再度対応付ける（更新する）よう構成しても良い。これにより、下地濃度Ｄ０（−）は、印刷回数等により変動するため、前記下地濃度対応手段４０４が、適度に、前記非画像領域を利用して、下地濃度Ｄ０（−）を更新することで、前記変動に対応して精度高いパッチ濃度を算出することが可能となる。

又、本発明は、タッチダウン現像方式を想定したが、トナー画像と、パッチによるキャリブレーションを実行する画像形成装置であれば、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、本発明では、中間転写ベルトを、トナー画像が形成される中間転写体としたが、例えば、これが感光体ドラム等であっても構わない。

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、キャリブレーションの精度向上と時間短縮を両立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 測定手段
４０３ 算出手段
４０４ 下地濃度対応手段
４０５ 印刷手段

Claims (4)

1. キャリブレーション用のパッチを形成してキャリブレーションを実行する画像形成装置であって、
   印刷時にトナー画像を形成させる中間転写体の回転方向の一周の長さを測定する測定手段と、
   前記測定された中間転写体の回転方向の一周の長さと、予め設定された、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに形成することが可能なパッチの総数に基づいて、当該パッチの回転方向の長さを算出し、前記中間転写ベルトの回転方向の長さを前記算出したパッチの回転方向の長さで区分して各パッチの位置を形成し、形成したパッチの位置に対して順番に番号を振って、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに対して各パッチの位置を示すパッチ番号とを算出する算出手段と、
   前記中間転写体の下地濃度を測定し、前記測定した下地濃度を各パッチ番号に対応付ける下地濃度対応手段と、
   前記パッチの回転方向の長さに対応してパッチを形成し、当該パッチのパッチ濃度と、当該パッチのパッチ番号に対応する下地濃度とに基づいてキャリブレーションするキャリブレーション手段と
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記キャリブレーション手段は、印刷実行の際に、前記中間転写体の領域のうち、前記印刷に対応する画像領域以外の非画像領域に、前記パッチを前記パッチの回転方向の長さを単位として形成し、当該パッチの濃度を測定値として測定し、当該パッチの位置を示すパッチ番号に対応付けられた下地濃度を用いて、当該パッチ濃度を算出値として算出して、前記キャリブレーションを実行する
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記下地濃度対応手段は、印刷実行の際に、前記中間転写体の領域のうち、前記印刷に対応する画像領域以外の非画像領域の下地濃度を測定し、前記測定した下地濃度を、当該非画像領域のパッチ番号に再度対応付ける
   請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. キャリブレーション用のパッチを形成してキャリブレーションを実行する画像形成装置のキャリブレーション方法であって、
   印刷時にトナー画像を形成させる中間転写体の回転方向の一周の長さを測定するステップと、
   前記測定された中間転写体の回転方向の一周の長さと、予め設定された、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに形成することが可能なパッチの総数に基づいて、当該パッチの回転方向の長さを算出し、前記中間転写ベルトの回転方向の長さを前記算出したパッチの回転方向の長さで区分して各パッチの位置を形成し、形成したパッチの位置に対して順番に番号を振って、前記中間転写体の回転方向の一周の長さに対して各パッチの位置を示すパッチ番号とを算出するステップと、
   前記中間転写体の下地濃度を測定し、前記測定した下地濃度を各パッチ番号に対応付けるステップと、
   前記パッチの回転方向の長さに対応してパッチを形成し、当該パッチのパッチ濃度と、当該パッチのパッチ番号に対応する下地濃度とに基づいてキャリブレーションするステップと
   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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