JP6855963B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、画像形成装置として、テスト画像を記録材料に記録し、記録材料に記録されたテスト画像の濃度を測定して、記録材料に記録されるべき本来の画像濃度と実際に記録材料に記録された画像の測定濃度との差を求め、この濃度差を補正するものが知られている（特許文献１参照）。

なお、濃度差の補正方法としては、例えば、測定濃度に基づいて、現像バイアスを変更するなどにより、現像剤像の作像条件を設定する方法がある。

特開２００４−１１４３４３号公報

ところで、ＬＥＤアレイなどの発光素子を備える露光ヘッドを備えた画像形成装置では、露光ヘッドの焦点位置がずれることがある。そして、焦点位置がずれた露光ヘッドでテスト画像を形成した場合には、形成されたテスト画像の濃度が焦点ずれの影響で変動してしまい、適切な作像条件が設定できない場合があった。

そこで、本発明は、露光ヘッドの焦点位置がずれた場合においても、作像条件を適切に設定することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は、感光体と、前記感光体を帯電させる帯電器と、前記感光体を露光する露光ヘッドと、前記感光体上の静電潜像を現像する現像器と、前記感光体上の現像剤像を転写媒体に転写する転写器と、前記転写媒体上の現像剤像の印刷濃度を検出するセンサと、制御部と、を備える。
前記露光ヘッドは、当該露光ヘッドの長手方向に配列された複数の結像レンズを有する。
前記制御部は、２値の現像剤像からなるパターン画像として、前記露光ヘッドの長手方向に対して第１角度となる線状パターンからなる印刷用パターン画像を形成可能であり、前記印刷用パターン画像を、前記長手方向に対して前記第１角度よりも小さな第２角度となる線状パターンからなる検出用パターン画像に変換する変換処理と、前記検出用パターン画像を形成し、前記センサで検出する検出処理と、前記検出処理で検出した結果に基づいて、現像剤像の作像条件を設定する作像条件設定処理と、を実行する。

長手方向に配列された複数の結像レンズを有する露光ヘッドが光軸方向で基準位置からずれた場合には、露光ヘッドから感光体に出射される光が長手方向にぼけやすくなる傾向にある。そのため、線状パターンの角度が長手方向に対して垂直に近いような、大きな角度であると、線状パターンが太くなってしまい、露光ヘッドが基準位置からずれたときの印刷濃度と、基準位置に位置するときの印刷濃度との差が大きくなる。これに対し、前述した構成では、変換処理によって、検出用パターン画像の線状パターンを長手方向に対して第１角度よりも小さな第２角度とすることで、露光ヘッドが基準位置からずれたときの印刷濃度と、基準位置に位置するときの印刷濃度との差を小さくすることができる。そのため、このような検出用パターン画像の印刷濃度に基づいて、現像剤像の作像条件を設定することで、露光ヘッドの焦点位置がずれた場合においても作像条件を適切に設定することができる。

本発明によれば、露光ヘッドの焦点位置がずれた場合においても、作像条件を適切に設定することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。 トップカバーを開いた状態のカラープリンタを示す図である。 退避位置に位置する露光ヘッドとドラムユニットを示す図である。 基準位置に位置する露光ヘッドとドラムユニットを示す図である。 レンズアレイと光の関係を示す図である。 制御部と関連する各構成を示すブロック図である。 印刷用パターン画像を示す図である。 検出用パターン画像を示す図である。 制御部の動作を示すフローチャートである。 現像バイアス設定を示すフローチャートである。 目標濃度と露光濃度の関係を示すグラフである。 検出用パターン画像の変形例を示す図である。

次に、本発明の一実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、まず、画像形成装置の一例としてのカラープリンタ１の概略構成を簡単に説明した後、本発明の特徴部分の構成について詳細に説明する。

また、以下の説明において、方向は、図１に示す方向で説明する。すなわち、図１における左側を「前」、右側を「後」とし、奥側を「左」、手前側を「右」とする。また、図１における上側を「上」、下側を「下」とする。

図１に示すように、カラープリンタ１は、本体筐体１０と、トップカバー１１と、本体筐体１０内に設けられた給紙部２０および画像形成部３０とを備えている。また、本体筐体１０内には、本体筐体１０内の温度を検出する温度センサ１３と、センサの一例としてのパッチ検出センサ７５と、制御部８００と、が設けられている。

トップカバー１１は、本体筐体１０の上部に配置され、後側の回動軸１１Ａを中心として本体筐体１０に対し回動可能に設けられており、本体筐体１０の上部に形成された開口１０Ａを開閉する。具体的には、トップカバー１１は、開口１０Ａを閉鎖する閉鎖位置（図１の位置）と、開口１０Ａを開放する開放位置（図２の位置）とに移動可能となっている。

給紙部２０は、本体筐体１０内の下部に設けられ、用紙Ｐを収容する給紙トレイ２１と、給紙トレイ２１から用紙Ｐを画像形成部３０に供給する用紙供給機構２２とを備えている。給紙トレイ２１内の用紙Ｐは、用紙供給機構２２によって１枚ずつ分離されて画像形成部３０に供給される。

画像形成部３０は、４つの露光ヘッド４０と、４つのプロセスカートリッジＰＣと、転写ユニット７０と、定着ユニット８０とを備えている。

露光ヘッド４０は、その先端に発光素子と結像レンズを有し、トップカバー１１から吊り下げられるようにトップカバー１１（詳しくは、後述するホルダ１２）に保持されており、トップカバー１１を閉じた状態において、後述する感光体５１の上方に対向して配置されている。具体的に、露光ヘッド４０は、トップカバー１１の開閉によって、感光体５１に接近した基準位置（図１の位置）と、当該基準位置よりも感光体５１から離れた退避位置（図２の位置）との間を移動可能となっている。この露光ヘッド４０は、発光素子が画像データに基づいて明滅することで、感光体５１の表面を露光する。なお、露光ヘッド４０の構造については、後で詳述する。

各プロセスカートリッジＰＣは、トップカバー１１と給紙トレイ２１との間で前後方向に沿って並列配置されている。各プロセスカートリッジＰＣは、トップカバー１１が開かれた状態において（図２参照）、本体筐体１０の開口１０Ａを通して着脱可能となっている。プロセスカートリッジＰＣは、ドラムユニット５０と、現像器の一例としての現像カートリッジ６０とを備えている。現像カートリッジ６０は、ドラムユニット５０に着脱可能となっている。

ドラムユニット５０は、円筒状の感光体ドラムである感光体５１と、感光体５１を帯電させるスコロトロン方式の帯電器５２と、現像カートリッジ６０を感光体５１に向けて付勢する押圧バネ５３と、クリーニングローラ５４と、感光体５１等を支持するドラムフレーム５５とを備えている。

現像カートリッジ６０は、トナーを収容するトナー収容部６１と、トナー収容部６１内のトナーを感光体５１に供給する現像ローラ６２とを主に備えている。トナーは、感光体５１上の静電潜像を現像する現像剤である。各現像カートリッジ６０のトナー収容部には、前から順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーが収容されている。

転写ユニット７０は、給紙トレイ２１とプロセスカートリッジＰＣとの間に設けられている。転写ユニット７０は、駆動ローラ７１と、従動ローラ７２と、転写媒体の一例としての無端状の搬送ベルト７３と、転写器の一例としての４つの転写ローラ７４とを備えている。搬送ベルト７３は、駆動ローラ７１と従動ローラ７２の間に張設されている。搬送ベルト７３は、外側の面が各感光体５１に接しており、その内側には各転写ローラ７４が各感光体５１との間で搬送ベルト７３を挟持するように配置されている。

搬送ベルト７３の後斜め下方には、パッチ検出センサ７５が設けられている。パッチ検出センサ７５は、搬送ベルト７３上に形成される濃度補正のためのトナー像の印刷濃度を検出するセンサであり、搬送ベルト７３の後部に対向して配置されている。なお、以下の説明では、搬送ベルト７３上に形成される濃度補正のためのトナー像を、「パッチ」とも称する。パッチ検出センサ７５は、ＬＥＤなどの発光素子と、フォトトランジスタなどの受光素子とを備えた光反射型のセンサであり、パッチに光を照射して反射光を検出している。

定着ユニット８０は、プロセスカートリッジＰＣおよび転写ユニット７０の後方に設けられ、加熱ローラ８１と、加熱ローラ８１に向けて押圧される加圧ローラ８２とを備えている。

このような画像形成部３０では、感光体５１の表面が、帯電器５２により一様に帯電された後、露光ヘッド４０によって露光されることで、感光体５１上に画像データに基づく静電潜像が形成される。そして、現像ローラ６２に電圧を印加することで、現像ローラ６２から感光体５１にトナーが供給され、静電潜像が可視像化されて感光体５１上にトナー像が形成される。現像ローラ６２に印加する電圧を現像バイアスとも表記する。つまり、現像カートリッジ６０は、感光体５１上の静電潜像を現像している。

各感光体５１上に形成されたトナー像は、転写ローラ７４によって、搬送ベルト７３上を搬送される用紙Ｐ上に順次重ね合わせて転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは、加熱ローラ８１と加圧ローラ８２の間を搬送されることでトナー像が熱定着される。その後、用紙Ｐは、搬送ローラ９１によって本体筐体１０内から外部に排出され、トップカバー１１の上面に形成された排紙トレイ１１Ｂ上に載置される。

次に、感光体５１周りの構造および露光ヘッド４０の構造について詳細に説明する。
図３に示すように、本実施形態では、感光体５１の回転軸線Ｘ１は、左右方向に延びている。以下の説明では、回転軸線Ｘ１の延びる方向、つまり左右方向を、単に「回転軸線方向」とも称する。

感光体５１は、回転軸線方向の各端部が回転支持部材５００によって回転可能に支持されている。感光体５１の一端側と他端側に配置される各回転支持部材５００は、ドラムフレーム５５によって支持されている。

感光体５１は、円筒状の素管５１Ａと、素管５１Ａの内周面に嵌合する２つの嵌合部材４００とを備えている。素管５１Ａは、金属などの導電性の材料からなっている。素管５１Ａの外周面には、感光層が形成されている。

嵌合部材４００は、素管５１Ａの回転軸線方向の一端側と他端側にそれぞれ設けられている。嵌合部材４００は、樹脂からなっている。嵌合部材４００は、素管５１Ａの内周面に嵌り込むことで、素管５１Ａとともに回転可能となっている。嵌合部材４００は、素管５１Ａの端面Ａ１よりも回転軸線方向の内側に位置する嵌合部４１０と、素管５１Ａの端面Ａ１よりも回転軸線方向の外側に位置する露出部４２０とを一体に有している。

嵌合部４１０は、略円柱状に形成されている。嵌合部４１０は、素管５１Ａの内周面に嵌合している。

露出部４２０は、回転支持部材５００に支持される被支持部４２１と、被支持部４２１の外周面から径方向外側に突出するフランジ部４２２とを有している。被支持部４２１は、略円柱状に形成されている。被支持部４２１の外径は、素管５１Ａの外径よりも小さくなっている。

フランジ部４２２は、略円板状に形成されている。フランジ部４２２は、回転軸線方向において、被支持部４２１と嵌合部４１０との間に配置されている。フランジ部４２２は、素管５１Ａの端面Ａ１に接触している。フランジ部４２２の外径は、素管５１Ａの外径より大きくなっている。

回転支持部材５００は、嵌合部材４００の被支持部４２１の外周面を回転可能に支持する部材である。回転支持部材５００は、樹脂からなる滑り軸受として構成されている。回転支持部材５００は、素管５１Ａよりも回転軸線方向の外側に位置している。

回転支持部材５００は、露光ヘッド４０に当接する当接面５３１を有している。当接面５３１は、素管５１Ａの表面よりも径方向外側に位置している。詳しくは、当接面５３１は、嵌合部材４００のフランジ部４２２の外周面よりも露光ヘッド４０側に向けて径方向外側に突出している。

露光ヘッド４０は、第１フレーム１００および第２フレーム２００と、第２フレーム２００とドラムユニット５０の間に配置される間隔調整部材３００とを備えている。

第１フレーム１００および第２フレーム２００は、樹脂からなっている。第１フレーム１００は、左右方向に長い略直方体状のベース部１１０と、ベース部１１０の左右方向の各端面から左右方向外側に延出する２つの延出部１２０とを一体に有している。ベース部１１０は、樹脂製であり、上下方向に開口している。

ベース部１１０内には、ＬＥＤアレイ１０１が設けられている。ベース部１１０の下方の開口には、ＬＥＤアレイ１０１からの光を感光体５１の表面に結像させる光学部材であるレンズアレイ１０２が設けられている。

ＬＥＤアレイ１０１は、回転軸線方向に並んだ複数の発光部を有する半導体素子であり、各発光部が順次点灯することにより感光体５１を走査露光する。なお、以下の説明では、回転軸線方向に並んだ複数の発光部によって感光体５１を回転軸線方向に走査する方向を主走査方向と称する。また、ＬＥＤアレイ１０１から出射される光の光軸方向を、単に「光軸方向」と称する。さらに、光軸方向と主走査方向とに直交する方向を、副走査方向と称する。なお、本実施形態では、主走査方向は、左右方向や露光ヘッド４０の長手方向と略一致し、副走査方向は、前後方向と略一致し、光軸方向は、上下方向と略一致している。

図５に示すように、レンズアレイ１０２は、露光ヘッド４０の長手方向に配列された複数の結像レンズ１０２Ａを有している。複数の結像レンズ１０２Ａは、円柱状の屈折率分布型のレンズからなり、主走査方向において、千鳥状に２列に並んでいる。ＬＥＤアレイ１０１の１つの発光部から出た光は、拡散光であり、複数の結像レンズ１０２Ａの端面に入射し、感光体５１の表面の１箇所に正立等倍像として結像される。

ここで、レンズアレイ１０２は、複数の結像レンズ１０２Ａが副走査方向より主走査方向の方が長く配列されているため、ＬＥＤアレイ１０１の１つの発光部から出た光に対応する開口絞りは、主走査方向の幅が、副走査方向の幅よりも大きくなっている。そのため、図に示すように、ＬＥＤアレイ１０１の１つの発光部から出た光は、レンズアレイ１０２上において、主走査方向の幅Ｂ１が副走査方向の幅Ｂ２よりも小さくなっている。光は、開口絞りの幅が大きいほうが、像面での焦点深度が浅くなるため、本実施形態では、焦点がずれた場合には、主走査方向にぼけやすくなっている。

延出部１２０は、ベース部１１０の左右の端部の上部に位置している。延出部１２０は、第２フレーム２００によって支持されている。

第２フレーム２００は、第１フレーム１００を支持する樹脂製のフレームであり、トップカバー１１に回動可能に支持される樹脂製のホルダ１２によって吊り下げられた状態で支持されている。第２フレーム２００は、左右方向に長い略矩形のベース部２１０と、第１フレーム１００の回転軸線方向の両端部を支持する２つの突出部２２０とを一体に有している。

ベース部２１０は、第１凹部２１１と、第２凹部２１２と、孔２１３とを有している。孔２１３は、左右方向に間隔を空けて２つ設けられている。各孔２１３は、ベース部２１０の左右方向の中央に対して左右対称に配置されている。各孔２１３は、ベース部２１０を前後方向に貫通している。

ホルダ１２は、ベース部２１０を吊り下げるフック１２Ａを、各孔２１３に対応する位置にそれぞれ有している。各フック１２Ａの先端は、前後方向内側に突出して、各孔２１３に係合している。

第１凹部２１１は、ホルダ１２側に向けて開口する凹部である。第１凹部２１１は、左右の２つの孔２１３よりも左右方向外側に１つずつ形成されている。第１凹部２１１の底面とホルダ１２との間には、付勢部材である圧縮コイルバネＳＰが設けられている。圧縮コイルバネＳＰは、露光ヘッド４０を感光体５１に向けて付勢している。

第２凹部２１２は、前後方向の一方側に向けて開口する凹部である。第２凹部２１２は、左右の第１凹部２１１よりも左右方向外側に１つずつ形成されている。詳しくは、第２凹部２１２は、ベース部２１０の左右方向の中央よりも端部に近い位置に配置されている。第２凹部２１２の下側の壁は、間隔調整部材３００を支持する支持壁２１４となっている。

各突出部２２０は、ベース部２１０の下面から感光体５１側に突出している。第１フレーム１００の延出部１２０は、樹脂バネ７００によって突出部２２０に取り付けられている。

間隔調整部材３００は、基準位置における露光ヘッド４０と感光体５１との光軸方向の距離を調整するための部材であり、１つの当接部材３１０と、２枚のスペーサ３２０とを備えている。当接部材３１０は、回転支持部材５００の当接面５３１に当接することで、レンズアレイ１０２から感光体５１までの光軸方向の距離を規定している。

当接部材３１０は、樹脂からなっている。当接部材３１０は、支持壁２１４によって、光軸方向に移動可能に支持されている。スペーサ３２０は、当接部材３１０と支持壁２１４との間に配置されている。スペーサ３２０の枚数は、寸法誤差に応じて適宜決定される。

以上のように構成された間隔調整部材３００は、露光ヘッド４０が退避位置に位置する状態において、第２フレーム２００から吊り下げられた状態で支持されている。図４に示すように、露光ヘッド４０が基準位置に位置する状態においては、上側のスペーサ３２０が支持壁２１４に接触している。詳しくは、露光ヘッド４０を退避位置から基準位置に向けて移動させていくと、最初に、当接部材３１０が回転支持部材５００の当接面５３１に当接することで、当接部材３１０の移動が止められる。その後は、移動が止められた当接部材３１０に対して第２フレーム２００が近づくように移動していき、支持壁２１４がスペーサ３２０に当接したときに、第２フレーム２００の移動が止められて、露光ヘッド４０が光軸方向に位置決めされる。

図６に示すように、制御部８００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力回路を備えており、外部のコンピュータ９００から出力されてくる印刷ジョブと、各センサ１３，７５から出力されてくる情報と、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムやデータに基づいて各種演算処理を行うことによって、制御を実行する。具体的に、制御部８００は、ＣＰＵなどの演算部８１０と、現像ローラ６２、露光ヘッド４０等を制御する制御回路８２０と、メモリ８３０とを備えている。制御部８００は、メモリ８３０に記憶されているプログラムに基づいて動作することで、印刷制御や濃度補正を実行する。

制御部８００は、コンピュータ９００から出力されてくる印刷ジョブに基づいて、用紙Ｐに画像を形成する印刷制御を実行する機能を有している。詳しくは、制御部８００は、印刷制御を実行する際において、用紙Ｐに画像を印刷する場合には、この画像の印刷濃度が所定の目標濃度となるように、図７に例示するような、異なる露光濃度の複数の印刷用パターン画像の中から１つの印刷用パターン画像を選択する。印刷用パターン画像は、２値の画像からなっている。露光濃度は、印刷用パターン画像において、露光される画素の面積率をいう。

ここで、印刷濃度とは、現像ローラ６２によって現像されたトナー像の濃度であって、パッチ検出センサ７５で検出された濃度をいう。また、目標濃度とは、印刷指令で指示されている目標の濃度をいう。制御部８００は、例えば、印字指令で指示された目標濃度が２０％である場合には、２０％の露光濃度の印刷用パターン画像を選択し、この印刷用パターン画像で印刷制御を実行する。ただし、後述する階調設定処理により、目標濃度と露光濃度との関係が変更される。例えば、目標濃度２０％に対して露光濃度２０％の印刷用パターン画像が関連付けられた状態から、目標濃度２０％に対して露光濃度１０％の印刷用パターン画像が関連付けられた状態に変更された場合には、目標濃度２０％で画像形成する際、露光濃度１０％の印刷用パターン画像で画像形成が実行される。

制御部８００は、前述したように複数の印刷用パターン画像の中から目標濃度に対応した１つの印刷用パターン画像を選択した後、当該印刷用パターン画像を用いて露光・現像を行うことで、感光体５１上に目標濃度のトナー像を形成する。

なお、各印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５は、露光濃度２０，４０，６０，８０，１００％に対応し、予めメモリ８３０に記憶されている。ここで、図７では、各露光濃度２０，４０，６０，８０，１００％に対応した印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５を例示しているが、実際には、これ以外の露光濃度、例えば９０％などの露光濃度に対応した印刷用パターン画像も予めメモリ８３０に記憶されている。ここで、図７に示す印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのうち１色に対応した印刷用パターン画像を示すものとする。

露光濃度２０％に対応した第１印刷用パターン画像Ｐ１は、複数の単位画像Ｇ１を有している。各単位画像Ｇ１は、主走査方向および副走査方向において、互いに離れており、それぞれ異なる位置に配置されている。単位画像Ｇ１は、主走査方向の長さが副走査方向の長さよりも大きくなっている。

露光濃度４０％に対応した第２印刷用パターン画像Ｐ２は、複数の線状パターンＧ２からなっている。

露光濃度６０％に対応した第３印刷用パターン画像Ｐ３は、複数の線状パターンＧ３からなっている。

露光濃度８０％に対応した第４印刷用パターン画像Ｐ４は、複数の線状パターンＧ４からなっている。
パターンＧ１〜Ｇ４の角度θは、基準線ＬＢに対して４５°以上となっている。詳しくは、パターンＧ１〜Ｇ４に沿った直線Ｌの基準線ＬＢに対する角度θは、４５°以上となっている。以下、角度θを、第１角度θとも称する。なお、図７に示す印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５はある１色に対応した印刷用パターン画像を示しているが、異なる色に対応したパターン画像はパターンの形状、あるいは角度θが異なってもよい。

露光濃度１００％に対応した第５印刷用パターン画像Ｐ５は、１個の単位画像Ｇ５を有した構成となっている。単位画像Ｇ５は、第５印刷用パターン画像Ｐ５が形成される領域をすべて埋めるように構成されている。

図６に戻って、制御部８００は、現像バイアス設定と、階調設定処理と、を実行する機能を有している。詳しくは、制御部８００は、後で詳述する各種条件に基づいて、現像バイアス設定のみを行うモードと、現像バイアス設定と階調設定処理の両方を行うモードとを実行可能となっている。

現像バイアス設定において、制御部８００は、変換処理と、検出処理と、作像条件設定処理とを実行する。変換処理において、制御部８００は、前述した第２印刷用パターン画像Ｐ２を、図８に示す検出用パターン画像ＰＤに変換している。詳しくは、制御部８００は、変換処理において、第２印刷用パターン画像Ｐ２を９０°回転させることで、第２印刷用パターン画像Ｐ２を検出用パターン画像ＰＤに変換している。

検出用パターン画像ＰＤは、複数の線状パターンＧＤからなっている。各線状パターンＧＤは、露光ヘッド４０の長手方向に対して第１角度θよりも小さな第２角度θＤで傾斜している。詳しくは、パターンＧＤに沿った直線ＬＤと、基準線ＬＢのなす角である第２角度θＤは、４５°以下となっている。

検出処理において、制御部８００は、検出用パターン画像ＰＤを搬送ベルト７３上に形成し、搬送ベルト７３上の検出用パターン画像ＰＤをパッチ検出センサ７５で検出している。詳しくは、検出処理において、制御部８００は、２種類の現像バイアスを用いて、２つの検出用パターン画像ＰＤを形成する。より詳しくは、制御部８００は、検出用パターン画像ＰＤを用いて感光体５１上に２つの静電潜像を形成し、２つの静電潜像に対して２種類の現像バイアスでそれぞれ現像を行うことで、感光体５１上に２種類の印刷濃度のパッチを形成する。その後、制御部８００は、各パッチを感光体５１から搬送ベルト７３に転写し、搬送ベルト７３上の各パッチをパッチ検出センサ７５で検出する。

作像条件設定処理において、制御部８００は、検出処理で検出した結果に基づいて、現像剤像の作像条件の一例としての現像バイアスを設定する。詳しくは、制御部８００は、パッチ検出センサ７５で検出した各パッチからの反射光の強度を印刷濃度に換算し、２種類の印刷濃度と２種類の現像バイアスとに基づいて印刷濃度が目標濃度になる現像バイアスを算出し、算出した現像バイアスを前回の現像バイアスに代えて設定する。

階調設定処理は、目標濃度と印刷用パターン画像との関係を変更するための処理である。制御部８００は、作像条件設定処理によって設定した現像バイアスで印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５を形成し、印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５をパッチ検出センサ７５で検出することで得られる検出濃度、つまり印刷濃度に基づいて、階調設定処理を実行する。

詳しく説明すると、制御部８００は、露光濃度２０，４０，６０，８０，１００％に対応した各印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５を用いて感光体５１上に５つの静電潜像を形成し、各静電潜像に対して、そのときに設定されている現像バイアスで現像を行うことで、５種類の印刷濃度のパッチを形成する。その後、制御部８００は、感光体５１から搬送ベルト７３に転写された各パッチをパッチ検出センサ７５で検出する。制御部８００は、階調設定処理において、各パッチからの反射光の強度をそれぞれ印刷濃度に換算する。そして、制御部８００は、算出した各印刷濃度を、それぞれ対応する露光濃度と比較し、比較した印刷濃度と露光濃度が異なる場合には、印刷濃度と露光濃度の関係を補正することで、目標濃度と印刷用パターン画像の関係を変更する。なお、この補正の詳細は、後で説明する。

メモリ８３０は、前述した各印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５を記憶する他、制御に用いる各種閾値や、制御部８００を動作させるためのプログラムなどを記憶している。

次に、制御部８００の動作について詳細に説明する。
図９に示すように、制御部８００は、まず、印刷指令があるか否かを判断する（Ｓ１）。ステップＳ１において印刷指令があると判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、温度センサ１０３によって温度を検出し（Ｓ２）、今回検出した温度と前回検出した温度との差が所定値以上か否かを判断することで、前回の印刷制御からの温度変化が大きいか否かを判断する（Ｓ３）。

ステップＳ３において温度変化が大きいと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、現像バイアス設定を実行する（Ｓ４）。図１０に示すように、制御部８００は、現像バイアス設定において、まず、第２印刷用パターン画像Ｐ２を検出用パターン画像ＰＤに変換する変換処理を行う（Ｓ２１）。

ステップＳ２１の後、制御部８００は、検出用パターン画像ＰＤを搬送ベルト７３に形成し（Ｓ２２）、搬送ベルト７３上の検出用パターン画像ＰＤをパッチ検出センサ７５で検出する（Ｓ２３）。ステップＳ２３の後、制御部８００は、パッチ検出センサ７５での検出結果に基づいて現像バイアスを設定する作像条件設定処理を実行して（Ｓ２４）、本制御を終了する。

図９に戻って、ステップＳ４の後、または、ステップＳ３においてＮｏと判断した後、制御部８００は、印刷用パターン画像を用いて印刷制御を実行する（Ｓ５）。

詳しくは、ステップＳ５において、制御部８００は、用紙Ｐの所定部分を印刷する場合には、印刷指令で指示されている所定部分の印刷濃度に対応した露光濃度の印刷用パターン画像を選択し、選択した印刷用パターン画像を用いて印刷制御を実行する。例えば、印刷指令で指示されている所定部分の印刷濃度が２０％であるときには、制御部８００は、露光濃度２０％に対応した第１印刷用パターン画像Ｐ１を選択し、この第１印刷用パターン画像Ｐ１を用いて所定部分の印刷を行う。ステップＳ５の後、つまり印刷制御が終了した後、制御部８００は、本制御を終了する。

ステップＳ１において印刷指令がないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、プロセスカートリッジＰＣが交換されたか否かを判断する（Ｓ６）。ステップＳ６においてプロセスカートリッジＰＣが交換されていないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、ユーザによる印刷濃度の補正指令がなされたか否かを判断する（Ｓ７）。ここで、ユーザによる印刷濃度の補正指令は、例えば、ユーザがコンピュータ９００を操作することでコンピュータ９００から出力される補正指令であってもよいし、ユーザがカラープリンタ１に設けられる図示せぬ操作パネルを操作することによって操作パネルから出力される補正指令であってもよい。

ステップＳ７において補正指令がないと判断した場合には（Ｎｏ）、制御部８００は、本制御を終了する。ステップＳ７において補正指令があると判断した場合や（Ｙｅｓ）、ステップＳ６においてプロセスカートリッジＰＣの交換があったと判断した場合には（Ｙｅｓ）、制御部８００は、現像バイアス設定を実行する（Ｓ８）。なお、ステップＳ８における現像バイアス設定は、ステップＳ４の現像バイアス設定と同じ処理であるため、説明は省略する。ステップＳ８の後、制御部８００は、５種類の露光濃度２０〜１００％に対応した５個の印刷用パターン画像Ｐ１〜Ｐ５を用いて搬送ベルト７３上に５個のパッチを形成する（Ｓ９）。

ステップＳ９の後、制御部８００は、パッチ検出センサ７５を用いて各パッチの印刷濃度を検出する（Ｓ１０）。ステップＳ１０の後、制御部８００は、検出した各印刷濃度と各露光濃度とを比較し、検出した印刷濃度と、当該印刷濃度に対応する露光濃度とが異なる場合には、階調設定処理を実行して（Ｓ１１）、本制御を終了する。

ここで、ステップＳ１１において、階調設定処理を過去に１回も行っていない場合には、図１１に２点鎖線で示すように、目標濃度と露光濃度とが同じ値となっている。ここで、図１１に示すグラフは、目標濃度と露光濃度の関係を示すグラフ、つまり、所定の目標濃度で印刷する場合には、所定の目標濃度に対応した所定の露光濃度の印刷用パターンが選択されることを示すグラフである。

階調設定処理において、例えば、図に黒丸で示すように、露光濃度２０％に対応した第１印刷用パターン画像Ｐ１を用いて形成したパッチをパッチ検出センサ７５で検出した際に、そのパッチの印刷濃度が１０％となってしまった場合には、制御部８００は、第１印刷用パターン画像Ｐ１を目標濃度１０％に対応するパターン画像として記憶し直す。つまり、次回の印刷制御において、目標濃度１０％で画像形成する場合には、露光濃度２０％に対応した第１印刷用パターン画像Ｐ１で画像形成を行えば、印刷濃度が１０％になるため、制御部８００は、目標濃度１０％に対して露光濃度２０％の第１印刷用パターン画像Ｐ１を関連付ける。すなわち、制御部８００は、目標濃度と印刷用パターン画像との関係を変更する。

また、階調設定処理において、露光濃度４０％の第２印刷用パターン画像Ｐ２がパッチ検出センサ７５で検出されたときの印刷濃度が４０％である場合、つまり目標濃度、露光濃度および印刷濃度が一致する場合には、図に破線で示すように、目標濃度と露光濃度の関係を線形補間する。これにより、例えば、次回の印刷制御において、目標濃度２０％でパッチを形成する場合には、目標濃度２０％のラインと図の破線との交点に相当する露光濃度Ｘに対応した印刷用パターン画像が選択されるので、当該印刷用パターン画像により適正な印刷濃度で印刷することができる。これにより、印刷指令で指示されている目標の濃度に基づいて階調を良好に表現することができる。

以上によれば、本実施形態において以下のような効果を得ることができる。
露光ヘッド４０が光軸方向で基準位置からずれた場合には、露光ヘッド４０の長手方向にぼけやすくなる傾向にあるため、第２印刷用パターン画像Ｐ２のように、線状パターンＧ２の角度が長手方向に対して垂直に近いような、大きな第１角度θであると、線状パターンＧ２が太くなってしまい、露光ヘッド４０が基準位置からずれたときの濃度と、基準位置に位置するときの濃度との差が大きくなる。これに対し、検出用パターン画像ＰＤの線状パターンＧＤを長手方向に対して第１角度θよりも小さな第２角度θＤとすることで、露光ヘッド４０が基準位置からずれたときの濃度と、基準位置に位置するときの濃度との差を小さくすることができる。そのため、このような検出用パターン画像ＰＤの濃度に基づいて、現像バイアスを設定することで、露光ヘッド４０の焦点位置がずれた場合においても現像バイアスを適切に設定することができる。

第２印刷用パターン画像Ｐ２を９０°回転させて検出用パターン画像ＰＤとすることで、変換前後のパターン画像の形状自体が変わらないので、変換によって露光濃度に誤差が生じるのを抑えることができる。

作像条件として現像バイアスを設定したので、濃度補正を良好に行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、以下に例示するように様々な形態で利用できる。以下の説明においては、前記実施形態と略同様の構造となる部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。

前記実施形態では、変換処理において、第２印刷用パターン画像Ｐ２を、長手方向に対して第２角度θＤで傾斜した線状パターンＧＤからなる検出用パターン画像ＰＤに変換したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１２に示すように、変換処理において、第２印刷用パターン画像Ｐ２を、長手方向に平行な線状パターンＧｄからなる検出用パターン画像Ｐｄに変換してもよい。このように検出用パターン画像Ｐｄの線状パターンＧｄを長手方向に対して平行とすることで、露光ヘッド４０が基準位置からずれた場合であっても、基準位置に位置するときと略同じ濃度にすることができる。

前記実施形態では、変換処理の対象となる印刷用パターン画像を、露光濃度４０％に対応した第２印刷用パターン画像Ｐ２としたが、本発明はこれに限定されず、どのような露光濃度に対応した印刷用パターン画像を変換処理の対象としてもよい。例えば、変換処理の対象は、５０％以下の露光濃度に対応した印刷用パターン画像であってもよいし、３０〜４５％の露光濃度に対応した印刷用パターン画像であってもよい。

前記実施形態では、第１角度θを４５°よりも大きな角度としたが、本発明はこれに限定されず、第１角度θは、４５°以下であってもよい。

前記実施形態では、作像条件設定処理で設定する作像条件として現像バイアスを例示したが、本発明はこれに限定されず、作像条件は、例えば、帯電バイアス、露光強度、転写バイアスなどであってもよい。

前記実施形態では、現像バイアス設定を実行するときに変換処理を実行したが、変換処理を実行せずに現像バイアス設定を実行してもよい。一例として、一度変換処理を実行して現像バイアスを設定した後、変換処理を行わずに第２印刷用パターン画像Ｐ２の印刷濃度を検出してメモリ８３０に記憶し、次回の現像バイアス設定では変換処理を行わずにに第２印刷用パターン画像Ｐ２の印刷濃度に基づいて現像バイアス設定を行ってもよい。

前記実施形態では、間隔調整部材として、回転支持部材５００の当接面５３１に当接する間隔調整部材３００を例示したが、本発明はこれに限定されず、間隔調整部材は、例えば、露光ヘッドに回転可能に設けられ、感光体ドラムに接触するローラであってもよい。

前記実施形態では、感光体として感光体５１を例示したが、本発明はこれに限定されず、感光体は、例えばベルト状の感光体であってもよい。

前記実施形態では、帯電器としてスコロトロン方式の帯電器５２を例示したが、本発明はこれに限定されず、帯電器は、例えば、コロトロン方式の帯電器であってもよいし、感光体に接触する帯電ローラであってもよい。

前記実施形態では、露光ヘッドとしてＬＥＤを備えた露光ヘッド４０を例示したが、本発明はこれに限定されず、露光ヘッドは、例えばＥＬ（エレクトロ・ルミネッセンス）素子や蛍光体などのＬＥＤ以外の発光部を備えたものであってもよい。

前記実施形態では、転写器として転写ローラ７４を例示したが、本発明はこれに限定されず、転写器は、導電性ブラシや導電性板バネなど、転写バイアスが印加されるものであればよい。

前記実施形態では、転写媒体として搬送ベルト７３を例示したが、本発明はこれに限定されず、転写媒体は、例えば用紙などであってもよい。

前記実施形態では、カラープリンタ１に本発明を適用したが、本発明はこれに限定されず、その他の画像形成装置、例えばモノクロのプリンタ、複写機、複合機などに本発明を適用してもよい。

また、前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

１ カラープリンタ
４０ 露光ヘッド
５１ 感光体ドラム
５２ 帯電器
６０ 現像カートリッジ
７４ 転写ローラ
７５ パッチ検出センサ
８００ 制御部
Ｇ２ 線状パターン
ＧＤ 線状パターン
Ｐ２ 第２印刷用パターン画像
ＰＤ 検出用パターン画像
θ 第１角度
θＤ 第２角度

Claims (7)

1. 感光体と、
   前記感光体を帯電させる帯電器と、
   前記感光体を露光する露光ヘッドと、
   前記感光体上の静電潜像を現像する現像器と、
   前記感光体上の現像剤像を転写媒体に転写する転写器と、
   前記転写媒体上の現像剤像の印刷濃度を検出するセンサと、
   制御部と、を備え、
   前記露光ヘッドは、当該露光ヘッドの長手方向に配列された複数の結像レンズを有し、
   前記制御部は、
   ２値の画像からなり、所定の露光濃度のパターン画像として、前記露光ヘッドの長手方向に対して第１角度となる線状パターンからなる印刷用パターン画像を形成可能であり、
   前記印刷用パターン画像を、前記長手方向に対して前記第１角度よりも小さな第２角度となる線状パターンからなる検出用パターン画像に変換する変換処理と、
   前記検出用パターン画像を形成し、前記センサで検出する検出処理と、
   前記検出処理で検出した結果に基づいて、現像剤像の作像条件を設定する作像条件設定処理と、を実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１角度は、４５°よりも大きく、前記第２角度は、４５°以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記変換処理において、前記印刷用パターン画像を９０°回転させることで、前記印刷用パターン画像を前記検出用パターン画像に変換することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記変換処理において、前記印刷用パターン画像を、前記長手方向に平行な線状パターンからなる検出用パターン画像に変換することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御部は、前記作像条件設定処理において、前記作像条件として現像バイアスを設定することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御部は、
   前記作像条件設定処理によって設定した作像条件で印刷用パターン画像を形成し、当該印刷用パターン画像を前記センサで検出した印刷濃度に基づいて、目標濃度と印刷用パターン画像との関係を変更する階調設定処理を実行することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記露光ヘッドは、前記感光体に接近した前記基準位置と、前記感光体から離れた退避位置との間を移動可能に構成され、
   前記基準位置における前記露光ヘッドと前記感光体との光軸方向の距離を調整する間隔調整部材を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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