(57)【要約】【課題】トナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にもドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能な画像形成装置を実現することを目的とする。【解決手段】露光により静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に対して複数画素に対応した露光を長手方向に行う露光部と、前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像にする現像部と、前記感光体上のトナー像が転写される被転写体と、前記被転写体に前記感光体上のトナー像を転写させる転写部と、前記露光部の長手方向の寸法変化を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記露光部の寸法変化に基づき、該寸法変化に起因するトナー像濃度変化を相殺するように前記現像部の現像バイアス電圧または前記転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光により静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体に対して複数画素に対応した露光を長手方向に行う露光部と、
前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像にする現像部と、
前記感光体上のトナー像が転写される被転写体と、
前記被転写体に前記感光体上のトナー像を転写させる転写部と、
前記露光部の長手方向の寸法変化を検出する検出部と、
前記検出部で検出された前記露光部の寸法変化に基づき、該寸法変化に起因するトナー像濃度変化を相殺するように前記現像部の現像バイアス電圧または前記転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出部は、画像形成装置内の環境条件の変化を検出して、該環境条件の変化から前記露光部の寸法変化を検出する、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記トナー像が形成あるいは転写される部材の近傍に配置される、
ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記トナー像を計測することにより前記露光部の寸法変化を検出する、
ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
環境条件の変化から生じるトナー像濃度変化を相殺するように前記現像部の現像バイアス電圧または前記転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する変換データが格納された参照テーブルを備え、
画像形成装置内の環境条件の変化を検出して、該環境条件の変化を用いて前記参照テーブルを参照し、前記現像バイアス電圧または前記転写電流の少なくとも一方を前記制御部が制御することで環境条件の変化から生じるトナー像の濃度変化を相殺する際に、
前記参照テーブル内の前記変換データに、前記露光部の寸法変化に起因するトナー像濃度変化の影響を含める、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やプリンタなどに使用される画像形成装置に関し、特に、光源の寸法変化に起因する濃度変化の補正を適切に実行できる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置として、画像データに応じた主走査方向の１ラインの画像形成を行うと共に、主走査方向の１ライン毎の画像形成を副走査方向に繰り返して１頁分の画像形成を行うものが知られている。
【０００３】
その一例として、電子写真方式の画像形成装置では、複数の発光素子を主走査方向に並べた露光部で主走査方向の露光を像担持体（感光体ドラムあるいは感光体ベルト）に対して行い、これと並行して像担持体を前記主走査方向と直交する副走査方向に移動（回転）させることで、像担持体上に２次元の静電画像を形成している。この後、現像、転写、定着というプロセスを経て、記録媒体上にトナー像を形成して出力する構成になっている。
【０００４】
この場合、露光部として、複数のＬＥＤ素子が主走査方向を長手方向として並べられたライン状のプリントヘッドが用いられることがある。なお、解像度にもよるが、主走査方向に数千個のＬＥＤ素子が必要になるため、数十〜数百個毎のＬＥＤ素子群を複数群主走査方向に並べた構成のプリントヘッドが用いられる。
【０００５】
ところで、一般的な画像形成装置の場合、所定のパッチ画像を形成し、そのパッチ画像の濃度をセンサで検出し、センサの検出結果が一定になるように、露光量の調整により濃度補正をするものがある。
【０００６】
たとえば、以下の特許文献１などにも記載されている。
【特許文献１】特開2007-156356号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、以上のライン状のプリントヘッドを使用する場合に、画像形成装置内の温度上昇によってプリントヘッドが伸張することがある。このようなプリントヘッドの伸張が発生すると、発生する総光量が一定であるとすると、像担持体側で受光する単位面積あたりの光量は低下することになる。
【０００８】
そして、このような光量低下は像担持体上ではトナー像の濃度低下に繋がる。このようにしてトナー像の濃度低下が発生したとしても、以上のような濃度補正によって、露光量を増加させることになり、最終的にはトナー像の濃度低下は回避される仕組みになっている。なお、露光量を増加させる場合には、露光時間を増加させることで対応している。
【０００９】
このようなトナー像の濃度低下を打ち消すために露光量（露光時間）を増加させると、露光時間の伸びに比例して、トナー像の最小単位であるドットの径が増大することになる。このようなドット径の増大により、塗りつぶし部分などでは影響がないが、線を形成する場合には線太りとなって明らかに画質が変化する現象が現れる。
【００１０】
また、想定した温度以下の低温環境で使用された場合には、以上の状況と反対に線細りが発生することも可能性としてあり得る。この線細りは、線が細くなると共に、かすれとなる場合もあり、好ましくない。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、トナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にもドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能な画像形成装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、課題を解決する手段としての本発明は以下に説明するようなものである。
（１）請求項１記載の発明は、露光により静電潜像が形成される感光体と、前記感光体に対して複数画素に対応した露光を長手方向に行う露光部と、前記感光体上の静電潜像を現像してトナー像にする現像部と、前記感光体上のトナー像が転写される被転写体と、前記被転写体に前記感光体上のトナー像を転写させる転写部と、前記露光部の長手方向の寸法変化を検出する検出部と、前記検出部で検出された前記露光部の寸法変化に基づき、該寸法変化に起因するトナー像濃度変化を相殺するように前記現像部の現像バイアス電圧または前記転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【００１３】
（２）請求項２記載の発明は、前記検出部は、画像形成装置内の環境条件の変化を検出して、該環境条件の変化から前記露光部の寸法変化を検出する、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
【００１４】
（３）請求項３記載の発明は、前記検出部は、前記トナー像が形成あるいは転写される部材の近傍に配置される、ことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置である。
（４）請求項４記載の発明は、前記検出部は、前記トナー像を計測することにより前記露光部の寸法変化を検出する、ことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置である。
【００１５】
（５）請求項５記載の発明は、環境条件の変化から生じるトナー像濃度変化を相殺するように前記現像部の現像バイアス電圧または前記転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する変換データが格納された参照テーブルを備え、画像形成装置内の環境条件の変化を検出して、該環境条件の変化を用いて前記参照テーブルを参照し、前記現像バイアス電圧または前記転写電流の少なくとも一方を前記制御部が制御することで環境条件の変化から生じるトナー像の濃度変化を相殺する際に、前記参照テーブル内の前記変換データに、前記露光部の寸法変化に起因するトナー像濃度変化の影響を含める、ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）請求項１記載の画像形成装置の発明では、露光部の長手方向の寸法変化を検出部で検出し、この検出部で検出された露光部の寸法変化に基づき、寸法変化に起因するトナー像濃度変化を相殺するように現像部の現像バイアス電圧または転写部の転写電流の少なくとも一方を制御部が制御する。
【００１７】
これにより、トナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にも、ドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能になる。
（２）請求項２記載の画像形成装置の発明では、検出部は、画像形成装置内の温度などの環境条件の変化を検出して、該環境条件の変化から露光部の寸法変化を検出することで、簡易な構成で確実に露光部の寸法変化を検出でき、トナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にも、ドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能になる。
【００１８】
（３）請求項３記載の画像形成装置の発明では、検出部は、トナー像が形成あるいは転写される部材の近傍に配置されるため、簡易な構成で正確に露光部の寸法変化を検出でき、トナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にも、ドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能になる。
【００１９】
（４）請求項４記載の画像形成装置の発明では、検出部は、トナー像を計測することにより露光部の寸法変化を検出するため、正確に露光部の寸法変化を検出でき、トナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にも、ドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能になる。
【００２０】
（５）請求項５記載の画像形成装置の発明では、環境条件の変化から生じるトナー像濃度変化を相殺するように現像部の現像バイアス電圧または転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する変換データが格納された参照テーブルを備え、画像形成装置内の環境条件の変化を検出して、該環境条件の変化を用いて参照テーブルを参照し、現像バイアス電圧または転写電流の少なくとも一方を制御部が制御することで環境条件の変化から生じるトナー像の濃度変化を相殺する際に、この参照テーブル内の変換データに露光部の寸法変化に起因するトナー像濃度変化の影響を含めているので、現像部や転写部の影響による濃度制御に露光部の寸法変化の影響を含めて一度に制御することができ、確実且つ正確にトナー像の濃度制御を実行でき、ドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（実施形態）を詳細に説明する。
〔第一の実施形態〕
ここで、本実施形態の画像形成装置１００の第１の実施形態の構成を、図１〜図３に基づいて詳細に説明する。
【００２２】
１０１は画像形成装置１００の各部を制御するためにＣＰＵなどで構成された制御部である。この制御部１０１は、露光部（記録ヘッド）の寸法変化に起因するトナー像濃度変化を相殺するように、露光部の寸法変化による濃度変化を加味し  て、現像部の現像バイアス電圧または転写部の転写電流の少なくとも一方を制御する。
【００２３】
１０３は露光により静電潜像が形成され、現像によりトナー像が形成される感光体ドラムなどの像担持体である。１０４は像担持体１０３上のトナー像が転写される転写ベルトなどの中間転写体である。
【００２４】
１０５は各種データが保持される記憶部である。１０７はトナー像の濃度を検出する濃度センサである。１０８は画像形成装置内の温度を検知する温度センサである。１０９は画像形成装置内の湿度を検知する湿度センサである。
【００２５】
１１０は画像データに応じて所定の画像処理を実行して画像形成用の画像データを生成する画像処理部である。１２０は画像データや所定の命令データに応じて露光を行うように記録ヘッドを駆動する記録ヘッド駆動部である。
【００２６】
１５０は像担持体１０３に対して複数画素に対応した露光を長手方向に行う露光部としての記録ヘッドである。なお、記録ヘッド１５０は、複数のＬＥＤ素子が主走査方向を長手方向として並べられたライン状のプリントヘッドであり、主走査方向に数千個のＬＥＤ素子が必要になるため、数十〜数百個毎のＬＥＤ素子群を複数群主走査方向に並べた構成となっている（図２参照）。
【００２７】
１６０は像担持体１０３に露光によって形成された静電潜像を現像してトナーを付着せしめてトナー像とする現像部である。
１７０はトナー像を転写するための転写部であり、像担持体１０３から中間転写体１０４にトナー像を転写させる一次転写部１７０Ａと、中間転写体１０４から記録媒体（記録紙）Ｐにトナー像を転写させる二次転写部１７０Ｂとを備えて構成されている。１８０は記録媒体Ｐ上のトナー像を熱と圧力とにより安定させる定着部である。
【００２８】
なお、図１や図３において、既知であって、本実施形態の制御に直接に関係しない部分についての説明は省略してある。
ここに示す電子写真方式の画像形成装置１００では、複数の発光素子を主走査方向に並べた記録ヘッド１５０で主走査方向の露光を像担持体１０３に対して行い、これと並行して像担持体１０３を主走査方向と直交する副走査方向に移動（回転）させることで、像担持体１０３上に２次元の静電画像を形成している。この後、現像部１６０による現像、転写部１７０による転写、定着部１８０による定着というプロセスを経て、記録媒体Ｐ上にトナー像を形成して出力する構成になっている。
【００２９】
以下、図４以降のフローチャートを参照して本実施形態の動作説明を行う。
制御部１０１は、定期的に呼び出される図４の濃度補正ルーチンに従って、画像形成装置１００の濃度補正を実行する。まず、補正タイミングに該当するかを確認する（図４中のステップＳ４０１）。ここで、補正タイミングとは、画像形成装置１００を設置した最初の動作タイミング、所定の一定時間動作毎のタイミング、毎朝電源オン直後のタイミング、主要な構成部品を交換した直後の動作タイミング、装置内環境（温度や湿度）が一定以上変化したことが検出されたタイミング、などが該当する。
【００３０】
補正タイミングに該当していれば（図４中のステップＳ４０１でＹＥＳ）、制御部１０１は記憶部１０５から読み出した所定の濃度の濃度パッチ（一定面積を有する所定の濃度のチャート）を形成する指示を各部に与える。この制御部１０１の指示により、記憶部１０５から読み出された濃度パッチの画像データが画像処理部１１０で処理され、記録ヘッド駆動部１２０の駆動により記録ヘッド１５０が像担持体１０３に対して濃度パッチに応じた露光を実行する。この露光により静電潜像が形成され、現像部１６０による現像で所定の濃度パッチのトナー像が像担持体１０３上に形成される。この像担持体１０３上の濃度パッチのトナー像は一次転写部１７０Ａによって中間転写体１０４に転写される。そして、中間転写体１０４上の濃度パッチのトナー像は濃度センサ１０７によって読み取られ、濃度の検出結果は制御部１０１に送られる（図４中のステップＳ４０２）。
【００３１】
一方、これと並行して、制御部１０１は、記録ヘッド１５０の寸法変化を検出する（図４中のステップＳ４０３）。
ここで、記録ヘッド１５０の寸法変化検出としては、第一に、温度センサ１０８により画像形成装置１００内の温度を検知し（図５中のステップＳ５０１）、この検知結果に応じて、温度に応じて予め作成された伸張値テーブル（図７）を参照して寸法変化を読み取る（図５中のステップＳ５０２）手法を用いることができる。この場合、記録ヘッド１５０の温度変化による寸法変化を予め測定し、その温度変化に伴う寸法変化を図７のようなテーブルとして記憶部１０５に格納しておけば良い。
【００３２】
または、図７のテーブルの代わりに、このテーブルに相当する計算式を記憶部１０５に保持しておいて、制御部１０１がこの計算式と温度センサ１０８の検知結果とから寸法変化を計算により求めてもよい。
【００３３】
なお、図７の温度や数値やその区切りは一例であって、他の数値や他の区切りのテーブルとしてもよい。
ここで、記録ヘッド１５０の寸法変化検出としては、第二に、図８のように、記録ヘッド１５０の寸法変化を検知可能なパターンを画像形成し（図６中のステップＳ６０１）、このパターンを一定距離ｒのセンサで読み取って（図６中のステップＳ６０２）、読み取り結果から記録ヘッド１５０の寸法変化を算出（図６中のステップＳ６０３）してもよい。
【００３４】
ここで、寸法変化が生じる前の記録ヘッド１５０が図８（ａ）であるとする。この際に形成される所定パターンが図８（ｂ）であるとする。この際に、カタカナの「フ」あるいは不等号記号「＞」のようなパターンを、記録ヘッド１５０の両端部で、互いに反対側を向いた状態で画像形成する。
【００３５】
ここで、寸法変化が生じた後の記録ヘッド１５０が図８（ｃ）であるとする。この際に形成される所定パターンが図８（ｄ）であるとする。そして、このような変化前後のパターンを図８（ｅ）のような一定距離ｒのセンサ１０６ａ・１０６ｂによって検知する。この場合、カラーレジストセンサ１０６，あるいは、これに準じた主走査方向の位置を検知するセンサを用いる。
【００３６】
この場合に記録ヘッド１５０の主走査方向の一端が固定されており、他端側に伸縮の影響がでる場合、その拡大図を図８（ｆ）に示す。この場合に、記録ヘッド１５０の寸法変化ΔＹによって、検出パターンのＹ１が変化し、このＹ１の変化は、センサ１０６ｂによってＹ２の変化として検知される。
【００３７】
この場合には、記録ヘッド１５０の寸法変化ΔＹは、ΔＹ＝ΔＹ１＝ΔＹ２／ｔａｎθとして、センサ１０６ｂの検知結果から制御部１０１が算出することができる。
次に、制御部１０１は、以上の記録ヘッド１５０の寸法変化検出結果から濃度変化量ΔＩλを算出する（図４中のステップＳ４０４）。
【００３８】
ここで、記録ヘッド１５０に配列された個々のＬＥＤ素子のドット間隔をＤとすると、記録ヘッド１５０の寸法変化ΔＹから各ドット間隔の変化ΔＤは、
ΔＤ＝（（（Ｙ＋ΔＹ）／Ｙ）−１）×Ｄ，
として表せる。
【００３９】
そして、この各ドット間隔の変化ΔＤから、記録ヘッド１５０の濃度変化量ΔＩλは、
ΔＩλ＝ΔＤ×Ｉλ，
として表せる。なお、ここで、Ｉλは記録ヘッド１５０の初期状態でのトナー濃度である。
【００４０】
また、濃度センサ１０７によって検出されるトナー像の濃度変化量をΔＥ、一次転写部１７０Ａによる転写でのトナー濃度変化をΔＩｔ、現像部１６０による濃度変化をΔＶｂとすると、
ΔＥ＝ΔＩλ＋ΔＩｔ＋ΔＶｂ，
と表せる。
【００４１】
そして、この実施形態では、記録ヘッド１５０の寸法変化による濃度変化ΔＩλのための濃度補正を露光量の増減の制御（光量制御）としては実行せず、一次転写部１７０Ａの転写電流による濃度変化と、現像部１６０のバイアス電圧による濃度変化とによって割り振り（図４中のステップＳ４０４）、これら一次転写電流の制御と現像バイアス電圧の制御として実行する（図４中のステップＳ４０５）。
【００４２】
この場合、一次転写部１７０Ａの転写電流による濃度変化、現像部１６０の現像バイアス電圧による濃度変化は、画像形成装置１００内の湿度に応じて大きく変化する。
そこで、予め、記録ヘッド１５０の寸法変化が生じない状態で、各湿度の値と、その湿度におけるトナー濃度の変化と、そのトナー濃度の変化を打ち消しうる一次転写部１７０Ａの転写電流変化量、現像部１６０のバイアス電圧変化量とを予め測定し、図９のようなテーブルに格納しておく。
【００４３】
そして、記録ヘッド１５０の寸法変化による濃度変化ΔＩλのための濃度補正を一次転写部１７０Ａの転写電流による濃度変化と、現像部１６０のバイアス電圧による濃度変化とによって割り振り、これら一次転写電流の制御と現像バイアス電圧の制御として実行することで、光量制御が不要になる。
【００４４】
なお、この図９の具体例では、記録ヘッド１５０の寸法変化による濃度変化量ΔＩλを、一次転写部１７０Ａの転写電流の制御と現像部１６０のバイアス電圧の制御との両方に割り振ったが、転写と現像とのいずれか一方に割り振ることも可能である。または、両方に対して、均等ではない比率で割り振ることも可能である。なお、ここでは、湿度を大まかな数値で区切っているが、更に大まかにしてもよいし、更に細かくしてもよい。また、１％ごとや連続して細かく制御をしてもよい。
【００４５】
これにより、記録ヘッド１５０の寸法変化検出に応じて生じるトナー像の濃度を一定に保つ制御を行う場合にも、光量制御に頼る必要がなくなるため、ドット径や線径に変化を生じさせずに一定の画質を保つことが可能になる。
【００４６】
なお、実際には、一次転写部１７０Ａの転写電流制御や現像部１６０のバイアス電圧制御によっても、若干のドット径の変化は生じるが、光量制御の場合に比べるとかなり小さい変化であり、線の太さが明らかに変化するような状態は発生しないことを実験により確認した。
【００４７】
〔その他の実施形態〕
なお、以上の説明では、モノクロ画像形成装置について説明したが、カラー画像形成装置であっても、各色で同様な制御を行うことで良好な結果を得ることができる。
【００４８】
また、以上の説明では、中間転写体１０４を用いる画像形成装置であったが、像担持体１０３から記録紙に直接転写を行う画像形成装置であっても、同様な制御によって良好な結果を得ることができる。この場合、転写については、一次転写のみでよく、濃度センサは記録媒体上のトナー像の濃度を読み取ればよい。
【００４９】
また、以上の説明では、記録ヘッド１５０として、複数のＬＥＤ素子を用いたものを具体例としたが、１本あるいは数本の長い発光体に対して、各ドットに対応したシャッタを有する記録ヘッドであっても、同様な制御によって良好な結果を得ることができる。
【００５０】
また、以上の説明では、図９で湿度１０％を基準としたが、この数値に限定されるものではなく、異なる値を基準値としても良い。
また、以上の説明では、転写部１７０や現像部１６０による濃度変化が湿度に応じて発生するものとしたが、これ以外の気圧やその他の環境要因によって濃度変化が生じる場合であっても、本実施形態を適宜改変して適用することが可能であり、良好な結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の画像形成装置のセンサの構成を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の画像形成装置の構成を示す構成図である。
【図４】本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明する説明図である。
【図９】本発明の実施形態の画像形成装置の動作状態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  画像形成装置
１０１  制御部
１０３  像担持体
１０４  中間転写体
１０５  記憶部
１０７  濃度センサ
１０８  温度センサ
１０９  湿度センサ
１１０  画像処理部
１２０  記録ヘッド駆動部
１５０  記録ヘッド
１６０  現像部
１７０  転写部
１８０  定着部
【図１】
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【図２】
2009300813.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009300813.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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