JP2003215883A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した濃度制御が可能な画像形成装置を提
供する。 【解決手段】 図示のように、静電吸着搬送ベルト上に
黒べた画像を形成し、その上に更に有彩色の濃度パッチ
を形成すると、黒べた画像により下地からの正反射光成
分が隠され、乱反射光成分のみとなる。ここで検知され
た乱反射光成分を、静電吸着搬送ベルト上に直接形成し
た濃度パッチの反射光、即ち正反射光成分と乱反射光成
分の和から差し引くことで、正反射光成分のみを取り出
すことができる。前記濃度パッチを形成する際に、黒べ
た画像の面積を濃度パッチの面積より大きくすることに
より、何らかの原因で色ずれが生じても濃度検知を正確
に行うことができ、安定した濃度制御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真プロセス
を用いた画像形成装置に関し、特にその濃度検知に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置には、電子写真方
式，熱転写方式，インクジェット方式等さまざまな方式
が用いられている。このうち、電子写真方式を用いたも
のは高速，高画質，静粛性の点で他の方式より優れてお
り、近年普及してきている。この電子写真においてもさ
まざまな方式に分かれており、例えば従来良く知られて
いる多重転写方式，中間転写体方式のほかに、感光体表
面にカラー像を重ねた後一括転写して像形成を行う多重
現像方式、また、複数の異なる色の画像形成手段（プロ
セスステーション）を直列に配置し、転写ベルトにより
搬送された転写材に現像像を転写するインライン方式等
がある。このうちインライン方式は、高速化が可能で像
転写の回数が少なく画質に有利といった理由で優れた方
式である。

【０００３】図１０にインライン方式の構成を示す(従
来例)。図１０で静電吸着搬送ベルト（以下ＥＴＢと記
す）１は、駆動ローラ７，吸着対向ローラ６，テンショ
ンローラ８及び９の各ローラにより張架され、矢印で示
す方向に回転する。ＥＴＢ１の周面には異なる色のプロ
セスステーション２０１（ｙｅｌｌｏｗ），２０２（ｍ
ａｇｅｎｔａ），２０３（ｃｙａｎ），２０４（ｂｌａ
ｃｋ）が一列に配置されており、各プロセスステーショ
ン内の感光体（像坦持体）１０１ないし１０４がＥＴＢ
１を介して転写ローラ３に当接されている。また、プロ
セスステーションの上流には吸着ローラ５が配置され吸
着対向ローラ６に当接している。ここで、転写材ｐは吸
着ローラ５と吸着対向ローラ６とで形成するニップ部を
通過する際にバイアスを印加され、ＥＴＢ１に静電的に
吸着され、矢印で示した方向に搬送される。

【０００４】従来、ＥＴＢ１としては、厚さ５０〜２０
０μｍ、体積抵抗率１０⁹〜１０¹⁶Ωｃｍ程度のＰＶＤ
Ｆ，ＥＴＦＥ，ポリイミド，ＰＥＴ，ポリカーボネート
等の樹脂フィルムや、あるいは、厚さ０．５〜２ｍｍ程
度の、例えばＥＰＤＭ等のゴムの基層の上に、例えばウ
レタンゴムにＰＴＦＥなどフッ素樹脂を分散したものを
表層として設けたものを用いる。

【０００５】ここで、画像形成プロセスについて説明す
る。まず、プロセスステーション内の画像形成プロセス
について説明する。説明はｙｅｌｌｏｗのプロセスステ
ーション２０１を用いて行うが、他の色のステーション
も同様である。

【０００６】図１１にプロセスステーションの構成を示
す。感光体１０１は帯電器２１２によって一様に帯電さ
れ、露光光学系２１３により走査光２１４で潜像を形成
される。この潜像は現像ローラ２１５によって現像さ
れ、感光体１０１上にトナー像が形成される。後に述べ
る転写プロセスで転写されなかった転写残トナーはクリ
ーニングブレード２１７により掻き落とされ、廃トナー
容器２１８に収容される。

【０００７】次に、転写プロセスについて説明する。一
般的に用いられる反転現像方式において、感光体が例え
ば負極性のＯＰＣ感光体の場合、露光部を現像する際に
は負極性トナーが用いられる。したがって、転写ローラ
３（図１０参照）にはバイアス電源４より正極性の転写
バイアスが印加される。ここで、転写ローラとしては低
抵抗ローラを用いるのが一般的である。

【０００８】実際のプリントプロセスにおいては、ＥＴ
Ｂ１の移動速度と各プロセスステーションの転写位置間
の距離を考慮して、転写材上に形成される各色のトナー
像の位置が一致するタイミングでプロセスステーション
での画像形成，転写プロセス，転写材ｐの搬送を行い、
転写材ｐがプロセスステーション２０１〜２０４を一度
通過する間に転写材ｐ上にトナー像が完成される。転写
材ｐ上にトナー像が完成された後、転写材ｐは従来公知
の定着装置（不図示）に通され、転写材ｐ上にトナー像
が定着される。以上のプロセスが終了すると、ＥＴＢ１
は不図示の除電帯電器によって除電され、次のプリント
プロセスに備える。

【０００９】また、画像形成装置は、使用する温湿度条
件やプロセスステーションの使用度合いにより、画像濃
度が変動する。この変動を補正するために、画像濃度の
制御が行われる。ここで、この画像濃度制御について説
明する。

【００１０】従来は、画像濃度制御に関しては、感光体
上もしくは中間転写体（以下ＩＴＢと記す）やＥＴＢ上
に各色の濃度パッチ画像を形成し、これを濃度検知セン
サ１３で読み取って、高圧条件やレーザパワーといった
プロセス形成条件にフィードバックすることによって各
色の最大濃度、ハーフトーン階調特性を合わせる手段が
用いられている。

【００１１】一般的には濃度検知センサは、濃度パッチ
を光源で照射し、反射光強度を受光センサで検知する。
その反射光強度の信号はＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵで
処理され、プロセス形成条件にフィードバックされる。

【００１２】画像濃度制御は、各色の最大濃度を一定に
保つこと（以下Ｄｍａｘ制御と称す）と、ハーフトーン
の階調特性を画像信号に対してリニアに保つこと（以下
Ｄｈａｌｆ制御と称す）を目的とする。また、Ｄｍａｘ
制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと同時
に、トナーの載りすぎによる色重ねした文字の飛び散り
や、定着不良を防止する意味も大きい。

【００１３】具体的にＤｍａｘ制御は、画像形成条件を
変えて形成した複数の濃度パッチを光学センサで検知
し、その結果から所望の最大濃度を得られる条件を計算
し、画像形成条件を変更する。ここで、濃度パッチはハ
ーフトーンで形成するのが好ましい場合が多い。その理
由は、いわゆるべた画像を検知した場合、トナー量の変
化に対するセンサ出力の変化の幅が小さくなってしま
い、十分な検知精度が得られないからである。

【００１４】一方、Ｄｈａｌｆ制御は、電子写真特有の
非線形的な入出力特性（γ特性）によって、入力画像信
号に対して出力濃度がずれて自然な画像が形成できない
ことを防止するため、γ特性を打ち消して入出力特性を
リニアに保つような画像処理を行う。具体的には、入力
画像信号が異なる複数の濃度パッチを光学センサで検知
して、入力画像信号と濃度の関係を得、その関係からホ
ストコンピュータからの入力画像信号に対して所望の濃
度が出るよう、画像形成装置に入力する画像信号を、画
像形成装置のコントローラにより変換する。このＤｈａ
ｌｆ制御はＤｍａｘ制御により画像形成条件を決定した
後行うのが一般的である。

【００１５】ＥＴＢ上に形成された濃度パッチは、クリ
ーニングプロセスによってプロセス装置に静電的に回収
される。クリーニングプロセス時には、感光体にトナー
の帯電極性と逆極性のバイアスを印加し、転写部でトナ
ーを感光体にひきつけ、転写残トナーと同様クリーニン
グブレード２１７で掻き取られる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】濃度検知センサは、濃
度パッチを光源で照射し、反射光強度を受光センサで検
知するのが一般的であると前述したが、その方式は次の
２つの方式に大別される。反射光の乱反射光成分を検
知する方式、反射光の正反射光成分を検知する方式。

【００１７】まず、の乱反射光成分を検知する方式に
ついて詳述する。乱反射光成分とは、色として感じる反
射の成分であり、その反射光量は、図１２に示すよう
に、濃度パッチの色材の量、すなわちトナー量の増加に
応じて増大する特徴がある。また、その反射光は図１３
に示すように濃度パッチから全方向にまんべんなく拡散
することもその特徴である。

【００１８】乱反射光成分を検知するタイプのセンサ
は、後述する正反射光成分の影響を除くために、図１４
に示すように照射角αと受光角βが異なるよう構成され
る。

【００１９】ところで、「従来の技術」の欄で説明した
ような複数の感光体を持つインライン方式の画像形成方
式を用いる場合、濃度センサの数の低減を図るため感光
体上での濃度パッチの形成，検知を行わず、ＥＴＢ上や
ＩＴＢ上に濃度パッチを形成し、１つの濃度センサで全
色の濃度を検知することが考えられる。

【００２０】ところが、ＥＴＢ（転写ベルト）やＩＴＢ
（中間転写体）は、紙搬送力やＩＴＢ上での画像安定性
を確保するために抵抗値の調整を行う必要があり、その
ためカーボンブラックが分散され、ＥＴＢやＩＴＢは黒
色や濃い灰色となることが多い。したがって、ＥＴＢま
たはＩＴＢ上の黒トナーの濃度を検知する場合、濃度パ
ッチからも下地からも光が反射されず、乱反射光を検知
するタイプの濃度センサでは黒トナーの検知ができな
い。

【００２１】この問題を解決するために、米国特許第５
１０３２６０号明細書に開示されているような、有彩色
画像の上に黒トナーの濃度パッチを形成し、乱反射光成
分の減少量を検知することで黒トナーの濃度を検知する
手法も提案されている。しかしながら、人間の視覚特性
に対して敏感なハイライト領域の検知能力、及び、最大
の反射光強度の差による検知精度の観点から、後述する
正反射光を検知するタイプの濃度センサを用いる方が望
ましい。

【００２２】次に、反射光の正反射光成分を検知する方
式について詳述する。正反射光を検知するタイプのセン
サでは、図１５に示すように下地面（ＥＴＢ面）の法線
に対して照射角αと対称となる方向に反射される光を検
知する。この反射光量は、下地（ＥＴＢ）の材質固有の
屈折率と表面状態により決まる反射率に依存し、光沢と
して感じる。この光は、下地上にトナーが存在しない場
合に最大となる。下地の上に濃度パッチが形成された場
合、図１６に示すようにトナーのある部分では下地が隠
され反射光が無くなる。したがって、濃度パッチのトナ
ー量と反射光量の関係は図１７に示すように、トナー量
の増加につれて反射光量は小さくなる。

【００２３】正反射光を検知するタイプの濃度センサ
は、トナーからの反射光ではなく、下地からの反射光を
主として検知するため、トナー，下地の色によらず濃度
検知を行うことができるので、乱反射光を検知するタイ
プの濃度センサよりも有利である。また、一般的に正反
射光成分の反射光量は乱反射光成分の反射光量よりも大
きく、濃度センサの検知精度に関しても正反射光を検知
するタイプの濃度センサの方が有利であるので、感光体
上で濃度検知を行う場合にも正反射光を検知するタイプ
の濃度センサを用いるのが望ましい。

【００２４】ところで、正反射光を検知するタイプの濃
度センサでは、使用度合いによって下地の表面状態が変
動した場合、反射光量も変動してしまう。そこで、濃度
パッチの反射光量を下地の反射光量で規格化した後、濃
度情報に変換するなどの補正を行うのが有効である。

【００２５】しかしながら、正反射光を検知するタイプ
の濃度センサで有彩色のトナーを検知した場合には問題
が生じる。有彩色トナーの濃度パッチに光を照射した場
合、トナー量の増加に応じて乱反射光が増加し、その反
射光は全方向にまんべんなく拡散されることは前述し
た。したがって、濃度センサで検知される光は、図１８
に示すように正反射光成分と乱反射光成分の和になる。
このときのトナー量と反射光量の関係は、図１９に示す
通り、正反射光の特性である細実線と乱反射の特性であ
る破線の和になり、太実線のような負性特性（トナー量
がある程度以上増加すると再び反射光量が増加し始める
特性）を示す。このため、濃度検知に必要なリニアリテ
ィが得られず、濃度検知精度が十分ではなかった。

【００２６】この問題を解決するために、特開平５−２
４９７８７号公報に開示されているような、乱反射光を
検知する濃度センサもしくは受光素子と正反射光を検知
する濃度センサもしくは受光素子を併設し、有彩色トナ
ーは乱反射光成分、黒トナーは正反射光成分で検知する
方式、または、特開平６−２５０４８０号公報に開示さ
れているような発光素子と受光素子の前に偏光板を設
け、乱反射光成分と正反射光成分の偏光特性の違いを利
用して正反射光成分のみを取り出す方式が提案されてい
る。しかしながら、いずれの方式においても濃度センサ
のコストアップにつながっていた。

【００２７】そこで、有彩色のトナーのみによる検知パ
ターンの検知結果、即ち正反射光成分と乱反射光成分の
和から、無彩色のトナーの画像上に形成された有彩色の
トナーによる検知パターンの検知結果、即ち乱反射光成
分を差し引くことによって、より簡素な濃度検知手段
で、視覚特性に対して敏感かつ反射光強度が強く検知精
度の高い正反射光成分のみを取り出すことが可能な方式
が本件出願人等により考案されている。

【００２８】しかしながら、このような方式を用いた場
合に、以下のような問題があった。

【００２９】前記無彩色トナーの濃度が不十分な場
合、無彩色のトナーの画像上に形成された有彩色のトナ
ーによる検知パターンの検知結果が乱反射光のみでなく
正反射光が混在したものになってしまい、濃度検知精度
が低下する。

【００３０】前記無彩色トナー画像を形成する際に使
用する画像形成条件が不適正な場合、いわゆるカブリが
発生し、有彩色トナーのみの検知パターンの検知に影響
を及ぼし、濃度検知精度が低下する。

【００３１】以上の，の問題は、何らかの原因で濃
度制御が失敗した後濃度制御を再実行した場合に、前記
無彩色トナー画像が不適正に制御された画像形成条件で
形成された場合に特に発生しやすい。

【００３２】色ずれ等が発生した場合、前記無彩色ト
ナー画像と、その上に形成される有彩色トナーのみによ
る検知パターンがずれて重なってしまい、その結果、無
彩色のトナーの画像上に形成された有彩色のトナーによ
る検知パターンの検知結果が乱反射光のみでなく正反射
光が混在したものになってしまい、濃度検知精度が低下
する。

【００３３】検知手段の発光素子を発光した直後から
検知に使用した場合に、発光量が安定せず、検知結果に
影響を及ぼしてしまう。

【００３４】本発明は、このような状況のもとでなされ
たもので、安定した濃度制御が可能な画像形成装置を提
供することを目的とするものである。

【００３５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、画像形成装置を次の（１）〜（９）の
とおりに構成する。

【００３６】（１）像担持体、該像担持体を所定の極性
に帯電する帯電手段、該像担持体上に形成された静電潜
像を可視化する現像装置を有するプロセス装置と、前記
プロセス装置を制御して濃度検知パターン担持体上に所
定の濃度検知パターンを形成する濃度検知パターン形成
手段と、前記濃度検知パターン形成手段で形成した濃度
検知パターンを検知する濃度検知手段と、前記濃度検知
手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する画像形成
条件制御手段とを備え、前記濃度検知パターン担持体上
に、黒トナーの画像を形成し更にその上に有彩色による
濃度検知パターンを形成し、この濃度検知パターンによ
る検知結果に基づいて、有彩色トナーに関する画像形成
条件を決定する画像形成装置において、前記黒トナーの
画像の面積を、前記有彩色による濃度検知パターンの面
積よりも大きくする画像形成装置。

【００３７】（２）像担持体、該像担持体を所定の極性
に帯電する帯電手段、該像担持体上に形成された静電潜
像を可視化する現像装置を有するプロセス装置と、前記
プロセス装置を制御して濃度検知パターン担持体上に所
定の濃度検知パターンを形成する濃度検知パターン形成
手段と、前記濃度検知パターン形成手段で形成した濃度
検知パターンを検知する濃度検知手段と、前記濃度検知
手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する画像形成
条件制御手段とを備え、前記濃度検知パターン担持体上
に、黒トナーの画像を形成し更にその上に有彩色による
濃度検知パターンを形成し、この濃度検知パターンによ
る検知結果に基づいて、有彩色トナーに関する画像形成
条件を決定する画像形成装置において、前記黒トナーの
画像を形成する際に使用する画像形成条件を、当該画像
形成装置内もしくはプロセスカートリッジ内に記憶され
たプロセス条件に基づいて決定する画像形成装置。

【００３８】（３）前記（２）記載の画像形成装置にお
いて、前記黒トナーの画像を形成する際に使用する画像
形成条件は、現像バイアスである画像形成装置 （４）前記（２）記載の画像形成装置において、前記画
像形成装置内もしくはプロセスカートリッジ内に記憶さ
れたプロセス条件は、像担持体の消耗度を表す情報であ
る画像形成装置。

【００３９】（５）像担持体、該像担持体を所定の極性
に帯電する帯電手段、該像担持体上に形成された静電潜
像を可視化する現像装置を有するプロセス装置と、前記
プロセス装置を制御して濃度検知パターン担持体上に所
定の濃度検知パターンを形成する濃度検知パターン形成
手段と、前記濃度検知パターン形成手段で形成した濃度
検知パターンを検知する濃度検知手段と、前記濃度検知
手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する画像形成
条件制御手段とを備え、前記濃度検知パターン担持体上
に、黒トナーの画像を形成し更にその上に有彩色による
濃度検知パターンを形成し、この濃度検知パターンによ
る検知結果に基づいて、有彩色トナーに関する画像形成
条件を決定する画像形成装置において、濃度検知動作に
先んじて行われる動作の実行中に、前記濃度検知手段の
発光素子の発光を開始させる画像形成装置。

【００４０】（６）前記（５）記載の画像形成装置にお
いて、前記濃度検知動作に先んじて行われる動作は、前
記濃度検知パターン担持体を清掃する動作である画像形
成装置。

【００４１】（７）前記（１）ないし（６）のいずれか
に記載の画像形成装置において、前記黒トナーの画像
は、所定の面積内を全面露光して形成した画像である画
像形成装置。

【００４２】（８）前記（１）ないし（７）のいずれか
に記載の画像形成装置において、前記濃度検知手段は、
正反射光成分を検知するタイプの光学センサであり、前
記黒トナーの画像上の有彩色による濃度検知パターンを
前記光学センサにより検知して乱反射光成分を取り出
し、この乱反射光成分を前記濃度検知パターン担持体上
に直接形成した濃度検知パターンの検知結果である正反
射光成分と乱反射光成分の和から差し引くことで、正反
射光成分のみを取り出す画像形成装置。

【００４３】（９）前記（１）ないし（７）のいずれか
に記載の画像形成装置において、前記濃度検知手段は、
乱反射光成分を検知するタイプの光学センサであり、前
記黒トナーの画像上の有彩色による濃度検知パターンを
前記光学センサにより検知して乱反射光成分のみを取り
出す画像形成装置。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を画像
形成装置の実施例により詳しく説明する。

【００４５】

【実施例】(実施例１)図１は、実施例１である“画像形
成装置”で用いる濃度パッチの配置を示す図である。本
実施例の全体構成は、図１０に示す従来例と同様なので
図１０とその説明を援用する。その際、従来例と同様の
構成，作用のものには同一の番号を付し説明は省略す
る。また、「発明が解決しようとする課題」の欄の説明
で用いた図１５〜図１９を本実施例の説明で援用する。

【００４６】本実施例においては、ＥＴＢとして周長８
００ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニ
リデン）の樹脂フィルムを用いている。また、光学セン
サとして図４に示す構成のものを用いている。

【００４７】ここで、この光学センサについて説明す
る。図４に示したように、光学センサ１３０は、ＬＥＤ
などの発光素子３０１と、フォトダイオードなどの受光
素子３０２からなる。発光素子３０１による照射光は、
ＥＴＢ１に対し３０°の角度で入射し、検知位置３０３
で反射される。受光素子３０２は、照射光の入射角と同
じ角度で反射された反射光を検知する位置に設けられて
いる（正反射光を検知するタイプのセンサ）。本実施例
で使用している光学センサは、反射光強度が強くなるほ
ど出力電圧が高くなる特性のものである。この光学セン
サ１３０は図１０の濃度検知センサ１３に対応するもの
であり、濃度検知センサ１３の位置に配置される。

【００４８】この光学センサ１３０で濃度パッチを検知
したときに検出される反射光の特性について詳述する。
下地となるＥＴＢ１上に照射された光は、図１５に示す
ようにＥＴＢ１の材質固有の屈折率と表面状態で決まる
屈折率に応じて反射され、受光素子３０２で検知され
る。ここに濃度パッチが形成されるとトナーがある部分
の下地が隠され、図１６に示すように反射光量が減少す
る。したがって、図１７に示すように濃度パッチのトナ
ー量増加と共に反射光量は減少し、この減少量を基に濃
度パッチの濃度を求める。実際には、ＥＴＢ１の使用度
合いによって下地の表面状態が変動することで反射光量
も変動してしまうので、濃度パッチの反射光量を下地の
反射光量で規格化した後、濃度情報に変換するのが一般
的である。

【００４９】ところが、有彩色のトナーを検知した場合
には問題が生じる。有彩色のトナーに光が照射された場
合、色として感じる光が反射される。この反射光は、乱
反射光もしくは拡散反射光と呼ばれる。この乱反射光に
は、色材（＝トナー）量の増加に応じて反射光量も増加
する、全方向にまんべんなく拡散される、といった特性
がある。

【００５０】したがって、本実施例で用いる光学センサ
１３０で有彩色の濃度パッチを検知した場合に、検知さ
れる光は、図１８に示すようにトナー量の増加と共に減
少する下地で反射された光と、トナー量の増加と共に増
加するトナーにより反射された光の和になり、トナー量
と反射光量の関係は図１９に示したような負性特性をも
ち、濃度検知に必要なリニアリティを得ることができな
い。

【００５１】そこで、濃度パッチを検知したときの反射
光量中の乱反射光成分を取り除き、正反射光成分のみを
取り出す必要がある。

【００５２】このため、本実施例では、ＥＴＢ（請求項
の濃度検知パターン担持体に相当する）１上に直接形成
した濃度パッチ（請求項の濃度検知パターンに相当す
る）と、これと同一構成の濃度パッチを、ＥＴＢ１上に
黒べた画像(請求項の黒トナーの画像に相当する)を形成
した後、その上に形成したものとを組み合わせて検知す
ることで、正反射光成分のみを取り出している。

【００５３】ＥＴＢ１上に黒べた画像を形成した後、そ
の上に形成した濃度パッチを検知したときの反射光の特
性は、図５に示すように、黒べた画像により下地からの
正反射光成分が隠され、乱反射光成分のみとなる。ここ
で検知された乱反射光成分を、ＥＴＢ１上に直接形成し
た濃度パッチの反射光、即ち正反射光成分と乱反射光成
分の和から差し引くことで、正反射光成分のみを取り出
し、濃度検知に用いている。その結果、濃度パッチの濃
度と反射光量の関係は図１７に示したような１対１の関
係になる。

【００５４】ところが、黒べた画像と濃度パッチの大き
さを同じにしていた場合、色ずれ等が発生すると、図３
に示すように、黒べた画像と濃度パッチがうまく重なら
なくなり、黒べた画像によって下地からの正反射光成分
を消す効果がなくなってしまい、正確な濃度検知が行え
なくなってしまう。

【００５５】そこで、本実施例では図１に示すように黒
べた画像の面積を濃度パッチの面積よりも大きくするこ
とによって、色ずれ等が発生しても確実に黒べた画像の
上に濃度パッチを形成することが可能となり、正確な濃
度検知を行うことが可能となった。

【００５６】次に、本実施例におけるＤｍａｘ制御の動
作について説明する。本実施例では、プロセスステーシ
ョンの色順は、従来例と異なり、黒−マゼンタ−イエロ
−シアンの順である。

【００５７】図６に本実施例で用いている濃度パッチの
構成を示す。図６に示すように濃度パッチは、４×４ド
ットマトリクス中の２×３ドットを塗りつぶしたパター
ンの繰り返しで形成されている。図６は濃度パッチの１
例であり濃度に応じて塗りつぶすドットの数を変更す
る。

【００５８】まず、黒トナーのプロセスステーションを
制御して、黒べた画像を図２に示したような飛び石状に
ＥＴＢ１上に形成する。この画像が光学センサ１３０の
位置に到達すると、黒べた部分の反射出力Ｖｚ０と黒べ
たの間の下地部分の反射出力Ｖ０が取り込まれる。この
信号はＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵに取り込まれる。

【００５９】次に、プロセスステーションを制御して、
図６に示した濃度パッチを黒べた画像上およびその間に
形成する。このパッチが光学センサ１３０の位置に到達
したときに、黒べた画像上の濃度パッチの出力電圧Ｖｚ
ｐと、黒べたの間に形成された濃度パッチの出力電圧Ｖ
ｐが取り込まれ、Ａ／Ｄ変換された後ＣＰＵに取り込ま
れる。

【００６０】また、この動作に先んじて、発光素子をＯ
ＦＦ（光量最小）にしたときのセンサ出力電圧（ｃａ
ｌ）を測定している。それぞれの濃度パッチ，下地等を
測定したときの反射光強度はこのｃａｌの電圧から測定
時の出力電圧を差し引いたものと等価になる。なお、こ
こでは使用しているセンサの構成によりｃａｌの電圧か
ら測定時の出力電圧を差し引いているが、センサの構成
によっては、測定時の出力電圧からｃａｌの電圧を差し
引く形にもなる。

【００６１】このとき、正反射光成分のみの出力Ｖｉ
（規格化後）は、 Ｖｉ ＝ ［（ｃａｌ − Ｖｐ） − ｛（ｃａｌ
− Ｖｚｐ） − （ｃａｌ − Ｖｚ０）｝］ ／
（ｃａｌ − Ｖ０） となる。このＶｉが濃度換算表により濃度情報Ｄｉに変
換される。

【００６２】本実施例では、以上の動作を画像形成条件
（本実施例では現像バイアス）を変えながら５回繰り返
し、濃度情報Ｄ１〜Ｄ５を得る。このとき、Ｄ１〜Ｄ５
の順で濃度が高くなるよう現像バイアスを変えていく。
これらの濃度情報から、ハーフトーン濃度パッチの濃度
が最適値（ここではＤｔと呼ぶ）となる現像バイアスを
計算する。

【００６３】すべてのパッチを検知すると、図７のよう
に現像バイアスと濃度パッチの濃度の関係が得られる。
この中から、濃度の最適値Ｄｔを挟む２点の濃度パッチ
を取り出し、その２点で直線補間を行うことにより、濃
度パッチの濃度が最適値Ｄｔとなる現像バイアスを算出
する。

【００６４】以上の操作をすべての色について行い、そ
れぞれの色について画像濃度が最適となる現像バイアス
を算出する。

【００６５】以上の計算が終了した後、ＥＴＢ１上の濃
度パッチは、プロセスステーションに静電回収され、次
の制御もしくは印字工程に備える。

【００６６】次にＤｈａｌｆ制御について説明する。Ｄ
ｈａｌｆ制御とは、電子写真特有の非線形な入出力特性
（γ特性）によって、入力画像信号に対して出力濃度が
ずれて不自然な画像が形成されないよう、γ特性を打ち
消して入出力特性をリニアに保つような画像処理を行う
ことである。この非線形性は、高精細な画像を得るため
に、３×３ドットマトリクスなどのより細かいマトリク
スを単位として中間調を構成した場合により顕著にな
る。具体的にＤｈａｌｆ制御では、入力画像信号が異な
る複数の濃度パッチを光学センサ１３０で検知して、入
力画像信号と濃度の関係を得、その関係からホストコン
ピュータからの入力画像信号に対して所望の濃度が出る
よう、画像形成装置に入力する画像信号を画像形成装置
のコントローラによって変換する（以下γ補正と称
す）。

【００６７】Ｄｈａｌｆ制御においても、前述と同様の
濃度検知が行われ、濃度情報Ｄｊを得る。この濃度情報
Ｄｊはコントローラへ送られ、コントローラはこの濃度
情報を基にγ補正を行う。

【００６８】以上の計算が終了した後、ＥＴＢ１上の濃
度パッチは、プロセスステーションに静電回収され、次
の制御もしくは印字工程に備える。

【００６９】また、本実施例では、ＥＴＢ（搬送ベル
ト）を用いて説明を行ったが、ＩＴＢ（中間転写ベル
ト）を用いた構成でも同様に実施することができ、同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００７０】以上説明したように、本実施例によれば、
黒べた画像の面積を有彩色による濃度パッチの面積より
も大きくすることにより、黒べた画像によりＥＴＢから
の正反射光を消す効果を確実にし、濃度検知精度の向上
を図ることができる。

【００７１】なお、本実施例は、濃度検知センサとして
図４に示す“正反射光を検知するタイプのセンサ”を使
用する例であるが、前述のように、ＥＴＢ１上に黒べた
画像を形成した後、その上に形成した濃度パッチを検知
したときの反射光の特性は、図５に示すように、黒べた
画像により下地からの正反射光成分が隠され、乱反射光
成分のみとなるので、この特性を利用し、“乱反射光成
分を検知するタイプのセンサ”を使用し、この乱反射光
成分を検知して画像形成条件を制御する形で実施するこ
ともできる。この場合、黒べた画像の面積を有彩色によ
る濃度パッチの面積よりも大きくすることにより、乱反
射光のみの検知を確実にし、濃度検知精度の向上を図る
ことができる。

【００７２】(実施例２)実施例２である“画像形成装
置”について説明する。本実施例は、前述した黒べた画
像を形成する際の画像形成条件に関するものである。本
実施例における、装置の構成および濃度制御動作は、実
施例１で説明したものと同様なので、その説明を援用す
る。

【００７３】実施例１で説明したような、黒べた画像の
上に濃度パッチを形成する方式を用いる場合には、黒べ
た画像の濃度が重要である。たとえば、黒べた画像の濃
度が薄すぎる場合、実施例１で説明した、下地からの正
反射光成分を消す効果が低減してしまい、濃度検知精度
が低下してしまう。逆に、極端に濃度が濃くなる現像バ
イアスで黒べた画像を形成した場合、いわゆる地カブリ
現象が発生してしまい、黒べた画像以外の部分のＥＴＢ
を汚してしまう。その結果、ＥＴＢ上に直接形成した濃
度パッチの検知に影響を及ぼしてしまい、これも濃度検
知精度を低下させる要因となる。

【００７４】こういった問題は、従来のように最後に実
行された濃度検知結果に基づいて決定された適正な現像
バイアスを用いて黒べた画像を形成すれば発生しない。
しかしながら、何らかの原因で濃度検知が失敗し、その
後再実行した場合には、黒べた画像が適正な現像バイア
スで形成されないために、前述のような問題が発生し再
び濃度検知が失敗してしまう。結果として半永久的に濃
度検知がうまくいかなくなってしまい、望ましくない。
また、適正な現像バイアスは感光体の帯電電位によって
変動するため、ある固定の現像バイアスを使用して黒べ
た画像を形成する手法も望ましくない。

【００７５】そこで本実施例では、黒べた画像を形成す
る際の現像バイアスとして、プロセスステーション内に
記憶された感光ドラムの削れ量等消耗度を表す情報に基
づいて決定された現像バイアスとすることで、前述のよ
うな問題を決して発生させることなく、安定した濃度検
知を行うことを可能としている。

【００７６】ここで、本実施例において感光ドラムの削
れ量情報に基づいて、黒べた画像を形成する現像バイア
スを決定する手法を説明する。

【００７７】本実施例の画像形成装置では、感光体の帯
電をＤＣ電圧を印加することで行っている。ＤＣ電圧を
印加する帯電方式を用いた場合、感光体の帯電電位は感
光層の膜厚に応じて変化する特性がある。具体的には、
感光層の膜厚が薄くなるほど、帯電量は上昇する。した
がって、感光体の使用度合いが進むにしたがい、感光層
の膜厚が削れて薄くなるので、帯電量は上昇していく。
このとき、カブリの発生を左右する要因として、感光体
の帯電電位と現像バイアスとの差（バックコントラスト
と呼ぶ。以下、Ｖｂａｃｋと表記する）がある。このＶ
ｂａｃｋが小さくなるにしたがって、非画像領域にトナ
ーが飛翔しやすくなり、カブリとなってしまう。

【００７８】そこで本実施例では、プロセスカートリッ
ジ内に設けられたメモリに感光ドラムの回転数の情報を
蓄積し、その総回転数（請求項の像担持体の消耗度を表
す情報に対応する）から感光層の削れ量を求め、その削
れ量から感光体の帯電電位を予測し、その電位に基づい
て黒トナー画像を形成する際に使用する現像バイアスを
決定している。なお、前記情報は、プロセスカートリッ
ジに限らず、画像形成装置内の適宜の箇所に記憶すれば
足りる。

【００７９】本実施例では、カブリが発生せず、かつ、
十分な黒べた画像の濃度が得られる現像バイアスとし
て、Ｖｂａｃｋが１５０Ｖになるような現像バイアスを
用いて黒べた画像を形成している。感光体の削れ量と帯
電電位および黒べた画像形成に用いる現像バイアスの関
係を図８に示す。

【００８０】以上説明したように、本実施例によれば、
黒べた画像を形成する際に使用する現像バイアスを、感
光体の削れ量から予測した帯電電位に基づいて決定する
ことで、カブリが発生してしまったり、黒べた画像の濃
度が不十分になったりしてしまうことがなくなり、常に
安定した濃度検知を行うことができる。

【００８１】(実施例３)実施例３である“画像形成装
置”について説明する。本実施例においても、装置の構
成および濃度制御の動作は実施例１で説明したものと同
様なのでその説明を援用する。

【００８２】濃度検知を精度良く行うためには、検知手
段の発光素子の発光量を安定させることが重要である。
たとえば、濃度制御動作時に、ＥＴＢ１の下地出力を検
知している際の発光量と濃度パッチを検知している際の
発光量が同じでないと、それらの検知結果を比較する際
に整合性が取れず検知精度が低下してしまう。一般的な
発光素子は図９に示すように発光量が安定するまでにあ
る程度の時間が必要である。

【００８３】常に安定した発光量で検知を行うために、
検知手段内部に発光素子の発光量をモニタするための専
用の受光素子を設け、その受光素子の出力を発光素子の
駆動電流にリアルタイムでフィードバックをかける方式
が考案されている。しかしながら、この方式は検知手段
のコストアップにつながっていた。

【００８４】これに対し、本実施例では、発光素子を点
灯してから発光量が安定するまである程度の時間をおい
てから検知を開始している。しかしながら、濃度制御動
作中に発光素子を点灯し、発光量が安定するまで待って
いると、濃度制御に要する時間が増大してしまい、ユー
ザビリティの低下につながってしまう。

【００８５】そこで本実施例では、濃度制御動作に先ん
じて行われるＥＴＢの清掃動作中に発光素子を点灯して
いる。このような構成をとることで、濃度制御に要する
時間を増大させることなく発光素子の発光量を安定させ
ることができ、正確な濃度検知を行うことができる。

【００８６】以上、それぞれの実施例について個別に説
明を行ってきたが、これらの実施例を組み合わせて用い
ることで、より一層の効果を得られることは言うまでも
ない。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
黒トナーの画像（黒べた画像）の面積を有彩色による濃
度検知パターン（濃度パッチ）の面積よりも大きくする
こと、また、黒トナーの画像を形成する際に使用する現
像バイアスをプロセスカートリッジ等に記憶された像担
持体の消耗度を表す情報（感光体の削れ量の情報等）を
基にして決定することで、濃度検知精度の向上を図るこ
とができる。

【００８８】また、検知手段内の発光素子を、濃度制御
動作に先んじて行われる動作（ＥＴＢ清掃等）中に点灯
開始することで、発光量が十分に安定した状態で濃度検
知を行うことが可能となり、濃度検知精度の向上を図る
ことができる。

【００８９】よって、安定した濃度制御が可能な画像形
成装置を提供することができる。

【００９０】

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１における濃度パッチの配置を示す図

【図２】 実施例１における濃度パッチの検知状態を示
す図

【図３】 色ずれによるの濃度パッチのずれを示す図

【図４】 実施例１で用いる光学センサの構成を示す断
面図

【図５】 黒べた上の濃度パッチの反射光の様子を示す
図

【図６】 実施例１で用いる濃度パッチの構成を示す図

【図７】 実施例１における現像バイアスと濃度の関係
を示す図

【図８】 実施例２における、感光体の削れ量と帯電電
位と黒べた画像形成に用いる現像バイアスの関係を示す
図

【図９】 発光素子の点灯時間と発光量の関係を示す図

【図１０】 インライン方式の画像形成装置の概略構成
を示す図

【図１１】 プロセスステーションの構成を示す図

【図１２】 乱反射光検知におけるトナー量と光量の関
係を示す図

【図１３】 乱反射の説明図

【図１４】 乱反射光を検知するタイプの濃度センサの
構成を示す断面図

【図１５】 正反射の説明図

【図１６】 正反射の説明図

【図１７】 正反射光検知におけるトナー量と光量の関
係を示す図

【図１８】 有彩色トナーを検知する場合の照射光と反
射光の様子を示す図

【図１９】 図１８におけるトナー量と反射光の関係を
示す図

【符号の説明】

１ ＥＴＢ（静電搬送ベルト） ４ バイアス電源 １０１〜１０４ 感光体（像坦持体） １３０ 光学式センサ ３０１ 発光素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H027 DA50 DE02 DE07 DE10 EB04 EC03 EC06 EC19 EC20 ED01 EF06 FA28 FA35 2H030 AA03 AD17 BB23 BB36 BB63 2H077 AD35 DA04 DA05 DA47 DA63 DA82 DB14 GA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 像担持体、該像担持体を所定の極性に帯
   電する帯電手段、該像担持体上に形成された静電潜像を
   可視化する現像装置を有するプロセス装置と、 前記プロセス装置を制御して濃度検知パターン担持体上
   に所定の濃度検知パターンを形成する濃度検知パターン
   形成手段と、 前記濃度検知パターン形成手段で形成した濃度検知パタ
   ーンを検知する濃度検知手段と、 前記濃度検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御
   する画像形成条件制御手段とを備え、 前記濃度検知パターン担持体上に、黒トナーの画像を形
   成し更にその上に有彩色による濃度検知パターンを形成
   し、この濃度検知パターンによる検知結果に基づいて、
   有彩色トナーに関する画像形成条件を決定する画像形成
   装置において、 前記黒トナーの画像の面積を、前記有彩色による濃度検
   知パターンの面積よりも大きくすることを特徴とする画
   像形成装置。
2. 【請求項２】 像担持体、該像担持体を所定の極性に帯
   電する帯電手段、該像担持体上に形成された静電潜像を
   可視化する現像装置を有するプロセス装置と、 前記プロセス装置を制御して濃度検知パターン担持体上
   に所定の濃度検知パターンを形成する濃度検知パターン
   形成手段と、 前記濃度検知パターン形成手段で形成した濃度検知パタ
   ーンを検知する濃度検知手段と、 前記濃度検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御
   する画像形成条件制御手段とを備え、 前記濃度検知パターン担持体上に、黒トナーの画像を形
   成し更にその上に有彩色による濃度検知パターンを形成
   し、この濃度検知パターンによる検知結果に基づいて、
   有彩色トナーに関する画像形成条件を決定する画像形成
   装置において、 前記黒トナーの画像を形成する際に使用する画像形成条
   件を、当該画像形成装置内もしくはプロセスカートリッ
   ジ内に記憶されたプロセス条件に基づいて決定すること
   を特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像形成装置において、 前記黒トナーの画像を形成する際に使用する画像形成条
   件は、現像バイアスであることを特徴とする画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 請求項２記載の画像形成装置において、 前記画像形成装置内もしくはプロセスカートリッジ内に
   記憶されたプロセス条件は、像担持体の消耗度を表す情
   報であることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 像担持体、該像担持体を所定の極性に帯
   電する帯電手段、該像担持体上に形成された静電潜像を
   可視化する現像装置を有するプロセス装置と、 前記プロセス装置を制御して濃度検知パターン担持体上
   に所定の濃度検知パターンを形成する濃度検知パターン
   形成手段と、 前記濃度検知パターン形成手段で形成した濃度検知パタ
   ーンを検知する濃度検知手段と、 前記濃度検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御
   する画像形成条件制御手段とを備え、 前記濃度検知パターン担持体上に、黒トナーの画像を形
   成し更にその上に有彩色による濃度検知パターンを形成
   し、この濃度検知パターンによる検知結果に基づいて、
   有彩色トナーに関する画像形成条件を決定する画像形成
   装置において、 濃度検知動作に先んじて行われる動作の実行中に、前記
   濃度検知手段の発光素子の発光を開始させることを特徴
   とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の画像形成装置において、 前記濃度検知動作に先んじて行われる動作は、前記濃度
   検知パターン担持体を清掃する動作であることを特徴と
   する画像形成装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の画
   像形成装置において、 前記黒トナーの画像は、所定の面積内を全面露光して形
   成した画像であることを特徴とする画像形成装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の画
   像形成装置において、 前記濃度検知手段は、正反射光成分を検知するタイプの
   光学センサであり、 前記黒トナーの画像上の有彩色による濃度検知パターン
   を前記光学センサにより検知して乱反射光成分を取り出
   し、この乱反射光成分を前記濃度検知パターン担持体上
   に直接形成した濃度検知パターンの検知結果である正反
   射光成分と乱反射光成分の和から差し引くことで、正反
   射光成分のみを取り出すことを特徴とする画像形成装
   置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし７のいずれかに記載の画
   像形成装置において、 前記濃度検知手段は、乱反射光成分を検知するタイプの
   光学センサであり、 前記黒トナーの画像上の有彩色による濃度検知パターン
   を前記光学センサにより検知して乱反射光成分のみを取
   り出すことを特徴とする画像形成装置。