JP2004198610A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー画像形成装置において、転写材上に定着されたトナーパッチを検知して濃度制御を実施する場合、トナーの定着性がパッチ間で異なり、その結果濃度制御の精度を悪くするようなことがなく、従来と比較して良好な濃度階調特性の画像が得られるようにする。
【解決手段】感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ上に複数個の検知用トナー像を形成し、その検知用トナー像を転写材１１上に転写して、定着部３０により熱定着する。そして、この検知用トナー像の光学特性をカラーセンサ４２で検知し、その検知結果に基づき画像階調制御を行う。その際、上記複数個の検知用トナー像の転写材１１上での形成位置が、定着部３０の定着ローラ３１に対して同一周回目に位置するようにする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラープリンタ、カラー複写機等の転写紙に熱転写を行う画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラープリンタ、カラー複写機等の電子写真方式やインクジェット方式などを採用したカラー画像形成装置において、出力画像の高画質化が求められてきている。特に、濃度の階調とその安定性は、人間が下す画像の良し悪しの判断に大きな影響を与える。
【０００３】
ところで、上記のようなカラー画像形成装置では、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動があると、得られる画像の濃度が変動する。特に、電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな環境変動でも濃度の変動が生じ、カラーバランスを崩す恐れがあるので、常に一定の濃度を保つための手段を持つ必要がある。
【０００４】
そこで、各色のトナーで濃度検知用のトナー像（トナーパッチ）を中間転写体や感光体等に形成し、その未定着トナーパッチの濃度を未定着トナー用濃度検知センサで検知し、その検知結果より露光量、現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバックをかけて濃度制御を行うことで、安定した画像を得るように構成している。
【０００５】
しかし、上記の濃度検知センサを用いた濃度制御は、トナーパッチを中間転写体やドラムなどの上に形成して検知するもので、その後に行われる転写材への転写及び定着による画像のカラーバランスの変化については制御していない。この変化には、上記の濃度検知センサを用いた濃度制御では対応することができない。
【０００６】
このため、転写材上に該転写材上のトナーパッチの濃度あるいは色を検知するセンサ（カラーセンサ）を設置したカラー画像形成装置が提案されている。
【０００７】
このカラーセンサは、例えば発光素子として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の発光スペクトルが異なる３種以上の光源を用いるか、あるいは発光素子は白色（Ｗ）を発光する光源を用いて、受光素子上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の分光透過率が異なる３種以上のフィルタを形成したもので構成している。このことにより、ＲＧＢ出力等の異なる３種以上の出力が得られる。
【０００８】
また、上記のようなトナーパッチを使用した濃度制御は、一般的に画像形成条件（例えば現像装置あるいは帯電装置に印加する高圧電圧）や画像階調度を変化させた複数個のパッチを用いて実施される場合が多い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように複数個のパッチを使用して濃度制御を行う場合、パッチ間で意図的に変化させた条件（上述の場合は画像形成条件や画像階調度）以外の条件が変化してしまうと、本来検知をしたい濃度変化以外の濃度変動が生じてしまい、濃度制御の精度が悪化してしまという問題が発生する。
【００１０】
特に、転写材上のパッチを使用して濃度制御を実施する場合、トナーの定着性がパッチ間で異なるとトナー濃度にも影響を及ぼし、濃度制御の精度を悪くしてしまう。
【００１１】
一方、電子写真方式のカラー画像形成装置で多く採用されているローラ式の加熱定着装置は、転写材の先端からローラ周長１周目に相当する領域が最も定着性が良く、それ以降の２周目、３周目の領域は、次第に定着性が悪くなる場合がある。これは、定着ローラの表面に使用されているフッ素系樹脂や耐熱弾性材の熱伝導率が一般的に低いために、転写材に熱が奪われて定着ローラの表面温度が低下しても、熱源からローラ表面までの熱供給が即応できないことにより発生するものである。
【００１２】
この現象は、転写材表面（トナー像形成面）に当接する側のローラ形状の加熱定着部材に対して最も顕著に表れる。しかし、定着部材がフィルム状である場合や、非加熱の加圧部材あるいは転写材裏面側の定着部材に対しても少なからず生じる現象である。
【００１３】
また、ローラ周長１周目に相当する領域の定着温度が高すぎて、この領域の定着性が悪くなる場合もあるが、何れにせよ、転写材の定着部材に対して異なる周回領域間の定着性に差が生じることに他ならない。
【００１４】
すなわち、従来の画像形成装置においては、転写材上に形成された複数個のトナーパッチが定着部材に対して異なる周回領域にまたがって形成されてしまい、パッチ間の定着性が異なってしまった結果、濃度制御の精度を悪化させてしまうという問題が生じていた。以下、この問題の具体例を説明する。尚、濃度制御ととして濃度階調性の制御の場合について説明する。
【００１５】
まず、ここで使用する従来の画像形成装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）、４色のトナーを使用するＡ３サイズのカラー画像形成装置とする。また、定着部材として、外径３１．８ｍｍ（外周１００ｍｍ）の加熱ローラ対（上下ローラとも同一で上下加熱）を用いた定着装置を使用している。
【００１６】
図１２は従来のパッチパターンを示す図であり、濃度制御の際に転写材１１上（本例では、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成されるトナー画像を示している。カラーセンサ４２の配置されている部分に８ｍｍ角のパッチが１０ｍｍ間隔で、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ毎に画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させて（各色８パッチずつ）、合計３２個形成されている。
【００１７】
ここで、各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１＝１２．５％、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２＝２５％、Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３＝３７．５％、Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４＝５０％、Ｙ５，Ｍ５，Ｃ５，Ｋ５＝６２．５％、Ｙ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６＝７５％、Ｙ７，Ｍ７，Ｃ７，Ｋ７＝８７．５％、Ｙ８，Ｍ８，Ｃ８，Ｋ８＝１００％、に設定されている。
【００１８】
また、本例の定着ローラは、外周１００ｍｍであるので、Ａ３用紙（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）は、ローラ４．２周で定着される。
【００１９】
図１２に示すように、従来では、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチが定着ローラに対して異なる周回領域にわたって形成されている。
【００２０】
次に、図１３を用いて、パッチとカラーセンサの出力濃度値の関係について説明する。尚ここでは、シアントナーの出力濃度値を例に説明する。図１３中、横軸は各パッチの印字率（階調度）を表し、縦軸はカラーセンサ４２の出力濃度値を表している。
【００２１】
上記のカラーセンサ４２の検知信号を濃度に変換する方法は、従来から公知である検知信号対濃度の変換テーブル（濃度変換テーブル）を使用するものとする。
【００２２】
また、図１３中の●印は、各パッチに対するカラーセンサ４２の出力濃度値を表しており、実線γは、各パッチの濃度値を直線補間して求めた濃度階調特性を表している。
【００２３】
図１３から解かるように、計算された濃度階調特性γは、Ｃ４パッチとＣ５パッチの近辺で不自然な偏曲点が生じてしまっている。この理由は以下のとおりである。
【００２４】
すなわち、Ｃ１〜Ｃ４パッチとＣ５〜Ｃ８パッチとの間で定着ローラの周回領域が異なるため、パッチ間の定着性に変化が生じる。中でも、トナーパッチからの光反射に関係する光沢度が変わってしまうことになる。光沢度が変動するとカラーセンサ４２に入力するトナーパッチからの反射光量が変わってしまうので、カラーセンサ４２の出力する検出濃度が変化してしまう。その結果、Ｃ４パッチとＣ５パッチの間に偏曲点が生じてしまう。
【００２５】
図１３中の○印のＣ５′〜Ｃ８′は、パッチＣ１〜Ｃ４と同じ定着条件下でパッチＣ５〜Ｃ８を検知した場合に予想されるパッチ濃度値を表している。
【００２６】
このように、濃度階調特性γが不自然な偏曲点を持った形で算出されてしまうと、その後実施される濃度階調補正にも悪影響が及んでしまう。具体的には、階調補正後の濃度階調特性に濃度ジャンプ（急激な濃度変化）が発生する等の問題が生ずる。
【００２７】
また、マゼンタ、ブラックについてもパッチが定着ローラに対して異なる周回領域にわたって形成されているので、同様の問題が発生する。
【００２８】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもので、転写材上に定着されたトナーパッチを検知して濃度制御を実施する場合、トナーの定着性がパッチ間で異なり、その結果濃度制御の精度を悪くするようなことがなく、従来と比較して良好な濃度階調特性の画像が得られる画像形成装置を提供することを目的としている。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のように画像形成装置を構成する。
【００３０】
（１）像担時体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着装置の定着部材に対して同一周回目に位置するようにする。
【００３１】
また、本発明は、次の（２）〜（６）のように構成しても良い。
【００３２】
（２）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検出手段と、前記検知手段の検出結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像には、複数段階の画像形成条件で形成された複数のパターンもしくは複数段階の階調で形成された複数のパターンからなる検知用トナー画像パターンの組が複数組含まれ、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにする。
【００３３】
（３）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検出手段と、前記検知手段の検出結果に基づき画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記画像階調性を制御する制御は複数段階の階調ごとに複数個の検知用トナー像の組を用いて制御を行う制御方式であり、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにする。
【００３４】
（４）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を装置に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置で検出し、該検出結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着装置の定着部材に対して同一周回目に位置するようにする。
【００３５】
（５）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を装置に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置で検出し、該検出結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像には、複数段階の画像形成条件で形成された複数のパターンもしくは複数段階の階調で形成された複数のパターンからなる検知用トナー画像パターンの組が複数組含まれ、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにする。
【００３６】
（６）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を装置に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置で検出し、該検出結果に基づき画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記画像階調性を制御する制御は複数段階の階調ごとに複数個の検知用トナー像の組を用いて制御を行う制御方式であり、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにする。
【００３７】
更に、本は発明では、次のように構成することが好ましい。
【００３８】
（７）前記複数組のトナー画像パターンの組の中の少なくとも２組は互いに同一であり、前記互いに同一な組に含まれる同一条件で形成された複数のパターンの検知結果の平均値を用いて、前記画像形成条件もしくは画像階調性の制御を行うようにする。
【００３９】
（８）前記同一組の検知用トナー像は、同一のトナー色で形成された検知用トナー像であるようにする。
【００４０】
（９）前記定着部材は、加熱部材であるようにする。
【００４１】
（１０）前記定着部材の形状は、ローラ形状であるようにする。
【００４２】
（１１）前記トナー像の光学特性は、トナー濃度であるようにする。
【００４３】
（１２）前記トナー像の光学特性は、トナー色度であるようにする。
【００４４】
（１３）前記転写手段は、像担時体に接触して回転する中間転写体と、該中間転写体に接触する転写ローラからなるようにする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
【００４６】
（実施例１）
本実施例では、転写材に定着されたトナーパッチ（検知用トナー像）の光学特性である濃度をカラーセンサにより検出し、その検出結果を基に画像階調性を制御するカラー画像形成装置において、同一組の検知用トナー像を定着ローラに対して同一周回目に位置するように形成することにより、画像階調制御の精度向上を図り、良好な濃度階調特性の画像形成を可能にする方法について説明する。
【００４７】
尚、本実施例において、同一組の検知用トナー像とは、同一色のトナーにより形成されたパッチのセットとする。
【００４８】
図１は本発明の実施例の全体構成を示す断面図であり、この装置は、図示のように、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写体２７を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。本カラー画像形成装置は、図１に示す画像形成部と不図示の画像処理部から構成されている。
【００４９】
画像形成部は、画像処理部が変換した露光時間に基づいて点灯させる露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成し、この多色トナー像を転写材１１へ転写し、その転写材１１上の多色トナー像を定着させるもので、次の各部から構成されている。
【００５０】
すなわち、給紙部である給紙カセット２１ａ及び給紙トレイ２１ｂ、並置したＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋのステーション毎の像担時体である感光ドラム（感光体）２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、一次帯電器（帯電手段）２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ、トナーカートリッジ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ、現像器（現像手段）２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ、転写手段を構成する中間転写体２７及び転写ローラ２８、クリーニング手段２９、定着部（定着手段）３０、カラーセンサ（検知手段）４２によって構成されている。
【００５１】
上記感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して形成したもので、不図示の駆動モータの駆動力が伝達されて回転し、駆動モータは感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。この感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを帯電させるために、一次帯電手段として、ステーション毎に４個の一次帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋが備えられている。
【００５２】
また、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋへの露光光はスキャナ部２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋから送られ、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像が形成されるように構成されている。この静電潜像を可視化するために、現像手段として、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋが備えられ、各現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋには、スリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。そして、各々の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋは、着脱可能に取り付けられている。
【００５３】
中間転写体２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計周り方向に回転し、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に伴って回転し、単色トナー像が転写される。その後、中間転写体２７に転写ローラ２８が接触して転写材１１を狭持搬送し、転写材１１に中間転写体２７上の多色トナー像を転写する。
【００５４】
上記転写ローラ２８は、転写材１１上に多色トナー像を転写している間、図の実線の位置で転写材１１に当接し、印字処理後は点線の位置に離間する。
【００５５】
定着部（定着手段）３０は、転写材１１を搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図に示すように定着部材として、転写材１１を加熱する定着ローラ３１と転写材１１を定着ローラ３１に圧接させるための加圧ローラ３２を備えている。定着ローラ３１と加圧ローラ３２は、中空状に形成されて、内部にそれぞれのヒータ３３、３４が内蔵された加熱部材となっている。すなわち、多色トナー像を保持した転写材１１は定着ローラ３１と加圧ローラ３２により搬送されるとともに、熱及び圧力を加えられ、トナーが表面に定着される。
【００５６】
そして、トナー画像が定着後の転写材１１は、その後不図示の排出ローラにより排紙トレイに排出され、これにより画像形成動作が終了する。
【００５７】
クリーニング手段２９は、中間転写体２７上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写体２７上に形成された４色の多色トナー像を転写材１１に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。
【００５８】
カラーセンサ４２は、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検知手段であり、上記構成のカラー画像形成装置において、転写材搬送路の定着部３０より下流に転写材１１の画像形成面へ向けて配置されている。ここでは、転写材１１上に形成された定着後の混色パッチの色のＲＧＢ出力値を検知する。そして、このカラーセンサ４２をカラー画像形成装置内部に配置することにより、定着後の画像を排紙部に排紙する前に、自動的に上記光学特性を検知することが可能となる。
【００５９】
図２にカラーセンサ４２の構成の一例を示す。このカラーセンサ４２は、白色ＬＥＤ５３と、ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより構成されている。そして、白色ＬＥＤ５３からの光を定着後のパッチが形成された転写材１１に対して斜め４５度より入射させ、０度方向への乱反射光強度をＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａにより検知する。このＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａの受光部５４ｂは、ＲＧＢが独立した画素となっている。
【００６０】
上記ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４ａは、フォトダイオードでも良く、ＲＧＢの３画素のセットが、数セット並んでいるものであっても良い。また、入射角が０度、反射角が４５度の構成でも良い。更には、ＲＧＢ３色が発光するＬＥＤとフィルタ無しセンサにより構成しても良い。
【００６１】
次に、画像階調制御について説明する。図１のカラー画像形成装置には、図示していないが感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ上に複数個の検知用トナー像を形成する形成手段と、その検知用トナー像が転写材１１に転写されて定着されたトナーパッチを検知するカラーセンサ４２の検知結果に基づき画像階調性（もしくは画像形成条件）を制御する制御手段が構成されている。そして本実施例では、ユーザーが画像階調制御の実行を所望した場合にユーザーの手動操作により実施されるものとする。
【００６２】
図３は本実施例における画像階調制御（階調補正）の方法を示すフローチャートである。このフローチャート及び後述する図６及び図８のフローチャートに示す制御処理は、上述の制御手段のＣＰＵによりあらかじめ記憶されたプログラムに従って実行されるものである。
【００６３】
まず、ステップ１（Ｓ１、以下図中ステップをＳと記す）において、転写材上にパッチパターンを形成する。
【００６４】
図４に転写材１１上（本例では２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成される本実施例のパッチパターンを示す。カラーセンサ４２の配置されている部分に８ｍｍ角のパッチが１０ｍｍ間隔で、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ毎に画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させて（各色８パッチずつ）、合計３２個形成されている。
【００６５】
尚、本実施例の定着ローラ３１と加圧ローラ３２は、外径３１．８ｍｍ（外周１００ｍｍ）であり、Ａ３用紙（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）は、ローラ４．２周で定着される。
【００６６】
また、本実施例において、同一組の検知用トナー像として定義される同一色のパッチのセットは、その形成位置が異なる周回領域にわたらないように配置されている。具体的には、各色のパッチセット（８つのパッチのセット）を、１００ｍｍ間隔（定着ローラ周期）で形成している。
【００６７】
このようにパッチを配置することにより、同一組の検知用トナー像（同一色のトナーパッチ）において、同一の定着性を得ることが可能になる。すなわち、定着性の変化に起因する不自然な濃度変化をなくすことができる。このパッチの配置が本実施例の特徴である。
【００６８】
ここで、各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１＝１２．５％、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２＝２５％、Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３＝３７．５％、Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４＝５０％、Ｙ５，Ｍ５，Ｃ５，Ｋ５＝６２．５％、Ｙ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６＝７５％、Ｙ７，Ｍ７，Ｃ７，Ｋ７＝８７．５％、Ｙ８，Ｍ８，Ｃ８，Ｋ８＝１００％、に設定されている。
【００６９】
次に、ステップ２において、ステップ１で転写材に定着されたトナーパッチの濃度をカラーセンサ４２によって検出する。尚、カラーセンサ４２の検知信号を濃度に変換する方法は、従来から公知である検知信号対濃度の変換テーブル（濃度変換テーブル）を用いる方式である。
【００７０】
次に、ステップ３において、画像階調制御（階調補正）を実施する。図５に画像階調制御（階調補正）の様子を示す。尚、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックに関しても同様の方法で補正が行われる。
【００７１】
図５中、横軸は画像データを表し、縦軸は、カラーセンサ４２の濃度検出値を表している。また、図中の●印は、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８各パッチに対するカラーセンサ４２の出力濃度値を表している。直線Ｔは、画像濃度制御の目標濃度階調特性を表している。本実施例では、画像データと濃度の関係が比例関係になるように目標濃度階調特性Ｔを定めている。曲線γは、濃度制御（階調補正制御）を実施していない状態での濃度階調特性を表している。尚、パッチを形成していない階調の濃度については、原点及びＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８を通るようにスプライン補間を行って算出される。
【００７２】
また、曲線Ｄは、本制御で算出される階調補正テーブルを表しており、補正前の階調特性γの目標階調特性Ｔに対する対称ポイントを求めることにより算出される。尚、階調補正テーブルＤの計算は、不図示の本体ＣＰＵで実行され、更に算出された階調補正テーブルＤは、不図示の本体メモリ（本実施例では不揮発性メモリを使用している）に記憶される。
【００７３】
そして、プリント画像の形成時は、画像データを階調補正テーブルＤで補正することにより、目標階調特性を得ることができる。
【００７４】
このように、本実施例においては、転写材に定着されたトナーパッチの濃度をカラーセンサ４２により検出し、その検出結果に基づき画像階調性を制御するカラー画像形成装置において、同一色の検知用トナー像を定着ローラ３１に対して同一周回目に形成させることにより、画像階調制御の精度向上を図り、良好な濃度階調特性の画像形成を可能にすることができる。
【００７５】
（実施例２）
本実施例では、転写材に定着されたトナーパッチの濃度をカラーセンサ４２により検出し、その検出結果に基づき画像階調性を制御するカラー画像形成装置において、同一のパッチセットを複数回転写材上に形成し、更に各々のパッチセットは、それぞれ定着ローラ３１の同一周回目に形成し、同一階調のパターンの検知結果の平均値を用いて画像階調制御を行うことにより、単一色の濃度階調特性を良化させると同時に、良好なカラーバランスをも得る方法について説明する。
【００７６】
尚、本実施例は実施例１を発展させた例であり、使用するカラー画像形成装置の全体構成についていは、図１と同様であり説明は省略する。
【００７７】
図６は本実施例における画像階調制御（階調補正）の方法を示すフローチャートである。本実施例の制御には、カラーセンサ４２を使用する。また、本実施例では、ユーザーが画像階調制御の実行を所望した場合にユーザーの手動操作により実施されるものとする。
【００７８】
まず、ステップ１１において、転写材上にパッチパターンを形成する。
【００７９】
本実施例においては、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ毎に１枚ずつ、すなわち合計４枚の転写材１１を補正制御に使用する。
【００８０】
図７は転写材１１上（本例では２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成されるシアン色のパッチパターンを示す図である。形成されるパッチは、４組の同一パッチセット（ＳＥＴ１，ＳＥＴ２，ＳＥＴ３，ＳＥＴ４）からなり、１つのパッチセットは、画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させてある（合計３２パッチ形成されている）。
【００８１】
尚、本実施例の定着ローラ３１と加圧ローラ３２は、外径３１．８ｍｍ（外周１００ｍｍ）であり、Ａ３用紙（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）は、ローラ４．２周で定着される。
【００８２】
また、本実施例において、それぞれのパッチのセットは、その形成位置が異なる周回領域にわたらないように配置されている。具体的には、各パッチセット（８つのパッチからなるセット）を、１００ｍｍ間隔（定着ローラ周期）で形成している。
【００８３】
ここで、各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｃ１＝１２．５％、Ｃ２＝２５％、Ｃ３＝３７．５％、Ｃ４＝５０％、Ｃ５＝６２．５％、Ｃ６＝７５％、Ｃ７＝８７．５％、Ｃ８＝１００％、に設定されている。
【００８４】
また、マゼンタ、イエロー、ブラック色に関しても、同様のパッチパターンを他の転写材１１に形成する。
【００８５】
次に、ステップ１２において、ステップ１１で転写材１１に定着されたトナーパッチの濃度をカラーセンサ４２によって検出する。このカラーセンサ４２の検知信号を濃度に変換する方法は、従来から公知である検知信号対濃度の変換テーブル（濃度変換テーブル）を用いる方式である。
【００８６】
次に、ステップ１３において、同一階調パターンの濃度平均値を算出する。
【００８７】
次に、ステップ４において、画像階調制御（階調補正）を実施する。このときの階調補正の算出方法は、実施例１と同じである。
【００８８】
本実施例の特徴とする効果は以下のとおりである。
【００８９】
（１）Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ，各色とも同一の定着条件でパッチを形成することにより、色間の濃度バランスも良好に制御できる。したがって、多次色（２色以上の混合色）の色再現性が向上する。
【００９０】
（２）同じ階調のパッチを複数個形成して、その平均値を算出するので、定着性の違いによる濃度変動だけでなく、他の理由（転写性、現像性の不均一等）による濃度変動の影響も少なくすることが可能になる。したがって、画像階調制御の更なる向上を図ることができる。
【００９１】
このように、本実施例においては、転写材１１に定着されたトナーパッチの濃度をカラーセンサ４２により検出し、その検出結果に基づき画像階調性を制御するカラー画像形成装置において、同一のパッチセットを複数回転写材上に形成し、更に各々のパッチセットはそれぞれ定着ローラ３１の同一周回目に形成し、同一階調のパターンの検知結果の平均値を用いて画像階調制御を行うことにより、単一色の濃度階調特性を良化させると同時に、良好なカラーバランスをも得ることができた。
【００９２】
（実施例３）
本実施例では、Ｃ，Ｍ，Ｙの混色パッチとＫ単色のパッチを比較することにより、プロセスグレーのカラーバランスを制御するカラー画像形成装置に本発明を適用した例について説明する。
【００９３】
一般に、上記のようなカラー画像形成装置においては、カラーバランスが不安定になった場合、特にプロセスグレーにおいて色味変動が生じやすい。また、人間の目はこの色味変動に対して特に敏感でもある。したがって、プロセスグレーの補正を行うことにより、効果的な画質向上を実現することができる。
【００９４】
図８は本実施例におけるカラーバランス補正の方法を示すフローチャートである。
【００９５】
まず、ステップ２１において、転写材上にパッチパターンを形成する。
【００９６】
図９は本実施例で転写材１１上（本例では、２９７ｍｍ×４２０ｍｍのＡ３サイズ縦送り）に形成されるパッチパターンを示す図である。形成されるパッチは４組のパッチセット（ＳＥＴ１，ＳＥＴ２，ＳＥＴ３，ＳＥＴ４）からなり、１つのパッチセットは、Ｃ，Ｍ，Ｙの混色パッチ▲１▼〜▲８▼及びＫの単色パッチ▲９▼の合計９パッチからなっている。
【００９７】
また、本実施例の定着ローラ３１と加圧ローラ３２は、外径３１．８ｍｍ（外周１００ｍｍ）であり、Ａ３用紙（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）は、ローラ４．２周で定着される。
【００９８】
更に、それぞれのパッチのセットは、その形成位置が異なる周回領域にわたらないように配置されている。
【００９９】
理由は、本実施例においては、９つのパッチ（１つのパッチセット）により所定階調のプロセスグレー補正を実施するものであり、パッチセット内で定着性が異なると、補正精度が悪化してしまうからである。具体的には、各パッチセット（９つのパッチからなるセット）を、１００ｍｍ間隔（定着ローラ周期）で形成している。
【０１００】
図１０は本実施例で使用されるパッチを示す図である。図示のように同一パッチセットの中の各パッチ▲１▼〜▲９▼はＣ，Ｍ，Ｙのデータ▲１▼〜▲８▼及びＫの単色データ▲９▼からなっている。
【０１０１】
尚、セット（ＳＥＴ）ｎ（ｎは１〜４）の各パッチのＣ，Ｍ，Ｙの階調度は基準の階調度（以下、基準値と記す）Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎから階調度を±α変化させた値の組み合わせになっている。また▲９▼のパッチはＫの単色パッチで、あらかじめ定められた階調度ＫＮで形成される。Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎ，Ｋｎの値は、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの階調‐濃度特性がデフォルト（装置の最も平均的な状態）の階調‐濃度状態に調整されている場合に、Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎの値を混色するとＫｎと同じ色になるような値であり、色処理及びハーフトーン設計時に設定される。
【０１０２】
また、パッチＳＥＴ１〜ＳＥＴ４は、階調度の違うパッチセットである。具体的には、ＳＥＴ１、ＳＥＴ２、ＳＥＴ３、ＳＥＴ４はそれぞれＫｎ（▲９▼パッチ）の階調度を２５％、５０％、７５％、１００％に設定している。パッチ▲１▼〜▲８▼に関しては、Ｋｎ（▲９▼パッチ）の階調度に対応した値に設定されている。
【０１０３】
次に、ステップ２２において、ステップ２１で転写材１１に定着されたトナーパッチのＲＧＢ出力をカラーセンサ４２によって検出する
次に、ステップ２３において、カラーセンサ４２のＲＧＢ出力値からＣ，Ｍ，Ｙのプロセスグレーと▲９▼のＫのパッチの色が一致するためのＣ，Ｍ，Ｙの値（階調度）を算出する。
【０１０４】
ここで、画像形成条件が色処理設計時と全く同じ状態であればＫｎの色は（Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎ）を混色した色と一致するが、通常は前述したような理由で一致せず、色がずれてしまう。各パッチのＲＧＢ出力値を▲１▼＝（ｒ１、ｇ１、ｂ１），▲２▼＝（ｒ２、ｇ２、ｂ２），…とし、▲１▼〜▲８▼の各パッチのＣ，Ｍ，Ｙ座標を３次元的に表すと図１１に示すようになる。同図の立方格子の中心の座標は（Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎ）となる。
【０１０５】
そして、▲１▼〜▲８▼のＲＧＢ値からＫｎのＲＧＢ値と一致するためのＣ，Ｍ，Ｙの値を図１１から８点の線形補間によって求める。具体的には図１１の立方格子内の各Ｃ，Ｍ，Ｙの座標に対するＲＧＢ値（Ｒｃｍｙ，Ｇｃｍｙ，Ｂｃｍｙ）を下記の式で計算することによって求める。
【０１０６】

Ｇｃｍｙ，Ｂｃｍｙも同様の式で求める。
【０１０７】
上式で計算された（Ｒｃｍｙ，Ｇｃｍｙ，Ｂｃｍｙ）とＫのＲＧＢ値（Ｒｋ，Ｇｋ，Ｂｋ）の差を例えば各ＲＧＢの差分の２乗和などで求める。そして、差の最も小さいもの、すなわち最も（Ｒｋ，Ｇｋ，Ｂｋ）に近い（Ｒｃｍｙ，Ｇｃｍｙ，Ｂｃｍｙ）を求め、このときのＣ，Ｍ，Ｙの値を最適値とし（Ｃｎ’，Ｍｎ’，Ｙｎ’）とする。
【０１０８】
尚、αは次の２つの条件を加味し、最適な値に設定する。
１）補間の精度を上げるためには、立方格子の大きさはできるだけ小さいことが望ましい。
２）Ｋｎと（Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎ）の色が大きくずれている場合、（Ｃｎ’，Ｍｎ’，Ｙｎ’）は立方格子の中心（Ｃｎ，Ｍｎ，Ｙｎ）の近傍にはないが、この場合でも（Ｃｎ’，Ｍｎ’，Ｙｎ’）は立方格子内に入っていなければならないため、立方格子はそれに十分な大きさである必要がある。
【０１０９】
以上の計算をＳＥＴ１〜ＳＥＴ４に対して行う。
【０１１０】
次に、ステップ２４において、カラーバランスの補正を行う。
【０１１１】
カラーバランスの補正は、ステップ２３で算出された各階調毎の（Ｃｎ’，Ｍｎ’，Ｙｎ’）の値を使用して、単色（Ｙ，Ｍ，Ｃ）の階調補正テーブルを作成すれば良い。階調補正テーブルの算出方法は、実施例１と同様である。
【０１１２】
このように、実施例１あるいは実施例２で説明した方法による単色の階調補正と、本実施例のグレー補正を組み合わせることによって、より効果的な色調補正をすることもできる。
【０１１３】
すなわち、本実施例では、Ｃ，Ｍ，Ｙの混色パッチとＫ単色のパッチを比較することにより、プロセスグレーのカラーバランスを制御するカラー画像形成装置において、所定階調のプロセスグレー補正を実施するためのパッチセットを、その形成位置が異なる周回領域にわたらないように配置することにより、プロセスグレーの補正精度を向上させ、効果的な画質向上が実現できた。
【０１１４】
尚、上述の実施例１〜３においては、同一組のパッチセットが同一定着周回領域に含まれるような例について説明したが、同一定着周回領域に全ての制御パッチが含まれていればより効果的であり、そのような構成とすることもできる。
【０１１５】
また、実施例１〜３においては、画像濃度制御の方法として画像階調の補正制御を例に挙げて説明したが、濃度制御の方法はこれに限るものではなく、他の方法であっても良い。例えば、現像条件あるいは帯電条件等を複数段階に変化させた複数個の所定パターン（ハーフトーンパターンなど）パッチの濃度を検出し、その検出結果から所望の濃度が得られる現像条件や帯電条件を算出するようにしても良い。
【０１１６】
更に、実施例１〜３においては、本発明の効果が最大限に得られる例として、ローラ形状の加熱部材が定着部材である場合について説明したが、当然のことながら、定着部材がフィルム状である場合や、非加熱の加圧部材あるいは、転写材裏面側の定着部材の場合についても、本発明の効果を得ることができる。
【０１１７】
また、検知手段であるカラーセンサ４２は、これに代えて装置本体に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置であっても良く、これらにより検知する検知用トナー像の光学特性は、トナー濃度ではなくトナー色度としても良く、その検知結果に基づき制御する対象は、画像形成条件もしくは画像階調性であれば良い。
【０１１８】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明の画像形成装置では、像担時体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着装置の定着部材に対して同一周回目に位置するように構成している。
【０１１９】
このため、転写材上に定着されたトナーパッチを検知して濃度制御を実施する場合、トナーの定着性がパッチ間で異なり、その結果濃度制御の精度を悪くするようなことがなく、従来と比較して良好な濃度階調特性の画像が得られる。
【０１２０】
また本発明は、上述の実施例で説明したように、上記の構成を（１）として、以下の（２）ないし（１３）の構成とすることもできる。
【０１２１】
（２）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検出手段と、前記検知手段の検出結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像には、複数段階の画像形成条件で形成された複数のパターンもしくは複数段階の階調で形成された複数のパターンからなる検知用トナー画像パターンの組が複数組含まれ、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【０１２２】
（３）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検出手段と、前記検知手段の検出結果に基づき画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記画像階調性を制御する制御は複数段階の階調ごとに複数個の検知用トナー像の組を用いて制御を行う制御方式であり、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【０１２３】
（４）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を装置に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置で検出し、該検出結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着装置の定着部材に対して同一周回目に位置するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【０１２４】
（５）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を装置に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置で検出し、該検出結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記複数個の検知用トナー像には、複数段階の画像形成条件で形成された複数のパターンもしくは複数段階の階調で形成された複数のパターンからなる検知用トナー画像パターンの組が複数組含まれ、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【０１２５】
（６）像担持体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を装置に接続された原稿読み取り装置もしくは光学特性測定装置で検出し、該検出結果に基づき画像階調性を制御する制御手段とを有し、前記画像階調性を制御する制御は複数段階の階調ごとに複数個の検知用トナー像の組を用いて制御を行う制御方式であり、同一組の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着部材に対して同一周回目に位置するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【０１２６】
（７）前記複数組のトナー画像パターンの組の中の少なくとも２組は互いに同一であり、前記互いに同一な組に含まれる同一条件で形成された複数のパターンの検知結果の平均値を用いて、前記画像形成条件もしくは画像階調性の制御を行うことを特徴とする（２）または（５）に記載の画像形成装置。
【０１２７】
（８）前記同一組の検知用トナー像は、同一のトナー色で形成された検知用トナー像であることを特徴とする（２）または（３）または（５）または（６）または（７）に記載の画像形成装置。
【０１２８】
（９）前記定着部材は、加熱部材であることを特徴とする（１）ないし（８）何れかに記載の画像形成装置。
【０１２９】
（１０）前記定着部材の形状は、ローラ形状であることを特徴とする（１）ないし（９）何れかに記載の画像形成装置。
【０１３０】
（１１）前記トナー像の光学特性は、トナー濃度であることを特徴とする（１）ないし（１０）何れかに記載の画像形成装置。
【０１３１】
（１２）前記トナー像の光学特性は、トナー色度であることを特徴とする（１）ないし（１０）何れかに記載の画像形成装置。
【０１３２】
（１３）前記転写手段は、像担時体に接触して回転する中間転写体と、該中間転写体に接触する転写ローラからなることを特徴とする（１）ないし（１２）何れかに記載の画像形成装置。
【０１３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、転写材上に定着されたトナーパッチを検知して濃度制御を実施する場合、トナーの定着性がパッチ間で異なり、その結果濃度制御の精度を悪くするようなことがなく、従来と比較して良好な濃度階調特性の画像が得られる。
【０１３４】
具体的には、転写材に定着されたトナーパッチの濃度をカラーセンサにより検出し、検出結果に基づき画像階調性を制御するカラー画像形成装置において、同一色の検知用トナー像を定着ローラに対して同一周回目に形成させることにより、画像階調制御の精度向上を図り、良好な濃度階調特性の画像形成を可能にすることができる。
【０１３５】
また、同一のパッチセットを複数回転写材上に形成し、更に各々パッチセットは、それぞれ定着ローラの同一周回目に形成し、更に同一階調のパターンの検知結果の平均値を用いて、画像階調制御を行うことにより、単一色の濃度階調特性を良化させると同時に良好なカラーバランスをも得ることができる。
【０１３６】
更に、Ｃ，Ｍ，Ｙの混色パッチとＫ単色のパッチを比較することにより、プロセスグレーのカラーバランスを制御するカラー画像形成装置において、所定階調のプロセスグレー補正を実施するためのパッチセットを、その形成位置が異なる周回領域にわたらないように配置することにより、プロセスグレーの補正精度を向上させ、効果的な画質向上が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の全体構成を示す断面図
【図２】実施例のカラーセンサの構成を示す説明図
【図３】実施例１の画像階調制御を示すフローチャート
【図４】実施例１におけるパッチパターンを示す平面図
【図５】画像階調制御の様子を示す説明図
【図６】実施例２の画像階調制御を示すフローチャート
【図７】実施例２におけるパッチパターンを示す平面図
【図８】実施例３のカラーバランス補正方法を示すフローチャート
【図９】実施例３におけるパッチパターンを示す平面図
【図１０】実施例３で使用されるパッチの説明図
【図１１】実施例３の階調度算出法を示す説明図
【図１２】従来の転写材上のパッチパターンを示す平面図
【図１３】従来のパッチとカラーセンサの出力濃度値の関係を示す説明図
【符号の説明】
１１ 転写材
２１ａ 給紙カセット
２１ｂ 給紙トレイ
２２Ｙ 感光ドラム
２２Ｍ 感光ドラム
２２Ｃ 感光ドラム
２２Ｋ 感光ドラム
２３Ｙ 一次帯電器
２３Ｍ 一次帯電器
２３Ｃ 一次帯電器
２３Ｋ 一次帯電器
２４Ｙ スキャナ部
２４Ｍ スキャナ部
２４Ｃ スキャナ部
２４Ｋ スキャナ部
２５Ｙ トナーカートリッジ
２５Ｍ トナーカートリッジ
２５Ｃ トナーカートリッジ
２５Ｋ トナーカートリッジ
２６Ｙ 現像器
２６Ｍ 現像器
２６Ｃ 現像器
２６Ｋ 現像器
２６ＹＳ スリーブ
２６ＭＳ スリーブ
２６ＣＳ スリーブ
２６ＫＳ スリーブ
２７ 中間転写体
２８ 転写ローラ
２９ クリーニング手段
３０ 定着部（定着手段）
３１ 定着ローラ（定着部材）
３２ 加圧ローラ（定着部材）
３３ ヒータ
３４ ヒータ
４２ カラーセンサ（検知手段）

Claims (1)

1. 像担時体上に複数個の検知用トナー像を形成する像形成手段と、形成された検知用トナー像を転写材上に転写する転写手段と、転写後の検知用トナー像を定着部材により定着する定着手段と、定着後の検知用トナー像の光学特性を検知する検知手段と、前記検知手段の検知結果に基づき画像形成条件もしくは画像階調性を制御する制御手段とを有し、
   前記複数個の検知用トナー像の転写材上での形成位置が、前記定着装置の定着部材に対して同一周回目に位置するようにしたことを特徴とする画像形成装置。

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