JP2004279748A

JP2004279748A - 画像形成方法及びその装置

Info

Publication number: JP2004279748A
Application number: JP2003071278A
Authority: JP
Inventors: Shingo Suzuki; 伸五鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】本発明は、画像濃度を常に最適な状態に制御するにあたり、その制御に要する処理時間を短縮し、消費されるトナー、現像剤の消費を抑えることができる画像形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の画像形成方法によれば、パッチパターンを、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから作像し、順次、上流側、下流側、上流側と交互に作像を繰り返して行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成方法及びその装置に関し、詳細には中間転写体上に形成したパッチパターンのトナー濃度を検知して、当該検知結果により画像形成条件を制御する、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平６−２６６１９０号公報
【特許文献２】特開２００２−６２７０８号公報
【特許文献３】特開平１１−１４３１６４号公報
従来から広く普及している複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置では、一般に、温湿度等の環境変動や、感光体、トナー及び現像剤の経時劣化によって最適な作像条件が変動してしまうため、定期的に作像条件を確認し、その結果に基づいてトナー像の形成条件や転写条件などの作像条件を調整することが望ましい。特に、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の４色のトナー像を順次重ね合わせてフルカラー画像を形成する画像形成装置では、各色の像担持体におけるトナー像の形成条件や転写条件を適切に調整しないと、常に安定した品質のフルカラー画像が得られない。
【０００３】
そこで、通常の画像形成を行う前に、各像担持体上に形成した基準パッチパターン像を中間転写体上に転写した後、各基準パッチパターン像の濃度を画像濃度検知手段により検知し、その結果に基づいて最適な作像条件を決定するように構成された画像形成装置が知られている。具体的には、中間転写体上に色毎に複数の作像条件のパッチパターンを形成し、形成したパッチパターンを検知手段により読み取り、各パッチパターンの現像バイアス電位値におけるトナー付着量検出値より、最適な作像条件を決定する方法が多数提案されている。
【０００４】
その一つとして、上記特許文献１に示されたトナー濃度制御方法は、低濃度と中濃度及び高濃度の基準パッチパターンを画像担持体上に形成し、形成した基準パッチパターンの感光体上のトナー付着量を光学センサで読み取り、図３に示すような検知信号とトナー付着量の関係より、最適な作像条件を決定している。また、上記特許文献２に示された濃度制御方法によれば、中間転写体上に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色のパッチパターンを形成し、形成したパッチパターンを濃度検知手段により読み取り、この制御を２回以上繰り返して行い、最適な作像条件を決定している。更に、上記特許文献３に示された濃度制御方法は、１色目のパッチパターン形成において、制御する条件の幅を広く取り、最適な条件を決定し、２色目以降は、１色目で決定した条件をもとに、制御する条件の幅を狭く取り、１色目より少ないパッチパターン数で最適な条件を決定するものである。また、１色目は最適条件が求まるまで条件を変化させて、繰り返し処理を行う方法が提案されている。
【０００５】
一方、中間転写体の搬送方向と直行する方法にパッチパターンをずらして形成して、パッチパターンの重なりを防止する、連続して同一箇所にパッチパターンを繰り返し転写することにより、クリーニング不良による検知精度の低下を防ぐ方法が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１のトナー濃度制御方法では、センサ検出値とトナー付着量との関係が非線形であるため、検知数が少ないと正確に最適となる条件が求められないといった問題がある。また、単に条件を可変してパッチパターンを数多く形成し、そのパッチパターンの読み取り結果より、最適となる条件を決定すると、精度の高い条件を求めることができるが、処理時間がかかり、またパッチパターン形成に必要なトナーの使用量が増大するといった問題がある。
【０００７】
また、上記特許文献２の濃度制御方法では、中間転写体上にトナー像を転写する位置が２色毎で離れて形成され、かつ２つの像担持体において現像の切り替えが必要である場合、４色のパッチパターンが離れて形成されてしまうため、処理時間がかかるといった問題がある。
【０００８】
更に、上記特許文献３の濃度制御方法では、２色目以降は効率よく、最適なトナー条件を求めることができるが、１色目のパッチパターン形成において、最初に制御する条件の幅を広く取り過ぎると、必要以上にパッチパターンを形成してしまい、処理時間がかかると共にトナー使用量が増大してしまう。反対に、パッチパターンの形成数が少ないと１色のパッチパターンを再度形成し、繰り返し処理を行う必要があるため、処理時間がかかるといった問題がある。
【０００９】
また、中間転写体の搬送方向と直行する方法にパッチパターンをずらして形成して、最適な条件を決定する方法では、検知する光学センサが複数個必要であり、コストがかかり、また特に小型の画像形成装置においては、光学センサの取り付け位置が問題となる。さらに、各々の光学センサ間のばらつき精度や制御が複雑になるといった問題がある。
【００１０】
通常の画像を形成する制御方法で、トナー濃度を検出するためにパッチパターンを形成すると、中間転写体の回転方向に対して、上流側の画像ステーションから光書き込みを開始するため、光書き込み位置から、トナー濃度を検出するための光学センサまでの距離が、下流側の画像ステーションの光書き込み位置より遠いため、光書き込み開始から、光学センサで最初のパッチパターンのトナー濃度を検出するまでの時間がかかるといった問題がある。また、像担持体の外周に対向して隣り合う関係で配置した２つの現像手段において、回転方向に対して、上流側から現像を開始した場合、光書き込み位置と現像手段の設置距離が近接しているため、現像ローラを切り替える時間に余裕がないといった問題がある。
【００１１】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、画像濃度を常に最適な状態に制御するにあたり、その制御に要する処理時間を短縮し、消費されるトナー、現像剤の消費を抑えることができる画像形成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、通常の画像記録では、中間転写体の回転方向に対して、上流側の画像ステーションから書き込みを開始し、順次、下流側、上流側、下流側と現像色を切り替えて、中間転写体上にトナー像を転写して重ね合わせ、フルカラー画像を形成している。同様の手順で、トナー濃度を最適化するためのパッチパターンを形成する場合、パッチパターンは通常の画像形成のときと異なり、単色ブロックのパターンを順次、４色連続して形成する必要がある。そのため、中間転写体の回転方向に対して、上流側の画像ステーションから書き込みを開始した場合、パッチパターンの先頭がトナー濃度を検知するセンサ位置に達するまでの距離が長くなり、処理時間がかかることになる。また、上流側の１色目の転写が終了した次に転写されることになる下流側１色目の転写開始は、上流側１色目の転写されたパッチパターンが、下流側の画像ステーションの転写位置を通過した後に転写することになるため、書き込み開始時間が遅れることになり、処理時間がかかる。感光体ドラムの像担持体が色毎に複数並べて配置されているタンデム式画像形成装置と比較して、中間転写体上にトナー像を転写する位置が２色毎で離れている本発明の画像形成装置においては、特に転写位置間の距離による処理時間への影響が大きい。そこで、中間転写体上に形成された所定の位置を示すマーク（以下ベルトマークと称す）をベルトマークセンサで検出した後、所定のタイミングで中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから書き込みを開始した場合、２つの画像ステーションの中間転写体上にトナー像を転写する位置間の距離を搬送するのに必要な時間分、トナー濃度を検知するまでにかかる処理時間を短縮することができる。さらに、上流側の１色目の書き込み開始タイミングも早くすることができるため、処理時間を短縮することができる。ここで、検出した基準となるベルトマーク位置、中間転写体の周長、線速、感光体上の書き込み位置、現像位置、転写位置、パッチパターンの搬送方向長さ、パッチパターン間隔より、タイミング及び位置関係は算出することができる。
【００１３】
また、像担持体の外周に対して、像担持体の回転方向に対して上流側の現像手段と、光書き込み位置の設置距離は近接した構造となってしまう。中間転写体上に形成された基準とするベルトマークをベルトマークセンサで検出した後に、所定のタイミングで光書き込みを開始する場合、像担持体上の光書き込み位置から現像が行われる位置に像担持体上に形成された潜像の先頭が来るまでに、像担持体上の所定の位置に現像ローラを短時間で移動する必要がある。したがって、光書き込み位置から遠い側の現像手段を第１色目の現像に指定することにより、現像ローラを像担持体上の所定の位置に移動する時間を稼ぐことができる。
【００１４】
更に、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから第１色目の予め決められた個数のパッチパターンのブロックｎ個（ｎ≧１）の光書き込みを開始し、像担持体上に静電潜像を形成し、現像手段によりトナー像を形成した後、中間転写体にパッチパターンのトナー像を転写する。予め決められたパッチパターンの大きさ、個数、間隔と、各画像ステーションの光書き込み位置、トナー像現像位置、トナー像転写位置、光書き込み開始タイミング、線速の関係から、中間転写体上に形成される第１色目の最終パッチパターンの終端位置が決まる。この位置から上記パッチパターンの間隔をおいた位置に、次に形成される中間転写体の回転方向に対して、上流側の画像ステーションで形成される第２色目のトナー像の１個目のパッチパターンの先端が来るようなタイミングで、第２色目のパッチパターンのブロックｎ個の光書き込みを行う。以下、同様にして、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションで形成される第３色目のパッチパターンのトナー像を、最後に上流側の画像ステーションで形成される第４色目のパッチパターンのトナー像を中間転写上に転写して形成し、形成されたパッチパターン像をトナー濃度検知手段により、順次読み取り、色毎に最適な現像バイアス電位、像担持体の帯電電位等を算出する。本発明の画像形成装置では、２色ごとに光書き込み、現像、転写する位置が離れており、また、現像切替の時間が必要ということから、ＹＭＣＫ４色の小さいブロックパターンを短い間隔で１個ずつ配置して、繰り返して中間転写体上に構成することはできない。よって、画像ステーションを切り替えながら順次、中間転写体上に各色のパッチパターンを複数個ずつ形成して、全体の長さを最短で構成し、処理時間の短縮を図ることができる。
【００１５】
また、中間転写体上の基準となるベルトマークをベルトマークセンサで検知し、所定の時間経過後、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから第１色目のパッチパターンのブロックｎ_１個（ｎ_１≧１）を間隔Ｌをおいて光書き込みを開始し、像担持体上に静電潜像を形成し、現像手段によりトナー像を形成した後、中間転写体にパッチパターンのトナー像を転写する。次に、中間転写体上に形成された、第１色目の最終パッチパターンの終端位置から、間隔Ｌをおいた位置に、中間転写体の回転方向に対して、上流側の画像ステーションから第２色目のパッチパターンのブロックｎ_２個（ｎ_２≧１）の先頭ブロックの先端が来るようなタイミングで光書き込みを開始し、像担持体上に静電潜像を形成し、現像手段によりトナー像を形成した後、中間転写体にパッチパターンのトナー像を転写する。このとき、中間転写体上に形成されたパッチパターン数、大きさ、間隔は随時、記憶装置に記憶する。また、像担持体の光書き込み位置、現像位置、中間転写体上へのトナー像転写位置等の位置関係及び中間転写体の周長、線速等の情報は予め記憶装置に記憶しておく。中間転写体上に形成される次色のパッチパターンの先頭が、中間転写体上に形成された直前色の最終パッチパターンの後端から間隔Ｌをおいた位置に形成されるような、光書き込み、現像、転写、現像切替等のタイミングは、前記記憶装置に記録されたデータより求めることが可能である。また、形成されるパッチパターン数を記憶することにより、色毎に形成するパッチパターン数を変えても中間転写体上にパッチパターンを形成する最適な位置が求められるため、例えば、ＹＭＣのカラートナーと黒トナーで形成するパッチパターンの数を予め変えることができる。
【００１６】
更に、中間転写体上の基準となるベルトマークをベルトマークセンサで検知し、所定の時間経過後、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから第１色目のパッチパターンのブロックｎ_１個（ｎ_１≧１）を間隔Ｌをおいて光書き込みを開始し、像担持体上に静電潜像を形成し、現像手段によりトナー像を形成した後、中間転写体にパッチパターンのトナー像を転写する。次に、中間転写体上に形成された、第１色目の最終パッチパターンの終端位置から、間隔Ｌをおいた位置に、中間転写体の回転方向に対して、上流側の画像ステーションから第２色目のパッチパターンのブロックｎ_２個（ｎ_２≧１）の先頭ブロックの先端が来るようなタイミングで光書き込みを開始し、像担持体上に静電潜像を形成し、現像手段によりトナー像を形成した後、中間転写体にパッチパターンのトナー像を転写する。中間転写体上に形成された上記パッチパターンは、トナー濃度を検知する検知手段のある位置に搬送され、色毎に形成されたパッチパターン像をトナー濃度検知手段により、順次読み取り、色毎に最適な現像バイアス電位、像担持体の帯電電位等を算出する。ここで、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションの第１色目の最適条件が求められた場合、次の形成するパッチパターンに、下流側の画像ステーションのもう一方の色を選択する。第１色目の最適条件が求められなかった場合、再度、下流側の画像ステーションの第１色目の色を選択する。上流側の画像ステーションについても、同様の選択を行う。このとき、中間転写体上に順次形成される各色のパッチパターンの先頭は、中間転写体上に形成された直前色の最終パッチパターンの後端から間隔Ｌをおいた位置に形成されるようにする。
【００１７】
更に、記憶装置に各種データを記憶することで、１回目のパッチパターンの検出結果より、最適な条件が求められなかった場合、現像バイアス等の条件を変えて再度パッチパターンを形成する際、第１回目と異なる数のパッチパターンを形成しても、中間転写体上にパッチパターンを形成する最適な位置が求められる。
【００１８】
また、過去に求めた、最適なトナー濃度条件を決定するために必要であったパッチパターン数と、そのパッチパターンの濃度検知結果より算出された最適な現像バイアス電位及び像担持体の帯電電位等のデータを色毎に記憶装置に記憶しておく。その記憶されたデータに基づき、１回目の各色のパッチパターン形成数とその各パッチパターンに加える現像バイアス電位等の条件を予測して決定する。例えば、形成するパッチパターン数を記憶した平均値、最大値、分布より統計的に算出すると言った方法が考えられる。また、ＹＭＣのカラーと黒で条件を変える、温湿度等の環境条件によって変えるということが考えられる。
【００１９】
更に、中間転写体上に形成されたパッチパターンをトナー濃度検出手段で検出するとき、その検出手段の位置が、中間転写体上にトナー像の形成が行われてからできるだけ早いタイミングで行える位置にある方が、次回のパッチパターンの形成を開始するまでの時間、現像を切り替える時間、最適な現像バイアス電位及び像担持体の帯電電位等を算出する時間を稼ぐことができる。また、検知した情報により、当該色の最適な上記条件が求められなかった場合、再度、当該色のパッチパターンを形成する判断を早いタイミングで行うことができる。
【００２０】
また、トナー濃度検出手段は、構造上設置可能な位置で、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションのトナー像転写位置より下流側で、できる限り近い位置に設置することが望ましい。更に、トナー濃度検出手段は、検出精度を高めるために、ローラ上あるいはその近傍の中間転写体の揺れが少ない位置に設置して検知する方法や、あるいは、中間転写体の揺れを防止する補助ローラを設置して、その位置で検知する方法等が考えられる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の画像形成方法によれば、パッチパターンを、中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから作像し、順次、上流側、下流側、上流側と交互に作像を繰り返して行う。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。同図に示す画像形成装置１０において、中間転写ベルト１１は従動ローラ１２と駆動ローラ１３との間に掛け渡されており、駆動ローラ１３によって矢印ａの方向に走行するように駆動される。中間転写ベルト１１の下側走行面には、中間転写ベルト１１の走行方向に沿って第１の画像形成ステーション２０と第２の画像形成ステーション３０とが一定の間隔を置いて配置されている。この中間転写ベルト１１は、本実施例の画像形成装置１０に使用される最大サイズの転写紙の移動方向の長さより非画像領域分だけ長い。第１の画像形成ステーション２０は、像担持体として感光体ドラム２１を用い、この感光体ドラム２１の外周に、対向して隣り合う関係で配置した切り替え可能な２つの現像ローラ２２，２３を含む現像手段２４、像担持体上に静電潜像を形成するための光書き込み手段２５、帯電手段２６、図示していないクリーニング手段等を配置している。同様に、第２の画像形成ステーション３０も、像担持体として感光体ドラム３１を用い、この像担持体の外周に、対向して隣り合う関係で配置した切り替え可能な２つの現像ローラ３２，３３を含む現像手段３４、像担持体上に静電潜像を形成するための光書き込み手段３５、帯電手段３６、図示していないクリーニング手段等を配置している。このような２つの画像ステーション２０，３０を、上記像担持体として感光体ドラム上に形成したトナー像を転写する中間転写ベルト１１に沿って一定間隔を置いて配置した画像形成装置である。２つの画像ステーション２０，３０には、それぞれ２つの異なる色のトナーによる現像ローラが配置されており、順次、トナー像を中間転写ベルト１１上に重ね合わせることで、フルカラー画像を形成することができる。
【００２３】
次に、図１に示す画像形成装置の第１の実施例における動作について説明すると、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の画像ステーション３０における現像ローラ３２のＢ色から作像を開始し、上流側の画像ステーション２０における現像ローラ２２のＡ色、画像ステーション３０の現像ローラ３２のＤ色、そして画像ステーション２０における現像ローラ２３のＣ色の順で、４色のトナー濃度検知用パッチパターンを中間転写ベルト１１上に形成する。ここで、図２に示すように各色のパッチパターン数は例えば５個、また、トナー濃度センサの精度より、中間転写ベルトの搬送方向のパッチパターンの長さＬは４０ｍｍ、パッチパターンの間隔Ｌ_１は５ｍｍとした。ここで、線速及び各部位の距離は下記の通りである。（各画像ステーションは共通ユニット）
【００２４】
線速：１２５ｍｍ／ｓ
光書き込み手段２５の位置と中間転写ベルト１１の位置：６５ｍｍ
光書き込み手段２５の位置と現像ローラ２３：１５ｍｍ
現像ローラ２２と現像ローラ２３：２０ｍｍ
中間転写ベルト１１の位置と画像ステーション間距離：１４０ｍｍ
中間転写ベルト１１の位置とトナー濃度検知センサ１６：１００ｍｍ
【００２５】
基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０から光書き込み手段３５により像担持体として感光体ドラム３１上にパッチパターンの光書き込みを行った。１色目のパッチパターンは、現像ローラ３２でＢ色のトナー像が形成され、光書き込み開始から、０．５２（ｓ）後にパッチパターンの先頭が中間転写ベルト１１上にトナー像として転写される。１色目の５個のパッチパターンが中間転写ベルト１１上に形成され、間隔Ｌ_１＝５ｍｍをおいて、２色目のＡ色のパッチパターンの先頭が来るようなタイミングで、上流側の第１の画像ステーション２０から光書き込み手段２５により像担持体として感光体ドラム２１上にパッチパターンの光書き込みを開始した。同様に、３色目のＤ色、４色目のＣ色を中間転写ベルト１１上に、間隔Ｌ_１＝５ｍｍをおいて形成した。４色目のＣ色の最終パッチパターンの後端がトナー濃度検知センサ１６を通過するのは、ベルトマークセンサ１５がベルトマーク１７を検知してから、７．９６（ｓ）後であった。
【００２６】
（比較例１）
通常の画像を形成する順序で光書き込みを行った場合の例を示す。基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、上流側の第１の画像ステーション２０から光書き込み手段２５により像担持体として感光体ドラム２１上にパッチパターンの光書き込みを行った。１色目のパッチパターンは、現像ローラ２３でＡ色のトナー像が形成され、光書き込み開始から、０．５２（ｓ）後にパッチパターンの先頭が中間転写ベルト１１にトナー像が転写される。以下、Ｂ色、Ｃ色、Ｄ色の順で、上記実施例と同様に、中間転写ベルト１１上に間隔Ｌ_１＝５ｍｍをおいて、４色のパッチパターンを５個ずつ連続して形成した。４色目のＤ色の最終パッチパターンの後端がトナー濃度検知センサ１６を通過するのは、ベルトマークセンサ１５がベルトマーク１７を検知してから、９．０８（ｓ）後であった。
【００２７】
したがって、２つの画像ステーションの各転写位置との搬送時間差分、本発明が早く処理を行うことができる。
【００２８】
次に、本実施例に係る画像形成装置の第２の実施例における動作について図１を用いて以下に説明すると、基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０から光書き込み手段３５により像担持体として感光体ドラム３１上にパッチパターンの光書き込みを行った。ここで、現像切替に要する時間、線速及び各部位の距離は下記の通りである。
【００２９】
現像切替：０．２ｓ
線速：１２５ｍｍ／ｓ
光書き込み手段３５の位置と現像ローラ３２：３５ｍｍ
光書き込み手段３５の位置と現像ローラ３３：１５ｍｍ
【００３０】
第１色目のトナー像の形成を、像担持体として感光体ドラム３１の回転方向に対して下流側の現像ローラ３２より行った。
【００３１】
ベルトマーク１７を検知した時点では、現像ローラ３２及び３３はどちらも像担持体として感光体ドラム３１から離れた中立な位置（以下、ホームポジションと記載）にある。光書き込み手段３５により、光書き込み開始と同時に、現像ローラをホームポジションから、Ｂ色が現像できるよう像担持体としての感光体ドラム３１上に接する位置に移動を開始する。光書き込みを開始し、像担持体としての感光体ドラム３１上に形成された静電潜像の先頭がＢ色の現像位置に到達するまでの時間は、上記の線速と距離の関係から、０．２８（ｓ）かかることになる。また、現像ローラの位置を切り替えて現像位置に移動するのに要する時間は約０．２（ｓ）であり、ベルトマーク１７を検知したと同時に光書き込みを開始しても、時間の損失なしにパッチパターンの形成が可能であった。
【００３２】
（比較例２）
第１色目のトナー像の形成を、像担持体として感光体ドラム３１の回転方向に対して、上流側の現像ローラ３６より行った。ベルトマーク１７を検知した時点では、現像ローラはホームポジションにある。光書き込み手段３５により、光書き込み開始と同時に、現像ローラをホームポジションから、Ｄ色が現像できるよう像担持体として感光体ドラム３１上に接する位置に移動を開始した。光書き込みを開始し、像担持体としての感光体ドラム３１上に形成された静電潜像の先頭がＤ色の現像位置に到達するまでの時間は、上記の線速と距離の関係から、０．２８（ｓ）かかることになる。また、現像ローラの位置を切り替えて現像位置に移動するのに要する時間は約０．１２（ｓ）であり、ベルトマーク１７を検知したと同時に光書き込みを開始すると、Ｄ色の現像は間に合わない。したがって、ベルトマーク１７を検知してから、所定の時間を経過した後に、光書き込みを行う必要があり、処理時間に損失が生じた。
【００３３】
次に、本実施例に係る画像形成装置の第３の実施例における動作について図１を用いて以下に説明すると、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０の現像ローラ３２のＢ色から作像を開始し、現像ローラ２３のＡ色、現像ローラ３３のＤ色、現像ローラ２２のＣ色の順で４色のトナー濃度検知用パッチパターンを中間転写ベルト１１上に形成する。ここで、図２に示すように、各色のパッチパターン数は例えば５個、また、トナー濃度センサの精度より、中間転写体の搬送方向のパッチパターンの長さＬは４０ｍｍ、パッチパターンの間隔Ｌ_１は５ｍｍとした。ここで、線速及び各部位の距離は下記の通りである。（各画像ステーションは共通ユニット）
【００３４】
線速：１２５ｍｍ／ｓ
光書き込み手段２５の位置とトナー像転写位置：６５ｍｍ
トナー像転写位置の画像ステーション間距離：１４０ｍｍ
トナー像転写位置（下流側ステーション）とトナー濃度センサ１６：１００ｍｍ
【００３５】
基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０から光書き込み手段３５により像担持体として感光体ドラム３１上にパッチパターンの光書き込みを行う。このタイミングでタイマカウンタを０にセットし、線速、パッチパターンの大きさ、個数及び間隔、装置構成の位置関係より、中間転写ベルト１１上に形成されるパッチパターンの位置と時間の関係を把握し、中間転写ベルト１１上に、連続して各パッチパターンが形成されるように、光書き込みタイミング、現像タイミング、現像切り替えタイミング、トナー像転写タイミング、トナー濃度検知タイミング等の制御を行う。
【００３６】
１色目のパッチパターンは、現像ローラ３２でＢ色のトナー像が形成され、光書き込み開始から、０．５２（ｓ）後にパッチパターンの先頭が中間転写ベルト１１上にトナー像の転写が開始され、１色目の５個のパッチパターンが中間転写ベルト１１上に形成される。１色目の５個目のパッチパターンの後端が中間転写ベルト１１に転写される位置を通過する時間は、２．２８（ｓ）となる。この位置から５ｍｍの間隔をおいた位置に、２色目のＡ色のパッチパターンの先頭が来るようなタイミングで、上流側の第１の画像ステーション２０から光書き込み手段２５により像担持体として感光体ドラム２１上にパッチパターンの光書き込みを開始すれば、同一間隔で連続して各色のパッチパターンを中間転写ベルト１１上に形成することができる。したがって、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０におけるトナー像転写位置に、２色目のパッチパターンの先頭が、２．３２（ｓ）の時間で来るようにすればよい。上流側の第１の画像ステーション２０における光書き込み手段２５により第２色目の光書き込みを開始してから、下流側の第２の画像ステーション３０におけるトナー像転写位置にパッチパターンの先頭が来るまでの時間は、線速と２点間の距離から、１．６４（ｓ）かかる。したがって、第２色目の光書き込みを、０．６８（ｓ）のタイミングで開始するように制御した。以下、同様に、第３色目の光書き込みを、３．６０（ｓ）、第４色目の光書き込みを４．２８（ｓ）として、中間転写ベルト１１上に４色のパッチパターンを各５個ずつ連続して形成した。
【００３７】
次に、本実施例に係る画像形成装置の第４の実施例における動作について図１を用いて以下に説明すると、上記第３の実施例と同様に基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０から光書き込み手段３５により像担持体として感光体ドラム３１上にパッチパターンの光書き込みを行う。このタイミングでタイマカウンタを０にセットし、線速、パッチパターンの大きさ、個数及び間隔、装置構成の位置関係より、中間転写ベルト１１上に形成されるパッチパターンの位置と時間の関係を把握し、中間転写ベルト１１上に、連続して各パッチパターンが形成されるように、光書き込みタイミング、現像タイミング、現像切り替えタイミング、トナー像転写タイミング、トナー濃度検知タイミング等の制御を行う。ここで、パッチパターンの大きさ、間隔、個数、現像切替に要する時間、線速及び各部位の距離等の条件は、実施例１〜３と同一条件で行った。
【００３８】
１色目のパッチパターンは、現像ローラ３２でＢ色のトナー像が形成され、１色目の５個のパッチパターンが中間転写ベルト１１上に形成される。この最後のパッチパターンの後端から間隔Ｌ_１＝５ｍｍをおいた位置に第２色目のＡ色のパッチパターンの先頭が形成させるようなタイミングで、第１の画像ステーション２０の光書き込み手段２５により光書き込みを開始する。この光書き込みの開始タイミングは、０．６８（ｓ）である。３．０８（ｓ）経過すると、第１色目のＢ色の最後のパッチパターンの後端がトナー濃度検知センサ１６を通過し、形成したパッチパターンの濃度検知が終了する。このとき、第２色目のＡ色は全てのパッチパターンが中間転写ベルト１１上に形成され、搬送されている。ここで、形成されたＢ色のパッチパターン像をトナー濃度検知センサ１６により読み取り、最適な現像バイアス電位、像担持体の帯電電位を求めたが、データが不十分であり、Ｂ色の条件を求められなかった。そこで、第２色目のＡ色の後端から間隔Ｌ_１＝５ｍｍをおいた位置に再び、Ｂ色のパッチパターンの先頭が合うようなタイミングで、第２の画像ステーション３０の光書き込み手段３５により光書き込みを行う。書き込み開始のタイミングは、３．６０（ｓ）であった。今回、Ｂ色の２回目のパッチパターン形成では、１回目と同様に５個のパッチパターンを形成し、現像バイアスの条件範囲を広く取った。
【００３９】
次に、第１の画像ステーション２０のＣ色、最後に第２の画像ステーション３０におけるＤ色のパッチパターンを中間転写ベルト１１上に順次、等間隔となるタイミングで形成し、トナー濃度センサ１６でパッチ濃度を読み取り、最適な現像バイアス電位、像担持体の帯電電位を求めた。Ｂ色以外は、各色第１回目の５個のパッチパターンより、最適条件が求められた。このときのタイミングは、順次形成されたパッチパターンの個数を記憶して、次に書き込む色を決定し、パッチパターンの光書き込み等のタイミングを算出する。４色目のＣ色の最後のパッチパターンの読み取りが終了したタイミングは、１０．２８（ｓ）であった。また、今回はＢ色の２回目のパッチパターンの作成において、１回目と同一個数のパッチパターンを形成したが、記憶手段を用いて任意に変更することができる。
【００４０】
（比較例３）
上記第４の実施例と同じ条件で、第１色目のＢ色の最適条件が求まるまで、次の色のパッチパターンを形成しない方法で調整を行った。第４の実施例と同様に基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０から光書き込み手段３５により像担持体として感光体ドラム３１上にパッチパターンの光書き込みを行う。以下、第４の実施例と同様にして、パッチパターンを中間転写ベルト１１上に形成して、第１色目のＢ色のトナー濃度をトナー濃度センサ１６で検知する。この間、第２色目の書き込みは行わない。Ｂ色の最終パターンのトナー濃度検知は、３．０８（ｓ）のタイミングで終了する。ここで、最適な現像バイアス電位、像担持体の帯電電位を求めたが、データが不十分であり、Ｂ色の条件を求められなかった。再度、Ｂ色のパッチパターンを現像バイアス条件を変えて第１回目と同様に形成し、トナー濃度センサ１６で検知した。最適な補正条件が求められたので、同様にして第２色目のＡ色のトナー濃度を求める。第２色目の最適値は１回で求められたので、第３色のＤ色、さらに、第４色のＣ色と最適補正条件を求めた。４色目のＣ色の最後のパッチパターンの読み取りが終了したタイミングは、１７．６４（ｓ）であった。
【００４１】
次に、本実施例に係る画像形成装置の第５の実施例における動作について図１を用いて以下に説明すると、第１〜第４の実施例に示すような方法で最適な現像バイアス電位を何回か求めた結果、Ａ，Ｃ，Ｄ色では、−２７０〜−４２０Ｖの範囲で電位を可変し６個のパッチパターンを使用した場合が最も多く、また、Ｂ色では、−３３０〜−４５０Ｖの範囲で電位を可変し、５個のパッチパターンを使用した場合が最も多かった。今回、記憶装置に記憶されたこれらのデータをもとに、最適値を求めるために必要とされたパッチパターン数で最も多い回数を各色１回目のパッチパターン形成数に設定し、求められた現像バイアス値を中心に等間隔にバイアス値を可変して設定した。上記、各色１回目のパッチパターン数により、パッチパターン形成時の書き込み開始タイミング、現像切り替えのタイミング、現像バイアス印加のタイミングを予め算出し、記憶する。ここで、パッチパターンの大きさ、間隔、現像切替に要する時間、線速及び各部位の距離等の条件は、第１〜第４の実施例と同一条件で行った。
【００４２】
各色の光書き込み開始タイミングは、中間転写ベルト１１上の、基準となるベルトマーク１７をベルトマークセンサ１５で検知すると同時に、中間転写ベルト１１の回転方向に対して、下流側の第２の画像ステーション３０から光書き込み手段３５により像担持体として感光体ドラム３１上にパッチパターンの光書き込みを行った結果、Ｂ色、Ａ色、Ｃ色、Ｄ色の順に、０（ｓ）、０．６８（ｓ）、３．９６（ｓ）、５．０２（ｓ）と算出された。同様に、現像切り替えのタイミング、現像バイアス印加のタイミングが算出され、これらの記憶されたタイミングにより制御条件が決定される。
【００４３】
次に、本実施例に係る画像形成装置の第６の実施例における動作について図１を用いて以下に説明すると、トナー濃度検知センサを従来設置してあった、図１でのベルトマークセンサ１５が設置されている位置から、図１でのトナー濃度検知センサ１６が設置されている位置へ変更した。ここで、第１の実施例の方法でパッチパターンを作成し、トナー濃度を検知した。第１の実施例に示す通り、トナー濃度検知センサ１６を図１に示す位置に設置した場合、４色目のＣ色の最終パッチパターンの後端がトナー濃度検知センサ１６を通過するのは、ベルトマークセンサ１７を検知してから、７．９６（ｓ）後であった。同様に、トナー濃度検知センサ１６が図１でのトナーマークセンサ１５が設置されている位置に設置されている場合、４色目のＣ色の最終パッチパターンの後端がトナー濃度検知センサ１６を通過するのは、ベルトマークセンサ１７を検知してから、９．３２（ｓ）後であった。また、次の書き込み開始及び現像の切り替えまでの時間の余裕がなくなる。さらに、パッチパターン数が少ない場合においては、次色の開始タイミングが遅れることもある。
【００４４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成装置は、中間転写体上の基準となるベルトマークをベルトマークセンサで検出して最適なトナー濃度を求める処理を開始してから、中間転写体の回転方向に対して、中間転写体上に最初のパッチパターンを、トナー濃度を検出するセンサに一番近い位置に形成することができ、また、その後順次、各色のパッチパターンを形成することができるため、最適なトナー濃度を検出する時間が短縮できる。
【００４６】
また、パッチパターンを、像担持体の回転方向で下流側の現像手段から現像を開始し、次に像担持体の回転方向で上流側の現像手段により現像を行うことにより、中間転写体の回転方向に対して、下流側画像ステーションの１色目の第１回目の現像において、光書き込み開始から現像開始までの時間を稼げるため、現像の切り替えに時間の余裕を持たせることができる。
【００４７】
更に、中間転写体上に、トナー濃度を検出するために形成されるパッチパターンを、中間転写体の搬送方向に対して、最短の長さで形成できるため、最適なトナー濃度を検出する時間が短縮できる。
【００４８】
また、当該色の最適トナー濃度を第１回目の処理工程で求められなかった場合、当該色の２回目以降の光書き込み、現像、及び転写タイミングを求めることができ、処理時間が短縮できる。
【００４９】
更に、現像色を切り替えながら連続して、色毎に最小のパッチパターン数で、最適なトナー濃度条件を求めることができ、処理時間を短縮でき、かつ使用するトナー及び現像剤使用量を少なくできる。
【００５０】
また、色毎に少ないパッチパターン数で、最適なトナー濃度条件を求めることができ、処理時間を短縮でき、かつ使用するトナー及び現像剤使用量を少なくできる。
【００５１】
更に、現像切替及び最適なトナー濃度算出処理時間に余裕を持たせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る画像形成装置の構成を示す概略図である。
【図２】トナー濃度検知用パッチパターンの一例を示す図である。
【図３】センサ出力とトナー付着量の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０；画像形成装置、１１；中間転写ベルト、１２；従動ローラ、
１３；駆動ローラ、１４；転写ローラ、１５；ベルトマークセンサ、
１６；トナー濃度検知センサ、１７，１８；ベルトマーク、
２０；第１の画像形成ステーション、２１，３１；感光体ドラム、
２２，２３，３２，３３；現像ローラ、２４，３４；現像手段、
２５，３５；光書き込み手段、２６，３６；帯電手段、
３０；第２の画像形成ステーション。

Claims

トナー像が形成される像担持体上の静電潜像を任意の色で可視化する第１の現像手段と、前記任意の色と異なる色で可視像化する第２の現像手段をそれぞれ前記像担持体の外周に対向して隣り合う関係で配置した構成の画像ステーションを複数有し、前記画像ステーションの色の切り替えに際し、前記像担持体の回転中に前記第１、第２の現像手段の何れか一方の現像手段から他方の現像手段に現像機能の切り替えを行い、順次２つの色で可視像化して得た前記像担持体上の可視像を中間転写体に転写する中間転写手段と、前記中間転写体上のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記中間転写体上の残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、該クリーニング手段を前記中間転写体に対して接離させる接離手段とを有し、前記像担持体にパッチパターンを形成して該パッチパターンを前記中間転写体に転写した後に前記トナー濃度検知手段により前記中間転写体上のパッチパターンのトナー濃度を検知して、前記検知結果により画像形成条件を制御する画像形成方法において、
前記パッチパターンを、前記中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから作像し、順次、上流側、下流側、上流側と交互に作像を繰り返して行うことを特徴とする画像形成方法。
前記像担持体の外周に対向して隣り合う２つの前記第１、第２の現像手段において、前記パッチパターンを、前記像担持体の回転方向で下流側の現像手段から現像を開始し、次に前記像担持体の回転方向で上流側の現像手段により現像を行う請求項１記載の画像形成方法。
予め設定された数の直前色のパッチパターンが前記中間転写体上に互いに一定の間隔をおいて形成された後、前記直前色の最終パッチパターン最後端から、前記間隔をおいた位置に、前記中間転写体上に形成される２色目以降の当該パッチパターンの転写が開始されるタイミングで書き込みを行う請求項１記載の画像形成方法。
前記中間転写体上に形成されたパッチパターン数、前記パッチパターンの大きさ、前記パッチパターンの間隔をそれぞれ記憶し、予め記憶した、前記中間転写体上に形成された基準となるマークを検知する位置と、前記中間転写体上にトナー像を転写する２つの転写位置と、前記像担持体上の２つの光書き込み位置及び各色の現像位置と、中間転写体の周長と、線速の関係より、次色の書き込みタイミングを算出する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成方法。
前記中間転写体上に形成されたトナー濃度検知用パッチパターンを、前記トナー濃度検知手段により検知して、最適な作像条件を求める制御方法であって、当該色の第１回目に形成された複数個のパッチパターンにより最適な作像条件が求められた場合、当該色の画像ステーションを切り替えることにより、前記画像ステーションの現像色を切り替え、もう一方の色の制御に移行し、当該色の第１回目に形成された複数個のパッチパターンにより最適な作像条件が求められなかった場合、当該色の作像条件を変化させて、再び当該色の制御を行う請求項１記載の画像形成方法。
前記検出手段により、色毎にトナー濃度が最適となる作像条件を算出するために必要なパッチパターン数を記憶し、最適となる現像バイアス条件を記憶し、前記記憶された過去ｎ回（ｎ≧１）の実績より、各色のトナー濃度が最適となる作像条件を算出するために必要なパッチパターン数を予め予測し、前記結果に基づき、各色の第１回目のパッチパターン数と、前記各パッチパターンの現像バイアス値、及び書き込みタイミングを決定する請求項１記載の画像形成方法。
トナー像が形成される像担持体上の静電潜像を任意の色で可視化する第１の現像手段と、前記任意の色と異なる色で可視像化する第２の現像手段をそれぞれ前記像担持体の外周に対向して隣り合う関係で配置した構成の画像ステーションを複数有し、前記画像ステーションの色の切り替えに際し、前記像担持体の回転中に前記第１、第２の現像手段の何れか一方の現像手段から他方の現像手段に現像機能の切り替えを行う現像切替手段と、順次２つの色で可視像化して得た前記像担持体上の可視像を中間転写体に転写する中間転写手段と、前記中間転写体上のトナー濃度を検知するトナー濃度検知手段と、前記中間転写体上の残トナーをクリーニングするクリーニング手段と、前記クリーニング手段を前記中間転写体に対して接離させる接離手段とを有し、前記像担持体にパッチパターンを形成して該パッチパターンを前記中間転写体に転写した後に前記トナー濃度検知手段により前記中間転写体上のパッチパターンのトナー濃度を検知して、前記検知結果により画像形成条件を制御する画像形成装置において、
前記パッチパターンを、前記中間転写体の回転方向に対して、下流側の画像ステーションから作像し、順次、上流側、下流側、上流側と交互に作像を繰り返して行うことを特徴とする画像形成装置。
前記像担持体の外周に対向して隣り合う２つの前記第１、第２の現像手段において、前記パッチパターンを、前記像担持体の回転方向で下流側の現像手段から現像を開始し、次に前記像担持体の回転方向で上流側の現像手段により現像を行う請求項７記載の画像形成装置。
予め設定された数の直前色のパッチパターンが前記中間転写体上に互いに一定の間隔をおいて形成された後、前記直前色の最終パッチパターン最後端から、前記間隔をおいた位置に、前記中間転写体上に形成される２色目以降の当該パッチパターンの転写が開始されるタイミングで書き込みを行う請求項７記載の画像形成装置。
前記中間転写体上に形成されたパッチパターン数を記憶する手段と、前記パッチパターンの大きさを記憶する手段と、前記パッチパターンの間隔を記憶する手段と、予め記憶した、前記中間転写体上に形成された基準となるマークを検知する位置と、前記中間転写体上にトナー像を転写する２つの転写位置と、前記像担持体上の２つの光書き込み位置及び各色の現像位置と、中間転写体の周長と、線速の関係より、次色の書き込みタイミングを算出する手段を有する請求項７〜９のいずれかに記載の画像形成装置。
前記中間転写体上に形成されたトナー濃度検知用パッチパターンを、前記トナー濃度検知手段により検知して、最適な作像条件を求める制御手段を有し、当該色の第１回目に形成された複数個のパッチパターンにより最適な作像条件が求められた場合、当該色の画像ステーションの前記現像切替手段により、前記画像ステーションの現像色を切り替え、もう一方の色の制御に移行し、当該色の第１回目に形成された複数個のパッチパターンにより最適な作像条件が求められなかった場合、前記制御手段により、当該色の作像条件を変化させて、再び当該色の制御を行う請求項７記載の画像形成装置。
色毎にトナー濃度が最適となる作像条件を算出するために必要なパッチパターン数を記憶する手段と、最適となる現像バイアス条件を記憶する手段と、前記記憶された過去ｎ回（ｎ≧１）の実績より、各色のトナー濃度が最適となる作像条件を算出するために必要なパッチパターン数を予め予測する手段とを有し、前記結果に基づき、各色の第１回目のパッチパターン数と、前記各パッチパターンの現像バイアス値、及び書き込みタイミングを決定する請求項７記載の画像形成装置。
前記トナー濃度検知手段は、前記中間転写体の回転方向に対して、下流側に設置された画像ステーションのトナー像転写位置の下流側近傍に設置する請求項７記載の画像形成装置。