JP2005321572A - カラー画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 形成される画像の濃度があまり変動しないような状態でカラーセンサ制御を行うと不要な制御を実施することになり、トナーや用紙を無駄に消費してしまうことになる。
【解決手段】 像担持体或は転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する濃度センサと、転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性を検知するカラーセンサとを有し、濃度センサによる検知結果に応じて（Ｓ１４）、転写材上に検査用画像を形成し（Ｓ１１）その検査用画像をカラーセンサにより検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御処理（Ｓ１５）を実施させるように制御する。
【選択図】 図８

Description

本発明は、複数の色材を用いて記録媒体上にカラー画像を形成するカラー画像形成装置及びその制御方法に関するものである。

近年、電子写真方式やインクジェット方式等を採用したカラー画像形成装置に対して高解像、高画質化が求められている。特に形成されたカラー画像の濃度の階調と、その濃度安定性は、そのカラー画像形成装置の画像形成特性に大きな影響を与える。しかし一般的に、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り、形成される画像の濃度が変動することが知られている。特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな濃度の変動でも、形成される画像のカラーバランスが崩れてしまう恐れがあるので、常に一定の階調−濃度特性を保つ必要がある。そこで電子写真方式のカラー画像形成装置では、各色のトナーで濃度検知用トナー像（以下、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トナー用濃度検知センサ（以下、濃度センサ）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。

しかし、このような濃度センサを用いた濃度制御は、パッチを中間転写体やドラム等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性及び定着性の変動によって生じる画像のカラーバランスの変化には追随できない。そこで転写材上に転写されたパッチの濃度或は色を検知するセンサ（以下、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（特許文献１）。

このカラーセンサにより、カラーパッチを読み取って、カラーパッチの色に対応するＲＧＢ信号が得られる。このカラーセンサの出力を用いて画像濃度制御（画像階調制御）を実施することにより、より精度の高い濃度制御が実現できる。
特開平１５−２８７９３４号公報

しかしながら、このようなカラーセンサを用いた制御をするためには、記録紙などの転写材上にパッチを形成しなければならないため転写材及びトナーを消費する。従って、このようなパッチを使用した画像濃度制御の頻度をあまり高めることができない。よって、カラーセンサを用いた濃度又は色度制御（以下、カラーセンサ制御）の実施回数を極力少なくしつつ、効果的な濃度制御を行う必要がある。

一方、電子写真方式の画像形成装置で発生する濃度変動（転写／定着性の変動も含む）は、使用環境の状態や印刷する画像パターンなどの諸条件により生じるもので、濃度変動の程度は装置の使用条件により大きく異なり予測が非常に難しい。従って、使用条件の違いにより、さほど濃度変動が発生しないケースと、著しく濃度変動が生じるケースとが起こりうる。また画像形成装置は常に安定した濃度で画像を形成するように要求されているので、最も濃度変動が大きく（急激に）生じるケースを想定してカラーセンサ制御を実施しなければならない。即ち、形成される画像の濃度があまり変動しないような状態でカラーセンサ制御を行うと、不要な制御を実施することになり、トナーや用紙を無駄に消費してしまうことになる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の特徴は、転写材上に形成された検査用画像の画像濃度を検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する処理を、より効率的に実施できるカラー画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の一態様に係るカラー画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
像担持体或は転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する第１光学検知手段と、
転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性を検知する第２光学検知手段と、
転写材上に検査用画像を形成し、前記検査用画像を前記第２光学検知手段により検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段と、
前記第１光学検知手段による検知結果に応じて前記画像濃度制御手段による濃度制御を実施させるように制御する制御手段とを有することを特徴とする。

本発明の一態様に係るカラー画像形成装置における制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
複数の色材を用いて転写材上にカラー画像を形成するカラー画像形成装置における制御方法であって、
第１光学検知センサを用いて、像担持体或は転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する工程と、
第２光学検知センサを用いて、転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性を検知する工程と、
転写材上に検査用画像を形成し、前記検査用画像を前記第２光学検知センサにより検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御工程と、
前記第１光学検知センサによる検知結果に応じて前記画像濃度制御工程を実施させるように制御する制御工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、転写材上に形成された検査用画像の画像濃度を検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する処理を、より効率的に実施できるという効果がある。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。

本実施の形態では、転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性をカラーセンサにより検出して、形成される画像濃度を制御する画像形成装置において、像担持体上に形成された転写前のトナーパッチの光反射特性を濃度センサにより検出し、その検出結果に基づいてカラーセンサ制御を実施することにより、カラーセンサ制御の実施回数を減らし、プリント待ち時間やプリントコストの増大を抑えつつ、形成される画像濃度を安定させて所望の濃度の画像を形成する技術を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る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（カラーレーザビームプリンタ）の画像形成部の構成を示す図である。

本実施の形態に係るカラー画像形成装置は、図１に示すように画像形成部において、画像信号に基づいて画像処理部（不図示）が制御した露光光により、各感光ドラム上に静電潜像を形成し、これら静電潜像をそれぞれ対応する色のトナーで現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を中間転写体２７上で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部により定着させることにより画像を形成している。

この画像形成部は給紙部２１ａ，２１ｂ、現像色の色数に対応する数分並置した各ステーションに対応する感光体（以下、感光ドラム）２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ、一次帯電手段としての注入帯電手段を構成する注入帯電器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ、トナーカートリッジ２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ、現像手段を構成する現像器２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ、中間転写体２７、転写ローラ２８および定着部３０を備えている。

ここで感光ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋのそれぞれは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されることにより、感光ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋを画像形成動作に応じて、図１において反時計周り方向に回転させている。また一次帯電手段として、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）の感光ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋのそれぞれを帯電させるための注入帯電器２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋをそれぞれ備えており、各注入帯電器にはスリーブ２３ＹＳ，２３ＭＳ，２３ＣＳ，２３ＫＳが備えられている。各感光ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋへの露光光は、それぞれ対応するスキャナ部２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋから送られ、各露光光が各感光ドラム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。また現像手段として、感光ドラム上の静電潜像を可視化するために、各ステーションは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う各現像器２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋを備えており、各現像器には、スリーブ２６ＹＳ，２６ＭＳ，２６ＣＳ，２６ＫＳのそれぞれが設けられている。ここで各現像器は、この画像形成装置に脱着可能に取り付けられている。更に、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、感光ドラム２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋの回転に伴って回転し、この中間転写体２７上に各色のトナー像が重ねて転写される。その後、後述する転写ローラ２８が中間転写体２７に接触して（２８ａで示す位置）、転写材１１を転写ローラ２８と中間転写体２７により狭持して搬送し、転写材１１に中間転写体２７上の多色トナー像が転写される。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、２８ａに示す位置で転写材１１に当接し、転写処理後は２８ｂで示す位置に離間する。

定着部３０は、転写材１１を搬送させながら、転写材１１に転写された多色トナー像を溶融定着させるもので、図１に示すように転写材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。ここで定着ローラ３１と加圧ローラ３２は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ３３，３４が内蔵されている。即ち、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、熱及び圧力が加えられトナーが転写材１１の表面に定着される。こうしてトナー像が定着された後の転写材１１は、排出ローラ（不図示）の回転によって排紙トレイ（不図示）に排出されて画像形成動作を終了する。

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除去する。こうして除去された廃トナーは、図示しないクリーナ容器に蓄えられる。４２はカラーセンサで、転写材１１上に転写されて定着されたカラー画像（ここではカラーパッチ）の色を光学的に検出している。２１ａは複数枚の転写材１１（記録紙等）を積載して収容している用紙カセット、２１ｂは複数枚の転写材１１（記録紙等）を積載して収容している用紙トレイである。４１は未定着トナー用濃度検知センサで、中間転写体２７へ向けて配置されており、中間転写体２７の表面上に形成されたパッチのトナー濃度を測定するのに用いられる。

図２は、本実施の形態に係る濃度センサ４１の構成を説明する図である。

この濃度センサ４１は、ＬＥＤなどの赤外発光素子５１と、フォトダイオード等の受光素子５２、受光データを処理するＩＣ（不図示）などとこれらを収容するホルダ（不図示）で構成される。赤外発光素子５１は、中間転写体２７の垂直方向に対して略４５度の角度で設置されており、赤外光を中間転写体２７上のトナーパッチ６４に照射させる。受光素子５２は、発光素子５１に対して対称位置に設置されており、トナーパッチ６４からの正反射光を検出する。尚、発光素子５１と受光素子５２の結合のために図示しないレンズなどの光学素子が用いられることもある。

尚、本実施の形態において、中間転写体２７はポリイミド製の単層樹脂ベルトであり、ベルトの抵抗調整のために適量のカーボン微粒子が樹脂内に分散されており、その表面色は黒色である。また、中間転写体２７の表面は、平滑性が高く光沢性を有しており、その光沢度は約１００％（堀場製作所製光沢計ＩＧ−３２０で測定）である。

濃度センサ４１は、中間転写体２７の表面が露出している状態（トナー濃度が「０」）のときには、受光素子５２が中間転写体２７からの正反射光を検出する。その理由は、前述のように中間転写体２７の表面が光沢性を有するからである。一方、中間転写体２７上にトナーパッチ６４が形成された場合、そのトナーパッチ６４の濃度が増加するに従って正反射光は次第に減少していく。これは、トナーが中間転写体２７の表面を覆い隠すことにより、中間転写体２７の表面からの正反射光が減少するからである。

これに対してカラーセンサ４２は、図１に示す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。そして転写材１１上に形成された定着後の混色パッチ殻の反射光強度を基に、ＲＧＢ信号を出力する。これにより定着後の画像を排紙部に排紙する前に、その転写・定着された画像の濃度を自動的に検知することが可能となる。

図３（Ａ），（Ｂ）は、本実施の形態に係るカラーセンサ４２の構成例を示す図である。

図３（Ａ）において、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５４を備えている。白色ＬＥＤ５３からの光をを定着後のパッチ６１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５４により検知する。

図３（Ｂ）は、このＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４の受光部を示し、ここではＲＧＢフィルタを有し、それぞれ独立した画素としてＲＧＢ信号が出力される。

このＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ５４の電荷蓄積型センサは、フォトダイオードでも良く、或はＲＧＢの３画素のセットが、数セット並んでいるものでも良い。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。

図４は、本実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。

図において、３００は制御部で、このカラー画像形成装置全体の動作を制御している。プリンタエンジン３０１は、図１に示すような構成を備える画像形成部を有しており、制御部３００からの制御信号及びデータに応じて、転写材である記録紙上に画像を形成する。

制御部３００は、マイクロプロセッサなどのＣＰＵ３１０、ＣＰＵ３１０による制御動作時に各種データを記憶するワークエリアとして使用されると共に、各種データを一時的に保存するＲＡＭ３１１、そしてＣＰＵ３１０により実行されるプログラムやデータを記憶するＲＯＭ３１２を備えている。このＲＯＭ３１２には、上述したカラーマッチングテーブル３２１、色分解テーブル３２２、濃度補正テーブル３２３、ＰＷＭテーブル３２４が設けられている。更には後述するパッチデータを格納しているパッチデータエリア３２６が設けられている。またメモリ３１３は書き換え可能な不揮発メモリで、ここには図８を参照して後述するテーブル１（３３０）が記憶されている。尚、このテーブル１（３３０）が固定的であれば、ＲＯＭ３１２に記憶されていても良い。

図５は、本実施の形態１に係る画像濃度制御を説明するフローチャートである。尚、本実施の形態の画像濃度制御は、カラーセンサ４２を使用した階調補正制御であり、この画像濃度制御は、画像濃度の変動が想定される、本体の電源オン時、及び現像装置、感光体の交換時に実施される。更に、画像形成（プリント）中において、後述する画像濃度制御を実行するための条件を満たした場合にも実行される。尚、この処理を実行するプログラムは制御部３００のＲＯＭ３１２に記憶されており、ＣＰＵ３１０の制御の下に実行される。

まずステップＳ１で、ＲＯＭ３１２のパッチデータ３２６を基に転写材１１上にパッチパターンを形成する。

図６は、本実施の形態において、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。

ここでは、カラーセンサ４２が配置されている部分に８ｍｍ角のパッチが１０ｍｍ間隔で、Ｙ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（黒）毎に画像記録率（濃度階調）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。各パッチと記録率（階調度）との対応は、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１では１２．５％、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２では２５％、Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３では３７．５％、Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４では５０％、Ｙ５，Ｍ５，Ｃ５，Ｋ５では６２．５％、Ｙ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６では７５％、Ｙ７，Ｍ７，Ｃ７，Ｋ７では８７．５％に、そしてＹ８，Ｍ８，Ｃ８，Ｋ８では１００％にそれぞれ設定されている。

次にステップＳ２で、転写材１１に転写されて定着されたパッチの濃度をカラーセンサ４２によって検出する。尚、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。次にステップＳ３で、ステップＳ２で検出したパッチ濃度と、そのパッチを記録するのに用いたパッチデータの濃度とを基に画像階調制御（階調補正）を実施する。

図７は、本実施の形態１に係る画像階調制御（階調補正）を説明をする図である。尚、ここでは、シアン色の階調補正の場合についてのみ説明するが、その他のマゼンタ、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。

図において、横軸は画像データ（階調）を表し、縦軸は、カラーセンサ４２により検知された濃度値を表している。また、図中○印は、図６に示すＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６，Ｃ７，Ｃ８の各パッチに対するカラーセンサ４２の出力値を表している。また直線Ｔは、画像濃度制御の目標とする濃度階調特性を表している。本実施の形態では、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を定めた。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を通る曲線をスプライン補間を行って算出している。曲線Ｄは、本実施の形態に係る制御で算出される階調補正テーブルの特性を表しており、補正前の階調特性γの目標階調特性Ｔに対する対称点を求めることにより算出される。尚、この階調補正テーブルＤの計算は、ＣＰＵ３１０で実行され、更に算出された階調補正テーブルＤは、不揮発メモリ３１３に記憶される。これにより画像の形成時は、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、目標とする階調特性を得ることができる。

以上が本実施の形態に係る画像階調制御（画像階調補正制御）の概要説明である。

図８は、本実施の形態の特徴である、カラーセンサ４２を用いた画像濃度制御を実行するか否かを判断する処理を説明するフローチャートである。この処理を実行するプログラムはＲＯＭ３１２に記憶されており、ＣＰＵ３１０の制御の下に実行される。尚、この実施の形態の画像濃度制御を実行するか否かの判断は、５０枚の画像形成（印刷）毎に実行される。尚、この判断処理を行なう頻度は、本発明を適用する装置の特性に合わせて最適な値を用いればよい。例えば、比較的濃度変動の大きい装置では、その判断処理をより頻繁に行い、また濃度が比較的安定した装置では、この判断処理の時間間隔を大きく（長く）することが好適である。

まずステップＳ１１で、ＲＯＭ３１２に記憶されているパッチデータ３２６を基に、濃度制御を実行するか否かを判断するために使用するパッチパターンを中間転写体２７上に形成する。本実施の形態では、この判断処理に、記録率が５０％の単色パターン（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋの何れかの単色パターン）を使用する。次にステップＳ１２で、中間転写体２７上に形成されたトナーパッチ６４の反射光量を濃度センサ４１で検出する。そしてステップＳ１３で、濃度センサ４１により検知した信号を濃度に変換して、中間転写体２７上に形成されたトナーパッチ６４の濃度を算出する。尚、この濃度センサ４１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。

次にステップＳ１４で、トナーパッチ６４の濃度の変動量を求め、カラーセンサ４２を用いた画像階調制御を実行するか否かを判断する。

このステップＳ１４における判断を図９を参照して説明をする。

図９は、パッチデータの濃度と、それに対する濃度センサ４１の出力値との関係を説明する図である。尚、図において、横軸はパッチデータの階調を表し、縦軸は濃度センサ４１による濃度検出値を表している。

ここで直線Ｔは、前述した画像濃度制御における目標濃度階調特性を表している。画像濃度制御直後の濃度階調特性は直線Ｔに一致しており、その後、画像形成を行なっていくにつれて形成される画像の濃度に変化が生じ濃度階調特性は直線Ｔから離れてくる。直線Ｈ及びＬは、濃度変動の許容範囲の上限（直線Ｈ）及び下限（直線Ｌ）を表しており、濃度階調特性がこの範囲外にあるときは、画像濃度制御を実施する必要があると判断する。本実施の形態では、濃度変動の許容範囲を目標階調特性に対して±１０％に定めている。この値は、画像形成装置の特性や仕様に合わせて最適な値を設定すればよい。こうしてステップＳ１３で、算出されたパッチの濃度値が直線ＨとＬの間から外れた場合（大きな濃度変動が生じた場合）は、画像濃度制御を実行すると判断する。この判断はＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのそれぞれに対して実施され、１色でも画像濃度制御を必要と判断された場合は画像濃度制御を実施する。そしてステップＳ１５で、画像濃度制御シーケンスを実行する。この場合の画像濃度制御は、前述の通りである。

尚、本実施の形態では、画像濃度制御の実行判断を行なうためのパッチパターンに記録率５０％のパッチデータを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、適用する装置の特性に合わせて最適なパターンを選べば良い。

また本実施の形態では、カラー画像形成装置の形態として、中間転写体２７を用いた画像形成装置を例に説明したが本発明はこれに限定されるものでなく、他の形態のカラー画像形成装置にも適用可能である。例えば、転写材担持体（転写ベルトなど）上の転写材に感光体上のトナー像を直接的に転写する形態のカラー画像形成装置であり、転写材担持体上にトナーパッチを形成して濃度センサでパッチ濃度を検出できるカラー画像形成装置にも適用できる。

以上説明したように本実施の形態１によれば、転写材上に形成された定着後のパッチ（検査用画像）の光反射特性をカラーセンサにより検出して画像濃度制御を行なうカラー画像形成装置において、像担持体上もしくは転写材担持体上に形成されたトナーパッチの光反射特性を濃度センサにより検出して、その検出結果に応じてカラーセンサを使用した画像濃度制御を実施するかどうかを判断することにより、カラーセンサを用いた画像濃度制御の実施回数を減らし、画像形成のための待ち時間や画像形成コストの増大を抑えつつ、良好な濃度安定性が得られる。

［実施の形態２］
本実施の形態２では、転写材上に形成された定着後のパッチの光反射特性をカラーセンサ４２により検出して画像濃度制御を行なうカラー画像形成装置において、画像形成用の画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、その特定の画像パターンに従って形成されるトナー像の光反射特性を濃度センサ４１により検出し、その検出結果に応じてカラーセンサ４２を用いた画像濃度制御を実施するかどうかを判定する。これによりカラーセンサ４２を用いた画像濃度制御の実施回数を減らし、画像形成（プリント）の待ち時間やプリントコストの増大を抑えつつ、良好な濃度安定性を得る方法について説明する。尚、本実施の形態２で使用するカラー画像形成装置の全体構成及び濃度センサ４１、カラーセンサ４２の構成、及び画像濃度制御の方法は、前述の実施の形態１で説明した画像形成装置と同様であるため、その説明を省略する。

図１０は、本発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置における画像濃度制御の実行判断方法を説明するフローチャートである。尚、この処理を実行するプログラムはＲＯＭ３１２に記憶されており、ＣＰＵ３１０の制御の下に実行される。

尚、この本実施の形態２に係る画像濃度制御を実行するか否かの判断は、通常の画像形成時に実行されるものである。従って、この制御フローも画像形成時に毎回実行される。まずステップＳ２１で、画像形成に使用される画像信号に、濃度制御を実行するか否かの判断に使用できる特定のパターンが存在しているか判別する。本実施の形態２では、濃度センサ４１の検出可能領域（スキャン方向中央部。即ち、濃度センサ４１の取り付け部）に、記録率３０％〜７０％の単色パターン（Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｋ何れかの単色パターン）が存在している場合、そのパターンを濃度制御を実行するか否かの判断に使用する。ここで、この判断に使用する画像パターンの記録率３０％〜７０％と限定する理由は、あまり淡い濃度や濃い濃度のパターンでは良好な判断ができないからである。この記録率は、適用するカラー画像形成装置の特性に合わせて適宜設定することが好ましい。

次にステップＳ２３で、中間転写体２７上に形成された特定のトナーパターンからの反射光量を濃度センサ４１で検出する。次にステップＳ２４で、その反射光量を基に、そのトナーパターンの濃度を求める。そしてステップＳ２５で、ステップＳ２４で求めた濃度を基に、画像階調制御を行うかどうかを判断する。この判断方法は、前述の実施の形態１と同様である。そして、その濃度変動が所定量以上であればステップＳ２６で、カラーセンサ４２を使用した画像濃度制御シーケンスを実行する。この画像濃度制御は、前述の実施の形態１と同様である。

またステップＳ２２で特定画像パターンが検出されないときはステップＳ２７に進む。ここでは、多数のプリントを実施したにも拘わらず、画像濃度制御の判断に使用できる画像パターンが抽出されない場合があるため、所定枚数（本実施の形態２では１０００枚）の画像を形成したにも拘わらず、濃度制御を実行するかどうかの判断が実施されなかった場合は、既に大きな濃度変動が生じている可能性があると判断している。そして、その場合はステップＳ２６に進み、画像濃度制御を実施する。尚、前述の所定枚数は、適宜最適な値に設定すればよい。

以上説明したように本実施の形態２によれば、転写材上に形成された定着後のパッチの光反射特性をカラーセンサにより検出して画像濃度制御を行なうカラー画像形成装置において、画像形成用の画像信号に含まれる特定の画像パターンを抽出し、その特定の画像パターンに従って形成されるトナー像の光反射特性を濃度センサ４１により検出し、その検出結果に応じてカラーセンサ４２を使用した画像濃度制御を実施する。これにより、カラーセンサ４２を用いた画像濃度制御の実施回数を減らし、この判断のために新たな制御時間やトナーを要しない。従って、その分、待ち時間や画像形成コストの増大を抑えることができる。

［実施の形態３］
本実施の形態３では、像担持体上に形成された未定着のトナー像の濃度を濃度センサ４１により検出して、その検出結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段と、転写材１１上のトナー像の光反射特性をカラーセンサ４２により検出し、その検出結果に基づき濃度センサ４１の出力値を補正する出力補正手段とを有する画像形成装置において、画像濃度制御手段の算出結果に応じて、濃度センサ４１の出力値を補正することにより、カラーセンサ４２を用いた濃度センサ４１の出力補正の実施回数を減らし、プリント待ち時間やプリントコストの増大を抑えつつ、良好な濃度安定性を得る方法について説明する。尚、本実施の形態３で使用するカラー画像形成装置の全体構成及び濃度センサ４１、カラーセンサ４２の構成についていは、前述の実施の形態１で説明した画像形成装置と同様であるため、その説明を省略する。

まず、本実施の形態３における画像濃度制御について説明する。

画像濃度制御は、濃度センサ４１を使用して定期的に実施される。

本実施の形態３のカラー画像形成装置における画像濃度制御は、電源オン時、現像装置もしくは感光ドラムの交換時、或いは所定枚数プリント毎（本例では、２００枚のプリント毎とする）に実行される。即ち、濃度の変動が予測される場合に実行される。この際、濃度センサ４１の出力は、後述のカラーセンサ４２による補正制御で算出された補正テーブルによって毎回補正される。以下、画像濃度制御の詳細について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態３に係る中間転写体２７上に形成されるパッチパターンを示す図である。

濃度センサ４１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毎に画像記録率（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。各パッチと記録率（階調度）との対応は、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１では１２．５％、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２では２５％、Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３では３７．５％、Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４では５０％、Ｙ５，Ｍ５，Ｃ５，Ｋ５では６２．５％、Ｙ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６では７５％、Ｙ７，Ｍ７，Ｃ７，Ｋ７では８７．５％に、そしてＹ８，Ｍ８，Ｃ８，Ｋ８では１００％にそれぞれ設定されている。

次に、トナーパッチの濃度を濃度センサ４１によって検出する。尚、濃度センサ４１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。尚、この時に濃度センサの出力値補正も同時に実施される。

次に、この濃度センサ４１の検知結果に従って階調補正を実施する。この補正方法は、前述の実施の形態１で説明したカラーセンサ４２を用いる階調制御と同様の方法であり、目標階調特性を得るための階調補正テーブルを算出する方法である。

実際の画像の形成時には、画像データを、この階調補正テーブルを用いて補正することにより目標階調特性を得ることができる。

次に、カラーセンサ４２で、濃度センサ４１の出力補正を行なう補正制御について説明する。

図１２は、本実施の形態３に係る濃度センサ４１の出力を、カラーセンサ４２における検知結果に基づいて補正する方法を説明するフローチャートである。本実施の形態３の補正では、転写材１１に定着されたトナー像を必要とするので、実行頻度を極力少なくすることが好ましい。本実施の形態３では、後述の補正制御実行判断条件を満たした場合に補正制御実施を実施する。

まずステップＳ３１で、転写材１１上に濃度センサ４１の出力補正用パッチパターンを形成する。

図１３は、本実施の形態３に係る転写材１１に形成する補正用パッチパターンを説明する図である。

この補正用パッチパターンは、イエローの階調パッチ６１１、６１２、６１３、６１４、マゼンタの階調パッチ６２１、６２２、６２３、６２４、シアンの階調パッチ６３１、６３２、６３３、６３４、ブラックの階調パッチ６４１、６４２、６４３、６４４、の計１６個で構成されている。

次にステップＳ３２で、転写材１１に形成されて定着されたパッチパターンの濃度をカラーセンサ４２によって検出する。ここで、検出された検知結果は、転写材１１へのトナー像の転写性のばらつきや、定着性の振れによる影響を含んだ値なので、未定着トナー像を濃度センサ４１で検知した場合と比較して精度の高い値となる。

次にステップＳ３３で、中間転写体２７上にトナー像を形成する。

図１４は、この実施の形態３において、中間転写体２７上に形成される補正用パッチパターンの一例を示す図である。

この補正用パッチパターンの詳細は、ステップＳ３１で形成されるパッチパターンと同様である。また、画像形成条件もステップＳ３１と同じにする。次にステップＳ３４で、中間転写体２７上に形成されたトナー像の濃度を濃度センサ４１で検出する。次にステップＳ３５で、濃度センサ４１の出力の補正を行う。

図１５は、ステップＳ３５における濃度センサ４１の出力の補正について説明する図である。

図において、横軸は濃度センサ４１の検出結果を表し、縦軸はカラーセンサ４２の検出結果を表す。また図中白丸ポイントＰは、ステップＳ３２での検出結果（転写材１１上のパッチをカラーセンサ４２で検出した結果）と、ステップＳ３４での検出結果（中間転写材２７上のトナーパッチを濃度センサ４１で検出した結果）との関係を表している。直線Ａは、濃度センサ４１の出力とカラーセンサ４２の出力が等しい場合、即ち、濃度センサ４１の測定誤差が無い場合を表す（カラーセンサ４２は、転写材１１上の濃度を検出しているので濃度検出精度が高い。従って、カラーセンサ４２の測定誤差は無いものと考える）。図において、ポイントＰと直線Ａは一致していない。つまり、濃度センサ４１の検知結果にわずかな測定誤差が生じていることを表す。

次に、濃度センサ４１の補正テーブル（図中曲線Ｃで示す特性を有する）を算出する。この補正テーブルの特性Ｃは、ポイントＰを通る曲線で表され、パッチを形成していない階調濃度（パッチとパッチとの間の階調）に関しては、原点とポイントＰとをスプライン補間して算出されている。尚、この補正テーブルの特性Ｃは、各色毎（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に算出される。また補正テーブルの値の計算は、ＣＰＵ３１０により実行され、更に算出された補正テーブルは、メモリ３１３に不揮発に記憶される。

このような濃度センサ４１の出力補正は、前述の画像濃度制御時に補正テーブルを用いて毎回実施される。

尚、本実施の形態３では、濃度センサ４１の出力濃度値を補正テーブルによって補正したが、予め濃度センサ４１の出力電圧値と濃度の関係を濃度変換テーブルとして設けている場合は、濃度変換テーブルに補正テーブルの特性Ｃを乗じて新たな濃度変換テーブルを作成しても良い。

更に、カラーセンサ４２の検出濃度値と濃度センサ４１の出力電圧値との関係から直接的に濃度センサ４１の濃度変換テーブルを作成しても良い。

次に、本実施の形態３の特徴である、カラーセンサ４２の出力を用いて濃度センサ４１の出力補正を行なう補正制御を実行するか否かの判断処理を図１６のフローチャートを用いて説明する。なお、この補正制御の実行判断は、画像濃度制御毎に実施される。

まずステップＳ４１で、画像濃度制御を実施する。詳細は前述のとおりである。次にステップＳ４２で、補正制御を実行するか否かを判断する。

図１７は、この実施の形態３に係る補正制御を行うかどうかの判断例を説明する図である。

図において、横軸は画像データを表し、縦軸は濃度センサ４１の濃度検出値を表している。曲線Ｄは、前回、濃度センサ４１の補正制御を実施した直後の画像濃度階調特性を表している。補正制御直後の濃度階調特性は、曲線Ｄに一致しており、その後、画像形成を行なっていくと次第に濃度変化が生じ濃度階調特性は曲線Ｄから離れてくる。中間転写体２７上のトナー像の濃度が変動する主要因としては、トナーの帯電特性の変動が考えられるが、その場合、同時に転写性の変動を伴っていることが想定される。その場合、濃度センサ４１の濃度検出結果が実情を反映できなくなる。従って、濃度階調特性に大きな変動が生じた場合は、カラーセンサ４２の検知結果に基づいて濃度センサ４１の出力を補正しないと正確な濃度制御ができないことになる。

本実施の形態３では、濃度階調特性が±２０％以上変動した場合、濃度センサ４１の補正制御を実行するようと判断する。図中、曲線Ｈ及び曲線Ｌは、濃度階調特性変動の上限（直線Ｈ）及び下限（直線Ｌ）を表している。尚、この階調特性が変動する許容範囲は、適用する画像形成装置の特性や仕様に合わせて最適な値を設定すればよい。この判断はＣ，Ｍ，Ｙ，Ｋのそれぞれに対して実施され、１色でも補正制御を必要と判断した場合にはカラーセンサ４２を用いて濃度センサ４１の出力を補正する。

次にステップＳ４３で、濃度センサ４１の出力の補正制御を実行する。この補正制御方法は、前述のとおりである。

尚、本実施の形態３では、転写、定着性の変動によって生じる濃度センサ４１の濃度検知誤差を、濃度センサ４１の出力値を補正することにより行ったが、目標濃度階調特性を補正しても同様の結果が得られる。然るに、像担持体或は転写材担持体上に形成されたトナー像の濃度を濃度センサ４１により検出し、その検出結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段と、定着後のトナー像の光反射特性をカラーセンサ４２により検出し、その検出結果に基づき画像濃度制御の制御目標値を補正する画像形成装置において、画像濃度制御手段の算出結果に応じて、制御目標値を補正することも本発明の範囲に含まれる。

尚、本実施の形態では、画像形成装置の形態として、中間転写体を用いた画像形成装置を例に説明したが、本発明は他の形態のカラー画像形成装置にも適用可能である。例えば、転写材担持体（転写ベルトなど）上の転写材に感光体上のトナー像を直接的に転写する形態のカラー画像形成装置であり、転写材担持体上にトナーパッチを形成して濃度センサでパッチ濃度を検出できる画像形成装置にも本発明は適用できる。

以上本実施の形態３によれば、像担持体上に形成された未定着のトナー像の濃度を濃度センサ４１により検出して、その検出結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段と、転写材上のトナー像の光反射特性をカラーセンサにより検出し、その検出結果に基づき濃度センサの出力値を補正する出力補正手段と、を有する画像形成装置において、画像濃度制御手段の算出結果に応じて、濃度センサの出力値を補正する出力補正を実施することにより、カラーセンサを用いた濃度センサの出力補正の実施回数を減らし、プリント待ち時間やプリントコストの増大を抑えつつ、良好な濃度安定性を得る方法について説明した。

更に、実施の形態１から実施の形態３では、画像濃度制御の方法として、画像の濃度階調特性を調整する画像階調制御を例に挙げて説明したが、画像濃度制御の方法は他の方法でも良い。例えば、現像バイアス値や帯電バイアス値を変化させて複数のトナーパッチを形成した後、それらのパッチのトナー量を算出し、その値に応じて最適な現像バイアス値や帯電バイアス値を算出することによって、濃度を制御するような方法でも構わない。

尚、本実施の形態１から実施の形態３では、濃度センサ４１およびカラーセンサ４２がトナーパッチを検出した際の光反射特性として濃度を用いる場合を例に説明したが、センサが検出する光反射特性はこれに限らず、例えば色度、或は光学反射率、更には光学反射率から算出されるトナー量（トナー重量）などを用いてもよい。つまり、トナーパッチからの光反射特性を元に換算される物理量を光学センサが検出する形態であれば、本発明の適用範囲にあることは言うまでもない。

［その他の実施の形態］
なお本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の実施の形態に係る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を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。 この実施の形態に係る中間転写体上の未定着トナーの濃度を検知する濃度センサの構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るカラーセンサの構成を説明する図である。 本実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るカラー画像形成装置における階調補正処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態１において、転写材上に形成されるパッチパターン例を示す図である。 本実施の形態に係る画像階調制御（階調補正）を説明をする図である。 本実施の形態１の特徴である、カラーセンサを用いた画像濃度制御を実行するか否かを判断する処理を説明するフローチャートである。 実施の形態１におけるパッチデータの濃度と、それに対する濃度センサの出力値との関係を説明する図である。 本発明の実施の形態２に係るカラー画像形成装置における濃度制御を実行するか否かを判断する処理を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態３において中間転写体上に形成されるパッチパターンを示す図である。 本実施の形態３に係る濃度センサの出力を、カラーセンサによる検知結果に基づいて補正する方法を説明するフローチャートである。 本実施の形態３に係る転写材に形成する補正用パッチパターンを説明する図である。 本発明の実施の形態３において、中間転写体上に形成される補正用パッチパターンの一例を示す図である。 実施の形態３に係るステップＳ３５における濃度センサの出力の補正を説明する図である。 本発明の実施の形態３に係る濃度センサの出力補正を行うかどうかを判断する処理を説明するフローチャートである。 実施の形態３に係る補正制御を行うかどうかの判断例を説明する図である。

Claims (9)

1. 像担持体或は転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する第１光学検知手段と、
   転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性を検知する第２光学検知手段と、
   転写材上に検査用画像を形成し、前記検査用画像を前記第２光学検知手段により検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段と、
   前記第１光学検知手段による検知結果に応じて前記画像濃度制御手段による濃度制御を実施させるように制御する制御手段と、
   を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記第１光学検知手段により検知した結果が目標値と所定量以上異なる場合に、前記画像濃度制御手段による濃度制御を実施するように制御することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第１光学検知手段により検知した前記未定着のトナー像が所定の画像パターンを含む場合に、前記画像濃度制御手段による濃度制御を実施するように制御することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記検査用画像は、黒及び複数の色材により形成される階調性を有する複数のパッチパターンを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置。
5. 像担持体或は転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する第１光学検知手段と、
   転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性を検知する第２光学検知手段と、
   転写材上に検知画像を形成し、前記検知画像を前記第２光学検知手段により検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御手段と、
   転写材上に検知画像を形成し、前記検知画像を前記第２光学検知手段により検知した検知結果に応じて前記第１光学検知手段の検知結果を補正する補正手段と、
   を有することを特徴とするカラー画像形成装置。
6. 複数の色材を用いて転写材上にカラー画像を形成するカラー画像形成装置における制御方法であって、
   第１光学検知センサを用いて、像担持体或は転写材担持体上に形成された未定着のトナー像の光反射特性を検知する工程と、
   第２光学検知センサを用いて、転写材上に形成された定着後のトナー像の光反射特性を検知する工程と、
   転写材上に検査用画像を形成し、前記検査用画像を前記第２光学検知センサにより検知した検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像濃度制御工程と、
   前記第１光学検知センサによる検知結果に応じて前記画像濃度制御工程を実施させるように制御する制御工程と、
   を有することを特徴とするカラー画像形成装置における制御方法。
7. 前記制御工程では、前記第１光学検知センサにより検知した結果が目標値と所定量以上異なる場合に、前記画像濃度制御工程を実施するように制御することを特徴とする請求項６に記載のカラー画像形成装置における制御方法。
8. 前記制御工程では、前記第１光学検知センサにより検知した前記未定着のトナー像が所定の画像パターンを含む場合に、前記画像濃度制御工程を実施するように制御することを特徴とする請求項６に記載のカラー画像形成装置における制御方法。
9. 前記検査用画像は、黒及び複数の色材により形成される階調性を有する複数のパッチパターンを含むことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のカラー画像形成装置における制御方法。

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