JP2005345740A - 画像形成装置およびそのトナー濃度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 像担持体上に形成されたトナーパッチからの反射光量を利用してトナー濃度を精度良く調整する。
【解決手段】 本発明によれば、ＣＰＵ６１は、光センサ２ａ、２ｂと受光回路１７を通じて、所定のトナー像が形成される前における像担持体からの反射光量のムラデータと、像担持体に形成された所定のトナー像からの反射光量のデータとを取得する。次に、ＣＰＵ６１または出力値補正部６５は、所定のトナー像を形成したときのトナー面積比に対応する反射光量の補正量とムラデータとを用いて、所定のトナー像からの反射光量の値を補正する。そして、ＣＰＵ６１は、補正された反射光量に応じてトナー濃度を調整する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、画像形成装置に係り、とりわけ、中間階調の濃度調整技術に関する。

従来、転写ドラムや転写ベルトなどの像担持体上にトナー像を形成し、当該トナー像を転写材上に転写して画像を形成する画像形成装置が普及している。

このような画像形成装置では、トナー濃度を濃くしたり、薄くしたりすることで中間階調を表現しているが、使用環境や装置の経年変化によって所望のトナー濃度とならない問題がある。

この問題を軽減すべく、従来、目標となるトナー濃度と実際のトナー濃度とのずれを補正するキャリブレーション技術が提案されている（特許文献１、特許文献２）。これらの従来技術では、あらかじめ転写ドラム上にトナーパッチを形成し、当該トナーパッチに対して光を照射し、そこからの反射光量に応じて実際のトナー濃度を推定し、推定されたトナー濃度と目標トナー濃度とのずれを調整している。
特開平９−２４７４５２号公報 特開平９−２４７４５９号公報

特許文献２に記載の発明によれば、像担持体の表面（下地）からの反射光量を考慮にいれていないため、トナーパッチのトナー濃度を正しく測定できず、トナー濃度の調整を精度良く実行できないといった課題がある。

一方、特許文献１に記載の発明によれば、予め転写ドラムの下地からの反射光量を測定し、測定された下地からの反射光量をトナーパッチからの反射光量から差し引くことで、トナーパッチからの反射光量を補正している。さらに、特許文献１に記載の発明によれば、転写ドラムの下地には、経年変化や汚濁により、反射率にムラが発生することが指摘されている。この問題を解決するために、低濃度のトナーパッチを劣化の小さい下地部分に形成し、高濃度のパッチを劣化の大きい下地部分に形成することで、転写ドラムの下地の劣化の影響を低減する方法が提案されている。

しかしながら、トナーパッチからの反射光量は、トナー面積比の違いによっても影響を受けやすい。特許文献１では、トナー面積比の違いによる影響を避けることができない。今後、さらなる高画質化が求められる場合は、トナー面積比の違いによる影響も無視できなくなる。

そこで、本発明は、このような課題および他の課題を解決することを目的とする。なお、他の課題については明細書の全体を通して理解できよう。

上記課題を解決すべく、本発明によれば、画像形成装置の像担持体に形成されるトナー像のトナー濃度を調整する際に、所定のトナー像が形成される前における前記像担持体からの反射光量のムラデータと、該像担持体に形成された該所定のトナー像からの反射光量のデータとを取得する。次に、前記所定のトナー像を形成したときのトナー面積比に対応する反射光量の補正量と、前記反射光量のムラデータとを用いて、前記所定のトナー像からの反射光量の値を補正する。そして、補正された前記反射光量に応じて、前記トナー濃度を調整する。

以上説明したように、本発明では、像担持体の下地の反射光量のムラに加え、トナー面積比を考慮して、トナー像からの反射光量を補正し、この補正後の反射光量を用いてトナー濃度を調整するようにしたので、従来よりも、精度良く、トナー濃度を調整できるようになった。

以下に本発明の上位概念、中位概念および下位概念の理解に役立つ一実施形態を示す。なお、以下の実施形態に含まれる概念について、そのすべてが特許請求の範囲に記載されているとは限らない。ただし、これは特許発明の技術的範囲から意識的に除外したのではなく、特許発明と均等の関係にあるため特許請求の範囲には記載していない場合があることを理解していただきたい。

［第１の実施形態］
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す断面図である。図１において、電子写真方式を採用している画像形成装置１は、複数の画像形成手段を並列に配置した、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置として構成されている。カラー画像形成装置１は、画像読取部１ａと画像出力部１ｂとを含む。画像読取部１ａは、例えば、プラテンガラス１ｃ上に載置される原稿、もしくは不図示の自動原稿送り装置により搬送される原稿の画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１ｂに出力する。

画像出力部１ｂは、それぞれ同等の構成を有する４つのステーションａ、ｂ、ｃ、ｄが並設された画像形成部１０、給送カセット２１ａ、２１ｂおよび手差しトレイ２７に収容された転写材Ｐを給送する給送ユニット２０、ステーションａ、ｂ、ｃ、ｄにおいてベルト部材であって中間転写体からなる中間転写ベルト３１に１次転写されたトナー像を転写材Ｐに二次転写する中間転写ユニット３０、転写材Ｐに二次転写されたトナー像を定着する定着ユニット４０、中間転写ベルト３１上の残留トナーをクリーニングするクリーニングユニット５０及びこれ等の各ユニットを総合的に制御する制御ユニット６０等を有して構成される。

画像形成部１０では、像担持体としての感光体ドラム１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄがその中心で軸支され、図１の矢印方向に回転駆動される。感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向して、その回転方向に一次帯電器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、光学系１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、折り返しミラー１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、現像装置１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが配置されている。

まず、一次帯電器１２ａ〜１２ｄにより感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与えた後、光学系１３ａ〜１３ｄにより、画像信号に応じて変調されたレーザービーム等の光線を感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させることによって、そこに静電潜像が形成される。

さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（以下、これを「トナー」と呼ぶ。）を夫々収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって各色のトナーを供給して上記静電潜像を顕像化する。

顕像化された可視画像を中間転写体となる中間転写ベルト３１に転写する１次転写領域Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄの下流側では、クリーニング装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにより残留トナーを掻き落として、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ表面の清掃を行なう。以上に示した画像形成プロセスにより各色トナーによる画像形成が順次行われる。

給送ユニット２０は、転写材Ｐを収納するための給送カセット２１ａ、２１ｂ、および手差しトレイ２７、該給送カセット２１ａ、２１ｂ若しくは手差しトレイ２７から転写材Ｐを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６、各ピックアップローラ２２ａ、２２ｂ、２６から送り出された転写材Ｐをレジストローラ対２５まで搬送するための給送ローラ対２３及び給送ガイド２４、そして、画像形成部１０の画像形成タイミングに合わせて転写材Ｐを２次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ対２５を有している。

次に中間転写ユニット３０の構成について詳細に説明する。ベルト部材となる中間転写ベルト３１は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等により構成され、中間転写ベルト３１に回転駆動力を伝達する駆動ローラ３２、図示しないバネ等による付勢力によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ３３、中間転写ベルト３１を挟んで２次転写領域Ｔｅに対向する従動ローラ３４に巻回して張架される。

中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２とテンションローラ３３との間に１次転写平面Ａが形成される。駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（例えば、ウレタンゴムやクロロプレンゴム）をコーティングして中間転写ベルト３１とのスリップを防いでいる。また、駆動ローラ３２は図示しないパルスモータによって回転駆動される。

各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する１次転写領域Ｔａ〜Ｔｄで該中間転写ベルト３１の裏面側には１次転写用帯電器３５ａ、３５ｂ、３５ｃ、３５ｄが配置されている。

２次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１を介在して従動ローラ３４に対向して配置されている。中間転写ベルト３１とのニップ部によって２次転写領域Ｔｅが形成されている。

２次転写ローラ３６は、ベルト部材であって中間転写体となる中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。また、中間転写ベルト３１上で２次転写領域Ｔｅよりも中間転写ベルト３１の回転方向下流側には、中間転写ベルト３１上の画像形成面をクリーニングするためのクリーニングユニット５０が設けられている。

クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１表面に当接するクリーニングブレード５１及び該クリーニングブレード５１により掻き取られた残留トナーを収納する廃トナーボックス５２が設けられている。

定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーター等の熱源を備えた定着ローラ４１ａと、該定着ローラ４１ａに加圧される加圧ローラ４１ｂ（尚、該加圧ローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、及び上記ローラ対４１ａ、４１ｂのニップ部へ転写材Ｐを導くための搬送ガイド４３、定着ユニット４０の熱を内部で閉じ込めるための定着断熱カバー４６、４７、また、上記ローラ対４１ａ、４１ｂから排出されてきた転写材Ｐを更に画像形成装置１の外部に導き出すための内排出ローラ対４４、外排出ローラ対４５、機外に排出された転写材Ｐを積載する排出トレイ４８等を有している。

光センサ２ａ、２ｂは、トナーパッチが形成されることになっている像担持体（この例では中間転写ベルト３１）の下地の各地点から反射光量や、像担持体に形成されたトナーパッチからの反射光量を検出する手段である。なお、光センサ２ａ，２ｂは固定的に配置してもよいし、像担持体の副走査方向または主走査方向に対して駆動装置により走査されてもよい。駆動装置は、後述のＣＰＵ６１によって制御されるモータードライバ６４の一部である。

図２は、本実施形態に係る制御ユニットの例示的なブロック図である。制御ユニット６０は、上記各ユニット内に含まれる機構の動作を制御するためのＣＰＵ（中央演算装置）６１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）６２、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）６３、モータードライバ部６４等を有している。さらに、受光回路１７、出力値補正部６５及び出力値格納部６６等も有している。出力値格納部６６は、レジスタやメモリなどであり、ＲＡＭ６２によって代用してもよい。また、出力値補正部６５は、論理回路により実現してもよいし、ＣＰＵ６１とＲＯＭ６３に格納されている制御プログラムによって実現してもよい。

次に画像形成装置１の画像形成動作について詳細に説明する。ＣＰＵ６１から画像形成動作開始信号が出力されると、選択された転写材Ｐの用紙サイズ等により選択された給送手段から給送動作が開始される。

例えば、図１に示す上段の給送手段から給送された場合について説明すると、まず、ピックアップローラ２２ａにより給送カセット２１ａから転写材Ｐが１枚ずつ送り出される。そして給送ローラ対２３によって転写材Ｐが給送ガイド２４の間を案内されてレジストローラ対２５まで搬送される。

そのとき、レジストローラ対２５は停止しており、転写材Ｐ先端はレジストローラ対２５のニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ対２５は回転を始める。

レジストローラ対２５の回転時期は、画像形成部１０により中間転写ベルト３１上に１次転写されたトナー像と転写材Ｐとが２次転写領域Ｔｅにおいてちょうど一致するようにその回転タイミングが設定されている。

一方、画像形成部１０では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述した画像形成プロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向において最上流側にある感光体ドラム１１ｄ上に形成されたトナー像は、高電圧を印加された１次転写用帯電器３５ｄによって１次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に１次転写される。

１次転写されたトナー像は次の１次転写領域Ｔｃまで搬送される。そこでは各画像形成部１０間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行なわれており、前のトナー像の上にレジストを合わせて次のトナー像が転写される。以下も同様の工程が繰り返され、結局、４色のトナー像が順次、中間転写ベルト３１上において１次転写される。

その後、転写材Ｐが２次転写領域Ｔｅに進入して中間転写ベルト３１に接触すると、転写材Ｐの通過タイミングに合わせて２次転写ローラ３６に高電圧を印加させる。

前述した画像形成プロセスにより中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー像が転写材Ｐの表面に転写される。その後、転写材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂとのニップ部まで正確に案内される。

これらのローラ対４１ａ、４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー像が転写材Ｐの表面に定着される。その後、転写材Ｐは内外排出ローラ対４４、４５により搬送されて機外に排出され、排出トレイ４８上に積載される。

図３は、本実施形態に係るトナーパッチの検出手段の概要を示す図である。光センサ２ａ、２ｂは、中間転写ベルト３１上に形成された濃度補正用トナーパッチ３を検出する検出手段である。より具体的には、ＬＥＤ４ａ等の発光素子からの光を濃度補正用トナーパッチ３に照射し、トナーパッチ３からの反射光をフォトトランジスタ４ｂ等の受光素子により受光する。なお、本実施形態では、像担持体である中間転写ベルト３１の下地の反射率のムラを測定する際にも、当該光センサ２ａ、２ｂを利用する。この光センサ２ａ、２ｂは、プロセス方向と直交する方向に所定の距離をおいて２組み配置されており、濃度補正用トナーパッチ３もこの光センサ２ａ、２ｂ上を通過するように形成される。さらに、像担持体上の絶対的な位置の基準となるホームポジションを検出する際にも、光センサ２ａ、２ｂを利用できる。なお、光センサ２ａ、２ｂのうちいずれか一つだけを備えるようにしてもよいし、３以上の光センサを備えてもよい。

中間転写ベルト３１の下地は、ＬＥＤ４ａから照射される光（例えば赤外光）に対する反射率が濃度補正用トナーパッチ３の反射率に比べて大きくなるような材質を採用しており、この反射率の違いにより濃度補正用トナーパッチ３の検知を可能としている。

図４は、本実施形態に係る受光回路の例示的な回路図である。受光回路１７は、ＬＥＤ４ａから照射された光が濃度補正用トナーパッチ３若しくは中間転写ベルト３１の下地により反射され、反射光をフォトトランジスタ４ｂにより受光した際の出力信号を電気信号に変換するための電気回路である。図３及び図４において、光センサ２ａ、２ｂにより中間転写ベルト３１の下地部分が検知されると、反射光量が大きくなるため、フォトトランジスタ４ｂには光電流が多く流れる。この電流は、抵抗器５で電流／電圧変換され、抵抗器６、７、８とオペアンプ９で増幅される。

一方、光センサ２ａ、２ｂにより濃度補正用トナーパッチ３が検知されると、相対的に反射光量が小さくなるため、フォトトランジスタ４ｂには中間転写ベルト３１の下地に比べて少ない光電流が流れる。この電流も、抵抗器５で電流／電圧変換され、抵抗器６、７、８とオペアンプ９で増幅される。

図５は、本実施形態に係る中間転写ベルトの一周にわたって検出した反射光量の一例を示す図である。横軸は、中間転写ベルトの一周における各位置を示しており、縦軸は、各位置における反射光量（光センサ２ａからの出力電圧）を示している。図から明らかなように、中間転写ベルト３１の下地からの反射光量にはムラがあることを理解できよう。すなわち、中間転写ベルト３１の下地による反射ムラにより、光センサ２ａ、２ｂの出力電圧が変動してしまうのである。

図６は、本実施形態に係るトナー濃度の違いが反射光量に与える影響を示した図である。トナー像からの反射光量は、中間転写ベルト３１の下地による反射ムラだけでなく、トナー像のトナー濃度により影響を受けることが理解できよう。特に、トナー濃度が低いと、光センサ２ａからの出力電圧は、中間転写ベルト３１の下地による反射ムラの影響を如実に受けることがわかる。一方、トナー濃度が高いときは、光センサ２ａ，２ｂの出力電圧は、反射ムラの影響をほとんど受けないので、出力電圧はほとんど変化しないことがわかる。

図７は、本実施形態に係るトナー濃度と単位面積当たりのトナー面積比との関係を示す図である。とりわけ、図７（ａ）によれば、トナー面積比と、トナー濃度の関係は線形ではないことを示している。また、図７（ｂ）によれば、トナー面積比によって、下地からの反射光へ与える影響が異なることを示している。また、トナー面積比によって、トナー自体の拡散反射光への影響度も異なることも示されている。

以上のことから、中間転写ベルト３１表面の反射光量ムラによる影響を排除するためには、トナー濃度に応じて補正量を変化させる必要があることを理解できよう。

図８は、本実施形態に係るトナー濃度調整に利用されるトナーパッチの一例を示す図である。中間転写ベルト３１上の所定の位置ａ１〜ａ６に、段階的にトナー濃度を変化させたトナーパッチが形成される。

図９は、本実施形態に係る濃度調整の原理を説明するための図である。とりわけ、図９（ａ）は、図８に示したトナーパッチを光センサ２ａ、２ｂで読み取ることで取得された出力波形を示している。この段階では、反射ムラとトナー面積比とを考慮した反射光量の補正を行なっていない。破線は、各地点における下地からの反射光量を示している。すなわち、下地の各地点にトナーパッチが形成される前の反射光量である。ここで、下地のａ１の反射光量は、Ｖ１であり、以下、地点ａ２〜ａ６の反射光量は、それぞれＶ２〜Ｖ６に対応している。下地の反射ムラの影響が含まれていることは、図５で説明したとおりである。Ｃ１〜Ｃ６は、地点ａ１〜ａ６のそれぞれに形成されたトナーパッチからの反射光量を示している。下地の反射ムラの影響に加え、図６で説明したトナー面積比の違いによる影響が出ている。

これらを踏まえた上で、反射光量の補正方法について説明する。まず、ＣＰＵ６１は、モータードライバ部６４を制御し、トナーパッチを検出する直前の中間転写ベルト３１を１周分だけ回転させながら、受光回路１７により反射光量値（それぞれの点での値をＶｎとする。）を検出し、その値を出力値格納部６６に格納してゆく。ｎは、自然数であるが、この例では、１〜６となる。

なお、ＣＰＵ６１は、出力値格納部６６に各地点の反射光量の値Ｖｎを格納すると同時に、中間転写ベルト３１の１周分の反射光量値の平均値Ｖａｖｅを算出し、各地点での補正値Ａｎ＝Ｖｎ‐Ｖａｖｅを求める。なお、各地点の反射光量の値Ｖｎをすべて格納してから、ＶａｖｅとＡｎを算出してもよい。例えば、トナー濃度１０％のトナーパッチを中間転写ベルト３１上の、ある地点ａ１に作成すると、ａ１での反射光量ムラの補正量Ａ１はＶ１−Ｖａｖｅとなる。

なお、本実施形態では、中間転写ベルト３１のホームポジションに光学的なマークが設けられており、光センサ２ａ、２ｂで検出することで、それぞれの測定地点の位置を確定させている。つまり、光センサ２ａ、２ｂは、トナーパッチ検知用センサとホームポジションセンサとを兼用している。しかしながら、それぞれ個別のセンサを用いても、同様の制御ができることは言うまでもない。また、光学的に限らず、機械的、電気的、磁気的、または電磁気的なマークと検出センサとを用いてホームポジションを検出してもよい。なお、ホームポジションのマークは、画像形成に影響を及ぼさないような物理的特性を有していることが望ましい。

その後、ＣＰＵ６１は、光センサ２ａ、２ｂなどのホームポジションセンサにより検出されたホームポジションを基準として、各地点ａ１〜ａ６のそれぞれに、図８に示したようなトナーパッチを形成してゆく。なお、光量ムラのデータについても、ＣＰＵ６１は、ホームポジションを基準として下地の一周分を検出することはいうまでもない。

次に、ＣＰＵ６１は、形成されたトナーパッチについて反射光量を光センサ２ａ、２ｂにより検出し、検出値Ｃ１〜Ｃ６を出力値格納部６６に格納してゆく。検出値Ｃ１〜Ｃ６は、それぞれ地点ａ１〜ａ６に対応している。また、この時点で、反射光量ムラの影響を補正してから格納してもよい。例えば、Ｃｎ−Ａｎを格納しておく。さらに、この段階で、各トナーパッチを形成したときに利用したトナー面積比（もしくはトナー濃度）に関する補正量Ｂｎをテーブルから読み出して、Ｃｎを補正してもよい。すなわち、Ｃｎ−Ａｎ−ＢｎをＣｎに代えて、出力値格納部６６に記憶してもよい。

図１０は、本実施形態に係るトナー面積比による影響を低減するテーブルの一例を示す図である。このテーブルには、トナー濃度、単位面積あたりのトナー面積比に対応する補正量が格納されている。例えば、トナー濃度１０％に対してＢｎ＝３６０ｍＶの補正量となっている。もし、ａ１の領域にトナー濃度１０％（トナー面積比で２８％）のトナーパッチを形成した場合は、反射光量値は、Ｃ１−（Ｖ１−Ｖａｖｅ）−３６０ｍＶとなる。

図７（ｂ）によれば、中間転写ベルト３１表面の反射光量ムラによる影響がＣｎ−（Ｖｎ−Ｖａｖｅ）によって低減されることが理解できよう。

また、図７（ｃ）によれば、テーブルからの補正量Ｂｎによりトナーパッチからの反射光量を補正することで、トナー面積比による影響が低減されることを理解できよう。

ここでは、中間転写ベルト３１上の領域ａ１に、ある濃度（１０％）でトナーパッチを形成したときの補正方法を示したが、ほかの領域において任意の濃度でトナーパッチを形成したときの補正方法も同様である。

以上のようにして補正した反射光量の検出出力値をもとに、ＣＰＵ６１は、特定の画像信号に対応するトナー濃度を調整することができる。調整の方法としては、例えば、モータードライバ部６４のうち、トナー補給用のモーターを駆動することで、トナー濃度を調整できる。もちろん、補正後の反射光量に応じ、画像信号を補正するルックアップテーブルを作成してもよい。

図１１は、本実施形態に係るトナー濃度の調整方法に関するフローチャートである。この例では、ＣＰＵ６１または出力値補正部６５によって反射光量値（受光回路１７からの出力値）を補正するものとする。なお、ＣＰＵ６１は、例えば、画像形成装置１の電源投入時や電源を投入してから所定時間後など、画像形成を実行できるタイミングでトナー濃度調整動作を実行するものとする。

ステップＳ１１０１において、ＣＰＵ６１は、モータードライバ部６４に対して中間転写ベルト３１を回転駆動させるための命令信号を出力する。これにより、中間転写ベルト３１が回転駆動を開始する。

ステップＳ１１０２において、ＣＰＵ６１は、光センサ２ａ、２ｂのＬＥＤ４ａを点灯させる。

ステップＳ１１０３において、ＣＰＵ６１は、光センサ２ａ、２ｂによってホームポジションを検出し、ホームポジションを基準として、中間転写ベルト３１の下地の所定範囲（例えば１周分）に含まれるｎ地点について、それぞれの反射光量を測定し、出力値格納部６６に格納する。これにより、所定範囲内における下地の反射光量のムラデータＶｎを取得できたことになる。

ステップＳ１１０４において、ＣＰＵ６１は、ホームポジションを基準として、濃度補正用トナーパッチ（図８）を中間転写ベルト３１上に形成する。

ステップＳ１１０５において、ＣＰＵ６１は、ホームポジションを基準として、濃度補正用トナーパッチからの反射光量の取得を開始する。

ステップＳ１１０６において、ＣＰＵ６１は、光センサ２ａ、２ｂ、受光回路１７を経由して取得した反射光量のデータを出力値格納部６６のレジスタに格納する。なお、ＣＰＵ６１が介在することなく、出力値格納部６６のレジスタに反射光量のデータを格納するように構成してもよい。

ステップＳ１１０７において、ＣＰＵ６１は、検出の終了を確認すると、ＬＥＤ４ａを消灯するとともに、中間転写ベルト３１の回転駆動を停止させる。検出の終了は、例えば、最初にホームポジションを検出してから、次にホームポジションを検出したときに、ＣＰＵ６１が、検出を終了したものと判定することができる。

ステップＳ１１０８において、ＣＰＵ６１は、前記レジスタに格納されている反射光量データＣｎを読み出し、中間転写ベルト３１の表面１周分の反射光量Ｖｎと、予めＲＯＭ６３に格納されている単位面積当たりのトナー面積比のデータＢｎを用いて補正処理を実行する。具体的には、上述の補正演算をＣＰＵ６１が実行するかあるいは、ＣＰＵ６１の制御の下で出力値補正部６５が実行する。補正された反射光量の出力値は、再び出力値格納部６６に記憶するか、ＲＡＭ６２に記憶する。

ステップＳ１１０９において、ＣＰＵ６１は、補正された反射光量の出力値を読み出して、トナー補給用のモーターを駆動するなどして電気的に濃度を制御する。例えば、トナーを補充する場合は、ある濃度パッチのセンサ出力が補正された値と目標値との差分に応じた値に相当する出力値に応じてモーターを駆動させる。モーターは搬送スクリュー（図示せず）を駆動させてトナー補給部（図示せず）からトナーを補給する。もちろん、ＣＰＵ６１または出力値補正部６５によって、画像信号を補正するためのルックアップテーブルを作成して、ＲＡＭ６２に記憶し、画像形成の際に画像信号を補正するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態では、像担持体としての中間転写ベルト３１の下地からの反射光量ムラに加え、トナー面積比を考慮して、トナー像からの反射光量を補正し、この補正後の反射光量を用いてトナー濃度を調整するようにしたので、従来よりも、精度良く、トナー濃度を調整できる。

下地からの反射光量と、トナー面積比に対応する反射光量の補正量とを、トナーパッチからの反射光量から減算することで補正された反射光量を算出するようにすれば、比較的に簡単な演算により、反射光量を補正できる。すなわち、簡易な演算とすることで、ＣＰＵ等への負荷が軽くなり、補正に必要となる時間も短縮できよう。

また、下地の所定範囲の複数地点における反射光量の平均値を算出し、この平均値を用いて下地からの反射光量を正規化してもよい。

また、反射光量の検出手段としての光センサ２ａ、２ｂは、絶対的な位置（上述のホームポジション）を基準として下地の所定範囲の複数地点における反射光量を検出するが、この光センサ２ａ、２ｂにより、絶対的な位置を検出するようにしてもよい。それぞれ、個別のセンサとして設けるよりも部品点数を少なくできる利点がある。なお、この絶対的な位置を基準としてトナーパッチを形成することはいうまでもない。

［他の実施形態］
上述の実施形態では、画像形成手段としての感光体ドラム１１ａ〜１１ｄにより、像担持体としての中間転写ベルト３１上にトナー像を形成し、中間転写ベルト３１上のトナー像を転写材Ｐ上に転写するといった、いわゆる中間転写方式（一括転写方式）におけるトナー濃度補正手段について説明した。しかしながら、本発明はこの方式に限定されることはない。例えば、像担持体としての感光体ドラムから直接転写材Ｐに画像を形成する方式であっても適用可能である。この場合は、感光体ドラム表面の所定範囲（例えば１周分や、少なくともトナーパッチが形成される部分など）の反射光量を検知して、反射光量のムラデータを取得し、当該所定範囲のいずれかにトナーパッチを形成し、そこからの反射光量を取得し、さらにトナーパッチからの反射光量を、ムラデータと上述の補正テーブルによって補正する。そして補正後の反射光量に応じて画像信号等を調整することで、精度良くトナー濃度を補正することができる。

中間転写ベルト３１表面（下地）からの反射光量を検知するタイミングを電源投入時のみまたは中間転写ベルト３１の交換後のみ等とすることで、ダウンタイムの低減につなげることもできる。もちろん、操作部等から反射光量の補正指示が入力されたことをＣＰＵ６１が検出したときに、実行するようにしてもよい。

中間転写ベルト３１表面の面内全域の反射光量ムラを補正するために、副走査方向だけでなく、主走査方向の反射光量を検知することで、さらに精度良くトナー濃度を補正することが可能である。もちろんその際には、像担持体の主走査方向における複数地点と、像担持体の副走査方向における複数地点とにトナーパッチを形成することが必要である。より具体的には、主走査方向をすべてカバーできるように光センサ２ａ、２ｂを複数配置したり、または、主走査方向に対して、光センサ２ａ、２ｂを機械的に往復駆動する駆動機構を用いることで、副走査方向だけでなく、主走査方向をもカバーできるようになる。そして、副走査方向だけでなく、主走査方向にも複数形成されたトナーパッチにより、トナー濃度を補正することができる。

上述の実施形態では、下地からの反射光量の平均値Ｖａｖｅを求めていたが、下地からの反射光量をキャンセルするようにしてもよい。その場合の、最終的な反射光量の出力値は、Ｃｎ−Ｖｎ−Ｂｎとの式により算出することができ、平均値を求めて補正する場合に比べて演算処理が軽減できる。

上述の実施形態では、像担持体の下地一周分について反射光量のムラデータを取得していたが、実際には、トナーパッチが形成される部分についてのムラデータを取得するように制御すれば十分である。このように必要最小限のムラデータを取得すれば、出力値格納部６６の記憶容量を節約できよう。

上述の実施形態では、像担持体の１回転目で、下地からの反射光量のムラデータを取得し、２回転目でトナーパッチを形成し、３回点目でトナーパッチからの反射光量のデータを取得していたので、像担持体としての中間転写ベルト３１を３回転させなければならなかかった。

図１２は、本実施形態に係る変形例を説明するための図である。この変形例では、光センサ２ａ、２ｂを副走査方向に一定の距離をあけて配置し、かつ、光センサ２ａと光センサ２ｂとの間に、画像形成手段としての感光体ドラム１１ａ−１１ｄを配置する。このようにすれば、中間転写ベルト３１を１回転させる間に、光センサ２ａで下地からの反射光量を検出し、感光体ドラム１１ａ−１１ｄでトナーパッチを形成し、最後に、光センサ２ｂでトナーパッチからの反射光量を検出することができるようになる。すなわち、反射光量の補正を、像担持体を一回転させる間に実行できる利点がある。また、像担持体の回転数を減らすことができるので、トナー濃度調整の作業時間を短縮でき、節電効果も期待できる。

以上、本発明に関する様々な構成要素や変形例を示したが、矛盾しない範囲で各構成要素を自由に組み合わせることができることはいうまでもない。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の構成例を示す断面図である。 図２は、本実施形態に係る制御ユニットの例示的なブロック図である。 図３は、本実施形態に係るトナーパッチの検知手段の概要を示す図である。 図４は、本実施形態に係る受光回路の例示的な回路図である。 図５は、本実施形態に係る中間転写ベルトの一周にわたって検出した反射光量の一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係るトナー濃度の違いが反射光量に与える影響を示した図である。 図７は、本実施形態に係るトナー濃度と単位面積当たりのトナー面積比との関係を示す図である。 図８は、本実施形態に係るトナー濃度調整に利用されるトナーパッチの一例を示す図である。 図９は、本実施形態に係る濃度調整の原理を説明するための図である。 図１０は、本実施形態に係るトナー面積比による影響を低減するテーブルの一例を示す図である。 図１１は、本実施形態に係るトナー濃度の調整方法に関するフローチャートである。 図１２は、本実施形態に係る変形例を説明するための図である。

Claims (11)

1. 画像形成装置の像担持体に形成されるトナー像のトナー濃度を調整する際に、所定のトナー像が形成される前における前記像担持体からの反射光量のムラデータと、該像担持体に形成された該所定のトナー像からの反射光量のデータとを取得する反射光量取得手段と、
   前記所定のトナー像を形成したときのトナー面積比に対応する反射光量の補正量と、前記ムラデータとを用いて、前記所定のトナー像からの反射光量の値を補正する反射光量補正手段と、
   補正された前記反射光量に応じて前記トナー濃度を調整する調整手段と
   を含む画像形成装置。
2. 像担持体を用いて画像を形成する画像形成装置であって、
   前記像担持体の下地の所定範囲における反射光量を検出する第１の検出手段と、
   検出された前記反射光量を記憶する下地反射光量記憶手段と、
   所定のトナー面積比によるトナーパッチを前記像担持体に形成するパッチ形成手段と、
   形成された前記トナーパッチからの反射光量を検出する第２の検出手段と、
   検出された前記トナーパッチからの反射光量を記憶するトナーパッチ反射光量記憶手段と、
   前記所定のトナー面積比に対応する反射光量の補正量を記憶するトナー面積比記憶手段と、
   前記所定のトナー面積比に対応する前記反射光量の補正量と、前記トナーパッチが形成された地点において該トナーパッチが形成される前の前記下地からの反射光量とを用いて、前記トナーパッチからの反射光量を補正する検出光量補正手段と、
   補正された前記反射光量に応じて、前記所定のトナー濃度の値を補正するトナー濃度補正手段と
   を有する画像形成装置。
3. 前記検出光量補正手段は、
   前記下地からの反射光量と、前記トナー面積比に対応する前記反射光量の補正量とを、前記トナーパッチからの反射光量から減算することで、補正された前記反射光量を算出する算出手段を含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出光量補正手段は、
   前記下地の所定範囲の複数地点における反射光量の平均値を算出する平均値算出手段と、
   前記下地のうち前記トナーパッチが形成された地点における反射光量を前記平均値により減算してなる値と、前記トナー面積比に対応する前記反射光量の補正量とを、前記トナーパッチからの反射光量から減算することで、補正された前記反射光量を算出する算出手段と
   を含むことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記パッチ形成手段は、前記像担持体の主走査方向における複数地点と、前記像担持体の副走査方向における複数地点とに前記トナーパッチを形成する手段であり、
   前記第１の検出手段は、前記トナーパッチが形成された各地点において、該トナーパッチが形成される前の前記下地からの反射光量を予め検出する手段であり、
   前記第２の検出手段は、前記トナーパッチが形成された各地点におけるそれぞれの反射光量を検出する手段である
   ことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の画像形成装置。
6. 前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを、前記像担持体の主走査方向に走査するよう駆動する駆動手段をさらに含む請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体上における絶対的な位置を検出するための絶対位置検出手段をさらに備え、
   前記第１の検出手段は、該絶対的な位置を基準として前記下地の所定範囲の複数地点における反射光量を検出する手段であり、
   前記トナーパッチ形成手段は、該絶対的な位置を基準として前記トナーパッチを形成する手段である
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記第１の検出手段、前記第２の検出手段および前記絶対位置検出手段を共通の光センサにより実現することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記第１の検出手段と前記第２の検出手段とを、前記像担持体の副走査方向に対して一定の距離を空けて配置することで、該像担持体を一回転させる間に、前記像担持体の下地の所定範囲における反射光量を検出し、所定のトナー面積比によるトナーパッチを該像担持体に形成し、形成された前記トナーパッチからの反射光量を検出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
10. 画像形成装置の像担持体に形成されるトナー像のトナー濃度を調整する際に、所定のトナー像が形成される前における前記像担持体からの反射光量のムラデータと、該像担持体に形成された該所定のトナー像からの反射光量のデータとを取得するステップと、
    前記所定のトナー像を形成したときのトナー面積比に対応する反射光量の補正量と、前記ムラデータとを用いて、前記所定のトナー像からの反射光量の値を補正するステップと、
    補正された前記反射光量に応じて、前記トナー濃度を調整するステップと
    を含む画像形成装置のトナー濃度調整方法。
11. 像担持体にトナー像を形成して画像を形成する画像形成装置におけるトナー濃度調整方法であって、
    前記像担持体の下地の所定範囲における反射光量を検出するステップと、
    検出された前記反射光量を記憶するステップと、
    所定のトナー面積比によるトナーパッチを前記像担持体に形成するテップと、
    形成された前記トナーパッチからの反射光量を検出するステップと、
    検出された前記トナーパッチからの反射光量を記憶するステップと、
    前記所定のトナー面積比に対応する反射光量の補正量を記憶するステップと、
    前記所定のトナー面積比に対応する前記反射光量の補正量と、前記トナーパッチが形成された地点において該トナーパッチが形成される前の前記下地からの反射光量とを用いて、前記トナーパッチからの反射光量を補正するステップと、
    補正された前記反射光量に応じて、前記所定のトナー濃度の値を補正するステップと
    を有するトナー濃度調整方法。

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