JP2006251406A

JP2006251406A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2006251406A
Application number: JP2005068232A
Authority: JP
Inventors: Makoto Hasegawa; 真長谷川
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2025-03-10
Also published as: JP4639099B2

Abstract

【課題】センサ複数配列方式を採用した場合に、画像形成装置の装置状態に応じた最適なトナー付着パターンを形成して作像条件制御を実行できるとともに、その作像条件制御に用いるトナー付着パターンの作成及び検知の実行時間の短縮を図ることが可能になる画像形成装置を提案する。
【解決手段】装置本体の使用状態及び使用履歴の少なくとも一方を含む装置状態の認識結果に応じて、中間転写ベルト８上に転写して形成する複数色のトナー付着パターンの配列（配列Ａ、配列Ｂ、配列Ｃ）を切り換える。更に、そのトナー付着パターンの配列に応じて、複数色のトナー付着パターンの作像タイミングの順序を切り換える。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関し、詳しくは、トナー付着パターンのトナー付着量の検知結果に基づいてプロセス制御又はトナー濃度制御を行う画像形成装置に関する。

複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置は、感光体からなる像担持体を帯電器により均一に帯電させて、露光装置で潜像を形成し、この潜像を現像器により現像して、転写装置により転写紙などに転写している。
この種の画像形成装置においては、像担持体上の非画像領域にトナー付着パターンを形成し、このトナー付着パターンの濃度を光反射型フォトセンサによって検出し、その検出結果に応じてトナー補給装置から現像器へのトナー補給を制御するトナー濃度制御方式が従来から一般に利用されている。

このトナー濃度制御方式においては、光反射型フォトセンサの出力値のうち、像担持体上のトナー付着パターンに対する光反射型フォトセンサの出力をＶｓｐ、像担持体上のトナー非付着部に対する光反射型フォトセンサの出力値をＶｓｇとすると、通常はＶｓｐ／Ｖｓｇが一定になるようにトナー補給制御を行う。トナー付着パターンのトナー付着量が少なくなるとＶｓｐ／Ｖｓｇが上昇し、現像器内の現像剤のトナー濃度が低いと判断されて、トナー補給装置から現像器へトナー補給が行われる。逆に、Ｖｓｐ／Ｖｓｇが低い場合には、現像器内の現像剤のトナー濃度が高いと判断されて、トナー補給は行われない。これにより、現像器内のトナー濃度が一定に保たれる。

一方、感光体の経時的な感度劣化や複写機本体の使用環境による感度変化等によって一定の帯電・露光・現像等の作像条件では画像が安定しないため、電位センサ等によって感光体表面電位を検出し、その検出結果に基づいて前記作像条件を制御することで画質の安定化を図っていることも一般的に行われている。但し、電位センサは比較的に高価なものであり、高級機種以外にはあまり搭載されていない。

上記電位センサなしで電位制御する方法として、トナー濃度制御用の光反射型フォトセンサを用いて、感光体表面の地肌汚れレベルを検出する方法がある。この方法では、地肌汚れレベル検出領域の作像条件を通常の画像部よりも印加する帯電電圧を低めに設定し、暗部電位Ｖｄと現像バイアス電圧Ｖｂとの差分である地肌ポテンシャルを小さくなるようにする。この作像条件では、通常はうっすらと地肌汚れが発生するため、この作像領域を光反射型フォトセンサで検出した出力値Ｖｓｄｐも前記Ｖｓｇよりやや低下する。同じ帯電電圧を印加しても、感光体劣化や帯電ユニット劣化、環境変動等によって、暗部電位Ｖｄが変動すると地肌汚れレベルが変動し、前記Ｖｓｄｐの変動が大きくなる。つまり、このＶｓｄｐの変化を光反射型フォトセンサで検出して、Ｖｄが狙いの電位となるように帯電印加電圧にフィードバックするように制御している。

また、カラー複写機やカラープリンタにおいては、複数色のトナーを重ね合わせるため、現像工程、転写工程などにおけるトナー付着量はより厳密に制御する必要がある。そのための中間調補正といった作像条件制御が不可欠となる。これらの作像条件制御では、作像条件を変化させてトナー付着量を異ならせた複数の画像調整用のトナー付着パターンを中間転写ベルト（転写部材）等に作成する。そして、これらの複数のトナー付着パターンの画像濃度を光反射型フォトセンサで検知し、その検知結果に基づいて作像条件が設定される。このように作像条件を変化させて複数のトナー付着パターンを作成する必要があるため、通常の作像動作と同時に実行することが困難であり、作像条件制御の動作中は、コピー動作やプリンタ動作を一時的に休止する必要がある。この動作休止の時間は、複写機やプリンタ等の画像形成装置の操作者にとって作業ができなくなるダウンタイムとなってしまうことから、作像条件制御の実行タイミングは、コピーやプリンタの操作に極力影響がない時期が適しており、一般的に本体電源投入直後のウォームアップ中に行われることが多い。

しかし、近年の省エネルギー化、使いやすさ重視の傾向に伴って、本体のウォームアップタイムやジョブ間のダウンタイムは極力短くする必要がある。このダウンタイムの低減策としては、画像形成装置の操作者が待ち時間と感じにくいタイミングを選んで各種作像条件制御などの動作を実行することも有効であり、例えばプリント動作直後や使用頻度が低下する時間帯などがある。また、画像形成装置の使用状態に応じて、各種作像条件制御動作の実行頻度を変えることも有効である。
また、上記の各種制御動作についても、それらの動作をシリアルではなくパラレルに行う並列処理を実行し、短時間で作像条件制御および前記トナー濃度制御基準値設定等のその他の条件設定を完了させる必要がある。この並列処理によって制御動作の実行時間を短縮する方法として、複数色分の作像条件を同時に設定するセンサ複数配列方式が従来より考えられている。このセンサ複数配列方式は、上記転写部材（中間転写ベルト等）の幅方向に各色用の複数の光反射型フォトセンサを配置しておく方式である。そして、上記転写部材（中間転写ベルト等）の幅方向に、各色のトナー付着パターンを並べて形成し、それら各色のトナー付着パターンの画像濃度を上記複数の光反射型フォトセンサで同時に検知し、複数色の帯電印加電圧や現像バイアス電圧等の作像条件を設定する。

特開２００２−９１１１４号公報特開２００２−２８７４５９号公報特開２００３−１８６２７８号公報特開平７−１６８４１２号公報

しかしながら、上記センサ複数配列方式は、前述のように複数色のトナー付着パターンの画像濃度を同時に検知できるため作像速度を優先するような装置状態の場合には時間短縮に効果がある反面、次のような不具合がある。すなわち、トナー色毎に用いる光反射型フォトセンサの特性ばらつきの影響がトナー色毎の制御ばらつきとなる。このトナー色毎の制御ばらつきにより、精度の高い作像条件制御を優先する装置状態の場合に対応できず、色味変動などの画質不良の要因となり得るという不具合がある。
そこで、本出願人は、上記センサ複数配列方式を採用した場合に、画像形成装置の装置状態に応じた最適なトナー付着パターンを形成して作像条件制御を実行できる画像形成装置を提案した（特願２００５−０３３３８６号参照）。

本発明は、上記提案の画像形成装置のさらなる改良に係るものである。その目的は、上記センサ複数配列方式を採用した場合に、画像形成装置の装置状態に応じた最適なトナー付着パターンを形成して作像条件制御を実行できるとともに、その作像条件制御に用いるトナー付着パターンの作成及び検知の実行時間の短縮を図ることが可能になる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数の像担持体と、各像担持体にそれぞれ互いに異なる色のトナーからなる複数色のトナー像を形成するトナー像形成手段と、各像担持体と対向する転写位置を移動する転写部材の表面又は該転写部材の表面に担持されて移動する記録材に、各像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段と、各像担持体に形成し該転写部材上に転写した複数色の画像調整用のトナー付着パターンそれぞれのトナー付着量を検知する複数の画像濃度検知手段と、該複数色のトナー付着パターンのトナー付着量の検知結果に基づいて、画像形成条件を変えるプロセス制御及びトナー補給量を変えるトナー濃度制御の少なくとも一方を行う制御手段とを備え、該複数の像担持体は、該転写部材の表面移動方向に並ぶように配置され、該複数の画像濃度検知手段は、該転写部材の表面移動方向と交差する方向に並ぶように配置された画像形成装置であって、装置本体の使用状態及び使用履歴の少なくとも一方を含む装置状態を認識する装置状態認識手段を備え、該装置状態の認識結果に応じて、上記転写部材上に転写して形成する複数色のトナー付着パターンの配列を切り換え、該トナー付着パターンの配列に応じて、上記複数色のトナー付着パターンの作像タイミングの順序を切り換えることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記複数の像担持体は、黒トナーのトナー像が形成される像担持体と、黒トナー以外の互いに色が異なるカラートナーのトナー像が形成される複数の像担持体とからなり、上記切り換え可能なトナー付着パターンの配列は、上記複数の画像濃度検知手段に１対１で対応するように互いに異なる色のトナーで形成される複数列のトナー付着パターンからなる第１の配列と、上記黒トナー専用の一つの画像濃度検知手段に対応するように黒トナーで形成される１列の黒用トナー付着パターンと上記カラートナー用の一つの画像濃度検知手段に対応するように複数色のカラートナーで順次形成される１列のカラー用トナー付着パターンからなる第２の配列と、一つの画像濃度検知手段に対応するように上記複数色のトナーで順次形成される１列のトナー付着パターンからなる第３の配列とを含むことを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記第１の配列に切り換えた場合、上記転写部材の表面移動方向における最上流側の像担持体からその下流側の像担持体へ順番に上記トナー付着パターンの作像を開始し、上記第２の配列に切り換えた場合、上記カラー用トナー付着パターンについて、上記転写部材の表面移動方向における最下流側の像担持体からその上流側の像担持体へ順番に上記トナー付着パターンの作像を開始し上記第３の配列に切り換えた場合、上記転写部材の表面移動方向における最下流側の像担持体からその上流側の像担持体へ順番に上記トナー付着パターンの作像を開始することを特徴とするものである。

なお、上記配列におけるトナー付着パターンの「列」は、二つ以上のトナー付着パターンが並んだものだけでなく、一つのトナー付着パターンからなるものも含むものである。

請求項１乃至３の発明によれば、装置本体の使用状態及び使用履歴の少なくとも一方を含む装置状態を装置状態認識手段で認識する。この装置状態の認識結果の情報に応じて、転写部材上に転写して形成する複数色のトナー付着パターンの配列を切り換える。例えば、作像速度を優先するような装置状態を認識した場合は、次のようなトナー付着パターンの配列に切り換える。すなわち、転写部材の表面移動方向と交差する方向に並ぶように配置された各画像濃度検知手段それぞれが、互いに色が異なるトナー付着パターンの画像濃度を並列的に検知できるような、トナー付着パターンの配列に切り換える。また例えば、精度の高い作像条件制御を優先する装置状態を認識した場合は、画像濃度検知手段の検知特性にばらつきがあることを考慮し、一つの画像濃度検知手段ですべての色のトナー付着パターンの画像濃度を検知できるようなトナー付着パターンの配列に切り換える。以上のように装置状態の認識結果に応じて、転写部材上に転写して形成する複数色のトナー付着パターンの配列を切り換えることにより、装置状態に応じて適切なトナー付着パターンの作成及びその画像濃度の検知が可能になる。従って、画像形成装置の装置状態に応じた最適なトナー付着パターンを形成して作像条件制御を実行できる。
ここで、複数の像担持体は転写部材の表面移動方向に並ぶように配置され、各像担持体に作像されたトナー付着パターンは、各像担持体と対向する位置を通過する転写部材の表面に順次転写される。従って、各色の像担持体に対するトナー付着パターンの作像タイミングが変わると、転写部材に転写される各色のトナー付着パターンの位置が変わる。そのため、各色のトナー付着パターンの作像タイミングの設定の仕方によっては、上記切り換え対象の配列それぞれについてトナー付着パターンのすべてを作成したり検知したりするための時間が必要以上に長くなってしまう事態が発生することがある。そこで、本発明では、上記トナー付着パターンの配列に応じて、複数色のトナー付着パターンの作像タイミングの順序を切り換えている。このトナー付着パターンの作像タイミングの順序の切り換えにより、各配列のトナー付着パターンを、上記トナー付着パターンの配列に応じて必要最小限の時間で作成したり検知したりできるようになる。従って、上記作像条件制御に用いるトナー付着パターンの作成及び検知の実行時間の短縮を図ることが可能になるという効果がある。

以下、本発明の実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。
まず、図１に基づいて、本実施形態における画像形成装置としての電子写真方式のレーザー複写機（以下「複写機」という。）の概要を説明する。この複写機の通常の画像形成動作は、以下に示す通り一般的なものである。すなわち、図示しない露光ランプによってコンタクトガラス上の原稿を露光し、その反射光がスキャナーで読み取られる。このスキャナーで読み取ったアナログ信号は、図示しないＡＤ変換装置でデジタル信号に変換され、原稿の画像データとなる。そして、帯電装置４によって一様に帯電された感光体１上に、露光装置７によって画像データに基づき変調された光源（例えば半導体レーザ：ＬＤ）からのレーザが照射され、原稿の画像に対応した静電潜像が感光体１に形成される。この感光体１上の静電潜像は現像装置５によって顕像化され、トナー像となる。感光体１上のトナー像は転写部材としての中間転写体である一次転写ベルト６上に転写され、さらに二次転写工程にて記録材としての転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは、最後に定着装置２０を通して排紙される。

互いに異なる色（イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック）のトナー像が形成される複数の感光体は、Ｙｅｌｌｏｗ（イエロー）、Ｃｙａｎ（シアン）、Ｍａｇｅｎｔａ（マゼンタ）、Ｂｌａｃｋ（ブラック）の順に作像されるように、一次転写ベルト８の直下に並列に配置されている。複数組（本実施形態では４組）のトナー像形成手段としての作像ステーション（作像ユニット）は、トナー色毎に一つずつのステーションとして対応する感光体の周りに配置され、Ｙｅｌｌｏｗ（イエロー）、Ｃｙａｎ（シアン）、Ｍａｇｅｎｔａ（マゼンタ）、Ｂｌａｃｋ（ブラック）の順に作像されるように、一次転写ベルト８の直下に並列に配置されている。

具体的に説明すると、本実施形態の複写機は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋと記す。）のトナー像を生成するための４つの作像ステーション（作像ユニット）６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、寿命到達時に交換される。

Ｙトナー像を生成するための作像ステーション６Ｙを代表してその構成を説明すると、作像ステーション６Ｙは、像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、ドラムクリーニング装置２Ｙ、除電装置（不図示）、帯電装置４Ｙ、現像装置５Ｙ等を備えている。
帯電装置４Ｙは、図示しない駆動手段によって図中時計回りに方向に回転駆動される感光体１Ｙの表面を、一様に帯電させられる。一様に帯電した感光体１Ｙの表面は、レーザー光（ＬＤ光）によって露光走査されてＹ用の静電潜像を担持する。このＹの静電潜像は、Ｙトナーを用いる現像装置５ＹによってＹトナー像に現像され、転写部材としてのエンドレスベルト状の中間転写体である中間転写ベルト（一次転写ベルト）８上に一次転写される。
ドラムクリーニング装置２Ｙは、中間転写工程を経た後の感光体１Ｙの表面に残留したトナーを除去する。また、上記除電装置は、クリーニング後の感光体１Ｙの残留電荷を除電する。この除電により、感光体１Ｙの表面が初期化されて次の画像形成に備えられる。
他の作像ステーション６Ｃ、６Ｍ、６Ｋにおいても、同様の構成を有しており、同様にして感光体１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上にＣ、Ｍ、Ｋトナー像が形成され、中間転写ベルト８上に転写される。他の作像ステーション６Ｃ、６Ｍ、６Ｋについては、対応する符号を付して説明は省略する。

現像装置５Ｙには、少なくとも磁性キャリアとＹトナーを含む二成分現像剤が充填され、内部に磁石を配した現像ローラ５１Ｙに吸着され搬送される。現像剤はドクターブレードで一定量に規制され、感光体１Ｙに接触させられ、感光体１Ｙに形成された潜像にトナーを静電的に付着させて現像する。トナーが現像されることにより現像剤中のトナー濃度が下がるので、これを補充する必要があり、図示しないトナーカートリッジからトナー補給路５２Ｙを通じて現像器内にトナーが補給される。現像剤中のトナーの量（トナー濃度）は図示しないトナー濃度センサよって検知される。そのトナー濃度センサからの電気信号が、図２に示す制御手段としての主制御部３０に送られて所定の基準に従ってトナーの補給量が決定され、図示しないトナー補給ローラの駆動モータが駆動される。

図１に示すように、作像ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中下方には、露光装置７が配設されている。この潜像形成手段としての露光装置７は、前述の原稿画像情報である画像データに基づいて発したレーザー光を、作像ステーション６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋにおけるそれぞれの感光体に照射して露光する。この露光により、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上にＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の静電潜像が形成される。なお、本実施形態の露光装置７は、光源から発したレーザー光を、モータによって回転駆動したポリゴンミラーで走査しながら、複数の光学レンズやミラーを介して感光体に照射する周知の構成を有している。

露光装置７の図中下側には、給紙カセット２６、その給紙カセット２６に組み込まれた給紙ローラ２７、レジストローラ対２８などを有する給紙手段が配設されている。給紙カセット２６は、記録材としての転写紙Ｐが複数枚重ねて収納されており、一番上の転写紙Ｐには給紙ローラ２７が当接している。給紙ローラ２７が図示しない駆動手段によって図中反時計回り方向に回転させられると、一番上の転写紙Ｐがレジストローラ対２８のローラ間（ニップ）に向けて給紙される。レジストローラ対２８は、転写紙Ｐを挟み込むべく両ローラを回転駆動するが、挟み込んですぐに回転を一旦停止させる。そして、転写紙Ｐを適切なタイミングで後述する２次転写ニップに向けて送り出す。

作像ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの図中上方には、中間転写体としての中間転写ベルト８を張架しながら無端移動させる中間転写ユニットが配設されている。この中間転写ユニットは、中間転写ベルト８のほか、一次転写手段（一次転写部材）としての一次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ、クリーニング装置１０などを備えている。また、中間転写ユニットは、二次転写バックアップローラ１２、クリーニングバックアップローラ１３、テンションローラ１４、１５なども備えている。中間転写ベルト８は、これら４つのローラに張架されながら、少なくとも何れか１つのローラの回転駆動によって図中反時計回り方向に無端移動させられる。一次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋは、このように無端移動させられる中間転写ベルト８を感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋとの間に挟み込んでそれぞれ一次転写ニップを形成している。これらは中間転写ベルト８の裏面（ループ内周面）にトナーとは逆極性（例えばプラス）の転写バイアスを印加する方式のものである。

一次転写バイアスローラ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋを除くローラは、全て電気的に接地されている。中間転写ベルト８は、その無端移動に伴ってＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋ用の一次転写ニップを順次通過していく過程で、感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ上のＹ、Ｃ、Ｍ、Ｋトナー像が重ね合わせて一次転写される。これにより、中間転写ベルト８上に４色重ね合わせトナー像（以下、「４色トナー像」という。）が形成される。

二次転写バックアップローラ１２は、２次転写手段（二次転写部材）としての二次転写ローラ１９との間に中間転写ベルト８を挟み込んで二次転写ニップを形成している。中間転写ベルト８上に形成された４色トナー像は、この二次転写ニップで転写紙Ｐに転写される。二次転写ローラ１９は、図示しない接離機構により中間転写ベルト８に対して接離自在となっている。二次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト８には、転写紙Ｐに転写されなかった転写残トナーが付着している。この中間転写ベルト８上の転写残トナーは、クリーニング装置１０によってクリーニングされる。

二次転写ニップにおいては、転写紙Ｐが互いに順方向に表面移動する中間転写ベルト８と二次転写ローラ１９との間に挟まれて、レジストローラ対２８側とは反対方向に搬送される。二次転写ニップから送り出された転写紙Ｐは、定着装置２０の定着ローラ２０ａと加圧ローラ２０ｂ間を通過する際に、熱と圧力とにより、表面に転写された４色トナー像が定着される。その後、転写紙Ｐは、図示しない排紙ローラ対のローラ間を経て機外へと排出される。

図１において、二次転写バックアップローラ（一次転写ベルト駆動ローラ）１２の近傍上方には、中間転写ベルト８の走行方向（表面移動方向）に対して交差する方向（本実施形態では中間転写ベルト走行方向に直交する垂直方向）で且つ中間転写ベルト８の表面に対向するように、画像濃度検知手段としての反射型フォトセンサ（以下「フォトセンサ」という。）４０が設けられている。フォトセンサ４０はトナー飛散等の汚れを避けるために二次転写バックアップローラ１２の近傍、すなわち二次転写工程直後の位置に下向きに設置されている。
また、Ｋ、Ｍ、Ｃ、Ｙ、の４色のトナー付着パターンの検知を極力短時間で実施するようにしているため、中間転写ベルト８上の主走査方向に各色専用にトナー付着パターン検知ができるように、合計４個のフォトセンサ４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍが配列され、それらのトナー付着パターンを同時に検知可能になっている。

図２は本実施形態に係る複写機における制御系の要部構成の一例を示すブロック図である。この図２に示すように、制御手段としての主制御部３０は、Ｉ／Ｏインターフェース３５、ＣＰＵ３２、ＲＡＭ３３、ＲＯＭ３４を有するマイクロコンピュータで構成されている。この主制御部３０は、操作パネル３１からの設定情報が入力されるとともに、ブラック用フォトセンサ４０Ｋ、イエロー用フォトセンサ４０Ｙ、シアン用フォトセンサ４０Ｃ、マゼンタ用フォトセンサ４０Ｍから検知情報が入力される。

次に、本実施形態の複写機における作像条件制御の動作について説明する。
感光体周りの作像条件を自動的に調整する作像条件制御の動作として、次のような項目がある。
（１）フォトセンサ４０の初期設定：
中間転写ベルト８の表面の地肌部について検知したフォトセンサ４０の出力（Ｖｓｇ）を４．０ｖに設定する。この地肌部に対する出力Ｖｓｇは、フォトセンサ４０の感度や中間転写ベルト４０の表面の反射率によって変化するので、この初期設定動作は、中間転写ベルト８やフォトセンサ４０の交換時には必須の動作である。
（２）感光体表面電位制御：
通常の作像時よりも低目の帯電電圧を印加し、地肌汚れが発生する領域を転写後の中間転写ベルト８上でフォトセンサ４０によって検出する。この検出結果を帯電電圧出力にフィードバックする。経時や環境で感光体膜削れ、感度劣化等により感光体１の表面電位変動が発生するため、逐次実行する必要がある。
（３）現像ポテンシャル電位制御：
光源（ＬＤ）のパワーおよび帯電印加電圧を固定して、現像バイアス電圧出力を多段階に変化させることで、トナー付着量の異なる複数個のトナーパターン像を作像し、フォトセンサ４０で検出したトナー付着量がそれぞれ目標値となるように現像バイアス電圧を調整して決定する。
（４）トナー濃度制御の基準値の設定：
画像形成装置を長時間放置した場合のトナー帯電量の低下により、トナー濃度制御レベルが変化する場合がある。そこで、フォトセンサ４０にてトナー付着パターンを検出し、その結果に応じて現像装置５内のトナー濃度を検出するトナー濃度センサの制御基準値を最適化する。
（５）現像剤攪拌：
上記（４）の場合と同様に画像形成装置の放置後に低下したトナー帯電量を回復させるために、現像装置５内の攪拌部材を回転駆動させて現像剤を攪拌する。
（６）トナー補給制御：
トナー濃度センサの出力、トナー濃度制御の基準値および画素検知データより、トナー補給時間を算出し、トナー補給モータを駆動する。
（７）中間調補正制御：
所定の現像バイアス電圧と帯電電圧を出力し、光源（ＬＤ）のパワーを変化させながら、複数のトナー付着パターンを作像し、フォトセンサ４０にて検知する。このフォトセンサ４０の出力より現像入出力特性を求め、この特性が目標特性になるように光源（ＬＤ）のパワーを変更する。

上記（３）の現像ポテンシャル電位制御と上記（７）の中間調補正制御では、トナー付着量の異なる１０個のパターンを作像しているので、その制御を行う時間が比較的長時間になる。

なお、通常の作像領域外の感光体表面に形成されたトナー付着パターンは、中間転写ベルト８上に転写され、二次転写工程の下流に配置されたフォトセンサ４０によって反射光量すなわちトナー付着量が検出される。このとき、中間転写ベルト８上のトナー付着パターンが乱れないようにするため、二次転写ローラ１９は中間転写ベルト８ベルトから離間している必要がある。

次に、図３に基づいて、フォトセンサ４０と、各色の作像条件制御用のトナー付着パターンの配列との関係について説明する。
本実施形態では、上記のように作像条件制御動作の実行時間の短縮を図るため、４個のフォトセンサ４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍを並列配置しており、それらを使って、以下の３通りの制御仕様で動作が実行できるようにしている。

［配列Ａ：第１のトナー付着パターン配列］
４個のフォトセンサ４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ全てがそれぞれ対応する色のトナー付着パターンを検知する。フォトセンサ４０の配列は図１の手前からＢ、Ｙ、Ｃ、Ｍ用としており、それぞれのフォトセンサ４０の位置に対応させて、各色のトナー付着パターンを副走査方向に１０個の異なる作像条件で作成している。そして、各々のトナー付着量の異なるトナー付着パターンを検知して、トナー付着量を算出する。
この配列Ａの場合、４色分のトナー付着パターンを同時に検知するため、パターン検知に要する時間は実質的に１色分のみと同等である。このように配列Ａは、動作時間の短縮に対して最も効果的なトナー付着パターン配列であるが、各色毎に検知するフォトセンサ４０が異なるため、フォトセンサ４０の特性値ばらつきの影響は受けやすく、グレーバランス等の画質劣化に対して、やや不利な面を有する。この配列Ａを初期設定状態とする。

［配列Ｂ：第２のトナー付着パターン配列］
この配列Ｂでは、中間転写ベルト幅方向における両端のフォトセンサ４０Ｋ、４０Ｍの２個のみ使用する。図１中の手前側に位置するフォトセンサ１０Ｋは、Ｋ用として使用する。このフォトセンサ１０Ｋの位置に対応させて黒のトナー付着パターンを作像する。一方、図１中の奥側に位置するフォトセンサ４０ＭをＹ、Ｃ、Ｍのカラー用として使用する。このフォトセンサ４０Ｍの位置に対応させて、イエロー、シアン、マゼンタの各トナー付着パターンを１０個ずつ直接に並べた１列のトナー付着パターンを作像する。この配列Ｂでは、合計２列のトナー付着パターンになる。
このトナー付着パターン配列Ｂは、奥側のフォトセンサ４０Ｍの１個で３色分(パターン３０個)の検知を行う。そのため、トナー付着パターン検知に要する時間は上記配列Ａの場合と比較して３倍となるデメリットがある。しかしながら、フォトセンサ４０Ｍの１個でＭ、Ｃ、Ｙの３色に関して検知するため、３色のトナー付着パターンの検知結果にはフォトセンサの特性ばらつきが無く、３色のトナー付着量を均等に制御することが可能である。
また、このトナー付着パターン配列Ｂは、例えば（i）複数のフォトセンサ４０のうち１個乃至２個のフォトセンサが故障或いはトナー飛散等で検知不能となった場合や、（ii）時間的に余裕がある状態で且つ上記のようなフォトセンサ間の特性ばらつきを避けたい場合、などの積極的な活用を目的とするときに使用される。
なお、図３の配列Ｂの例では、作像条件制御に使用するフォトセンサが両端のフォトセンサ４０Ｋ、４０Ｍである場合について示したが、他のフォトセンサを選択して使用してもよい。

［配列Ｃ：第３のトナー付着パターン配列］
上記配列Ｂに対して、更にＫも一緒に一つのフォトセンサ４０Ｍで検知する場合である。このフォトセンサ４０Ｍの位置に対応させて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各トナー付着パターンを１０個ずつ直接に並べた１列のトナー付着パターン群を作像する。
この配列Ｃを採用した場合は、フォトセンサ４０Ｍの１個で４色分の検知を行うため、トナー付着パターン検知に要する時間は上記配列Ａの場合と比較して４倍となるデメリットがある、しかしながら、万一フォトセンサ４０が例えば３個も故障または検知不能となった場合でも、残りのフォトセンサによって、作像条件制御が可能となるメリットがある。
なお、図３の配列Ｃの例では、作像条件制御に使用するフォトセンサが奥側のフォトセンサ４０Ｍである場合について示したが、他のフォトセンサ４０Ｋ，４０Ｙ，４０Ｃのいずれか１つを用いてもよい。

なお、フォトセンサ４０の特性ばらつきの低減に関しては、通常は上記配列Ｂで十分である。

図４は、本実施形態に係る作像条件制御の一例を示すフローチャートである。この作像条件制御では、まず、下記の各種装置状態認識手段によって画像形成装置の装置状態を認識する処理を行う（ステップ１）。ここで、画像形成装置の装置状態の情報としては、以下のようなものがあり、各々の装置状態認識手段としては、以下のようなものを用いることができる。
（１）フルカラー作像頻度：フルカラー作像カウンタ、全作像カウンタ
本実施形態では主制御部３０がフルカラー作像カウンタ、全作像カウンタの機能を兼ねている。
（２）プリント動作直後であるか否かという情報：プリントジョブ受付信号
プリントジョブ受付信号は主制御部３０により記憶されている。したがって、ここでは、主制御部３０が装置状態認識手段である。
（３）現在時刻：装置本体の内蔵時計
装置本体の内蔵時計は制御手段３０がその機能を兼ねることができる。したがって、ここでは、主制御部３０が装置状態認識手段である。
（４）前回の作像動作終了後からの経過時間：装置本体の内蔵時計、またはタイマー
装置本体の内蔵時計、またはタイマーは主制御部３０がその機能を兼ねることができる。したがって、ここでは、主制御部３０が装置状態認識手段である。
（５）フォトセンサ出力の正常／異常：フォトセンサ出力信号(初期調整値など)
フォトセンサ出力信号に基づいて、装置状態認識手段としての主制御部３０により正常、異常が判断される。

次に、上記装置状態認識手段の認識結果に基づいて、上記トナー付着パターンの配列が切り換えられる（ステップ２）。
例えば、作像速度を優先するような装置状態を認識した場合は、各フォトセンサ４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍそれぞれが、互いに色が異なるトナー付着パターンの画像濃度を並列的に検知できる上記配列Ａに切り換える。
また例えば、精度の高いプロセス制御やトナー補給精度を行うために精度の高い作像条件制御を優先するような装置状態を認識した場合は、フォトセンサの検知特性にばらつきがあることを考慮し、一つのフォトセンサですべての色のトナー付着パターンの画像濃度を検知できる上記配列Ｃに切り換える。
また例えば、複数のフォトセンサのいずれかが故障や使用不能になった装置状態を認識した場合は、使用可能な他のフォトセンサですべての色のトナー付着パターンの画像濃度を検知できるような上記配列Ｂ又は配列Ｃに切り換える。
すなわち、壽機認識結果に応じて、上記３種類の配列Ａ、配列Ｂ及び配列Ｃから最適なトナー付着パターンの配列に切り換えられる（ステップ２）。

次に、上記切り換えた配列に応じて、以下のように各作像ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの作像タイミングが互いに異なるパターン作像モードと、パターン検知モードとを切り換えて実行し、作像条件を設定する（ステップ３〜５）。各作像ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋの作像タイミングが不適切であると、上記配列を切り換えたときにトナー付着パターンの作成及び検知に必要以上の時間がかかってしまう場合がある。また、本実施形態では、フォトセンサが二次転写位置の下流側に配置されているため、トナー付着パターンを検知する際には、二次転写ローラ１９を中間転写ベルト８から離間させる必要がある。この二次転写ローラ１９の接離動作時の衝撃の影響を受けるおそれがあるので、その衝撃を回避するように作像タイミングを設定する必要もある。

上記配列［Ａ］の場合、画像形成動作直後に中間調濃度補正制御のためのトナー付着パターンの作成及び検知を次のように行う（ステップ３Ａ，４Ａ）。
最終プリントの画像後端が二次転写工程を通過後に二次転写ローラ１９の離間動作が開始され、その後各色のトナー付着パターンを作成する。ここで、最下流側（本例ではブラック）の作像に比べて、最上流側（本例ではイエロー）の作像が作像ステーション間距離分だけ上流側にある、そのため、全色のトナー付着パターンをフォトセンサ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋで検知を終了するまでに、上記作像ステーション間距離の３倍（イエロー作像ステーション６Ｙ〜ブラック作像ステーション６Ｋ間距離）の移動時間分がロスタイムとなる。
一方、各色の作像ステーション６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにおいて、最終プリントの画像後端が作像終了した直後にトナー付着パターンを作像していく、すなわち最上流側（イエロー）から最下流側（ブラック）に向かって、順次プリント画像後端直後にトナー付着パターンを作成開始すれば、中間転写ベルト８上では各色のトナー付着パターンが、プリント画像と同じように先頭位置が合った状態で形成される。そのため、上記のようなロスタイムは発生しない。
二次転写ローラの離間動作は、プリント画像後端が二次転写工程を通過した直後に離間すれば、トナー付着パターン像を転写することはなく、例え離間動作時に衝撃が発生した場合でも、トナー付着パターンに与える影響は二次転写離間動作時の一瞬だけである。そのため、そのタイミングで作像したトナー付着パターンのみ検知対象から外すことで、中間調補正制御に大きな影響を与えることなく短時間で実行することができる。または、前記二次転写ローラ離間タイミングで、各色のトナー付着パターン作成を行わないようにしてもよい。
以上のように、配列［Ａ］の場合のような複数のフォトセンサ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋによる並列処理を実行する場合には、中間転写ベルト８の回転方向（表面移動方向）の上流側から下流側に順次作像していくことで、複数のトナー付着パターン検知のロスタイムを低減させて、その実行時間を短縮化することができる。

上記配列［Ｃ］の場合のトナー付着パターンの作成及び検知は次のように行う（ステップ３Ｃ，４Ｃ）。
この場合、フォトセンサが一つしかないので、主走査方向に同時に複数のトナー付着パターンを作成することはできない。従って、各色のトナー付着パターンは副走査方向に一直線上に並ぶことになるが、配列［Ａ］と同じ作像順であっても、その逆のどちらであっても、一色のトナー付着パターンが一次転写ベルト上に形成し終わる直後に次の色のトナー付着パターンが形成されるように、作像タイミングを図ることでロスタイムは発生しない。
ところが、二次転写ローラ離間時の衝撃の影響を避けるためには、最終プリントの画像後端が二次転写工程を通過直後に二次転写ローラを一次転写ベルトから離間させ、その直後からトナー付着パターンを作成、検知するという動作順序が必須となる。
この場合、最上流側（イエロー）からトナー付着パターン作成を開始すると、最下流側（ブラック）の作像位置までの距離移動分だけロスタイムが発生してしまう。
一方、最下流側（ブラック）からトナー付着パターンを作成した場合には、最も二次転写工程に近いところからトナー付着パターンの形成、検知が開始されるため、ロスタイムが無くなる。
以上のように、配列［Ｃ］のような一つのフォトセンサによる直列パターン作成、検知を実行する場合には、中間転写ベルト８の回転方向の下流側から上流側に［ブラック→マゼンタ→シアン→イエロー］と順次作像していくこで、複数のトナー付着パターン検知のロスタイムを低減させて、その実行時間を短縮化することができる。
なお、一色のトナー付着パターン１０個目の作像が完了してから、次の色のトナー付着パターンを作像開始すると、作像ステーション間距離の移動時間分だけロスタイムが発生してしまうので、このロスタイムの発生を抑えるために、作像ステーション間距離分の移動時間を前倒しして、次の色のトナー付着パターン作像動作を開始する必要がある。

上記配列［Ｂ］の場合のトナー付着パターンの作成及び検知は次のように行う（ステップ３Ｂ，４Ｂ）。
この配列［Ｂ］の場合は、［マゼンタ］、［シアン］、［イエロー］に関しては配列［Ｃ］と同様に最下流側（マゼンタ）から最上流側（イエロー）の順で作像し、［ブラック］は黒専用のフォトセンサ４０Ｋによって１色だけ検知するため、そのトナー付着パターンを作成開始するタイミングも、最終プリントの画像後端直後から、一次転写ベルト上で［イエロー］のトナー付着パターンと主走査方向が並ぶような作像タイミングの間であればどこでも良い。
この場合、二次転写ローラ１９の中間転写ベルト８からの離間タイミングは、最終プリントの画像後端が二次転写位置を通過した直後から［マゼンタ］のトナー付着パターンが二次転写位置を通過する直前までとなる。

以上、本実施形態によれば、装置本体の使用状態及び使用履歴の少なくとも一方を含む装置状態の認識結果の情報に応じて、複数色のトナー付着パターンの配列Ａ、配列Ｂ及び配列Ｃから選択された最適な配列に切り換える。これにより、装置状態に応じて適切なトナー付着パターンの作成及びその画像濃度の検知が可能になる。従って、画像形成装置の装置状態に応じた最適なトナー付着パターンを形成して作像条件制御を実行できる。
しかも、上記トナー付着パターンの配列Ａ、配列Ｂ及び配列Ｃそれぞれに応じて、複数色のトナー付着パターンの作像タイミングの順序を切り換えている。このトナー付着パターンの作像タイミングの順序の切り換えにより、各配列のトナー付着パターンを、上記トナー付着パターンの配列に応じて必要最小限の時間で作成したり検知したりできるようになる。従って、上記作像条件制御に用いるトナー付着パターンの作成及び検知の実行時間の短縮を図ることが可能になる。

なお、上記実施形態では、複数の感光体１上の各色のトナー像を中間転写ベルト８上に重ね合わせて１次転写した後、中間転写ベルト８上のカラー画像を転写紙に一括転写する、いわゆるに間接転写方式のカラー画像形成装置の場合について説明した。本発明は、このような間接転写方式のカラー画像形成装置に限らず、複数の感光体１上の各色のトナー像を転写部材としての転写搬送ベルトで搬送される転写紙に重ね合わせるように直接転写する、いわゆる直接転写方式のカラー画像形成装置にも適用できるものである。

本発明の実施形態に係る画像形成装置（レーザー複写機）の概略構成を示す正面図。同複写機における制御系の要部の一例を示すブロック図。トナー検知パターンの配列の種類を示す説明図。作像条件制御の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１感光体
６作像ステーション
８中間転写ベルト
１９二次転写ローラ
３０主制御部
４０Ｋ、４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ反射型フォトセンサ
Ｐ転写紙

Claims

複数の像担持体と、各像担持体にそれぞれ互いに異なる色のトナーからなる複数色のトナー像を形成するトナー像形成手段と、各像担持体と対向する転写位置を移動する転写部材の表面又は該転写部材の表面に担持されて移動する記録材に、各像担持体に形成されたトナー像を転写する転写手段と、各像担持体に形成し該転写部材上に転写した複数色の画像調整用のトナー付着パターンそれぞれのトナー付着量を検知する複数の画像濃度検知手段と、該複数色のトナー付着パターンのトナー付着量の検知結果に基づいて、画像形成条件を変えるプロセス制御及びトナー補給量を変えるトナー濃度制御の少なくとも一方を行う制御手段とを備え、
該複数の像担持体は、該転写部材の表面移動方向に並ぶように配置され、
該複数の画像濃度検知手段は、該転写部材の表面移動方向と交差する方向に並ぶように配置された画像形成装置であって、
装置本体の使用状態及び使用履歴の少なくとも一方を含む装置状態を認識する装置状態認識手段を備え、
該装置状態の認識結果に応じて、上記転写部材上に転写して形成する複数色のトナー付着パターンの配列を切り換え、
該トナー付着パターンの配列に応じて、上記複数色のトナー付着パターンの作像タイミングの順序を切り換えることを特徴とする画像形成装置。
請求項１の画像形成装置において、
上記複数の像担持体は、黒トナーのトナー像が形成される像担持体と、黒トナー以外の互いに色が異なるカラートナーのトナー像が形成される複数の像担持体とからなり、
上記切り換え可能なトナー付着パターンの配列は、
上記複数の画像濃度検知手段に１対１で対応するように互いに異なる色のトナーで形成される複数列のトナー付着パターンからなる第１の配列と、
上記黒トナー専用の一つの画像濃度検知手段に対応するように黒トナーで形成される１列の黒用トナー付着パターンと上記カラートナー用の一つの画像濃度検知手段に対応するように複数色のカラートナーで順次形成される１列のカラー用トナー付着パターンからなる第２の配列と、
一つの画像濃度検知手段に対応するように上記複数色のトナーで順次形成される１列のトナー付着パターンからなる第３の配列と
を含むことを特徴とする画像形成装置。
請求項２の画像形成装置において、
上記第１の配列に切り換えた場合、上記転写部材の表面移動方向における最上流側の像担持体からその下流側の像担持体へ順番に上記トナー付着パターンの作像を開始し、
上記第２の配列に切り換えた場合、上記カラー用トナー付着パターンについて、上記転写部材の表面移動方向における最下流側の像担持体からその上流側の像担持体へ順番に上記トナー付着パターンの作像を開始し
上記第３の配列に切り換えた場合、上記転写部材の表面移動方向における最下流側の像担持体からその上流側の像担持体へ順番に上記トナー付着パターンの作像を開始することを特徴とする画像形成装置。