JP2007249032A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像安定化制御など必要に応じて形成されるトナーパッチを検出する際の検出精度をより向上させることができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】中間転写ベルト表面にトナーパッチを形成し、形成されたトナーパッチに光を照射して、その反射光を検出し、検出結果から画像形成条件を制御するプリンタにおいて、トナーパッチ形成前に、ベルト表面の、ベルト１周を１０等分した位置Ｐ０〜Ｐ９をトナーパッチ形成予定位置として、所定光量Ｘで各位置を照射し、その反射率Ｒ０〜Ｒ９をサンプリングする。その結果から各位置ごとに反射率Ｒ０〜Ｒ９の逆数をとった補正係数Ｃ０〜Ｃ９を求める。求めた補正係数Ｃ０〜Ｃ９に所定光量Ｘを乗算した値Ｌ０〜Ｌ９を当該各位置にトナーパッチが形成されたときの光の出射量と決める。
【選択図】図５

Description

本発明は、像担持体上に画像を形成する複写機等の画像形成装置に関する。

複写機などの画像形成装置は、使用環境や複写枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が生じ易い。そのため、従来から、所定タイミングになると感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体表面に画像濃度補正のための基準のパターン画像、例えばトナーパッチを形成し、このトナーパッチのトナー量（濃度）を光学センサで検出し、その検出結果に基づいて感光体ドラムの帯電量や露光量などの画像形成条件を適正な値に制御して画像濃度を安定化させる、いわゆる画像安定化制御が行われている。

光学センサは、像担持体に向けて光を発する発光素子と、像担持体からの反射光を受光して受光量に応じた信号をトナー量の信号として出力する受光素子を有するものが一般的である。トナーパッチは、トナー消費量の関係から使用量が抑えられ薄膜状に形成される。そのため、発光素子からの光は、トナーパッチを介して像担持体表面に当たって反射し、トナーパッチを通過する際に、そのトナー量により反射光の光量が変わるようになっている。

画像安定化制御を適正に行うには、トナーパッチの検出をより正確に行う必要がある。ところが、上記のような光学センサを用いる場合、装置内の埃や飛散トナーなどで発光素子の光出射口が汚れてしまうことがある。光出射口が汚れると、トナーパッチへの光の照射量が変わり、受光部への入射量も変わることになる。そのため、光出射口が汚れる前と後とで、同じ濃度のトナーパッチが形成された場合でも検出結果が異なってしまい、もって検出精度が悪化することになる。

そこで、トナーパッチの検出に先立って、発光素子から発せられる光の光量を調整することが行われている。例えば、特許文献１には、トナーパッチの形成前に、回転駆動される中間転写ベルト表面に光を照射し、その反射光を受光素子で受光して、光学センサから出力される値の平均をとり、その平均値が所定値になるように発光量を調整し、調整した発光量で発光素子を発光させる技術が開示されている。
特開２００４−１１７８０７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、検出精度の向上を図れない場合がある。なぜなら、中間転写ベルトは、複写動作時に、回転する感光体ドラムや搬送される記録シートなどと接触し、その接触により時間経過に連れて部分的に表面に細かな傷が入るところができたり、擦れて鏡面化するところができたりする。従って、特許文献１のように検出値を平均化して発光量を決めても、傷が入った部分や擦れた部分などではそれぞれ反射率が異なるため、同じ濃度のトナーパッチが形成されてもその形成位置によって検出結果が異なってしまう場合が生じるからである。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、画像安定化制御など必要に応じて形成されるトナーパッチ等の基準のパターン画像を検出する際の検出精度をより向上させることができる画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体表面に画像を形成する画像形成装置であって、発光手段と、前記像担持体表面の、パターン画像が形成されるべきパターン画像形成予定領域に、前記発光手段から光を照射させ、その反射光を受光して当該反射光の光量をサンプリングするサンプリング手段と、サンプリング結果から、前記パターン画像形成予定領域のどの位置にパターン画像が形成されるとしても、前記反射光の光量が略同じになるように、前記発光手段から発せられる光の光量を決める決定手段と、前記パターン画像形成予定領域にパターン画像を形成する形成手段と、前記パターン画像が形成されると、前記発光手段を制御して、前記決定された光量で当該パターン画像に光を照射させる光量制御手段と、前記パターン画像からの反射光の光量を検出し、その検出結果に基づいて画像形成時における画像形成条件を制御する画像形成条件制御手段と、を備えることを特徴とする。

これにより、例えば像担持体表面に反射率が低い第１の部分と反射率が高い第２の部分が存在し、いずれの部分にパターン画像が形成される場合でも、その反射光量が略同じになるように制御されるので、像担持体表面の状態の影響をほとんど受けることなくパターン画像の検出を行うことができ、従来のようにどの部分を照射するにも照射量を固定とするためその反射光量が異なってしまい検出誤差が生じるといったことを防止でき、もって検出精度を向上させることができる。

また、前記サンプリング手段は、前記パターン画像形成時の直前に前記サンプリングを実行することを特徴とする。
このようにすれば、パターン画像形成時における像担持体表面の状態に、より適応した光量を決めることが可能になる。
さらに、前記発光手段は、前記パターン画像形成予定領域を所定光量Ｘで光を照射し、前記決定手段は、前記パターン画像形成予定領域からの反射光の光量をＡ、反射光の目標光量をＢとしたとき、値Ｂを値Ａで除算した値に前記Ｘを乗算した値Ｌを前記パターン画像形成予定領域に対し発すべき光の光量として決定することを特徴とする。

このようにすれば、反射光の光量が最大でも目標光量Ｂを越えることがなくなるので、目標光量Ｂを受光可能範囲の最大光量に相当する値に設定でき、もってダイナミックレンジをより広く取ることが可能になる。
また、前記像担持体上のホーム位置を検出する検出手段を有し、前記サンプリング手段は、前記ホーム位置を基準に、前記パターン画像形成予定領域を特定することを特徴とする。

このようにすれば、ホーム位置から例えば所定距離の位置をパターン画像形成予定領域とするなどパターン画像形成予定領域を簡単に特定することができる。
さらに、前記サンプリング手段は、前記パターン画像が形成されるべき複数の位置からの反射光をサンプリングし、前記決定手段は、前記複数の位置からの反射光が略同じになるように、各位置に対し前記発光手段から発せられる光の光量を決定し、前記形成手段は、前記各位置にパターン画像を形成し、前記光量制御手段は、前記各位置に対し決定された光量で当該各位置に形成されたパターン画像に光を照射させることを特徴とする。

このようにすれば、各位置毎に最適な光量が決められることになり、どの位置にパターン画像を形成しても同じ精度で当該パターン画像を検出することができる。
ここで、前記複数の位置の、隣り合う位置同士の間隔が、前記像担持体の移動方向に一定間隔を有していることを特徴とする。
このようにすれば、サンプリングを一定間隔で行えば良く、サンプリング処理を簡素化できる。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ（以下、単に「プリンタ」という。）に適用した場合の例について説明する。
図１は、プリンタ１の全体の構成を示す図である。
同図に示すように、プリンタ１は、画像プロセス部１０、給送部２０、定着部３０および制御部１００などを備えており、ネットワーク、ここではＬＡＮに接続されて、外部の端末装置（不図示）からの印刷（プリント）指示を受け付けると、その指示に基づいてカラーの画像形成を実行するものである。

画像プロセス部１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｋ）の各色のそれぞれに対応する作像部２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと、矢印Ａ方向に回転する無端状の中間転写ベルト１１などを備える。
給送部２０は、シートＳを収容する給紙カセット２１と、給紙カセット２１内のシートＳを１枚ずつ繰り出す繰り出しローラ２２と、繰り出されたシートＳを搬送する搬送ローラ対２３と、二次転写位置１２にシートＳを送り出すタイミングをとるためのタイミングローラ対２４と、二次転写ローラ２５などを備えている。

制御部１００は、外部の端末装置からプリント指示を受けると、送信されて来る画像信号を受信して、これをＹ〜Ｋ色用のデジタル画像信号に変換し、画像プロセス部１０、給送部２０等を制御して、プリント動作を実行させる。
具体的には、作像部２Ｙ〜２Ｋにおいて、感光体ドラム３Ｙ〜３Ｋがデジタル画像信号に基づいて露光走査され、感光体ドラム３Ｙ〜３Ｋ上に潜像が作像される。作像された潜像がＹ〜Ｋ色のトナーで現像され、現像された各色トナー像が静電力により中間転写ベルト１１上に一次転写される。この際、各色の作像動作は、トナー像が中間転写ベルト１１上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。

中間転写ベルト１１上の各色トナー像は、中間転写ベルト１１の回転により二次転写位置１２に移動する。
一方、中間転写ベルト１１の移動タイミングに合わせて、給送部２０からは、タイミングローラ対２４を介してシートＳが給送されて来ており、そのシートＳは、回転する中間転写ベルト１１と二次転写ローラ２５の間に挟まれて搬送され、二次転写位置１２において静電力により中間転写ベルト１１上のトナー像がシートＳ上に二次転写される。

二次転写位置１２を通過したシートＳは、定着部３０に搬送され、ここでトナー像が加熱、加圧されてシートＳに定着された後、排出ローラ対４０を介して排出トレイ５０上に排出される。
作像ユニット２Ｋよりも中間転写ベルト１１の搬送方向下流側の位置には、トナーパッチ検出センサ５とホーム検出センサ６が中間転写ベルト１１に対し対向配置されている。

トナーパッチ検出センサ５は、発光素子と受光素子を備える反射型の光学センサであり（図３参照）、中間転写ベルト１１の表面に形成される、画像安定化制御のためのトナーパッチ（基準のパターン画像）を検出して、その検出結果を制御部１００に送る。このトナーパッチ検出センサ５の構成については、後述する。
ホーム検出センサ６は、トナーパッチ検出センサ５と同じ反射型の光学センサであり、トナーパッチ検出センサ５に対し主走査方向（紙面垂直方向）に間隔をおいて配置され（同図ではトナーパッチ検出センサ５に隠れて見えていない）、中間転写ベルト１１上の基準（ホーム）位置となる部分に形成されているマーク１３を検出して、ホーム位置がセンサ上方を通過したことを示す信号を制御部１００に送る。

図２は、制御部１００の構成を示す図である。
同図に示すように、制御部１００は、主な構成要素として、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部１０１、全体制御部１０２およびセンサ制御部１０３を備え、各部は、バス１１０を介して通信を行えるようになっている。
通信Ｉ／Ｆ部１０１は、ＬＡＮカード、ＬＡＮボードといったＬＡＮに接続するためのインターフェースである。

全体制御部１０２は、画像プロセス部１０等の動作を統括的に制御し、円滑な印刷動作を実現する。また、所定タイミングになると、画像安定化制御として、例えば再現画像の階調を最適化するための階調（濃度）補正を実行する。画像安定化制御の内容については後述する。
センサ制御部１０３は、トナーパッチ検出センサ５の発光素子を発光させると共にトナーパッチ検出センサ５により検出された信号を全体制御部１０２に送る。

図３は、センサ制御部１０３とトナーパッチ検出センサ５の構成を示す図である。
同図に示すように、センサ制御部１０３は、主な構成要素としてＣＰＵ１１１、発光量情報格納部１１２および特性情報格納部１１３を備える。
一方、トナーパッチ検出センサ５は、発光素子５１、受光素子５２、トランジスタ５３、抵抗素子５４、５５、５６および電源入力端子５７を備えている。

発光素子５１は、ＬＥＤからなり、トランジスタ５３のエミッタ端子と接続されている。トランジスタ５３のコレクタ端子は、抵抗素子５５を介して電源入力端子５７と接続される。電源入力端子５７は、ＤＣ５ボルト電源と接続されている。トランジスタ５３のベース端子は、抵抗素子５４を介してＣＰＵ１１１のＤ／Ａポート１１５に接続されている。受光素子５２は、フォトトランジスタからなり、ＣＰＵ１１１のＡ／Ｄポート１１６と接続されている。また、Ａ／Ｄポート１１６は、抵抗素子５６を介して電源入力端子５７と接続されている。

このような構成において、ＣＰＵ１１１のＤ／Ａポート１１５から発光量制御のための光量制御信号（アナログ電圧）が出力されると、この光量制御信号の大きさに応じた電流がトランジスタ５３のベースに流れ、ベース電流に応じた電流がコレクタ−エミッタ間に流れて発光素子５１が発光する。
発光素子５１から発せられた光Ｐａは、同図に示すように中間転写ベルト１１表面（以下、「ベルト表面」という。）の、トナーパッチ形成予定領域（ベルト周方向における帯状の領域に相当）１５を照射する。当該領域１５の、トナーパッチ１５１が形成されている部分では、光Ｐａが当該トナーパッチ１５１を通過してベルト表面で反射し、その反射光Ｐｂが受光素子５２で受光される。一方、トナーパッチ１５１が形成されていない部分では、光Ｐａが直接ベルト表面で反射し、その反射光Ｐｂが受光素子５２で受光される。

受光素子５２には、電源入力端子５７から抵抗素子５６を介して、反射光の大きさに応じた電流が流れ、ＣＰＵ１１１のＡ／Ｄポート１１６には、電源入力端子５７の入力電圧から、当該電流の電流値に抵抗素子５６の抵抗値を乗じた電圧を差し引いた電圧（アナログ電圧）が、反射光に大きさに応じた信号として入力される。
ＣＰＵ１１１は、Ａ／Ｄポート１１６に入力された信号をデジタル変換し、反射光の光量を算出して、算出された光量を示す信号を全体制御部１０２に送る。

全体制御部１０２は、ＣＰＵ１１１から受け取った信号から画像の階調特性を算出し、その算出結果から階調補正を実行する。
特性情報格納部１１３には、発光素子５１の発光量と光量制御信号の電圧との対応関係を示す情報が格納されている。当該情報から、発光素子５１の発光量をある値にするのに光量制御信号を何ボルトにすれば良いのかを知ることができる。当該情報は、発光素子５１の電流／発光特性等が考慮されて実験等から予め求められ格納される。

発光量情報格納部１１２には、ＣＰＵ１１１が実行する発光量決定処理により決定された発光素子５１の発光量を示す発光量情報が格納される。
図４は、発光量決定処理の内容を示すフローチャートであり、当該処理は、画像安定化制御に先立ってその直前に実行される。
同図に示すように、中間転写ベルト１１を回転駆動させる（ステップＳ１１）。

次に、発光素子５１を所定光量Ｘで発光させる（ステップＳ１２）。ここでは、特性情報格納部１１３に格納されている情報を参照し、発光量Ｘに対応する電圧値が読み出され、読み出された電圧がＣＰＵ１１１のＤ／Ａポート１１５から出力される。これにより、トナーパッチ形成予定領域１５が発光素子５１から発せられた光で照射される。
中間転写ベルト１１のマーク１３がホーム検出センサ６により検出されると（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）、その位置をホーム位置Ｐ０として、ベルト表面を回転（周）方向にｎ等分した各位置におけるベルト表面（地肌）からの反射光の光量（以下、「反射光量」という。）をサンプリングする（ステップＳ１４）。以下、ｎの値を１０とした場合の例を説明する。

まず、ホーム位置Ｐ０の検出時点での反射光量の算出値が位置Ｐ０における反射光量Ａ０とされる。また、中間転写ベルト１１の回転速度をＶ、ベルト表面の回転方向長さ（周長）をＬとすると、ホーム位置Ｐ０の検出からｔ１（ここで、ｔ１＝Ｌ／１０Ｖ）秒後の時点での反射光量の算出値が位置Ｐ１における反射光量Ａ１とされる。
同様に、例えばホーム位置Ｐ０の検出からｔ２（ここで、ｔ２＝Ｌ／５Ｖ）秒後の時点での算出値が位置Ｐ２における反射光量Ａ２、ｔ３（ここで、ｔ３＝３Ｌ／１０Ｖ）秒後の時点での算出値が位置Ｐ３における反射光量Ａ３、ｔ９（ここで、ｔ９＝９Ｌ／１０Ｖ）秒後の時点での算出値が位置Ｐ９における反射光量Ａ９などとされる。なお、位置Ｐ０〜Ｐ９の検出方法は、上記のようにホーム位置Ｐ０の検出からの経過時間ｔ１等で決める方法に限られない。例えば、ホーム位置Ｐ０の検出時を基点に、中間転写ベルト１１を回転駆動させるためのローラ１９等の回転量を検出し、検出された回転量が、ベルト１周に相当する回転量をｎ等分した回転量に達する毎に、位置Ｐ０〜Ｐ９がトナーパッチ検出センサ５の検出位置を通過したとして、サンプリングする構成をとるとしても良い。サンプリングした光量値は、一時記憶される。

そして、位置Ｐ０〜Ｐ９毎に、サンプリングされた反射光量Ａと、目標の反射光量Ｂとの比率（以下、「反射比率」という。）Ｒを算出する（ステップＳ１５）。具体的には、Ｒ０＝Ａ０／Ｂ、Ｒ１＝Ａ１／Ｂ、・・・Ｒ９＝Ａ９／Ｂなどの式が用いられる。ここで、目標の反射光量Ｂとは、受光素子５２のダイナミックレンジを最も広く取ることができる光量のことを示しており、ここでは受光素子５２の出力可能範囲を０〜５ボルトとしたときに、約４．５ボルトが出力されるときの光量に相当するものとされる。

この反射光量Ｂの値は、予め実験等から求められ、不図示の記憶手段に記憶される。また、任意の値を例えば操作パネル等から受け付ける構成としてサービスマン等が設定できるとしても良い。
図５（ａ）は、算出された反射比率Ｒの値の例を示す図である。
同図では、横軸がベルト回転方向におけるベルト１周分のベルト表面上の位置Ｐ０〜Ｐ９を示しており、縦軸が反射比率Ｒを百分率で示している。同図では、例えば位置Ｐ０（ホーム）における反射比率Ｒ０が１００（％）になっている。これは、位置Ｐ０における検出値Ａ０が目標の反射光量Ｂと同じであったことを示したものである。同様に、位置Ｐ１における反射比率Ｒ１は、１０８（％）になっている。これは、検出値Ａ１が目標の反射光量Ｂの１．０８倍であったことを示している。

発光素子５１の発光量は、上記のように位置Ｐ０〜Ｐ９について同じなので、反射比率Ｒが１．０８倍ということは、ベルト表面上の位置Ｐ１の部分は、位置Ｐ０の部分よりも反射率が高い、例えばシートＳとの擦れによる鏡面化が進んでいるといえる。
一方、例えば位置Ｐ３における反射比率Ｒ３は、９８（％）になっている。これは、検出値Ａ３が目標の反射光量Ｂの０．９８倍であったことを示しており、ベルト表面上の位置Ｐ３の部分は、例えば小さな傷等が入っていることにより、位置Ｐ０の部分よりも反射率が低いといえる。

図４に戻って、反射比率Ｒを算出すると、位置Ｐ０〜Ｐ９毎に補正係数Ｃを算出する（ステップＳ１６）。具体的には、反射比率Ｒの逆数をとるものであり、Ｃ０＝１／Ｒ０、Ｃ１＝１／Ｒ１・・・Ｃ９＝１／Ｒ９などの式が用いられる。
図５（ｂ）は、反射比率を図５（ａ）とした場合の例における補正係数Ｃの値を示す図である。図５（ａ）と同様に、横軸がベルト回転方向におけるベルト表面上の位置を示しており、縦軸が補正係数Ｃを百分率で示している。同図のように、例えば位置Ｐ０について補正係数Ｃ０が１００（％）、位置Ｐ１について補正係数Ｃ１が９２．６（％）、位置Ｐ３について補正係数Ｃ３が１０２（％）になっている。

図４に戻り、ステップＳ１７では、位置Ｐ０〜Ｐ９のどの位置でも、その反射光量が同じになるように発光素子５１の発光量Ｌを決定する。
具体的には、位置Ｐ０〜Ｐ９毎に、当該位置の補正係数Ｃに所定光量Ｘを乗算した値を、当該位置に対する発光素子５１の発光量とする。例えば、位置Ｐ０では、Ｌ０＝１．０Ｘ、位置Ｐ１では、Ｌ１＝０．９２６Ｘ、位置Ｐ９では、Ｌ９＝１．０Ｘとされる。

図５（ｃ）は、発光量Ｌの値の例を示す図である。同図に示すように、各位置において、所定光量Ｘに補正係数が乗算された値になる。
各位置の発光量Ｌ０〜Ｌ９を算出すると、隣接する位置間をさらにｎ（＝１０）等分した各位置における発光量を線形補間により求め、ベルト１周分における発光量Ｌのデータ、具体的にはベルト表面の周方向１００箇所の位置について、ホーム位置Ｐ０を基点に各箇所の位置とその位置における発光量とを対応付けたデータを生成する。本例では図５（ｃ）における波形６１に相当するデータが生成される。

ステップＳ１８では、生成された発光量Ｌのデータを発光量情報として発光量情報格納部１１２に格納して、当該処理を終了する。
図６は、画像安定化制御の処理内容を示すフローチャートである。
同図に示すように、中間転写ベルト１１が回転駆動され（ステップＳ２１）、ベルト表面上の位置Ｐ０、Ｐ１などサンプリングされた各位置に所定のトナーパッチが形成される（ステップＳ２２）。トナーパッチの形成自体は、公知の方法により各作像部において実行されるが、トナーパッチの形成タイミングは、ホーム検出センサ６によるマーク１３の検出信号の受信タイミングに基づいて、ベルト表面上の位置Ｐ０〜Ｐ９にトナーパッチが形成されるように、作像部におけるトナーパッチ形成タイミングが制御される。

そして、発光量情報格納部１１２に格納されている発光量Ｌを示すデータを読み出す（ステップＳ２３）。
ベルト表面のホーム位置Ｐ０が検出されると（ステップＳ２４で「ＹＥＳ」）、ホーム位置Ｐ０を基点にベルト１周について、発光素子５１からの発光量が発光量Ｌのデータに基づく発光量になるように発光素子５１の発光を制御する（ステップＳ２５）。ここでは、ホーム位置Ｐ０を基点にＣＰＵ１１１のＤ／Ａポート１１５から出力される電圧がベルト１周分について可変制御される。

図５の例では、ホーム位置Ｐ０では発光量Ｌ０が、１．０Ｘなので、発光量１．０Ｘに相当する電圧がＤ／Ａポート１１５から出力される。この電圧値は、特性情報格納部１１３に格納されている情報が参照されることにより求められる。
また、位置Ｐ１では発光量Ｌ１が、０．９２６Ｘなので、発光量０．９２６Ｘに相当する電圧がＤ／Ａポート１１５から出力される。もちろん、位置Ｐ０〜Ｐ１間についても、線形補間により決められた発光量に相当する電圧が連続的にＤ／Ａポート１１５から出力される。すなわち、Ｄ／Ａポート１１５からの出力電圧は、図５（ｃ）に示す波形６１のように可変制御される。

発光量Ｌは、上記発光量決定処理において、位置Ｐ１〜Ｐ９のどの位置でもベルト地肌からの反射光量が目標の反射光量Ｂと同じになるように決められたものなので、ベルト表面に傷等による反射率が異なる部分が存在していても、トナーパッチが形成されていない状態では、どの位置でも反射光量の大きさが反射光量Ｂと略同じになることになる。
ステップＳ２６では、受光素子５２からの、反射光量の大きさに応じた信号を受信する。受信した信号は一時記憶される。

ステップＳ２７では、全てのトナーパッチの検出が終了したか否かを判断する。ここで、まだ終了していないことを判断すると、ステップＳ２４に戻り、ステップＳ２４〜Ｓ２７の処理を実行する。ホーム位置Ｐ０が検出される毎、すなわちホーム位置を基点にベルトが１周する毎に同じ発光制御が繰り返し行われることになる。
トナーパッチの検出が終了したことを判断すると（ステップＳ２７で「ＹＥＳ」）、画像安定化制御としての階調補正を行って（ステップＳ２８）、当該処理を終了する。

ここでは、階調補正として公知のγ補正が実行される。具体的には、一時記憶されている、受光素子５２からの信号を読み出し、トナーパッチが形成された各位置からの反射光量を算出し、算出された反射光量から実際の出力（プリント）画像の階調特性を求め、求められた階調特性と出力すべき（目標の）階調特性との差分から、入力画像の階調と出力画像の階調とを適正な線形性を有する関係に補正するものである。

γ補正された結果は、内部メモリ（不図示）に格納され、実際の画像形成時に読み出され、各色の出力画像の階調が補正される。これにより、カラーやモノクロ画像を形成する場合に、その階調を最適な状態で再現できる。なお、画像安定化制御としては、上記のものに限られない。トナーパッチを形成し、形成されたトナーパッチを検出して、その検出結果から画像形成時における感光体ドラムの露光量や現像バイアスなどの画像形成条件を適正な値に補正する（制御する）ものであれば良い。

以上、説明したように本実施の形態では、ベルト表面からの反射光の光量がどの位置でも同じになるように発光素子５１の発光量を制御している。従って、例えばベルト表面上に、反射率が低い第１の部分と反射率が高い第２の部分が存在し、双方に同じ濃度のトナーパッチが形成された場合でも、その反射光量が略同じになるので、ベルト表面の状態の影響をほとんど受けることなく濃度をより正確に検出できる。

従来では、算出された値を固定してベルト１周のどの位置でも同じ光量で発光させており、そのため部分毎に反射光量が異なり、同じ濃度のトナーパッチでも濃度が異なって検出されるといった誤検出を起こすことがあるが、本実施の形態の構成をとれば、このような誤検出を防止でき、もって検出精度の向上を図ることができる。
また、ベルト表面からの反射光量のばらつきが大変小さくなるので、目標の反射光量Ｂの値を、例えば受光素子５２の出力電圧可能範囲（本例では０〜５ボルト）の上限付近（本例では４．５ボルト）に相当する値（受光可能範囲の最大光量に相当する値）に設定しても、レンジオーバーを引き起こすことがほとんどなく、ダイナミックレンジをより広くとることができる。

従来では、ばらつきによるレンジオーバーを避けるため、発光量自体をある程度抑えることが行われ、例えば４．０ボルト程度を上限とする範囲での使用に留まり、ダイナミックレンジが狭くなってトナー濃度検出の分解能を高めることができなかったが、本実施の形態の構成をとれば、ダイナミックレンジをより広くとって分解能を高め、もってトナー濃度を高精度で検出できるようになる。

なお、上記では、どの位置でも反射光量が同一になるように発光量Ｌを決めるとしたが、誤検出による検出精度の低下を起こさない程度に実質同じであれば良く、その意味で略同じとすることができる。
また、サンプリング位置以外の位置の発光量も決めているので、サンプリング位置以外の、例えばＰ０とＰ１の間の位置などにトナーパッチを形成することもでき、多数のトナーパッチを形成する場合などには、トナーパッチ形成予定領域の単位長さ当たりの形成個数をより多くすることが可能になって、トナーパッチの形成をより効率良く行うことができる。

上記では、ｎの値を１０とした場合の例を説明したが、ｎの値を大きくすれば、それだけサンプリング間隔が短くなり、補間する部分が少なくなってベルト表面状態に応じた発光量制御をより好適に行うことができる。
なお、本発明は、画像形成装置に限られず、上記発光量決定処理等における発光量制御方法であるとしてもよい。さらに、その方法をコンピュータが実行するプログラムであるとしてもよい。また、本発明に係るプログラムは、例えば磁気テープ、フレキシブルディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＭＯ、ＰＤなどの光記録媒体、フラッシュメモリ系記録媒体等、コンピュータ読み取り可能な各種記録媒体に記録することが可能であり、当該記録媒体の形態で生産、譲渡等がなされる場合もあるし、プログラムの形態でインターネットを含む有線、無線の各種ネットワーク、放送、電気通信回線、衛星通信等を介して伝送、供給される場合もある。

また、本発明に係るプログラムは、上記に説明した処理をコンピュータに実行させるための全てのモジュールを含んでいる必要はなく、例えば通信プログラムやオペレーティングシステム（ＯＳ）に含まれるプログラムなど、別途情報処理装置にインストールすることができる各種汎用的なプログラムを利用して、本発明の各処理をコンピュータに実行させるようにしても良い。従って、上記した本発明の記録媒体に必ずしも上記全てのモジュールを記録している必要はないし、また必ずしも全てのモジュールを伝送する必要もない。さらに所定の処理を専用ハードウェアを利用して実行させるようにすることができる場合もある。

（変形例）
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施の形態では、発光素子５１を発光量Ｌのデータに基づきベルト１周について連続発光させるとしたが、例えば位置Ｐ０〜Ｐ９がトナーパッチ検出センサ５による検出位置を通過する際にだけ発光素子５１を各位置に対し決められた光量で断続的に発光させる制御をとることもできる。

（２）上記実施の形態では、トナーパッチ形成予定領域１５（パターン画像形成予定領域）のベルト周方向長さをベルト１周分相当としたが、これに限られない。トナーパッチの形成個数や形成に要する時間などを考慮して決めることができ、例えばホーム位置Ｐ０を基点にベルト半周分相当などとすることができる。また、帯状に長い領域をとる構成に限られず、例えばホーム位置Ｐ０からベルト周方向に所定の距離だけ離れた１箇所、または複数箇所などとして、これらをパターン画像形成予定領域と規定するとしても良い。

また、位置Ｐ０、Ｐ１等が決まっておらず、トナーパッチの形成毎に形成位置が変わる場合でも、トナーパッチ形成前にその各位置を含む領域の反射光量をサンプリングし、当該領域内のどの位置にトナーパッチが形成される場合でも反射光量が目標の反射光量Ｂと同じになるように発光素子５１の発光量を決め、当該各位置にトナーパッチを形成することで上記と同じ効果を得られる。このことは、トナーパッチがその領域内のどこか１箇所だけに形成される場合についても同様である。

（３）また、発光量決定処理を画像安定化制御の直前に行うとしたが、例えば電源オン時やジャム（紙詰まり）解除時などの任意の時期に行うとしても良い。この時期を予め決めておいても良いし、また操作パネル等から管理者等が設定できる構成としても良い。
（４）上記実施の形態では、像担持体を中間転写ベルト１１とした場合の例を説明したが、像担持体としては、画像安定化制御のために形成されるトナーパッチ等の基準のパターン画像が形成されるものであれば良い。例えば、中間転写ベルト１１に代えて、シート搬送のための搬送ベルトを配置し、当該搬送ベルト上を搬送されるシート上に、各作像ユニット２Ｙ〜２Ｋにおいて作像されたトナー像を多重転写することによりカラー画像を得る構成をとる場合には、当該搬送ベルトを像担持体とすることができる。さらに、像担持体を感光体ドラムとすることも可能である。

また、像担持体は、ベルト状に限られることもない。例えば、円筒状のものを用い、その周囲に各作像ユニットを配置する構成をとるとしても良い。
（５）上記実施の形態では、画像形成装置をタンデム型のカラープリンタに適用した場合の例を説明したが、像担持体上に基準のパターン画像を形成し、そのパターン画像を検出する構成の画像形成装置であれば、複写機、ＦＡＸ、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等に適用できる。この意味で、カラー画像が可能な装置だけでなくモノクロ画像が可能な装置にも適用できる。

また、上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしても良い。

本発明は、画像安定化制御のために形成される基準のパターン画像を検出する画像形成装置においてその検出精度をより向上させる技術として有用である。

タンデム型カラーデジタルプリンタ１の全体の構成を示す図である。 プリンタ１の制御部１００の構成を示す図である。 トナーパッチ検出センサ５と、制御部１００内のセンサ制御部１０３の構成を示す図である。 制御部１００が実行する発光量決定処理の内容を示すフローチャートである。 （ａ）は、中間転写ベルト表面の１周を１０等分したときの各位置について、所定光量Ｘの光をベルト表面に照射したときの反射光の光量Ａを所定値Ｂで除算して得られる反射比率Ｒの値を示す図であり、（ｂ）は、反射比率Ｒの逆数をとった補正係数Ｃの値を示す図であり、（ｃ）は、補正係数Ｃに一定光量Ｘを乗算して得られる発光量Ｌの値を示す図である。 制御部１００が実行する画像安定化制御の処理内容を示すフローチャートである。

符号の説明

１ プリンタ
２Ｙ〜２Ｋ 作像ユニット
５ トナーパッチ検出センサ
１１ 中間転写ベルト
１５ トナーパッチ形成予定領域
５１ 発光素子
５２ 受光素子
１００ 制御部
１１１ ＣＰＵ
１５１ トナーパッチ
Ｐａ 出射光
Ｐｂ 反射光

Claims (6)

1. 像担持体表面に画像を形成する画像形成装置であって、
   発光手段と、
   前記像担持体表面の、パターン画像が形成されるべきパターン画像形成予定領域に、前記発光手段から光を照射させ、その反射光を受光して当該反射光の光量をサンプリングするサンプリング手段と、
   サンプリング結果から、前記パターン画像形成予定領域のどの位置にパターン画像が形成されるとしても、前記反射光の光量が略同じになるように、前記発光手段から発せられる光の光量を決める決定手段と、
   前記パターン画像形成予定領域にパターン画像を形成する形成手段と、
   前記パターン画像が形成されると、前記発光手段を制御して、前記決定された光量で当該パターン画像に光を照射させる光量制御手段と、
   前記パターン画像からの反射光の光量を検出し、その検出結果に基づいて画像形成時における画像形成条件を制御する画像形成条件制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記サンプリング手段は、
   前記パターン画像形成時の直前に前記サンプリングを実行することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記発光手段は、前記パターン画像形成予定領域を所定光量Ｘで光を照射し、
   前記決定手段は、
   前記パターン画像形成予定領域からの反射光の光量をＡ、反射光の目標光量をＢとしたとき、値Ｂを値Ａで除算した値に前記Ｘを乗算した値Ｌを前記パターン画像形成予定領域に対し発すべき光の光量として決定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体上のホーム位置を検出する検出手段を有し、
   前記サンプリング手段は、
   前記ホーム位置を基準に、前記パターン画像形成予定領域を特定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記サンプリング手段は、
   前記パターン画像が形成されるべき複数の位置からの反射光をサンプリングし、
   前記決定手段は、
   前記複数の位置からの反射光が略同じになるように、各位置に対し前記発光手段から発せられる光の光量を決定し、
   前記形成手段は、
   前記各位置にパターン画像を形成し、
   前記光量制御手段は、
   前記各位置に対し決定された光量で当該各位置に形成されたパターン画像に光を照射させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記複数の位置の、隣り合う位置同士の間隔が、前記像担持体の移動方向に一定間隔を有していることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。

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