JP2007310010A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】懸架ローラの径、ベルトの材質、厚みの選択肢を広げるとともに、センサ−ベルト表面間の距離変動によるベルト上のトナー量の誤検知を防止できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】転写ベルトと、前記転写ベルトに対向配置された光学式センサと、前記転写ベルト上に特定の検知用トナー像を形成する手段と、前記検知用トナー像と転写ベルトの地肌との光反射特性を前記光学式センサにより検出し、その検出結果から前記検知用トナー像のトナー量または位置を算出する手段と、前記算出トナー量または位置に応じて画像形成条件を制御する手段と、前記転写ベルトの巻き癖量を検出する手段とを有し、前記検知用トナー像のトナー量または位置の算出動作を、前記転写ベルトの巻き癖を有する位置を避けて行う。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成装置に関する。本発明において、画像形成装置には、例えば電子写真複写機、電子写真式プリンタ（たとえばＬＥＤプリンタ、レーザビームプリンタ等）、電子写真式ファクシミリ、および電子写真式ワードプロセッサー等が含まれる。

一般に、電子写真式画像形成プロセスを用いた画像形成装置は、使用環境やプリント枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が起こりやすい。特に複数色のトナー画像を重ね合わせてカラープリントを行うカラー画像形成装置では、各色の画像濃度が変動すると、カラーバランス（いわゆる色味）の変動が生じてしまうので、濃度変動を抑制することが重要課題となる。

そこで、近年のカラー画像形成装置の多くは、感光体などの像担持体上もしくは中間転写ベルトなどの中間転写体上に検知用トナー画像（トナーパッチ）を作像している。そして、このトナーパッチのトナー量を光学式センサで検知し、検知結果に基づき露光量、現像バイアス等を調整する画像濃度制御（画像形成条件の制御）をおこない、安定した画像を得るようにしている。

上記画像濃度制御で使用されている濃度検知の方式には、乱反射検知タイプと正反射検知タイプの２種類に大別される。ところで、中間転写体には一般的に抵抗値調整のためカーボンブラックが分散されているため黒色や濃い灰色となっている。このため、乱反射検知タイプの方式では、濃度検知パターンが形成される下地（地肌）となる中間転写体において黒トナーの濃度を検知することが困難となる。一方、正反射検知タイプの方式においては、下地からの反射光量を検知するので、黒トナーであっても濃度を検知することが可能である。よって、濃度制御では正反射検知タイプのセンサを使用することが一般的となっている。

上記のような正反射検知タイプのセンサを使用した場合、トナー量の検知は、下地からの正反射光の減少量を測定することによっておこなわれる。光学式センサを用いてトナー量検知を正確に行うために、センサと対象物の距離を一定に保ったり、特許文献１で提案されているような距離変動を補正する手段を備えることが重要である。

近年では、複数のローラによって懸架された樹脂製の中間転写ベルトあるいは転写ベルトを用いた画像形成装置の場合、濃度検知はベルトとセンサの距離が安定しやすい懸架ローラ上、あるいはその近傍で行うことが多い。
また、ベルトの表面状態が使用とともに変化した場合でも安定したトナー量検知を行うため、多くの画像形成装置では光学センサの照射光量を一定となるように調整可能とし、照射光量の調整は、ベルトの下地を検知することで行うのが一般的である。

特開平１１−１６０９９４号公報

しかしながら、上述した従来の画像形成装置には、以下のような不具合があった。
近年のカラー画像形成装置に多く用いられる樹脂ベルトは、ベルトの周回が、ある時間停止すると、懸架ローラ部においてクリープ等の変形（巻き癖）が発生する。巻き癖は懸架ローラのローラ径が小さい場合や、樹脂ベルトの厚みが厚い場合に顕著であり、従来は、巻き癖を発生させないような構成、あるいは、濃度検知に影響を与えない程度の巻き癖量（巻き癖による変位量）となる構成を採用するのが一般的であった。

一方で、装置サイズ、コスト、あるいはベルトの耐久性の観点から、小径の懸架ローラや一定以上の厚みがある樹脂ベルトの要求が高まっている。つまり、装置高さ、コスト等の観点からは小径懸架ローラが有利であり、ベルトの耐久性の点ではベルトの厚みが大きい方が有利である。

巻き癖は、基本的に樹脂ベルトの内側が圧縮歪みを受け、外側が引張歪みを受けることにより応力が生じ、ベルトが塑性変形することにより発生する。従って、応力計算式によりベルト厚みと懸架ローラ径の影響度合いを見積もることが可能である。ベルトにかかる応力は、σ＝ｙＥ／ρとなる。ここで、ｙは中立軸からの距離、Ｅはヤング率、ρは曲率半径である。ベルトの厚みをｔとすると、ｙはｔの１／２となるので、上式は、σ＝ｔＥ／２ρとなる。従って、ベルト厚みが厚くなると、あるいは懸架ローラ径が小さくなると、それに比例して応力は上昇する。

実験的にも上記傾向が確認されており、その一例を図８に示す。図８に示す実験例においては、ベルト材にはＰＶｄＦを用い、ベルト厚み１００μｍ−１２０μｍ、及び懸架ローラ径φ１１−φ１６で比較をおこなった。巻き癖は７．３５Ｎのベルトテンションを７２ｈかけて発生させた。

図８の縦軸は光学式センサのベルト巻き癖部における出力電圧を、横軸は出力測定時にベルトにかけるテンションを表している。上記光学センサは、正反射光量が低いほどセンサ出力は低下するタイプのセンサである。したがって、図８では、光学センサ出力値（Ｖ）を正反射光量に相当するものとして示している。ベルトの光沢度はベルト全周でほぼ一様なものを用い、巻き癖がない場所では３．６Ｖの出力を示すようにベルト−センサ距離を最適に設定してある。一方、巻き癖が大きいほど、ベルト−センサ距離が最適値からずれるため、出力が低下する。

図８に示すように、同一のベルトテンションで比較すると、懸架ローラ径が小さく、またベルト厚みが厚いほど上記光学センサのセンサ出力が低い傾向にあり、巻き癖が大きいことがわかる。同一量の巻き癖に対しては、テンションは巻き癖を解消する方向に働くが、一方実機上では高いテンションは巻き癖を発生させる方向に働く。また、高テンションはベルトの劣化を促進するため、特にＰＶｄＦのような材料には向かない。

上記したように、樹脂ベルトに巻き癖が発生すると、巻き癖部とそうでない部分とでセンサとベルト表面の距離が異なるため、前記濃度検知（トナー量検知）に影響を及ぼし、結果として画像安定性の低下を招く。例えば、センサ−ベルト間距離が巻き癖のないベルトに対して最適化されている場合、図１１に示したように巻き癖部ではセンサ−ベルト間距離が小さくなるために反射光量を小さく検出する結果となる。

従って、樹脂ベルトの巻き癖位置で光学センサの照射光量調整がおこなわれると、反射光量の検出結果が小さいために必要以上に照射光量を大きく設定してしまうことになる。その場合には、トナー量検出時に光学センサの受光光量が大きすぎて受光部の入力レンジを超えてしまい、正確なトナー量検出ができない場合がある。

また、光学センサの照射光量調整が成功した場合でも、巻き癖部では反射光量が実際とは、ずれて検出されるため、トナー量検出精度が低下する。トナー像の検知位置と、それに相当する下地位置を合わせて正規化補正することにより下地からの反射光量のばらつきをキャンセルする技術も一般的である。

しかし、巻き癖部はベルト挙動が不安定になりやすい上、ベルト周長、駆動ローラ周長、モータ速度、検知の精度等を考慮すると、トナー像検知位置とその下地の位置を常に完全に一致させることは困難である。ベルト形状が急激に変化する部分ほどトナー量検出結果にずれが生じやすい。また、上記のトナー濃度検知方法では、下地の検知のためのトナー像転写前と、トナー像転写後の少なくとも２回ベルトを回す必要が生じ、ベルトの耐久性の低下や濃度制御にかかる時間が長くなる等の問題もある。

さらに、正反射光を利用した色ずれ補正制御においては、トナー像の位置を正反射光量の急激な低下によって検知しているため、巻き癖部で急激な正反射光量の変動が生じる状況においては巻き癖部をトナー像と誤検知する。したがって、色ずれ補正制御を失敗させることにもなる。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、懸架ローラの径、ベルトの材質、厚みの選択肢を広げるとともに、センサ−ベルト表面間の距離変動によるベルト上のトナー量の誤検知を防止できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１の発明は、画像形成装置であって、転写ベルトと、前記転写ベルトに対向配置された光学式センサと、前記転写ベルト上に特定の検知用トナー像を形成する手段と、前記検知用トナー像と転写ベルトの地肌との光反射特性を前記光学式センサにより検出し、その検出結果から前記検知用トナー像のトナー量または位置を算出する手段と、前記算出トナー量または位置に応じて画像形成条件を制御する手段と、前記転写ベルトの巻き癖量を検出する手段とを有し、前記検知用トナー像のトナー量または位置の算出動作を、前記転写ベルトの巻き癖を有する位置を避けて行うことを特徴とする。

また、第２の発明は、画像形成装置であって、転写材担持体と、前記転写材担持体に対向配置された光学式センサと、前記転写材担持体上に特定の検知用トナー像を形成する手段と、前記検知用トナー像と前記転写材担持体の地肌との光反射特性を前記光学式センサにより検出し、その検出結果から前記検知用トナー像のトナー量または位置を算出する手段と、前記算出トナー量または位置に応じて画像形成条件を制御する手段と、前記転写材担持体の巻き癖量を検出する手段とを有し、前記検知用トナー像のトナー量または位置の算出動作を、前記転写材担持体の巻き癖を有する位置を避けて行うことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の地肌の検知を、前記検知用トナー像の検知位置に相当する位置で行うことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１から第３の発明において、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の回転開始から回転停止までの間に、前記転写ベルトはｍ回転することを特徴とする。ただし、ｍは任意の正の整数である。

また、第５の発明は、第１から第３の発明において、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体はｎ個の懸架ローラにより懸架され、前記各懸架ローラ間の距離が一定である場合、前記転写ベルトの回転開始から回転停止までの間に前記転写ベルトはｍ／ｎ回転することを特徴とする。ただし、ｍは任意の正の整数であり、ｎは２以上の整数である。

また、第６の発明は、第１から第３の発明において、前記光学センサによって前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の巻き癖量を検知する巻き癖検知を行うことを特徴とする。

また、第７の発明は、第１から第３の発明において、前記画像形成装置は主電源のオン、オフに関わらず前記転写ベルトの停止時間を計測可能なカウンタまたはタイマを有して、設定された時間以上前記ベルトが停止した場合には、ベルト停止時の前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の前記懸架ローラへの懸架部を避けて、前記検知用トナー像のトナー量、または、転写ベルトまたは前記転写材担持体の地肌の測定を行うことを特徴とする。

また、第８の発明は、第１から第７の発明において、前記トナー量算出を含む、画像形成装置の画像濃度制御の一連の動作の最初に、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体のクリーニングを行い、前記光学センサによる前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の巻き癖検知を、該クリーニング動作中に行うことを特徴とする。

また、第９の発明は、第１から第８の発明において、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の厚みは、１２０μｍ以上であることを特徴とする。

また、第１０の発明は、第１から第９の発明において、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の材質は、ポリイミドまたはＰＶｄＦであることを特徴とする。

なお、本明細書において、転写ベルトおよび中間転写ベルトという用語は同じ意義をもつものとする。

本発明によれば、転写ベルトに巻き癖が生じた場合にも、巻き癖位置を予測あるいは検知し、その巻き癖を回避するような制御動作とすることで、ベルト上のトナーパッチ検知精度を保つことが可能となり、高精度の画像濃度制御や色ずれ補正を行うことができる。

［実施例１］
図１は、本実施例におけるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
この装置は、図示のように、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ベルト２７を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。本カラー画像形成装置は、図１に示す画像形成部と図示しない画像処理部から構成される。
以下、図１を用いて、電子写真方式のカラー画像形成装置における、画像形成部の動作を説明する。

画像形成部は、画像処理部が変換した露光時間に基づいて点灯させる露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成する。そして、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させることを行う。

この画像形成部は、給紙部２１ａ，２１ｂ、感光体２２、注入帯電手段２３、トナーカートリッジ２５、現像手段２６、中間転写ベルト２７、転写ローラ２８、クリーニング手段２９、定着部３０、及び濃度センサ４１等によって概略構成されている。なお、感光体２２、注入帯電手段２３、トナーカートリッジ２５、現像手段２６は、現像色分の数だけ並置したステーション毎に設けられ、図では符号にＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付け区別している。

前記感光ドラム（感光体）２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ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て回転する。駆動モータは感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを画像形成動作に応じて、同図正面から見て反時計周り方向に回転させる。

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）の感光体２２を帯電させるための４個の注入帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを備える。なお、各注入帯電器にはスリーブ２３ＹＳ、２３ＭＳ、２３ＣＳ、２３ＫＳが備えられている。

感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋへの露光光はスキャナ部２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋから送られ、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。

現像手段２６として、前記静電潜像を可視化するために、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）の現像を行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える。なお、各現像器には、スリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられており、各々の現像器は脱着可能に取り付けられている。

中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触している。カラー画像形成時には同図正面から見て時計周り方向に回転し、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に伴って回転して、各単色トナー像が転写される。その後、中間転写ベルト２７に後述する転写ローラ２８が接触して転写材１１を狭持搬送し、転写材１１に中間転写ベルト２７上の多色トナー像が転写する。

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の位置で転写材１１に当接し、印字処理後は２８ｂの位置に離間する。
本実施例の中間転写ベルト２７は駆動ローラ７１、テンションローラ７２、対向ローラ７３の３本のローラによって懸架されており、それぞれのローラ間距離は以下のとおりである。
駆動ローラ − テンションローラ … Ｌ１
テンションローラ − 対向ローラ … Ｌ２
駆動ローラ − 対向ローラ … Ｌ３

また、それぞれのローラ外径は、駆動ローラ７１・・・φ２０、対向ローラ７３及びテンションローラ７２・・・φ１６であり、中間転写ベルト２７の厚みは１２０μｍである。

定着部３０は、転写材１１を搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、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。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。すなわち、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、熱および圧力を加えられ、トナーが表面に定着される。

トナー像定着後の転写材１１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。クリーニング手段２９は、中間転写ベルト２７上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写ベルト２７上に形成された４色の多色トナー像を転写材１１に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器に蓄えられる。なお、本実施例で使用したカラー画像形成装置の画像搬送速度（プロセススピード）は、１２０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。

トナー量を検出する光学センサである濃度センサ４１は、図１のカラー画像形成装置において中間転写ベルト２７へ向けて配置されており、中間転写ベルト２７の表面上に形成されたトナーパッチの濃度を測定する。この濃度センサ４１の構成の一例を図２に示す。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図示しないＩＣなどとこれらを収容する図示しないホルダで構成される。

赤外発光素子５１は、中間転写ベルト２７の垂直方向に対して４５度の角度で設置されており、赤外光を中間転写ベルト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いるおり、トナーパッチ６４からの正反射光を検出する。前記発光素子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。

なお、本実施例において、中間転写ベルト２７は周長５６０ｍｍのＰＶｄＦベルトである。本実施例のように、表層には、ベルトの光沢度や強度を高めるためにアクリル等の樹脂層をコートしてもよい。本実施例の中間転写ベルト２７の表面色は黒色である。表層にアクリルコートを有する中間転写ベルト２７の表面は平滑性が高く光沢性を有し、光沢度は約７５％（堀場製作所製光沢計ＩＧ−３２０で測定）である。アクリルコートを施したＰＶｄＦ樹脂やポリイミド樹脂の転写ベルトは、長期使用しても光沢度の低下が小さく、比較的安定して下地からの正反射出力を確保できるメリットもある。

濃度センサ４１は、中間転写ベルト２７の表面が露出している状態（＝下地、トナー量が０）のときには、受光素子５２が反射光を検出する。理由は、前述のように中間転写ベルト２７の表面が光沢性を有するからである。一方、中間転写ベルト２７にトナー像が形成された場合、トナー像の濃度（トナー量）が増加するに従って、正反射出力は次第に減少していく。これは、トナーが中間転写ベルト２７の表面を覆い隠すことにより、ベルト表面からの正反射光が減少するからである。

発光素子に対して非対称な位置に設置されたもう一つの受光素子によって乱反射光を検知可能な構成とし、トナーによる光の散乱成分を検知して正反射光検出結果を補正することで高濃度側のトナーパッチの検出精度を向上させる技術も一般的である。

図３に、濃度センサ４１の検出値とトナー量との関係を示す。図３中縦軸は、濃度センサ４１の出力電圧を表し、横軸は画像濃度（トナー量に相当する）を表している。なお、本実施例に使用した濃度センサ４１は、最大出力電圧が５Ｖである。図３中、曲線Ａは、濃度センサ４１と中間転写ベルト表面の距離が適正に保たれた場合の出力特性を示している。一方、曲線Ｂは、濃度センサ４１と中間転写ベルト表面の距離が適正値よりも１．０ｍｍ小さい場合の出力特性である。

距離が小さい場合に限らず、濃度センサ４１と中間転写ベルト２７の位置関係は、適正な角度、距離でない場合には濃度センサ４１の出力電圧が減少してしまう位置関係にある。様々な状況下においても中間転写ベルト２７上のトナーパッチ濃度を精度良く求める必要がある。このため、本実施例の画像形成装置では、トナーが無い状態の中間転写ベルト２７の出力値（下地出力値）を測定し、トナーパッチの出力値を中間転写ベルト２７の下地出力値（図３中濃度０の出力値）で正規化補正している（トナーパッチ出力／下地出力）。

正規化補正後のセンサ出力特性は、図４に示すようになり、トナーパッチ濃度検知動作中のセンサと中間転写ベルト２７の距離が一定であれば、センサと中間転写ベルト２７の実際の距離にかかわらず出力特性は一致する。なお、中間転写ベルト２７の光沢が、汚れ、傷等により低下した場合も同様の補正が可能である。

以上説明したトナーパッチ出力を下地出力で正規化補正する手法は、従来より公知の手法であり、市販されている多くのカラー画像形成装置で用いられている。この下地出力による正規化補正は、濃度センサ４１の出力電圧値を調整するわけではない。ゆえに、中間転写ベルト２７とセンサの距離のずれ、センサ汚れや中間転写ベルト２７の汚れによる出力電圧の低下が招くＳ／Ｎ比の低下や、ダイナミックレンジの低下を改善することは出来ない。従って、濃度センサ４１の検知精度を良好な状態に保つために、本実施例では、センサ内の赤外発光素子５１の発光光量を調節して濃度センサ４１の出力電圧値を決定している。

ここで、本実施例における画像濃度制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。本実施例の特徴は、中間転写ベルト２７に巻き癖が発生した場合でも高精度な画像濃度制御を、短い制御時間で行うところにある。

ＳＴＥＰ１（Ｓ１）
濃度センサ発光光量Ｌを所定値６４に調整する。
なお、本実施例で使用される濃度センサ４１、発光光量（Ｌ）を０（消灯）〜２５５（最大発光）までの２５６段階に調整できる。濃度センサ４１の汚れが無く且つ、中間転写ベルト２７が新品状態（汚れ、傷が無い状態）の場合にセットされる発光光量はＬ＝６４とする。この値は濃度センサ検出電圧が４Ｖになる光量である。

ＳＴＥＰ２（Ｓ２）
中間転写ベルト２７の下地測定を行う。
ここで測定される下地の平均値をＢａｖｅ．とする。

ＳＴＥＰ３（Ｓ３）
発光光量がＬ＝６４で４Ｖにならない場合には、以下の式により発光光量を調整する。
Ｌ＝６４×４／Ｂａｖｅ．

なお、この例において濃度センサ最大出力５Ｖに設定しないで上記のように４Ｖにしているのは、中間転写ベルト２７の一部の光沢が高かった場合などに、センサ出力値がオーバーレンジしてしまうことを防止する為である。

ＳＴＥＰ４（Ｓ４）
中間転写ベルト２７の下地測定を行う。

ＳＴＥＰ５（Ｓ５）
中間転写ベルト２７上にトナーパッチを形成する。

図６は、中間転写ベルト２７上に形成されるパッチパターンを示す図である。本実施例においては中間転写体移動方向の濃度センサ４１の配置されている部分を通過するように８ｍｍ角のパッチが、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に画像印字率（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。

同一色のパッチ間間隔は０ｍｍで、各色のパッチの間隔は０．５ｍｍである。各パッチと画像印字率（濃度階調度）との対応は、以下のように設定されている。
Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１＝５％
Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２＝１０％
Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３＝２０％
Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４＝３０％
Ｙ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｋ５＝４０％
Ｙ６、Ｍ６、Ｃ６、Ｋ６＝５０％
Ｙ７、Ｍ７、Ｃ７、Ｋ７＝６０％
Ｙ８、Ｍ８、Ｃ８、Ｋ８＝７０％

ＳＴＥＰ６（Ｓ６）
濃度センサ４１でトナーパッチからの反射光量を検出する。

ＳＴＥＰ７（Ｓ７）
トナーパッチの濃度を算出する。以下、濃度の算出方法を説明する。
まず、トナーパッチの出力値を中間転写ベルト２７の下地出力値で正規化補正する（トナー出力／下地出力）。下地出力は転写ベルトの一部の値を代表値として用いてもよく、この方法によれば制御の時間を短く済ませることが可能である。一方、この方法では転写ベルトの場所ごとの光沢ムラをキャンセルできないために、転写ベルトの周方向で光沢ムラが発生しやすい構成においては精度が落ちる可能性がある。転写ベルトの場所による光沢ムラをキャンセルするために、転写ベルト上同一位置のトナーパッチ出力及び下地出力を測定し、トナーパッチ出力を同一位置の下地出力で正規化補正すると、より正確なトナー濃度測定が可能となる。

ただしこの方法によると、下地測定及びパッチ測定のために計２周以上ベルトを回転させる必要があるため、制御にかかる時間が延びてしまう。従って、必要に応じてどちらか一方を選択すると良く、本実施例においては前者の下地出力に代表値を用いる方式としている。ポリイミド樹脂ベルトや、表層にアクリルコートを施したＰＶｄＦ樹脂ベルトでは、使用による表層の状態変化が比較的小さく、本実施例においては、制御時間短縮のため、下地出力はベルトの一部の値を代表値として用いることが多い。次に、正規化補正後の値を濃度変換テーブルを用いて濃度値に変換する。濃度変換テーブルは、装置本体のＲＯＭ（不図示）に予め記憶してある。

ＳＴＥＰ８（Ｓ８）
画像階調制御（階調補正）を実施する。
以下、図７を用いて、画像階調制御（階調補正）の説明をする。なお、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、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おこなわれる。図７中、横軸は画像データを表している。また、縦軸は、濃度センサ４１の濃度検出値（ＳＴＥＰ５で算出）を表している。

また、図中●印は、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８各パッチに対する濃度センサ４１の検出濃度値を表している。次に、直線Ｔは、画像濃度制御の目標濃度階調特性をあらわす。本実施例では、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あらわしている。なお、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を通るようにスプライン補間をおこない算出される。

曲線Ｄで表される画像データと濃度の対応関係は、本制御で算出される階調補正テーブルに対応するものであり、曲線Ｄは補正前の階調特性γの目標階調特性Ｔに対する対称ポイントを求めることにより算出される。なお、階調補正テーブルの算出は、不図示の本体ＣＰＵで実行され、更に算出された階調補正テーブルは、不図示の本体メモリ（本実施例では不揮発性メモリを使用した）に記憶される。プリント画像の形成時は、画像データを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。

ここで、本実施例では画像形成装置停止中の中間転写ベルト停止位置を常に一定にすることで、中間転写ベルト上の巻き癖位置が特定され、結果としてベルト上の巻き癖位置が検出可能となる。ベルト上のパッチ検知位置が巻き癖位置と重ならないように画像濃度制御動作を行うことで、巻き癖起因のトナーパッチ濃度の誤検出を防止できるところに本実施例の特徴がある。画像形成動作のみならず、電源オン時の前回転、画像濃度制御、色ずれ補正制御後も常にベルト停止位置は一定とする。

上記中間転写ベルト２７の回転を伴うシーケンスは全て、中間転写ベルト一周回転に必要な駆動ローラ７１の回転数Ｒ（＝中間転写ベルト内径／駆動ローラ外径）の整数倍だけ駆動ローラ７１を回転させた後に回転終了させることで実現される。本実施例においては、上記のように駆動ローラ７１の回転数検知によって転写ベルトの回転を制御しているが、例えばベルト１周の回転時間の整数倍だけ時間ベルトを回転させた後にベルトを停止させることによっても実現可能である。

また別の例として、中間転写ベルト２７にマーキングをおこない、不図示のセンサによって前記マークを検知することでベルトの回転制御をおこなってもよい。ただし、上記した中間転写ベルト２７の各懸架ローラ間距離が一定（本実施例ではＬ１＝Ｌ２＝Ｌ３）の場合には、上記に当てはまらない。つまり、必ずしも中間転写ベルト２７を同一位置で止める必要がなく、上記中間転写ベルト一周あたりの駆動ローラ回転数Ｒの整数倍／３回転だけ駆動ローラ７１を回転させれば中間転写ベルト２７を止めてもよい。こうすると中間転写ベルト２７の回転を伴うシーケンスの時間短縮、画像形成装置の耐久性を向上させることが可能となる。本実施例では、懸架ローラを３本有する中間転写ベルト２７を例に説明しているが、懸架ローラの数は２本以上であればよい。

また、巻き癖位置予測手段として、中間転写ベルトの長期停止を検知して巻き癖の発生有無を予測する方法がある。巻き癖のつき方には時間との相関があり、ある時間以上停止した中間転写ベルトに生じた巻き癖は画像濃度制御に悪影響を与える。一例を図９に示す。φ１１のローラに、長さ４０ｍｍ、幅１５ｍｍの試験片をベルトテンション７．３５Ｎで巻きつけて保持し、それぞれの巻きつけ時間毎に軸から開放して、１０ｓｅｃ後に試験片の上方投影図の長さ（湾曲したベルトの開口の大きさ）を計測した。図９から、１時間程度の放置でも巻き癖が発生し始め、時間とともに巻き癖が大きくなっていくのがわかる。

従って、電源のオンオフに関わらず時間を計測可能なカウンタ又はタイマ等を有する画像形成装置においては、中間転写ベルトの長期停止検知に従った巻き癖位置検出を行い、その結果に応じて上記同様巻き癖位置を避けて一連の画像濃度制御動作を行っても良い。具体的には、設定された時間以上中間転写ベルトが停止した場合には、ベルト停止時の中間転写ベルトの懸架ローラへの懸架部を巻き癖位置と判断しこの位置を避けるようにする。さらには、中間転写ベルトの長期停止が一度発生した以降のみ、上記説明したような巻き癖位置予測あるいは巻き癖位置検知を行うような仕組みにすると、長期停止前の画像濃度制御の時間が短縮される。

ただし、上記の方式では使用とともに巻き癖の数が増えていく可能性があり、その場合には全ての巻き癖を避けて画像濃度制御を実施するのは困難である。従って少なくとも最大の巻き癖だけを避けて画像濃度制御を実施すると良い。この場合には、避けられない巻き癖が画像濃度制御に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、前述したように転写ベルト上同一位置のトナーパッチ出力及び下地出力を測定し、トナーパッチ出力を同一位置の下地出力で正規化補正する方式を採用することで、画像濃度制御の精度をできる限り保つようにする。このようにすると、制御時間が長くなる等の影響はあるものの、転写ベルトの場所による光沢ムラもキャンセルすることができる。

以上説明してきたように、巻き癖を回避して画像濃度制御を行うことにより、ベルト樹脂、樹脂の厚み、懸架ローラ径の選択肢を大きく広げることが可能である。本実施例でベルト基層に用いたＰＶｄＦ樹脂はヤング率が９００ＭＰａと低く、同じく転写ベルトによく用いられるポリイミドと比較すると局所的な応力集中などによりベルトの変形がおこりやすい。

上記した条件での変形に対してはベルト樹脂の厚みが厚い方が有利であるため、本実施例のように１２０μｍを超えるような厚みの樹脂ベルトを選択することも可能である。また、懸架ローラ径の大きさは、本体サイズの観点からはベルトにダメージを与えない範囲で小さいほうが望ましく、本実施例のような構成であれば、直径１５ｍｍ以下のローラを選択することも可能である。

巻き癖の発生する位置は上記方法により特定されるため、転写ベルト上の巻き癖部を避けて光量調整、濃度測定を含めた一連の画像濃度制御をおこなえるよう、各ＳＴＥＰのタイミングを設定する。こうすることにより、光量調整及びトナーパッチの濃度検知精度向上を図ることができる。
以上が、本実施例における画像濃度制御についての説明である。

上記で述べた本実施例構成により、従来と比較して図１０のような結果が得られた。画像濃度制御の失敗が発生しなくなり、濃度検知精度も大幅に向上している。

以上では画像濃度制御について述べてきたが、カラー画像形成装置では各色のトナーを正確に重ねあわせる色ずれ補正制御も重要な技術である。色ずれ補正制御は、画像濃度制御と同じく樹脂ベルト上の各色パッチの相対位置を検出することで実行される。反射光量を利用した色ずれ補正制御では、トナーパッチ部で正反射光量の低下を検知するため、パッチ以外の部分での光量の低下が起こると誤検知が生じる。従って、色ずれ補正を高精度に行うためには、巻き癖をある範囲に抑えるか、巻き癖を避けて制御を行う必要がある。

以下に示す第２の実施例では上記誤検知を生じさせるレベルの巻き癖が生じ得るため、画像濃度制御同様、色ずれ補正制御においても巻き癖位置を予測または検知し、かつその位置を避けるよう制御タイミングを決定している。実施例２では、従来の画像形成装置には巻き癖の観点で用いることができなかった厚みの大きな樹脂ベルトや外径の小さな中間転写ベルト懸架ローラを用いても画像濃度制御や色ずれ補正制御に影響を与えることなく、高品質な画像が得られる。

［実施例２］
本実施例の装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である静電搬送ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である（図示せず）。以下では上述した実施例１との違いを中心に説明する。

本実施例における感光体の帯電方式は、帯電ローラの芯金に放電開始電圧（約５５０Ｖ）以上のＤＣバイアスを印加するＤＣ帯電方式である。また、転写材へのトナー転写方式は、静電搬送ベルト上に静電吸着されプロセスステーションに搬送された転写材に感光体上のトナーを直接転写する直接転写方式である。また、静電搬送ベルトのクリーニング方式としては、転写材を搬送する通常動作時にはクリーニングが不要であることから、コストの面および静電搬送ベルトの耐久性の点で有利な静電回収方式を採用している。これはクリーニングブレードを用いず、ベルト上に残ったトナー等を感光ドラム上に静電的に逆転写させて回収する方式である。なお、前述した実施例１では、画像形成のための通常動作時も中間転写ベルト２７のクリーニングが必要であるためクリーニングブレードを採用している。
上記構成以外は実施例１とほぼ同様の構成である。以下では、実施例１との違いを中心に説明する。

実施例１では駆動ローラ７１の回転数から中間転写ベルト停止位置を予測して静電搬送ベルト停止を行うが、本実施例においては巻き癖位置を濃度センサ４１で検知することにより静電搬送ベルト停止位置を決定することも可能である。前述したように、巻き癖位置では濃度センサ４１と静電搬送ベルト（実施例１では中間転写ベルト２７）間の距離が小さくなり、検出される反射光量が大幅に変化するため、変化量の閾値を設けることで巻き癖位置の検出を行うことが可能である。この方法によれば、静電搬送ベルトへのマーキングや追加の光学式センサを使用する必要がなく、コスト面で有利となる。

また、本構成によれば、巻き癖だけでなくベルト上に発生したキズ等による反射光量変化も検知可能であり、ベルト周方向で最大の巻き癖や、巻き癖同様にキズを避けて画像濃度制御を行うことも可能である。光学式センサによる反射光量検知によれば、反射光量の変化量から巻き癖あるいはキズの大きさ、鋭さも検知可能であるため、例えば、ベルト１周の間の反射光出力最大変化位置を避けて画像濃度制御を行うことが可能となり、検知精度の向上を図ることができる。

さらには、本実施例においては静電クリーニング方式を用いており、画像濃度制御を精度よく行うためには、画像形成装置の画像濃度制御の一連の動作の最初に静電搬送ベルトのクリーニングを行うことが望ましい。その場合には、クリーニング動作と同時に巻き癖位置検知を行うことで、画像濃度制御の時間短縮を図ることが可能である。この点は、前述した実施例１においても同様のことが言える。

本発明に用いる画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 濃度センサ４１の概略構成を示す図である。 濃度センサ特性を説明する図である。 濃度センサ出力の正規化補正を説明する図である。 実施例１を説明するフローチャートである。 中間転写ベルト上のパッチパターンを説明する図である。 画像階調制御の説明図である。 巻き癖への懸架ローラ径とベルト膜厚の影響を説明する図である。 巻きつけ時間と巻き癖の程度の関係を説明する図である。 実施例１の効果を説明する図である。 巻き癖によるセンサ出力電圧の変化を示す図である。

符号の説明

１１…転写材
２１…給紙部
２２…感光体、感光ドラム
２３…注入帯電手段
２４…スキャナ部
２５…トナーカートリッジ
２６…現像手段
２７…中間転写ベルト
２８…転写ローラ
２９…クリーニング手段
３０…定着部
３１…定着ローラ
３２…加圧ローラ
３３，３４…ヒータ
４１…濃度センサ
７１…駆動ローラ
７２…テンションローラ
７３…対向ローラ

Claims (10)

1. 転写ベルトと、
   前記転写ベルトに対向配置された光学式センサと、
   前記転写ベルト上に特定の検知用トナー像を形成する手段と、
   前記検知用トナー像と転写ベルトの地肌との光反射特性を前記光学式センサにより検出し、その検出結果から前記検知用トナー像のトナー量または位置を算出する手段と、
   前記算出トナー量または位置に応じて画像形成条件を制御する手段と、
   前記転写ベルトの巻き癖量を検出する手段とを有し、
   前記検知用トナー像のトナー量または位置の算出動作を、前記転写ベルトの巻き癖を有する位置を避けて行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 転写材担持体と、
   前記転写材担持体に対向配置された光学式センサと、
   前記転写材担持体上に特定の検知用トナー像を形成する手段と、
   前記検知用トナー像と前記転写材担持体の地肌との光反射特性を前記光学式センサにより検出し、その検出結果から前記検知用トナー像のトナー量または位置を算出する手段と、
   前記算出トナー量または位置に応じて画像形成条件を制御する手段と、
   前記転写材担持体の巻き癖量を検出する手段とを有し、
   前記検知用トナー像のトナー量または位置の算出動作を、前記転写材担持体の巻き癖を有する位置を避けて行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の地肌の検知を、前記検知用トナー像の検知位置に相当する位置で行う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. 前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の回転開始から回転停止までの間に、前記転写ベルトはｍ回転することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。ただし、ｍは任意の正の整数である。
5. 前記転写ベルトまたは前記転写材担持体はｎ個の懸架ローラにより懸架され、前記各懸架ローラ間の距離が一定である場合、前記転写ベルトの回転開始から回転停止までの間に前記転写ベルトはｍ／ｎ回転することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。ただし、ｍは任意の正の整数であり、ｎは２以上の整数である。
6. 前記光学センサによって前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の巻き癖量を検知する巻き癖検知を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記画像形成装置は主電源のオン、オフに関わらず前記転写ベルトの停止時間を計測可能なカウンタまたはタイマを有して、設定された時間以上前記ベルトが停止した場合には、ベルト停止時の前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の前記懸架ローラへの懸架部を避けて、前記検知用トナー像のトナー量、または、転写ベルトまたは前記転写材担持体の地肌の測定を行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記トナー量算出を含む、画像形成装置の画像濃度制御の一連の動作の最初に、前記転写ベルトまたは前記転写材担持体のクリーニングを行い、前記光学センサによる前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の巻き癖検知を、該クリーニング動作中に行うことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の厚みは、１２０μｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記転写ベルトまたは前記転写材担持体の材質は、ポリイミドまたはＰＶｄＦであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。
    

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