JP2008164656A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度補正時における基準画像の検知精度を高めるとともに、連続印刷中における補正時間を短縮可能であり、且つ装置の小型化も可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】基準画像検知ユニット２１は矢印ＡＡ′方向に移動可能であり、基準画像検知用ローラ２５、濃度検知センサ２６、ローラクリーナ２７を含む構成である。基準画像検知用ローラ２５を回転しながら中間転写ベルト８に接触させるとともに転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト８上の基準画像が基準画像検知用ローラ２５上に転写される。次に、基準画像検知用ローラ２５を中間転写ベルト８から離間させて所定量回転することにより、基準画像を濃度検知センサ２６に対向する位置まで移動させる。そして、基準画像検知用ローラ２５の回転を停止して濃度検知センサ２６により基準画像の濃度を検知する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真法を用いた画像形成装置に関し、特にタンデム型カラー画像形成装置における出力画像の濃度調整方法に関するものである。

従来のタンデム型カラー画像形成装置の構成を図１２に示す。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１２では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、駆動手段（図示せず）により図１２において時計回りに回転しながら各画像形成部に隣接して移動する中間転写ベルト８上に順次転写（一次転写）された後、二次転写ローラ９において用紙Ｐ上に一度に転写（二次転写）され、さらに、定着部７において用紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１２において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ対１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、その両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。また、二次転写ローラ９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのブレード状のベルトクリーナ１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向配置された現像ローラ（現像剤担持体）を備え、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄの現像ローラにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、中間転写ベルト８に所定の転写電圧で電界が付与された後、一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、従動ローラ１０、駆動ローラ１１及びテンションローラ２０に掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、用紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、中間転写ベルト８とのニップ部（二次転写ニップ部）において用紙Ｐ上にフルカラー画像が二次転写される。トナー像が転写された用紙Ｐは定着部７へと搬送される。

定着部７に搬送された用紙Ｐは、定着ローラ対１３のニップ部（定着ニップ部）を通過する際に加熱及び加圧されてトナー像が用紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。用紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、用紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した用紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、用紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により用紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、画像濃度を適正に設定するためのモード（以下、キャリブレーションモードという）が設定されると、トナー担持体上に直接トナーを転写してパッチ画像（基準画像）を形成し、そのトナー量を検出して濃度補正を行う。例えば、図１２に示したタンデム型フルカラー画像形成装置の場合、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各画像形成部により中間転写ベルト上に各色の濃度補正用基準画像が形成され、検知手段により基準画像の濃度を検知して濃度補正を行う。また、搬送ベルトに用紙を担持して各画像形成部に順次搬送する直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置の場合は、搬送ベルト上に形成された基準画像の濃度を検知して濃度補正を行う。

画像濃度の調整方法としては、検知された基準画像の濃度に基づいて感光体の帯電電位、現像バイアス電位、或いは露光ユニットによる露光量を調整する方法等が挙げられるが、現像バイアスの特性値を調整する方法が一般的であり、例えば直流バイアスに交流バイアスを重畳した現像バイアスを用いる場合は、直流成分電圧（Ｖｄｃ）、交流成分のピークツーピーク値（Ｖｐｐ）、交流波形１周期に対するプラス側波形の時間の割合（Ｄｕｔｙ比）、周波数（ｆ）のいずれか１つ以上を変化させる。

しかし、基準画像が形成される中間転写ベルト或いは搬送ベルトは誘電体樹脂や弾性体で形成されており、一般に表面の光反射率が小さいためトナー濃度を高感度で検知できなかった。また、クリーニング部材や転写ローラ等の摺擦によりベルト表面の平滑性が全体に又は部分的に低下して、さらに光反射率の低下やばらつきが発生するという問題点もあった。

そこで、ベルトの表面状態の影響を受けることなく、常に正確なトナー濃度検知を行う方法が提案されており、特許文献１には、ベルト表面の残留トナーを除去するクリーニングローラを兼ねた金属製のパッチ検知用ローラを用いて、ベルト表面からパッチ検知用ローラにパッチ画像を転写した後、濃度検知センサで検知する画像形成装置が開示されている。この方法によれば、光反射率が高く表面状態の変化しない金属ローラ表面のパッチ画像の濃度を検知するため、長期間の使用においても高感度の濃度検知が可能となり、濃度補正を精度良く行うことができる。

しかしながら、特許文献１の方法では、パッチ検知用ローラが常にベルト表面に接触して回転しているため、ローラの周方向に形成されたパッチ画像の濃度をローラの回転に合わせて順次検知することとなる。即ち、補正時間はローラの回転速度に依存するため補正時間を短縮することはできなかった。また、連続印刷中に濃度補正を実行する場合には紙間にパッチ画像を形成することとなるが、複数の階調、或いは複数色のパッチ画像を形成するためは紙間を長くする必要があり、印刷効率が低下するという問題点もあった。さらに、多数のパッチ画像を形成する場合はパッチ検知用ローラの径が大きくなり、装置の小型化、省スペース化の妨げとなってしまう。
特開２００３−２４１４７１号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、濃度補正時における基準画像の検知精度を高めるとともに、連続印刷中における補正時間を短縮可能であり、且つ装置の小型化も可能な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本発明は、像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、各像担持体上に現像されたトナー像が順次積層される中間転写ベルトと、該中間転写ベルト上に積層されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記中間転写ベルト上に形成された基準画像のトナー付着量に基づいて画像濃度の制御を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記中間転写ベルトに対し接触及び離間する基準画像検知用ローラと、該基準画像検知用ローラに対向配置され前記基準画像検知用ローラの軸方向に往復移動可能な濃度検出手段とが設けられており、前記制御手段は、前記基準画像検知用ローラを回転しながら前記中間転写ベルトに接触させて前記中間転写ベルト上に形成された基準画像を転写した後、前記基準画像検知用ローラを前記中間転写ベルトから離間して回転を停止し、前記基準画像検知用ローラ上に転写された基準画像を前記濃度検出手段により軸方向に走査してトナー付着量を検知することを特徴としている。

また本発明は、像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、該画像形成部に記録媒体を順次搬送する搬送ベルトと、各像担持体上に現像されたトナー像を記録媒体上若しくは前記搬送ベルト上に転写する転写手段と、前記搬送ベルト上に形成された基準画像のトナー付着量に基づいて画像濃度の制御を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記搬送ベルトに対し接触及び離間する基準画像検知用ローラと、該基準画像検知用ローラに対向配置され前記基準画像検知用ローラの軸方向に往復移動可能な濃度検出手段とが設けられており、前記制御手段は、前記基準画像検知用ローラを回転しながら前記搬送ベルトに接触させて前記搬送ベルト上に形成された基準画像を転写した後、前記基準画像検知用ローラを前記搬送ベルトから離間して回転を停止し、前記基準画像検知用ローラ上に転写された基準画像を前記濃度検出手段により軸方向に走査してトナー付着量を検知することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記基準画像検知用ローラは、前記濃度検出手段により基準画像のトナー付着量が検知された後、前記中間転写ベルト若しくは前記搬送ベルトに対し回転しながら接触して基準画像をベルト表面に再転写することを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記基準画像は、連続画像形成中は紙間において形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記基準画像は、前記濃度検出手段の主走査方向に階調を有する複数のパッチ画像であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、複数色の前記基準画像を、前記基準画像検知用ローラの回転方向において隣接するように配列したことを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、基準画像の下地として表面性に優れた基準画像検知用ローラを使用するため、中間転写ベルトの表面性に関係なく基準画像の濃度検知が長期間に亘って感度良く且つ安定して行われ、濃度補正精度を高いレベルに維持することができる。また、基準画像検知用ローラを中間転写ベルトから離間した後、濃度検出手段によって基準画像をローラの軸方向に走査するため、基準画像の濃度検知が迅速に行われ、濃度補正時間も短縮できる。

また、本発明の第２の構成によれば、基準画像の下地として表面性に優れた基準画像検知用ローラを使用するため、搬送ベルトの表面性に関係なく基準画像の濃度検知が長期間に亘って感度良く且つ安定して行われ、濃度補正精度を高いレベルに維持することができる。また、基準画像検知用ローラを搬送ベルトから離間した後、濃度検出手段によって基準画像をローラの軸方向に走査するため、基準画像の濃度検知が迅速に行われ、濃度補正時間も短縮できる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成の画像形成装置において、基準画像のトナー付着量を検知した後、基準画像検知用ローラを中間転写ベルト若しくは搬送ベルトに対し回転しながら接触させて基準画像をベルト表面に再転写することにより、基準画像検知用ローラから基準画像を除去する手段や除去された廃トナーを搬送する手段を設ける必要がなくなる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成の画像形成装置において、連続画像形成中に濃度補正が実行された場合は基準画像が紙間に形成されることにより、連続印刷を中断することなく濃度補正を行い、補正結果を直ちにフィードバックすることができる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の画像形成装置において、基準画像を濃度検出手段の主走査方向に階調を有する複数のパッチ画像で構成することにより、濃度検出手段による１回の走査で各階調のパッチ画像のトナー付着量を検知可能となり、各階調でのトナー付着量を考慮した精度の高い濃度補正を迅速に行うことができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成の画像形成装置において、複数色の基準画像を基準画像検知用ローラの回転方向に隣接するように配列することにより、基準画像をベルト進行方向においてコンパクトに形成することができ、印刷速度を落として紙間を広げ、基準画像の形成スペースを確保する必要がなくなる。また、基準画像が基準画像検知用ローラ上に転写されたときローラの周方向においてもコンパクトとなるため、基準画像検知用ローラの小径化が可能となり、装置の省スペース化にも寄与する。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の構成を示す側面断面図である。従来例の図１２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態においては、中間転写ベルト８に沿って配置された感光体ドラム１ａ〜１ｄのうち最下流側に配置された感光体ドラム１ｄよりも下流側、且つ二次転写ローラ９よりも上流側に、中間転写ベルト８上に形成された基準画像を分離して検知する基準画像検知ユニット２１と、基準画像を基準画像検知ユニット２１内の基準画像検知用ローラ２５（図２参照）上に転写する基準画像転写ローラ２３とが配置されている。また、ブレード状のベルトクリーナに代えてローラ状のベルトクリーナ１９が従動ローラ１０に対向配置されている。他の部分の構成、及び画像形成プロセスについては従来例の図１２と同様であるため説明を省略する。

図２は、第１実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の中間転写ベルト周辺の構成を示す側面断面図であり、図３（ａ）は、基準画像検知ユニットの拡大断面図、図３（ｂ）は、基準画像検知用ローラと濃度検知センサとの配置関係を図３（ａ）の矢印Ｂ方向から見た側面図である。基準画像検知ユニット２１は、図２の矢印ＡＡ′方向に移動可能であり、中間転写ベルト８上の基準画像が転写される基準画像検知用ローラ２５と、基準画像検知用ローラ２５に対向配置される濃度検知センサ２６と、基準画像検知用ローラ２５の回転方向において濃度検知センサ２６の下流側に配置されるローラクリーナ２７とを含む構成である。なお、図２では帯電器２ａ〜２ｄ、クリーニング部５ａ〜５ｄは記載を省略している。

図３（ａ）に示すように、基準画像検知用ローラ２５は一部が基準画像検知ユニット２１のハウジングから露出しており、基準画像検知ユニット２１を矢印Ａ方向に移動させ、トナーと逆極性の転写バイアスが印加された基準画像検知用ローラ２５を矢印方向に回転しながら中間転写ベルト８に接触させることにより、中間転写ベルト８上の基準画像が基準画像検知用ローラ２５上に転写される。

そして、基準画像が転写された基準画像検知用ローラ２５を中間転写ベルト８から離間しながら更に所定量（図３（ａ）では半回転）回転させることにより、基準画像は濃度検知センサ２６に対向する位置まで移動する。ここで、基準画像検知用ローラ２５の回転を停止して濃度検知センサ２６により基準画像の濃度を検知する。図３（ｂ）に示すように、濃度検知センサ２６はセンサ駆動モータ３５（図４参照）によりセンサスライダ２９に沿ってスライド可能となっており、基準画像検知用ローラ２５の軸方向（図の矢印方向）に移動（走査）しながら基準画像検知用ローラ２５上の基準画像の濃度を検知する。

濃度検知センサ２６は、基準画像検知用ローラ２５上に転写された基準画像に測定光を照射し、基準画像からの反射光量を検出する。検出結果は受光出力信号として後述する制御部３２に送信される。濃度検知センサ２６としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサが用いられる。基準画像検知用ローラ２５上の基準画像の濃度を測定する際は、発光素子から基準画像に対し測定光を射出すると、測定光はトナーによって反射される光、及びローラ表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーの付着量が多い場合には、ローラ表面への光の入射がトナーによって遮光されるので、ローラ表面からの反射光も少なくなって受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にローラ表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色の基準画像の濃度を検知し、予め定められた標準濃度と比較して、感光体の帯電電位、現像バイアスの特性値、或いは露光ユニットによる露光量等を調整することにより、各色について濃度補正が行われる。

基準画像検知用ローラ２５は、長期間に亘ってトナー濃度を高感度で検知するために、表面性が変化せず、且つ表面の反射率が大きいものが好ましい。例えば、表面が平滑化された金属製のローラや、中間転写ベルト８側への転写バイアスのリークを防ぐために金属ローラの表面に高抵抗塗料をコーティングしたものが好適に用いられる。

濃度検知センサ２６を往復移動する駆動機構としては、ピニオンギヤとラック、或いは駆動ワイヤとプーリを用いたスライド機構等の、従来公知の種々の構成を用いることができる。センサ駆動モータ３５としては、パルス制御により濃度検知センサ２６の位置を正確に検知可能なステッピングモータを用いることが好ましい。なお、濃度検知センサ２６の位置を検知する位置検知センサを別途設けても良い。

濃度検知センサ２６による濃度検知が終了した後、基準画像検知用ローラ２５は再び矢印方向に回転し、ローラ表面の基準画像がローラクリーナ２７により掻き落とされる。掻き落とされたトナーは廃トナーとなって基準画像検知ユニット２１内に堆積し、搬送スパイラル２８によりユニット外部の廃トナー容器（図示せず）に回収、貯留される。なお、クリーニング部５ａ〜５ｄ（図１参照）、及びベルトクリーナ１９によって各感光体ドラム１ａ〜１ｄ或いは中間転写ベルト８から除去された廃トナーも同様に廃トナー容器に回収される。

図４は、本発明の画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。図１〜図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７、中間転写ベルト８、二次転写ローラ９、基準画像検知ユニット２１、画像入力部３０、ＡＤ変換部３１、制御部３２、記憶部３３、操作パネル３４、及びユニット駆動モータ３７等を含む構成である。

画像入力部３０は、画像形成装置１００がカラー複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される画像読取部であり、画像形成装置１００が図１に示すようなカラープリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部３０より入力された画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、記憶部３３内の画像メモリ４０に送出される。

記憶部３３は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像入力部３０から入力され、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３２に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３２の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、ＲＡＭ４１（或いはＲＯＭ４２）には、濃度検知センサ２６の出力値とトナー付着量との関係がトナー付着量データとして記憶されており、トナー付着量から決定されるトナー濃度と、帯電量、現像バイアスの特性値、或いは露光量等の、濃度補正に用いる各パラメータ値とを関連づけて記憶した補正テーブルが格納されている。

なお、濃度補正に用いる各パラメータ値は、制御部３２において濃度検知センサ２６の出力値を用いてその都度演算しても良いが、制御部３２の処理負荷を軽減するために、ＲＡＭ４１（或いはＲＯＭ４２）に予めテーブル化して格納しておくことが好ましい。

操作パネル３４は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３３にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

ユニット駆動モータ３７は、ギヤ列或いは偏心カム等の駆動力伝達手段を介して基準画像検知ユニット２１に駆動力を供給し、基準画像検知ユニット２１を図２の矢印ＡＡ′方向に往復移動させる。この往復移動により基準画像検知用ローラ２５が中間転写ベルト８に対し接触及び離間する。

制御部３２は、例えば中央処理装置（ＣＰＵ）であり、設定されたプログラムに従って画像入力部３０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７、基準画像検知ユニット２１、ユニット駆動モータ３５、及び用紙カセット１６（図１参照）からの用紙Ｐの搬送等を全般的に制御するとともに、画像入力部３０で読み取られた画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット４は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。

さらに制御部３２は、操作パネル３４のキー操作によりキャリブレーションモードが入力されると、濃度検知センサ２６により検出された受光信号を受信し、記憶部３３に記憶されたトナー付着量データに基づいてトナー付着量の算出を行う機能、算出されたトナー付着量に基づいて基準画像の濃度を決定し、予め定められた標準濃度と比較して画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの画像形成条件のうち少なくとも一つを調整することにより、各色について濃度補正を行う機能を有している。なお、キャリブレーションモードは、装置の電源ＯＮ時や所定枚数の画像形成処理が終了した時にも自動的に設定されるようにしてもよい。

図１のようなタンデム型のカラー画像形成装置による画像形成では、画像形成プロセスにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に基準画像形成用のトナー像が形成される。形成されたトナー像が一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより中間転写ベルト８上の所定位置に転写され、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色の濃度補正用基準画像が形成される。

濃度補正用基準画像の一例を図５及び図６に示す。図５はモノクロ印刷時に中間転写ベルト上に形成されるブラックの基準画像を示しており、中間転写ベルト８を図２の下側から見た状態を示している。連続印刷中にキャリブレーションモードが設定されると、画像形成部Ｐｄにおいて中間転写ベルト８上の進行方向に対し垂直方向に最も濃色の画像（Ｂ１）から最も淡色の画像（Ｂ５）まで５段階の濃度のパッチ画像Ｂ１〜Ｂ５からなる基準画像Ｂが中間転写ベルト８上のフルカラー画像Ｘの隙間（紙間）に形成される。

隣接するパッチ画像は、境界において濃度が変化するようにそれぞれ単色で形成されている。この基準画像Ｂが基準画像検知用ローラ２５に転写され、パッチ画像Ｂ１〜Ｂ５がローラ軸方向（濃度検知センサ２６の主走査方向）に一列に並ぶ。そして、濃度検知センサ２６がパッチ画像Ｂ１〜Ｂ５上を走査して受光信号の出力値を検出し、検出結果に基づいて各パッチ画像のトナー付着量（画像濃度）を算出し、標準濃度と比較してモノクロ（ブラック）画像の濃度補正を実行する。

図６はカラー印刷時の基準画像を示しており、キャリブレーションモードが設定されると、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、右端からマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｂ）の各色の基準画像Ｍ〜Ｂが中間転写ベルト８上の進行方向において隣接するように順次形成される。各基準画像Ｍ〜Ｂは、モノクロ印刷の場合と同様に、最も濃色の画像から最も淡色の画像までの５段階の濃度のパッチ画像で構成されている。これらの基準画像Ｍ〜Ｂが基準画像検知用ローラ２５に転写され、各基準画像Ｍ〜Ｂがローラ周方向（濃度検知センサ２６の副走査方向）に一列に並ぶ。そして、濃度検知センサ２６が各基準画像Ｍ〜Ｂ上を走査して受光信号の出力値を検出する。

具体的には、図６のように基準画像Ｂ〜Ｍが形成されている場合は、ベルト進行方向の下流側から基準画像Ｂ、Ｙ、Ｃ、Ｍの順に基準画像検知用ローラ２５上に転写されるため、基準画像検知用ローラ２５の回転方向最下流側の基準画像Ｂを濃度検知センサ２６に対向させて走査した後、濃度検知センサ２６を走査開始位置に戻すとともに、基準画像検知用ローラ２５を所定量回転して次の基準画像Ｙを濃度検知センサ２６に対向させて走査し、以下、基準画像Ｃ、Ｍについても同様に走査して出力値を制御部３２に送信する。制御部３２は、検出結果に基づいて各パッチ画像のトナー付着量（画像濃度）を算出し、標準濃度と比較して各色の濃度補正を実行する。

次に、第１実施形態の画像形成装置における濃度補正制御について説明する。図７は、第１実施形態の画像形成装置の濃度補正手順を示すフローチャートである。図１〜図４、及び図６を参照しながら、図７のステップに従い連続印刷中におけるキャリブレーションの実行手順について説明する。なお、ここではカラー印刷時の濃度補正を例に挙げて説明するが、モノクロ印刷時の濃度補正についても全く同様の手順で行われる。

連続印刷中にキャリブレーションモードが実行されて濃度補正が開始されると（ステップＳ１）、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された基準画像が中間転写ベルト８上の紙間に順次転写されて濃度補正用基準画像Ｍ、Ｃ、Ｙ、及びＢ（図６参照）が形成される（ステップＳ２）。次に、基準画像Ｍ〜Ｂの搬送タイミングに合わせて基準画像検知ユニット２１を上昇させ（ステップＳ３）、所定の転写バイアスが印加された基準画像検知用ローラ２５を回転させながら、中間転写ベルト８上の基準画像Ｍ〜Ｂに接触させて基準画像Ｍ〜Ｂを基準画像検知用ローラ２５上に転写する（ステップＳ４）。

そして、基準画像検知ユニット２１を下降させて（ステップＳ５）基準画像検知用ローラ２５を中間転写ベルト８から離間させ、基準画像Ｂが濃度検知センサ２６に対向する位置で基準画像検知用ローラ２５の回転を停止する。次いで、濃度検知センサ２６により基準画像Ｂを構成する各パッチ画像上を所定速度で走査する。以下、基準画像検知用ローラ２５を所定量回転させて基準画像Ｙ〜Ｍを濃度検知センサ２６に順次対向させて同様に走査した後、濃度検知センサ２６の出力値に基づいて各パッチ画像のトナー付着量（トナー濃度）を検知する（ステップＳ６）。検知されたトナー濃度は制御部３２においてそれぞれ標準濃度と比較され（ステップＳ７）、各トナー濃度と標準濃度との濃度差の平均値が算出される。

この平均値に応じて濃度補正に用いるパラメータ値が記憶部３３内の補正テーブルから読み出され、制御部３２はパラメータ値を変更する制御信号を送信して濃度補正を実行する（ステップＳ８）。その後、基準画像検知用ローラ２５が再び回転し、ローラクリーナ２７により基準画像Ｍ〜Ｂが除去されて（ステップＳ９）濃度補正が終了する。

上記手順で濃度補正を行うことにより、基準画像の下地として表面性に優れた金属製の基準画像検知用ローラ２５を使用するため、基準画像の濃度検知が長期間に亘って感度良く且つ安定して行われ、濃度補正精度を高いレベルに維持することができる。

また、各基準画像Ｍ〜Ｂは中間転写ベルト８の幅方向に階調を有する複数のパッチ画像で構成されるため、基準画像Ｍ〜Ｂを中間転写ベルト８の進行方向においてコンパクトに形成することができる。そのため、印刷速度を落として紙間を広げ、基準画像の形成スペースを確保する必要がなくなり、基準画像検知用ローラ２５上に転写された基準画像はローラの軸方向にスライドする濃度検知センサ２６によって迅速に濃度検知が行われるため補正時間も短縮できる。即ち、連続印刷中の画像処理効率を低下させることなく短時間で濃度補正を行うことができる。

さらに基準画像Ｍ〜Ｂは、基準画像検知用ローラ２５の回転方向に隣接するように配置されるため、基準画像検知用ローラ２５上に転写されたときローラの周方向においてコンパクトとなる。これにより、基準画像検知用ローラ２５の小径化が可能となって装置の省スペース化にも寄与する。

なお、ここでは連続印刷時にキャリブレーションが実行された場合について説明したが、装置の電源オン時やスリープモードからの復帰時など、連続印刷時以外にキャリブレーションが実行される場合についても全く同様に濃度補正を行うことができる。その場合は中間転写ベルト８上の任意の位置に基準画像Ｍ〜Ｂを形成し、基準画像検知用ローラ２５上に転写すれば良い。

図８は、本発明の第２実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の中間転写ベルト周辺の構成を示す側面断面図であり、図９は、第２実施形態の画像形成装置に用いられる基準画像検知ユニットの断面拡大図である。第１実施形態の図２及び図３と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施形態においては、基準画像検知ユニット２１内にはローラクリーナ２７及び搬送スパイラル２８が設けられておらず、濃度検知が行われた後の基準画像を、基準画像検知用ローラ２５から中間転写ベルト８上に再転写することを特徴としている。

次に、第２実施形態の画像形成装置における濃度補正制御について説明する。図１０は、第２実施形態の画像形成装置の濃度補正手順を示すフローチャートである。図８及び図９を参照しながら、図１０のステップに従い連続印刷中におけるキャリブレーションの実行手順について説明する。

濃度補正開始から基準画像Ｍ〜Ｂが形成され、濃度補正が行われるまでの手順（ステップＳ１〜Ｓ８）は第１実施形態の図７と同様であるため説明を省略する。本実施形態では、濃度検知が終了した後、再び基準画像検知ユニット２１を上昇させ（ステップＳ９）、トナーと同極性の転写バイアスを印加した状態で基準画像検知用ローラ２５を回転させながら中間転写ベルト８に接触させることにより、基準画像Ｍ〜Ｂを中間転写ベルト８上に再転写する（ステップＳ１０）。

これにより、基準画像検知ユニット２１にローラクリーナ２７及び搬送スパイラル２８を設ける必要がなくなり、基準画像検知ユニット２１の構成が簡単なものとなる。また、中間転写ベルト８に再転写された基準画像はベルトクリーナ１９により除去されるため、廃トナーの搬送経路も簡素化される。

なお、基準画像Ｍ〜Ｂを中間転写ベルト８上に再転写するタイミングは、画像形成が連続している場合はいずれかの紙間に再転写しても良いし、全ての画像形成が終了した後に再転写しても良い。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記各実施形態においては、トナー担持体の一例である中間転写ベルト８上に各色のトナー像を順次積層して形成されたフルカラー画像を用紙Ｐ上に一度に転写する中間転写方式のタンデム型カラー画像形成装置について説明したが、本発明は、図１１に示すような、搬送ベルト５０に担持されて搬送される用紙Ｐ上に各色のトナー像を順次転写する直接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置においても全く同様に適用可能である。

図１１では、搬送ベルト５０上に形成された基準画像のトナー付着量を測定する場合、基準画像検知ユニット２１を上下に移動させて基準画像検知用ローラ２５上に基準画像を転写した後、濃度検知センサ２６（図３参照）によるローラ軸方向への走査で濃度検知を行うことにより、連続印刷中に濃度補正を行う場合でも画像処理効率を低下させることなく、長期間に亘って濃度補正を精度良く安定して実行可能となる。

また、上記各実施形態では、基準画像検知ユニット２１全体が移動することにより基準画像検知用ローラ２５が中間転写ベルト８若しくは搬送ベルト５０に対し接触及び離間する構成としたが、基準画像検知ユニット２１内の基準画像検知用ローラ２５が独立して移動する構成としても良い。しかし、基準画像検知用ローラ２５と濃度検知センサ２６との配置関係が変動して検知精度が低下する可能性があるため、基準画像検知用ローラ２５と濃度検知センサ２６とを一体として移動させることが好ましい。

本発明は、中間転写ベルト若しくは搬送ベルトに対し接触及び離間する基準画像検知用ローラと、該基準画像検知用ローラに対向配置され基準画像検知用ローラの軸方向に往復移動可能な濃度検出手段とが設けられており、濃度補正を行う場合は基準画像検知用ローラを回転しながらベルト上に形成された基準画像に接触させて基準画像検知用ローラ上に転写した後、基準画像検知用ローラをベルト表面から離間して回転を停止し、基準画像検知用ローラ上に転写された基準画像を濃度検出手段により軸方向に走査してトナー付着量を検知するカラー画像形成装置である。

これにより、中間転写ベルト若しくは搬送ベルトの表面性に関係なく濃度補正精度を高いレベルに維持するとともに、濃度補正時間も短縮可能なカラー画像形成装置を提供することができる。

また、基準画像のトナー付着量を検知した後、基準画像をベルト表面に再転写することとしたので、基準画像検知用ローラから基準画像を除去する手段や除去された廃トナーを搬送する手段を設ける必要がなくなり、構成が簡単になるとともに、廃トナーの回収経路も簡素化することができる。

また、連続画像形成時には基準画像を紙間に形成したので、印刷効率を低下させることなく濃度補正を実行して濃度補正結果を直ちにフィードバック可能となる。さらに、基準画像を濃度検出手段の主走査方向に階調を有する複数のパッチ画像で構成し、複数色の基準画像を基準画像検知用ローラの回転方向において隣接するように配列したので、印刷速度を落とすことなく各階調でのトナー付着量を考慮した濃度補正を実行可能となる。また、基準画像検知用ローラの小径化が可能となり、装置の省スペース化にも寄与する。

は、本発明の第１実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の全体構成を示す側面断面図である。 は、第１実施形態の画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す側面図である。 は、第１実施形態の画像形成装置に用いられる基準画像検知ユニットの拡大図（図３（ａ））及び基準画像検知用ローラと濃度検知センサとの配置関係を示す側面図（図３（ｂ））である。 は、第１実施形態のカラー画像形成装置の制御経路を示すブロック図である。 は、濃度補正用基準画像の一例（モノクロ印刷時）を示す概略図である。 は、濃度補正用基準画像の一例（カラー印刷時）を示す概略図である。 は、第１実施形態の画像形成装置における濃度補正手順を説明するフローチャートである。 は、本発明の第２実施形態の画像形成装置における中間転写ベルト周辺の構成を示す側面図である。 は、第２実施形態の画像形成装置に用いられる基準画像検知ユニットの拡大図である。 は、第２実施形態の画像形成装置における濃度補正手順を説明するフローチャートである。 は、本発明を直接転写式のタンデム型カラー画像形成装置に適用した例を示す側面断面図である。 は、従来のタンデム型カラー画像形成装置の全体構成を示す側面断面図である。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
２ａ〜２ｄ 帯電器
３ａ〜３ｄ 現像ユニット
４ 露光ユニット
５ａ〜５ｄ クリーニング部
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラ
７ 定着部
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラ
２１ 基準画像検知ユニット
２３ 基準画像転写ローラ
２５ 基準画像検知用ローラ
２６ 濃度検知センサ（濃度検出手段）
２７ ローラクリーナ
２８ 搬送スパイラル
２９ センサスライダ
３２ 制御部（制御手段）
３３ 記憶部
３４ 操作パネル
３５ ユニット駆動モータ
５０ 搬送ベルト
１００ 画像形成装置

Claims (6)

1. 像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、各像担持体上に現像されたトナー像が順次積層される中間転写ベルトと、該中間転写ベルト上に積層されたトナー像を記録媒体上に転写する転写手段と、前記中間転写ベルト上に形成された基準画像のトナー付着量に基づいて画像濃度の制御を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトに対し接触及び離間する基準画像検知用ローラと、該基準画像検知用ローラに対向配置され前記基準画像検知用ローラの軸方向に往復移動可能な濃度検出手段とが設けられており、
   前記制御手段は、前記基準画像検知用ローラを回転しながら前記中間転写ベルトに接触させて前記中間転写ベルト上に形成された基準画像を転写した後、前記基準画像検知用ローラを前記中間転写ベルトから離間して回転を停止し、前記基準画像検知用ローラ上に転写された基準画像を前記濃度検出手段により軸方向に走査してトナー付着量を検知することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、該画像形成部に記録媒体を順次搬送する搬送ベルトと、各像担持体上に現像されたトナー像を記録媒体上若しくは前記搬送ベルト上に転写する転写手段と、前記搬送ベルト上に形成された基準画像のトナー付着量に基づいて画像濃度の制御を行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記搬送ベルトに対し接触及び離間する基準画像検知用ローラと、該基準画像検知用ローラに対向配置され前記基準画像検知用ローラの軸方向に往復移動可能な濃度検出手段とが設けられており、
   前記制御手段は、前記基準画像検知用ローラを回転しながら前記搬送ベルトに接触させて前記搬送ベルト上に形成された基準画像を転写した後、前記基準画像検知用ローラを前記搬送ベルトから離間して回転を停止し、前記基準画像検知用ローラ上に転写された基準画像を前記濃度検出手段により軸方向に走査してトナー付着量を検知することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記基準画像検知用ローラは、前記濃度検出手段により基準画像のトナー付着量が検知された後、前記中間転写ベルト若しくは前記搬送ベルトに対し回転しながら接触して基準画像をベルト表面に再転写することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記基準画像は、連続画像形成中は紙間において形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記基準画像は、前記濃度検出手段の主走査方向に階調を有する複数のパッチ画像であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 複数色の前記基準画像を、前記基準画像検知用ローラの回転方向において隣接するように配列した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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