JP2008292920A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリブレーション実行時の濃度補正を高精度に行うとともに、キャリブレーションの実行時間も短縮し、且つキャリブレーション後のクリーニング不良も防止可能なタンデム型カラー画像形成装置を提供する。
【解決手段】各色の濃度補正用基準画像ｙ〜ｂは、先端（図９の左側）から後端にかけて最も濃度の高いパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように形成されており、隣接する基準画像ｙ〜ｂにおいては後端側と先端側の一部（ここでは３段階分）のパッチ画像が重なるように中間転写ベルト８上に転写されている。重なり部分のトナー厚は、クリーニングブレード１９により除去可能な最大厚さよりも小さくなるように設定されている。
【選択図】図９

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及び色ずれ補正方法に関するものである。

電子写真プロセスを用いたカラー画像形成装置においては、画像濃度及びレジストレーション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、そのトナー量及び基準位置からのずれ量を検出して濃度及び色ずれ補正を行う。例えばタンデム型フルカラー画像形成装置の場合、イエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各画像形成部により搬送ベルト或いは中間転写ベルト上に各色の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及び位置を検知して濃度及び色ずれ補正を行う。

画像濃度の調整方法としては、検知された画像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）のいずれかを変化させる。

しかし、基準画像が形成される搬送ベルト或いは中間転写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。この検知精度の低下は色ずれ補正用の基準画像の検知においても生じるが、特に高精度な検知が必要となる濃度補正用の基準画像の検知において問題となっていた。

そこで、濃度及び色ずれ補正の精度を高める方法が提案されており、例えば特許文献１には、レジずれ（色ずれ）補正に先立って画像濃度補正を行い、濃度補正の結果をフィードバックして色ずれ補正を行うことにより、色ずれ測定用パターン画像（基準画像）の検知精度を高めた画像形成装置が開示されている。また、特許文献２には、ベルト表面の光反射率の測定位置と濃度補正用画像の形成位置とを正確に一致させることにより、ベルト表面のノイズの影響を除去して常に正確な濃度補正を実行できる画像形成装置が開示されている。
特開２００３−１６２１２３号公報 特開２００５−３３８６７３号公報

しかしながら、特許文献１の方法では、濃度補正と色ずれ補正とを連続して行うため、キャリブレーションに時間を要し、ユーザの印刷待ち時間が長くなるという問題点があった。また、濃度測定用パターン画像はベルト表面に形成されるためトナー濃度を高感度で検知できず、検知精度の低下やばらつきを解消することはできなかった。また、特許文献２の方法ではベルト表面のノイズの影響をある程度軽減できるものの、濃度補正の精度は十分満足できるものではなかった。

濃度補正を精度良く行う方法として、感光体表面に形成された濃度補正用の基準画像をベルト上に転写する前に、表面の平滑性に優れた感光体上で濃度を測定する方法が考えられる。この方法によれば、ベルトの表面状態に係わらず高精度の濃度検知が可能となり、濃度補正を精度良く且つ安定して行うことができる。また、ベルト画像形成部が色毎に設けられているタンデム型カラー画像形成装置において、各色のタイミングで基準画像の形成及び濃度測定が可能となるため補正時間が短縮できるという長所もある。

その場合、濃度補正用の基準画像と色ずれ補正用の基準画像を同じタイミングで形成し、濃度補正及び色ずれ補正を並行して行うことでトータルの補正時間をより短縮することができる。ここで、色ずれ補正の場合は各色の色ずれ補正用の基準画像をベルト上に転写してずれ量を検知する必要がある。そのため、濃度検知終了後の濃度補正用の基準画像も色ずれ補正用の基準画像と共にベルト上に転写されることとなるが、濃度補正用及び色ずれ補正用の基準画像をベルト上から同時に除去してクリーニング時間を短縮することが望ましい。

通常、濃度補正用の基準画像は低濃度から高濃度まで多段階に形成されたパッチ画像で構成されており、各段階の濃度を精度良く検知するためには各濃度のパッチ画像をドラム回転方向に所定の大きさに形成する必要がある。そのため、濃度補正用の基準画像がある程度長くなることは避けられず、クリーニング時間を短縮するためベルト上の所定範囲に転写しようとすると、ベルト上に転写された際に各色の濃度補正用の基準画像が重なり合う。

しかし、高濃度の基準画像は通常の画像形成条件に比べて単位面積当たりのトナー付着量（トナー厚）が大きいため、高濃度の基準画像同士が重なり合った場合はトナー付着量が更に増加し、クリーニングブレード等のベルトクリーニング装置では一度に完全に除去できないことがあった。

本発明は、上記問題点に鑑み、キャリブレーション実行時の濃度補正を高精度に且つ短時間で行うとともに、ベルト上に転写された基準画像を容易にクリーニング可能なタンデム型カラー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、感光体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、前記感光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、前記感光体上に現像されたトナー像を前記中間転写ベルト上に積層する転写手段と、前記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一度に転写する二次転写手段と、前記感光体上に形成された濃度補正用基準画像のトナー付着量を検知する第１検知手段と、前記転写手段により前記中間転写ベルト上に転写された色ずれ補正用基準画像の色ずれ量を検知する第２検知手段と、該第１及び第２検知手段の検知結果に基づいて濃度及び色ずれ補正を並行して行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記濃度補正用基準画像は、前記感光体の回転方向に形成された濃度の異なる複数のパッチ画像から成り、前記第１検知手段によりトナー付着量が検知された後、前記中間転写ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように各色の前記濃度補正用基準画像をベルト進行方向に重ね合わせて転写することを特徴としている。

また本発明は、感光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搬送する搬送ベルトと、前記感光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、前記感光体上に形成された濃度補正用基準画像のトナー付着量を検知する第１検知手段と、前記転写手段により前記搬送ベルト上に転写された色ずれ補正用基準画像の色ずれ量を検知する第２検知手段と、該第１及び第２検知手段の検知結果に基づいて濃度及び色ずれ補正を並行して行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、前記濃度補正用基準画像は、前記感光体の回転方向に形成された濃度の異なる複数のパッチ画像から成り、前記第１検知手段によりトナー付着量が検知された後、前記搬送ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように各色の前記濃度補正用基準画像をベルト進行方向に重ね合わせて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、前記濃度補正用基準画像は、先端から後端にかけて最も高濃度のパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように、又は最も低濃度のパッチ画像から段階的に濃度が高くなるように形成されることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、表面の平滑性に優れた感光体上に濃度補正用の基準画像を形成することにより、中間転写ベルトの表面状態に係わらず高精度の濃度検知が可能となり、濃度補正を精度良く且つ安定して行うことができる。また、検知後の濃度補正用基準画像を中間転写ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように重ね合わせて転写することにより、中間転写ベルト上に転写される濃度補正用基準画像の全長を最小限に抑えてクリーニング時間を短縮しつつ、中間転写ベルトのクリーニング不良も防止することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、表面の平滑性に優れた感光体上に濃度補正用の基準画像を形成することにより、搬送ベルトの表面状態に係わらず高精度の濃度検知が可能となり、濃度補正を精度良く且つ安定して行うことができる。また、検知後の濃度補正用基準画像を中間転写ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように重ね合わせて転写することにより、搬送ベルト上に転写される濃度補正用基準画像の全長を最小限に抑えてクリーニング時間を短縮しつつ、搬送ベルトのクリーニング不良も防止することができる。

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、先端から後端にかけて最も高濃度のパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように、又は最も低濃度のパッチ画像から段階的に濃度が高くなるように濃度補正用基準画像を形成することにより、基準画像の重ね合わせ部分のトナー厚を容易に設定可能となる。また、第１検知手段の出力値から算出されるトナー濃度と標準濃度とを比較する際、或いは帯電量、現像バイアスの特性値、露光量等の各パラメータ値を変更して濃度補正を行う際の対応づけが簡単になるため、キャリブレーション制御も簡素化できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。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概略図である。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１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（イエロー、シアン、マゼンタ及びブラック）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イエロー、シアン、マゼンタ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１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１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クリーニングブレード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、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ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、転写ローラ６ａ〜６ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、シアン、マゼンタ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。

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る。図１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。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。

各感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転方向において現像ユニット３ａ〜３ｄの下流側且つ転写ローラ６ａ〜６ｄの上流側には濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄが配置されている。濃度検知センサ２１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。感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー付着量を測定する際、発光素子から感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された各基準画像に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、及びドラム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、ドラム表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、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、逆にドラム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、予め定められた基準濃度と比較して現像バイアスの特性値など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。

なお、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄは感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の基準画像を検知可能な他の位置に配置しても良いが、例えば転写ローラ６ａ〜６ｄよりも下流側に配置した場合、現像ユニット３ａ〜３ｄにより基準画像が形成されてから濃度検知が行われるまでの時間が長くなり、さらに基準画像が中間転写ベルト８と接触することにより基準画像の表面状態が変化するおそれもある。そのため、図２のように現像ユニット３ａ〜３ｄよりも下流側且つ中間転写ベルト８の接触位置よりも上流側に配置することが好ましい。

色ずれ検知センサ２３は、中間転写ベルト８の進行方向において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よりも上流側に配置されており、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて形成され、中間転写ベルト８上に転写された色ずれ補正用の基準画像の位置を検知する。色ずれ検知センサ２３としては、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄと同様の反射型光学センサが用いられるが、他のセンサを用いることも可能である。例えば、ＣＣＤ素子と、レンズ、ドライバ回路等により構成され、対象物の映像をレンズによってＣＣＤ素子面に結像させ、光の量をビデオパルス信号に変換して出力させるラインセンサやエリアセンサ等が挙げられる。

なお、色ずれ検知センサ２３は、中間転写ベルト８上の基準画像を検知可能な他の位置に配置しても良いが、例えば二次転写ローラ９よりも下流側に配置した場合、中間転写ベルト８上に基準画像が転写されてから色ずれ検知が行われるまでの時間が長くなり、さらに基準画像が二次転写ローラ９と接触することにより基準画像の表面状態が変化するおそれもある。そのため、図２のように最も下流側に位置する画像形成部Ｐｄの下流側近傍に配置することが好ましい。濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄ及び色ずれ検知センサ２３は、検知結果に応じた出力信号を後述する制御部３２に送信する。

図３は、第１実施形態のタンデム型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。図１及び図２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、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄを備えた画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、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、定着部７、中間転写ベルト８及び色ずれ検知センサ２３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２１ａ〜２１ｄ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濃度補正テーブルと、各色の画像の色ずれ量と、露光ユニット４の露光開始タイミング或いは露光開始位置とを関連づけて記憶した色ずれ補正テーブルとが格納されている。

なお、濃度及び色ずれ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２１ａ〜２１ｄ及び色ずれ検知センサ２３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。

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、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から入力された画像信号を、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のキー操作等によりキャリブレーションモードが設定されると、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄ、及び色ずれ検知センサ２３からの出力信号を受信し、記憶部３３に記憶されたトナー付着量データ及び色ずれデータに基づいてトナー付着量及び色ずれ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、算出された色ずれ量に基づいて画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの画像形成タイミングを調整することにより色ずれ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。

次に、本実施形態の濃度及び色ずれ補正について説明する。図４及び図５は、中間転写ベルト表面と感光体ドラム表面のブランク状態（トナーを載せない状態）を濃度検知センサで所定時間検知した場合の出力波形の一例を示すグラフである。なお、ここでは誘電体樹脂製のベルト基材上にゴム層を積層し、さらにフッ素コーティングを施した中間転写ベルトと、アルミ素管の表面にアモルファスシリコン感光層を形成した感光体ドラムを用いて１ｍｓ間隔で出力値の測定を行った。

中間転写ベルトの表面は平滑性に乏しく反射光の光量も少ないため、図４に示すように、濃度検知センサの出力値は２．２５〜２．５５Ｖと低くなっている。また、表面状態は不均一であり、場所によって反射光にばらつきが生じるため、最大で０．３Ｖのばらつきが発生している。この出力値のばらつきは、トナーの添加剤による汚染や傷付きにより経時的に増大するものと考えられる。

一方、感光体ドラムは中間転写ベルトに比べて表面の平滑性も高く、反射光の光量も多くなるため、図５に示すように、濃度検知センサの出力値は３．５〜３．５５Ｖと高くなっている。また、出力波形には周期的な変動は認められるものの、ばらつきの最大値は０．０５Ｖと小さくなっている。

そこで、本実施形態では、色ずれ補正用の基準画像は中間転写ベルト８上に形成するとともに、濃度補正用の基準画像を感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成することにより、それぞれの基準画像を用いて濃度及び色ずれ補正を並行して行うこととした。これにより、ベルトの表面状態に係わらず高精度の濃度検知が可能となり、長期間に亘って濃度補正を精度良く且つ安定して行うことができる。なお、色ずれ補正においては、ベルト上における各色の基準画像の位置関係さえ正確に検知できれば良く、濃度補正のような濃度差の厳密な検知は不要であるため、従来通りベルト上で検知しても特に支障はない。

図６は、色ずれ補正用の基準画像の一例である。中間転写ベルト８上には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）及びブラック（Ｂ）の各色の斜線と横線Ｙ、Ｃ、Ｍ及びＢからなる基準画像が形成されている。なお、矢印Ｘ１はベルト進行方向を示している。図６に示す基準画像Ｙ〜Ｂのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向（ベルト幅方向）の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向（ベルト周方向）の色ずれを検出する。

また、基準画像Ｙ〜Ｂは主走査方向の両端部に同一パターンで形成されることにより、主走査等倍度や走査傾きを検出可能となっている。これら各色の斜線及び直線の位置関係を色ずれ検知センサ２３で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は露光ユニット４の露光開始位置を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は露光ユニット４の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。

図７は、濃度補正用の基準画像の一例である。感光体ドラム１ａの長手方向中央部には、最も淡色の画像（ｙ１）から最も濃色の画像（ｙ１０）まで１０段階の濃度のパッチ画像ｙ１〜ｙ１０から成る基準画像ｙが、ドラム回転方向（矢印Ｘ２方向）に沿って下流側から順に一列に形成されている。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おり、基準画像ｙの形成される位置には濃度検知センサ２１ａが対向配置されている。

なお、ここでは感光体ドラム１ａ上に形成されるイエローの基準画像ｙを例に挙げて説明したが、感光体ドラム１ｂ〜１ｄ上に形成されるシアン、マゼンタ及びブラックの基準画像ｃ、ｍ、ｂについても全く同様の構成である。また、基準画像ｙ〜ｂは感光体ドラム１ａ〜１ｄの長手方向中央部に限らず、任意の位置に形成可能である。

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８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３、及び図６、７を参照しながら、図８のステップに従いキャリブレーションの実行手順について説明する。

キャリブレーションモードが実行されて濃度及び色ずれ補正が開始されると、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に濃度補正用の基準画像ｙ〜ｂ（図７参照）が形成される（ステップＳ１１）。また、色ずれ補正用の基準画像Ｙ〜Ｂ（図６参照）も感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に同時に形成される（ステップＳ１２）。

次に、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄにより基準画像ｙ〜ｂのトナー付着量（トナー濃度）を検知する（ステップＳ２１）。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、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。トナー濃度が検知された基準画像ｙ〜ｂは、転写ローラ６ａ〜６ｄにより色ずれ補正用の基準画像Ｙ〜Ｂと共に中間転写ベルト８の所定位置に転写される。次に、色ずれ検知センサ２３により基準画像Ｙ〜Ｂの位置関係を検知する（ステップＳ２２）。検知された位置関係は制御部３２においてそれぞれ基準位置と比較され、各色の色ずれ量が算出される。

そして、ステップＳ２１で得られた濃度差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内の濃度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Ｓ３１）。また、ステップＳ２２で得られた各色の色ずれ量に応じて色ずれ補正に用いるパラメータ値が記憶部３３内の色ずれ補正テーブルから読み出され、制御部３２は露光ユニット４の露光開始位置或いは露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正を実行する（ステップＳ３２）。その後、クリーニングブレード１９により中間転写ベルト８上の基準画像ｙ〜ｂ及び基準画像Ｙ〜Ｂが除去されて（ステップＳ４）キャリブレーションが終了する。

上記手順で濃度及び色ずれ補正を行うことにより、基準画像ｙ〜ｂの下地（バックグラウンド）として表面性に優れた感光体ドラム１ａ〜１ｄ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、濃度補正及び色ずれ補正が並行して行われるため、キャリブレーション時間も短縮できる。

図９は、色ずれ補正用の基準画像Ｙ〜Ｂ（図６参照）及び濃度補正用の基準画像ｙ〜ｂ（図７参照）が中間転写ベルト８上に転写された状態を示す平面図、及び各色の基準画像ｙ〜ｂのベルト進行方向における位置関係を示す平面図であり、図１０は、図９に示した各基準画像ｙ〜ｂの側面図である。なお、図１０以降における基準画像ｙ〜ｂの側面図では、厚み方向を誇張して表現しており、長さ方向と厚み方向の比率は実際の基準画像とは異なる。

図９に示すように、各色の基準画像ｙ〜ｂは、ベルト進行方向の下流側（図９の左側）から上流側にかけて最も高濃度のパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように形成されており、隣接する基準画像ｙ〜ｂにおいては後端側と先端側の一部（ここでは３段階分）のパッチ画像が重なるように転写されている。即ち、基準画像ｙ〜ｂ及びＹ〜Ｂがこのように転写されるタイミングで各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に基準画像が形成される。

ここで、基準画像ｙ〜ｂが中間転写ベルト８上に転写されたときトナー厚（単位面積当たりのトナー量）が最大となるのは、図１０に示すように、下流側の基準画像の低濃度側から３番目のパッチ画像（基準画像ｂではパッチ画像ｂ３）と、上流側の基準画像の最も高濃度のパッチ画像（基準画像ｍではパッチ画像ｍ１０）とが重なる部分である。

本発明では、この重なり部分のトナー厚（パッチ画像ｂ３とｍ１０のトナー厚の和）が、クリーニングブレード１９（図１参照）により除去可能な最大厚さよりも小さくなるように設定されているため、中間転写ベルト８上に転写された基準画像ｙ〜ｂの全長Ｌを最小限（重ね合わせを行わない場合の約３／４）に抑えつつ、基準画像ｙ〜ｂをクリーニングブレード１９により一度に除去可能となる。従って、基準画像を構成する各パッチ画像の大きさ（検知長さ）を確保して検知精度を維持するとともに、キャリブレーションに要する時間をより一層短縮し、且つクリーニング不良の発生も確実に防止できる。

図１１は、色ずれ補正用の基準画像Ｙ〜Ｂ及び濃度補正用の基準画像ｙ〜ｂが中間転写ベルト８上に転写される他のパターンを示す平面図、及び各色の基準画像ｙ〜ｂのベルト進行方向における位置関係を示す平面図であり、図１２は、図１１に示した各基準画像ｙ〜ｂの側面図である。図１１においては、各色の基準画像ｙ〜ｂは、ベルト進行方向の下流側（図１１の左側）から上流側にかけて最も低濃度のパッチ画像から段階的に濃度が高くなるように形成されており、隣接する基準画像ｙ〜ｂにおいては後端側と先端側の一部（ここでは３段階分）のパッチ画像が重なるように転写されている。

この場合、基準画像ｙ〜ｂが中間転写ベルト８上に転写されたときトナー厚（単位面積当たりのトナー量）が最大となるのは、図１２に示すように、下流側の基準画像の最も高濃度のパッチ画像（基準画像ｂではパッチ画像ｂ１０）と、上流側の基準画像の低濃度側から３番目のパッチ画像（基準画像ｍではパッチ画像ｍ３）とが重なる部分である。

この重なり部分のトナー厚（パッチ画像ｂ１０とｍ３のトナー厚の和）は、クリーニングブレード１９により除去可能な最大厚さよりも小さい。これにより、図９に示したパターンと同様に、中間転写ベルト８上に転写された基準画像ｙ〜ｂの全長Ｌを最小限（重ね合わせを行わない場合の約３／４）に抑えつつ、基準画像ｙ〜ｂをクリーニングブレード１９により一度に除去可能となる。

また、各色の基準画像ｙ〜ｂは、ベルト進行方向の下流側から上流側にかけて段階的に濃度が変化する構成に限られず、他のパターンで形成することもできる。例えば、図１３に示すように、最下流側（ブラック）の基準画像ｂと下流側から３番目（シアン）の基準画像ｃを下流側から上流側にかけて段階的に濃度が低くなるように形成し、下流側から２番目（マゼンタ）の基準画像ｍと最上流側（イエロー）の基準画像ｙを下流側から上流側にかけて段階的に濃度が高くなるように形成した場合、基準画像ｂと基準画像ｍを完全に重ね合わせると、基準画像ｂとｍのトナー厚の和は略一定となり、最大トナー厚は図１０及び図１２の場合よりも小さくなる。一方、基準画像ｃと基準画像ｙを重ね合わせても同様である。

従って、基準画像ｙ〜ｂの全長Ｌは各基準画像の長さの約２倍となり、図９、図１１に比べてより短縮可能となる。なお、基準画像ｍと基準画像ｃが重なり合った場合、高濃度側のパッチ画像同士が重なるためトナー厚はクリーニングブレード１９により除去可能な最大厚さを超えるおそれがある。そのため、基準画像ｍと基準画像ｃの形成タイミングを調整して中間転写ベルト８上での転写間隔を所定量確保しておくことが好ましい。

或いは、図１４に示すように、各基準画像ｙ〜ｂの中央部が最も高濃度で、両端に向かって段階的に濃度が低くなるようにしても良い。この場合、各基準画像ｙ〜ｂの半分（５段階）ずつを重ね合わせても、トナー厚の和は略一定となり、最大トナー厚は図１０及び図１２の場合よりも小さくなる。従って、基準画像ｙ〜ｂの全長Ｌは各基準画像の長さの約２．５倍となり、図９、図１１に比べてより短縮可能となる。

図１３に示した構成では、各色の基準画像ｙ〜ｂが同じ濃度順に並んでおらず、図１４に示した構成では、各色の基準画像ｙ〜ｂを構成するパッチ画像が段階的に並んでいないため、濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄの出力値から算出されるトナー濃度と標準濃度とを比較する際、或いは帯電量、現像バイアスの特性値、露光量等の各パラメータ値を変更して濃度補正を行う際の対応づけが複雑なものとなる。従って、キャリブレーション制御の簡素化の観点からは、図９〜図１２に示したように、先端から後端にかけて最も高濃度のパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように、又は最も低濃度のパッチ画像から段階的に濃度が高くなるように基準画像ｙ〜ｂを形成することが好ましい。

基準画像ｙ〜ｂを重ね合わせる面積は、各パッチ画像のトナー量（トナー厚）及びクリーニングブレード１９のクリーニング性能に基づいて適宜設定すれば良い。なお、基準画像Ｙ〜Ｂは色ずれ補正に必要な所定間隔をもって転写されるため、基準画像Ｙ〜Ｂの転写長さＬ′（図９参照）は短縮することはできず、基準画像ｙ〜ｂの全長ＬをＬ′より短縮してもクリーニングに要する時間は変わらない。

なお、第１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、搬送ベルト上に担持されて搬送される用紙Ｐ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１５は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置の構成を示す概略図であり、図１６は、第２実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の搬送ベルト周辺の構成を示す側面断面図である。本実施形態では、中間転写ベルト８に代えて、用紙Ｐを各画像形成部Ｐａ〜Ｐｂに順次搬送する搬送ベルト５０が感光体ドラム１ａ〜１ｄの下部に当接するように配置されており、露光ユニット４に代えて各感光体ドラム１ａ〜１ｄを個別に露光するＬＥＤヘッド４ａ〜４ｄを備えている。他の部分の構成については第１実施形態と全く同様であるため説明は省略する。

本実施形態においても、現像ユニット３ａ〜３ｄの下流側に設けられた濃度検知センサ２１ａ〜２１ｄを用いて感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された濃度補正用の基準画像ｙ〜ｂを検知することにより、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、色ずれ検知センサ２３を用いて搬送ベルト５０上に形成された色ずれ補正用の基準画像Ｙ〜Ｂを検知することにより、濃度補正と並行して色ずれ補正も行うことができ、キャリブレーションの実行時間が短縮される。濃度及び色ずれの補正方法、キャリブレーションの実行手順、及び搬送ベルト５０上への基準画像ｙ〜ｂ及びＹ〜Ｂの転写タイミングについては第１実施形態と全く同様であるため説明は省略する。

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、上記実施形態において示した基準画像のパターンは一例に過ぎず、他のパターンを用いることもできる。

本発明は、感光体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、感光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若しくは記録媒体を搬送する搬送ベルトと、感光体上に現像されたトナー像を中間転写ベルト若しくは搬送ベルト上に転写する転写手段と、を備えた画像形成装置において、感光体上に形成された基準画像のトナー付着量を検知する第１検知手段と、転写手段により中間転写ベルト若しくは搬送ベルト上に転写された基準画像の色ずれ量を検知する第２検知手段と、該第１及び第２検知手段の検知結果に基づいて濃度及び色ずれ補正を並行して行う制御手段とを備えた画像形成装置において、濃度補正用基準画像は、感光体の回転方向に形成された濃度の異なる複数のパッチ画像から成り、第１検知手段によりトナー付着量が検知された後、中間転写ベルト若しくは搬送ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように各色の濃度補正用基準画像をベルト進行方向に重ね合わせて転写するものである。

これにより、ベルトの表面状態に係わらず高精度の濃度検知が可能となり、さらに濃度補正と色ずれ補正を並行して行うことができるため、使用期間を通じて濃度補正を精度良く且つ安定して行うとともに、キャリブレーション時間を極力短縮し、且つベルト表面のクリーニング不良も防止可能なタンデム型カラー画像形成装置を提供することができる。

また、先端から後端にかけて最も高濃度のパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように、又は最も低濃度のパッチ画像から段階的に濃度が高くなるように濃度補正用基準画像を形成したので、基準画像の重ね合わせ部分のトナー厚を容易に設定可能であり、キャリブレーション制御も簡素化できる画像形成装置となる。

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概略図である。 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る。 は、第１実施形態のタンデム型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、中間転写ベルト表面のブランク状態（トナーを載せない状態）を濃度検知センサで所定時間検知した場合の出力波形を示すグラフである。 は、感光体ドラム表面のブランク状態（トナーを載せない状態）を濃度検知センサで所定時間検知した場合の出力波形を示すグラフである。 は、色ずれ補正用基準画像の一例を示す概略図である。 は、濃度補正用基準画像の一例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及び色ずれ補正制手順を説明するフローチャートである。 は、色ずれ補正用基準画像及び濃度補正用基準画像が中間転写ベルト上に転写された状態を示す平面図、及び濃度補正用基準画像のベルト進行方向における位置関係を示す平面図である。 は、図９に示した濃度補正用基準画像の側面図である。 は、色ずれ補正用基準画像及び濃度補正用基準画像が中間転写ベルト上に転写された他のパターンを示す平面図、及び濃度補正用基準画像のベルト進行方向における位置関係を示す平面図である。 は、図１１に示した濃度補正用基準画像の側面図である。 は、濃度補正用基準画像の他の重ね合わせ方法を示す側面図である。 は、濃度補正用基準画像の他の重ね合わせ方法を示す側面図である。 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全体構成を示す概略図である。 は、第２実施形態に係るタンデム型カラー画像形成装置の搬送ベルト周辺の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
２ａ〜２ｄ 帯電器
３ａ〜３ｄ 現像ユニット（現像装置）
４ 露光ユニット
４ａ〜４ｄ ＬＥＤヘッド
６ａ〜６ｄ 転写ローラ（転写手段）
７ 定着部
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラ（二次転写手段）
２１ａ〜２１ｄ 濃度検知センサ（第１検知手段）
２３ 色ずれ検知センサ（第２検知手段）
３２ 制御部（制御手段）
３３ 記憶部
３４ 操作パネル
５０ 搬送ベルト
１００ 画像形成装置
Ｙ〜Ｂ （色ずれ補正用）基準画像
ｙ〜ｂ （濃度補正用）基準画像

Claims (3)

1. 感光体と現像装置とを含む複数の画像形成部と、
   前記感光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、
   前記感光体上に現像されたトナー像を前記中間転写ベルト上に積層する転写手段と、
   前記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一度に転写する二次転写手段と、
   前記感光体上に形成された濃度補正用基準画像のトナー付着量を検知する第１検知手段と、
   前記転写手段により前記中間転写ベルト上に転写された色ずれ補正用基準画像の色ずれ量を検知する第２検知手段と、
   該第１及び第２検知手段の検知結果に基づいて濃度及び色ずれ補正を並行して行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記濃度補正用基準画像は、前記感光体の回転方向に形成された濃度の異なる複数のパッチ画像から成り、前記第１検知手段によりトナー付着量が検知された後、前記中間転写ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように各色の前記濃度補正用基準画像をベルト進行方向に重ね合わせて転写することを特徴とする画像形成装置。
2. 感光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搬送する搬送ベルトと、
   前記感光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、
   前記感光体上に形成された濃度補正用基準画像のトナー付着量を検知する第１検知手段と、
   前記転写手段により前記搬送ベルト上に転写された色ずれ補正用基準画像の色ずれ量を検知する第２検知手段と、
   該第１及び第２検知手段の検知結果に基づいて濃度及び色ずれ補正を並行して行う制御手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記濃度補正用基準画像は、前記感光体の回転方向に形成された濃度の異なる複数のパッチ画像から成り、前記第１検知手段によりトナー付着量が検知された後、前記搬送ベルト上における単位面積当たりのトナー量が所定量を超えないように各色の前記濃度補正用基準画像をベルト進行方向に重ね合わせて転写することを特徴とする画像形成装置。
3. 前記濃度補正用基準画像は、先端から後端にかけて最も高濃度のパッチ画像から段階的に濃度が低くなるように、又は最も低濃度のパッチ画像から段階的に濃度が高くなるように形成され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。

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