JP2010015110A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成動作中における非画像形成領域に形成される検知用パターンの濃度低下を抑制することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成領域たる画像の後端から検知用パターンの先端までの距離を、現像剤担持体たる現像ローラ表面の周長よりも長くすることで、直前の画像の画像面積率の影響を抑制して、検知用パターンを作像することができる。従って、直前の画像の画像面積率が高い場合における検知用パターンの濃度低下を抑制することができる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に関するものである。

画像濃度補正や色ずれ補正を行う画像形成装置が知られている。画像濃度補正や色ずれ補正は、検知用パターンである画像濃度制御用パターンや位置ずれ補正制御用パターンを形成し、この制御用パターンを光学センサで検出し、その検出結果に基づいて画像濃度補正や色ずれ補正を行っている。

特許文献１には、連続画像形成中の非画像形成領域である紙間に検知用パターンを作成する画像形成装置が記載されている。

特開２００７−６５２１３号公報

しかしながら、連続画像形成中の非画像形成領域である紙間に検知用パターンを作成する場合、検知用パターンの濃度が所定の濃度よりも薄くなる場合があった。このことについて、本出願人が鋭意研究した結果、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が高いとき、検知用パターンの濃度低下が生じることが判明した。そして、直前の画像の画像面積率が高いとき、検知用パターンの濃度低下が生じる原因について、さらなる鋭意研究を行った結果、次のことがわかった。
ここで、現像手段たる現像装置について説明すると、供給搬送路内の現像剤の一部が現像剤担持体の表面に担持され、現像ドクタで層厚が規制された後、潜像担持体と対向する現像領域に搬送される。現像領域では、現像剤担持体上の現像剤中のトナーが現像電界によって潜像担持体上の静電潜像に付着し、トナー像となる。その後、現像領域を通過した現像剤担持体上の現像剤は、剤離れ極の位置で現像剤担持体から離れて回収される。しかし、現像に使われた現像剤の一部が、剤離れ極で剤離れせず、現像剤担持体表面に付着したまま、次の現像工程に使われてしまうことがわかった。直前の画像の画像面積率が高い場合、現像領域で多くのトナーが消費されるため、現像領域通過後の現像剤担持体表面の現像剤のトナー濃度は薄くなっている。このトナー濃度が薄い現像剤が剤離れ極で剤離れせず、次の現像工程に使われてしまうため、検知用パターンの濃度が所定の濃度よりも薄くなるのである。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、画像形成動作中における非画像形成領域に形成される検知用パターンの濃度低下を抑制することのでき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、潜像担持体と、表面が無端移動し、該表面に現像剤を担持する現像剤担持体上のトナーを潜像担持体に転移させて、潜像担持体の潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体に形成されたトナー像を直接記録紙に転写するか、中間転写体に転写してから記録紙に転写する転写手段と、前記潜像担持体または中間転写体上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、画像形成動作中における非画像形成領域に検知用パターンを形成し、該検知用パターンを前記濃度検知手段で検知する画像形成装置において、画像形成領域の後端から前記検知用パターンの先端までの距離を、前記現像剤担持体表面の周長よりも長くしたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、潜像担持体と、表面が無端移動し、該表面に現像剤を担持する現像剤担持体上のトナーを潜像担持体に転移させて、潜像担持体の潜像を現像する現像手段と、前記潜像担持体に形成されたトナー像を直接記録紙に転写するか、中間転写体に転写してから記録紙に転写する転写手段と、前記潜像担持体または中間転写体上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、画像形成動作中における非画像形成領域に検知用パターンを形成し、該検知用パターンを前記濃度検知手段で検知する画像形成装置において、前記検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率に基づいて、前記検知用パターンの作像開始タイミングを制御する制御手段を備えた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、前記検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が所定の閾値を超えた場合は、画像形成領域の後端から前記検知用パターンの先端までの距離が、前記現像剤担持体表面の周長よりも長くなるよう前記検知用パターンの作像開始タイミングを制御するよう前記制御手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、前記検知用パターンが、画像濃度制御用パターンであることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、前記潜像担持体と前記現像手段とを備えた画像形成手段を複数有し、前記検知用パターンが、位置ずれ補正制御用パターンであることを特徴とするものである。

請求項１の発明によれば、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離を、現像剤担持体表面の周長よりも長くしたので、検知用パターンの濃度低下を抑制することができる。以下に、その理由について説明する。上述したように、検知用パターンの濃度低下は、トナー濃度が低下した現像剤が剤離れ極で剤離れせず、次の現像工程に使われてしまうことで起こっている。よって、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離を、現像剤担持体表面の周長よりも長くすれば、剤離れせずに現像剤担持体に残ったトナー濃度が低下した現像剤は、現像領域で検知パターンの作像に使用されず、再度、剤離れ極の位置を通過する。これにより、剤離れせずに現像剤担持体に残ったトナー濃度が低下した現像剤が確実に現像剤担持体表面から回収される。その結果、検知用トナーパッチを作像するときにおける現像剤担持体表面には、上記のようなトナー濃度が低下した現像剤がほとんど存在しなくなる。よって、検知用トナーパッチのトナー濃度の低下を抑制することができる。

また、請求項２の発明によれば、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率に基づいて、検知用パターンの作像開始タイミングを制御することで、次のような効果を得ることができる。すなわち、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が高い場合に、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離が、現像剤担持体表面の周長よりも長くなるよう検知用パターンの作像開始タイミングを制御すれば、上述と同様な理由で検知用パターンの濃度低下を抑制することのできる。一方、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が低い場合は、現像によって消費されるトナーが少ない。従って、現像領域通過後の現像剤担持体上の現像剤のトナー濃度の低下がさほどない。その結果、剤離れ極の位置で剤離れせずに現像剤担持体に残った現像剤のトナー濃度はさほど低下はしていない。よって、剤離れせずに現像剤担持体に残った現像剤が検知用パターンの作像に用いられても検知用パターンの濃度低下はほとんどない。よって、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が低い場合は、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離が、現像剤担持体表面の周長よりも短くなるタイミングで作像を開始する。これにより、検知用パターンの濃度低下を抑制し、かつ、画像形成領域間を狭めることができる。これにより、連続画像形成中の１枚あたりの画像形成スピードを上げることができる。

以上、本発明によれば、画像形成動作中における非画像形成領域に形成される検知用パターンの濃度低下を抑制することのできる。また、請求項２の発明によれば、請求項１の発明に比べて、連続画像形成中の１枚あたりの画像形成スピードを上げることができる。

以下、本発明を適用した画像形成装置として、電子写真方式の複写機の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る複写機を示す概略構成図である。この複写機６００は、記録紙に画像を形成するプリンタ部１００、このプリンタ部１００に対して記録紙５を供給する給紙装置２００、原稿画像を読み取るスキャナ３００、このスキャナ３００に原稿を自動給紙する原稿自動搬送装置（以下、ＡＤＦという）４００等を備えている。

スキャナ３００では、原稿照明用光源やミラーなどを搭載した第１走行体３３と、複数の反射ミラーを搭載した第２走行体３４とが往復移動するのに伴って、コンタクトガラス３１上に載置された図示しない原稿の読取り走査が行われる。第２走行体３４から送り出される走査光は、結像レンズ３５によってその後方に設置されている読取センサ３６の結像面に集光せしめられた後、読取センサ３６によって画像信号として読込まれる。

プリンタ部１００の筺体の側面には、筺体内に給紙する記録紙５を手差しで載置する手差しトレイ６や、筐体内から排出された画像形成済みの記録紙５をスタックする排紙トレイ７が設けられている。

プリンタ部１００の筐体内には、中間転写体たる無端状の中間転写ベルト１０を複数の張架ローラによって張架している転写手段たる転写ユニット６０が配設されている。中間転写ベルト１０は、伸びの少ないポリイミド樹脂に、電気抵抗を調整するためのカーボン粉末を分散せしめた材料からなっている。そして、図示しない駆動手段によって図中時計回り方向に回転駆動される駆動ローラ１４、２次転写バックアップローラ１６、従動ローラ１５、４つの１次転写ローラ６２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋによって張架されながら、駆動ローラ１４の回転によって図中時計回り方向に無端移動せしめられる。なお、１次転写ローラの符号の末端に付しているＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋという添字は、イエロー，シアン，マゼンタ，黒用の部材であることを示している。以下、符号の末端に付しているＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋという添字は、同様である。

中間転写ベルト１０は、駆動ローラ１４、２次転写バックアップローラ１６、従動ローラ１５に対する掛け回し箇所でそれぞれ大きく湾曲していることで、底辺を鉛直方向上側に向ける逆三角形状の姿勢で張架されている。この逆三角形状の底辺にあたるベルト上部張架面は水平方向に延在しており、かかるベルト上部張架面の上方には、４つのプロセスユニット１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが上部張架面の延在方向に沿って水平方向に並ぶように配設されている。

４つのプロセスユニット１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの上方には、光書込ユニット９００が配設されている。光書込ユニット９００は、スキャナ３００によって読み取られた原稿の画像情報に基づいて、図示しないレーザー制御部によって４つの半導体レーザー（図示せず）を駆動して４つの書込光Ｌを出射する。そして、プロセスユニット１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの潜像担持体たるドラム状の感光体２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋをそれぞれ書込光Ｌによって暗中にて走査して、感光体２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの表面にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の静電潜像を書き込む。

本実施形態では、光書込ユニット９００として、半導体レーザーから出射したレーザー光を図示しないポリゴンミラーによって偏向せしめながら、図示しない反射ミラーで反射させたり光学レンズに通したりすることで光走査を行うものを用いている。かかる構成のものに代えて、ＬＥＤアレイによって光走査を行うものを用いてもよい。

プロセスユニット１８Ｙは、ドラム状の感光体２０Ｙの周囲に、帯電部材、除電装置、ドラムクリーニング装置、現像手段たる現像装置、電位センサ等を有している。そして、これらを共通の保持体たるケーシングで保持しながらプリンタ部に対して１つのユニットとして一体的に着脱されるようになっている。

プロセスユニット１８の帯電部材は、感光体２０に当接しながら、図示しない軸受けによって回転自在に支持されるローラ状の部材である。図示しないバイアス供給手段によって帯電バイアスが印加されながら感光体２０に対して接触回転することで、感光体２０の表面を例えばトナーの帯電極性と同極性に一様帯電せしめる。かかる構成の帯電部材１２に代えて、感光体２０に対して非接触で一様帯電処理を施すスコロトロンチャージャなどを採用することもできる。

感光体２０上に形成されたトナー像は、後述する１次転写ニップで中間転写ベルト１０上に１次転写される。この１次転写工程を経由した後の感光体２０表面には、中間転写ベルト１０上に１次転写されなかった転写残トナーが付着している。

ドラムクリーニング装置は、例えばポリウレタンゴム等からなるクリーニングブレードを片持ち支持しており、上述の転写残トナーをこのクリーニングブレードによって感光体２０表面から掻き取る。

ドラムクリーニング装置によって転写残トナーがクリーニングされた感光体２０表面は、除電ランプ等からなる除電装置１３によって除電された後、帯電部材１４によって再び一様帯電せしめられる。

図２は、４つプロセスユニット１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋのうちの１つが備える現像装置７０及び感光体２０を示す拡大構成図である。４つのプロセスユニット１８Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、それぞれ扱うトナーの色が異なる点以外はほぼ同様の構成になっているので、同図ではＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋという添字を省略している。
図２に示すように感光体２０は図中矢印Ｇ方向に回転しながら、その表面を不図示の帯電部材により帯電される。帯電された感光体２０の表面は光書込ユニット９００より照射されたレーザー光により静電潜像を形成された潜像に現像装置７０からトナーを供給され、トナー像を形成する。

現像装置７０は、図中矢印Ｉ方向に表面移動しながら感光体２０の表面の潜像にトナーを供給し、現像する現像剤担持体としての現像ローラ７１を有している。現像ローラ７１は回転可能な現像スリーブを備え、その内部に複数の磁極からなる不図示の磁性体が配置されている。磁性体は現像ローラ７１の表面上で現像剤を保持するために必要である。
また、現像ローラ７１に現像剤を供給しながら現像ローラ７１の軸線方向に沿って図２の手前方向に現像剤を搬送する供給搬送部材としての供給スクリュ７２を有している。
現像ローラ７１の供給スクリュ７２との対向部から表面移動方向下流側には、現像ローラ７１に供給された現像剤を現像に適した厚さに規制する現像剤規制手段としてのドクタブレード７４を備えている。
現像ローラ７１の感光体２０との対向部である現像領域よりも表面移動方向下流側では、現像領域を通過し、現像ローラ７１の表面から離脱した現像済みの現像剤を回収する回収搬送路７５が現像ローラ７１と対向する。回収搬送路７５は、回収した回収現像剤を現像ローラ７１の軸線方向に沿って供給スクリュ７２と同方向に搬送する回収搬送部材として、軸線方向に平行に配置された回収スクリュ７６を備えている。供給スクリュ７２を備えた供給搬送路７３は現像ローラ７１の横方向に、回収スクリュ７６を備えた回収搬送路７５は現像ローラ７１の下方に並設されている。
なお、現像ローラ７１からの現像剤の離脱は、先に述べた現像スリーブ内部にある磁性体を、離脱させたい箇所のみ磁極がない状態に設定することにより、現像剤の分離・離脱を可能としている。また、離脱させたい箇所に反発磁界が形成されるような磁極配置の磁性体を用いてもよい。

現像装置４０は、供給搬送路７３の下方で回収搬送路７５に並列して攪拌搬送路７８を設けている。攪拌搬送路７８は、現像ローラ７１の軸線方向に沿って現像剤を攪拌しながら供給スクリュ７２とは逆方向である図中奥側に搬送する攪拌搬送部材として、軸線方向に平行に配置された攪拌スクリュ７７を備えている。

供給搬送路７３と攪拌搬送路７８とは仕切り壁としての第一仕切り壁７９によって仕切られている。第一仕切り壁７９の供給搬送路７３と攪拌搬送路７８とを仕切る箇所は図中手前側と奥側との両端は開口部となっており、供給搬送路７３と攪拌搬送路７８とが連通している。
なお、供給搬送路７３と回収搬送路７５とも第一仕切り壁７９によって仕切られているが、第一仕切り壁７９の供給搬送路７３と回収搬送路７５とを仕切る箇所には開口部を設けていない。
また、攪拌搬送路７８と回収搬送路７５との２つの現像剤搬送路は仕切り部材としての第二仕切り壁８０によって仕切られている。第二仕切り壁８０は、図中手前側が開口部となっており、攪拌搬送路７８と回収搬送路７５とが連通している。

現像ローラ７１上にステンレスからなるドクタブレード７４によって薄層化された現像剤を感光体２０との対抗部である現像領域まで搬送し現像を行う。現像ローラ７１の表面はＶ溝あるいはサンドブラスト処理されておりφ２５［ｍｍ］のＡｌもしくはＳＵＳ素管からなり、ドクタブレード７４及び感光体２０とのギャップは０．３［ｍｍ］程度となっている。
現像後の現像剤は回収搬送路７５にて回収を行い、図２中の断面手前側に搬送され、非画像領域部に設けられた第二仕切り壁８０の開口部で、攪拌搬送路７８へ現像剤が移送される。なお、攪拌搬送路７８における現像剤搬送方向上流側の第二仕切り壁８０の開口部の付近で攪拌搬送路７８の上側に設けられた、トナー補給口から攪拌搬送路７８にトナーが供給される。

図３は、トナー補給装置の概略斜視図である。トナー補給装置１６０は、内部にトナー搬送スクリュウ（不図示）を備えたトナー用給送パイプ１６１と、トナー搬送スクリュウを回転駆動するトナー搬送用モータ１６２と、トナーを収容するトナーカートリッジ１６３とで構成されている。トナー用給送パイプ１６１の一端は、トナー補給口に連結されている。 トナー用給送パイプ１６１の他端には、トナー搬送用モータ１６２が設けられている。トナー用給送パイプ１６１の途中には、トナーカートリッジ１６３が連結されている。
図示しない制御部によってトナー搬送用モータ１６２が制御され、トナーカートリッジ１６３からトナー用給送パイプ１６２に供給されたトナーを搬送スクリュの回転によってトナー補給口に搬送し、所定量の新規トナーを現像装置に供給する。
なお、上記トナー補給装置１６０は、搬送パイプ内に搬送スクリュウを設け、搬送用モータで搬送スクリュウを回転させることで、トナー補給口にトナーを搬送しているが、粉体ポンプを用いて搬送してもよい。

次に、３つの現像剤搬送路内での現像剤の循環について説明する。
攪拌搬送路７８から現像剤の供給を受けた供給搬送路７３では、現像ローラ７１に現像剤を供給しながら、供給スクリュ７２の搬送方向下流側に現像剤を搬送する。そして、現像ローラ７１に供給され現像に用いられず供給搬送路７３の搬送方向下流端まで搬送された余剰現像剤は第一仕切り壁７９の図２中手前側端部の開口部より攪拌搬送路７８に供給される。
一方、現像ローラ７１に供給された現像剤は現像領域で現像に用いられた後、不図示の磁性体に設けられた剤離れ極の位置で現像ローラ７１から分離・離脱して、回収搬送路７５に受け渡される。現像ローラ７１から回収搬送路７５に受け渡され、回収スクリュ７６によって回収搬送路７５の搬送方向下流端まで搬送された回収現像剤は第二仕切り壁８０の開口部より攪拌搬送路７８に供給される。
そして、攪拌搬送路７８は、供給された余剰現像剤と回収現像剤とを攪拌し、攪拌スクリュ７７の搬送方向下流側であり、供給スクリュ７２の搬送方向上流側に搬送し、第一仕切り壁７９の図２中奥側端部の開口部より供給搬送路７３に供給される。
攪拌搬送路７８では攪拌スクリュ７７によって、回収現像剤、余剰現像剤及びトナー補給口で必要に応じて補給されるトナーを、回収搬送路７５及び供給搬送路７３の現像剤と逆方向に攪拌搬送する。そして、搬送方向下流側で供給開口部によって連通している供給搬送路７３の搬送方向上流側に攪拌された現像剤を移送する。なお、攪拌搬送路７８の下方には、不図示の透磁率センサからなるトナー濃度センサが設けられ、センサ出力によりトナー補給装置１６０を作動し、トナーカートリッジ１６３からトナー補給を行っている。

図２に示す現像装置７０では、供給搬送路７３と回収搬送路７５とを備え、現像剤の供給と回収とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が供給搬送路７３に混入することがない。このため、供給搬送路７３の搬送方向下流側ほど現像ローラ７１に供給される現像剤のトナー濃度が低下することを防止することができる。また、回収搬送路７５と攪拌搬送路７８とを備え、現像剤の回収と攪拌とを異なる現像剤搬送路で行うので、現像済みの現像剤が攪拌搬送路７８の途中に落ちることがない。これにより、十分に攪拌がなされた現像剤が供給搬送路７３に供給されるため、供給搬送路７３に供給されるの現像剤が攪拌不足となることを防止することができる。このように、供給搬送路７３内の現像剤のトナー濃度が低下することを防止し、供給搬送路７３内の現像剤が攪拌不足となることを防止することができるので現像時の画像濃度を一定にすることができる。

先に示した図１において、プロセスユニット１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの感光体２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、時計回り方向に無端移動せしめられる中間転写ベルト１０の上部張架面に当接しながら回転してＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の１次転写ニップを形成している。これらＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の１次転写ニップの裏側では、上述した１次転写ローラ６２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが中間転写ベルト１０の裏面に当接している。そして、これら１次転写ローラ６２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋには、それぞれ図示しないバイアス供給手段によってトナーの帯電極性とは逆極性の１次転写バイアスが印加されている。この１次転写バイアスにより、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の１次転写ニップには、トナーを感光体側からベルト側に静電移動させる１次転写電界が形成される。感光体２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ上に形成されたＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋトナー像は、感光体２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋの回転に伴ってＹ，Ｃ，Ｍ，Ｋ用の１次転写ニップに進入すると、この１次転写電界やニップ圧の作用によって中間転写ベルト１０上に順次重ね合わせて１次転写される。これにより、中間転写ベルト１０のおもて面（ループ外周面）には、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。なお、１次転写ローラ６２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋに代えて、１次転写バイアスが印加される導電性ブラシや、非接触方式のコロナチャージャなどを採用してもよい。

Ｋ用のプロセスユニット１８Ｋと２次転写ニップとの間には、濃度検知手段たる光学センサユニット３１０が中間転写ベルト１０のおもて面に対して所定の間隙を介して対向するように配設されている。この光学センサユニット３１０は、反射型フォトセンサからなり、図示しない発光素子から発した光を中間転写ベルト１０のおもて面やベルト上のトナー像で反射させ、その反射光量を図示しない受光素子によって検知する。図示しない制御部は、これらセンサからの出力電圧値に基づいて、中間転写ベルト１０上のトナー像の画像濃度（単位面積あたりのトナー付着量）を検知することができる。

中間転写ベルト１０の下方には２次転写ローラ２４が配設されており、これは図示しない駆動手段によって図中反時計回りに回転駆動せしめられながら、中間転写ベルト１０のおもて面に当接して２次転写ニップを形成している。そして、この２次転写ニップの裏側では、電気的に接地された２次転写バックアップローラ１６が中間転写ベルト１０を掛け回している。

２次転写ローラ２４には、図示しないバイアス供給手段によってトナーの帯電極性とは逆極性の２次転写バイアスが印加されており、これにより、接地された２次転写バックアップローラ１６との間に２次転写電界を形成する。中間転写ベルト１０のおもて面に形成された４色トナー像は、中間転写ベルト１０の無端移動に伴って２次転写ニップに進入する。

給紙装置２００は、記録紙５を収納する給紙カセット４４、これらの給紙カセット４４に収納された記録紙５をカセット外に送り出す給紙ローラ４２、送り出された記録紙５を一枚ずつ分離する分離ローラ対４５、分離後の記録紙５を送り出し路に沿って搬送する搬送ローラ対４７などがそれぞれ複数配設されている。給紙装置２００は、図示のようにプリンタ部１００の直下に配設されている。そして、給紙装置２００の送り出し路は、プリンタ部１００の給紙路に連結している。これにより、給紙装置２００の給紙カセット４４から送り出された記録紙５は、送り出し路を経由してプリンタ部１００の給紙路内に送られる。

プリンタ部１００の給紙路の末端付近には、レジストローラ対４９ｂが配設されており、ローラ間に挟み込んだ記録紙５を中間転写ベルト１０上の４色トナー像に同期させ得るタイミングで２次転写ニップに送り出す。そして、２次転写ニップ内では、中間転写ベルト１０上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の影響によって記録紙５に一括２次転写され、記録紙５の白色と相まってフルカラー画像となる。このようにしてフルカラー画像が形成された記録紙５は、２次転写ニップから排出されると中間転写ベルト１０から離間する。中間転写ベルト１０から分離した記録紙５は、この紙搬送ベルトの上部張架面に受け渡されて、定着装置２５に向けて搬送される。

定着装置８０内に送られた記録紙５は、図示しないハロゲンランプ等の発熱源を内包する加熱ローラと、これに向けて押圧される加圧ローラとによる定着ニップ内に挟み込まれる。そして、加圧されつつ加熱されることでフルカラー画像が表面に定着されて、定着装置８０外に向けて送られる。

２次転写ニップを通過した後の中間転写ベルト１０表面には、記録紙５に転写されなかった若干量の２次転写残トナーが付着している。この２次転写残トナーは、中間転写ベルト１０のおもて面に当接しているベルトクリーニング装置１７によってベルトから除去される。

定着装置２５の下方には、スイッチバック装置９３が配設されている。定着装置２５から排出された記録紙５は、揺動可能な切替爪５５による搬送路切替位置までくると、切替爪５５の揺動停止位置に応じて、排紙ローラ対５６、あるいはスイッチバック装置９３に向けて送られる。そして、排紙ローラ対５６に向けて送られた場合には、機外へと排出された後に、排紙トレイ７上にスタックされる。

一方、スイッチバック装置９３に向けて送られた場合には、スイッチバック装置９３によるスイッチバック搬送によって上下反転せしめられた後、再びレジストローラ対４９ｂに向けて搬送される。そして、２次転写ニップに再び進入して、もう片面にもフルカラー画像が形成される。

なお、プリンタ部１００の筺体の側面に設けられた手差しトレイ６上に手差しされた記録紙５は、手差し供給ローラ５０と、手差し分離ローラ対５１とを経由した後、レジストローラ対４９ｂに向けて送られる。レジストローラ対４９ｂについては、接地してもよいし、記録紙５の紙粉除去のためにバイアスを印加してもよい。

図４は本実施形態に係る複写機の電気回路の一部を示すブロック図である。同図に示すように、本複写機は各種の機器の制御を司る制御部５００を備えている。この制御部５００は、各種演算や各部の駆動制御を実行するＣＰＵ(Central Processing Unit)５０１にバスラインを介して、コンピュータプログラム等の固定的データを予め記憶するＲＯＭ(Read Only Memory)５０３と各種データを書き換え自在に記憶するワークエリア等として機能するＲＡＭ（Random Access Memory）５０２とが接続されて構成されている。ＲＯＭ５０３には、上述した光学センサユニット３１０からの出力電圧値と、それに対応する画像濃度との関係を示す濃度換算データテーブルが格納されている。

制御部５００には、プロセスユニット１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋが接続されている。同図では、便宜上、プロセスユニット１８Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ、光学センサユニット３１０、トナー補給装置しか示していないが、これらの他の機器（例えば転写ユニットや定着装置）も、制御部５００によって駆動が制御される。

制御部５００は、プリントジョブ終了後や紙間（連続プリント中の画像と画像との間）などの所定のタイミングで、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。
制御部５００は、１０枚の１回のタイミングでプリントジョブ終了後や紙間（連続プリント中の画像と画像との間）に、制御目標値（目標付着量）を指定して図５に示すように、副走査線方向（中間転写ベルト移動方向）サイズ：２５［ｍｍ］×主走査方向（中間転写ベルト幅方向）サイズ：１５［ｍｍ］の検知用パターンである画像濃度制御用パターンを形成する。なお、紙間（非画像部）の長さは、９０［ｍｍ］である。この画像濃度制御用パターンを光学センサユニット３１０で検知する。制御部５００は、画像濃度制御用パターンを検知したときの光学センサユニット３１０の出力値から画像濃度制御用パターンの濃度（トナー付着量）を特定し、得られた濃度値（トナー付着量）と制御目標値（目標付着量）とを比較して、制御目標値（目標付着量）となるようにトナー補給制御を行う。すなわち、検知した付着量が目標付着量よりも少ない場合は、トナー補給量を増やし、現像装置内の現像剤のトナー濃度を上げる。検知した付着量が目標付着量よりも多い場合は、トナー補給量を減らし、現像装置内の現像剤のトナー濃度を下げる。

図６は、画像濃度制御用パターンのトナー付着量のリピート変動結果を示す図である。
図に示すように、画像面積率（１０％→９０％）が切り替わった時に、画像濃度制御用パターンのトナー付着量が低下していることが判る。
この原因について解析を行った結果、以下のことがわかった。
図７は、全面ベタ画像を形成したときの画像を示す図である。図に示すように、全面ベタ画像の先端５０［ｍｍ］を超えると、画像濃度が低下していることが判明した。ここで、なぜ、ベタ画像の先端５０［ｍｍ］を超えると、画像濃度が低下するかの解析を行った。その結果、画像形成が開始して、現像ローラ２周目以降に画像濃度の低下が生じることがわかった。この理由について、詳述する。現像装置は、上記したように、供給搬送路から現像ローラ７１に供給され現像剤は、ドクタブレード７４により薄層化されて現像領域へ搬送される。現像領域へ搬送された現像ローラの現像剤中のトナーが現像電界によって感光体上の静電潜像に付着し、トナー像となる。その後、現像領域を通過した現像ローラ上の現像剤は、剤離れ極の位置で現像ローラから離れて回収搬送路に回収される。しかしながら、現像ローラ上の一部の現像剤が剤離れ極の位置で現像ローラから離れず、一部の現像剤が現像ローラに付着したまま、次の現像工程に使われてしまう。ベタ画像を現像した場合、現像領域通過後の現像ローラ上現像剤のトナー濃度が著しく低下している。この著しくトナー濃度が低下した現像剤の一部が、現像ローラに付着したまま、次の現像工程に使われてしまう結果、全面ベタ画像の先端５０［ｍｍ］（現像スリーブ：φ１６［ｍｍ］なので、現像スリーブ１周は１６×３．１４＝５０．２４［ｍｍ］）を超えると、画像濃度が低下するのである。

上記した剤離れ極の位置で剤離れせずに次の現像工程に使われてしまう現象、所謂連れ回り現象が、画像濃度制御用パターンの付着量に及ぼす影響について説明する。
先に説明したように、画像濃度制御用パターンは、画像後端から１５［ｍｍ］の位置であり、図８に示すように、画像後端から５０［ｍｍ］の領域、すなわち、現像ローラ１周分長さの領域内に形成されている。直前の画像が全面ベタ画像である場合、紙間の先頭（=画像後端）から５０［ｍｍ］の領域、すなわち、現像ローラ１周分長さの領域は、連れ回り現象によりトナー濃度が低い現像剤が再び現像領域を通過する領域である。このため、この領域における画像濃度は薄くなる。その結果、トナー像検知パターン作像前の画像の画像面積率が高い（例えば、９０％）と、画像濃度制御用パターンの付着量（濃度）が低下する。一方、トナー像検知パターン作像前の画像の画像面積率が低い（例えば１０％）場合は、現像領域でトナーがあまり消費されないため、現像領域通過後の現像剤のトナー濃度の低下がほとんどない。よって、連れ回り現象で剤離れしていない現像剤が再度現像に用いられても、画像の濃度低下は起きない。

その結果、図６に示すように、画像面積率（１０％→９０％）が切り替わった時に、画像濃度制御用パターンのトナー付着量が低下するのである。そして、切り替わった後は、画像濃度制御用パターンのトナー付着量の低下量に基づいて、画像濃度制御用パターンのトナー付着量が所望のトナー付着量になるようにトナー補給量が制御されるので、画像濃度制御用パターンのトナー付着量が安定するのである。

このような画像面積率による画像濃度制御用パターンの濃度変化を検証するために、以下の通り検証実験を行った。

検証実験の検証例１、２は、以下の通りである。なお、検証例１と検証例２との検証実験条件は、画像濃度制御用パターン作成位置を異ならせた点以外は、共通の条件で行った。より具体的に言うと、検証例２の画像濃度制御用パターン作成位置を、画像後端から５０［ｍｍ］、すなわち、現像ローラのほぼ周長にし、検証例１の画像濃度制御用パターン作成位置を、画像後端から１５［ｍｍ］、すなわち、現像ローラの周長以内にしたものである。

［検証例１］
［検証実験条件］
・目標付着量：０．３５［ｍｇ／ｃｍ^２］、０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］（狙い値）、
０．５５［ｍｇ／ｃｍ^２］
・画像濃度制御用パターン作成間隔：１枚に１回
・画像濃度制御用パターン作成位置：画像後端から１５［ｍｍ］
・画像濃度制御用パターンサイズ：副走査方向サイズ：２５［ｍｍ］
主走査線方向サイズ：１５［ｍｍ］

［検証例２］
［検証実験条件］
・目標付着量：０．３５［ｍｇ／ｃｍ^２］、０．４５［ｍｇ／ｃｍ^２］（狙い値）、
０．５５［ｍｇ／ｃｍ^２］
・画像濃度制御用パターン作成間隔：１枚に１回
・画像濃度制御用パターン作成位置：画像後端から５０［ｍｍ］
・画像濃度制御用パターンサイズ：副走査方向サイズ：２５［ｍｍ］
主走査線方向サイズ：１５［ｍｍ］

検証実験においては、画像濃度制御用パターンの付着量検知結果に基づく画像濃度制御を行わなかった。以下に具体的な検証実験手順を示す。
［検証実験手順］
１）電位制御の目標付着量を設定。（０．３５０，０．４５０，０．５５０の３水準）
２）電位制御を実行。
３）画像パターンを全面白紙画像（色はシアン）として、Ａ３サイズで１０枚通紙。
４）画像パターンを全面ベタ画像（色はシアン）として、Ａ３サイズで１０枚通紙。
５）画像パターンを全面白紙画像（色はシアン）として、Ａ３サイズで１０枚通紙。
６）手順１）に戻り、目標付着量水準を変更。

図９は、検証例１の検証実験の結果を示すグラフであり、図１０は、検証例２の検証実験の結果を示すグラフである。
図９に示すように、画像濃度制御用パターン作成位置を、画像後端から１５［ｍｍ］、すなわち、現像ローラの周長（５０．２４［ｍｍ］）以内にした場合は、直前に印刷される画像面積率（白紙であるか、全面ベタ画像であるか）によって、画像濃度制御用パターンの付着量が変動していることがわかる。
また、目標付着量を狙い値（＝０．４５０［ｍｇ／ｃｍ^２］）よりも高い値に設定することにより、直前の画像面積率の違いによる付着量の違いが顕著になることが明らかとなった。これは、目標付着量を上げることにより、全面ベタ画像（全面シアン画像）の現像時に消費されるトナー量が増える。その結果、現像領域通過後の現像剤のトナー濃度の低下が大きくなる。従って、連れ回り現象によって、再度、現像に用いられる現像剤のトナー濃度がより低くなる。これにより、画像濃度制御用パターン作成時における現像ローラ上の現像剤のトナー濃度低下が大きくなり、全面ベタ画像後の画像濃度制御用パターンの付着量低下が大きくなると考えられる。

一方、図１０に示すように、画像濃度制御用パターン作成位置を、画像後端から５０［ｍｍ］、すなわち、ほぼ、現像ローラの周長（５０．２４［ｍｍ］）にした検証例２においては、０．３５０［ｍｇ／ｃｍ^２］および本複写機における制御目標値である０．４５０［ｍｇ／ｃｍ^２］においては、ベタ画像と白紙画像とで付着量にほとんど差が見られなかった。一方、目標付着量を０．５５０［ｍｇ／ｃｍ^２］にした場合においては、ベタ画像時において、若干の濃度低下が見られたが、検証例１に比べると、濃度低下を抑えることができた。

このように、画像濃度制御用パターン作成位置を、ほぼ、現像ローラの周長（５０．２４［ｍｍ］）にした検証例２において、上記のように濃度低下が抑えられるのであるから、画像濃度制御用パターン作成位置を、現像ローラの周長（５０．２４［ｍｍ］）以上にすれば、確実に画像濃度制御用パターンの濃度低下を抑えることができる。よって、画像濃度制御用パターン作成位置を、現像ローラ７１の周長（５０．２４［ｍｍ］）以上にすることにより、直前の画像の画像面積率が高くても、画像濃度制御用パターンの濃度低下を抑えることができる。これにより、精度の高い濃度制御を行うことができ、良好な画像を維持することができる。

［変形例］
次に、変形例について説明する。
図８に示すように、紙間（画像間）が９０［ｍｍ］と比較的広い場合は、画像濃度制御用パターン作成位置を、現像ローラ７１の周長以上であっても、画像形成速度が低下することがない。しかし、画像形成スピードの高速化のために、紙間を、現像ローラ７１の周長＋画像濃度制御用パターンの副走査方向のサイズ以下にした場合、画像濃度制御用パターン作像時において、紙間を広げる必要がある。その結果、画像形成スピードが低下してしまう。
上記したように直前の画像の画像面積率が高い場合、画像濃度制御用パターン作成位置を、現像ローラ７１の周長以内にすると、画像濃度制御用パターンの付着量低下が生じるが、直前の画像の画像面積率が低い場合においては、このような問題は起こらない。
そこで、変形例においては、画像濃度制御用パターンを作像する直前の画像の画像面積率に基づいて、前記検知用パターンの作像開始タイミングを制御する。

図１１は、変形例の画像濃度制御の制御フローである。
制御部５００は、プリント枚数をカウントして、プリント枚数が閾値（本例では１０枚）となったら、画像濃度制御を開始する。
制御部５００は、画像濃度制御を開始したら、まず、直前の画像の画像面積率を画像データに基づいて求める。求めた画像面積率が閾値未満（Ｓ１のＮＯ）の場合は、通常の位置から検知用パターンである画像濃度制御用パターンの作像を開始する（Ｓ２）。具体的には、制御部５００は、画像の後端から１５［ｍｍ］の位置に画像濃度制御用パターンの先端がくるよう、画像濃度制御用パターンの作像開始タイミングを制御する。なお、本例では、通常時における画像濃度制御用パターンの先端を画像の後端から１５［ｍｍ］にしているが、これに限られるものではなく、装置の特性などによって適宜決めればよいものである。また、直前の画像の画像面積率が閾値以上（Ｓ１のＹＥＳ）の場合は、画像濃度制御用パターンの作像開始位置を画像の現像ローラの周長（５０．２４［ｍｍ］）以上に変更する（Ｓ３）。具体的には、制御部５００は、画像の後端から５０．２４［ｍｍ］の位置に画像濃度制御用パターンの先端がくるよう、画像濃度制御用パターンの作像開始タイミングを制御する。
なお、画像面積率の閾値は、画像の後端から現像ローラの周長以内に画像濃度制御用パターンを作像したときに、濃度低下が生じるか否かの境界である。すなわち、画像面積率が閾値以上だと、画像の後端から現像ローラの周長以内に作像した画像濃度制御用パターンに濃度低下が生じ、画像面積率が閾値未満だと、画像の後端から現像ローラの周長以内に作像しても濃度低下は生じないのである。

このように、変形例においては、画像面積率が閾値未満のときは、画像の後端から現像ローラの周長以内に画像濃度制御用パターンが作像されるので、紙間（画像間）を狭めることができ、連続画像形成中の１枚あたりの画像形成スピードを上げることができる。また、画像面積率が閾値未満のときは、画像の後端から現像ローラの周長以内に画像濃度制御用パターンを作像しても、画像濃度制御用パターンに濃度低下が生じることがない。よって、画像濃度の調整を精度良く行うことができる。
また、画像面積率が閾値以上で、画像の後端から現像ローラの周長以内に作像された画像濃度制御用パターンに濃度低下が生じる場合は、画像の後端から現像ローラの周長以上の位置に画像濃度制御用パターンを作像するので、画像濃度制御用パターンに濃度低下が生じるのを抑制できる。よって、画像濃度の調整を精度良く行うことができる。

また、上記では検知用パターンとして画像濃度制御用パターンについて説明したが、検知用パターンとして位置ずれ補正制御用パターンにも適用できる。
図１２は、位置ずれ補正制御用パターンを示す図である。
図に示すように、位置ズレ補正制御用パターンは、基準色であるＫ色とＹ色とからなるストライプトナーパッチと、Ｋ色とＭ色とからなるストライプトナーパッチと、Ｋ色とＣ色とからなるストライプトナーパッチとからなっている。各色は、ハーフトーンで形成されている。基準色であるＫ色に対して位置ズレが生じていない場合、Ｋ色とは重ならないが、Ｋ色に対して位置ずれが生じた場合は、Ｋ色と重なる部分が生じる。その結果、重なった部分のトナー付着量が増加する。このトナー付着量の増加量から位置ずれを検知することができる。このとき、位置ズレ補正制御用パターンに濃度低下が生じていると、位置ズレが生じてＫ色と重なっていても、検知される付着量が少ないので、位置ずれが生じてないと誤検知するおそれがある。
よって、画像の後端から現像ローラの周長以上離して、位置ズレ補正制御パターンを作像することによって、良好な位置ずれ検知が可能となる。また、変形例に示すように、画像面積率が閾値未満のときは、画像の後端から現像ローラの周長以内に位置ズレ制御用パターンを形成し、画像面積率が閾値以上のときは、画像の後端から現像ローラの周長以上離して、位置ズレ補正制御パターンを作像することによって、良好な位置ズレ検知と、連続画像形成中の１枚あたりの画像形成スピードの低下とを抑制することができる。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離を、現像剤担持体たる現像ローラ表面の周長よりも長くすることで、直前の画像の画像面積率の影響を抑制して、検知用パターンを作像することができる。従って、直前の画像の画像面積率が高い場合における検知用パターンの濃度低下を抑制することができる。

また、変形例においては、制御手段である制御部は、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率に基づいて、検知用パターンの作像開始タイミングを制御する。これにより、検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が高く、検知用パターンの濃度低下が生じるおそれがある場合は、検知用パターンの作像開始タイミングを遅らせて、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離を、現像剤担持体たる現像ローラ表面の周長よりも長くすることが可能となる。従って、検知用パターンの濃度低下を抑制することができる。また、直前の画像の画像面積率が低く、検知用パターンの濃度低下が生じるおそれがない場合は、画像形成領域の後端から検知用パターンの先端までの距離を、現像ローラ表面の周長よりも短くなるよう検知用パターンの作像開始タイミングを制御することで、連続画像形成中の１枚あたりの画像形成スピードの低下を抑制することができる。

また、検知用パターンが、画像濃度制御用パターンであるので、画像濃度制御用パターンの検知結果に基づいて、良好な画像濃度制御を行うことができる。

また、検知用パターンが、位置ずれ補正制御用パターンであるので、位置ずれ補正制御用パターンの検知結果に基づいて、良好な位置ずれ補正を行うことができる。

本実施形態に係る複写機を示す概略構成図。 現像装置及び感光体の概略構成図。 トナー補給装置を示す概略構成図。 複写機の電気回路の一部を示すブロック図。 中間転写ベルト上の画像濃度制御用パターンを示す図。 画像濃度制御用パターンのトナー付着量のリピート変動結果を示す図。 全面ベタ画像を形成したときの画像を示す図。 直前の画像の画像面積率が、画像濃度制御用パターンの付着量に及ぼす影響について説明する図。 検証例１の検証実験の結果を示すグラフ。 検証例２の検証実験の結果を示すグラフ。 変形例における画像濃度制御フロー図。 中間転写ベルト上の位置ずれ補正制御パターンを示す図。

符号の説明

１０：中間転写ベルト
２０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋ：感光体
５０：転写ユニット
７１：現像ローラ
１６０：トナー補給装置
３１０：光学センサユニット

Claims (5)

1. 潜像担持体と、
   表面が無端移動し、該表面に現像剤を担持する現像剤担持体上のトナーを潜像担持体に転移させて、潜像担持体の潜像を現像する現像手段と、
   前記潜像担持体に形成されたトナー像を直接記録紙に転写するか、中間転写体に転写してから記録紙に転写する転写手段と、
   前記潜像担持体または中間転写体上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
   画像形成動作中における非画像形成領域に検知用パターンを形成し、該検知用パターンを前記濃度検知手段で検知する画像形成装置において、
   画像形成領域の後端から前記検知用パターンの先端までの距離を、前記現像剤担持体表面の周長よりも長くしたことを特徴とする画像形成装置。
2. 潜像担持体と、
   表面が無端移動し、該表面に現像剤を担持する現像剤担持体上のトナーを潜像担持体に転移させて、潜像担持体の潜像を現像する現像手段と、
   前記潜像担持体に形成されたトナー像を直接記録紙に転写するか、中間転写体に転写してから記録紙に転写する転写手段と、
   前記潜像担持体または中間転写体上に形成されたトナー像の濃度を検知する濃度検知手段と、
   画像形成動作中における非画像形成領域に検知用パターンを形成し、該検知用パターンを前記濃度検知手段で検知する画像形成装置において、
   前記検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率に基づいて、前記検知用パターンの作像開始タイミングを制御する制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記検知用パターンを作像する直前の画像の画像面積率が所定の閾値を超えた場合は、画像形成領域の後端から前記検知用パターンの先端までの距離が、前記現像剤担持体表面の周長よりも長くなるよう前記検知用パターンの作像開始タイミングを制御するよう前記制御手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１乃至３いずれかの画像形成装置において、
   前記検知用パターンが、画像濃度制御用パターンであることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、
   前記潜像担持体と前記現像手段とを備えた画像形成手段を複数有し、
   前記検知用パターンが、位置ずれ補正制御用パターンであることを特徴とする画像形成装置。

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