JP2010197482A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】紙転写（二次転写）工程、定着工程が記録紙上の最終出力画像に与えている悪影響を把握し、必要に応じてこれらの工程にフィードバック制御を行い、最終出力画像の品質維持を図る。
【解決手段】位置Ｐ１又は位置Ｐ２にて記録紙２０上に転写されていない状態のトナー像を検知するためのトナー像検知センサ３０と、記録紙２０上に二次転写され定着された後のトナー像を検知するための定着後画像検知センサ３１とを備えている。記録紙２０の搬送方向と直交する主走査対応方向におけるトナー像検知センサ３０と定着後画像検知センサ３１の位置は揃えられている。両センサ出力値を比較する際に、主走査対応方向位置の同じセンサヘッド同士の測定データを比較することにより、二次転写〜定着工程起因の画像濃度ムラが発生している場合、その影響を正確に把握することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも１つを含む複合機等の画像形成装置に関し、詳しくは、像担持体上及び記録媒体上の画像情報を取得するための検知手段を備えた画像形成装置に関する。

帯電・露光・現像条件にフィードバック制御をかける電位制御は従来から実施されており、この工程で不具合が生じたことを検知するトナー付着量検知センサが、感光体若しくは中間転写ベルト等に設置されている。
しかしながら、このような検知方式では、トナー付着量検知センサが設置されている箇所より下流の工程で不具合が生じた場合その判定を行う手段が設けられていないため、対応できなかった。
このような問題に対処すべく、画像形成装置内で、記録媒体（以下、「記録紙」、「転写材」、「転写紙」ともいう）上の最終画像を検知するためのセンサを設けることが行われており、種々の提案がなされている。その多くは、特許文献１に開示されているように、記録紙上に任意のテストパターンを形成し、作像条件へフィードバックをかけるというものである。
記録紙上の画像濃度や色味、光沢等を検知して、現像条件、転写条件、定着条件等へフィードバックをかけることになる。これらの提案は、記録紙上のテストパターンを検知することによって現状のマシンの状態を把握し、それに応じて調整を行うものである。

特許文献２には、像担持体（中間転写ベルトを含む）上の未定着トナー像を検知する第１光学検知手段（濃度センサ）と、記録紙上に定着された定着後トナー像を検知する第２光学検知手段（カラーセンサ）を、コンビネーションで使用する方法が記載されている。第１光学検知手段の検知結果によって、第２光学検知手段による画像濃度制御の実施を決定し、カラーセンサを用いた濃度又は色度制御の実施回数を少なくして転写材及びトナーの消費を抑制するものである。

記録紙上の最終画像は全ての画像形成工程を経た後の結果であるため、画像特性が変動していると検知できた場合、果たしてその変動がどの工程で生じているのかまでは判断できない。
場合によっては、転写条件がふらついているのに、現像条件にフィードバック制御をかけてしまう様な事態となる。
特許文献２では、第１光学検知手段の検知結果によって、第２光学検知手段を用いた階調補正を実施するため、第１光学検知手段と第２光学検知手段に感光体軸方向（主走査対応方向）の濃度ムラの影響が大きく出ている場合には、画像濃度制御が適切に起動されなかったり、起動されたものの制御結果が適切でなかったりする場合が考えられる。ここで、「主走査対応方向」は光走査での主走査方向を意味する。
また、入力画像データを補正して階調補正をかけるため、画像形成工程全体を包含した形でフィードバック制御をかけていることになるが、各工程個別の不具合に関しては、対処しないことになる。
このような場合、例えば二次転写率悪化により記録紙上の画像濃度が薄くなっているのに対して、入力画像データを補正してトナー付着量を増加させて画像濃度を濃くしようとすると、トナー付着量過多になってしまい、トナー飛散等の弊害を招く可能性がある。

以上のように、従来においては、二次転写〜定着工程間で不具合が発生したことを特定するような処理は行っておらず、フィードバック先を作像条件や転写条件と決めた上でフィードバック制御を行っている。
画像品質の向上を図るためには、本来、どの画像形成工程で画像に不具合が生じているのかを見極めた上で画像不良発生の原因となっている工程に対してのフィードバック制御を行うことが必要となる。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、紙転写（二次転写又は直接転写）工程、定着工程が記録紙上の最終出力画像に与えている悪影響を把握し、必要に応じてこれらの工程にフィードバック制御を行い、最終出力画像の品質維持を図ることを、その目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上のトナー像を定着手段により定着して出力する画像形成装置において、記録媒体上に転写されていない状態のトナー像を検知するためのトナー像検知手段と、記録媒体上に転写され定着された後のトナー像を検知するための定着後画像検知手段とを備え、記録媒体の搬送方向と直交する主走査対応方向における前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段の位置を揃えて配置したことを特徴とする。
「記録媒体上に転写されていない状態のトナー像」とは、（１）感光体上のトナー像、（２）中間転写体（ベルト）上のトナー像、（３）転写搬送体（ベルト）上に転写されたトナー像の何れかのことである。
「転写搬送体」とは、主に直接転写方式のマシンにおいて、転写紙（記録媒体）をその表面に吸い付けて搬送し、転写紙（記録媒体）上に直接トナー像を一色ずつ転写して重ねていくための、ベルト部材のことである。フルカラー直接転写方式のマシンにおいては、感光体上に形成したテストパターンを転写搬送ベルト上に転写した後、転写搬送ベルト上で光センサによって検知している場合がある。

（１）、（２）の場合は、トナー像検知センサ（トナー像検知手段）と定着後画像検知センサ（定着後画像検知手段）の間には、紙転写（二次転写）工程と定着工程がある。
（３）の場合は、トナー像検知センサが検知するトナー像が二次転写後のトナー像に該当するので、両センサの間にある工程は定着工程のみとなる。両センサ出力値の正常な相関関係に関しては、標準状態のマシンにおいてテストパターンを出力し、予め把握しておくものとする。
この相関関係を把握しておくことにより、実機動作中にプロコン動作が発動してテストパターンが出力された場合、両センサの出力値の相関関係が正常か否かを判定できる。正常な場合は特に対応動作は必要ないが、トナー像検知センサの出力が正常にも関わらず、定着後画像検知センサの出力が異常と判定された場合、両センサの間の工程で画像が悪化していることが考えられるため、該工程（紙転写（二次転写）工程、定着工程）の制御パラメータを調整することにより、記録紙上の画像状態を改善することが可能となる。なお、トナー像検知センサの出力が既に異常である場合には、それ以前の工程で異常が生じていることになるため、紙転写（二次転写又は直接転写）工程及び定着工程へのフィードバック制御は行わない。この様な動作を行うにあたって、両センサの主走査対応方向位置を揃えて設置しておくことにより、様々な要因で発生する主走査対応方向のトナー付着量ばらつき（画像濃度ばらつき）の影響がキャンセルできるため、信頼性の高い動作の実現が可能となる。

請求項２記載の発明では、請求項１に記載の画像形成装置において、前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段を、主走査対応方向に複数組設置したことを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記トナー像検知手段で検知するテストパターンと、前記定着後画像検知手段で検知するテストパターンは、同じ個体であることを特徴とする。
請求項４記載の発明では、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記トナー像検知手段で検知するテストパターンと、前記定着後画像検知手段で検知するテストパターンは、違う個体であることを特徴とする。

請求項５記載の発明では、請求項１〜４の何れか１に記載の画像形成装置において、前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段の出力の差異により、これらの検知手段が配置された区間における画像異常発生の有無を判定することを特徴とする。
請求項６記載の発明では、請求項１〜４の何れか１に記載の画像形成装置において、前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段の出力の差異により、これらの検知手段が配置された区間において画像特性に影響を与えるパラメータを調整することを特徴とする。

本発明によれば、紙転写（二次転写）工程、定着工程が記録紙上の最終出力画像に与えている悪影響を確実に把握でき、必要に応じてこれらの工程にフィードバック制御を行うことにより、最終出力画像の品質維持を図ることができる。
両センサ（トナー像検知手段と定着後画像検知手段）を主走査対応方向に複数組設置することにより、紙転写（二次転写）特性及び定着特性に主走査対応方向の偏差がある場合、その状態を高精度に把握することが可能となる。これにより、主走査対応方向に一様に働く制御パラメータにフィードバック制御をかける際には、把握した主走査対応方向偏差の中央値付近でフィードバック制御をかけられるため、制御結果の信頼性を向上できる。また、主走査対応方向の画像濃度偏差が許容範囲を越えて大きくなっている場合には、画像異常と判定してエラーを発報することができる。

同じ個体のテストパターンを検知対象とすることにより、テストパターンのトナー付着量の繰り返し誤差の影響を排除することができるため、信頼性の高い測定を行うことができる。また、テストパターンが１セットで足りるため、テストパターンを２セット形成する必要がなく、トナーの節約にもなる。
マシンのハード構成上、同じ個体のテストパターンを両センサに検知させることができない場合にでも、定着工程の影響による画像濃度変動の測定を行うことができ、定着工程での画像不良発生の判定、及び定着工程への適切なフィードバック制御が可能となる。
トナー像検知手段と定着後画像検知手段の正常な出力値の相関関係を予め把握しておくことにより、両センサの出力値がその関係からずれた場合には把握することができ、このずれ方が許容範囲以上に大きい場合には、画像異常が発生していると判断できる。典型的には、トナー像検知手段である程度のトナー付着量が得られていることを確認しているにも関わらず、定着後画像検知手段で検知された画像濃度が非常に薄い場合などである。このような場合、二次転写・定着工程のパラメータを制御して、極力、転写紙上の画像濃度が所望の値となるように調整を行うか、調整のしようがない場合には、操作パネルへの表示、若しくは自動的にサービスマンコール発報等の対応動作を行い、人手による調整を促すことによりマシン状態の復帰を図ることができる。
両センサの出力値が正常な関係からずれた場合には、紙転写（二次転写）特性や定着特性によって画像状態の変化が生じていると考えられるため、紙転写（二次転写を含む）条件や定着条件を調整することにより、紙上の画像濃度変動を軽減することができる。これにより、画像濃度変動の少ない好適な画像を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概要構成図である。 画像形成装置の他の例（１ドラム型）の概要構成図である。 画像形成装置の他の例（直接転写方式）の概要構成図である。 トナー像検知センサの設置状態を示す要部斜視図である。 トナー像検知センサと定着後画像検知センサの位置関係を示す平面図である。 図１で示した画像形成装置におけるテストパターン経路を示す図で、（ａ）は同じ個体を検知する場合、（ｂ）は違う個体を検知する場合の図である。 図３で示した画像形成装置におけるテストパターン経路を示す図で、（ａ）は同じ個体を検知する場合、（ｂ）は違う個体を検知する場合の図である。 トナー像検知センサの構成を示す概要断面図で、（ａ）は１発光２受光型の場合、（ｂ）は２発光１受光型の場合の図である。 定着後画像検知センサの構成を示す概要断面図である。 テストパターンの一例を示す平面図である。 測定データを示す図で、（ａ）はトナー像検知センサの測定データを示す図、（ｂ）は定着後画像検知センサの測定データを示す図である。 測定データの比較を示す図で、（ａ）は正常な場合の図、（ｂ）は正常状態からずれた場合の一例を示す図である。 測定データの比較を示す図で、（ａ）は正常状態からずれた場合の他例を示す図、（ｂ）は異常点がある場合の図である。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置の概略図である。システムとしては４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機として描かれているが、これは電子写真式画像形成装置の代表例として描いているだけであり、４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式等のフルカラー機でも良いし、１ドラム型直接転写方式等のモノクロ機でも良い。
中間転写体としての中間転写ベルト１の展張面に沿って、像担持体としての感光体ドラム２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋが並設されている。符号に付記したＹはイエロー、Ｍはマゼンタ、Ｃはシアン、Ｋはブラックの色をそれぞれ示している。イエローの作像ステーションを代表して説明すると、感光体ドラム２Ｙの回りにはその回転方向順に、帯電手段としての帯電チャージャ３、書込みユニット４Ｙ、現像ユニット５Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ６Ｙ、感光体クリーニングユニット７Ｙ、クエンチングランプ８Ｙが配置されている。他の色の作像ステーションにおいても同様である。
書込みユニット４の上方には、スキャナ部９、ＡＤＦ１０等が設けられている。

中間転写ベルト１は、複数のローラ１１、１２、１３で回転可能に支持されており、ローラ１２に対向する部位には中間転写ベルトクリーニングユニット１５が設けられている。
ローラ１３に対向する部位には、二次転写手段としての二次転写ローラ１６が設けられている。
装置本体の下部には、複数の給紙トレイ１７が設けられており、これらのトレイに収容された記録媒体としての記録紙２０は、ピックアップローラ２１、給紙ローラ２２で給紙され、搬送ローラ対２３で搬送され、レジストローラ対２４により所定のタイミングで二次転写部位へ送られる。二次転写部位の用紙搬送方向下流側には定着手段としての定着ユニット２５が設けられている。図１において、符号２６は排紙トレイを、２７はスイッチバックローラ対を示している。

図１に示す構成において、画像形成動作を一通り説明する。プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム周辺・中間転写ベルト周辺・給紙搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイから記録紙の給紙が開始される。
一方、各感光体ドラム２は帯電チャージャ３によってその表面を一様な電位に帯電され、書込ユニット４から照射される書込み光によってその表面を画像データに従って露光される。露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体ドラム２は、現像ユニット５からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像を特定色に現像される。
図１においては感光体ドラム２が四色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体ドラム上に現像されることになる。

各感光体ドラム２上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト１との接点において、感光体ドラムに対向して設置された一次転写ローラ６に印加される一次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト１上に転写される。この一次転写動作をタイミングを合わせながら四色分繰り返すことにより、中間転写ベルト１上にフルカラートナー像が形成される。
中間転写ベルト１上に形成されたフルカラートナー像は、二次転写ローラ部において、レジストローラ対２４によってタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙２０に転写される。この時、二次転写ローラ１６に印加される二次転写バイアス、及び押圧力によって二次転写が行われる。フルカラートナー像を転写された記録紙２０は、定着ユニット２５を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。

片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ２６へ、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、用紙反転部へ搬送されていく。用紙反転部へ到達した記録紙２０は、ここでスイッチバックローラ対２７により搬送方向を逆転されて紙の後端から用紙反転部を出て行く。これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって記録紙の表裏を反転させることができる。
表裏反転された記録紙は定着ユニット方向には戻らず、再給紙搬送経路を通過して本来の給紙経路に合流する。この後は表面プリントの時と同じ様にトナー像を転写されて、定着ユニット２５を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。また各部の動作を最後まで説明すると、一次転写部を通過した感光体ドラム２はその表面に一次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット７により除去される。その後、クエンチングランプ８によってその表面を一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。
また、二次転写部を通過した中間転写ベルト１に関しても、その表面に二次転写残トナーを担持しているが、こちらもブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１５によってこれを除去され、次のトナー像の転写に備える。この様な動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。

中間転写ベルト１の外方におけるローラ１１に対向する位置（二次転写前の位置）にはトナー像検知手段としてのトナー像検知センサ３０が配置されている。トナー像検知センサ３０は二次転写部の下流側（二次転写後の位置）に配置することもできる。二次転写部の下流側に配置する場合には、中間転写ベルト１の内方に振れ止めのためのローラ１４が設けられる。
定着ユニット２５の下流側近傍には、定着後画像検知手段としての定着後画像検知センサ３１が配置されている。

定着後画像検知センサ３１は文字通り定着ユニット２５の直後に設置され、二次転写工程で記録紙上に転写されたトナー像が、定着ユニット２５において定着された直後の位置であり、４色全ての定着後画像を記録紙上で検知することができる。
定着後画像検知センサ３１の設置位置を、用紙反転部への分岐の前にするか後にするかという選択肢はあるが、テストパターンを形成した記録紙の搬送先に合わせて設置位置を決めれば良い。テストパターンを形成した記録紙を、そのまま排紙トレイ２６に排出する場合には、定着後画像検知センサ３１の設置位置は用紙反転部への分岐の前後どちらでも良い。一方、テストパターンを形成した記録紙を画像形成装置内の何処か（典型的には、テストパターン記録紙用の特別な内蔵トレイ）へ搬送する場合には、定着後画像検知センサ３１の設置位置を分岐の手前とする必要がある。

また、トナー像検知センサ３０の設置位置としては上記のように２種類考えられる。一つは、二次転写前の位置Ｐ１である。二次転写工程前の中間転写ベルト１上のトナーパターンを検知できる位置であり、マシンレイアウトの制約がなければ、この構成が採用されることが多い。テストパターンを形成してすぐに検知できるため待ち時間も少なく、また、テストパターンに二次転写部をすり抜けさせる必要がないため、そのための工夫が不要だからである。
しかしながら、４色目（ここではブラック）の作像ステーション直後が二次転写位置になっている機種も多く、その場合、位置Ｐ１にセンサを設置するのはスペース的に困難である。そのような場合は、二次転写後の位置である位置Ｐ２にトナー像検知センサ３０を設置し、中間転写ベルト１上に形成したテストパターンを二次転写部をスルーさせた後、トナー像検知センサ３０で検知することになる。
二次転写部をスルーさせる方式としては、二次転写ローラ１６の離間、二次転写ローラ１６への逆バイアスの印加等が考えられるが、ここでは特に限定しない。４連タンデム型中間転写方式の画像形成装置の場合には、トナー像検知センサ３０の位置として、以上のような２種類が考えられる。

他の方式の画像形成装置の場合の、トナー像検知センサ及び定着後画像検知センサの設置例を図２、図３に示す。図２は、１ドラム型中間転写方式のフルカラー機の場合のセンサ設置例を示している。
作像ステーション部（感光体ユニット、現像ユニット等）の構成が異なるだけで、中間転写ユニットより下流のユニットに関しては、図１で示した４連タンデム型中間転写方式の構成と基本的に同じである。
図２において、符号１８は給紙トレイを、３２はリボルバ型現像ユニットを、３３はベルト転写方式の二次転写ユニットを、３４はベルト搬送ユニットを、３６は両面ユニットを、３７は排紙ローラ対を、３８は手差しトレイをそれぞれ示している。図１で示したものと同様の機能を有するものは同一の符号で示している。

感光体ドラム２を含む感光体ユニットが１セットしかないため、中間転写ベルト１を有する中間転写ユニット周辺にはスペースの余裕があり、二次転写工程より上流に比較的容易にトナー像検知センサ３０を設置できる構成である。
もちろん、スペースの余裕がない場合には、図１と同様に二次転写工程より下流にトナー像検知センサ３０を設置することもあり得るが、ここでは示していない。
図３には、４連タンデム型直接転写方式のフルカラー機の場合のセンサ設置例を示す。この方式では、感光体ドラム２に対向しているベルトが中間転写ベルトではなく転写搬送ベルト４０であり、記録紙を保持して搬送し、記録紙上に直接、各色トナー像を順次転写していく動作を行う。ベルトの素材としては、中間転写ベルト同様にポリイミド等が挙げられるが、特に限定するものではない。記録紙を保持する方式としては、静電的にベルトに吸着して搬送する方式が一般的であり、この場合、記録紙タッチダウン直後に設置されているローラ４１にバイアス電圧が印加可能となっており、記録紙に電荷を与えることができる。

このような転写搬送ベルト方式においては、各色感光体ドラム上のテストパターンを転写搬送ベルト４０上に転写して検知する方式が用いられることが多く、この場合、トナー像検知センサ３０は位置Ｐ３、Ｐ４に示すような場所に設置される。
すなわち、定着ユニット２５に向けて記録紙をリリースする以前の位置Ｐ３に設置する場合と、リリース後の位置Ｐ４に設置する場合が考えられるが、４連タンデム型直接転写方式の場合には、作像ステーション４セットと定着ユニットを直列に並べる必要があるため、スペース的な余裕は少ない。
そのため、位置Ｐ３への設置は困難であり、位置Ｐ４に設置されている場合が多い。

図４に、図１〜図３で説明したトナー像検知センサ３０の設置イメージを示す。ちょうど、図１の位置Ｐ１に設置したイメージである。このトナー像検知センサはセンサ基板４５に３つのトナー像検知センサ３０を搭載した３ヘッドのタイプで描いており、記録紙の搬送方向と直交する主走査対応方向（感光体ドラム２の軸方向）に複数組設置するセンサ構成例となっているが、特にこの数に限定するものではない。
センサヘッド（トナー像検知センサ）が１個の場合も考えられ、この場合は通常、センター部にセンサヘッドが設置される場合が多い。
図５に示すように、トナー像検知センサ３０と定着後画像検知センサ３１は主走査対応方向位置を揃えて配置されている。図５は、図１に示す画像形成装置の中間転写ベルト１、定着ユニット２５、及び位置Ｐ１に配置されたトナー像検知センサ３０、定着後画像検知センサ３１を上方から見た状態を表している。符号４６は定着後画像検知センサ３１が搭載されるセンサ基板を示している。

図５中において、主走査対応方向は左右方向に相当し、３個ヘッドとして描いているトナー像検知センサ３０と、定着後画像検知センサ３１のヘッド位置が、主走査対応方向でそれぞれ同じ位置に設置されている。
このように配置することにより、中間転写ベルト１上にテストパターンを転写するまでの工程において、主走査対応方向にトナー付着量ムラ（画像濃度ムラ）が生じている場合、主走査対応方向位置が同じセンサヘッドには、トナー付着量ムラの影響が等しく出ることになる。
よって、両センサ出力値を比較する際に、主走査対応方向位置の同じセンサヘッド同士の測定データを比較することにより、二次転写〜定着工程起因の画像濃度ムラが発生している場合、その影響を正確に把握することができる。
これに対して、引用文献２ではその図６と図１１とから明らかなように、転写材上に形成されるテストパターン（パッチパターン）の位置と中間転写体上に形成されるテストパターンの位置は明らかに異なっており、主走査対応方向においてセンサ位置を一致させることによる上記効果を得ることはできない。
図５に示しているトナー像検知センサ３０と定着後画像検知センサ３１はそれぞれセンサヘッド数が３個であり、これは主走査対応方向に複数組設置した場合の構成の一例である。

図６には、トナー像検知センサ３０で検知するテストパターンと、定着後画像検知センサ３１で検知するテストパターンが、同じ個体である場合と違う個体である場合の、テストパターン搬送経路を示している。
マシン構成は、図１に示す４連タンデム型中間転写方式のフルカラー機である。マシン構成及びセンサ設置位置の関係上、可能な場合は同じ個体を検知対象とするのが良い。
同じ個体を検知対象としていれば、二次転写工程及び定着工程の影響のみを、両センサ出力の差異として捉えることができ、検知結果の信頼性が高いからである。同じ個体を検知することができるマシン構成は、図６（ａ）に示すような構成である。これは図１における位置Ｐ１にトナー像検知センサ３０を設置した構成であり、この構成の場合には、中間転写ベルト１上に形成したテストパターンをトナー像検知センサ３０で検知した後、二次転写ローラ部で記録紙上に転写し、定着ユニット部で定着した後、定着後画像検知センサ３１によって検知することができる。

逆に、同じ個体が検知できない場合のマシン構成は図６（ｂ）に示すような構成であり、図１における位置Ｐ２にトナー像検知センサ３０を設置した構成である。この構成の場合には、トナー像検知センサ３０で検知するためのテストパターンは、二次転写工程を通過した後のテストパターンであり、検知後には中転ベルトクリーニングユニット１５によりクリーニングされる（図６（ｂ）の経路１）。
よって、トナー像検知センサ３０によって検知されたテストパターンを、定着後画像検知センサ３１で検知することはできず、テストパターンとして別の個体のものを用意して、定着後画像検知センサ３１に搬送する必要がある（図６（ｂ）の経路２）。
この場合、同一の画像形成条件でテストパターンを作成することになるが、同じ画像形成条件で作成したパターンでも、まったく同一の付着量が得られるとは限らないため、両センサの検知出力を比較する際に、付着量誤差が誤差因子として含まれてしまうことになる。
このように、検知結果の信頼性の面では、各センサで違う個体のテストパターンを検知する場合には、同じ個体のテストパターンを検知する場合よりも劣ってしまう。

一方、スペースの関係上、トナー像検知センサ３０を位置Ｐ２にしか設置できない機種も多く、逆にこの位置にセンサを置くことでマシンの大型化を防ぐメリットがある。このように、検知の信頼性を重視すれば「同じ個体」の検知にメリットがあり、マシンサイズを重視すれば、「違う個体」の検知にメリットがある。
どちらを選択するかは、その機種の戦略によるので、どちらの方式が優れているかは一概には言えない。

図７に、図３で示した４連タンデム型直接転写方式の場合のテストパターン搬送経路の例を示す。中間転写方式と異なる点は、「同じ個体」を検知する場合は、両センサ共に記録紙上に転写されたテストパターンを検知することである。
「違う個体」を検知する場合は、トナー像検知センサ３０は転写搬送ベルト４０上に転写されたテストパターンを検知対象とし（図７（ｂ）の経路１）、定着後画像検知センサ３１は記録紙上の定着後画像を検知対象とする（図７（ｂ）の経路２）。
以上の点以外は、図６で説明した内容と同様である。なお、図７（ａ）の構成においても、トナー像検知センサ３０の検知特性の都合上、転写搬送ベルト４０上でテストパターンを検知する必要がある場合がある。
つまり、記録紙上検知ではうまく機能しない場合には、図７（ｂ）で示した２つの経路を通る別々のテストパターンを形成する必要がある。一度、転写搬送ベルト４０側に転写したパターンは、記録紙上に転写することができないためである。

図８に、本実施形態におけるトナー像検知センサ３０の構成例を示す。中間転写ベルト１上や転写搬送ベルト４０上でトナー像を検知する場合、通常は、正反射光と拡散反射光の２種類の反射光を利用してトナー付着量を測定する。
図８（ａ）で示す方は１発光２受光のタイプ、図８（ｂ）で示す方は２発光１受光のタイプのセンサを例示しているが、使い勝手の差異以外、原理的に異なる点はない。
図８において、符号５０は発光素子を、５１は正反射側受光素子を、５２は拡散反射側受光素子を、５３は防塵ガラス（若しくはレンズ）を、５４はセンサケースを、５５は受光素子を、５６は正反射側発光素子を、５７は拡散反射側発光素子をそれぞれ示している。
中間転写ベルトとして一般的に用いられているポリイミド等の素材は正反射率が高く、トナー像がない状態では正反射光が強く、拡散反射光は殆ど出ない。このベルト上にトナー像が載ると、黒トナーの場合は、正反射光を遮り、かつ拡散反射光も出さない。つまり、拡散反射光検知出力はトナー付着量で変化しないが、正反射光検知出力はトナー付着量増加に伴い減少する。この変化を利用し、黒トナーの付着量検知は正反射光で行う。
一方、カラートナーがベルト上に載った場合には、正反射光を遮り、かつ拡散反射光を出す。トナー付着量が増えるに従って拡散反射光量が増加するので、カラートナーについては、拡散反射光検知によりトナー付着量検知を行っている。

図９に、本実施形態における定着後画像検知センサ３１の構成例を示す。 定着後の画像を検知するためには、市販の測色濃度計で用いられているように、拡散反射光のみを用いれば良い。一般的には「０度投光＆４５度受光」や「４５度投光＆０度受光」が用いられるが、特に角度関係は指定しない。
図９の例において、発光素子５０は白色発光のLEDである。カラーパッチを検知するためには、全帯域の波長を含む光である必要があるからである。受光素子にはＲＧＢフィルタ付の受光素子５９を用いており、ＲＧＢそれぞれの受光強度を分けて出力可能となっている。
このような構成により、各色のテストパターンが記録紙上に定着されて搬送されてきた場合に、その色と濃度を測定することができる。なお、この図においては受光側でＲＧＢを選別しているが、例えば受光側に可視光帯域に広い受光感度を持つ受光素子を使用し、発光側にＲＧＢフィルタをかけて選択発光させる構成にしても良い。

図１０に、トナー像検知センサ３０及び定着後画像検知センサ３１で検知するテストパターンの構成例を示す。この図は、中間転写ベルト１上においてトナー像検知センサ３０でテストパターンを検知している状況を示しているが、同様のテストパターンが定着後画像検知センサ３１にも回っていくものとする。
各色ごとに複数階調を出力することにより、各色ごとのγ特性を把握することができる。その上で、トナー像検知センサ３０と定着後画像検知センサ３１の測定データを比較することにより、その間の工程（二次転写工程、定着工程）で画像濃度変動が発生していないか判断できる。
発生していると判断された場合には、その画像濃度変動を軽減するために二次転写パラメータ、若しくは定着パラメータ条件を調整する。

図１１に、図１０記載のテストパターンを、トナー像検知センサ３０と定着後画像検知センサ３１で測定した時の測定データの例を示す。図１１（ａ）がトナー像検知センサ３０によって測定されるトナー付着量データ、図１１（ｂ）が定着後画像検知センサ３１によって測定される画像濃度データである。
各センサの生出力は当然［Ｖ］単位であるが、予め測定してあるセンサ特性の検量線により、電圧情報をトナー付着量データ及び画像濃度データに変換した後のデータとして示している。入力画像データとして２０％おきに５階調パターンを形成した場合、典型的には、トナー付着量及び画像濃度の特性は図１１に示すように推移する。
この両センサの典型的な出力値を、比較したのが図１２（ａ）である。中間転写ベルト上のトナー付着量を横軸、記録紙上の画像濃度を縦軸に取っており、両センサ出力が図１１に示すような典型的な特性を示していれば、両者の関係は図１２（ａ）に示すように線形に近い状態となる。

実際には、機種毎及び色毎に少し歪んだグラフになり、綺麗な線形にはならないが、図１２（ａ）に示すような正常状態における両センサデータの関係を把握し、これを基本の相関関係としておく。
この基本相関関係が、ある時（記録紙上にテストパターンを出すプロコンが実施された時）図１２（ｂ）に示すようにずれたことが検知された場合、トナー付着量は正常なのに画像濃度が基本相関関係より低くなっているため、二次転写工程〜定着工程で不具合が生じていると判断できる。
この場合、二次転写での転写残が多くなっていることが懸念されるので、二次転写バイアス（又は二次転写電流）を調整するようにフィードバック制御をかけることになる。また、定着条件の変動で図１２（ｂ）に示すような変動が生じることが分かっていれば、その定着条件も制御対象となる。
このように、「トナー付着量ＶＳ画像濃度」の関係を測定して、二次転写パラメータ若しくは定着パラメータにフィードバック制御をかけるという動作は、「検知手段が配置された区間において画像特性に影響を与えるパラメータを調整する」動作に該当する。

図１２（ａ）に示す基本相関関係が図１３（ａ）に示すようにずれた場合には、「トナー付着量ＶＳ画像濃度」の関係は崩れていないものの、トナー付着量自体が不足していることが分かる。この場合、二次転写工程以前の工程で不具合が生じているということなので、トナー付着量を増加させる作像パラメータにフィードバック制御をかけることになる。
この制御は通常のプロセスコントロールで行う「電位制御」に該当するので、ここでは特に述べることはしない。
また、図１２（ａ）に示す基本相関関係が図１３（ｂ）に示すように変動した場合は、データが一点のみ異常値を示している状態である。この場合、二次転写〜定着工程間で、１パッチ（図１３（ｂ）では５階調の中の３番目の階調パッチ）のみ画像欠陥が生じているということになるため、フィードバック制御による自動調整は難しく、ユーザーに報知、若しくはサービスマンコールを発報して、人手により画像欠陥の原因を除去する必要がある。

この画像欠陥が、図４、５に示す３ヘッドタイプのトナー像検知センサの全てのヘッドに関して検知されているのであれば、主走査対応方向全域に亘って部分的な二次転写不良や定着不良が生じていると判断できる。もし、１ヘッドのデータのみ異常を示していれば、スポット的な転写不良、記録紙のシワによる定着不良の様な可能性もある。
このように、「トナー付着量ＶＳ画像濃度」の関係により、画像異常が発生していると判定することが、「検知手段が配置された区間における画像異常発生の有無を判定する」動作である。

２ 像担持体としての感光体ドラム
２０ 記録媒体としての記録紙
２５ 定着手段としての定着ユニット
３０ トナー像検知手段としてのトナー像検知センサ
３１ 定着後画像検知手段としての定着後画像検知センサ

特開２００２−１９６５４７号公報 特開２００５−３２１５７２号公報 特開２００６−０３９０９０号公報 特開２００１−１７５０４９号公報

Claims (6)

1. 像担持体上のトナー像を記録媒体上に転写し、該記録媒体上のトナー像を定着手段により定着して出力する画像形成装置において、
   記録媒体上に転写されていない状態のトナー像を検知するためのトナー像検知手段と、記録媒体上に転写され定着された後のトナー像を検知するための定着後画像検知手段とを備え、記録媒体の搬送方向と直交する主走査対応方向における前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段の位置を揃えて配置したことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段を、主走査対応方向に複数組設置したことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記トナー像検知手段で検知するテストパターンと、前記定着後画像検知手段で検知するテストパターンは、同じ個体であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１又は２に記載の画像形成装置において、
   前記トナー像検知手段で検知するテストパターンと、前記定着後画像検知手段で検知するテストパターンは、違う個体であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４の何れか１に記載の画像形成装置において、
   前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段の出力の差異により、これらの検知手段が配置された区間における画像異常発生の有無を判定することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜４の何れか１に記載の画像形成装置において、
   前記トナー像検知手段と前記定着後画像検知手段の出力の差異により、これらの検知手段が配置された区間において画像特性に影響を与えるパラメータを調整することを特徴とする画像形成装置。

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