JP2011070168A - 画像形成装置及びその濃度補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度補正に用いるパターンに起因するクリーニング時間を短縮することで、ダウンタイムを小さくする。
【解決手段】画像形成装置は、像担持体上の静電潜像をトナーで現像して搬送体上にトナー像を転写する画像形成手段と、正反射光と拡散反射光の混合光及び拡散反射光を検出する第１検出手段と、混合光を検出する第２検出手段と、第１検出手段及び第２検出手段の検出結果を用いて濃度補正を行う濃度補正手段と、を有し、第１検出手段及び第２検出手段は、搬送体の主走査方向に沿って並設され、画像形成手段は、濃度補正手段による濃度補正に用いる濃度補正パターンとして、拡散反射光を反射する第１色のトナーで現像した第１補正パターンを第１検出手段が検出可能な搬送体上の位置に転写する一方で、第２検出手段が検出可能な搬送体上の位置には正反射光のみを反射する第２色のトナーで現像した第２補正パターンを転写する。
【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置及びその濃度補正方法に関するものである。

例えば特許文献１では、画像形成時の画像濃度の再調整に要する時間を低減するために、画像形成中に画像濃度の再調整のタイミングとなった場合には、再調整が必要か否かを判定するためにパッチを形成してその濃度を検出し、検出されたパッチ濃度と目標濃度との濃度差が一定以上離れている場合にのみ再調整を行うように制御する方法が開示されている。

また、例えば特許文献２では、ダウンタイムの発生を抑制して効率的に画像形成動作などの処理を行うことができる画像形成装置が提案されている。特許文献２による画像形成装置としての複写機は、記録紙上に転写すべきトナー像や濃度センサが読み取るべきパッチ画像が形成される感光ドラムと、感光ドラム上の画像が転写位置において転写される中間転写ベルトと、を備える。中間転写ベルトには、それに対面するように位置センサ及びその制御部が配設され、制御部は、位置センサが撮影した中間転写ベルトのスペックルを取得して、中間転写ベルト上の基準位置として位相アドレスを設定する。

タンデム方式のレーザビームプリンタに代表される画像形成装置では、複数の作像手段を用い、中間転写ベルト上にトナーで形成された画像を重ね合わせることによって、カラー画像を形成している。このトナーは環境変化や、経時で作像特性が変化することにより、紙に転写される際の濃度が変化し、安定したカラー画像を得ることができない。そのため、各色ごとに濃度補正パターンを形成し、ＴＭセンサ等の検出手段によって転写されるトナー濃度を検出し、目標の濃度に補正する濃度補正が一般的に行われている。

ＴＭセンサには、正反射光のみ測定可能な受光部を持つものと、正反射光と拡散反射光の両方を測定できる受光部を持つものが存在する。ローエンドのレーザビームプリンタでは、材料費低減のため、正反射光と拡散反射光の両方を測定できる受光部を持つＴＭセンサはその個数を最小限に抑えている。

濃度補正パターンは、正反射光及び拡散反射光の両方の測定が可能なＴＭセンサ下に配置する必要がある。また、センサの発光、受光の特性を揃えるために、１つのＴＭセンサ下に直線的に配置されることが多い。この場合、濃度補正パターンは中間転写ベルトの回転により最終的に転写ローラの一部分と接触し、その部分に集中してトナーが付着することになる。これらのトナーは、濃度補正パターンが転写ローラを全て通り抜けた後にクリーニングを行って除去する必要がある。

さらに、一度濃度補正した後も、環境変化や経時変化で目標の濃度からずれが発生し、定期的に濃度補正を実行する必要があり、このときの濃度補正でも中間転写ベルト上に描いた濃度補正パターンが転写ローラに付着することになるため、転写ローラのクリーニングを実行する必要がある。

転写ローラのクリーニングは、プラスとマイナスのバイアスを交互に与えることで、トナーを中間転写ベルトに飛ばすものであり、転写ローラで最も汚れている部分に比例してクリーニング時間が長くなる。転写ローラのクリーニング中は、印刷を行うことができず、ユーザにとって大きなダウンタイムとなり、生産性を低下させる要因の１つである。

そこで、本発明は、濃度補正に用いるパターンに起因するクリーニング時間を短縮することで、ダウンタイムを小さくすることを目的とする。

本発明の一側面である画像形成装置は、像担持体上の静電潜像をトナーで現像して搬送体上にトナー像を転写する画像形成手段と、第１発光部並びに第１混合光受光部及び第１拡散反射光受光部を備え、第１発光部からの照射光が搬送体上から反射された正反射光成分である正反射光と該照射光が搬送体上から反射された拡散反射光成分である拡散反射光の混合光を第１混合光受光部が検出し、第１拡散反射光受光部が拡散反射光を検出する第１検出手段と、第２発光部及び第２混合光受光部を備え、第２混合光受光部が混合光を検出する第２検出手段と、第１検出手段及び第２検出手段の検出結果を用いて濃度補正を行う濃度補正手段と、を有し、第１検出手段及び第２検出手段は、搬送体の主走査方向に沿って並設され、画像形成手段は、濃度補正手段による濃度補正に用いる濃度補正パターンとして、拡散反射光を反射する第１色のトナーで現像した第１補正パターンを第１検出手段が検出可能な搬送体上の位置に転写する一方で、第２検出手段が検出可能な搬送体上の位置には正反射光のみを反射する第２色のトナーで現像した第２補正パターンを転写する。

上記画像形成装置において、第２検出手段が２つ以上あるとき、それぞれの第２検出手段が検出可能な搬送体上の位置に転写されたそれぞれの第２補正パターンのトナー量が略同一であってもよい。

他の態様として、上記の画像形成装置において、画像形成手段が、第１色のトナーがトナー切れの状態で第２色のトナーのみ使用可能な状態の場合、濃度補正パターンとして、第１検出手段及び第２検出手段が検出可能な搬送体上の位置に第２補正パターンを形成するように構成してもよい。当該画像形成装置において、第１検出手段及び第２検出手段のそれぞれが検出可能な搬送体上の位置に転写されたそれぞれの第２補正パターンのトナー量が略同一であってもよい。

また、上記の画像形成装置において、第２補正パターンは、搬送体上において、同じ副走査位置に単一のパッチを有するものでもよい。また、第１色はシアン、マゼンタ、イエローであり、前記第２色はブラックである。

本発明の一側面である画像形成装置の濃度補正方法は、像担持体上の静電潜像をトナーで現像して搬送体上にトナー像を転写する画像形成装置の濃度補正方法であって、画像形成装置は、第１発光部並びに第１混合光受光部及び第１拡散反射光受光部を備え、第１発光部からの照射光が搬送体上から反射された正反射光成分である正反射光と該照射光が搬送体上から反射された拡散反射光成分である拡散反射光の混合光を第１混合光受光部が検出し、第１拡散反射光受光部が拡散反射光を検出する第１検出手段と、第２発光部及び第２混合光受光部を備え、第２混合光受光部が混合光を検出する第２検出手段と、を有し、濃度補正に用いる濃度補正パターンとして、拡散反射光を反射する第１色のトナーで現像した第１補正パターンを、第１検出手段が検出可能な搬送体上の位置に転写し、濃度補正パターンとして、正反射光のみを反射する第２色のトナーで現像した第２補正パターンを、第１検出手段とともに搬送体の主走査方向に沿って並設された第２検出手段が検出可能な搬送体上の位置に転写し、第１検出手段及び第２検出手段による検出結果に基づいて、画像形成されるトナー濃度を求め、トナー濃度を用いて濃度補正を行う。

本発明によれば、一部分に集中していた濃度補正パターンを搬送体上の異なる位置に転写することで搬送体に対するトナー付着を分散させるため、ダウンタイムを小さくすることが可能となる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置の露光器の構成図である。 本発明の実施形態に係る画像形成装置のセンサの構成図である。 本発明の実施形態に係る濃度補正パターン及びＴＭセンサの位置関係を示した図である。 従来の濃度補正パターン（現像バイアス調整用）を形成する濃度補正パッチを示した図である。 従来の濃度補正パターン（レーザパワー調整用）を形成する濃度補正パッチを示した図である。 濃度補正パターンの検出原理を説明するための図である。 本発明の実施形態（第１実施形態）に係る濃度補正パターン（現像バイアス調整用）を形成する濃度補正パッチを示した図である。 本発明の実施形態（第１実施形態）に係る濃度補正パターン（レーザパワー調整用）を形成する濃度補正パッチを示した図である。 本発明の実施形態に係る濃度補正演算制御方法の流れを示したフローチャートである。 本発明の実施形態（第２実施形態）に係る濃度補正パターン（現像バイアス調整用）を形成する濃度補正パッチを示した図である。 本発明の実施形態（第２実施形態）に係る濃度補正パターン（レーザパワー調整用）を形成する濃度補正パッチを示した図である。

従来の濃度補正は、現像バイアスやレーザパワーの値を変えた各色ごとの濃度補正のパッチを中間転写ベルト上に配置し、そのパッチの正反射光、拡散反射光の２つを測定し、その結果から、目標とする濃度になるように現像バイアスとレーザパワーの値を算出し、補正をしていた。本発明では、濃度補正パターンの配置を工夫することで、転写ローラのクリーニング時間短縮を図っている。

濃度補正には正反射光及び拡散反射光の２つが必要となるが、ＢＫの濃度補正パターンはＴＭセンサに拡散反射光を返さないため、拡散反射光がなくても補正量を算出することが可能である。このため、ＢＫの濃度補正パッチは、正反射光のみ測定できるＴＭセンサ下に配置しても濃度補正に影響がなく、ＢＫの濃度補正パッチを各ＴＭセンサに分散して配置することは可能である。

このように、濃度補正パターンを複数のＴＭセンサの下に分散して配置することにより、転写ローラの一部分にトナーが集中して付着することを防ぐことができ、最もトナーが付着している部分のクリーニング時間に依存して決まる転写ローラのクリーニング時間を短縮することが可能になる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態は、正反射光及び拡散反射光の混合光並びに拡散反射光を検出する第１検出手段及び正反射光及び拡散反射光の混合光を検出する第２検出手段を備えるカラー画像形成装置において、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの全色のトナーを用いて濃度補正を行うものである。

本実施形態の画像形成装置は、図１に示すように、搬送体としての中間転写ベルト００５に沿って各色の画像形成部が並べられた構成を備えるものであり、いわゆるタンデムタイプといわれるものである。すなわち、給紙トレイ００１から給紙ローラ００２と分離ローラ００３とにより分離給紙される用紙（記録紙）００４に画像を転写する中間転写ベルト００５に沿って、この中間転写ベルト００５の回転方向の上流側から順に、複数の画像形成部（電子写真プロセス部）００６ＢＫ、００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃが配列されている。なお、本実施形態の画像形成部は、後述する転写器とともに画像形成手段を構成す
る。

これら複数の画像形成部００６ＢＫ、００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃは、形成するトナー画像の色が異なるだけで内部構成は共通である。画像形成部００６ＢＫはブラックの画像を、画像形成部００６Ｙはイエローの画像を、画像形成部００６Ｍはマゼンタの画像を、画像形成部００６Ｃはシアンの画像をそれぞれ形成する。

よって、後述する説明では、画像形成部００６ＢＫについて具体的に説明するが、他の画像形成部００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃは画像形成部００６ＢＫと同様であるので、その画像形成部００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃの各構成要素については、画像形成装置００６ＢＫの各構成要素に付したＢＫに替えて、Ｙ、Ｍ、Ｃによって区別した符号を図に表示するにとどめ、説明を省略する。

中間転写ベルト００５は、回転駆動される駆動ローラ００７と従動ローラ００８とに巻回されたエンドレスのベルトである。この駆動ローラ００７は、不図示の駆動モータにより回転駆動させられ、この駆動モータと、駆動ローラ００７と、従動ローラ００８とが、中間転写ベルト００５を移動させる。

画像形成に際して、給紙トレイ００１に収納された用紙００４は、最も上のものから順に送り出され、従動ローラ００８と転写ローラ０２０に達したところで、中間転写ベルト００５上に形成された画像が用紙００４に転写される。

画像形成部００６ＢＫは、像担持体としての感光体ドラム００９ＢＫ、この感光体ドラム００９ＢＫの周囲に配置された帯電器０１０ＢＫ、露光器０１１、現像器０１２ＢＫ、不図示の感光体クリーナ、除電器０１３ＢＫ等から構成されている。露光器０１１は、各画像形成部００６ＢＫ、００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃが形成する画像色に対応する露光ビームであるレーザ光０１４ＢＫ、０１４Ｙ、０１４Ｍ、０１４Ｃを照射するように構成されている。

図２に露光器０１１の内部図を示す。各画像色の露光ビームであるレーザ光０１４ＢＫ、０１４Ｙ、０１４Ｍ、０１４Ｃは、それぞれ光源であるレーザーダイオード１０２ＢＫ、１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃから照射される。照射されたレーザ光は、反射鏡１０１によって光学系１０３ＢＫ、１０３Ｙ、１０３Ｍ、１０３Ｃを経て光路を調整された後、感光体ドラム００９ＢＫ、００９Ｙ、００９Ｍ、００９Ｃの表面へと走査される。反射鏡１０１は、６面体のポリゴンミラーであり、回転をすることによってポリゴンミラー１面につき主走査方向１ライン分の露光ビームを走査することができる。光源のレーザーダイオード４つに対して、ポリゴンミラー１つで走査を行う。０１４ＢＫ、０１４Ｙと、０１４Ｍ、０１４Ｃの２色ずつの露光ビームに分けてポリゴンミラーの対向反射面を用いて走査を行うことによって、同時に異なる４つの感光体ドラムへと露光することを可能としている。光学系１０３は、反射光を等間隔に揃えるｆθレンズと、レーザ光を偏向する偏向ミラーで構成されている。

画像形成に際し、感光体ドラム００９ＢＫの外周面は、暗中にて帯電器０１０ＢＫにより一様に帯電された後、露光器０１１からのブラック画像に対応したレーザ光０１４ＢＫにより露光され、静電潜像を形成される。現像器０１２ＢＫは、この静電潜像をブラックトナーにより可視像化し、このことにより感光体ドラム００９ＢＫ上にブラックのトナー画像が形成される。

このトナー画像は、感光体ドラム００９ＢＫと中間転写ベルト００５とが接する位置（転写位置）で、画像形成手段を構成する転写器０１５ＢＫの働きにより中間転写ベルト００５上に転写される。この転写により、中間転写ベルト００５上にブラックのトナーによる画像が形成される。トナー画像の転写が終了した感光体ドラム００９ＢＫは、外周面に残留した不要なトナーを感光体クリーナにより払拭された後、除電器０１３ＢＫにより除電され、次の画像形成のために待機する。

以上のようにして、中間転写ベルト００５に転写されたブラックのトナー画像は、中間転写ベルト００５が回動することにより次の画像形成部００６Ｙへ搬送される。画像形成部００６Ｙでは、画像形成部００６ＢＫでの画像形成プロセスと同様のプロセスにより感光体ドラム００９Ｙ上にイエローのトナー画像が形成され、そのトナー画像が中間転写ベルト００５上に形成されたブラックのトナー画像に重畳されるように転写される。

中間転写ベルト００５は、さらに回動することにより、同様に、感光体ドラム００９Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー画像と、感光体ドラム００９Ｃ上に形成されたシアンのトナー画像とが、中間転写ベルト００５上に形成されたブラックのトナー画像とイエローのトナー画像とに重畳されるように転写される。こうして、中間転写ベルト００５上にフルカラーの画像が形成される。このフルカラーの画像は中間転写ベルト００５がさらに回動することにより、従動ローラ００８と転写ローラ０２０の間で用紙００４上に画像を転写され、定着器０１６にて画像を定着された後、画像形成装置の外部に排紙される。

以上のような構成のカラー画像形成装置では、画像形成部００６ＢＫ、００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃの交換による作像特性の変化、画像形成部００６ＢＫ、００６Ｙ、００６Ｍ、００６Ｃの温度上昇による作像特性の変化、感光体ドラム００９ＢＫ、００９Ｙ、００９Ｍ、００９Ｃの感光体膜厚減少等による作像特性の変化、各色トナーの経時劣化、絶対湿度の変化によるトナー帯電量の変化等により、トナー画像の濃度が変化するという問題が発生することがある。この問題に対し、現像器０１２ＢＫ、０１２Ｙ、０１２Ｍ、０１２Ｃの現像バイアスやレーザ光０１４ＢＫ、０１４Ｙ、０１４Ｍ、０１４Ｃのレーザパワーを調整する必要がある。

濃度補正は、予め決められている目標濃度になるように、ＢＫ、Ｙ、Ｍ、Ｃの画像濃度を合わせる形で行う。図１に示すように、画像形成部００６Ｃの下流側に、中間転写ベルト００５に対向するようにして、センサ０１７、０１８、０１９が設けられている。センサ０１７、０１８、０１９は、用紙００４の搬送方向と直交する主走査方向に沿うように同一の基板上に支持されている。濃度補正手段として使用されるエンジン０５０は、センサ０１７、０１８、０１９を用いて、以下に説明する方法に従って画像濃度の補正を行う。濃度補正を行うエンジンは、補正演算を行うＣＰＵとそのプログラムを格納するＲＯＭ、また、補正結果を保存するＲＡＭなどを備えている。

図３にセンサ０１８の拡大図を、図４に各センサとその周辺部を示す。本実施形態のカラー画像形成装置は、発光部２０１（第１発光部）、正反射光・拡散反射光受光部２０２（第１混合光受光部）、拡散反射光受光部２０３（第１拡散反射光受光部）を備える第１検出手段としてのセンサ０１８と、発光部２０１（第２発光部）、正反射光・拡散反射光受光部２０２（第２混合光受光部）を備える第２検出手段としてのセンサ０１７、０１９を有する。発光部２０１からは光ビームが中間転写ベルト００５上に形成された濃度補正パッチ２０４に照射され、その正反射光成分と拡散反射光成分を含んだ反射光を受光部２０２が受光し、また、拡散反射光を受光部２０３が受光することで、画像濃度検出手段として濃度補正パッチ２０４のトナー濃度を検出する。図４においては、各色の濃度を求めるために必要な濃度補正パターンの一例を示す。

図５に、従来採用している現像バイアス調整のための濃度補正パターン３０１Ｇを形成する濃度補正パッチ２０４Ｇを示す。従来の濃度補正パターン３０１Ｇは、各色７個ずつ、計２８個の濃度補正パッチ（２０４Ｃ＿Ｇ，２０４Ｍ＿Ｇ，２０４Ｙ＿Ｇ，２０４ＢＫ＿Ｇ）により構成されていた。そして、拡散反射光受光部２０３を備えたセンサ０１８に対して濃度補正パターン３０１Ｇを形成することにより、各色の濃度調整を可能としていた。なお、図５の濃度補正パターン３０１Ｇには、色がわかるようにカラーのアルファベットと、濃度補正パターン３０１Ｇの濃度がわかるように薄い順番で番号を付加している。また、図５では、中央のセンサが上記センサ０１８に対応している場合の例を示している。

図６に、従来採用しているレーザパワー調整のための濃度補正パターン３０１Ｌを形成する濃度補正パッチ２０４Ｌを示す。従来の濃度補正パターン３０１Ｌは、濃度補正パターン３０１Ｇと同様に、各色７つづつ、計２８個の濃度補正パッチにより構成されていた。そして、現像バイアス調整のための濃度補正パターン３０１Ｇと同様に、拡散反射光受光部２０３を備えたセンサ０１８に対して濃度補正パターン３０１Ｌを形成することにより、各色の濃度調整を可能としていた。なお、図６の濃度補正パターン３０１Ｌには、色がわかるようにカラーのアルファベットと、濃度補正パターン３０１Ｌの濃度がわかるように薄い順番で番号を付加している。また、図６では、中央のセンサが上記センサ０１８に対応している場合の例を示している。

図５と図６の濃度補正パターンの検出原理を図７に示す。発光部２０１の照射光は光ビームである。受光部２０２の出力信号は、中間転写ベルト００５上からの反射光であり、正反射光成分と拡散反射光成分を含んでいる。４０４に受光部２０２の出力信号を示す。グラフの縦軸４０７は受光部２０２の出力信号強度、横軸４０８は時間を示している。４０５は受光信号の拡散反射光成分である。拡散反射光成分は、中間転写ベルト００５の表面上と２０４ＢＫパッチ上では反射が少ないが、２０４Ｙ、２０４Ｃ、２０４Ｍパッチ上では反射している。４０６は受光信号の正反射光成分である。正反射光成分は、中間転写ベルト００５の表面上で強く反射し、濃度補正パッチ２０４のパッチ上では色に関わらず反射量が減少する。濃度補正パッチ２０４の正反射成分、拡散反射成分のサンプリング数はパッチの初めと終わりにマージンを空け、平均すれば正確なトナー付着量が分かる数である。作像特性の変化やトナー劣化により濃度補正パッチ２０４の正反射成分、拡散反射成分の値が変動するので、その変動値と現像バイアス、レーザパワーそれぞれを関連付けて濃度補正を行う。

濃度補正パッチ２０４はパッチの初めと終わりにパッチのずれ量を考慮したマージンを空けているが、これは、正反射スポット径４０２及び拡散反射スポット径４０３が濃度補正パッチ２０４から出ることを防ぐためである。濃度補正パッチ２０４の副走査方向の長さは、サンプリング点数と、サンプリング間隔、マージンを考慮した値となる。濃度補正パッチ２０４の主走査方向の長さは、パッチが主走査方向にずれることを考慮している。また、濃度補正パッチ２０４の配置間隔は、現像バイアス、レーザパワーの切替時間を考慮した値である。

濃度補正には、現像バイアス調整とレーザパワー調整の２種類が存在する。現像バイアス調整は、濃度補正パッチ２０４内の全ドットにトナーを付着させたベタパッチを用い、ベタ画像の濃度補正を行うことが可能である。現像バイアス調整では、現像バイアスを変化させ、トナー付着量が違う濃度補正パッチ２０４を複数出力し、この濃度補正パッチ２０４の濃度から目標の濃度になる現像バイアス値を得る。これに対し、レーザパワー調整では１ｏｎ３ｏｆｆと呼ばれる、４ドット中１ドットにのみトナーを付着させたハイライトパッチを用い、ハイライト画像の濃度補正を行うことが可能である。レーザパワー調整では、レーザパワーを変化させ、トナー付着量が違う濃度補正パッチ２０４を複数出力し、この濃度補正パッチ２０４の濃度から目標の濃度になるレーザパワー値を得る。

濃度補正計算を示す。濃度補正には、濃度補正パッチ２０４に発光部２０１から光ビームを照射し、照射した光ビームの反射光の強度に応じた出力電圧値を用いる。しかし、ＣＭＹの各パッチに照射した照射光に対する反射光には、正反射光成分と拡散反射光成分とが存在する。ここで、正反射光成分とは光ビームの入射光の入射角に等しい角度で中間転写ベルト００５から反射した光であり、拡散反射光成分とは入射光の入射角に対して様々な角度で反射した光である。つまり、濃度補正に用いる補正値は、反射光における、正反射光成分の強度に応じた受光部の出力電圧値を用いることで求めることができる。逆に言えば、ＣＭＹの各パターンに光ビームを照射した場合における受光部２０２が検出した光量からは、拡散反射光に対応する光量を控除する必要があるため、受光部２０２とは別に拡散反射光のみを検出するための受光部２０３を設ける必要がある。一方、ＢＫのパターンでは、拡散反射光は反射しないため、別途拡散反射光のみを検出するための受光部２０３を設ける必要がない。そこで、本実施形態の画像形成装置においては、受光部２０３を備えないセンサ１０７及びセンサ１０９の検出領域に、ＢＫの濃度補正用パターンを分散し、作像する。それに対し、Ｍ、Ｃ、Ｙの各濃度補正用パターンは、受光部２０３を備えるセンサ１０８の検出領域に作像する。

濃度補正パッチ２０４から得られたデータは、正反射電圧及び拡散反射電圧の混合データと拡散反射電圧である。濃度補正計算には正反射電圧のみを用いるので、正反射電圧と拡散反射電圧の混合値から拡散反射電圧の値を除去する。得られた正反射電圧値から濃度補正パッチ内の中間転写ベルト００５の露出率を求め、そこからトナーの濃度を算出する（露出率＝パッチ上でトナーが載っていない部分／パッチの面積）。現像バイアス調整では、濃度補正パッチ２０４Ｇから算出されたトナー濃度とそのパッチに対応する現像バイアス値を２次曲線で近似し、目標となるトナー濃度の現像バイアス値を補正値として算出する。また、レーザパワー補正では、濃度補正パッチ２０４Ｌから算出されたトナー濃度とそのパッチに対応するレーザパワー値を１次直線で近似し、目標となるトナー濃度のレーザパワー値を補正値として算出する。

濃度補正計算が終了し、中間転写ベルト００５上の濃度補正パッチ２０４が転写ローラ０２０に到達すると、転写ローラ０２０にトナーが付着する。付着したトナーは転写ローラ０２０にプラスとマイナスのバイアスを交互に与えることで、トナーを中間転写ベルト００５に飛ばし、クリーニングを行う。このときのクリーニング時間は予めＲＯＭ領域に設定する。

ここで、図５、６に示した従来の濃度補正パターン３０１では、転写ローラ０２０の同じ主走査位置に計２８のトナーが付着するため、ある一部のトナー濃度が濃くなる。よって、クリーニング時間もそのトナー濃度に比例して長くなり、ユーザへのダウンタイムが長くなる。これに対して、本実施形態では、ＢＫの濃度補正用パターンとＭ、Ｃ、Ｙの各濃度補正用パターンとを主走査方向（用紙搬送方向と直交する方向）に分散して中間転写ベルト００５上に形成し、転写ローラのクリーニング時間を短縮させダウンタイムを抑制可能にしている。

図８に、本実施形態における現像バイアス調整の濃度補正パターン示す。本実施形態にかかる画像形成装置は、ブラック以外のトナーにより形成される濃度補正パッチ２０４ＹＭＣ＿Ｇ＿ＳＰを、拡散反射受光部２０３を備えたセンサ０１８の下を通過するように配置する。そして、ブラックのトナーにより形成される濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰは、拡散反射受光部２０３を備えないセンサ０１７又はセンサ０１９の下を通過するように配置する。このとき、濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰは、中間転写ベルト００５の同じ副走査位置に１つだけ形成させる。また、センサ０１７とセンサ０１９に対して形成されている濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰは、センサごとのトナー量の和がほぼ等しくなるように形成する。ここで、本実施形態にかかる画像形成装置では、現像バイアスがマイナスに大きいほど付着量が大きくなるため、図８では、センサ０１７の下を通過するように、センサ側に近いほうから現像バイアス値が１、４、５番目に大きいものを配置し、センサ０１９の下を通過するように、センサ側に近いほうから現像バイアス値が２、３、６、７番目に大きいものを配置している。

図９に、本施形態におけるレーザパワー調整の濃度補正パターンを示す。本実施形態にかかる画像形成装置は、ブラック以外のトナーにより形成される濃度補正パッチ２０４ＹＭＣ＿Ｌ＿ＳＰを、拡散反射受光部２０３を備えたセンサ０１８の下を通過するように配置する。さらに、ブラックのトナーにより形成される濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰは、濃度補正パッチ２０４Ｃ＿Ｌ＿ＳＰと副走査位置が等しく、かつ、拡散反射受光部２０３を備えないセンサ０１７又はセンサ０１９の下を通過するように配置する。このとき、濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰは、中間転写ベルト００５の同じ副走査位置に１つだけ形成させる。また、センサ０１７とセンサ０１９に対して形成されている濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰのセンサごとのトナー量の和が、ほぼ等しくなるように形成する。ここで、本実施形成にかかる画像形成装置では、レーザパワーがプラスに大きいほど付着量が大きくなるため、図９では、センサ０１７の下を通過するように、センサ側に近いほうからレーザパワー値が１、３、５番目に大きいものを配置し、センサ０１９の下を通過するように、ＴＭセンサ側に近いほうからレーザパワー値が２、４、６、７番目に大きいものを配置している。

なお、図８、９の濃度補正パッチ２０４は、従来のパッチと同様に、副走査方向の長さに関して、サンプリング点数と、サンプリング間隔、マージンを考慮した値であり、主走査方向の長さに関して、パッチが主走査方向にずれることを考慮した値である。また、パッチ間隔も現像バイアス、レーザパワーの切替時間を考慮した値である。また、図８の２０４ＢＫＹＭＣ＿Ｇ＿ＳＰの検知方法と図９の２０４ＢＫＹＭＣ＿Ｌ＿ＳＰの検知方法は図７の検知方法と同じである。

図８、９に示す濃度補正パッチ２０４の検出結果を元に、濃度補正値を算出する。濃度補正パッチ２０４の検出結果から２０４ＢＫ，Ｙ，Ｍ，Ｃ＿Ｇの画像濃度を求め、濃度補正手段としてのＣＰＵが所定の演算処理を行うことで、目標濃度に対する現像バイアス値を求めることができる。さらに、２０４ＢＫ，Ｙ，Ｃ，Ｍ＿Ｌの画像濃度を求めてＣＰＵが所定の演算処理を行うことで、目標濃度に対するレーザパワー値を求められる。

濃度補正で使われた図８、９の濃度補正パターン３０１は、中間転写ベルト００５の回転で転写ローラ０２０に付着する。ここで、従来では転写ローラの一部分に、現像バイアス補正とレーザパワー補正の濃度補正パッチ２０４の全てのトナーが付着していた。これに対し、本実施形態では、現像バイアス補正とレーザパワー補正の濃度補正パッチ２０４の１／４を分散したため、一部分に付着するトナーの濃度は従来の３／４となり、転写ローラ０２０のクリーニング時間も３／４となる。よって、ダウンタイムの軽減を行うことができる。

図１０に濃度補正演算制御方法のフローを示し、フロー詳細を説明する。濃度補正が開始されると、ステップ５０１で図８の現像バイアス補正の濃度補正パターン３０１Ｇの露光を開始する。ここで、ステップ５０２とステップ５０３は並行して処理が行われる。ステップ５０２では随時図８の濃度補正パターン３０１Ｇの露光を行い、ステップ５０３では露光された濃度補正パターン３０１Ｇを現像、転写し、ＴＭセンサ下に来た時に濃度の読み取りを行う。ステップ５０２、ステップ５０３が所定回数のＮ回を終えると、ステップ５０４で各濃度補正パッチ２０４Ｇの中間転写ベルトの地肌露出率を求める。この地肌露出率からステップ５０５でトナー付着量をテーブル値から求める。ステップ５０６では求めたパッチのトナー濃度と現像バイアス値との関係を２次近似し、ステップ５０７で目標濃度の現像バイアス値を求める。現像バイアスの補正はここで終了する。

次に、ステップ５０８で図９のレーザパワー補正の濃度補正パターン３０１Ｌの露光を開始する。ステップ５０９とステップ５１０は並行して処理が行われる。ステップ５０９では図９の濃度補正パターン３０１Ｌの露光を行い、ステップ５１０では濃度補正パターン３０１Ｌの濃度の読み取りを行う。ステップ５０９とステップ５１０が所定回数のＭ回を終えると、ステップ５１１で各濃度補正パッチ２０４Ｌの中間転写ベルトの地肌露出率を求める。この地肌露出率からステップ５１２でトナー付着量をテーブル値から求める。ステップ５１４では求めたパッチのトナー濃度とレーザパワー値との関係を１次近似し、ステップ５１５で目標濃度のレーザパワー値を求める。レーザパワーの補正はここで終了する。最後にステップ５１５で図８、９の濃度補正パターン３０１で汚れた転写ローラ０２０のクリーニングを行い終了する。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態として、イエロー、マゼンタ、シアンのいずれか又は複数のトナーがトナーエンドの状態において、ブラックのみの濃度補正を行う場合での動作を説明する。詳細は後述するが、中間転写ベルトに形成される濃度補正パターンが第１実施形態とは異なる。濃度補正パターン以外、すなわち画像形成装置や画像濃度検出手段の構成、濃度補正の方法等については、第１実施形態と同様である。

図１１に、本実施形態にかかる画像形成装置が中間転写ベルト００５に形成する現像バイアス調整の濃度補正パターン示す。ブラックのトナーにより形成する濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰを、各センサ（０１７、０１８、０１９）の下を通過するように配置する。このとき、濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰは、中間転写ベルト００５の同じ副走査位置に１つだけ形成する。また、センサ０１７、０１８、０１９に配置されている濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰのトナー量の和が、ほぼ等しくなるように形成する。本実施形態にかかる画像形成装置では、現像バイアスがマイナスに大きいほど付着量が大きくなるため、図１１では、センサ０１７の下を通過するように、センサ側に近いほうから現像バイアス値が１、６番目に大きいものを配置し、センサ０１８の下を通過するように、センサ側に近いほうから現像バイアス値が２、５番目に大きいものを配置し、センサ０１９の下を通過するように、ＴＭセンサ側に近いほうから現像バイアス値が３、４、７番目に大きいものを配置している。

図１２に、本実施形態にかかる画像形成装置が中間転写ベルト００５に形成するレーザパワー調整の濃度補正パターンを示す。ブラックのトナーにより形成する濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰを、各センサ（０１７、０１８、０１９）の下を通過するように配置する。このとき、濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰは、中間転写ベルト００５の同じ副走査位置に１つだけ形成する。また、センサ０１７、０１８、０１９に配置されている濃度補正パッチ２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰのトナー量の和が、ほぼ等しくなるように形成する。本実施形態にかかる画像形成装置では、レーザパワーがプラスに大きいほど付着量が大きくなるため、図１２では、センサ０１７の下を通過するように、センサ側に近いほうからレーザパワー値が１、５番目に大きいものを配置し、センサ０１８を通過するように、センサ側に近いほうからレーザパワー値が２、４番目に大きいものを配置し、センサ０１９の下を通過するように、センサ側に近いほうからレーザパワー値が３、６、７番目に大きいものを配置している。

なお、図１１、１２の濃度補正パッチ２０４は、従来のパッチと同様に、副走査方向の長さに関して、サンプリング点数と、サンプリング間隔、マージンを考慮した値であり、主走査方向の長さに関して、パッチが主走査方向にずれることを考慮した値である。また、パッチ間隔も現像バイアス、レーザパワーの切替時間を考慮した値である。また、図１１の２０４ＢＫ＿Ｇ＿ＳＰの検知方法と図１２の２０４ＢＫ＿Ｌ＿ＳＰの検知方法は図８の検知方法と同じである。

図１１、１２に示す濃度補正パッチ２０４の検出結果をもとに、濃度補正値を算出する。濃度補正パッチ２０４の検出結果から２０４ＢＫ＿Ｇの画像濃度を求め、ＣＰＵが所定の演算処理を行うことで、目標濃度に対する現像バイアス値を求めることができる。さらに、２０４ＢＫ＿Ｌの画像濃度を求めてＣＰＵが所定の演算処理を行うと、目標濃度に対するレーザパワー値を求められる。これらの結果に基づいて濃度補正が行われる。

濃度補正で使われた図１１、１２の濃度補正パターン３０１は、中間転写ベルト００５の回転で転写ローラ０２０に付着する。ここで、従来では転写ローラの一部分に、現像バイアス補正とレーザパワー補正の濃度補正パッチ２０４の全てのトナーが付着していた。これに対し、本実施形態では、現像バイアス補正とレーザパワー補正の濃度補正パッチ２０４の２／３を分散したため、一部分に付着するトナーの濃度は従来の１／３となり、転写ローラ０２０のクリーニング時間は１／３となる。よって、ダウンタイムの軽減を行う
ことができる。

なお、上記実施形態１および２では、中間転写方式の画像形成装置を例に上記実施形態１および２について説明を行ったが、これに限る必要はなく、直接転写方式の画像形成装置であってもよい。ここで、直接転写方式の画像形成装置では、各画像形成部が並設され、かつ用紙を搬送する搬送ベルトが、搬送体として機能する。また、画像形成装置には、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ装置等が適用可能である。

（その他の実施形態）
なお、本実施形態の画像形成装置で実行される制御プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供することができる。また、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよい。さらに、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供・配布するように構成しても良い。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

００１ 給紙トレイ
００２ 給紙ローラ
００３ 分離ローラ
００４ 用紙（記録紙）
００５ 中間転写ベルト
００６ 画像形成部（電子写真プロセス部）
００７ 駆動ローラ
００８ 従動ローラ
００９ 感光体ドラム
０１０ 帯電器
０１１ 露光器
０１２ 現像器
０１３ 除電器
０１４ レーザ光
０１５ 転写器
０１６ 定着器
０１７，０１８，０１９ センサ
０２０ 転写ローラ
０５０ エンジン
１０１ 反射鏡
１０２ レーザーダイオード
１０３ 光学系
２０１ 発光部
２０２ 正反射光・拡散反射光受光部
２０３ 拡散反射光受光部
２０４ 濃度補正パッチ

特開２００８−８３２５２号公報 特開２００７−２７９５２３号公報

Claims (7)

1. 像担持体上の静電潜像をトナーで現像して搬送体上に前記トナー像を転写する画像形成手段と、
   第１発光部並びに第１混合光受光部及び第１拡散反射光受光部を備え、前記第１発光部からの照射光が前記搬送体上から反射された正反射光成分である正反射光と前記照射光が前記搬送体上から反射された拡散反射光成分である拡散反射光の混合光を前記第１混合光受光部が検出し、前記第１拡散反射光受光部が前記拡散反射光を検出する第１検出手段と、
   第２発光部及び第２混合光受光部を備え、前記第２混合光受光部が前記混合光を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段及び前記第２検出手段の検出結果を用いて濃度補正を行う濃度補正手段と、
   を有し、
   前記第１検出手段及び前記第２検出手段は、前記搬送体の主走査方向に沿って並設され、
   前記画像形成手段は、前記濃度補正手段による濃度補正に用いる濃度補正パターンとして、拡散反射光を反射する第１色のトナーで現像した第１補正パターンを前記第１検出手段が検出可能な前記搬送体上の位置に転写する一方で、前記第２検出手段が検出可能な前記搬送体上の位置には正反射光のみを反射する第２色のトナーで現像した第２補正パターンを転写することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第２検出手段が２つ以上あるとき、それぞれの前記第２検出手段が検出可能な前記搬送体上の位置に転写されたそれぞれの前記第２補正パターンのトナー量が略同一であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段は、前記第１色のトナーがトナー切れの状態で前記第２色のトナーのみ使用可能な状態の場合、前記濃度補正パターンとして、前記第１検出手段及び前記第２検出手段が検出可能な前記搬送体上の位置に前記第２補正パターンを形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記第１検出手段及び前記第２検出手段のそれぞれが検出可能な前記搬送体上の位置に転写されたそれぞれの前記第２補正パターンのトナー量が略同一であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記第２補正パターンは、前記搬送体上において、同じ副走査位置に単一のパッチを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記第１色はシアン、マゼンタ、イエローであり、前記第２色はブラックであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 像担持体上の静電潜像をトナーで現像して搬送体上に前記トナー像を転写する画像形成装置の濃度補正方法であって、
   前記画像形成装置は、
   第１発光部並びに第１混合光受光部及び第１拡散反射光受光部を備え、前記第１発光部からの照射光が前記搬送体上から反射された正反射光成分である正反射光と前記照射光が前記搬送体上から反射された拡散反射光成分である拡散反射光の混合光を前記第１混合光受光部が検出し、前記第１拡散反射光受光部が前記拡散反射光を検出する第１検出手段と、
   第２発光部及び第２混合光受光部を備え、前記第２混合光受光部が前記混合光を検出する第２検出手段と、
   を有し、
   濃度補正に用いる濃度補正パターンとして、前記拡散反射光を反射する第１色のトナーで現像した第１補正パターンを、前記第１検出手段が検出可能な前記搬送体上の位置に転写し、
   前記濃度補正パターンとして、前記正反射光のみを反射する第２色のトナーで現像した第２補正パターンを、前記第１検出手段とともに前記搬送体の主走査方向に沿って並設された前記第２検出手段が検出可能な前記搬送体上の位置に転写し、
   前記第１検出手段及び前記第２検出手段による検出結果に基づいて、画像形成されるトナー濃度を求め、前記トナー濃度を用いて濃度補正を行うことを特徴とする画像形成装置の濃度補正方法。

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