JP2012133125A - カラー画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー量の多い場合においても、精度高く濃度検出を行える仕組みを提供することを目的とする。
【解決手段】 カラー画像形成装置は、被転写体上に形成された検出トナー像の長さを測定し、該測定結果に応じて、検出トナー像の濃度を求める。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式の複写機やプリンター等の画像形成装置に関し、特にその画像形成条件の調整技術に関するものである。

電子写真方式のカラー画像形成装置では、一般に以下の手順によって像形成される。まず、像担時体としての感光ドラムは、一定方向に回転駆動しながら、帯電器に帯電バイアスを印加されることにより、表面が一定の電位まで均一にチャージアップされる。そしてレーザ露光装置により、コントローラからの信号に基づいて、特定波長光が像担持体表面に照射（露光）され、像担持体表面に静電潜像が形成される。つづいて、各色のトナーが充填されて且つ像担持体に対向配置された現像器に一定の現像バイアスが印加され、電荷を付与されたトナーを、像担持体上の静電潜像に付着させてトナー像として可視化（現像）する。そして、これらのトナー像は直接もしくは中間転写体（例えば、中間転写ベルト）を介して、像担持体上のトナーと逆極性の転写バイアスの作用により、被記録材に転写される。

従来から特許文献１（第７頁、図５）等で、光学センサーを用いて、像担持体上または中間転写体上に形成されたトナー像の検出トナー像を検出し、帯電バイアスや現像バイアス等の画像形成条件にフィードバックして出力画像の濃度を補正する方法が知られている。従来から使用されている光学センサーの多くは、一定の光量をセンサー対向面に照射して、その正反射光を受光する正反射型のセンサーである。この正反射型のセンサーは、図１６（ａ）の構成からなっている。

図１６（ａ）において、９０は光学センサー本体、４０は中間転写体、４０１は検出トナー像、４０２はＬＥＤ等の発光素子、４０３はフォトダイオード等の受光素子である。発光素子４０２は、中間転写体４０の表面に赤外光を照射する。受光部である受光素子４０３は、中間転写体からの正反射光を受光する。発光素子４０２の光量が一定の場合、受光素子４０３で受光する光量は、中間転写体４０に形成されたトナー検出トナー像濃度によって異なる。検出トナー像のない場合では、照射光の多くが中間転写体表面で正反射する。

これに対し、図１６（ｂ）のように、例えば高濃度の検出トナー像４０１にＬＥＤ光を照射した場合、照射光の多くはトナーで乱反射されるため、中間転写体４０表面からの正反射光量は、検出トナー像のない場合より少なくなる。そのため、中間転写体表面の反射出力である出力電圧３に対して、検出トナー像面の反射出力である出力電圧１，２のように、受光素子４０３の出力が小さくなる。特許文献１では、トナー量が異なる２つの検出トナー像４０１を検出した場合に、図１６（ｂ）のように、受光素子４０３の出力電圧が検出トナー像のトナー量に応じて変わる特性を利用して、濃度検出を行っている。

更に特許文献２のように、新たに乱反射光を受光する第２の受光素子を設けて、正反射受光部に入った乱反射成分を除去することにより、濃度検知精度を向上させる方法もある。

特開２００３−１６２１１１号公報 特開平０６―１４５６７９号公報

しかしながら、受光素子からの出力電圧値の大小の違いから濃度検出を行う方式では、トナー付着量が増えるにつれて、検出トナー像の下地部分からの正反射成分が減少してしまう。そのため図１６（ｃ）のように、中間転写体４０上のトナー量が少ないＡ領域に対して、トナー量が多いＢ領域で受光素子の出力電圧変化が鈍感になって濃度検出精度が低下する。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、トナー量の多い場合においても、精度高く濃度検出を行える画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する為に、本発明のカラー画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記静電潜像にトナーを付着させ可視化する現像手段と、前記現像手段により可視化されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、前記帯電手段、露光手段、現像手段、及び転写手段を動作させ、前記被転写体上に検出用トナー像を形成させる検出トナー像形成手段と、前記検出トナー像形成手段により前記被転写体上に形成された検出用トナー像を検出する検出手段と、を備えたカラー画像形成装置であって、前記検出手段による検出結果に基づき前記検出用トナー像の長さを測定する測定手段とを備えることを特徴とする

本発明によれば、像担時体上に現像された検出トナー像の濃度増加に応じて、検出トナー像の搬送方向長さが増加する特性を利用する。即ち、センサーで検出した検出トナー像の搬送方向長さを基に画像形成条件を調整する。これにより、トナー量の多い場合においても、精度高く濃度検出を行える。

紙上光学濃度と検出濃度との対応関係を示す図 カラー画像形成装置の概略断面図 カラー画像形成装置の機能ブロック図 光学センサーの構成、及びセンサー出力特性の一例を示す図 画像データと露光装置の照射光の空間の広がりとの関係を示す図 画像形成条件の違いにより検出トナー像の搬送方向長さが変化することを説明する為の図 本実施例方法と従来方法を比較するための濃度検出トナー像を示す図 濃度検出、及び画像形成条件の調整処理のフローチャート 濃度検出トナー像の一例を示す図 別のカラー画像形成装置の概略断面図 光学センサーの構成、及びセンサー出力特性の一例を示す図 別の濃度検出トナー像の一例を示す図 色ずれ量検出、濃度検出、及び画像形成条件の調整処理のフローチャート 別の色ずれ量検出、濃度検出、及び画像形成条件の調整処理のフローチャート 色ずれ補正、及び濃度補正の為のテーブル 従来の光学センサーの構成、及びセンサー出力特性を説明する為の図

以下に、図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図２は、本実施例１のカラー画像形成装置の概略断面図である。この装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例であり、中間転写体を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。画像信号は、カラー画像形成装置に直接、又はネットワーク接続されたホストＰＣから、プリンタコントローラを介して、画像データ入力部に送信される。カラー画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各帯電手段としての帯電ローラ５２Ｙ、５２Ｍ、５２Ｃ、５２Ｋに帯電バイアスとしての直流バイアスを印加し、像担時体としての感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ表面を一様に帯電する。

そして、画像形成装置制御部から送られた画像データに基づいて、各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋの表面にレーザー露光装置５１Ｙ，５１Ｍ，５１Ｃ，５１Ｋでレーザー露光し、潜像を形成する。潜像は、現像装置としての現像ローラ５３Ｙ、５３Ｍ、５３Ｃ、５３Ｋに直流バイアスを印加することによって現像される。この現像により、各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ表面にトナーが付着されトナー画像が顕在化（可視化）される。

４０は転写ベルトであり、第２の像担時体としての無端状の中間転写体である。中間転写体は駆動ローラ４１、テンションローラ４２、及び従動ローラ４３、により張架されている。転写手段としての転写ローラ５４Ｙ、５４Ｍ、５４Ｃ、５４Ｋに１次転写バイアスとしての直流バイアスが印加され、各感光ドラム５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋで形成された各色のトナー画像が中間転写体４０に一次転写される。

記録材Ｐは給紙ローラ３１により給紙され、フィード・リタードローラ対３２、搬送ローラ対３３により搬送され、駆動停止しているレジストローラ対３４に搬送される。記録材Ｐは、レジストローラ対３４により斜行が補正された後、所定のタイミングで二次転写部６０へ搬送されて中間転写体４０上のトナー画像が記録材Ｐに転写される。二次転写で中間転写体４０上に残ったトナーはクリーニング手段４４により除去される。記録材Ｐは、二次転写部６０の二次転写ローラ６０ａと中間転写体４０により、定着器６１に搬送される。

定着器６１では、定着ローラ６２、加圧ローラ６３に狭持されてトナー画像の定着が行なわれる。そして定着器６１を通過した記録材Ｐは、定着排紙ローラ対６４、排紙ローラ対６５に搬送され排紙トレー６６上に排出積載される。記録材Ｐは、プリンタコントローラから両面印字命令があった場合に、排紙ローラ対６５で搬送方向が逆転され、再び駆動停止しているレジストローラ対３４に搬送される。９０は、各色間の色ずれおよび画像濃度を算出するための光学センサーであり、中間転写体４０の搬送方向に対して両側に配置されている。

＜画像形成装置の機能ブロック図＞
図３は、画像形成装置のシステム構成を説明するための機能ブロック図である。プリンタコントローラー３０２は、ホストコンピューター３０１又はオペレーションパネル３０３と、エンジン制御部と相互に通信が可能となっている。

プリンタコントローラー３０２は、ホストコンピューター３０１又はオペレーションパネル３０３からの指示に応じて通常プリントの画像情報と命令を受け取る。オペレーションパネル３０３からの指示に応じて画像情報を受け取る場合には、オペレーションパネルからの指示に応じて画像供給源（例えば画像リーダーや、ＵＳＢメモリ等）を特定し、特定された画像供給源から画像情報を受け取る。また場合によっては、色ずれ制御や濃度制御の画像情報と命令を受け取る。そして、プリンタコントローラー３０２は、受け取った画像情報を解析してビットマップデータに変換し、ビデオインターフェイス部３０５を介して、ビデオ信号として、エンジン制御部３０４に送出する。またプリンタコントローラ３０２は、記録材毎に印字予約コマンド、印字開始コマンドを、ビデオインターフェイス部３０５を介してエンジン制御部３０４に送出する。またプリンタコントローラー３０２は、ビデオインターフェイス部３０５を介して、エンジン制御部３０４に対し、印字指示の情報を、プリント開始時に送出する。また、その後、送出した情報を変更する場合に、再度新しい情報をエンジン制御部３０４に送出する。印字指示の情報としては、片面印字／両面印字かを示す情報、フルカラーモード／モノカラーモードかを示す情報、普通紙や光沢紙，厚紙等の記録材種別の情報（印字モード情報に相当）が含まれる。また、記録材を給紙する給紙カセット口情報、ＬｅｔｔｅｒやＡ３、Ａ４等の記録材サイズ等が含まれる。また、印字指示の情報としては、通常プリント実行指示か、色ずれ制御又は濃度制御の実行指示かを示す情報も指示に含まれる。そして、プリンタコントローラー３０２は、エンジン制御部３０４へ、ホストコンピューター３０１からの印字命令に従って印字予約コマンドを送信し、印字可能な状態となったタイミングで、エンジン制御部３０４へ印字開始コマンドを送信する。

エンジン制御部３０４は、プリンタコントローラー３０２からの印字開始コマンドを受信後、印字動作を開始する。具体的には、画像形成装置制御部３０６（以下、制御部３０６と称す）が、プリンタコントローラー３０２からビデオインターフェイス部３０５を介して受信した情報に基づき、画像形成部３０７を制御し、指定されたプリント動作を完了させる。尚、画像形成部３０７の動作の詳細については図２で説明した通りであるのでここでの詳しい説明は省略する。

また、制御部３０６は、色ずれ制御又は濃度制御が指定された場合に、光学センサー９０で検出するための検出トナー像を形成させる手段としての役割も果たしている。色ずれ・濃度制御部３０８は、光学センサー９０を用いて、検出トナー像の搬送方向長さを検出し、濃度を演算取得する。また、制御部３０６は、上記の印字動作時又は色ずれ制御、濃度制御時に、ＲＡＭ３０９又はＲＯＭ３１０に記憶された各種情報を参照及び更新する。ＲＡＭ３０９には、例えば、濃度制御結果が格納され、ＲＯＭ３１０には、印字モード毎の画像形成部３０７の設定値が格納されている。尚、色ずれ・濃度制御部３０８を、画像形成制御部（ＣＰＵ）とは別に記載したが、この色ずれ・濃度制御部３０８の一部或いは全てを制御部３０６に担わせても良い。

＜光学センサー９０＞
次に、本実施例で使用している搬送方向長さ検出手段としての光学センサー９０について図４（ａ）を用いて説明する。光学センサー本体９０は、中間転写体４０或いは検出トナー像４０４に正対する位置に配置されている。尚、以下の説明においては、検出トナー像が転写される被転写体として中間転写体４０を例に説明するがこれに限定されない。例えば、感光ドラム上（被転写体上）に現像されたトナー像を転写材担持体により担持される記録紙に直接的に転写する画像形成装置にも適用できる。この場合には、転写材担持体が検出トナー像が転写される被転写体となる。

図４の説明に戻ると、本実施例に用いる発光素子４０２としての照射用ＬＥＤには、赤外光を照射するローム株式会社製 ＳＩＲ−３４ＳＴ３Ｆを使用している。受光素子４０３としてのフォトトランジスタには、同じく赤外光に受光感度を有するローム株式会社製 ＲＰＴ−３７ＰＢ３Ｆを使用している。発光素子４０２は、像担持体としての中間転写体４０の表面に、中間転写体４０の鉛直方向から１５°の角度で赤外光を照射する。そして、受光素子４０３は、中間転写体４０の鉛直方向から−１５°の角度で、中間転写体表面、及び中間転写体上の検出トナー像４０４からの反射光を受光する。色ずれ・濃度制御部３０８は、受光素子４０３の出力する電圧出力信号を受け取ると、これをＡ−Ｄ変換し、変換後のデジタル信号を図３記載の制御部３０６へ出力する。尚、本実施例に用いたカラー画像形成装置の中間転写体移動速度は１１５ｍｍ／ｓｅｃである。また、光学センサー９０は０．３９６μｍ間隔で中間転写体または検出トナー像の反射光強度をサンプリングすることができる。また、受光部であるフォトトランジスタの最大出力電圧は３．３Ｖで、これを前述の通りＡ−Ｄ変換し、１０２４階調のデジタル信号に変換しているため、１デジタル信号当り３．２２ｍＶの分解能となっている。ただし、本センサーを用いたカラー画像形成装置の調整時には、フォトトランジスタの出力電圧値の飽和を避けるため、最も反射率が高い中間転写体の下地検出時の平均出力電圧が２．５Ｖとなるように照射用ＬＥＤの光量を調整した。従って、実質的な受光部のダイナミックレンジは２．５Ｖである。

図４（ｂ）のように、トナー像で形成された検出トナー像４０４にＬＥＤ光を照射すると、照射光はトナーによって乱反射される。この場合、トナーがない中間転写体４０表面にＬＥＤ光を照射した場合と比較して、正反射光量が少なくなる。そのため受光素子４０３の出力が小さくなる。このようにして、センサー対向面からの正反射光量の大小によってセンサー受光部の電圧値が変化し、この電圧値の時間変化を検出することで検出トナー像の長さを読み取ることができる。本実施例での検出トナー像の長さ検出方法について、具体的に図４（ｂ）を用いて説明する。制御部３０６は、検出トナー像の光学反射率の時間的変化を基に検出トナー像の搬送方向長さを求める。より具体的に制御部１０６は、検出トナー像の先端部と後端部で、受光素子４０３の出力が、ＲＯＭ３１０に予め決められた閾値電圧と交差する２点Ｔ１，Ｔ２の時間を検出する。そして、時間差Ｔ２−Ｔ１を求め、ＲＯＭ３１０に記憶された中間転写体４０の移動速度Ｖｂｅｌｔから（式１）に従って検出トナー像自体の搬送方向の長さＬｐ１を計算している。尚、長さＬｐ１を求めるように説明を行っているが、移動速度Ｖｂｅｌｔが略一定速度という前提であれば、距離と時間の区別は特にない。つまり、検出トナー像の移動方向長さ（搬送方向長さ）といった場合に、時間差（Ｔ２―Ｔ１）も、移動方向長さといえる。
（式１） Ｌｐ１ ＝ （Ｔ２−Ｔ１）×Ｖｂｅｌｔ

＜現像濃度算出方法＞
ある一定の帯電バイアスにより感光ドラムを一様な電位にチャージさせた後、露光装置で感光ドラム上に潜像を形成した際の感光ドラム表面電位について説明する。図５（ａ）のように、画像データ１００％濃度からなる矩形形状の画像データに基づいて感光ドラム上に照射光を照射した場合、一般的には一画素毎に露光装置から発せられる照射光の光量は、図５（ｂ）のように空間的な広がりを持つ。図６に図５（ｂ）の光量分布に対する潜像と現像トナーの関係を示す。検出トナー像エッジ部では、帯電後電位（Ｖｄ）と露光後電位（Ｖｌ）との間に中間的な電位を持ってしまう。このような潜像に対して、現像バイアス１（Ｖｄｃ１）と、更に高バイアスの現像バイアス２（Ｖｄｃ２）で現像を行った場合、現像バイアスとＶｌとの電位差で表される現像コントラストは、「現像コントラスト２＞現像コントラスト１」となる。通常、現像コントラスト分の静電潜像を満たすだけトナーが現像されるので、現像コントラストが大きいほど現像濃度が濃くなる。よって、現像コントラスト２で現像された場合、斜線部のように現像された像幅も増加し、感光ドラム上の現像トナー像の検出トナー像幅は、検出トナー像幅２＞検出トナー像幅１という関係となる。従って、予め決められたサイズの検出トナー像データに対するトナー像の幅と濃度の関係を記憶しておけば、検出トナー像幅を測定することで現像濃度を見積もることが可能となる。

＜比較実験結果＞
次に、検出トナー像の長さ情報に基づいて画像濃度を算出することによる効果検証実験の結果を説明する。出願人は、光学センサー９０を用いて、従来の検出トナー像中央部の出力電圧の大小による濃度検出方法（従来方法）と、検出トナー像搬送方向長さ情報による濃度検出方法（本実施例方法）との比較実験を行った。図７に本実施例方法と従来方法を比較するための濃度検出トナー像を示す。黒で塗りつぶされた検出トナー像は、何れも画像データ１００％濃度である。中間転写体搬送方向に、各１．３５ｍｍ、２．７１ｍｍ（６００ｄｐｉ換算で３２ｄｏｔ、６４ｄｏｔ）の光学センサーで検出するための２種類の検出トナー像と、紙上に転写して光学濃度を測定するための５０ｍｍ×５０ｍｍ検出トナー像を配置している。これを現像装置の現像バイアスをカラー画像形成装置の標準設定から−５０Ｖから＋７５Ｖまでを２５Ｖ刻みで６段階変化させながら繰り返し行い、紙上光学濃度の変化に対する、従来方法と本実施例方法による濃度検出結果を比較した。その結果を図１に示す。

横軸として５０ｍｍ×５０ｍｍ検出トナー像をＸ−Ｒｉｔｅ社製ＲＤ９１８濃度計で測定した紙上平均濃度とし、縦軸として本実施例方法と従来方法の夫々の方法で変換した濃度を表している。具体的には、本実施例方法では検出した各検出トナー像の搬送方向長さを、従来方法では検出トナー像における正反射受光素子４０３の平均電圧を、夫々用いて濃度に変換している。

破線が従来方法の結果で、高濃度部（濃濃度部）においては、受光素子の濃度変化が鈍感で、単調減少から増加に転じて濃度を一意に決定できない。一方、実線が本実施例の方法での結果である（□は１．３５ｍｍの結果を表し、■は２．７１ｍｍの結果を表す）。検出トナー像の長さを検出することによって、紙上光学濃度の変化を検出することができた。尚、本結果は、各光学センサー検出トナー像を、左右夫々の光学センサー９０で検出し、左右のセンサーの平均値を各方法の検出値とした。

この実験結果によると、１．３５ｍｍ、２．７１ｍｍの両パターンで、従来方法に対して、本実施例の方法が感度良く検出できるという結果が得られた。尚本実施例では、上記実験結果に基づき、図１（ａ）の濃度検出トナー像が２．７１ｍｍ時のパターン長さと紙上光学濃度の関係を、図１（ｂ）のような一次直線をエンジン記憶値としてＲＯＭ３１０に変換テーブル形式で記憶している。尚、本実施例の画像形成装置は、適切に調整された条件下であっても濃度検出トナー像が２．７１ｍｍの場合、光学センサーはパターン長さとして３．０ｍｍと検出する。そして、その時の紙上光学濃度が１．４５という関係となっている。

＜画像濃度補正方法＞
次に、本実施例の光学センサー９０を用いて、カラー画像形成装置の画像形成条件を変更し、所望の濃度特性を得られる画像濃度補正方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８は高濃度検出、及び画像形成条件の調整処理のフローチャートである。

まず、Ｓｔｅｐ１−１でプリンタコントローラー３０２は、濃度制御命令を受け取る。例えば感光ドラムや中間転写体等の消耗部品が交換された場合や、カラー画像形成装置が長時間使われていない状態から復帰した場合や、ユーザーがオペレーションパネル等からの手動要求を行った場合にこの濃度制御命令の発行が行われる。

次にプリンタコントローラー３０２は、中間転写体４０上に検出トナー像を形成する（Ｓｔｅｐ１−２）。実際には、プリンタコントローラー３０２からの要求に応じて、図３で説明した画像形成部３０７が動作し、中間転写体４０上に検出トナー像が形成される。

ここで、本実施例に使用する濃度検出トナー像を図９に示す。画像データが１００％濃度で、中間転写体４０の長手中央位置から左右の光学センサー９０の中央を通る左右対象位置に、夫々画像データ上の大きさが２．７１ｍｍ×８．０ｍｍで形成される。

次に、色ずれ・濃度制御部３０８でサンプリングされた信号を基に、制御部３０６は、検出トナー像の長さを測定する（Ｓｔｅｐ１−３）。具体的には、制御部３０６は、中間転写体上の検出トナー像について、光学反射率（濃度）の時間変化をモニターし、検出トナー像の先端部、後端部の夫々で閾値電圧（例えば１．８Ｖ）と公差する２点間の時間差を計測する。そして、予めＲＯＭ３１０に記憶している中間転写体速度値を掛け合わせ、検出トナー像の長さを求める。尚、検出トナー像の長さを求める際には、例えばＲＯＭに時間と長さを予め対応づけたテーブルを用意し、それを制御部１０６が参照することで求めればよい。

そして、制御部１０６は、Ｓｔｅｐ１−３で求めた検出トナー像の長さから画像濃度を算出する（Ｓｔｅｐ１−４）。本実施例のカラー画像形成装置は、上述したＲＯＭ３１０の検出トナー像の長さと画像濃度の対応関係を記憶したテーブルを基に、画像濃度を算出している。勿論テーブルを用いた形態に限定されるわけではない。

次に、制御部１０６は、算出した画像濃度が予め決められている所望の濃度範囲に入っているかどうか（閾値を超えていないか否か）を判断する（Ｓｔｅｐ１−５）。制御部１０６は、Ｓｔｅｐ１−５でＮｏと判断した場合には、現像バイアスの設定を変更し（Ｓｔｅｐ１−６）、処理をステップＳｔｅｐ１−２に戻す。

ここで画像形成条件としての現像バイアスの変更方法について説明すると、例えば求められた濃度が想定していた濃度よりも薄いときには、現像バイアスの絶対値を大きくすればよい。また、求められた濃度が想定していた濃度よりも濃いときには、現像バイアスの絶対値を小さくすればよい。そして、制御部１０６は、所望の濃度範囲に入るまでＳｔｅｐ１−２からＳｔｅｐ１−６の動作を繰り返し行い、所望の濃度範囲に入った場合には濃度制御を終了する。そして制御部１０６は、この制御を各色で行うことにより、安定した色再現性を得ることができる。尚、画像形成条件の変更として現像バイアスの絶対値の設定変更について説明を行ったが、帯電ローラの帯電電圧、露光装置の露光強度（入力された画像データの階調を変換し出力する階調補正テーブル）等を変更設定するようにしても良い。また、少なくとも、現像ローラの印加電圧、帯電ローラの印加電圧、露光装置の露光強度（階調補正テーブル）の少なくとも一つを変更設定するようにしてもよい。

以上より、画像濃度（特に高濃度）を正確に検出でき、従来よりも正確な色再現が可能となり、良好な印刷画質のカラー画像形成装置を提供することが可能となる。また、出力電圧特性が単調減少から増加に転じて、出力電圧から濃度を一意に決定できないとうい事態も回避できる。また、新たに乱反射光を受光する受光素子を設ける方法では、新たな受光素子が必要となる上に、センサー自体の大きさが大きくなり本体内の配置自由度を制限するといった課題があった。しかし、上記の説明によれば、そのような課題も解決できる。

実施例２では、プリント中（印刷処理中）の紙間領域に形成した色ずれパターンを濃度検出用の検出トナー像として利用した応用例について説明する。色ずれと濃度検知を紙間領域で同時に行うことにより、少時間、少トナー消費でカラー画像形成装置の変動状態を逐次モニタリングでき、常に良好な印刷画像を得られるようにカラー画像形成条件を補正するものである。

実施例２におけるカラー画像形成装置の概略断面図を図１０に示す。実施例１で説明したカラー画像形成装置と基本的に同じであり、対応する部位には同じ符号を付してある。実施例１と異なる点は、二次転写ローラ６０ａにクリーニングブレード６２が当接している点である。このクリーニングブレード６２は、後述する紙間位置に形成される検出トナー像による汚れ防止のために設置した。クリーニングブレード６２以外の構成、および機能は、実施例１と同じであるため説明を省略する。

本実施例のカラー画像形成装置は、プリント中の紙間領域に対応する中間転写体４０上位置に検出トナー像を形成し、色ずれ量と濃度の変動の推移をモニタリングする。プリント中の紙間領域に対応する中間転写体４０上位置に検出トナー像を形成するとは、感光ドラム上において、別々のページの通常画像間に、検出トナー像用の静電潜像を露光装置により形成することを意味する。そして、色ずれまたは濃度の変化量が大きくなった場合に、色ずれまたは濃度を補正する制御を実施し、常に色ずれと濃度が適切な範囲内になるようにカラー画像形成装置を調整する。

まず、光学センサー９０を用いて色ずれを検出する方法について説明する。図１１（ａ）（ｂ）のように、基準色である検出トナー像４０５と、基準色とは異なる他色の検出トナー像４０６が中間転写体搬送方向に複数形成された場合を例に示す。尚、検出トナー像４０５、４０６の何れも実施例１で説明した画像形成部３０７が制御部１０６の指示のもと動作することで形成されたものである。

具体的に説明すると、色ずれ量は、各検出トナー像において、閾値電圧と交差した時間Ｔ１、Ｔ３の時間差Ｔ３−Ｔ１と、上述の記憶した中間転写体４０の移動速度情報から、（式２）によりパターン間の距離Ｌｐ２を求めることができる。制御部１０６は下記（式２）により演算を行い基準色に対する測定色の色ずれ量を演算する。
（式２） Ｌｐ２ ＝ （Ｔ３−Ｔ１）×Ｖｂｅｌｔ
制御部１０６は、上記演算を実行することで、異なる２色間のパターン間距離を検出し、レーザー露光装置による画像書きだしタイミング等にフィードバックし、色ずれを補正している。尚、各検出トナー像の先端・後端の閾値電圧を交差した時間（Ｔ１〜Ｔ４）から各検出トナー像中心（（Ｔ２−Ｔ１）／２，（Ｔ４−Ｔ３）／２）を求め、検出トナー像の中心間の時間差（Ｔ２−Ｔ１）／２−（Ｔ４−Ｔ３）／２から色ずれ量を算出してもよい。

図１２に、実施例２の検出トナー像を示す。実施例２に使用する検出トナー像は、画像データが１００％濃度で、中間転写体４０の長手中央位置から左右の光学センサー９０の中央を通る左右対象位置に形成される。各検出トナー像は、本カラー画像形成装置の基準色であるイエローに続いて、マゼンタ、シアン、ブラックが形成される。

図１３は、本実施例の色ずれ量検出及び高濃度検出の両方、及び画像形成条件の調整処理のフローチャートである。画像形成部３０７は、制御部１０６の指示のもと、プリント開始と共に紙間に相当する中間転写体４０位置に図１２の検出トナー像を形成する。ここでは、Ｓｔｅｐ２−１においてＮｐａｇｅ紙間（Ｎは任意の整数、本実施例ではＮ＝１）に検出トナー像を形成する場合について説明する。尚、Ｎｐａｇｅ紙間とは、Ｎ頁毎にページ画像領域とページ画像領域との間（紙間）に、検出用トナー像を形成するということを意味する。

次に、制御部１０６は、光学センサー９０で、中間転写体両側の各色の検出トナー像色ずれ量と濃度を検出する（Ｓｔｅｐ２−２）。色ずれ量の演算方法は上で説明した通りである。また制御部１０６は、各色のトナー濃度を、実施例１と同じく検出トナー像の長さ情報から算出する。よって濃度の算出方法の詳しい説明は実施例２では省略する。

そして、制御部１０６は、検出した色ずれ量と濃度が、予めＲＯＭ３１０に記憶された閾値以下かどうかを、色ずれ・濃度制御部３０８によって判定する（Ｓｔｅｐ２−３）。尚、色ずれ量と、濃度値について、夫々の閾値は別々に設定されている。制御部１０６は、色ずれ量、濃度共に閾値範囲外（閾値を超えている）である場合、直ちにプリントを一次中止し、通常の色ずれ調整と濃度調整を連続して実施する（Ｓｔｅｐ２−４）。尚、通常の色ずれ調整と濃度調整においては、まず、被転写体である中間転写体上に、濃度検出用トナー像及び色ずれ検出用トナー像を形成し、トナー像の濃度検出及びトナー像の位置検出を制御部１０６が実行する。そして、制御部１０６は、検出された濃度やトナー像の位置が、目標濃度や目標位置になるように、現像バイアスや、濃度変換テーブルや、露光装置によるレーザービーム出射タイミング（書き出しタイミング）等の画像形成条件を制御する。

そして、色ずれ量と濃度を再び所定範囲内に調整した後、プリントを再開する。色ずれ量、濃度の何れかが所定範囲外の場合は、制御部１０６は、色ずれ量・濃度のどちらが所定範囲外かを判定する（Ｓｔｅｐ２−５）。色ずれ量のみ所定範囲外である場合、プリントを直ちに一次中止し、制御部１０６は、色ずれ調整のみを実施して（Ｓｔｅｐ２−６）、プリントを再開する。濃度のみ所定範囲外である場合も同様、制御部１０６は、プリントを直ちに一次中止し、濃度調整のみを実施して（Ｓｔｅｐ２−７）、プリントを再開する。色ずれ量・濃度のどちらも所定範囲内の場合は、Ｓｔｅｐ２−１に戻る。このように、上述のＳｔｅｐ２―４、２−６、２−７によれば、制御部１０６により測定された検出トナー像の移動方向の長さに応じて、適切に画像形成条件を再設定することができる。

本実施例では、紙間領域に形成した検出トナー像によって、色ずれと濃度検知を同時に行っている。その結果、実施例１の効果に加え、色ずれと濃度検知を別々に行うよりも少時間、少トナー消費でカラー画像形成装置の変動状態を逐次モニタリングでき、必要に応じて調整すれば、常にカラー画像形成装置を良好な状態に保つことが可能となる。

本実施例では、プリント中の紙間領域に形成した色ずれパターンを濃度検出用の検出トナー像として利用した別の応用例について説明する。連続プリント中の紙間領域で色ずれと濃度を同時に検知し、その検知結果に基づいて、色ずれ、及び濃度を、その後に連続してプリントされる画像形成時に逐次補正するものである。実施例２では、色ずれ・濃度の各変動の推移をモニタリングして、各変動が所定範囲外となった場合にプリントを中断して、各変動量を小さくするための調整を実施していた。これに対して実施例３では、紙間領域での色ずれと濃度の同時検知に加え、その検知結果に基づいて、その後のプリントにおける画像形成条件を変更し、色ずれ、および濃度を逐次調整する。これにより、実施例２の場合に対して、ページ間の変動量を低減することができることに加え、プリントを中断する必要がなく、より生産性、安定性に優れた画像形成装置を提供することが可能となる。

画像形成装置の構成および機能は、実施例２と同じであるため説明を省略する。また、紙間領域に形成する検出トナー像および、光学センサー９０を用いた色ずれおよび、濃度検出方法についても実施例２と同じであるので説明を省略する。

本実施例の色ずれ調整または濃度調整の詳細を図１４のフローチャートを用いて説明する。画像形成部３０７は、制御部１０６の指示のもと、プリント開始と共に紙間に相当する中間転写体４０位置に図１２の検出トナー像を形成する。ここでは、Ｓｔｅｐ３−１においてＮｐａｇｅ紙間（Ｎは任意の整数、本実施例ではＮ＝１）に検出トナー像を形成する場合について説明する。次に、制御部１０６は、光学センサー９０により、中間転写体両側の各色の検出トナー像色ずれ量と濃度を検出する（Ｓｔｅｐ３−２）。制御部１０６は、Ｓｔｅｐ３−２で検出した色ずれ量と濃度に基づいて、色ずれと濃度の各補正量を算出する（Ｓｔｅｐ３−３）。

図１５（ａ）、（ｂ）は、予めＲＯＭ３１０に記憶した色ずれと濃度の各補正量テーブルをグラフ化したものである。図１５（ａ）のように、色ずれは、基準色との色ずれ量の大きさに比例して基準色との画像書き出し時間を調整する方法を採用している。尚、基準色に対して検知した色が中間転写体４０の搬送方向下流側に色ずれしているほど、色ずれ量が＋側であると定義する。したがって、色ずれ量が＋側になっている場合、基準色との画像書き出し時間差を少なくすればよいので、図１５（ａ）のように、基準色との画像書き出し時間差を、検出トナー像形成時（ｄＴ＿０）より小さく（−側）している。

一方、濃度は、プリント開始直後１枚目の濃度を目標濃度とする。そして、その目標濃度と検出した検出トナー像濃度との差に比例して、図１５（ｂ）のように現像バイアスの絶対値を小さくするように補正する。

次のＳｔｅｐ３−４で、制御部１０６は、算出した色ずれ、および濃度の補正量に基づいて、Ｍｐａｇｅ後のプリント画像形成条件を変更する。これにより、印刷処理中に逐次画像形成条件を再設定することができる。ここでＭｐａｇｅ後としているのは、連続プリント中の紙間領域で色ずれ、および濃度を検出する場合、既に１枚後あるいは２枚後の画像形成が開始しているからである。本実施例の画像形成装置では、紙間領域の検出トナー像から２ページ後の画像形成条件を変更している（Ｍ＝２）。尚、ジョブ終了後に画像形成条件を変更してもよい。そして、制御部１０６は、これらのＳｔｅｐ３−１からＳｔｅｐ３−４までを繰り返し、ユーザーからのプリント指定枚数に到達した場合に、プリントを終了する（Ｓｔｅｐ３−５）。

以上説明したように、本実施例では、実施例２と同様、色ずれと濃度検知を、同じ検出トナー像で同時にかつ生産性を低下させることがない、紙間領域で行っている。そしてさらに、色ずれと濃度の各検出結果に基づいて逐次調整し続けることにより、プリントを中断する必要がなくページ間の変動量を低減することができ、より生産性、安定性に優れた画像形成装置を提供することが可能となる。

［変形例］
尚、上述の実施例では濃度の画像形成条件を変更するのに現像バイアスを調整したが、例えば帯電バイアスや露光量等の動作条件変更であっても良い。また、それらのバイアスは直流バイアスでも交流バイアスの場合でもよい。

また、環境や耐久による感光ドラム表層膜厚変化や感光ドラム感度の違いによって、画像形成条件と検出トナー像搬送方向長さの関係が変わる場合は、ＲＯＭ３１０に複数のテーブルまたは、基準となるテーブルを補正するテーブルを持っていても良い。

また、検出トナー像の搬送方向長さ検出手段として光学反射率を測定する光学センサーの代りに、検出トナー像全体像を撮像するエリアＣＣＤやエリアＣＭＯＳセンサーを用いても良い。また、像担時体としての中間転写体の移動速度を、予め記憶しておく代りに、カラー画像形成装置内の別センサーを用いてその都度実測する方法でもよい。また、濃度の検出トナー像の画像データを１００％濃度としたが、それに限らず別の画像データであってもよい。また、画像データ濃度に応じて、従来の検知パターン中央部の出力電圧の大小による濃度検出方法と組み合わせる方式であってもよい。

４０ 中間転写体
９０ 光学センサー
４０２ 発光素子
４０３ 正反射受光素子
４０１ 検出トナー像

Claims (7)

1. 像担持体と、
   前記像担持体を帯電する帯電手段と、
   前記像担持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
   前記静電潜像にトナーを付着させ可視化する現像手段と、
   前記現像手段により可視化されたトナー像を被転写体に転写する転写手段と、
   前記帯電手段、露光手段、現像手段、及び転写手段を動作させ、前記被転写体上に検出トナー像を形成させる検出トナー像形成手段と、
   前記検出トナー像形成手段により前記被転写体上に形成された検出トナー像を検出する検出手段と、を備えたカラー画像形成装置であって、
   前記検出手段による検出結果に基づき前記検出トナー像の搬送方向長さを測定する測定手段と、を備えることを特徴とするカラー画像形成装置。
2. 前記測定手段により測定された検出トナー像の長さに応じて、画像形成条件を設定する設定手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のカラー画像形成装置。
3. 前記画像形成条件とは、前記帯電装置、前記露光手段、及び前記現像手段の少なくとも一つの動作条件であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラー画像形成装置。
4. 前記測定手段は、前記像担持体の移動速度と前記検出トナー像の光学反射率の時間的変化を基に、前記検出トナー像の搬送方向長さを測定することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のカラー画像形成装置。
5. 一の検出トナー像の前記検出手段による検出結果に基づき、前記測定手段は、前記検出トナー像の長さ、及び前記検出トナー像の位置の両方を測定することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のカラー画像形成装置。
6. 前記検出トナー像形成手段は、前記被転写体上における紙間領域に、前記検出トナー像を形成させることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のカラー画像形成装置。
7. 前記設定手段は、前記紙間領域に形成された検出トナー像の検出結果に基づいて、前記画像形成条件を印刷処理中に逐次設定することを特徴とする請求項６に記載のカラー画像形成装置。

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