JP2013218148A

JP2013218148A - 画像形成装置

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Publication number: JP2013218148A
Application number: JP2012089303A
Authority: JP
Inventors: Shinya Suzuki; 慎也鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-10-24
Anticipated expiration: 2032-04-10
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Abstract

【課題】回転体の表面の同一位置の特定を待たずに画像濃度検知を先行して開始することでダウンタイムを削減する。
【解決手段】１周目の位置特定用下地サンプリングの開始後、濃度調整制御用の下地サンプリングを開始し、その後、濃度調整用パターン２０３を形成し、さらに２周目の位置特定用下地サンプリングを開始する。ＣＰＵ１２０１は、中間転写ベルト２００の表面の第１の基準点Ｐ１とそれより後の周回における第２の基準点Ｐ２とを回転方向における同一位置として特定し、濃度調整用下地サンプリングのデータのうち第１の基準点Ｐ１から時間Ｔ経過後からの１０００データ分を、濃度調整用パッチサンプリングのデータと対応付け、その結果に基づいて画像の濃度を制御する。１周目の濃度調整制御用の下地サンプリングは基準点Ｐ１、Ｐ２を同一位置として特定する前に開始する。
【選択図】図９

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置において画像の濃度を制御する技術に関する。

従来、独立した像担持体を持つカラー画像形成装置では、正確な色再現性や色味安定性を実現するため、自動で画像濃度を制御する機能を有していることが一般的となっている。

画像濃度制御では一般に、回転体である中間転写体上に作像条件を変えながら複数の測定用画像（パッチ）を形成する。そして、これを画像形成装置内に設けられた画像濃度検知器で検知して、検知結果に基づきトナー付着量を算出し、算出結果を基に最適な作像条件を決定する。

また、複数種類の作像条件に対してそれぞれの最適値を求めるため、複数種類の画像濃度制御を実行することも一般的に行われている。ここで作像条件の種類としては、帯電電圧、露光強度及び現像電圧等の条件や、ハーフトーン画像を形成する際のホスト側からの入力信号を出力画像データへ変換する際のルックアップテーブル設定等がある。使用する環境の変化や各種消耗品の使用履歴などにより色味は変動するため、常に色味を安定させるために、定期的にこの画像濃度制御を実行する必要がある。

光学式画像濃度検知器における検知原理は、発光素子から照射された光に対するパッチや中間転写体自体からの反射光を受光素子で取得し、その結果を基に、当該パッチのトナー付着量を演算するというものである。実際のトナー付着量への換算は、中間転写体上にパッチがある時の受光素子の出力と中間転写体上にパッチがない時の受光素子の出力との関係を基に実行される。これはパッチからの反射光が、トナー付着量のみでなく中間転写体表面の反射率の影響も受けてしまうためである。

中間転写体表面の反射率は、中間転写体の表面の位置によって異なる。よって、精度よくトナー付着量を演算するためには、中間転写体上の同一の位置で、パッチがある場合及びパッチがない場合の出力を取得する必要がある。そこで一般的には、パッチが無い時の受光素子の下地出力ＶＢを特定の位置で取得した後、中間転写体を少なくとも１周させ、同一の位置にパッチを作成して、受光素子のパッチ出力ＶＰを取得する。下地出力ＶＢは、中間転写体の下地からの反射光に対応し、パッチ出力ＶＰはパッチからの反射光に対応している。

なお、中間転写体における同一の位置を特定するには、基準となるマークを設けてこれを検出する方法と、中間転写体の周長を検知する方法とがある。中間転写体の周長を検知する方法では、周長を中間転写体の周速度（プロセススピード）で除算することで、中間転写体上の特定位置が一周するのに要する時間を得られる。そのため、回転中にこの時間をカウントして、再び同一の位置がくるタイミングを特定する。

中間転写体上の同一位置を検出する場合、中間転写体の周長部品のバラツキ、画像形成装置の雰囲気環境などにより周長が変化してしまうことが課題となる。即ち、周長を固定値として取り扱えば、位置の特定に誤差が生じてしまう。そこで位置の誤差が許容範囲内となるよう、基準となるマークもしくは周長に関わる情報を定期的に測定する必要がある。

特許文献１によれば、光学式濃度検知器を用いて、中間転写体を回転させながら中間転写体表面からの反射光を検知して波形データを取得する。そして、１周目に検知した波形データと２周目に検知した波形データをマッチングさせることで、同一の位置を特定して周長に関わる情報を算出している。

特開２０１０−９０１８号公報

しかしながら、従来技術においては、周長検知直後に濃度調整制御を実行する場合、周長検知において波形データを取得するために少なくとも１周以上、中間転写体を回転させる必要がある。さらにその後、画像濃度検知として、パッチがある場合とパッチが無い場合の出力を得るためにさらに少なくとも１周以上、中間転写体を回転させる必要があった。即ち、少なくとも中間転写体を２周以上回転させるだけの時間がかかってしまうという問題があった。

本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、回転体の表面の同一位置の特定を待たずに画像濃度検知を先行して開始することでダウンタイムを削減することができる画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の画像形成装置は、像形成に使用されるかまたは記録材を担持する回転体と、前記回転体の表面からの光を検出する検出手段と、前記回転体の表面に測定用画像を形成する形成手段と、前記検出手段による検出に基づき取得される前記回転体の表面についての第１波形データと、前記第１波形データの取得の際に検出対象とされた前記回転体の表面の少なくとも一部を検出対象にして前記検出手段による検出に基づき取得される第２波形データとをマッチングすることで、前記回転体の表面の第１の基準点と該第１の基準点より後の周回における第２の基準点とを、前記回転体の回転方向における同一位置として特定する特定手段と、前記第１の基準点及び前記第２の基準点を基準として、前記形成手段により形成される前記測定用画像の形成範囲に対応する前記回転体の表面における下地の前記検出手段による検出結果と前記測定用画像の前記検出手段による検出結果とを対応付け、その対応付けの結果に基づいて画像の濃度を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記測定用画像の形成範囲に対応する前記回転体の表面における下地の前記検出手段による検出結果の取得を、前記特定手段による前記同一位置としての特定の実行中に開始することを特徴とする。

本発明によれば、回転体の表面の同一位置の特定を待たずに画像濃度検知を先行して開始することでダウンタイムを削減することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。中間転写ベルト及び関連構成要素を下方からみた斜視図である。フォトセンサの一例を示す図である。中間転写ベルト上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とを例示した図である。２つの波形データについて、各サンプリングポイントとセンサ出力値との関係の一例を示す図である。センサ出力とサンプリングポイントとの関係、ずらし量と積算値との関係を示す図である。中間転写ベルト上の検知範囲を時系列的に示した図である。周長が最も短くなった場合と長くなった場合とについて、１周目と２周目の検知タイミングの関係を示す図である。位置特定のための検知と濃度調整のための検知を実行する場合のサンプリングタイミングの従来例と本実施の形態の例を示す図である。第１、第２の基準点を一致させて１周目及び２周目の検知範囲を示す図である。濃度調整用パッチサンプリングのタイミングの例を示す図である。制御ユニットの内部構成を示すブロック図である。濃度調整制御のフローチャートである。濃度調整制御の図１３の続きのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す断面図である。

この画像形成装置は、複数の画像形成部を並列に配した電子写真方式のカラー画像形成装置である。

この電子写真カラー画像形成装置は、画像読取部１Ｒと画像出力部１Ｐとで構成される。画像読取部１Ｒは、原稿画像を光学的に読み取り、電気信号に変換して画像出力部１Ｐに送信する。画像出力部１Ｐは、複数（本実施の形態では４つ）並設された画像形成手段としての画像形成部１０（１０ａ〜１０ｄ）と、給紙ユニット２０と、回転体としての中間転写ベルト２００と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０、７０とを有する。画像出力部１Ｐはさらに、検出手段としてのフォトセンサ６０を有すると共に、特定手段及び制御手段としての制御ユニット８０を有する。

画像形成部１０は次に述べるような構成になっている。像担持体としての感光ドラム１１ａ〜１１ｄがその中心で回転自在に軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、レーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄ、現像装置１４ａ〜１４ｄ、クリーニング装置１５ａ〜１５ｄ、及び折り返しミラー１６ａ〜１６ｄが配置されている。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄは各々、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの各表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いでレーザスキャナユニット１３ａ〜１３ｄにより、画像読取部１Ｒからの記録画像信号に応じて変調されたレーザビームなどの光線を折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させる。これによって、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に静電潜像を形成する。

次に、上記形成した静電潜像に現像装置１４ａ〜１４ｄによって現像剤を付着させて可視像を形成する。形成された可視像は、給紙ユニット２０を介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄに供給された転写材Ｐに中間転写ベルト２００によって転写される。その後、転写材Ｐは定着ユニット４０に搬送され、加熱及び加圧されて可視像が定着される。可視像が定着された転写材Ｐは装置外部に排出され、画像形成が終了する。

フォトセンサ６０は、中間転写ベルト２００上に形成される測定用画像である濃度調整用パターン２０３（図２で後述）を検出するべく、中間転写ベルト２００の上方に配置されている。フォトセンサ６０は、中間転写ベルト２００の回転方向における同一位置の特定（後述する第１の基準点Ｐ１と次の周回における第２の基準点Ｐ２とを同一位置として特定すること）及び濃度検知を行う。

中間転写ベルト２００は、テンションローラ３３、駆動ローラ３２、及び対向ローラ３４に掛け渡して支持される。中間転写ベルト２００は、各感光ドラム１１と接触しながら、駆動ローラ３２に駆動されて所定のプロセススピードで矢印Ｂ方向に回転する。

図２は、中間転写ベルト２００及び関連構成要素を下方からみた斜視図である。

中間転写ベルト２００に光を照射し、中間転写ベルト２００の表面（下地）、もしくは感光ドラム１１によって中間転写ベルト２００上に形成した濃度調整用パターン２０３からの反射光をフォトセンサ６０が検出する。それによって、中間転写ベルト２００上の同一位置の特定や濃度情報の取得を行う。

図３は、フォトセンサ６０の一例を示す図である。フォトセンサ６０は、ＬＥＤなどの発光素子３０１、フォトダイオード等の２つの受光素子３０２、３０３及びホルダーを備えている。発光素子３０１は、例えば、中間転写ベルト２００上の濃度調整用パターン２０３（以下、単に「パッチ」とも略記する）や下地に赤外光（波長９５０ｎｍ）を照射する。受光素子３０２、３０３は、そこからの反射光量を測定する。

パッチや下地からの反射光には正反射成分と乱反射成分が含まれている。受光素子３０２は、正反射成分と乱反射成分の両方を検出し、受光素子３０３は、乱反射成分のみを検出する。中間転写ベルト２００上にトナーが付着すると、トナーによって光が遮断されるため、正反射光は減少し、受光素子３０２の出力は低下する。

一方、本実施の形態で使用した９５０ｎｍの赤外光を、黒トナーは吸収し、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーは乱反射させる。よって、中間転写ベルト２００上のトナー付着量が増大すると、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、受光素子３０３の出力が大きくなる。受光素子３０２も、トナー付着量が増大したことによる影響を受ける。即ち、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、トナーで中間転写ベルト２００を完全に遮断したとしても、受光素子３０２の出力は０にはならない。

本実施の形態において、発光素子３０１の照射角度を１５°、受光素子３０２の受光角度を１５°、受光素子３０３の受光角度を４５°に設定してある。これらの角度は、中間転写ベルト２００の垂線と光軸とのなす角度である。なお、受光素子３０２のアパーチャ径（ａｐｅｒｔｕｒｅｄｉａｍｅｔｅｒ）は、受光素子３０３のアパーチャ径よりも小さくしてある。これは、乱反射成分の影響をできるだけ小さくするためである。例えば、発光素子３０１のアパーチャ径は０．７ｍｍ、受光素子３０２のアパーチャ径は、１．５ｍｍ、受光素子３０３のアパーチャ径は、２．９ｍｍである。

以下に画像の濃度調整制御について説明する。

濃度調整制御は、常に正確な色再現性が得られるようにするため、非画像形成状態において、作像条件を変えながら複数のパッチ（トナー像）である濃度調整用パターン２０３を試験的に形成し、それらの濃度をフォトセンサ６０で検知することで行う。なお、ここでの非画像形成状態とは、通常のユーザの要求による画像形成をしていない状態を指す。画像濃度の変動や色再現性の変化は、消耗品の交換、環境の変化（温度、湿度、装置の劣化など）、印刷枚数等の諸条件によって、各ユニットや記録材の電気特性やトナーに対する付着力が変化することで顕在化する。そのため、所定のタイミングで濃度調整制御が必要となる。画像濃度に影響を与える因子としては、帯電バイアス、現像バイアス、露光強度、ルックアップテーブル等があり、濃度調整制御では、フォトセンサ６０の検知結果を基にこれらの因子の一部を補正することで画像形成条件を調整する。本実施の形態では、一例としてルックアップテーブルの補正により画像形成条件を調整する例を説明する。濃度調整制御の具体的な動作については後述する。

中間転写ベルト２００上の同一位置の特定が必要な理由について図４を用いて説明する。図４は、中間転写ベルト２００上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とを例示した図である。

各パッチは、同一のハーフトーン濃度で形成されたトナー像である。下地出力は、中間転写ベルト２００にパッチが形成されていないときに受光素子３０２によって検出された反射光の光量である。また、パッチ出力は、中間転写ベルト２００に形成されたパッチについて受光素子３０２によって検出された反射光の光量である。図４に示すように受光素子３０２の出力は、中間転写ベルト２００の表面反射率の影響を受ける。そのため、同一の濃度でパッチを形成したにもかかわらず、場所によってパッチ出力の値が異なっている。受光素子３０３に関しても同様である。

中間転写ベルト２００の下地の反射率の影響を受けた状態で画像濃度制御を実行すると、印刷したハーフトーンの濃度データと受光素子３０２、３０３の出力との相関が小さくなる。よって、濃度調整制御の精度が低下してしまう。中間転写ベルト２００の表面の反射率の影響をキャンセルするには、中間転写ベルト２００における同一の位置でのトナーの有り無しに対応した受光素子３０２、３０３の反射光を測定する必要がある。

一方で、中間転写ベルト２００は、製造公差、環境や通紙耐久（装置の長時間稼動）により周長が変動してしまう。中間転写ベルト２００の同一位置でトナー有り無しのそれぞれに対応した反射光を測定するためには、中間転写ベルト２００の同一位置を正確に特定する必要がある。

中間転写ベルト２００の同一位置の特定方法の一例について図５を用いて説明する。同一位置の特定は、中間転写ベルト２００を回転駆動させた時のフォトセンサ６０の出力をサンプリングして行う。すなわち、中間転写ベルト２００の１周目の波形プロファイルの一部（第１波形データ）とそれより後の周回（例えば次の周回である２周目）の波形プロファイルの一部（第１波形データ）の２つの波形データのパターンをマッチングさせることで行う。図５（ａ）〜（ｃ）は、２つの波形データについて、各サンプリングポイントとセンサ出力値との関係の一例を示す図である。

波形データのマッチング判断は、１周目の波形データ（第１波形データ）を基準とし、２周目の波形データ（第２波形データ）のサンプリングポイントをずらしながら繰り返し行う。このずらし量をＸとすると、図５（ａ）、（ｃ）に示すように、Ｘ=０、Ｘ＝１００では波形データがマッチングしていない。しかし図５（ｂ）に示すように、Ｘ＝４０では波形データがマッチングしている。

１周目の波形データと２周目の波形データがマッチングしているか否かは、具体的には以下の数式１に基づいて判定する。

ここで、Ｖ_１周目（ｉ）は１周目のポイントｉにおけるセンサ出力値を示している。Ｖ_２周目（ｉ＋Ｘ）は２周目のポイントｉ＋Ｘにおけるセンサ出力値を示している。Ｉ（Ｘ）は、１周目の波形データと２周目の波形データの差分の絶対値を積算した値を示している。積算値Ｉ（Ｘ）は１周目の波形データと２周目の波形データの差を示しており、波形データがマッチングしている時に値が最小となる。

波形データがマッチングしている時及びマッチングしていない時のセンサ出力とサンプリングポイントとの関係、及びずらし量Ｘと積算値Ｉ（Ｘ）との関係を図６に示す。Ｉ（Ｘ）をＸ＝０，１，２，…と演算していき、全ての演算終了時にＩ（Ｘ）が最も小さい値になったずらし量Ｘを抽出することで、１周目と２周目でずらし量Ｘをいくつに設定すれば同一位置を検知できるかを知ることができる。

１周目、２周目の波形サンプリングタイミングの一例を図７に示す。図７は、中間転写ベルト２００上の検知範囲を時系列的に示した図である。１周目の波形サンプリングは、例えば０．１ｍｍ周期で、１０００データを取得する。これは長さ１００ｍｍに相当し、公称の周長が約１０００ｍｍであるとすると、全体の約１／１０の長さとなる。プロセススピード（中間転写ベルト２００の周速）を１００ｍｍ／ｓとし、１００ｍｍの検知範囲は時間に換算すると１０００ｍｓである。このデータ数は位置特定の精度に影響する。データ数が多いほどマッチングの精度が高くなる一方、データ取得時間も長くなりダウンタイムの増加につながるため、中間転写ベルト２００の表面の反射率特性を鑑みて十分な精度が得られる最小の長さに設定されている。なお、１周目の測定開始タイミングは、任意のタイミングである。

２周目のサンプリングを開始するタイミングは、１周目のサンプリング開始位置を基準として中間転写ベルト２００が周長の公称値１０００ｍｍ進んだタイミングから、周長変動分の半分の距離に相当する５ｍｍ手前のタイミングである。この開始タイミングは、周長が変動し最も短くなった場合でも、１周目の波形データと２周目の波形データの検出対象の範囲が一致するように設定されている。同様に、２周目のサンプリング終了位置は、１周目のサンプリング終了位置から周長の公称値１０００ｍｍに加え、周長変動分の半分の距離に相当する５ｍｍ進んだタイミングである。

図８(ａ)、(ｂ)に、周長が最も短くなった場合と長くなった場合とについて、１周目と２周目の検知タイミングの関係を示す。２周目のサンプリング時間を長く設け、前後に５ｍｍの余裕をとっているので、周長が最も大きく変動したとしても、１周目の波形データに対して２周目の波形データが必ず重なるようになっている。

このように、第２波形データの取得においては、第１波形データの取得の際に検出対象とされた中間転写ベルト２００の表面の少なくとも一部が検出対象となるようにする。例えば、サンプリングデータは、第１波形データの取得の際には１０００データ分で、第２波形データの取得の際にはその範囲を包含するような１１００データ分とする。

位置特定のための検知と濃度調整のための検知を実行する場合のサンプリングタイミングについて図９を用いて説明する。図９の上側が従来例の手法、下側が本実施の形態の手法を示す。

従来例においては、濃度調整の検知は、位置特定の検知が終了した後に実行される。すなわち、位置特定の検知結果から算出される中間転写ベルト２００の周長に関わる情報を用いて濃度調整の検知のためのパッチサンプリングタイミングが決定され、実行されている。具体的には、位置特定の検知により、中間転写ベルト２００を回転駆動した時に同一位置を検知するまでの時間を取得し、その情報を、濃度検知において下地出力とパッチ出力とを一致させるために使用している。

この場合、図９に示すように位置特定の検知において波形データを取得するために少なくとも１周以上、中間転写ベルト２００を回転駆動させる必要がある。その後、画像濃度検知として、パッチが無い場合とパッチがある場合の出力を得るために、さらに少なくとも１周以上、中間転写ベルト２００を回転駆動させる必要がある。即ち、中間転写ベルト２００を少なくとも２周以上回転させるだけの時間が必ずかかってしまうことになる。

本実施の形態では、図９の点線で示した矢印のように、濃度調整検知の開始タイミングを早め、位置特定の検知が終了する前に濃度調整検知の下地サンプリングを開始することで調整時間を削減する。以下に本発明の特徴について説明する。

位置特定の検知と濃度調整検知を同時に実行する場合、必ずしも周長に関わる情報を算出する必要はなく、１周目とそれより後の周回（例えば次の周回である２周目）とで同一位置とされる基準点を特定することができればよい。１周目の基準点を「第１の基準点Ｐ１」、２周目の基準点を「第２の基準点Ｐ２」と呼称する。中間転写ベルト２００の表面において、第１の基準点Ｐ１と第２の基準点Ｐ２とを同一位置として特定・確定することで、中間転写ベルト２００の回転方向における表面の位置を特定したことになる。

濃度調整検知に関し、「第１の基準点Ｐ１から検知開始までの時間」と「第２の基準点Ｐ２から検知開始までの時間」を等しくすれば、１周目と２周目の検知位置のずれをなくすことができる。これら等しい時間を「時間Ｔ」とする。さらに、ずらし量Ｘも予め見込んで下地の波形サンプリング数を多めに取得しておく。すなわち、パッチの形成範囲よりも広くなるような所定範囲の下地を検出しておく。

従って、第２の基準点Ｐ２が確定する前に濃度調整用の下地データを取得し、第２の基準点Ｐ２の確定後に、演算により、必要な部分、即ち同一範囲となる領域のデータのみを使用する。すなわち、所定範囲の下地のうち第１の基準点Ｐ１及び第２の基準点Ｐ２を基準として定まる範囲の下地の検出結果を、パッチの形成範囲に対応する下地の検出結果として取得する。

１周目の位置特定用下地サンプリングにより、第２の基準点Ｐ２を算出するための第１波形データを取得しておき、第２の基準点Ｐ２が確定する前に濃度検知用下地サンプリングを行う。その後、２周目の位置特定用下地サンプリングを行って第２波形データを取得し、１周目の第１波形データと合わせて演算することで、第２の基準点Ｐ２を算出・確定することができる。

なお、基準点Ｐ１、Ｐ２としては、第１、第２波形データがマッチングする領域内の位置であればどの位置を採用してもよい。具体的な一例を図１０に示す。

図１０は、基準点Ｐ１、Ｐ２を一致させて１周目及び２周目の検知範囲を示す図である。

図１０では、一例として、２周目の位置特定用下地サンプリングの開始タイミングから、ずらし量Ｘに相当する時間分と１周目の位置特定用下地サンプリング時間分とが経過したタイミングを２周目の第２の基準点Ｐ２としている。これに対応する１周目における第１の基準点Ｐ１は、１周目の位置特定用下地サンプリングが終了したタイミングである。ただし、第２の基準点Ｐ２の決定に際し、ずらし量Ｘに相当する時間分に加える値は、１周目の位置特定用下地サンプリング時間分に限定されるものではなく、所定の時間としてもよい。２周目における濃度調整用パッチサンプリングの開始タイミングは、後述するように、パッチが検知されたタイミングである（図１４のステップＳ１１７）。

タイマにより時間をカウントしておき、第２の基準点Ｐ２から濃度調整用パッチサンプリングの開始タイミング（パッチを検知するタイミング）までの時間Ｔを求める。第１の基準点Ｐ１から時間Ｔ経過後からの１０００データ分の濃度調整用下地サンプリングの値が、濃度調整用パッチサンプリングの１０００データ分の値と対応することになる。すなわち、同じ領域同士のサンプリングの値の対応付けを行えることになり、１周目と２周目のサンプリングデータを検知位置のずれ無く、対応付けることができる。

濃度調整用の検知のタイミングは、位置特定用の検知タイミングと重ならないように設定する必要がある。位置特定の検知も濃度調整検知も１周目では下地出力を検知するが、２周目の位置特定の検知は下地を検知するのに対し、２周目の濃度調整検知はパッチを検知する必要がある。よって同時に検知することはできず、時間をずらして検知を行う。

１周目の濃度調整用下地サンプリングは、所定範囲として、０．１ｍｍ周期で１１２０データ分取得する。これは、パッチを検知するのに必要なデータを１０００データ（１００ｍｍ）、周長変動分を１００データ（１０ｍｍ）、画像形成のレーザ書き出し位置のずれを２０データ（２ｍｍ）として設定したことに基づく。一方、パッチ形成時には、画像形成のレーザ書き出し位置のずれの影響により、公称値からずれた位置にパッチが形成される可能性がある。そのため、１周目の濃度調整検知用の下地サンプリングはこの位置ずれの値を考慮し、時間を長めに設定する必要がある。

濃度調整用パッチサンプリングのタイミングの例を説明する。図１１(ａ)は、タイミングが最も早い場合の例、図１１(ｂ)は、タイミングが最も遅い場合の例を示す図である。

中間転写ベルト２００の周長が最も短くなり、且つ画像形成のレーザ書き出し位置が回転方向進行側に最も大きくずれた場合、パッチサンプリングタイミングは最も早くなる。一方、周長が最も長くなり、且つ画像形成のレーザ書き出し位置が回転方向後退側に最も大きくずれた場合、パッチサンプリングタイミングは最も遅くなる。

これらのどちらの場合でも、濃度調整用下地サンプリングと濃度調整用パッチサンプリングとの範囲を合致させる必要がある。そのため、下地サンプリング区間は、最大周長変動分１０ｍｍとレーザ書き出し位置最大ずれ分２ｍｍを考慮して、パッチサンプリング区間よりも１２ｍｍ長く設定されている。

図１２は、制御ユニット８０の内部構成を示すブロック図である。

制御ユニット８０に実装されたＣＰＵ１２０１は、画像形成や濃度調整制御等の実行時にＡＳＩＣ１２０２及び駆動制御回路１２０８を介してモータ１２０９を駆動し、中間転写ベルト２００を回転させる。中間転写ベルト２００上の位置特定や濃度調整制御時には、ＣＰＵ１２０１がＡＳＩＣ１２０２及びセンサ駆動回路１２０５を介してフォトセンサ６０へ信号を送信する。すると、フォトセンサ６０が信号に応じて光を照射して、中間転写ベルト２００の下地もしくは濃度調整用パターン２０３からの反射光を検出する。フォトセンサ６０の検出光はＩ−Ｖ変換され、センサ出力検知回路１２０４はその信号をＣＰＵ１２０１のＡ／Ｄコンバータ１２０３に送信する。Ａ／Ｄコンバータ１２０３はセンサ出力検知回路１２０４からの信号を時系列に取り込む。

ＣＰＵ１２０１がＲＯＭ１２０６に予め記憶された演算式により、Ａ／Ｄ変換された情報を基に演算を行うことで中間転写ベルト２００上の同一位置の特定や濃度補正情報の算出を行う。ＣＰＵ１２０１は算出した濃度補正情報に基づき、ルックアップテーブルの設定値を決定し、予めＲＡＭ１２０７に格納されている値を上書き（更新）する。画像形成時にはＣＰＵ１２０１がＲＡＭ１２０７からルックアップテーブルの値を読み出し、設定に応じた条件でレーザスキャナユニット１３へ信号を送信し、画像形成が実行される。

次に、図１３、図１４を参照して、ＣＰＵ１２０１による画像濃度の調整制御動作を説明する。図１３、図１４は、濃度調整制御のフローチャートである。

ＣＰＵ１２０１は、濃度調整制御が開始されると、フォトセンサ６０へ信号を送信し、フォトセンサ６０から光を照射させる（ステップＳ１００）。続いてＣＰＵ１２０１は、モータ１２０９へ信号を送信し、中間転写ベルト２００を回転させる（ステップＳ１０１）。次に、ＣＰＵ１２０１は自身が有するタイマのカウントをスタートし（ステップＳ１０２）、中間転写ベルト２００の１周目の１０００データ分の位置特定用下地サンプリングを開始する（ステップＳ１０３）。各サンプリングポイントにおけるセンサ出力値は１周目の波形プロファイル（第１波形データ）としてＲＡＭ１２０７に格納される。

位置特定用下地サンプリングの開始後、タイマにて１１００ｍｓカウントされた後に（ステップＳ１０４）、ＣＰＵ１２０１は、所定範囲に相当する１１２０データ分の濃度調整制御用の下地サンプリングを開始する（ステップＳ１０５）。これにより、パッチの形成範囲に対応する中間転写ベルト２００の表面における下地の検出結果の取得が、基準点Ｐ１、Ｐ２の同一位置としての特定の実行中に開始されることになる。ここで１０００ｍｓではなく１１００ｍｓのカウントを待って濃度調整制御用の下地サンプリングを開始するのは、位置特定の検出タイミングと濃度調整制御の検出タイミングとが確実に重ならないようにするためである。

続いてパッチの形成を開始するタイミングは、濃度調整用下地サンプリングを行った領域（範囲）が、画像形成位置、即ち感光ドラム１１の転写位置にきた時である。これは中間転写ベルト２００がフォトセンサ６０の検知位置から感光ドラム１１の転写位置まで進むのに必要な時間から算出できる。この距離を６００ｍｍとすると、プロセススピードが１００ｍｍ／ｓであることから６０００ｍｓとなる。この値に、濃度調整用下地サンプリングを開始するまでのカウント値１１００ｍｓと、レーザ書き出し位置の最大ずれ量の半分に相当する１０ｍｓとを加えた７１１０ｍｓになった時がパッチ形成開始タイミングである。

従って、ＣＰＵ１２０１は、７１１０ｍｓが経過した時点（ステップＳ１０６）で、１０００データ分の濃度調整用パターン２０３の形成を開始するよう画像形成部１０を制御する（ステップＳ１０７）。

２周目の１１００データ分の位置特定用下地サンプリングは、１周目の位置特定用下地サンプリングから中間転写ベルト２００の周長相当時間の経過時点から開始する。すなわち、ＣＰＵ１２０１は、１周目の位置特定用下地サンプリングの開始から、公称値の５ｍｍ手前に相当する９９５０ｍｓが経過した時点で（ステップＳ１０８）、２周目の位置特定用下地サンプリングを開始する（ステップＳ１０９）。各サンプリングポイントにおけるセンサ出力値は２周目の波形プロファイル（第２波形データ）としてＲＡＭ１２０７に格納される。

続く図１４のステップＳ１１０〜Ｓ１１６では、ＣＰＵ１２０１は、中間転写ベルト２００の表面の第１の基準点Ｐ１とそれより後の周回における第２の基準点Ｐ２とを、回転方向における同一位置として特定する処理を実行する。

まず、ＣＰＵ１２０１は、ずらし量Ｘを０にリセットする(ステップＳ１１０)。次に、ＣＰＵ１２０１は、上記数式１により、位置特定用下地サンプリングの１周目と２周目の差分の絶対値の積算を実行して積算値Ｉ（Ｘ）を算出し(ステップＳ１１１)、算出した積算値Ｉ（Ｘ）をＲＡＭ１２０７に格納（保存）する(ステップＳ１１２)。

次に、ＣＰＵ１２０１は、ずらし量Ｘの値を１つ増分して(ステップＳ１１３)、ずらし量Ｘが最大ずらし量である１００になったか（Ｘ＝１００となったか）否かを判別する(ステップＳ１１４)。ＣＰＵ１２０１は、Ｘ＝１００となるまで、ステップＳ１１１〜Ｓ１１４の処理を繰り返し、Ｘ値が１００となるまですべてのＸに対する積算値Ｉ（Ｘ）を演算する。

そしてずらし量Ｘが１００になった場合は、ＣＰＵ１２０１は、複数の積算値Ｉ（Ｘ）のうち積算値Ｉ（Ｘ）が最小値となるようなずらし量Ｘを決定（抽出）する(ステップＳ１１５)。このずらし量Ｘが、第１、第２波形データがマッチングするときのずらし量の値である。

次に、ＣＰＵ１２０１は、第１、第２波形データがマッチングするときのずらし量Ｘを基に、１周目及び２周目の各基準点Ｐ１、Ｐ２を特定する(ステップＳ１１６)。ここで前述のように、第２の基準点Ｐ２は、位置特定用下地サンプリングの開始タイミングから、ずらし量Ｘに相当する時間と１周目の位置特定用下地サンプリング時間（１０００ｍｓ）とが経過したタイミングとして特定する。第１の基準点Ｐ１は、１周目の位置特定用下地サンプリングが終了したタイミングであり、第１の基準点Ｐ１及び第２の基準点Ｐ２が同一位置として特定される。

次に、ＣＰＵ１２０１は、パッチが検出されたか否かを、フォトセンサ６０の出力が所定値以下となった否かにより判別する(ステップＳ１１７)。そして、パッチが検出されると、ＣＰＵ１２０１は、１０００データ分の濃度調整用パッチサンプリングを開始する（ステップＳ１１８）。

ステップＳ１１９以降では、ＣＰＵ１２０１は、第１の基準点Ｐ１及び第２の基準点Ｐ２を基準として、パッチの形成範囲に対応する範囲の下地の検出結果とパッチの検出結果とを対応付け、その対応付けの結果に基づいて画像の濃度を制御する。

すなわちまず、ＣＰＵ１２０１は、１１２０データ分の濃度調整用下地サンプリングのデータのうち、第１の基準点Ｐ１から時間Ｔ経過後からの１０００データ分を、濃度調整用パッチサンプリングのデータと対応付ける(ステップＳ１１９)。そして、その対応付けの結果に基づいて、予めＲＯＭ１２０６に格納された算出式に基づき、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）の設定値を算出する（ステップＳ１２０）。

次に、ＣＰＵ１２０１は、算出した設定値にてＲＡＭ１２０７のルックアップテーブルを設定する(ステップＳ１２１)。すなわち、各色において、各階調の検出結果のトナー付着相当量或いはトナー付着量又は画像濃度への換算結果が、本来の各諧調に対応した値となるようルックアップテーブルを更新する。このルックアップテーブルの更新により、記録材に設定通りの画像濃度を形成することが可能となる。その後、ＣＰＵ１２０１は、図１３、図１４の処理を終了させる。

その後の画像形成時には、ＣＰＵ１２０１は、ＲＡＭ１２０７からルックアップテーブルの値を読み出し、設定値に応じた条件でレーザスキャナユニット１３へ信号を送信し、画像形成を実行させることで画像の濃度を制御する。

本実施の形態によれば、中間転写ベルト２００の表面の同一位置の特定を待たずに画像濃度検知を先行して開始するので、濃度調整制御の完了が従来よりも早まる。特に、第２波形データを、中間転写ベルト２００の周回のうち第１波形データが取得された次の周回において取得する。これにより、濃度調整用下地サンプリングデータと濃度調整用パッチサンプリングデータとの対応付けが、中間転写ベルト２００を２周させる前に実行可能となる。よって、濃度調整制御に要するダウンタイムを削減することができる。

なお、フォトセンサ６０による検出対象となる回転体として中間転写ベルト２００を例示したがこれに限られず、像形成に使用されるかまたは記録材を担持する回転体であればよい。従って、感光ドラム１１であってもよい。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１０画像形成部
６０フォトセンサ
８０制御ユニット
２００中間転写ベルト
２０３濃度調整用パターン
１２０１ＣＰＵ

Claims

像形成に使用されるかまたは記録材を担持する回転体と、
前記回転体の表面からの光を検出する検出手段と、
前記回転体の表面に測定用画像を形成する形成手段と、
前記検出手段による検出に基づき取得される前記回転体の表面についての第１波形データと、前記第１波形データの取得の際に検出対象とされた前記回転体の表面の少なくとも一部を検出対象にして前記検出手段による検出に基づき取得される第２波形データとをマッチングすることで、前記回転体の表面の第１の基準点と該第１の基準点より後の周回における第２の基準点とを、前記回転体の回転方向における同一位置として特定する特定手段と、
前記第１の基準点及び前記第２の基準点を基準として、前記形成手段により形成される前記測定用画像の形成範囲に対応する前記回転体の表面における下地の前記検出手段による検出結果と前記測定用画像の前記検出手段による検出結果とを対応付け、その対応付けの結果に基づいて画像の濃度を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記測定用画像の形成範囲に対応する前記回転体の表面における下地の前記検出手段による検出結果の取得を、前記特定手段による前記同一位置としての特定の実行中に開始することを特徴とする画像形成装置。
前記第２波形データは、前記回転体の周回のうち前記第１波形データが取得された次の周回において取得されることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記検出手段は、前記測定用画像が形成される前に前記回転体の表面における所定範囲の下地を検出し、前記制御手段は、前記測定用画像が形成された後に、前記所定範囲の下地のうち前記第１の基準点及び前記第２の基準点を基準として定まる範囲の下地の検出結果を、前記測定用画像の形成範囲に対応する下地の検出結果として、前記測定用画像の前記検出手段による検出結果との対応付けに用いることを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記回転体の表面における前記所定範囲の下地が前記検出手段により検出された後であって、前記第２波形データを取得する前に、前記測定用画像を形成するよう前記形成手段を制御することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。