JP2016057519A - 画像形成装置及びテストパターン検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移動中の像担持面に形成された所定の濃度勾配を有するテストパターンの低濃度端をより簡易な方法で精度良く検出する。【解決手段】画像形成装置１００は、所定速度で移動する像担持面上であって移動方向に所定の濃度勾配を有して形成されたテストパターンＴＰの濃度勾配方向のうち、低濃度側となる低濃度端に接して、低濃度端に設定された低濃度とは異なる高濃度が設定された端検出用領域ＤＭを設けるテストパターン設定部９１と、予め設定された低濃度端検出用の閾値ＴＨと濃度測定器１１０の検出信号とからテストパターンＴＰの低濃度端を終端Ｅｅとして検出するテストパターン検出処理部９２とを備えた。【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式で画像形成を行う複写機、複合機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置及びテストパターン検出方法に関する。

複写機等の画像形成装置は、感光体ドラムを露光して潜像を形成する露光装置と、潜像を現像剤で顕在化する現像装置等を備えている。画像形成装置に使用される現像剤は、温度や湿度等の環境変化に対する特性変化や経時変化に伴う特性変化を生じる。現像剤の特性が変化すると、それに伴って感光体ドラムを帯電、露光および現像して得られる画像の形成状態が変化する。そこで、画像の形成状態の変化を抑制するために、画像形成条件を変更する、いわゆる画質調整が行われる。画質調整は、通常、テストパターンの画像を記録紙等に実際に形成し、形成された画像の濃度を測定し、測定値と理想値との差分をなくすように画像形成条件を補正するもので、これによって画像の形成状態の変化を抑制するようにしている。

特許文献１には、転写ベルト上に濃度制御用パターンを形成し、この濃度をフォトセンサで読み取る画像形成装置が記載されている。より具体的には、特許文献１に記載の発明は、転写対象に形成される色ずれ制御用パターンを検出するための色ずれセンサと、転写対象に形成される濃度制御用パターンを検出するための濃度センサと、色ずれセンサによる検出結果を用いた色ずれ制御または濃度センサによる検出結果を用いた濃度制御の一方を行った場合に、当該制御において用いられた検出結果に基づいて他方の制御対象であるずれ（濃度ずれまたは色ずれ）の有無を検出する制御部とを備え、他方の制御を実施するか否かを動的に判断し得るようにしたものである。

特許文献２，３には、用紙上に通常画像と共にコントロールストリップを印刷し、この用紙を光学的に読み取って、コントロールストリップの位置を正確に検知し、濃度調整を行う発明が記載されている。より具体的には、特許文献２に記載の発明は、濃度の異なる複数のパッチを直線状に配列したコントロールストリップを用紙の端部に配置した画像を印刷装置で印刷し、この用紙を読取装置に読み取らせ、該読み取りで得た読み取り画像を解析してコントロールストリップの各パッチの濃度データを取得するものである。そして、コントロールストリップは、長手方向の両端に白または淡色のパッチが配置され、かつこれらのパッチの周縁に細線を含む２直線によって規定される少なくとも１つの基準点が設けられており、読み取り画像上で基準点を検出し、該基準点の位置から前記読み取り画像上での前記コントロールストリップ内の各パッチの位置を特定するようにしたものである。かかる構成により、別途の基準マークを配置せずにコントロールストリップ内の各パッチを精度よく読み取るようにしている。また、特許文献３に記載の発明は、用紙上に印刷されたコントロールストリップを構成するパッチの色濃度を測定するパッチ測定装置であって、撮像装置により、前記用紙上の前記コントロールストリップを含む領域の画像データを生成し、位置検出部により、生成された画像データを構成する画素の値に基づいて、パッチの位置を検出するようにしたものである。かかる構成により、印刷物上の読み取り位置が異なったり、印刷物がばたついたりしても、コントロールストリップを構成するパッチの位置を正確に検出できるようにしている。

特開２００６−３０４８４号公報 特開２０１３−２１５９６２号公報 特開２００３−１０３７６２号公報

特許文献１に記載の発明は、パッチの形状を変えることで色ずれ検知も可能にしたもので、パッチ位置の検出用として特別なマークを採用しているものではない。また、近年、転写ベルト上に形成されたパッチの検出に関しては、先頭のパッチのエッジを基準エッジとし、この基準エッジから固定の時間経過後の検出値をパッチの検出値とする方法が知られているが、プロセスの高速化の要請に応えた装置の場合、パッチの位置と検出位置とに誤差が生じやすくなって誤検出する場合があり、速度変動等も考慮すれば、パッチ位置の検知に対応策が必要である。

一方、特許文献２，３に記載の発明は、用紙上でのコントロールストリップの印字位置を精度よく検出するために、コントロールストリップが印刷されている印刷物の画像読取に特有の課題、すなわち、用紙の固定や向きのバラツキのような搬送における不安定性、また印刷物上の読取位置が異なったり、印刷物がばたついたりするなどの不安定性に対する対策を講じたものである。さらに、特許文献２に記載の発明は、用紙の外側の情報も読み取ることで端情報を作成し、この情報を位置検出のための判定情報として使用し、また、コントロールストリップの両端に、基準点を得るための交叉する直線を印字する必要がある。特許文献３に記載の装置は、基準マークの位置を得るために印刷物上の画像データの利用を必要としている。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、移動中の像担持面に形成された所定の濃度勾配を有するテストパターンの低濃度端をより簡易な方法で精度良く検出するようにした画像形成装置及びテストパターン検出方法を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、所定速度で移動する像担持面上に、移動方向に所定の濃度勾配を有するテストパターンの現像剤像を形成し、前記像担持面に対向して配置されたセンサによって、前記テストパターンの濃度に応じたレベルの信号を経時方向に得る画像形成装置において、前記テストパターンの濃度勾配の方向のうち低濃度側となる低濃度端に接して、当該低濃度端に設定された低濃度とは異なる濃度が設定された端検出用領域を設けるテストパターン設定手段と、予め設定された低濃度端検出用の閾値と前記センサの出力信号とから前記テストパターンの前記低濃度端を検出するテストパターン検出処理手段とを備えたものである。

また、本発明に係るテストパターン検出方法は、所定速度で移動する像担持面上に、移動方向に所定の濃度勾配を有するテストパターンの現像剤像を形成し、前記像担持面に対向して配置されたセンサによって、前記テストパターンの濃度に応じたレベルの信号を経時方向に得るテストパターン検出方法において、前記テストパターンの濃度勾配の方向のうち低濃度側となる低濃度端に接して、当該低濃度端に設定された低濃度とは異なる濃度が設定された端検出用領域を設けておき、前記テストパターンの濃度検出時に、予め設定された低濃度端検出用の閾値と前記センサの出力信号とから前記テストパターンの前記低濃度端を検出するようにしたものである。

かかる発明によれば、低濃度側となる低濃度端に接して端検出用領域が設けられているので、低濃度であるために本来検出が困難な低濃度端の検出が、テストパターンの濃度検出時に、低濃度端検出用の閾値とセンサの出力信号とを利用して検出される。従って、移動中の像担持面に形成された所定の濃度勾配を有するテストパターンから、その低濃度端がより簡易な方法で精度良く検出される。なお、高濃度端は像担持面からの反射濃度情報を用いることで容易に検出される。検出された低濃度端及び高濃度端をテストパターンの位置情報として利用することでテストパターンに設定されている各入力濃度とセンサからの検出濃度とを容易に対応付けることが可能となり、これによって精度良い濃度調整処理に供することができる。

また、前記テストパターン検出処理手段は、予め設定された高濃度端検出用の閾値と前記センサの出力信号とから前記テストパターンの高濃度端を検出すると共に、前記テストパターンの両端間の検出時間差を計測することを特徴とするものである。この構成によれば、テストパターンの両端間を時間情報に置き換えることが可能となり、像担持面の移動速度のバラツキに対応した情報が効果的に得られることになる。

また、前記テストパターン検出処理手段は、前記像担持面が設定速度で移動する場合の前記検出時間差に対して所定時間だけ短い第１の時間と所定時間だけ長い第２の時間を設定し、前記検出時間差が前記第１の時間と前記第２の時間との間で計測された場合に正常に計測したと判断するものである。この構成によれば、ノイズなどに起因する誤検出が防がれる。

また、前記検出時間差の情報から、前記センサの出力信号を前記テストパターンの前記濃度勾配方向の各位置に対応させる変換手段を備えたものである。この構成によれば、像担持面の移動速度のバラツキを吸収することが可能となる。

また、前記各閾値は、濃度に対応する値であり、前記テストパターン検出処理手段は、前記センサの出力信号のレベルと前記各閾値との比較によって前記両端を検出するものである。この構成によれば、濃度の大小比較で両端が検出される。

また、前記各閾値は、前記センサからの経時方向に隣接する検出信号のレベルの差分に対応する値であり、前記テストパターン検出処理手段は、前記低濃度端の内側の濃度と前記端検出用領域に設定されている濃度との差分と前記閾値との比較によって前記低濃度端を検出し、かつ前記像担持面に対する前記センサの検出濃度と前記高濃度端の内側の濃度との差分と前記閾値との比較によって前記高濃度端を検出するものである。この構成によれば、濃度の比較の他、濃度勾配を利用して両端の検出が可能となるので、それぞれの検出方法に適合し得る濃度配列を有する種々のテストパターンが作成可能となる。

また、前記テストパターン設定手段は、前記端検出用領域に、高濃度の現像剤像を形成するものである。この構成によれば、低濃度と高濃度と濃度差がそのまま利用できる。

また、前記テストパターンは、濃度勾配が段階的なパッチを連続して配列したものであることを特徴とするとするものである。この構成によれば、種々のテストパターンが採用可能となる。

また、前記像担持面は、前記センサの検出レベルが低濃度となる素地を有し、前記テストパターン設定手段は、前記端検出用領域を素地域として設定することを特徴とするものである。この構成によれば、低濃度端の濃度を適宜に設定することで、端検出用領域を素地域として利用する態様が可能となる。

本発明によれば、移動中の像担持面に形成された所定の濃度勾配を有するテストパターンの低濃度端をより簡易な方法で精度良く検出できる。

本発明に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。 画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。 濃度測定器の概略構成を示す説明図である。 テストパターンの端を検出する第１の実施形態に係る原理を説明するタイムチャートである。 テストパターンの端を検出する第２の実施形態に係る原理を説明するタイムチャートである。 テストパターンの端を検出する第３の実施形態に係る原理を説明するタイムチャートである。 テストパターンの端検出及び濃度調整の処理手順Ｉを説明するフローチャートである。 テストパターンの端検出及び濃度調整の処理手順ＩＩを説明するフローチャートである。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部１０、中間転写部２０、二次転写部３０、定着部４０、給紙部５０、用紙搬送路６０及び読取部７０を備えると共に、装置本体の上部に自動原稿搬送装置８０が搭載されている。画像形成装置１００は、読取部７０を介して読み取ったカラー又はモノクロ画像データあるいは図外の外部装置から入力されたカラー又はモノクロ画像データを用紙にカラー又は単色で画像形成処理を行う。

画像形成部１０は、光ビーム走査ユニット１及びそれぞれ同様な構造を有する各色の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄを備えている。光ビーム走査ユニット１は、半導体レーザを備え、読取部７０で読み取られた、カラー原稿に対応するＲ、Ｇ、Ｂ色の各画素の画像データをブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の濃度データに変換し、変換後の各濃度データに対応したデューティ比で変調されたレーザ光で画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面を軸方向（主走査方向）に沿って露光走査して、それぞれの静電潜像を形成する。代表して説明する画像形成部１０Ａは、像担持体としての感光体ドラム２Ａを備え、その周囲に回転方向（副走査方向）に沿って帯電器３Ａ、現像器４Ａ及びクリーナ部５Ａを備えている。

中間転写部２０は、中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、従動ローラ２３、一次転写ローラ２４Ａ〜２４Ｄを備えて、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの周面に形成されたトナー像（現像剤像）を、像担持体としての中間転写ベルト２１の表面に一次転写する。二次転写部３０は、中間転写ベルト２１の表面のトナー像を記録用紙へ二次転写する。定着部４０は、記録用紙に転写されたトナー像を加熱して定着し、排紙トレイに排出する。給紙部５０は、給紙カセットや手差しトレイを備えており、選択された記録用紙を、対応する給紙カセットから用紙搬送路６０に給紙する。

画像形成装置１００は、図２に示すように、各部の動作を制御する制御部９０を備えている。なお、図２では、本発明が関わる濃度調整処理に関連する構成部を主に示している。制御部９０は、例えばＣＰＵ（Central Process Unit）等により構成され、画像形成の他、濃度調整のための処理プログラムやそれらの処理に必要なデータ類を記憶すると共に、処理途中のデータを一時的に格納するワークエリアとしての機能も有する記憶部１０１と接続されている。また、制御部９０は、光ビーム走査ユニット１、画像形成部１０、中間転写部２０、及び濃度測定器１１０と接続されている。記憶部１０１は、テストパターンデータ記憶部１０２と濃度テーブル１０３とを含む。

濃度テーブル１０３は、入力階調と出力階調との関係が所定の曲線（理想曲線）に一致するようにレーザデューティ比が各入力階調に対応して設定されている。ところで、環境変化や経時劣化等の原因により、入力階調と出力階調の関係は、理想曲線からずれることが考えられる。濃度テーブル１０３の内容は、後述するように、入力階調と出力階調との関係が理想曲線に一致するようなレーザデューティ比を各入力階調について調整するための濃度調整処理を所定時期に乃至は定期的に施して、更新されるようになっている。

制御部９０は、端検出及び濃度調整の処理プログラムが実行されることによって、テストパターン設定部９１、テストパターン検出処理部９２、変換部９３及び補正テーブル補正部９４として機能する。

テストパターン設定部９１は、指示された入力濃度に対する出力濃度の状況を点検し、必要な補正を行うために使用されるテストパターンを記憶したものである。トナー像であるテストパターンは、像担持体である感光体ドラム２あるいは中間転写ベルト２１のうち、本実施形態では、中間転写ベルト２１の表面に形成されたものが使用される。感光体ドラム２及び中間転写ベルト２１の表面は所定の速度で移動しており、感光体ドラム２にテストパターン画像の静電潜像が出力され、トナーが付着されて顕在化され、このトナー像が中間転写ベルト２１に転写されることでテストパターン像が再現される。

テストパターンは、テスト用としてそれぞれ設定された所定の入力階調（入力濃度）に対応した光ビーム走査ユニット１の半導体レーザのデューティ比として設定されている。テストパターンは、テストパターン設定部９１から濃度勾配として設定されている前記デューティ比の情報を順番に光ビーム走査ユニット１に出力することで、例えば図４のＴＰで示すような、所定の濃度勾配を有するグラデーションパターンとして、最終的に中間転写ベルト２１面上に形成される。テストパターンＴＰは、濃度勾配方向に、入力濃度値が総数Ｎだけ準備され、先頭側から番号ｎ（＝１，２，…，Ｎ）で対応付けられている。総数Ｎが大きい場合には、グラデーションパターンと称され、小さい場合には、複数のパッチの配列と称される。なお、本発明は、後で説明するように、図５、図６に示すような、濃度勾配が段階的な複数のパッチの配列からなるテストパターンＴＰ２，ＴＰ３にも適用可能である。

テストパターン設定部９１は、図４に示すように、テストパターンＴＰの濃度勾配方向の高濃度側が中間転写ベルト２１の移動方向上流側に配置されるように生成し、その先頭側（図４の左側）を始端Ｅｓとし、後端側となる低濃度が設定された側を終端Ｅｅとしている。テストパターン設定部９１は、さらに終端Ｅｅに接して所定寸法分の端検出用領域ＤＭを設定している。端検出用領域ＤＭには前記終端Ｅｅに設定された低濃度とは異なる、図４ではより高濃度に設定されている。

濃度測定器１１０は、図３に示すように、転写ベルト２１に向けて光を照射する発光素子１１１と、転写ベルト２１面の移動方向に沿って濃度勾配を有するように転写された、図４に示すテストパターンＴＰ（以後、端検出用領域ＤＭ含む）で正反射した光を経時方向に所定周期で受光し、受光量に応じた電圧を出力する正反射受光素子１１２と、テストパターンＴＰで乱反射した光を経時方向に所定周期で受光し、受光量に応じた電圧を出力する乱反射受光素子１１３とを備えている。なお、テストパターンがＫ（黒色）の場合、正反射光強度に基づいてテストパターンＴＰの濃度の評価を行い、その他の色（Ｃ，Ｍ，Ｙ）の場合、乱反射光強度に基づいてテストパターンＴＰの濃度の評価を行うのが一般的である。また、トナーの付着量が多くなるほど乱反射光の光量が増大し正反射光の光量が減少するため、正反射受光素子１１２及び乱反射受光素子１１３で発生した電圧レベルは、テストパターンＴＰの各濃度と相関している。以下では、Ｋ（黒色）のテストパターンＴＰの場合を例に説明する。

テストパターン検出処理部９２は、濃度測定器１１０を動作させて、正反射受光素子１１２による受光動作を行わせ、逐次の検出信号を記憶部１０１等に一旦記憶すると共に、テストパターンＴＰの始端Ｅｓと終端Ｅｅとを検出するものである。

図４は、この検出動作の第１の実施形態を説明するタイムチャートを含む説明図で、正反射受光素子１１２によって経時方向に受光した検出信号レベルを示している。図中の時間軸方向の各小円は、各検出時点における検出信号（図中、Ｄｉ（ｉ：検出順）を示す。）のレベルを示す。テストパターンＴＰと検出濃度の変移を説明すると、まず、テストパターンＴＰの検出開始前は、中間転写ベルト２１の表面からの反射レベルであり、濃度的には略白色に近い。そして始端Ｅｓ付近で、正反射受光素子１１２の検出エリア内に高濃度領域が含まれて検出レベルが急激に低下する。次いで、検出レベルは、濃度勾配に対応して漸次変化する（上昇する）。そして、終端Ｅｅに近づくと、正反射受光素子１１２の検出エリア内に、高濃度の端検出用領域ＤＭが含まれて検出レベルが急激に低下する。その後、正反射受光素子１１２の検出エリアが端検出用領域ＤＭを通過して、中間転写ベルト２１の表面に対応した最初のレベルに戻る。

図４中の、閾値ＴＨは、テストパターンＴＰの始端Ｅｓ及び終端Ｅｅを判定するための値である。閾値ＴＨは、始端Ｅｓと終端Ｅｅとで同一である必要はないが、同一であることが好ましい。すなわち、始端Ｅｓは、経時方向に得られる検出信号Ｄｉのレベルが閾値ＴＨ以上から閾値ＴＨ以下に低下する時点とし、終端Ｅｅは、始端Ｅｓ検出後において、経時方向に得られる検出信号Ｄｉのレベルが閾値ＴＨ以上から閾値ＴＨ以下に低下する時点とする。終端Ｅｅに接して端検出用領域ＤＭを備え、この領域を閾値ＴＨ以下となる高濃度に設定することで、終端Ｅｅを始端Ｅｓと同一の閾値ＴＨを判定用とすることができる。

テストパターン検出処理部９２は、始端Ｅｓ及び終端Ｅｅの検出をリアルタイムで行ってもよいし、以下で説明するように記憶部１０１に記憶された検出信号から検出してもよい。なお、リアルタイムの場合、計測動作の開始時点から図略のタイマのカウント動作をスタートさせ、始端Ｅｓの検出時点の時間と終端Ｅｅの検出時点の時間とを計時し、その時間差を検出時間差として算出するようにすればよい。検出時間差は、テストパターンＴＰの長さ情報に相当する。

なお、中間転写ベルト２１が本来の移動速度で動作されているとした場合に想定される検出時間差に対して、所定時間だけ短いｔ１時間と、所定時間だけ長いｔ２時間を設定し、テストパターン検出処理部９２は、得られた検出時間差が、前記時間ｔ１とｔ２の間に入る場合に、正常に検出されたと判断するようにしている。これにより、感光体ドラム２や中間転写ベルト２１の異常速度での動作、ベルト面にキズがある場合、またノイズに起因する誤検出を抑制している。

変換部９３は、テストパターンＴＰ上の各入力濃度値の位置と検出信号との対応をとるための変換を行う。テストパターンＴＰ上で、出力濃度を求めたい入力濃度値を検出した時間Ｔ_Ｄｎは、
Ｔ_Ｄｎ＝ｎ・（Ｔ_ｆ−Ｔ１）／Ｎ …（１）
の変換式（１）から求まる。但し、
Ｔ_Ｄｎ ：出力濃度を求めたい入力濃度を検出した時間
Ｔ_ｆ ：テストパターンＴＰの始端Ｅｓが検出された時間
Ｔ１ ：テストパターンＴＰの終端Ｅｅを検出した時間
Ｎ ：出力濃度を求めたい入力濃度値の総数
ｎ ：出力濃度を求めたい入力濃度値の番号
なお、（Ｔ_ｆ−Ｔ１）は検出時間差である。

式（１）を利用することで、感光体ドラム２及び中間転写ベルト２１の移動速度のバラツキに関わらず、番号ｎに対して設定された入力濃度値と、同じ番号ｎの実際に検出したレベルとを常に対応付けることができる。濃度テーブル補正部９４は、式（１）を利用して、両者の差分を算出する等によって、適宜、例えば、検出信号Ｄｉから回帰曲線を算出して理想曲線との差分で濃度補正を行うことが可能となり、補正後の値で濃度テーブル１０３の内容が更新される。

図５は、検出動作の第２の実施形態を説明するタイムチャートを含む説明図で、テストパターンＴＰ２は、高濃度から低濃度まで、複数の、例えば４種類の濃度が設定されたパッチＰ１…Ｐ４で構成されている。ここでは、総数Ｎを４とすればよく、パッチＰ４の後端に接して端検出用領域ＤＭを備えている。各パッチＰ１〜Ｐ４の境界では、検出レベルが段階的に上昇する時点であるため、各パッチ間の境界がテストパターンＴＰ２の端として判断されることはない。一方、パッチＰ１の前端は、検出レベルは低下し、かつ閾値ＴＨ以上から閾値ＴＨ以下に低下する時点であるため、検出レベルから始端Ｅｓとして判断することができる。また、パッチＰ４の後端に接して端検出用領域ＤＭを備え、この領域を閾値ＴＨ以下となる低濃度に設定することで、始端Ｅｓと同一の閾値ＴＨを利用して、検出レベルが低下し、かつ閾値ＴＨ以上から閾値ＴＨ以下に低下する時点であるため、終端Ｅｅとして判断することができる。

計測及び変換処理は、第１の実施形態と同様である。そして、各パッチＰ１〜Ｐ４に対して得られた検出信号から濃度階調の回帰曲線を求め、前記と同様にして濃度テーブル１０３の内容を更新すればよい。

図６は、検出動作の第３の実施形態を説明するタイムチャートを含む説明図で、テストパターンＴＰ３は、高濃度から低濃度まで、複数の、例えば３種類の濃度が設定されたパッチＰ１１…Ｐ１３で構成されている。ここでは、総数Ｎを３とすればよく、パッチＰ１３の後端に接して端検出用領域ＤＭ’を確保している。端検出用領域ＤＭ’は中間転写ベルト２１の表面、すなわち略白色の濃度に相当する素地を利用するもので、この領域に対する濃度検出を、図５の場合と同様、積極的に行うようにしている。各パッチＰ１１〜Ｐ１３の濃度は、閾値ＴＨより低いレベルであるため、各パッチ間の境界がテストパターンＴＰ３の端として判断されることはない。一方、パッチＰ１１の前端は、閾値ＴＨ以上から閾値ＴＨ以下に低下する時点であるため、検出レベルから始端Ｅｓとして判断することができる。また、パッチＰ１３の後端に接して端検出用領域ＤＭ’を備え、この領域を閾値ＴＨ以上となる低濃度に設定することで、始端Ｅｓと同一の閾値ＴＨを利用して、検出レベルから終端Ｅｅを判断することができる。

計測及び変換処理は、第２の実施形態と同様である。そして、各パッチＰ１１〜Ｐ１３に対して得られた検出信号から濃度階調の回帰曲線を求め、前記と同様にして濃度テーブル１０３の内容を更新すればよい。

次に、図７のフローチャートにより、テストパターンＴＰを代表してその端検出及び濃度調整処理Ｉを説明する。まず、濃度調整処理が指示されると、テストパターンＴＰの画像データがテストパターンデータ記憶部１０２から読み出されて感光体ドラム２に印字され（ステップＳ１）、次いで中間転写ベルト２１上に転写される。この時点で、濃度測定器１１０の動作が開始され、所定速度で移動中の中間転写ベルト２１上のテストパターンＴＰの濃度が所定周期で読み取られる（ステップＳ３）。検出された濃度信号は、経時方向に沿って記憶部１０１に記憶される（ステップＳ５）。そして、検出が終了したか否かが判断され（ステップＳ７）、終了していなければ、ステップＳ３に戻り、終了したのであれば、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、先頭から順番に検出信号のレベルと閾値ＴＨとの大小が比較され、図４（図５、図６）のように、検出信号のレベルが閾値ＴＨ以上から閾値ＴＨ以下に低下した時点を始端Ｅｓ、終端Ｅｅとして抽出し、それらの時間を検出する。次いで、始端Ｅｓ、終端Ｅｅ間の検出時間差を算出する（ステップＳ１１）。なお、時間は、実際の時間（検出回数×検出周期）として求める他、最初の検出動作からの検出回数の情報に置換しても等価である。

そして、算出された検出時間差を利用して前記（１）式を実行し（ステップＳ１３）、出力濃度を求めたい入力濃度値を検出した時間Ｔ_Ｄｎとテストパターンデータ記憶部１０２の対応する入力濃度値とを比較可能にする。次いで、前述した処理の処理を実行して、濃度補正を行い、必要な場合、すなわちずれが許容レベルを超えた場合などには、濃度テーブル１０３の内容の更新処理が実行される（ステップＳ１５）。

なお、本発明は以下の態様を含む。すなわち、図４〜図６では、始端Ｅｓ及び終端Ｅｅの検出を濃度との大小比較で行ったが、第４の実施形態として、経時方向における濃度勾配を利用して検出するようにしてもよい。図４の場合、先頭の検出信号から順番に、連続する検出信号レベルの差分を算出する。すなわち、（ｉ−１）回目の検出信号のレベルＤ（ｉ−１）とｉ回目の検出信号のレベルＤｉとの差分Ｄ（ｉ−１）−Ｄｉを求め、この差分が、濃度勾配に関して予め設定された閾値ΔＴＨよりも大きいか否かで判断する。図４では、濃度勾配は、先頭側の始端Ｅｓを挟んだ箇所、テストパターンＴＰ内の濃度勾配域、及び後端側の終端Ｅｅを挟んだ箇所に見られる。そこで、閾値ΔＴＨの値を、始端Ｅｓと終端Ｅｅの箇所の濃度勾配より小さく、かつテストパターンＴＰ内の濃度勾配よりも大きい値に設定すれば、始端Ｅｓと終端ＥｅとをテストパターンＴＰ内の濃度勾配域と区別して抽出可能となる。

図５の場合、各パッチＰ１，…Ｐ４は、互いに隣接するパッチ間の濃度差が閾値ΔＴＨよりも小さくなるような濃度に設定される。さらに、パッチＰ１の濃度は、パッチＰ１とその先頭側の中間転写ベルト２１の表面の濃度との差分が閾値ΔＴＨよりも大きくなるような濃度に設定され、かつ、パッチＰ４と端検出用領域ＤＭの濃度との関係は、パッチＰ４と端検出用領域ＤＭの濃度との差分が閾値ΔＴＨよりも大きくなるような濃度に設定される。閾値ΔＴＨの値を上記の関係に設定すれば、始端Ｅｓと終端ＥｅとをテストパターンＴＰ２内の各パッチ間の境界と区別して抽出可能となる。あるいは、図５のようにテストパターンＴＰ２内の各パッチ間の濃度勾配が一方向にある場合、互いに隣接するパッチ間の濃度差の符号を考慮して、例えば閾値ΔＴＨを“０”とすることで、始端Ｅｓと終端ＥｅとをテストパターンＴＰ内の各パッチ間の境界とを区別して抽出可能となる。

図６の場合、各パッチＰ１１，…Ｐ１３は、互いに隣接するパッチ間の濃度差が閾値ΔＴＨよりも小さくなるような濃度に設定される。さらに、パッチＰ１１の濃度は、パッチＰ１１とその先頭側の中間転写ベルト２１の表面の濃度との差分が閾値ΔＴＨよりも大きくなるような濃度に設定され、かつ、パッチＰ１３とその後ろ側に設定された端検出用領域ＤＭ’の濃度との関係は、パッチＰ１３と中間転写ベルト２１の表面の濃度との差分が閾値ΔＴＨよりも大きくなるような濃度に設定される。なお、この場合、検出した勾配の絶対値で判定すればよい。この例では、閾値ΔＴＨの値を上記の関係に設定すれば、始端Ｅｓと終端ＥｅとをテストパターンＴＰ内の各パッチ間の境界と区別して抽出可能となる。

次に、図８のフローチャートにより、テストパターンＴＰを代表してその端検出及び濃度調整処理ＩＩを説明する。なお、図８において、ステップＳ２１〜ステップＳ２７、ステップＳ３１〜ステップＳ３５は、図７と同一なので説明は省略する。

ステップＳ２９は、先頭側から順番に、互いに連続する検出信号のレベルの差分を算出し、算出された差分と閾値ΔＴｈとの大小を比較し、差分が閾値ΔＴＨよりも大きいか否かで判断する。なお、図４からも分かるように、差分が閾値ΔＴＨよりも大きくなる場合は、１回に限らず、複数回連続して、例えば、Ｄ（ｉ−２）とＤ（ｉ−１）との差分のときと、Ｄ（ｉ−１）とＤｉとの差分のときというように２回連続して発生することが考えられることから、このような場合には、条件を満たす検出位置の経時方向の中央に、始端Ｅｓ、終端Ｅｅを設定すればよい。

以上のようにして、始端Ｅｓと終端Ｅｅとを、テストパターンＴＰ内の濃度勾配域、またテストパターンＴＰ２，ＴＰ３の隣接するパッチ間の境界と区別して抽出することができる。

また、前記実施形態及びフローチャートでは、検出信号を一旦記憶した後、端検出を行うようにしたが、検出信号からリアルタイムで端検出を行うようにしてもよい。

また、検出時間差の求め方は、始端Ｅｓが検出された時点から、図略のタイマのカウント動作をスタートさせ、終端Ｅｅが検出される時点まで計時するようにしてもよい。

また、図４〜図６では、テストパターンＴＰ（ＴＰ２，ＴＰ３）の後端側に端検出用領域ＤＭを設けたが、濃度勾配を逆にし、かつ端検出用領域ＤＭを先端側に設ける態様としてもよい。すなわち、テストパターンＴＰ（ＴＰ２，ＴＰ３）の一方端側である低濃度端に接して端検出用領域ＤＭを準備することで、かかる低濃度端が精度よく検出可能となる。このように、テストパターンの両端、特に低濃度端が高精度で検出可能となることで、主に図５，図６のようなパッチＰを採用する場合、パッチの中心に近い位置の検出信号を濃度調整用に効果的に利用できるようになり、またパッチの長さ寸法を短縮することもできるので、その分、トナー消費量を低減することが可能となる。

また、以上の実施形態は黒（Ｋ）の場合で説明したが、画像形成装置によっては、黒単色の場合と複数の色を用いる場合とで、感光体ドラム２や中間転写ベルト２１の移動速度が異なる仕様を有する装置もあり、このような場合でも、同様に式（１）で対応可能となる。

また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１００ 画像形成装置
２ 感光体ドラム（像担持面）
２１ 中間転写ベルト（像担持面）
９１ テストパターン設定部（テストパターン設定手段）
９２ テストパターン検出処理部（テストパターン検出処理手段）
９３ 変換部（変換手段）
１０１ 記憶部
１１０ 濃度測定器（センサ）
ＴＰ，ＴＰ２，ＴＰ３ テストパターン
Ｐ１，Ｐ４ パッチ
Ｅｓ 始端
Ｅｅ 終端
ＤＭ，ＤＭ’ 端検出用領域

Claims (10)

1. 所定速度で移動する像担持面上に、移動方向に所定の濃度勾配を有するテストパターンの現像剤像を形成し、前記像担持面に対向して配置されたセンサによって、前記テストパターンの濃度に応じたレベルの信号を経時方向に得る画像形成装置において、
   前記テストパターンの濃度勾配の方向のうち低濃度側となる低濃度端に接して、当該低濃度端に設定された低濃度とは異なる濃度が設定された端検出用領域を設けるテストパターン設定手段と、
   予め設定された低濃度端検出用の閾値と前記センサの出力信号とから前記テストパターンの前記低濃度端を検出するテストパターン検出処理手段とを備えた画像形成装置。
2. 前記テストパターン検出処理手段は、予め設定された高濃度端検出用の閾値と前記センサの出力信号とから前記テストパターンの高濃度端を検出すると共に、前記テストパターンの両端間の検出時間差を計測することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記テストパターン検出処理手段は、前記像担持面が設定速度で移動する場合の前記検出時間差に対して所定時間だけ短い第１の時間と所定時間だけ長い第２の時間を設定し、前記検出時間差が前記第１の時間と前記第２の時間との間で計測された場合に正常に検出したと判断することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出時間差の情報から、前記センサからの出力信号を前記テストパターンの前記濃度勾配方向の各位置に対応させる変換手段を備えた請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記各閾値は、濃度に対応する値であり、前記テストパターン検出処理手段は、前記センサの出力信号のレベルと前記各閾値との比較によって前記両端を検出する請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記各閾値は、前記センサの経時方向に隣接する検出信号のレベルの差分に対応する値であり、前記テストパターン検出処理手段は、前記低濃度端の内側の濃度と前記端検出用領域に設定されている濃度との差分と前記閾値との比較によって前記低濃度端を検出し、かつ前記像担持面に対する前記センサの検出濃度と前記高濃度端の内側の濃度との差分と前記閾値との比較によって前記高濃度端を検出する請求項２〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記テストパターン設定手段は、前記端検出用領域に、高濃度の現像剤像を形成するもので請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記テストパターンは、濃度勾配が段階的なパッチを連続して配列したものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記像担持面は、前記センサの検出レベルが低濃度となる素地を有し、前記テストパターン設定手段は、前記端検出用領域を素地域として設定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 所定速度で移動する像担持面上に、移動方向に所定の濃度勾配を有するテストパターンの現像剤像を形成し、前記像担持面に対向して配置されたセンサによって、前記テストパターンの濃度に応じたレベルの信号を経時方向に得るテストパターン検出方法において、
    前記テストパターンの濃度勾配の方向のうち低濃度側となる低濃度端に接して、当該低濃度端に設定された低濃度とは異なる濃度が設定された端検出用領域を設けておき、
    前記テストパターンの濃度検出時に、予め設定された低濃度端検出用の閾値と前記センサの出力信号とから前記テストパターンの前記低濃度端を検出するようにしたテストパターン検出方法。