JP2016157001A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像濃度ムラを低減する制御とハーフトーンの濃度変動を抑制する制御とを１つの装置で両立でき、機能向上に寄与する画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、画像濃度ムラを低減する制御を実行する第一の制御手段と、ハーフトーンの濃度変動を抑制する制御を実行する第二の制御手段とを有している。紙間で第二の制御手段による第二の制御を実行する場合、図１２（ｂ）に示すように、第一の制御手段による第一の制御における画像形成条件の変調を全てオフにし、その状態で感光体上に潜像パターンを形成し、該潜像パターンの電位を電位センサで検知し、電位検知の結果に基づいて第二の制御における画像形成条件を変更する。
【選択図】図１２

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、画質に対する要求が高まっており、感光体の周長や現像ローラの周長の周期で発生する画像濃度ムラの改善対策が講じられており、特に、印刷画像のページ内の濃度ムラ低減が課題の一つとなっている。
この濃度ムラは、感光体や現像ローラの回転振れや感度ムラによって、感光体と現像ローラ間の電界が変動し、トナー付着量が周期的に変化することに起因している。
特許文献１等では、感光体や現像ローラの回転振れや感度ムラによる周期的な電界変動を打ち消すように現像バイアスや帯電バイアスなどの画像形成条件を周期的に変調し、回転周期の画像濃度ムラを低減する制御が行われている。

また、近年の電子写真方式の画像形成装置では、ハーフトーン画像の濃度のリピート安定性についても課題となっている。
ハーフトーン画像の濃度変動は、印刷中の感光体特性の変化や、印刷中にベタ濃度を維持するために、現像バイアス、帯電バイアスを変動させた結果、ハーフトーン画像の濃度が狙いからずれるといったこと等が原因として考えられている。
特許文献２等では、印刷中に定期的に所定の潜像画像パターンを用紙と次用紙との間で作成し、潜像画像パターンの電位を電位センサで検知し、その検知結果を書き込み露光量などにフィードバックすることで、ハーフトーン画像の濃度を一定に保つ制御が行われている。

画像形成装置の機能を高めるべく、画像濃度ムラを低減する制御（第一の制御）と、ハーフトーン画像の濃度変動を抑制する制御（第二の制御）とを同時に搭載した場合、第一の制御によって印刷中に帯電バイアスを変動させた状態で、第二の制御によって潜像画像パターンの電位を検知することとなる。
その場合、第一の制御によって感光体電位は周期的に変動しているため、その影響を受けて電位センサの検知結果が誤検知となる虞がある。その場合、第二の制御が正しく行われず、むしろハーフトーン画像の濃度のリピート安定性を悪化させる場合もある。

本発明は、このような現状に鑑みてなされたものであり、画像濃度ムラを低減する制御とハーフトーン画像の濃度変動を抑制する制御とを１つの装置で両立でき、機能向上に寄与する画像形成装置の提供を、その主な目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、潜像担持体と、前記潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視化する現像手段と、前記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、画質改善に係る目標を達成するために、１つ以上の画像形成条件を変調して制御する第一の制御手段と、前記目標とは異なる目標を達成するために画像形成条件を制御する第二の制御手段と、を備え、第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合、第一の制御手段による画像形成条件の変調をオフする。

本発明によれば、画像濃度ムラを低減する制御とハーフトーン画像の濃度変動を抑制する制御とを１つの装置で両立でき、機能向上に寄与する。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラー複写機の概要構成図である。 タンデム型画像形成部における一つの画像形成部の構成を示す拡大図である。 制御ブロック図である。 トナー付着量検知センサの構成を示す図である。 第一の制御と第二の制御の大まかな流れを示すフローチャートである。 トナー画像パターンとこれを検知するトナー付着量検知センサの位置関係を示す平面図である。 感光体の回転位置検出信号とトナー付着量検知信号との関係を示す特性図である。 第一の制御における制御部の機能を示すブロック図である。 トナー付着量検知信号の測定誤差を示す図である。 第一の制御における濃度ムラに対する制御テーブルによる補正制御を示す図である。 第二の制御における制御部の機能を示すブロック図である。 第一の制御中に第二の制御を実行する場合の電位変化を示す図で、（ａ）は第一の制御における変調が影響を及ぼしている状態を示す図、（ｂ）は変調をオフすることにより影響がない状態を示す図である。 第一の制御中に第二の制御を実行する場合の応答遅れを示す図である。 帯電条件と現像条件とを同期させてオフする理由を説明する図である。

以下、本発明の一実施形態を図を参照して説明する。
まず、図１に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。符号１００は複写機本体を、符号２００は複写機本体１００を載せる給紙テーブルを、符号３００は複写機本体１００上部に取り付けるスキャナを、符号４００はスキャナ３００の上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）を、それぞれ示している。
このカラー複写機は、タンデム型で中間転写方式を採用する電子写真方式の複写機である。複写機本体１００には、その中央に、中間転写体としての無端状のベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４、１５、１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。

３つの支持ローラのうち、第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。３つの支持ローラのうち、第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、ベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋが並べて配置され、画像形成手段としてのタンデム型の画像形成部２０が構成されている。本実施形態においては、第３支持ローラ１６を駆動ローラとしている。
画像形成部２０の上方には、露光手段としての露光装置２１が設けられている。

中間転写ベルト１０を挟んで画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。２次転写装置２２においては、２つのローラ２３１、２３２間に転写シート搬送部材としての無端状ベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。
２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上のトナー像が記録媒体としての転写シートＳに転写される。２次転写ベルト２４の表面はクリーニング手段１７０でクリーニングされる。
第１支持ローラ１４と第３支持ローラ１６との間における中間転写ベルト１０の内側にはテンションローラ３１１が設けられており、中間転写ベルト１０のテンションローラ３１１に対向する外側の部位には、画像濃度検知手段としてのトナー付着量検知センサ３１０が配置されている。

２次転写装置２２の図中左方には、転写シートＳ上に転写されたトナー像を定着する定着装置２５が設けられている。定着装置２５は、加熱される無端状ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成を有している。
２次転写装置２２には、トナー像を中間転写ベルト１０から転写シートＳに転写後の転写シートＳを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。２次転写装置２２及び定着装置２５の下部には、転写シートＳの両面に画像を記録すべく転写シートＳを反転するシート反転装置２８が設けられている。

上記カラー複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。あるいは、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿は搬送されてコンタクトガラス３２上へと移動する。
コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００が駆動される。次いで、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行する。

第１走行体３３の光源から光が射出されるとともに原稿面からの反射光が第２走行体３４に向けて反射される。第２走行体３４のミラーで反射した光は結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入り、原稿内容が読取られる。
この原稿読取り動作に並行して、駆動源である駆動モータで第３支持ローラ１６を駆動ローラとして回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４、１５が連れ回り回転する。
これと同時に、個々の画像形成部１８において像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを回転させ、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光、現像し、単色のトナー像（顕像）を形成（可視化）する。

各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラートナー像を形成する。
上記画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択的に回転され、ペーパーバンク４３に多段に備えられた給紙カセット４４の１つから転写シートＳが繰り出され、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れられる。
転写シートＳは、搬送ローラ４７で搬送されて複写機本体１００内の給紙路に導かれ、レジストローラ対４９に突き当てられて止められる。あるいは、給紙ローラ５０が回転して手差しトレイ５１上の転写シートＳが繰り出され、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れられ、同じくレジストローラ対４９に突き当てられて止められる。

中間転写ベルト１０上の合成カラートナー像にタイミングを合わせてレジストローラ対４９が回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写シートＳが送り込まれ、２次転写装置２２により転写シートＳ上にカラートナー像が転写される。
トナー像を転写後の転写シートＳは、２次転写ベルト２４で搬送されて定着装置２５へと送り込まれ、定着装置２５で定着ベルト２６と加圧ローラ２７とによって熱と圧力とを加えられて転写トナー像を定着される。
定着を終えた後、転写シートＳは切換爪５５で向きを切り替えられて排出ローラ対５６で排出され、排紙トレイ５７上にスタックされる。あるいは、切換爪５５で切り替えられてシート反転装置２８に入れられ、そこで反転して再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ対５６で排紙トレイ５７上に排出される。

トナー像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で残留トナーを除去され、画像形成部２０による再度の画像形成に備える。レジストローラ対４９は一般的には接地されて使用されることが多いが、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。

図２に基づいて、タンデム型の画像形成部２０を構成する各画像形成部１８の構成について説明する。ここでは、黒色の画像形成部１８Ｋについて説明するが、Ｙ、Ｍ、Ｃの画像形成部も同様の構成を有する。
画像形成部１８Ｋは、ドラム状の感光体４０Ｋの周りに、帯電手段としての帯電ローラ６０Ｋ、潜像電位検知手段としての電位センサ７０Ｋ、現像手段としての現像装置６１Ｋ、感光体クリーニング装置６３Ｋ、除電装置などを備えている。
画像形成時には、感光体４０Ｋは、駆動モータによって矢印Ａ方向に回転駆動される。感光体４０Ｋは、その表面を帯電ローラ６０Ｋによって一様に帯電せしめられた後、露光装置２１からの前述の原稿等の画像データを露光光Ｌによって露光されて静電潜像を形成される。

スキャナ３００からの画像データに基づくカラー画像信号は、画像処理部で色変換処理などの画像処理が施され、Ｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの各色の画像信号として露光装置２１へ出力される。露光装置２１は、画像処理部からのＫの画像信号を光信号に変換し、この光信号に基づいて一様に帯電された感光体４０Ｋの表面を走査して露光することで静電潜像を形成する。
現像装置６１Ｋの現像剤担持体としての現像ローラ６１ａには現像バイアスが印加されており、感光体４０Ｋ上の静電潜像と、現像ローラ６１ａとの間に電位差である現像ポテンシャルが形成されている。この現像ポテンシャルにより現像ローラ６１ａ上のトナーが現像ローラ６１ａから感光体４０Ｋの静電潜像に転移することで、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。

現像装置６１Ｋ内の現像剤搬送スクリュの底面にはトナー濃度センサ３１２Ｋが具備されており、随時トナー濃度を検知することができる。
感光体４０Ｋ上に形成されたＫトナー像は、第１の転写手段としての１次転写装置６２Ｋによって中間転写ベルト１０上に一次転写される。感光体４０Ｋは、トナー像転写後に感光体クリーニング装置６３Ｋによって残留トナーをクリーニングされ、除電装置により除電されて次の画像形成に備えられる。
同様にして、画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは、ドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの周りに、帯電ローラ、電位センサ、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０ＣにＹ、Ｍ、Ｃのトナー像を形成し、これらは中間転写ベルト１０上に重ね合わせて１次転写される。

図３に示すように、画像形成部１８Ｋには、感光体４０Ｋの回転位置を検出する回転位置検出手段としてのフォトインタラプタ７１Ｋ及び現像ローラ６１ａの回転位置を検出する回転位置検出手段としてのフォトインタラプタ７２Ｋが具備されている。
回転位置検出手段としてはフォトインタラプタに限定されず、ロータリーエンコーダなどを用いてもよい。
画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃにおいても同様に、フォトインタラプタ７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃが設けられているとともに、フォトインタラプタ７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃが設けられている。電位センサ７０も各画像形成部１８毎に配置されている。
制御部８０はＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、ＣＰＵ８１にバスライン８２を介して接続された記憶手段としてのＲＯＭ（Read Only Memory）８３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）８４と、Ｉ／Ｏインターフェース８５等を備えたマイクロコンピュータである。

制御部８０には、Ｉ／Ｏインターフェース８５を介して、トナー付着量検知センサ３１０、トナー濃度センサ３１２、電位センサ７０、フォトインタラプタ７１、７２等の各種センサが接続されている。
また、制御部８０には、Ｉ／Ｏインターフェース８５を介して、帯電ローラ６０に帯電バイアスを印加する帯電バイアス電源８６、現像ローラ６１ａに現像バイアスを印加する現像バイアス電源８７が接続されている。
制御部８０は、後述する第一の制御手段、第二の制御手段、濃度ムラ検知手段を兼ねている。

図４に基づいて、トナー付着量検知センサ３１０の構成について説明する。
図４（ａ）は黒トナー付着量検知センサの構成を、図４（ｂ）は、カラートナー付着量検知センサの構成を示している。図４（ａ）に示すように、黒トナー付着量検知センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子３１０ａと、正反射光を受光する受光素子３１０ｂとから構成されている。発光素子は中間転写ベルト１０上に光を照射し、この照射光は中間転写ベルト１０によって反射される。受光素子３１０ｂは、この反射光のうちの正反射光を受光する。

図４（ｂ）に示すように、カラートナー付着量検知センサは、発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる発光素子３１０ａと、正反射光を受光する受光素子３１０ｂと、拡散反射光を受光する受光素子３１０ｃとから構成されている。発光素子３１０ａは、黒トナー付着量検知センサの場合と同様、中間転写ベルト１０上に光を照射し、この照射光は、中間転写ベルト１０表面によって反射される。正反射受光素子３１０ｂは、この反射光のうちの正反射光を受光し、拡散反射光受光素子３１０ｃは、反射光のうち拡散反射光を受光する。
本実施形態では、発光素子として、発光される光のピーク波長が９５０ｎｍであるＧａＡｓ赤外発光ダイオードを用いており、受光素子としては、ピーク受光感度が８００ｎｍであるＳｉフォトトランジスタなどを用いているが、ピーク波長およびピーク受光感度がこれと異なるものでも構わない。

黒トナー付着量検知センサ及びカラートナー付着量検知センサは、検知対象物である中間転写ベルト１０のベルト表面との間に５ｍｍ程度の距離（検出距離）を設けて配設されている。本実施形態では、トナー付着量検知センサ３１０を中間転写ベルト１０近傍に設け、中間転写ベルト上のトナー付着量に基づいて作像条件を決定するが、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上や、転写搬送ベルト上に配設されていても構わない。
トナー付着量センサからの出力は付着量変換アルゴリズムによって付着量に変換される。付着量変換アルゴリズムについては従来技術と同様である。

本実施形態に係るカラー複写機は、画像濃度ムラを低減する制御を実行する第一の制御手段と、ハーフトーン画像の濃度変動を抑制する制御を実行する第二の制御手段とを有している。第一の制御手段と第二の制御手段は、上記のように制御部８０が兼ねている。
画像濃度ムラの低減は画質改善に係る一つの目標であり、ハーフトーン画像の濃度変動の抑制は前記目標とは異なる目標である。

本実施形態における制御動作の概要を図５に基づいて説明する。第一の制御手段による制御（以下、「第一の制御」という）では、画像濃度ムラの低減を達成するために、図６に示すような所定のトナー画像パターンを形成し、これをトナー付着量検知センサ３１０で検知する。
また、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの回転位置をフォトインタラプタ７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｋによって、現像ローラ６１ａＹ、６１ａＭ、６１ａＣ、６１ａＫの回転位置をフォトインタラプタ７２Ｙ、７２Ｍ、７２Ｃ、７２Ｋによって検知する。
感光体４０と現像ローラ６１ａはトナー像の形成に寄与する回転体である。

フォトインタラプタ７１、７２による検知結果から、各感光体４０の周長周期及び現像ローラ６１ａの周長周期の回転ムラを検出する。
濃度ムラ検知手段としての制御部８０は、トナー付着量検知センサ３１０によるトナー濃度検知情報とフォトインタラプタ７１、７２による回転ムラの検出結果とから、回転周期に起因する濃度ムラ情報の算出を行う。
算出された濃度ムラ情報に基づいて、印刷中に画像形成条件を変調（補正）する制御を実行する。第一制御における画像形成条件の変調の開始タイミングは、回転位置検出手段によって検出された回転位置に同期させて行われる。
第一の制御における上記制御動作の実行主体は第一の制御手段としての制御部８０である。

第一の制御の実行中に第二の制御手段による制御（以下「第二の制御」という）を実行する場合には、第一の制御における画像形成条件の変調をオフした状態で、印刷中の転写シートＳと次の転写シートＳとの間（以下「紙間」という）で、所定のタイミングにおいて、所定の潜像画像パターンを各感光体４０上に形成し、その表面電位を電位センサ７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋを用いて検知する。各電位センサ７０の検知結果を用いて、第二の制御における画像形成条件を制御する。
紙間は、第一の制御手段による変調制御を受ける画像が存在しない非画像区間である。
第二の制御を実施しない場合には、第一の制御（変調制御）が維持される。
以下に、図５の各ステップにおける実施例について説明する。

図６は、第一の制御で用いるトナー画像パターンの一例を示す図である。
図６（ａ）は、１つのトナー付着量検知センサ３１０のみを用いてトナー画像パターンを検知する場合の例である。矢印Ｎで示す中間転写ベルト１０の移動方向と直交する幅方向における中央部に配置されたトナー付着量検知センサ３１０の検知領域に各色の帯状の単一濃度のトナー画像パターンＫｐ、Ｃｐ、Ｍｐ、Ｙｐを順次形成し、濃度ムラを検出する。Ｋｐは省略している。
各トナー画像パターンの長さは、後述する画像濃度ムラ情報のばらつきを算出するために、各色少なくとも感光体周長ＤＬ及び現像ローラ周長の１周期以上の長さとしている。
第二の制御で形成する潜像画像パターンは、例えば、上記トナー画像パターンの１／６程度の長さで矩形状である。

図６（ｂ）は、中間転写ベルト１０の移動方向と直交する幅方向に間隔をおいて各色のトナー付着量検知センサ３１０Ｙ、３１０Ｍ、３１０Ｃ、３１０Ｋを配置した例である。各トナー付着量検知センサ３１０Ｙ、３１０Ｍ、３１０Ｃ、３１０Ｋの検知領域にそれぞれに対応したトナー画像パターンを形成し、濃度ムラを検出する。この場合も、図６（ａ）と同様に、トナー画像パターンは帯状の単一濃度のパターンであり、各色少なくとも感光体周長ＤＬの２周期以上の長さとしている。
各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋに対する各電位センサ７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋの配置位置は、トナー付着量検知センサ３１０Ｙ、３１０Ｍ、３１０Ｃ、３１０Ｋの位置に対応している。図６（ａ）に示すように、トナー付着量検知センサ３１０が単一の場合にはこの位置に対応した配置位置となる。

図７は、図６で示したトナー画像パターンを作像したときの、フォトインタラプタ７１Ｙ、７１Ｍ、７１Ｃ、７１Ｋにより検知した感光体回転位置検出信号（上）と、トナー付着量検知センサ３１０により検知したトナー付着量検知信号（下）の測定例である。
ここでは、感光体周長の３周期分の信号の例を示している。図示しているように、トナー付着量検知信号は、回転位置検出信号の周期と同じ周期で変動している。
ここでは、感光体回転位置信号の測定例を示したが、現像ローラ回転位置信号に対しても同様の測定例となっている。

図８、図９は、図５で述べた第一の制御における濃度ムラ情報の算出について説明する図である。
図８は、図７で説明したトナー付着量センサ信号と感光体回転位置信号とから、濃度ムラ情報を取得するまでの流れを示している。
制御部８０において、感光体回転位置信号（図７の上図）を用いて、トナー付着量検知信号（図７の下図）を感光体周期毎に切り分けることができる。例えば、図７において、感光体回転位置信号の検知開始部（出力が落ち始めたところ）を時刻０として、感光体一周期分の信号を取り出すと、図９に示すように、感光体周長周期の濃度ムラ情報を三周期分取得することができる。
ここで得た、感光体数周期分のトナー付着量センサ信号には、図９に示すような測定誤差が含まれ、濃度ムラの位相や振幅がばらついている。

そこで、制御部８０では、図９の感光体三周期分のトナー付着量センサ信号それぞれの振幅Ａ１、Ａ２、Ａ３及び、位相θ１、θ２、θ３の算出を行う。これらの算出は、例えば、直交検波手段を用いて実行すればよい。
制御部８０は振幅Ａ１、Ａ２、Ａ３・・・情報及び、位相θ１、θ２、θ３・・・情報を、濃度ムラ振幅情報、位相情報として記憶し、図１０で説明する画像形成条件の補正制御に用いる。
ここでは、感光体一周期分のトナー付着量検知信号の生出力から、濃度ムラの位相情報、振幅情報を取得する例を示したが、感光体数周分の出力の平均をとり、一周期分のデータに加工して、上記方法と同様に濃度ムラ情報を取得しても良い。

ここでは、トナー付着量検知信号の振幅情報を画像濃度ムラ情報として説明したが、これをトナー付着量に変換して振幅情報を得ても良い。
また、感光体周長周期の濃度ムラ情報取得について説明したが、現像ローラ周長周期の画像濃度ムラについても同様にして情報を取得する。現像ローラ周長周期の画像濃度ムラは、感光体に比べて周期が短く、ムラの振幅も小さい。
図９に示すように、現像ローラ周期毎に濃度ムラ検知信号を切り分けても、現像ローラ周長周期の濃度ムラは感光体周期の濃度ムラに埋もれてしまい、濃度ムラ情報の検出誤差が大きくなる可能性がある。
そこで、現像ローラ周期の濃度ムラ情報を検出する際には、濃度ムラ検知信号から、上記検出した感光体周長周期の濃度ムラを取り除き、波形を加工してから、濃度ムラ情報を検出してもよい。

図１０は、第一の制御方法について説明する図である。
図７で説明した所定のトナー画像パターンを形成した時の、回転位置検出信号、トナー付着量検知信号に加えて、この信号に基づいて第一の制御手段が決定した画像形成条件（制御テーブル）の関係の例を示している。ここでは、回転体二周期分の測定例を示している。
トナー付着量検知信号は回転位置検出信号の周期と同じ周期で変動しており、このトナー付着量検知信号と逆位相になるように画像形成条件（制御テーブル）を決定する。

実際の画像濃度制御パラメータである、帯電バイアス、現像バイアス、露光パワー（露光条件）は、符号がマイナスだったり、絶対値が大きくなると付着量が減ったりするので、一様に逆位相と表現するのは適切ではない。
トナー付着量検知信号が示す付着量変動を打ち消す方向の制御テーブルを作る、つまり逆位相の付着量変動を作り出す制御テーブルを作るという意味で逆位相と表現している。
制御テーブルを決定する際のゲイン、すなわち、トナー付着量検知信号の変動量［Ｖ］に対して、制御テーブルの変動量を何［Ｖ］にするかは、理想的には理論値から求められる。
実機搭載に際しては、理論値を元に実機検証して、最終的には実験データから決定することになる可能性が高い。このようにして決められたゲインで決定された制御テーブルは、回転位置検出信号と図１０に示すタイミング関係を持っている。

ここで、制御テーブルの先頭は回転位置検出信号の発生時点であるとする。この制御テーブルを現像バイアス制御テーブルだとすると、現像ニップ−トナー付着量検知センサ３１０間の距離を考慮して制御テーブル適用のタイミングを決める必要がある。もし、現像ニップ−トナー付着量検知センサ３１０間の距離が、ちょうど感光体周長の整数倍になっていたとすると、回転位置検出信号のタイミングに合わせて、制御テーブルの先頭から適用すれば良い。
また、現像ニップ−トナー付着量検知センサ３１０間の距離が、感光体周長の整数倍からずれている場合は、ずれの距離分だけタイミングをずらして、制御テーブルを適用すれば良い。

これまでは、現像バイアスを周期的に変動させる場合について説明を行ったが、制御部８０によって制御する画像形成条件は、露光パワーや、帯電バイアスなどでもよい。現像バイアスと同様に、露光パワーの制御テーブルであれば露光位置−トナー付着量検知センサ３１０間の距離を考慮して、帯電バイアスの制御テーブルであれば帯電位置−トナー付着量検知センサ３１０間の距離を考慮して、制御テーブルを適用することになる。
第一の制御を実行するか否かの判定は、感光体ドラム４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの回転位置が変化し得たタイミングで行う。このタイミングとは、感光体ドラムが画像形成装置本体にセットされた直後（初期セット時、交換時、脱着時等）である。
感光体を取り外した場合に、感光体周期での画像濃度ムラの発生状況が変化する可能性が高いからである。

感光体４０とフォトインタラプタ７１との位置関係がずれてしまうという理由もある。元々、制御テーブルが作成されていない感光体の初期取付時には、まず一連の補正制御を行って制御テーブルを作成する必要がある。
感光体交換時には、今まで使っていた感光体に対して、新しい感光体では振れ特性や光感度特性ムラの違いがあるため、新しい感光体に応じた制御テーブルを再作成する必要がある。また、メンテナンスの為に、単に感光体を脱着した場合においても、感光体の脱着に伴う感光体の取り付け状況の変化（感光体軸と回転軸のずれ方の変化）が生じる可能性がある。
また、感光体の振れ特性及び光感度特性ムラの位置とフォトインタラプタ７１との位置がずれてしまうため、制御テーブルを再作成する必要がある。以上の様な理由により、感光体がセットされた直後には画像形成条件の決定（制御テーブルの作成・更新）を行う必要がある。

画像形成装置内の環境条件が変動した時にも同様に、第一の制御を実行するか否かの判定を行う。環境条件のうち、特に温度条件が変化した場合には、感光体素管が持っている熱膨張係数に応じて感光体素管が膨張、収縮する。このため、感光体の外形プロファイルが変化し、現像ギャップ変動状況が変化することにより濃度ムラの発生状況が変化する可能性がある。
この変化に対応するため、環境条件変動時に画像形成条件の決定（制御テーブルの作成・更新）を行う必要がある。トリガの決め方としては、前回の画像形成条件の決定（制御テーブルの作成・更新）時と比較して、Ｎ［ｄｅｇ］以上の温度変化があった場合、という決め方で良い。
一定枚数の印刷間隔でも同様に、第一の制御を実行するか否かの判定を行う。

図１１は、第二の制御について説明する図である。
印刷中の紙間において、一定の印刷枚数間隔で、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋにそれぞれ所定の潜像画像パターンを形成し、その潜像電位を電位センサ７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃ、７０Ｋにより検知する。所定の潜像画像パターンとは、ハーフトーン画像の色安定性を制御するために作成される、単一濃度のハーフトーンパターンである。
第二の制御手段としての制御部８０は、電位センサ７０の検知結果から、例えば以下のようにして画像形成条件を制御する。まず、制御部８０において検知電位と目標電位との比較を行う。検知電位が目標電位よりも低かった場合は、露光量を下げ、目標電位に近づける。

検知電位が目標電位よりも高かった場合は、露光量を上げ、目標電位に近づける。このようにして、印刷中、ハーフトーン画像の電位を目標値に保つことによって、印刷中のハーフトーン画像の色安定性を保つことができる。
目標電位は、例えば、現像能力に応じたハーフトーン画像濃度−電位の関係式等を予め用意しておき、印刷時の現像能力から目標値を算出すればよい。ここでは、画像形成条件として、露光量を変化させる方法について一例を述べたが、制御対象は帯電条件、現像条件、転写条件等であってもよい。

図１２は、第一の制御の実行中に第二の制御を実行する場合の変調オフ制御について説明する図である。
第一の制御手段と第二の制御手段とを同時に搭載した画像形成装置では、実線で示す第一の制御によって印刷中に潜像電位を変動させた状態で、破線で示す第二の制御によって紙間で所定の潜像画像パターンの電位を検知した場合、第一の制御によって感光体の電位は周期的に変動している。
このため、図１２（ａ）に示すように、第一の制御による潜像電位の変動の影響を受けて電位センサ７０が誤検知してしまう場合がある。その場合、制御部８０において画像形成条件を誤算出してしまい、最適な画像形成条件を設定できず、逆に、ハーフトーン濃度のリピート安定性を悪化させる場合もある。

この問題に対処すべく、本実施形態では、図１２（ｂ）に示すように、第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合、所定の潜像画像パターンを形成してこれを電位センサ７０で検知する間は、第一の制御手段による画像形成条件の変調を全てオフする。ここでは、第一の制御で行っている帯電バイアスの変調をオフする例を示している。
このようにすることで、第二の制御で検知した所定の潜像画像パターンの電位を正しく検知することができ、狙い通り（目的通り）の制御を行うことができる。
これにより、第一の制御の狙いである画像濃度ムラの低減と、第二の制御の狙いであるハーフトーン画像の濃度変動のリピート安定性とを一つの画像形成装置で両立することができる。

第一の制御における画像形成条件の変調をオフするタイミングは、第二の制御を実行する直前の第一の制御における画像に影響を与えず、且つ、第二の制御における潜像画像パターンの形成及びその電位検知に影響を与えないタイミングである。
図１２において、「画像上」とは転写シートＳ上を意味し、ここでは紙間領域の先端が到達するタイミング、換言すれば転写シートＳの後端が通過するタイミングで変調ＯＦＦの指令が出され、第一の制御における現在の変調量によらず変調が即時オフとなる。
第二の制御において潜像画像パターンを形成してその電位検知が終了した後の変調のオンタイミングは、第二の制御における潜像画像パターンの形成及びその電位検知に影響を与えず、且つ、次の第一の制御における画像に影響を与えないタイミングである。
ここでは、紙間領域の後端が通過するタイミング、換言すれば次の転写シートＳの先端が到達するタイミングで変調ＯＮの指令が出され、即時第一の制御の変調がオンとなる。

ハーフトーンパターンである潜像画像パターンは副走査方向に長い方が電位センサ７０による電位検知の精度を向上させることができるため、紙間での変調オフ期間は長い方がよい。
このため、変調をオフするタイミングは、第二の制御を実行する直前の第一の制御における画像に影響を与えず、且つ、第二の制御における潜像画像パターンの形成及びその電位検知に影響を与えない最も早いタイミングで行う。
図１２（ｂ）に示す制御は、諸々の応答遅れが無い理想的な状態を示している。

実際には、図１３に示すように、所定の潜像画像パターンを作成する直前の画像作成が終了した直後に変調ＯＦＦの指令が出され、紙間領域の一部が時間的に侵食された状態で変調がＯＦＦとなる。応答遅れを予め考慮して直前の画像作成が終了する前に変調ＯＦＦの指令を出すこともできるが、第一の制御中の画像形成を損なう虞がある。
直前の画像作成が終了した直後に変調ＯＦＦの指令を出すことにより、画像上では第一の制御効果を損なわずに、最も早いタイミングで即時に変調をオフすることができる。
第二の制御における電位検知後の変調のオンタイミングは、潜像画像パターンの作成及びその電位検知に影響を与えない最も早いタイミングで行い、現在の第一の制御の変調量によらず即時にオンする。具体的には、潜像画像パターンの電位検知が終了した直後に変調ＯＮ指令が出され、次の転写シートＳの先端が到達直前又は同時に変調オンとなる。

これによって、潜像画像パターンの電位検知時には変調オフの状態で電位を検知でき、直後の第一の制御の画像では変調オン状態とすることができる。
但し、潜像画像パターンの電位検知が終了したタイミングは、電位検知のソフトウェアの処理の遅れやパターンの位置ズレ等によって変動する可能性がある。そのような場合には、変調のオンタイミングは、マージンをとって確実に電位検知が終了してから指令を出してもよい。これによって、紙間での変調オフ期間が長くなるため、最大限長いハーフトーンパターンを作成することができ、電位検知の精度を向上させることができる。

上記のように、第一の制御における帯電電位の変調を紙間で即時にオフする場合、即時にオフしたタイミングで、非露光部の感光体電位と現像電位との差である地肌ポテンシャルが変動してしまう。
地肌ポテンシャルが変動した場合、地肌汚れやキャリア付着等の異常画像が発生する虞がある。そこで、本実施形態では、帯電条件、現像条件等の各画像形成条件の変調のオフタイミングは、異常画像が発生しないようにレイアウト距離やプロセス線速等を考慮して同期させて行うようにしている。
図１４に示すように、帯電ローラ６０により帯電バイアスが印加される帯電位置Ｂ１と、現像ローラ６１ａにより現像バイアイスが印加される現像位置Ｂ２は、感光体４０の回転方向においてレイアウト距離が異なる。
このようにレイアウト距離が異なる構成において、帯電条件と現像条件の変調を同時にオフすると、感光体４０における帯電条件の変調がオフした位置が、現像バイアスが印加される位置に到達するまでは、帯電条件の変調がオフされない領域で現像条件の変調のみがオフされ、地肌ポテンシャルが変動する。

この不具合を回避するために、本実施形態では、感光体４０における帯電条件の変調がオフした位置が、現像バイアスが印加される位置に到達したタイミングで現像条件の変調をオフするようにしている。
これによって、前述した異常画像発生の危険性をなくすことができる。第二の制御における潜像画像パターンの電位検知後の変調のオンタイミングについても同様にして行う。
なお、第二の制御において形成された潜像画像パターンは現像装置により現像され、感光体クリーニング装置で除去される。

上述のように、帯電電位や現像電位の変調のオフ指令又はオン指令を出したとしても、ソフトウェアの遅延や、帯電バイアス電源や現像バイアス電源等のパワーパックの応答性の遅れ等の影響で、実際の電位はすぐに変調オフ、オンとはならない。
そのため、即時オフ、オンの指令を出して後、遅延時間を待ってから、第二の制御で使用するハーフトーンパターン（潜像画像パターン）を作成しなければならない。しかしながら、紙間の長さ（用紙後端から次用紙先端までの距離）は決まっており、紙間の期間に変調オフの状態で第二の制御用のハーフトーンパターンを作成できない場合がある。
これを回避するために、常に紙間長さを長くすることが挙げられるが、その場合生産性の低下につながる。そこで、本実施形態では、所定の紙間長さでは潜像画像パターンの電位を正しく検知できない場合、第二の制御で使用する潜像画像パターンを作成するときのみ、紙間の距離を広げて変調オフ状態で潜像画像パターンの電位検知を行う。

上記実施形態では、第二の制御を紙間で実施する例を示したが、本発明はこれに限定されない。第一の制御手段による変調制御を受ける画像が存在しない非画像区間としては、画像処理手段からの画像位置情報から転写シートＳの副走査方向の一部にしか画像が存在しない場合には、転写シートＳ上における画像が存在しない領域を第二の制御を実行する非画像区間とすることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定しない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

４０ 潜像担持体としての感光体
６１ 現像手段としての現像装置
６２ 転写手段としての１次転写装置
７０ 潜像電位検知手段としての電位センサ
７１、７２ 回転位置検出手段
８０ 第一の制御手段、第二の制御手段、濃度ムラ検知手段としての制御部
３１０ 画像濃度検知手段としてのトナー付着量検知センサ
Ｙｐ、Ｍｐ、Ｃｐ、Ｋｐ トナー画像パターン
Ｓ 記録媒体としての転写シート

特開２０１１−２５７４９７号公報 特開平０９−１２７８３０号公報

Claims (21)

1. 潜像担持体と、
   前記潜像担持体上に形成された潜像をトナー像として可視化する現像手段と、
   前記潜像担持体上に形成されたトナー像を転写する転写手段と、
   画質改善に係る目標を達成するために、１つ以上の画像形成条件を変調して制御する第一の制御手段と、
   前記目標とは異なる目標を達成するために画像形成条件を制御する第二の制御手段と、
   を備え、
   第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合、第一の制御手段による画像形成条件の変調をオフする画像形成装置。
2. 潜像担持体と、
   現像剤担持体を備え、前記現像剤担持体上のトナーを前記潜像担持体上に転移させて潜像をトナー像として可視化する現像手段と、
   前記潜像担持体及び前記現像剤担持体の回転位置をそれぞれ検出する回転位置検出手段と、
   前記潜像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、
   所定のトナー画像パターンを形成し、該所定のトナー画像パターンを前記画像濃度検知手段で検知した結果と、前記回転位置検出手段による検出結果とに基づいて、前記潜像担持体と前記現像剤担持体とのうち少なくとも一方の回転周期に起因する濃度ムラを検知する濃度ムラ検知手段と、
   前記濃度ムラ検知手段の検知結果に基づいて１つ以上の画像形成条件を変調して制御する第一の制御手段と、
   前記潜像担持体上に所定の潜像画像パターンを形成したときの該潜像画像パターンの表面電位を検知する潜像電位検知手段と、
   第一の制御手段による変調制御を受ける画像が存在しない非画像区間で前記潜像担持体上に前記所定の潜像画像パターンを形成し、前記潜像電位検知手段による検知結果に基づいて画像形成条件を制御する第二の制御手段と、
   を備え、
   第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合、前記所定の潜像画像パターンを形成して前記潜像電位検知手段で検知する間は、第一の制御手段による画像形成条件の変調をオフする画像形成装置。
3. 潜像担持体と、
   現像剤担持体を備え、前記現像剤担持体上のトナーを前記潜像担持体上に転移させて潜像をトナー像として可視化する現像手段と、
   前記潜像担持体上におけるトナー像の形成に寄与する回転体の回転位置を検出する回転位置検出手段と、
   前記潜像担持体上に形成されたトナー像の濃度を検知する画像濃度検知手段と、
   所定のトナー画像パターンを形成し、該所定のトナー画像パターンを前記画像濃度検知手段で検知した結果と、前記回転位置検出手段による検出結果とに基づいて、前記潜像担持体と前記現像剤担持体とのうち少なくとも一方の回転周期に起因する濃度ムラを検知する濃度ムラ検知手段と、
   前記濃度ムラ検知手段の検知結果に基づいて１つ以上の画像形成条件を変調して制御する第一の制御手段と、
   前記潜像担持体上に所定の潜像画像パターンを形成したときの該潜像画像パターンの表面電位を検知する潜像電位検知手段と、
   第一の制御手段による変調制御を受ける画像が存在しない非画像区間で前記潜像担持体上に前記所定の潜像画像パターンを形成し、前記潜像電位検知手段による検知結果に基づいて画像形成条件を制御する第二の制御手段と、
   を備え、
   第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合、前記所定の潜像画像パターンを形成して前記潜像電位検知手段で検知する間は、第一の制御手段による画像形成条件の変調をオフする画像形成装置。
4. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   前記非画像区間が、前記潜像担持体上に形成されたトナー像が転写される記録媒体と次の記録媒体との間の区間である画像形成装置。
5. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   第一の制御手段による制御で用いる前記濃度ムラ検知手段の検知結果は、前記潜像担持体の周長の周期で繰り返される濃度ムラの振幅情報及び位相情報である画像形成装置。
6. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   第一の制御手段による制御で用いる前記所定のトナー画像パターンの副走査方向の長さは、前記潜像担持体の周長の１周以上であり、濃度ムラ情報を前記潜像担持体の１周分以上取得する画像形成装置。
7. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   第一の制御手段による制御で用いる前記濃度ムラ検知手段の検知結果は、前記現像剤担持体の周長の周期で繰り返される濃度ムラの振幅情報及び位相情報である画像形成装置。
8. 請求項３に記載の画像形成装置において、
   第一の制御手段による制御で用いる前記所定のトナー画像パターンの副走査方向の長さは、前記現像剤担持体の周長の１周以上であり、濃度ムラ情報を前記現像剤担持体の１周分以上取得する画像形成装置。
9. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
   第一の制御手段による制御における前記所定のトナー画像パターンは単一濃度のパターンであり、第二の制御手段の制御における前記所定の潜像画像パターンは単一濃度のハーフトーンパターンである画像形成装置。
10. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段又は第二の制御手段による制御における前記画像形成条件は、帯電条件、露光条件、現像条件、転写条件のうち少なくとも一つ以上である画像形成装置。
11. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御における前記画像形成条件の変調の開始タイミングは、前記回転位置検出手段によって検出された回転位置に同期させて行われる画像形成装置。
12. 請求項２に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御における変調すべき前記画像形成条件の決定は、前記潜像担持体の回転位置が変化したときに実行される画像形成装置。
13. 請求項１２に記載の画像形成装置において、
    前記潜像担持体の回転位置が変化したときとは、画像形成装置本体への前記潜像担持体の初期取付時、前記潜像担持体の交換時、前記潜像担持体の脱着時のうちの１つである画像形成装置。
14. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御における変調すべき前記画像形成条件の決定又は第二の制御手段による制御は、一定の印刷枚数の間隔で行う画像形成装置。
15. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御における変調すべき前記画像形成条件の決定は、画像形成装置内の環境条件の変動時に行う画像形成装置。
16. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合の前記画像形成条件の変調をオフするタイミングは、第二の制御を実行する直前の第一の制御における画像に影響を与えず、且つ、第二の制御における潜像画像パターンの形成及びその電位検知に影響を与えないタイミングである画像形成装置。
17. 請求項２又は３に記載の画像形成装置において、
    第二の制御手段による制御を実行した後の前記画像形成条件の変調をオンするタイミングは、第二の制御における潜像画像パターンの形成及びその電位検知に影響を与えず、且つ、次の第一の制御における画像に影響を与えないタイミングである画像形成装置。
18. 請求項２に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合の前記画像形成条件の変調をオフするタイミングは、異常画像が発生しないように前記潜像担持体の帯電位置と前記現像剤担持体による現像位置とのレイアウト距離を考慮して同期させて行う画像形成装置。
19. 請求項１８に記載の画像形成装置において、
    第二の制御手段による制御における前記潜像電位検知手段による電位検知後の前記画像形成条件の変調をオンするタイミングは、前記レイアウト距離を考慮して同期させて行う画像形成装置。
20. 請求項２に記載の画像形成装置において、
    第二の制御手段による制御における前記潜像電位検知手段による電位検知タイミングは、前記潜像担持体への帯電バイアスの印加や前記現像剤担持体への現像バイアスの印加における応答性遅れやソフトウェアの処理に起因する前記画像形成条件の変調のオフの遅延時間を待ってから行われる画像形成装置。
21. 請求項４に記載の画像形成装置において、
    第一の制御手段による制御の実行中に第二の制御手段による制御を実行する場合、記録媒体間の区間の中で前記画像形成条件の変調をオフした状態で前記所定の潜像画像パターンの作成及び電位検知ができない場合、記録媒体間の距離を広げる制御を実行する画像形成装置。

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