JP2017215460A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中間転写体から記録材に二次転写されるトナー量を検知することが要望される。【解決手段】 記録材に二次転写された画像を定着する定着手段と、前記画像形成手段に複数色のトナーからなる検知用画像を形成させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、記録材に定着された前記検知用画像を検知した結果に基づき、前記中間転写体から前記記録材に二次転写されるトナー量に関する情報を求める。【選択図】 図５

Description

本発明は、電子写真方式を用いたプリンタ、複写機等の画像形成装置に関する。

従来、複写機やレーザープリンタなどの電子写真方式の画像形成装置として、中間転写体方式が知られている。このような画像形成装置では、帯電工程と露光工程、現像工程により感光体上に形成されたトナー像を一次転写することで中間転写体上に複数色分重ね合わせる。次に二次転写部材と、中間転写体とから形成される二次転写位置（二次転写ニップ）において、二次転写部材に二次転写バイアスを印加することで、中間転写体上のトナー像を記録材上に二次転写する。そして、トナー像が二次転写された記録材を定着器により加熱、加圧することにより、記録材にトナー像を定着させる。

このような画像形成装置において、例えば特許文献１には、二次転写バイアスを印加した二次転写部材を流れる転写電流を検知し、その検知結果を二次転写バイアスにフィードバックすることで、安定して二次転写を行うことが開示されている。

特開２０００−３３０４０１

しかしながら、二次転写バイアスを調整しても、例えば記録材の種類や、画像形成装置の環境や、トナーの耐久具合等の条件に応じて、二次転写効率が変化してしまうことがある。図１１（ａ）は、中間転写体上にトナーＢの上にトナーＡを重ね合わせたトナー像が形成されている。図１１（ｂ）は、トナー像を普通紙へ二次転写した後の様子を示している。中間転写体上に形成されたトナー像はすべて記録材上に転写されている。図１１（ｃ）は、ラフ紙への二次転写後の様子を示している。ラフ紙に二次転写を行う場合は二次転写効率が低下してしまい、図１１（ｂ）と同じように二次転写バイアスを印加したとしても、二次転写後に中間転写体上にトナーＢの一部が残ってしまっている。この状況下では、二次転写バイアスにより形成される電界が作用する範囲は変わらないため、中間転写体上のトナー量がある一定の量を超えると、中間転写体上から記録材上に二次転写されるトナーは増えることはなく変わらない。したがって、中間転写体上のトナー量を増やしても、中間転写体上に残るトナーが増えることになる。よって、中間転写体から記録材に二次転写されるトナー量を検知することが要望される。

本出願に係る発明は、以上の状況を鑑みてなされたものであり、中間転写体から記録材に二次転写されるトナー量を検知することを目的とする。

上記目的を達成するために、感光体にトナーにより現像された画像を形成する画像形成手段と、前記感光体に形成された画像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、前記中間転写体に一次転写された画像を記録材に二次転写する二次転写手段と、記録材に二次転写された画像を定着する定着手段と、前記画像形成手段に複数色のトナーからなる検知用画像を形成させる制御手段と、を備え、前記制御手段は、記録材に定着された前記検知用画像を検知した結果に基づき、前記中間転写体から前記記録材に二次転写されるトナー量に関する情報を求めることを特徴とする。

本発明の構成によれば、中間転写体から記録材に二次転写されるトナー量を検知することができる。

画像形成装置の概略構成図。 濃度センサの概略構成図。 カラーセンサの概略構成図。 検知用画像を示す図。 トナー載り量調整制御のフローチャート。 検知用画像を示す図。 ΔＥの変化量を示す図。 Ｙの上層の色の印字率の合計とＹの印字率の関係を示す図。 検知用画像を示す図。 Ｙの上層の色の印字率の合計とＹの印字率の関係を示す図。 普通紙とラフ紙での二次転写の様子を示す図。

［実施例１］
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
［画像形成装置］
図１は、本実施形態における画像形成装置５００の概略構成図である。画像形成装置５００は、スタンドアローンまたはネットワーク経由でホストコンピュータ５０３と接続されている。ホストコンピュータ５０３内のアプリケーションソフトウェア等により作成された画像データは、プリンタドライバ２０１を通して印字情報として出力され、画像処理部５０１に送られる。この印字情報としては、文字やグラフィックス、イメージ等の描画命令から構成されているＰＤＬ（Ｐａｇｅ Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）と呼ばれるプリンタ記述言語が用いられる。

画像処理部５０１は、画像生成部１０１、色変換部１０２、イメージバッファ１０３、検知用画像生成部１０４とから構成されている。画像処理部５０１に送られた印字情報は、画像生成部１０１で解析しラスタライズ処理することでレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）の各色のビットマップ画像データの印字情報へと展開される。色変換部１０２は、Ｒ、Ｇ、Ｂのビットマップ画像データをエンジン部５０２で使用しているイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各トナー（色材）に合わせたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各ビットマップ画像データに色変換する。そして、イメージバッファ１０３へ格納する。そして、画像形成の所定のタイミングでエンジン部５０２に送られる。画像データの色変換手段としては、カラーテーブルと呼ばれるＲ、Ｇ、Ｂ画像データとＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ画像データとの対応関係を定めたデータ変換用テーブルを色変換部１０２内に用意する。検知用画像生成部１０４は、後述する濃度センサ３８やカラーセンサ２４で検知される検知用画像を生成する。

次に、エンジン部５０２を説明する。制御部３３は、画像処理部５０１と通信が可能であり、画像処理部５０１からの指示によりエンジン部５０２の動作を制御する。制御部３３には、ＣＰＵ３４、ＣＰＵ３４が制御を行うためのプログラムや各種データが格納されている読み出し専用のメモリのＲＯＭ３５、データ処理のための作業領域になる読み書き可能なメモリのＲＡＭ３６等が備えられている。ＣＰＵ３４にはさらに、ユーザが様々な設定や指示を行ったり、ユーザに情報を報知したりするためのオペレーションパネル３７が接続されている。

画像形成装置５００は、中間転写体方式のタンデム型フルカラー画像形成装置であり、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各色のトナー像をそれぞれ形成する画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋが配置されている。画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋの下方には、二次転写対向ローラ１３、テンションローラ１９、ローラ３０に掛け渡された中間転写ベルト１４が配置されている。各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋは、ドラムユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋと現像ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋとからなる一体型のプロセスカートリッジを備えている。ドラムユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、ＯＰＣ（有機光半導体）感光層を有する感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋと、弾性ブレードからなるクリーニング部材９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋと、帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋとを含む。現像ユニット８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｂｋは、現像ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋと、負極性に帯電する非磁性一成分のトナー３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋと、トナー塗布ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｂｋと、トナー塗布ブレード７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｂｋとを含む。

各画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＢｋは、レーザ光を多面鏡によって走査させるスキャナユニットから構成される露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋを備えている。これら露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋは、画像データに基づいて変調された走査ビーム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋを感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に照射して、静電潜像を形成する。本実施例では画像データは、各色それぞれ８ビットデータ、すなわち００Ｈ〜ＦＦＨ（Ｈは１６進法表示を意味する）の２５６レベルで表される。画像データＦＦＨがベタ画像を表わし、画像データが小さくなるにつれて画像濃度は低くなり、００Ｈで非画像（ベタ白画像）となる。

中間転写ベルト１４の内側には、中間転写ベルト１４を下方から感光体としての感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋに押圧する一次転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋが配置されている。一次転写ローラ４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂは、不図示の電源から定電圧制御された正極性の一次転写バイアスが印加されることで、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に形成されたトナー像を中間転写ベルト１４上に一次転写する。二次転写ローラ２０は、中間転写ベルト１４上に一次転写されたトナー像を記録材Ｐに二次転写するものである。二次転写ローラ２０には不図示の電源から定電流制御された正極性の二次転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト１４を支える二次転写対向ローラ１３は駆動ローラを兼ねており、中間転写ベルト１４を矢印Ｒ１４の方向に駆動搬送する。さらに、二次転写ローラ２０と二次転写ニップを形成している。ローラ３０は補助ローラであり、二次転写ニップの近傍において、中間転写ベルト１４の表面が記録材Ｐと所定の角度を保つことで記録材Ｐと中間転写ベルト１４上のトナー像との間の異常放電を防ぐためのものである。ローラ１９はテンションローラで中間転写ベルト１４を所定のテンションで張架するためのものである。二次転写対向ローラ１３の下流には、二次転写ニップにおいて記録材Ｐに転写されないで中間転写ベルト１４上に残った二次転写残留トナーをクリーニングするための弾性ブレードからなる中間転写ベルトクリーニング部材２２が配置される。

定着装置２１は、定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂとから構成され、記録材Ｐ上に形成されたトナー像を加熱、加圧することで定着を行う。排紙ローラ対３２は、定着された記録材Ｐを排紙トレー３１に排出する。フラッパ２３は、排紙ローラ対３２で反転された記録材Ｐを両面搬送ローラ対２９に導く。両面搬送ローラ対２６、２７、２８によって両面搬送路２５の中を搬送された記録材Ｐは、再びレジストローラ１８に搬送される。

［画像形成動作］
次に、画像形成装置５００における画像形成動作を説明する。画像形成がスタートすると、初期動作として感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋや中間転写ベルト１４等は所定のプロセススピードで矢印方向に回転を始める。感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは所定の帯電バイアスが印加された帯電ローラ２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋによって一様に帯電される。続いて、露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋからの走査ビーム１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによって画像信号に基づく静電潜像が形成される。この時の各色の静電潜像は、後に４色が中間転写ベルト１４上で重ね合わされてフルカラー画像となるように、各色所定のタイミングで形成される。

露光された感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋがさらに回転すると、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上の静電潜像は現像バイアスが印加された現像ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋによってそれぞれ可視化（現像）される。そして、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像がそれぞれ形成される。感光ドラム１Ｙ上のトナー像がさらに回転すると、一次転写バイアスが印加された一次転写ローラ４Ｙによってトナー像は中間転写ベルト１４上に一次転写される。そして、中間転写ベルト１４が搬送されることに同期して、Ｍ、Ｃ、Ｂｋのトナー像が一次転写ローラ４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋによって中間転写ベルト１４上へ順次一次転写され、中間転写ベルト１４上には４色のトナー像が形成される。

給紙カセット１５に積載されている記録材Ｐは、半月状の給紙ローラ１６により給紙され、分離ローラ１７によって１枚に分離されて、レジストローラ１８まで搬送されて、一旦停止される。一旦停止された記録材Ｐは、中間転写ベルト１４上に一次転写されたトナー像が二次転写ニップに到達するタイミングに同期してレジストローラ１８によって二次転写ニップに供給される。そして、二次転写ローラ２０に二次転写バイアスが印加されることによって、中間転写ベルト１４上のトナー像が記録材Ｐ上に二次転写される。トナー像が二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト１４から分離されて定着装置２１に送られる。定着ローラ２１ａと加圧ローラ２１ｂとに加熱、加圧され、記録材Ｐの表面にトナー像が定着される。

一次転写において、中間転写ベルト１４に転写されないで感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ上に残った転写残留トナーは、クリーニング部材９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋによって除去され、廃トナー容器に回収される。二次転写において記録材Ｐに転写されないで中間転写ベルト１４上に残った転写残留トナーは、中間転写ベルトクリーニング部材２２によって除去され不図示の廃トナー容器に回収される。

記録材Ｐへの画像形成が片面（一面目）である場合、定着装置２１で定着された記録材Ｐは排紙ローラ対３２によって排紙トレー３１に排出され画像形成は終了する。一方、記録材Ｐへの画像形成が両面である場合、記録材Ｐの後端が排紙ローラ対３２を抜ける前に排紙ローラ対３２を逆回転させる。さらに、不図示の駆動手段によってフラッパ２３を動かして、記録材Ｐを両面搬送ローラ対２９へ導くように、逆方向に搬送（スイッチバック）させる。これにより、先に記録材Ｐにトナー像を定着した面の裏面（二面目）にもトナー像を形成可能になる。記録材Ｐは両面搬送ローラ対２６、２７、２８によって両面搬送路２５の中を搬送され、再びレジストローラ１８へと搬送され、所定のタイミングで二次転写ニップへ搬送される。そして、タイミングを合わせて中間転写ベルト１４上に形成されている裏面用のトナー像が記録材Ｐの裏面に二次転写される。再び記録材Ｐは定着装置２１に搬送されて記録材Ｐの裏面にトナー像が定着される。そして、排紙ローラ対３２によって排紙トレー３１上に排出され両面の画像形成は終了する。

［濃度センサ］
画像形成部ＳＢｋの下流側に、中間転写ベルト１４を介してテンションローラ１９に対向するように濃度センサ３８が配置されている。濃度センサ３８は、中間転写ベルト１４上に形成される検知用画像Ｔの濃度を検知する。濃度センサ３８はテンションローラ１９に対して位置決めされているので、テンションローラ１９に対して所定の位置と距離の関係が保たれる。

濃度センサ３８は、図２に示すように、ＬＥＤなどの発光素子３８１、フォトダイオード、ＣｄＳなどの受光素子３８２と３８３、及びホルダー３８４によって構成されている。受光素子３８２は、中間転写ベルト１４の表面で、照射光と同じ角度で反射される正反射光を検知する位置に設けられている。一方、受光素子３８３は、中間転写ベルト１４の表面、又は中間転写ベルト１４上の検知用画像Ｔの表面からの乱反射光を検知する位置に設けられている。濃度センサ３８は、中間転写ベルト１４上に形成された検知用画像Ｔに対し、発光素子３８１からの光を照射し、そこからの反射光を受光素子３８２と３８３とで受光し、受光した反射光の光量に応じた信号を出力する。ＣＰＵ３４は濃度センサ３８の出力から中間転写ベルト１４上に形成されたトナー像の濃度を算出する。

濃度センサ３８は通常、中間転写ベルト１４上のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ単色のトナー像の濃度制御に用いられる。すなわち、各色のトナーで複数の画像データの検知用画像をそれぞれ形成し、これらのトナー像を濃度センサ３８で検知して、画像データと濃度との関係を求める。この関係を基に、イメージバッファ１０３から入力された画像データと、露光装置１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋに出力する画像データとの対応関係を表すＲＡＭ３６内のルックアップテーブル（ＬＵＴ）と呼ばれるデータ変換用テーブルを調整する。この調整により所定の画像データの時に中間転写ベルト上には所定の濃度のトナー像が形成される。

［カラーセンサ］
測色手段としてのカラーセンサ２４は、両面搬送路に沿って配置され、排紙ローラ対３２によってスイッチバックした後の記録材Ｐに定着された検知用画像を検知して色情報を取得する。なお、図１におけるカラーセンサ２４は記録材Ｐの中央部を検知するように配置されている。しかし、これに限られるものではなく、カラーセンサ２４は中央部以外を検知するように配置されてもよいし、１つだけでなく複数個が配置されてもよい。

図３は、分光方式の測色器であるカラーセンサ２４の概略構成図である。カラーセンサ２４は、可視光全体にわたる発光波長分布を有する白色光源２４１、集光レンズ２４２、スリット２４３、回折格子２４４、複数の受光素子からなるラインセンサ２４５を有する。また、カラーセンサの制御や演算を行うＣＰＵ２４１０が備えられている。また、ＣＰＵ２４１０が制御を行うためのプログラムや演算に必要な各種データが書き込まれている読み出し専用のメモリのＲＯＭ２４１１、データ処理のための作業領域になる読み書き可能なメモリのＲＡＭ２４１２等が備えられている。

白色光源２４１から発せられた光２４６は、開口２４７を通過し記録材Ｐの上に形成された検知用画像２４８に約４５°の角度で入射し、検知用画像の光吸収特性に応じた散乱光２４９となる。散乱光２４９の一部は、集光レンズ２４２によってスリット２４３に送られ、回折格子２４４に入射し、分光される。分光された分散光は、ラインセンサ２４５に入射し、入射光量に応じた信号が各受光素子から出力されＣＰＵ２４１０に取り込まれる。ＣＰＵ２４１０は、取り込まれた各受光素子からの出力に対し所定の演算を行い、１０ｎｍ間隔で３８０ｎｍから７３０ｎｍの範囲の分光反射率を算出する。ＣＰＵ２４１０は、この分光反射率に対しさらに演算を行い、ＣＩＥ（国際照明委員会）で定められているＸＹＺ（ＣＩＥ／ＸＹＺ）やＬ＊ａ＊ｂ＊（ＣＩＥ／Ｌ＊ａ＊ｂ＊）等の色度値を算出することも可能である。カラーセンサ２４はエンジン部５０２のＣＰＵ３４と通信可能であり、ＣＰＵ３４はカラーセンサ２４で算出された色度値Ｌ＊ａ＊ｂ＊を受信可能である。

カラーセンサ２４は通常、画像形成装置５００によって記録材上に形成される画像の色味合わせに用いられる。すなわち、記録材上に図４に示すような様々な色の検知用画像（パッチ）を形成し定着した後、カラーセンサ２４で各パッチの色度値Ｌ＊ａ＊ｂ＊を取得し、各パッチを形成した時の画像データとの対応付けを行う。この対応付けの結果を基に色変換部１０２内のカラーテーブルを変更することで、所望の色味の画像を形成することが可能となる。

［トナー載り量調整制御］
図５のフローチャートを用いて、本実施形態におけるトナー載り量調整制御について説明する。トナー載り量調整制御を行うのは、画像形成装置の条件においては、二次転写を行う際に二次転写バイアスを調整しても、中間転写体上に形成されたトナー像が記録材上にすべて二次転写されないことがあるためである。例えば、記録材Ｐのうち、ボンド紙のようなラフ紙と呼ばれる紙では、表面の凹凸が大きいため、二次転写位置において紙表面の凹部ではトナー面との間にエアギャップが生じ、転写電界が均一にトナーにかからない。その結果、中間転写ベルト１４上のトナーが記録材表面に移る割合（二次転写効率）がラフ紙では、記録材Ｐの表面が平滑な普通紙に比べて低下してしまう。また、環境によっても高湿環境下ではトナーのトリボが下がるため二次転写効率が低下する。さらに、寿命末期のトナーではトリボが下がったり、流動性が低下したりすることにより、二次転写効率が低下する。この二次転写効率の低下の影響が顕著に表れるのが中間転写ベルト１４上に二次色以上のトナー像が形成された時である。図１１（ｃ）のように二次転写後に中間転写ベルト１４上に残留トナーが発生してしまう。このような残留トナーを抑制するために、トナー載り量調整制御を行う。

Ｓ５１において、ＣＰＵ３４はトナー載り量調整制御を開始する。開始する条件は、例えば給紙カセット１５にラフ紙を積載したとユーザから指示があったことや、給紙カセット１５内の記録材Ｐの種類を検知する不図示の紙種検知センサが記録材Ｐの種類がラフ紙であると検知したこと等である。調整対象は、複数色のトナー像を形成した際に、中間転写ベルト１４上で最下層に形成される可能性があるトナーに対して行う。よって、中間転写ベルト１４上に画像形成する順番が１色目から３色目のトナー像となる。すなわち、本実施形態においてはＹ、Ｍ、Ｃのトナーとなる。

なお、上述したラフ紙は、記録材Ｐの種類の一例であり、他の紙種に応じてトナー載り量調整制御を行ってもよい。また、記録材Ｐの種類はトナー載り量調整制御を行うトリガとなる条件の一例であり、先にも述べたように、画像形成装置の環境や、トナーの消耗状態によって、トナー載り量調整制御を行うか否かを判断してもよい。また、トナー載り量調整制御の前に、濃度センサ３８を用いた濃度制御が実施されておりＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの各トナーは所定の画像データに対して所定のトナー載り量で中間転写ベルト１４上に形成されるように調整されていることが望ましい。濃度制御を実施しなくてもすでに調整がされている場合は、濃度制御は省略することも可能である。

Ｓ５２において、ＣＰＵ３４は図６に示すようなトナー載り量調整制御に用いるための検知用画像を記録材Ｐ上に形成させる。パッチＰＹ１〜ＰＹ７はＹが、パッチＰＭ１〜ＰＭ７はＭが、パッチＰＣ１〜ＰＣ７はＣがそれぞれ中間転写ベルト１４上で最下層になっている、少なくとも２色以上のトナーからなる検知用画像である。ＰＹ１〜ＰＹ７の各色の印字率（画像データ）は以下の表のようになる。なお、以下では印字率として説明を行うが、印字率は形成する画像のトナー量（トナー量に関する情報）ともいえる。つまり、複数色の総印字率は、複数色のトナーの総量ともいえる。

これらの画像データは、Ｙの印字率が最も大きい時（１００％、画像データでＦＦＨ）に、その上層に最もトナーが載る時の印字率の組合せを基に、予め行った検討結果から設定したものである。本実施形態では、一例としてＹ：１００％、Ｍ：５０％、Ｃ：５０％、Ｂｋ：５０％で、トナーの総量としての総印字率が２５０％の時が、Ｙの印字率が１００％の時に最もＹの上層にトナーが載る組合せである。同様にして、ＰＭ１〜ＰＭ７の各色の印字率（画像データ）は以下の表のようになる。

上述したＹが最下層となる場合と同様に、Ｍの印字率が最も大きい時（１００％）に、その上層に最もトナーが載る時の組合せを基に、予め行った検討結果から設定したものである。本実施形態では、一例としてＭ：１００％、Ｃ８０％、Ｂｋ：７０％で、総印字率２５０％の時が、Ｍの印字率が１００％の時に最もＭの上層にトナーが載る組合せである。同様にして、ＰＣ１〜ＰＣ７の各色の印字率（画像データ）は、以下の表のようになる。

Ｃの印字率が最も大きい時（１００％）に、その上層に最もトナーが載る時の組合せを基に、予め行った検討結果から設定したものである。しかし、Ｃが最下層となる場合は、上層に載るのはＢｋだけである。よって、本実施形態では、一例としてＣ：１００％、Ｂｋ：１００％で、総印字率２００％の時が、Ｃの印字率が１００％の時に最もＣの上層にトナーが載る組合せである。なお、ここでは一例として上記のような印字率の組合せを説明したが、印字率の組合せは画像形成装置に応じて適宜設定可能である。

Ｓ５３において、ＣＰＵ３４は記録材Ｐ上に形成されたパッチＰＹ１〜ＰＹ７、ＰＭ１〜ＰＭ７、ＰＣ１〜ＰＣ７を、カラーセンサ２４で読み取らせる。そして、読み取った結果から、各パッチに対して色度値Ｌ＊ａ＊ｂ＊を求める。

Ｓ５４において、ＣＰＵ３４はＰＹ１〜ＰＹ７の色度値に対して、ＰＹ１の時のＬ＊ａ＊ｂ＊を基準に、ＰＹ１〜ＰＹ７との色度差ΔＥを計算する。二つの色度値Ｌ１＊ａ１＊ｂ１＊とＬ２＊ａ２＊ｂ２＊とがある場合、色度差ΔＥは以下の式（１）により求めることができる。

図７は、検知用画像ＰＹ１〜ＰＹ７を普通紙とラフ紙にそれぞれ形成した場合の色度差ΔＥを示したグラフである。横軸はＹの印字率、縦軸は色度差ΔＥである。図７（ａ）は普通紙の場合、図７（ｂ）はラフ紙の場合を示している。図７（ａ）のように、普通紙の場合はＹの印字率の増加に伴ってΔＥも増加する傾向となっている。一方、図７（ｂ）のように、ラフ紙の場合はＹの印字率の増加に伴って、最初のうちはΔＥは増加する。しかし、ある印字率まで増加すると（ここでは印字率約７０％）、ΔＥの増加がほぼ止まり、頭打ちとなる。これはＰＹ１〜ＰＹ７のように、Ｙの上に１５０％のトナーが乗っている場合、最下層のＹのトナーが記録材Ｐに二次転写されるのは７０％までであることを示している。つまり、Ｙを７０％以上にしても、７０％を超えたトナーは中間転写ベルト１４上の残留トナーとなり、７０％以上に印字率を増加させればさせるほど、残留トナーが増えてしまうことになる。よって、Ｙの印字率が７０％以上の画像を形成する場合には、Ｙの印字率を７０％にした方が、二次転写される画像も変わらず、且つ中間転写ベルト１４上に残留する残留トナーを少なくすることができる。

Ｓ５５において、ＣＰＵ３４はＳ５４で得られたＹの印字率に対するΔＥから、ΔＥの増加が頭打ちになるか否かを判断する。頭打ちにならない場合は、Ｓ５８に移る。頭打ちになる場合は、ΔＥの増加が頭打ちになるＹの印字率を求める。なお、ΔＥの増加が頭打ちになることの判断としては、ΔＥの変化量が所定値以下（ここでは一例として２以下）になった時とする。しかし、変化量はこれに限られるものではなく、検知したい精度に応じて、適宜設定することが可能である。

ΔＥの増加が頭打ちになった時の総印字率は、上記の例ではＹ：７０％、Ｍ：５０％、Ｃ：５０％、Ｂｋ：５０％の計２２０％となる。よって、この総印字率が、Ｙが最下層にある時に、中間転写ベルト１４上にできるだけ残留トナーを発生させないようにする各色の印字率の関係となる。なお、このＹの７０％における各色の印字率の関係を基に、Ｙの各印字率における各色の印字率の関係を求めることができる。図８は、Ｙの上層の色の印字率の合計に対して適したＹの印字率を示した図である。例えば、先のようにＹの上層の色の印字率の合計が１５０％である場合は、Ｙの印字率は７０％が適していることがわかる。また、同様にＹの上層の色の印字率の合計が１２０％である場合は、Ｙの印字率は１００％が適していることがわかる。

Ｓ５６において、ＣＰＵ３４は図８のような関係を利用して、Ｙが最下層になる色の組み合わせにおいて、Ｙの載り量を調整するように画像形成条件の変更としてカラーテーブルの変更を行う。例えば、Ｙの上層の色の印字率の合計が２００％でＹの印字率が４０％の組み合わせの色を形成するとする。図８からＹの上層の色の印字率の合計が２００％の場合は、Ｙの印字率は２０％とするのが良いとわかるため、Ｙの印字率を４０％から２０％に変更する。

Ｓ５７において、ＣＰＵ３４はＹと同様にＭ、Ｃについてもトナー載り量調整制御を行う必要があるかどうかを判断する。行う必要がある場合は、Ｓ５４に戻り、Ｙと同様にＭ、Ｃについても、上層の色の印字率の合計に対して適した印字率を求める。なお、Ｍ、Ｃについても、Ｙと同様に印字率を求めることができるため、ここでは説明の便宜上、Ｍ、Ｃの説明については省略する。ただし、Ｃに対してはＣの上層のトナーはＢｋだけであるため、中間転写ベルト１４上の残留トナーが増えないことが予め確認できていれば、ＰＣ１〜ＰＣ７のパッチを形成する本制御をスキップすることも可能である。Ｓ５７において行う必要がない場合は、Ｓ５８において、ＣＰＵ３４はトナー載り量調整制御を終了する。

なお、カラーテーブルは記録材Ｐの種類に応じて設けておき、記録材Ｐの種類に応じて切り替えられるようにしておくのが好ましい。また、記録材Ｐの種類だけでなく、画像形成装置の環境条件や、トナーの耐久条件に応じて、トナー載り量調整制御を実行し、夫々のカラーテーブルを設けることも可能である。また、トナー載り量調整制御は、カラーセンサ２４を用いた出力画像の色味合わせとは独立に行うことができる。よって、トナー載り量調整制御のタイミングとしては、色味合わせの後に行ってもよいし、色味合わせの先に行ってもよい。

このように、カラーセンサ２４を用いて、色度差ΔＥの変化を検知することで、中間転写ベルト１４上から記録材Ｐに二次転写されるトナー量を検知することができる。さらに、この検知結果に基づき、最下層となるトナーの印字率を調整することで、二次転写後に中間転写ベルト１４上に残留する残留トナーを抑制することができる。これにより、画質を低下させることなく消費するトナーを減らすことができる。さらに、中間転写ベルトをクリーニングするクリーニング部材に到達するトナー量も減らすことができるため、クリーニング部材への負担も減らすことができる。

（第２の実施形態）
本実施形態においては、最下層のトナーの印字率に応じて、総印字率が異なる場合について説明する。なお、画像形成装置等の先の第１の実施形態と同様の構成については、本実施形態においては説明を省略する。

本実施形態においては、図９に示すように、検知用画像として、ＰＹ１〜ＰＹ７に加えてＰＹ８〜ＰＹ１４を、ＰＭ１〜ＰＭ７に加えてＰＭ８〜ＰＭ１４を形成する。以下の説明においては、先の第１の実施形態と同様に説明の便宜上、最下層のトナーがＹの場合について説明するが、最下層のトナーがＭの場合についても同様である。ＰＹ８〜ＰＹ１４の各色の印字率を以下の表に示す。

これらは、Ｙ：５０％、Ｍ：４０％、Ｃ：６５％、Ｂｋ：９５％で総印字率が２５０％となる組み合わせを基にしており、先の第１の実施形態におけるＰＹ１〜ＰＹ７を設定した組み合わせと同じ総印字率である。すなわち、Ｙの印字率が５０％の時に最もトナーが乗る組み合わせを基にして設定したものである。記録材Ｐ上に形成されたＰＹ１〜ＰＹ７とＰＹ８〜ＰＹ１４をカラーセンサ２４で読み取った後、それぞれΔＥを算出し、ΔＥの増加が頭打ちになる時のＹの印字率をそれぞれ求める。

例えば、ＰＹ１〜ＰＹ７ではＹの印字率が７０％、ＰＹ８〜ＰＹ１４ではＹの印字率が４０％で頭打ちになったとする。図１０は、ＰＹ１〜ＰＹ７、及びＰＹ８〜ＰＹ１４に基づく、Ｙの上層の色の印字率の合計に対して適したＹの印字率を示した図である。Ｙの上層の色の印字率の合計が１５０％の時、Ｙの印字率は７０％となり、４色の総印字率は２２０％となる。これを基に、Ｙの上層の色の印字率の合計が１５０％以下の時は、総印字率が２２０％となるように、Ｙの印字率を求める。

同様に、Ｙの上層の色の印字率の合計が２００％の時、Ｙの印字率は４０％となり、４色の総印字率は２４０％なる。これを基に、Ｙの上層の色の印字率の合計が２００％以上の時は、総印字率が２４０％となるように、Ｙの印字率を求める。さらに、この二つのグラフから間の印字率に対応する部分を線形補完して求める。すると、例えばＹの上層の色の印字率の合計が１７０％の時にはＹの印字率は５８％とすると求めることができる。

このように、第１の実施形態では、総印字率を一律２２０％としていたが、本実施形態のように、最下層のトナーの印字率が低い場合と高い場合とで総印字率を変更する。このようにすることで、トナーや記録材Ｐの特性応じて、さらに詳細に最下層のトナーの印字率を調整することができ、色味の変動を抑えつつトナーの載り量を適正化することができる。

（第３の実施形態）
本実施形態においては、トナー残量に応じて、トナー載り量調整制御を行う方法について、説明する。なお、画像形成装置等の先の第１の実施形態と同様の構成については、本実施形態においては説明を省略する。

本実施形態においては、現像ユニット内のトナー残量が所定量以下（寿命末期）となったと判断したタイミングで、第１の実施形態と同様のトナー載り量調整制御を行う。トナー残量の検知方法としては、トナー塗布ローラ近傍のトナー残量を光学的に検知したり、これまで画像形成に使ってきた各色の画像データの累積値（ピクセルカウント）から判断したりすることができる。

トナー載り量調整制御を行うことで、中間転写ベルト１４上に残留する残留トナーを減らすことができるため、寿命末期というトナー残量が少ない状況において、トナーの消費を抑えることができる。さらに、ΔＥの頭打ちになる印字率が所定の値よりも小さくなった場合（例えば６０％）は、トナーの消耗が進んで画質を保つことができなくなっていると判断することもできる。このような場合には、現像ユニットの寿命に到達したと判断して、ユーザに報知して交換を促すこともできる。このように、ΔＥの頭打ちになる印字率で画質も判断することができるため、トナーの消耗が進んで適切な画像を形成できなくなることも抑制できる。

（変形例）
先の第１〜第３の実施形態において説明した構成は一例であり、例えば下記のように変形することも可能である。画像形成装置５００はタンデム型であると説明したが、これに限られるものではなく、例えばロータリ型であってもよい。また、カラーセンサ２４は分光式であると説明したが、これに限られるものではなく、例えばＲＧＢフィルタ式であってもよい。また、トナー載り量調整制御で形成した検知用画像の印字率の組合せは一例であり、総印字率の中において、上記で説明した以外の印字率の組合せに変更することも可能である。また、カラーセンサ２４は両面搬送路に配置されていると説明したが、これに限られるものではなく、例えば定着後の記録材Ｐ上に形成された検知用画像を検知できる位置であれば、画像形成装置内のいずれに配置されていてもよい。さらには、画像形成装置内に配置されていなくてもよく、例えばコンピュータを介して接続された外付けのカラーセンサでもよい。また、カラーセンサの代わりに複写機の原稿読取部で検知用画像を読み取ってもよい。

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋ 感光ドラム
２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｂｋ 帯電ローラ
３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂｋ トナー
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｂｋ 一次転写ローラ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｂｋ 現像ローラ
１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｂｋ 露光装置
１４ 中間転写ベルト
２０ 二次転写ローラ
２１ 定着装置
２４ カラーセンサ
３４ ＣＰＵ

Claims (14)

1. 感光体にトナーにより現像された画像を形成する画像形成手段と、
   前記感光体に形成された画像を中間転写体に一次転写する一次転写手段と、
   前記中間転写体に一次転写された画像を記録材に二次転写する二次転写手段と、
   記録材に二次転写された画像を定着する定着手段と、
   前記画像形成手段に複数色のトナーからなる検知用画像を形成させる制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、記録材に定着された前記検知用画像を検知した結果に基づき、前記中間転写体から前記記録材に二次転写されるトナー量に関する情報を求めることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記検知用画像を検知した結果から、前記検知用画像の色度差を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記色度差の変化量が所定値以下となるか否かにより、前記中間転写体から前記記録材に二次転写されるトナー量に関する情報を求めることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記トナー量に関する情報に基づき、前記画像形成手段により画像を形成させる際の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記複数色のトナーのうち前記中間転写体に一次転写された状態で最下層となる色のトナー量を制御するために、前記画像形成条件の制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、前記複数色のトナーのうち前記中間転写体に一次転写された状態で最下層となる色のトナー量を、前記最下層の上層に形成される色のトナー量の合計に応じて求めることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記画像形成手段に画像を形成させるための画像データにおける前記最下層となる色のトナー量を、前記検知用画像の検知結果から求めた前記最下層となる色のトナー量に応じて変更することを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナーにより画像を現像する現像手段を備え、
   前記制御手段は、前記トナー量に関する情報に基づき、前記現像手段の寿命を判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
9. 前記検知用画像は、夫々異なるトナー量で、少なくとも２色以上の色のトナーにより形成された複数のパッチを含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記制御手段は、複数色のトナー量の総量が第１の総量である場合の最下層となる色の第１のトナー量より、複数のトナー量の総量が前記第１の総量より多い第２の総量である場合の最下層となる色の第２のトナー量の方が少なくなるように、最下層となる色のトナー量を調整することを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記制御手段は、記録材の種類、又は画像形成装置の環境、又はトナーの耐久に応じて、前記トナー量に関する情報を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
12. 記録材に定着された前記検知用画像を測色する測色手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
13. 前記測色手段は、前記検知用画像に向けて光を照射する照射手段と、前記検知用画像から反射された反射光を分光する分光手段と、前記分光された光を受光する受光手段と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の画像形成装置。
14. 前記画像形成手段により一面目に画像が形成された記録材の二面目に画像を形成するために、記録材を再び前記画像形成手段に搬送するための両面搬送路を備え、
    前記測色手段は、前記両面搬送路を搬送される記録材に形成された前記検知用画像を測色するように配置されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の画像形成装置。