JP4078377B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真を利用して画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリといった画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置においては、該装置を使用する環境の温湿度条件やプロセスステーションの使用度合いにより画像濃度が変動する。画像形成装置では、この変動を補正するために、画像濃度の制御を行う。例えば、感光体上又は中間転写体（以下「ＩＴＢ」と称す）や静電吸着搬送ベルト（以下ＥＴＢと称す）上に各色の濃度パッチ画像を形成し、これを本発明の構成要素たる検知手段としての濃度検知センサで読み取って、各種の高圧条件やレーザーパワーといったプロセス形成条件にフィードバックする事によって各色の最大濃度やハーフトーン階調特性を合わせる手段が用いられている。ここで、各色の最大濃度を一定に保つ画像濃度制御はＤｍａｘ制御、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対してリニアに保つ画像濃度制御はＤｈａｌｆ制御と称する。Ｄｍａｘ制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと同時に、トナーの載りすぎによる色重ねした文字の飛び散りや、定着不良を防止する意味も大きい。Ｄｍａｘ制御を行う画像形成装置として下記特許文献１の画像形成装置が知られている。

一般的に濃度検知センサは、濃度パッチを光源で照射し、反射光強度を受光センサで検知する。その反射光強度の信号はＡ／Ｄ変換された後、本発明の構成要素たる検知パターン形成手段及び画像形成条件を制御する手段としてのＣＰＵで処理され、プロセス形成条件にフィードバックされる。具体的にＤｍａｘ制御は、画像形成条件を変えて形成した複数の濃度パッチを光学センサで検知し、その結果から所望の最大濃度を得られる条件を計算し、画像形成条件を変更する。

濃度検知センサの方式は反射光の乱反射成分を検知する方式と反射光の正反射成分を検知する方式の２つの方式に大別される。まず、乱反射成分を検知する方式について詳述する。乱反射成分とは、色として感じる反射の成分であり、その反射光量は濃度パッチの色材の量、すなわちトナー量の増加に応じて増大する特徴がある。

図１２は、従来の画像形成装置において適用される、乱反射光量とトナー量との関係のグラフである。また、その反射光は濃度パッチから全方向にまんべんなく拡散することもその特徴である。乱反射成分を検知するタイプの濃度センサは、後述する正反射成分の影響を除くために、照射角と受光角が異なるよう構成される。

しかしながら、この乱反射を検知する濃度センサで黒トナーの濃度を検知した場合、黒トナーが光を吸収するため黒トナーからの反射光を検知することができない。そこで、この場合、例えば濃度パッチの下地の部分に有彩色のものを用い、下地の反射光量が黒トナーにより隠される量を測定することにより、黒トナーの濃度を検知するという方法も考案されている。

ところで、複数の感光体を持つインライン方式の画像形成方式を用いる場合、濃度センサの数の低減を図るため感光体上での濃度パッチ形成・検知を行わず、ＥＴＢ上やＩＴＢ上に濃度パッチを形成し、１つの濃度センサで全色の濃度を検知することが考えられる。ここで、ＥＴＢやＩＴＢは、紙搬送力やＩＴＢ上での画像安定性を確保するために抵抗値の調整を行う必要があり、そのためカーボンブラックが分散され、ＥＴＢやＩＴＢは黒色や濃い灰色となることが多い。したがって、ＥＴＢやＩＴＢ上で黒トナーの濃度を検知する場合、濃度パッチからも下地からも光が反射されず、乱反射を検知するタイプの濃度センサでは黒トナーの検知ができない。そこで、後述する正反射光を検知するタイプの濃度センサを用いる必要がある。

図１３は、正反射光量とトナー量との関係を示すグラフである。以下、反射光の正反射成分を検知する方式について詳述する。正反射光を検知するタイプのセンサでは、下地面（ＥＴＢまたはＩＴＢ面）の法線に対して照射角と対称となる方向に反射される光を検知する。この反射光量は、下地（ＥＴＢまたはＩＴＢ）の材質固有の屈折率と表面状態により決まる反射率に依存し、光沢として感じる。下地の上に濃度パッチが形成された場合、トナーがある部分では下地が隠され反射光が無くなる。したがって、濃度パッチのトナー量と正反射光量の関係は図１３に示すように、トナー量の増加につれて反射光量は小さくなる。

正反射光を検知するタイプの濃度センサは、トナーからの反射光ではなく、下地からの反射光を主として検知するため、トナー、下地の色によらず濃度検知を行うことができ、乱反射光を検知するタイプの濃度センサよりも有利である。また、一般的に正反射成分の反射光量は乱反射成分の反射光量よりも大きく、濃度センサの検知精度に関しても正反射光を検知するタイプの濃度センサの方が有利であるので、感光体上で濃度検知を行う場合にも正反射光を検知するタイプの濃度センサを用いるのが望ましい。

しかしながら、正反射光を検知するタイプの濃度センサで有彩色のトナーを検知した場合には問題が生じる。有彩色トナーの濃度パッチに光を照射した場合、トナー量の増加に応じて乱反射光が増加し、その反射光は全方向にまんべんなく拡散されることは前述した。したがって、濃度センサで検知される光は正反射成分と乱反射成分の和になる。

図１４は、正反射光を検知するタイプの濃度センサで有彩色のトナーを検知したときのトナー量と反射光量の関係を示す。つまり、トナー量と反射光量の関係は正反射の特性である細実線と乱反射の特性である破線の和になり、太実線のような負性特性を示す。従って、正反射光と乱反射光の両方の特性を生かすため、図３に示す光学センサのように１つの発光素子３０１からの照射光を正反射光用（３０２）と乱反射光用（３０３）の２つの受光素子を用いて検出し、それをもって濃度検知を行う手法が一般に行われている。

ところで、下地からの反射光を主として検知する正反射光検知タイプの濃度センサでは、使用度合いによって下地の表面状態が変動した場合、反射光量も変動してしまう。そこで、濃度パッチの反射光量を下地の反射光量で規格化した後、濃度情報に変換するなどの補正（以下「下地補正」と称する）を行うのが有効である。ここで、下地補正のための下地反射光量の測定は、ＥＴＢまたはＩＴＢの材質むらや経時変化を考慮して、なるべく濃度パッチを作成するのと同じタイミング、同じ位置で行うことが望ましい。従って、下地反射光量を測定する方法として図１５で示すように濃度パッチの濃度と下地反射光量を交互に測定する方法や、図１６で示すように濃度パッチの濃度を連続して測定した後にＩＴＢまたはＥＴＢ１周分の下地反射光量を測定する方法がとられている。
特開２００１−００５２３５号公報

しかしながら、画像濃度制御において下地反射光量の測定を濃度パッチ測定と同時に行う場合、測定全体に時間がかかるという問題点がある。例えば、図１５に示す方法の場合、濃度パッチの測定間隔と下地反射光量の測定間隔とが同間隔であるとすると、処理全体では濃度パッチの測定だけを行う場合の倍の時間がかかることになる。また、図１６に示す方法の場合でも、濃度パッチの測定だけを行う場合よりＩＴＢまたはＥＴＢの１周分多くの時間がかかることになる。

そこで、本発明の目的は、濃度調整動作に要する時間を短くしつつ最適な画像制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、露光されることにより潜像が形成される像担持体、前記像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、及び前記像担持体上に形成された潜像を可視化する現像手段を含むプロセス手段と、前記潜像が可視像化された画像を保持する無端ベルトとを有する画像形成装置において、前記無端ベルト上に濃度調整用の第１のパターン画像を形成して行う画像濃度制御動作と画像書き出し位置調整用の第２のパターン画像を形成して行う画像書き出し位置調整動作を制御する制御手段と、前記第１のパターン画像及び前記無端ベルト単体の光反射量を検出する第１の検出手段と、前記第１のパターン画像が形成される位置とは異なる位置に形成される前記第２のパターン画像を検出する第２の検出手段とを有し、前記制御手段は、画像書き出し位置調整動作では、前記画像書き出し位置調整用の第２のパターン画像を形成して前記画像書き出し位置調整動作を行っている間に、前記第１の検出手段にて前記無端ベルト単体の光反射量を読取り、かつ前記読取った前記無端ベルト単体の光反射量の検出結果は使わずに前記第２の検出手段の検出結果に基づいて前記画像書き出し位置調整を行うように制御し、前記画像濃度制御動作では、前記濃度調整用の第１のパターン画像を形成し、前記第１の検出手段よる検出結果を、前記画像書き出し位置調整動作時に前記読取った前記無端ベルト単体の光反射量の検出結果で補正した値に基づき画像濃度を制御することを特徴とする。

本願発明によれば、下地の反射光量レベルの検出を画像書き出し位置調整タイミングに同期して実行することで、濃度調整動作に要する時間を短くしつつ最適な画像制御を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の断面図である。本実施の形態に係る画像形成装置は電子写真方式とする。

画像形成装置１は、大別して、画像形成部（４つのステーションａ、ｂ、ｃ、ｄが並設されており、その構成は同一である。）、給紙部、中間転写ユニット、搬送部、定着ユニット、操作部及び図２に示す制御ユニットの各ユニットから構成される。

次に、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部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，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがその中心で軸支され、矢印方向に不図示の駆動モータによって回転駆動される。感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向にローラ帯電器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、スキャナー１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ、及び現像装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄがそれぞれ配置されている。ローラ帯電器１２ａ〜１２ｄは、それぞれ感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いでスキャナー１３ａ〜１３ｄにより、記録画像信号に応じて変調した、例えばレーザービームなどの光線を感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった４色の現像剤（以下「トナー」とも称す）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像は中間転写ベルト（以下「ＩＴＢ」という）３０に転写される。以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。

次に、給紙部は、記録材Ｐを収納する部分と、記録材Ｐを搬送するためのローラ、記録材Ｐの通過を検知するためのセンサ、記録材Ｐの有無を検知するためのセンサ、及び記録材Ｐを搬送路に沿って搬送させるためのガイド（不図示）から構成される。同図において、符号２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄはカセットを示し、符号２７は手差しトレイを示し、２８はデッキを示し、これらは記録材Ｐを収納する。符号２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、カセット２１ａ〜２１ｄから記録材Ｐを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラである。ピックアップローラ２２ａ〜２２ｄでは、複数枚の記録材Ｐが送り出されることがあるが、ＢＣローラ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄによって確実に一枚だけ分離される。ＢＣローラ２３ａ〜２３ｄによって一枚だけ分離された記録材Ｐは、さらに引き抜きローラ２４ａ〜２４ｄ、レジ前ローラ２６によって搬送され、レジストローラ２５まで搬送される。また、手差しトレイ２７に収納された記録材Ｐは、ＢＣローラ２９によって一枚ずつ分離され、レジ前ローラ２６によってレジストローラ２５まで搬送される。また、デッキ２８に収納された記録材Ｐは、ピックアップローラ６０によって給紙ローラ６１まで複数枚搬送され、給紙ローラ６１によって一枚ずつ確実に分離され、引き抜きローラ６２まで搬送される。さらに記録材Ｐはレジ前ローラ２６によってレジストローラ２５まで搬送される。

次いで、中間転写ユニットについて詳細に説明する。同図において、符号３０はＩＴＢであり、その材料には、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等が用いられる。

ＩＴＢ３０は、ＩＴＢ３０に駆動を伝達する駆動ローラ３２と、ばね（不図示）の付勢によってＩＴＢ３０に適度な張力を与えるテンションローラ３３と、中間転写ベルトを挟んでを二次転写領域を形成する従動ローラ３４とによって支持されている。駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（材質はウレタン又はクロロプレンである）をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ３２はステッピングモータ（不図示）によって回転駆動される。各感光ドラム１１ａ〜１１ｄとＩＴＢ３０が対向する位置の、ＩＴＢ３０の裏には、トナー像をＩＴＢ３０に転写するための高圧が印加されている一次転写ローラ３５ａ〜３５ｄがそれぞれ配置されている。従動ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配置され、ＩＴＢ３０とのニップによって二次転写領域を形成する。二次転写ローラ３６は中間転写体に対して適度な圧力で加圧している。また、二次転写領域の下流であって、テンションローラ３３に対向する位置にはＩＴＢ３０の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置５０が配され、前記クリーニング装置５０は、クリーナーブレード５１（材質としては、ポリウレタンゴムなどが用いられる）および廃トナーを収納する廃トナーボックス５２を備えている。定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーター等の熱源を備えた定着ローラ４１ａと、そのローラに加圧されるローラ４１ｂ（このローラにも熱源を備える場合もある）と、上記ローラ対から排出されてきた記録材Ｐを搬送する内排紙ローラ４４とを備えている。

記録材Ｐがレジストローラ２５まで搬送されたときには、レジストローラ２５よりも上流のローラの回転駆動を止めて一旦停止させ、画像形成部の画像形成タイミングに合わせてレジストローラ２５を含む上流のローラの回転駆動が再開される。その後、記録材Ｐは後述の二次転写領域へ送り出される。二次転写領域において画像が転写され、定着ユニット４０において画像が定着された記録材Ｐは、内排紙ローラ４４を通過した後、切り替えフラッパー７３によって、搬送先が切り替えられる。切り替えフラッパー７３がフェイスアップ排紙側にある場合は、記録材Ｐは外排紙ローラ４５によってフェイスアップ排紙トレイ２に排出される。一方、切り替えフラッパー７３がフェイスダウン排紙側にある場合は、記録材Ｐは反転ローラ７２ａ、７２ｂ、７２ｃの方向へ搬送され、フェイスダウン排紙トレイ３へ排出される。また、記録材Ｐの両面に画像を形成する場合は、フェイスダウン排紙トレイ３方向へ記録材Ｐが搬送され、記録材Ｐの後端が反転位置Ｒに到達したらシートの搬送を一旦停止し、両面ローラ７４ａ〜７４ｄの方向へ反転ローラの回転方向を逆転して再び記録材Ｐを搬送する。その後、カセット２１ａ〜２１ｄから記録材Ｐを搬送する場合と同様に、記録材Ｐを画像形成部へ搬送する。なお、記録材Ｐの搬送路には、記録材Ｐの通過を検知するために複数のセンサが配置されており、給紙リトライセンサ６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄ、デッキ給紙センサ６５、デッキ引き抜きセンサ６６、レジストセンサ６７、内排紙センサ６８、フェイスダウン排紙センサ６９、両面プレレジセンサ７０、及び両面再給紙センサ７１等がある。また、記録材Ｐを収納するカセット２１ａ〜２１ｄには、記録材Ｐの有無を検知するカセット紙ありなしセンサ６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄが配置され、手差しトレイ２７には手差しトレイ２７上の記録材Ｐの有無を検知する手差しトレイ紙ありなしセンサ７６が配置され、デッキ２８にはデッキ２８内の記録材Ｐの有無を検知するデッキ紙ありなしセンサ７５が配置されている。

操作部４は、画像形成装置１の上面に配置されており、記録材Ｐの収納された給紙部（給紙カセット２１ａ〜２１ｄ、手差しトレイ２７、デッキ２８）の選択、排紙トレイ（フェイスアップトレイ２、フェイスダウントレイ３）の選択、及びタブ紙束の指定等が可能である。

図２は、図１の画像形成装置の処理を制御する制御ユニットと、上述の画像形成部、給紙部、中間転写ユニット、搬送部及び定着ユニットを備える画像形成ユニットとの関係を示す図である。

制御ユニット２０１は、ＣＰＵ２０２（制御手段）と、一時データを格納するＲＡＭ２０３と、画像形成装置を動作させるためのソフトウェアおよび固定データを格納するＲＯＭ２０４と、画像形成装置全体の動作を制御する主制御手段２０５と、画像形成装置内のセンサからのアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段２０６と、濃度パッチなどのテストパターンを発生させるテストパターン発生手段２０７とを備えている。画像形成ユニット２１０（プロセス手段）は、前述の画像形成部、給紙部、中間転写ユニット、搬送部及び定着ユニットを備えている画像形成手段２１１と、画像形成手段２１１の各ユニットの状態を監視する各種センサ２１２とを備えている。画像形成ユニット２１０は、主制御手段２０５の指示により制御ユニット２０１から送られた画像データもしくは濃度パッチなどのテストパターンに応じて画像を形成する。また、センサ２１２が検知したデータは随時、画像形成ユニット２１０から制御ユニット２０１へ送られる。

次に画像形成装置の動作の説明をする。一例として、カセット２１ａから記録材Ｐを搬送する場合を説明する。

制御ユニット２０１から画像形成ユニット２１０へ画像形成動作開始信号が発せられてから所定時間経過後、まずピックアップローラ２２ａにより、カセット２１ａから転写材Ｐが一枚ずつ送り出される。そして給紙ローラ２３によって転写材Ｐ（記録紙Ｐ）が引き抜きローラ２４ａ、レジ前ローラ２６を経由して、レジストローラ２５まで搬送される。その時レジストローラ２５は停止されており、紙先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラは回転を始める。この回転時期は、転写材Ｐと画像形成部よりＩＴＢ３０上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域においてちょうど一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスによりＩＴＢ３０の回転方向において一番上流にある感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された転写ローラ３５ｄによって一次転写領域においてＩＴＢ３０に一次転写される。一次転写されたトナー像は次の一次転写領域まで搬送される。そこでは各画像形成部間をトナー像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上に画像先端を合わせて次のトナー像が転写される事になる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー像がＩＴＢ３０上において一次転写される。その後記録材Ｐが二次転写領域に進入、ＩＴＢ３０に接触すると、記録材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に、高電圧が印加される。そして前述したプロセスによりＩＴＢ３０上に形成された４色のトナー画像が記録材Ｐの表面に転写される。その後記録材Ｐは定着ローラニップ部まで案内される。そしてローラ対４１ａ，４１ｂの熱及びニップの圧力によってトナー画像が紙表面に定着される。その後、切り替えフラッパーの切り替え方向に応じて、フェイスアップ排紙トレイ２またはフェイスダウントレイ３に排出される。

本実施の形態においては、図１に示されるＩＴＢ３０として周長８９６ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＶｄＦの樹脂フィルムを用いている。

図３は本実施の形態に係る画像形成装置に適用される検知手段としての光学センサの構造図であり、図４は、本実施の形態に係る画像形成装置における光学センサの配置図である。

本実施の形態においては、光学センサ４０１は図４に示すようにＩＴＢ３０の奥行き方向の中央に設置される。光学センサ４０１は、ＬＥＤなどの発光素子３０１と、フォトダイオードなどの受光素子とからなる。受光素子は正反射光を受光するための素子Ｖｏｐ３０２と乱反射光を受光するための素子Ｖｏｓ３０３とから構成される。受光素子Ｖｏｐ２０２は発光素子３０１からの照射光のうち、ＩＴＢ３０上で照射光と同じ角度で反射された反射光を検知する位置に設けられている。また、受光素子Ｖｏｓ３０３は発光素子３０１からの照射光のうち、ＩＴＢ３０上の濃度パッチにより乱反射された反射光を、偏光フィルタを通して検知する位置に設けられている。

以下に本発明で行う画像濃度制御の例としてＤｍａｘ制御について詳しく説明する。

図５は、画像の最大濃度を所定の濃度に合わせるために行うＤｍａｘ制御の制御フローチャートである。

本実施の形態においてＤｍａｘ制御は画像形成を５００回行う毎に行う構成とする。

（ステップＳ５０１での処理）
まず、図２のＣＰＵ２０２は、テストパターン発生手段２０７から発生させたパッチの画像データを露光装置１３ｄに送り、露光装置１３ｄにより後述する帯電バイアスＶｐＹ１で帯電されている感光ドラム１１ｄを露光して、感光ドラム１１ｄ上に濃度パッチＰＹ１の潜像を形成する。この潜像を現像器１４ｄによって、後述する現像バイアスＶｄＹ１で現像する。

ここで、帯電バイアスＶｐと現像バイアスＶｄは画像形成装置のＲＯＭ２０４に格納されている図６，７に示すテーブルを使って決定される。

図６は画像形成装置内に配置された水分センサが検知した空気中の水分量［ｇ/ｍ³］と帯電バイアスＶｐとの関係を示すテーブルである。該テーブルは感光ドラムの各色に対応してイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類存在する。例えば、水分センサから得られた現在の水分量が１５.０ｇ／ｍ³であった場合、それに対応するイエローの帯電バイアスをＶｐＹ３とする。その後、ＶｐＹ３を中心にして水分量が減る方向のテーブルに沿ってＶｐＹ２，ＶｐＹ１を得る。また逆にＶｐＹ３を中心にして水分量が増える方向のテーブルに沿ってＶｐＹ４，ＶｐＹ５を得る。このようにして、Ｄｍａｘ制御で使用するイエローの帯電バイアスＶｐＹｎ（ｎは１〜５）が得られる。同様にして、マゼンタ、シアン、ブラックについてのＶｐＭｎ、ＶｐＣｎ、ＶｐＫｎ（ｎは１〜５）が得られる。

図７は画像形成装置内に配置された水分センサが検知した空気中の水分量［ｇ/ｍ³］と、現像バイアスＶｄとの関係を示すテーブルであり、帯電バイアスと同様の方法で、このテーブルからＤｍａｘ制御で使用するイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックについての現像バイアスＶｄＭｎ、ＶｄＣｎ、ＶｄＫｎ（ｎは１〜５）が得られる。

このようにして感光ドラム１１ｄ上に形成された濃度パッチＰＹ１は、電源から転写ローラ３５ｄに転写バイアスを印加することによりＩＴＢ３０上に転写される。そしてイエローに続き、マゼンタ、シアン、ブラックについても同様に濃度パッチの形成を行い、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの濃度パッチＰＹ１、ＰＭ１、ＰＣ１、ＰＫ１をＩＴＢ上の長手方向に一直線に形成する。

図８は、濃度パッチの大きさを示す図である。

本実施の形態では各濃度パッチの大きさを図８に示すように主走査方向に２０.３ｍｍ、副走査方向に１６.２４ｍｍとする。次に、同じパッチの画像データを用いて、帯電バイアスＶｐＹ１をＶｐＹ２に変え、現像バイアスＶｄＹ１をＶｄＹ２に変えて同様にしてイエローの濃度パッチＰＹ２をＩＴＢ３０上に形成する。さらに同様に、マゼンタ、シアン、ブラックについても帯電バイアスと現像バイアスを変化させて、濃度パッチＰＭ２、ＰＣ２、ＰＫ２をＩＴＢ３０上に形成する。この処理を帯電バイアスＶｐＹｎ、ＶｐＭｎ、ＶｐＣｎ、ＶｐＫｎと現像バイアスＶｄＭｎ、ＶｄＣｎ、ＶｄＫｎについてｎを１から５まで計５回繰り返して行い、最終的には図８に示すようにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの濃度パッチＰＹｎ、ＰＭｎ、ＰＣｎ、ＰＫｎ（ｎは１〜５）がＩＴＢ上の長手方向に一直線に５組形成されることになる。

（ステップＳ５０２での処理）
ついで、光学センサ４０１（第１の検出手段）で、これらの濃度パッチＰＹｎ、ＰＭｎ、ＰＣｎ、ＰＫｎ（ｎは１〜５）の濃度を測定する。図３に示したように、濃度は受光素子Ｖｏｐが検出する乱反射光成分と受光素子Ｖｏｓが検出する正反射光成分とに分けて検出される。ここで、光学センサ４０１は、ＩＴＢ３０上の濃度パッチが光学センサの検出範囲を通過する間にサンプリング間隔１５ｍｓで計８点の濃度を検出する。

（ステップＳ５０３での処理）
そして、ＣＰＵ２０２は、８点のうち、最大値と最小値を除いた６点を平均化したものを、光学センサ４０１の検出結果としてＡ／Ｄ変換手段２０６によりＡ／Ｄ変換して画像形成装置内のＲＡＭ２０３に取り込む。

（ステップＳ５０４での処理）
その後、ＣＰＵ２０２は、光学センサ４０１の検出結果の中からパッチ濃度検出によるもの以外の影響を除去するため、暗電流補正を行う。これは、光学センサ４０１の発光素子３０１を光らせない状態での受光素子３０２，３０３の出力を測定し、その結果を濃度パッチの測定結果から減算することにより、測定結果の中のパッチ濃度検出によるもの以外の影響を除去するものである。暗電流補正を行った後の検出結果は乱反射光成分測定結果Ｓｉｇ．ＰＹｎ、Ｓｉｇ．ＰＭｎ、Ｓｉｇ．ＰＣｎ、Ｓｉｇ．ＰＫｎと、正反射光成分測定結果Ｓｉｇ．ＳＹｎ、Ｓｉｇ．ＳＭｎ、Ｓｉｇ．ＳＣｎ、Ｓｉｇ．ＳＫｎ（ｎは１〜５）としてＲＡＭ２０３に書き込まれる。濃度測定後、濃度パッチはＩＴＢ３０のクリーナ５１によってクリーニング除去される。

（ステップＳ５０５での処理）
次に、ＣＰＵ２０２は、ステップＳ５０４の処理で求めた乱反射光成分測定結果と、正反射光成分測定結果から正反射成分の算出を行う。算出式は、
Ｓｉｇ．Ｒ＝Ｓｉｇ．Ｐ−ｋ×Ｓｉｇ．Ｓ
で表され、ここでｋは正反射成分検出係数である。係数ｋは光学センサの特性や取り付け位置により異なり、係数ｋは各色トナーの濃度パッチの測定を行った場合にＳｉｇ．Ｒが０となるように求める。本実施の形態においては、ｋＹ＝０.２５４、ｋＭ＝０.２４１、ｋＣ＝０.２３、ｋＫ＝０とした。ｋ＝０の場合は、光学センサの乱反射光成分測定結果は無視し、正反射光成分測定結果のみを画像パッチの濃度検出に用いるということである。

（ステップＳ５０６での処理）
次に、ＣＰＵ２０２は、濃度パッチを形成しないでＩＴＢ３０単体の正反射成分を測定し、その結果をＳｉｇ．ＲＢとする。そして、ＣＰＵ２０２は、ステップＳ５０５で求めたＳｉｇ．Ｒを前記Ｓｉｇ．ＲＢを用いて正規化することにより、下地の表面状態による影響を排除する（下地補正）。正規化のための算出式は、
Ｓｉｇ．Ｒ'＝Ａ×Ｓｉｇ．Ｒ／Ｓｉｇ．ＲＢ
で表され、ここでＡは正規化の定数である。本実施の形態では、画像濃度を１０Bitで制御するため１６進数で３ＦＦ＝１０２３を定数Ａとして使用する。

（ステップＳ５０７での処理）
ステップＳ５０６で得られたＳｉｇ．Ｒ'であるが、例えば黒の濃度パッチを測定した場合、乱反射光成分測定結果Ｓｉｇ．ＰＫ≒０であるため、Ｓｉｇ．Ｒ'≒０となる。つまり濃度パッチの濃度が濃いほどＳｉｇ．Ｒ'の値は小さくなる。そこで、ＣＰＵ２０２は、図９に示すような変換テーブルを用いて、Ｓｉｇ．Ｒ'が画像濃度と比例関係になるように変換を行い、変換結果であるＳｉｇ．Ｄを得る。

（ステップＳ５０８での処理）
以上のようにして各色毎にＳｉｇ．Ｄ１〜５が得られる。帯電バイアスＶｐと現像バイアスＶｄの設定により、画像濃度が薄い順に濃度パッチが形成されたとしたときの、イエローに関する濃度値Ｓｉｇ．ＤＹ１〜５は図１０のようになる。制御目標濃度（Ｄｍａｘ値）Ｄｉを得るために必要な帯電バイアスＤｖｐは、Ｄｉを挟むパッチ濃度Ｓｉｇ．ＤＹ２、Ｓｉｇ．ＤＹ３と、これに対応する帯電バイアスＤｖｐＹ２、ＤｖｐＹ３が作る座標上の２点（Ｓｉｇ．ＤＹ２、ＤｖｐＹ２）、（Ｓｉｇ．ＤＹ３、ＤｖＹｐ３）間の直線補間によって求めることができる。すなわち、
ＤｖｐＹ＝｛（ＤｖｐＹ３−ＤｖｐＹ２）／（Ｓｉｇ．ＤＹ３−Ｓｉｇ．ＤＹ２）｝×（Ｄｉ−Ｓｉｇ．ＤＹ３）＋ＤｖｐＹ３
である。同様に、現像バイアスＤｖｄに関しても、
ＤｖｄＹ＝｛（ＤｖｄＹ３−ＤｖｄＹ２）／（Ｓｉｇ．ＤＹ３−Ｓｉｇ．ＤＹ２）｝×（Ｄｉ−Ｓｉｇ．ＤＹ３）＋ＤｖｄＹ３
として目標電圧が得られる。以下、マゼンタ、シアン、ブラックに関する目標帯電バイアスと現像バイアスも同様にしてＣＰＵ２０２により算出される。算出された値はＲＡＭに書き込まれ、以後の画像形成にはこれらの帯電バイアス、現像バイアスを用いる。

本実施の形態においては、ステップＳ５０６で使用するＩＴＢ３０の反射量Ｓｉｇ．ＲＢは画像書き出し位置調整（以下「オートレジスト補正」と称す）動作を行っている間に測定することとする。オートレジスト補正はイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各ステーションの画像書き出しタイミングずれや、画像の傾きを調整するための処理である。オートレジスト補正ではＩＴＢ３０上の手前と奥両端に図１１のようなトナー像を作成する。それを光学センサ４０１とは別の、図４で示すようなＩＴＢ３０の両端に配置した光学センサ４０２、４０３（第２の検出手段であり、光学センサ４０２，４０３はともに受光素子ａと発光素子ｂにより構成される）を使って読み取ることで、各ステーションの位置ずれの補正を行っている。オートレジスト補正用で使用するのはＩＴＢ３０の両端だけであるため、光学センサ４０１がＩＴＢ３０の反射量を測定する妨げにならない。従って、オートレジスト補正処理を開始すると同時に、光学センサ４０１はＩＴＢ３０の反射量の測定を開始する。光学センサ４０１はサンプリング間隔１５ｍｓでＩＴＢ３０の１周にわたって反射量の測定を行い、１周の光反射量の平均値をＳｉｇ．ＲＢとしてＲＡＭ２０３に記憶する。

本実施の形態においては、オートレジスト補正を画像形成装置の電源投入時、および画像形成を３００回行う毎に行う構成とする。従って、Ｄｍａｘ制御の実行頻度５００回毎に比べて高頻度で、定期的にＩＴＢ３０の下地の反射量Ｓｉｇ．ＲＢが更新されるため、Ｓｉｇ．ＲＢはＩＴＢ３０の経時変化を反映した値となっている。

上述したように、本実施の形態によれば、濃度パッチの濃度測定とは別に、ＩＴＢ３０の反射量Ｓｉｇ．ＲＢが、画像形成装置の電源投入時、及び画像形成を３００回行う毎に行われる画像書き出し位置調整（オートレジスト補正）動作を行っている間に測定されるので、濃度パッチの濃度測定の後に別途ＩＴＢの下地の反射量を求める必要がなく、Ｄｍａｘ制御における画像形成装置のダウンタイム、即ち濃度調整動作に要する時間をできるだけ短くしつつ最適な画像制御（特に画像濃度制御）を行うことができる。従って、本発明では、下地補正に必要な下地反射光量の測定時間を確保しつつ、かつ画像濃度制御全体にかかる時間を少なくすることができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、ＩＴＢ３０の反射量Ｓｉｇ．ＲＢを測定するタイミングの点で上述した第１の実施の形態と異なる。

以下、プロセス装置が画像形成を行っていない任意のタイミングで、ＣＰＵ２０２が、ＩＴＢ３０の反射量Ｓｉｇ．ＲＢを測定する例について述べる。ここで、画像形成装置の構成及びＤｍａｘ制御の詳細については上述した第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。

本実施の形態においては、周長８９６ｍｍのＩＴＢ３０を１周するのに約７ｓかかるため、７ｓ以上画像形成を行わない（即ち、光学センサ４０１がＩＴＢ３０の反射量を測定する妨げにならない）時間があれば、その間にＩＴＢ３０の反射量Ｓｉｇ．ＲＢを測定することが可能である。

画像形成装置の主制御手段２０５は、画像形成装置の状態を監視し、可能であればＳｉｇ．ＲＢの測定を開始する。本実施の形態では以下に示すいずれかの測定タイミングにおいてＳｉｇ．ＲＢの測定を行うこととする。

（測定タイミング１）
画像形成開始前であって定着ローラ４１ａの温度が低い場合、特に定着ローラ４１ａの温度が定着可能な温度に達するまで７ｓ以上かかると予測される場合には、定着ローラ４１ａの加熱を行いつつＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

（測定タイミング２）
ＰＣ等から送信されたデータに基づいて連続して画像形成を行っている場合であって、データの送信や圧縮したデータの展開に時間がかかり、画像形成の間隔が７ｓ以上かかると予測される場合には、画像形成の合間でＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

（測定タイミング３）
本実施の形態の画像形成装置において記録材Ｐの両面に画像形成を行う場合、上記第１の実施の形態で説明したように、１面目に画像形成された記録材Ｐは両面ローラ７４ａ〜７４ｄの間を搬送された後、再度二次転写ローラ３６の位置を通って２面目の画像形成が行われる。

両面の画像形成を一定の生産性で行うためには、給紙カセット２１ａ〜２１ｄから搬送される記録材Ｐに１面目の画像を形成する動作と、両面ローラ７４ａ〜７４ｄの間を搬送された記録材Ｐに２面目の画像を形成する動作とを交互に行うことが望ましい。しかしながら、連続する画像形成の途中で記録材の大きさが切り替わるような場合、給紙カセット２１ａ〜２１ｄからの記録材Ｐと両面ローラ７４ａ〜７４ｄを通ってきた記録材Ｐとを交互に画像形成することが困難になる。よって、連続する両面画像形成の途中で記録材の大きさが切り替わる場合には、ある大きさで画像形成中の記録材すべての画像形成が両面分終了した後に、次の大きさの記録材への画像形成を開始しなければならない。このような場合には、１面目と２面目の画像形成を交互に行っている場合よりも画像形成の間隔が大きくなるため、この間を利用してＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

（測定タイミング４）
本実施の形態の画像形成装置では、どのような種類の記録材Ｐにおいても最適な定着時間を得るために、記録材Ｐの種類に応じて感光ドラム１１ａ〜１１ｄの回転速度や、ＩＴＢと静電吸着搬送ベルト（ＥＴＢ）の搬送速度を変化させている。よって、連続する画像形成の途中で記録材Ｐの種類が切り替わる場合には、画像形成済みの記録材Ｐがすべて画像形成装置外に排出された後に画像形成装置の速度を切り替え、その後に次の種類の記録材Ｐへの画像形成を開始しなければならない。このような場合には、画像形成装置の速度を切り替えている間は画像形成を行うことは出来ないため、この時間が７ｓ以上かかる場合にはＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

（測定タイミング５）
本実施の形態においては、基本的には、４色で画像形成を行う場合には感光ドラム１１ａ〜１１ｄに電圧が印加されており、黒１色で画像形成を行う場合には感光ドラム１１ａにのみ電圧が印加されている。従って、４色画像の画像形成の次に黒単色の画像形成を行う場合や、逆に黒単色の画像形成の次に４色画像の画像形成には、画像形成に不必要な感光ドラムに対する電圧を解除し、画像形成に必要な感光ドラムに対する電圧を印加する必要がある。このように、画像形成の途中で感光ドラムへの電圧の印加／解除を切り替える場合であって、その切り替え時間が７ｓ以上かかる場合にはＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

（測定タイミング６）
画像形成終了後に画像形成装置内部の温度が高い場合には、続けて画像形成を行うと画像形成装置内部の温度が高くなりすぎるため、一定時間は冷却ファンを回して冷却する必要がある。そこで、画像形成装置内部の温度が、画像形成可能な温度に下がるまで７ｓ以上かかると予測される場合には、冷却ファンを回しつつＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

（測定タイミング７）
画像形成装置の排紙部にフィニッシャやソータといった後処理装置が接続されている場合には、画像形成を行った記録材Ｐに対して後処理装置が綴じ処理、穴あけ処理、製本処理等の後処理を行うことが可能である。この場合、後処理装置の処理が７ｓ以上かかると予測される場合には、後処理装置の動作と平行して画像形成装置本体側ではＳｉｇ．ＲＢの測定を行うことが可能である。

以上のようなタイミングでＳｉｇ．ＲＢの測定が行われる。Ｓｉｇ．ＲＢの測定は、上述した第１の実施の形態と同様に、光学センサ４０１がサンプリング間隔１５ｍｓでＩＴＢ３０の１周にわたって反射量の測定を行い、１周の光反射量の平均値をＳｉｇ．ＲＢとしてＲＡＭ２０３に記憶する。Ｄｍａｘ制御の実行時には、このようにして得られたＳｉｇ．ＲＢを使用することにより、別途ＩＴＢ３０の下地の反射量を求める必要がないため、Ｄｍａｘ制御における画像形成装置のダウンタイム、即ち濃度調整動作に要する時間を減少させることが可能となる。

上述したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態とは、異なるタイミングでＩＴＢ３０の反射量Ｓｉｇ．ＲＢを測定するものの、濃度パッチの濃度測定の後に別途ＩＴＢの下地の反射量を求める必要がないため、Ｄｍａｘ制御における画像形成装置のダウンタイムをできるだけ短くしつつ最適な画像制御（特に画像濃度制御）を行うことができる。従って、本発明では、下地補正に必要な下地反射光量の測定時間を確保しつつ、かつ画像濃度制御全体にかかる時間を少なくすることができる。

上記第１，２の実施の形態においては、画像形成装置の画像形成条件を調整する手段としてＤｍａｘ制御について述べたが、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対してリニアに保つ画像濃度制御であるＤｈａｌｆ制御においても、ＩＴＢもしくはＥＴＢ上に形成した濃度パッチの測定結果について下地補正を行う場合に、上記第１，２の実施の形態と同様に、別の画像調整処理時に測定した下地の反射量を使用することにより画像形成装置のダウンタイムを減少させることが可能である。

本発明は、上述した第１及び第２の実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムをコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが該供給されたプログラムを読出して実行することによっても本発明の目的が達成されることは云うまでもない。

この場合、上記プログラムは、不図示の該プログラムを記録した記録媒体から直接、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。

また、上記プログラムは、上述した実施の形態の機能をコンピュータで実現することができればよく、その形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態を有するものでもよい。

更にまた、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記録媒体をコンピュータに供給し、そのコンピュータが記録媒体に格納されたプログラムを読出し実行することによっても、本発明の目的が達成されることは云うまでもない。

プログラムを供給する記録媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の断面図である。 図１の画像形成装置の処理を制御する制御ユニットと、上述の画像形成部、給紙部、中間転写ユニット、搬送部及び定着ユニットを備える画像形成ユニットとの関係を示す図である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置に適用される検知手段としての光学センサの構造図である。 本実施の形態に係る画像形成装置における光学センサの配置図である。 画像の最大濃度を所定の濃度に合わせるために行うＤｍａｘ制御の制御フローチャートである。 画像形成装置内に配置された水分センサが検知した空気中の水分量［ｇ/ｍ³］と帯電バイアスＶｐとの関係を示すテーブルを表す図である。 画像形成装置内に配置された水分センサが検知した空気中の水分量［ｇ/ｍ³］と、現像バイアスＶｄとの関係を示すテーブルを表す図である。 濃度パッチの大きさを示す図である。 濃度変換テーブルを示す図である。 画像濃度と目標電圧との関係を示す図である。 作成されるトナー像の例を示す図である。 従来の画像形成装置において適用される、乱反射光量とトナー量との関係を示す図である。 正反射光量とトナー量との関係を示す図である。 図１４は、正反射光を検知するタイプの濃度センサで有彩色のトナーを検知したときのトナー量と反射光量の関係を示す図である。 濃度パッチの濃度と下地反射光量を交互に測定する方法を模式的に示した図である。 濃度パッチの濃度を連続して測定した後に中間転写体又は静電吸着搬送ベルトの１周分の下地反射光量を測定する方法を模式的に示した図である。

符号の説明

１１ａ〜１１ｄ 感光ドラム
１２ａ〜１２ｄ ローラ帯電器
１３ａ〜１３ｄ スキャナー
１４ａ〜１４ｄ 現像装置
３０ 中間転写ベルト（ＩＴＢ）
２０１ 制御ユニット
２０２ ＣＰＵ
２０３ ＲＡＭ
２０４ ＲＯＭ
２０５ 主制御手段
２０６ Ａ／Ｄ変換手段
２０７ テストパターン発生手段
２１０ 画像形成ユニット
２１１ 画像形成手段
２１２ センサ

Claims (1)

1. 露光されることにより潜像が形成される像担持体、前記像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、及び前記像担持体上に形成された潜像を可視化する現像手段を含むプロセス手段と、前記潜像が可視像化された画像を保持する無端ベルトとを有する画像形成装置において、
   前記無端ベルト上に濃度調整用の第１のパターン画像を形成して行う画像濃度制御動作と画像書き出し位置調整用の第２のパターン画像を形成して行う画像書き出し位置調整動作を制御する制御手段と、
   前記第１のパターン画像及び前記無端ベルト単体の光反射量を検出する第１の検出手段と、
   前記第１のパターン画像が形成される位置とは異なる位置に形成される前記第２のパターン画像を検出する第２の検出手段とを有し、
   前記制御手段は、画像書き出し位置調整動作では、前記画像書き出し位置調整用の第２のパターン画像を形成して前記画像書き出し位置調整動作を行っている間に、前記第１の検出手段にて前記無端ベルト単体の光反射量を読取り、かつ前記読取った前記無端ベルト単体の光反射量の検出結果は使わずに前記第２の検出手段の検出結果に基づいて前記画像書き出し位置調整を行うように制御し、
   前記画像濃度制御動作では、前記濃度調整用の第１のパターン画像を形成し、前記第１の検出手段よる検出結果を、前記画像書き出し位置調整動作時に前記読取った前記無端ベルト単体の光反射量の検出結果で補正した値に基づき画像濃度を制御することを特徴とする画像形成装置。

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