JP4366395B2

JP4366395B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP4366395B2
Application number: JP2006301009A
Authority: JP
Inventors: 智朗中居; 洋一郎前橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2020-08-31
Also published as: JP2007058239A

Description

本発明は、電子写真方式等を利用したカラー画像形成装置に関し、特にその画像の濃度制御および階調制御のパッチ検知に関する。

情報化の流れの進展につれて、文書や画像をカラーで扱うニーズが広がっており、各種方式のプリンターが市場に出ている。カラー画像の形成方式としては、昇華型、熱転写型、インクジェット式等が用いられているが、高速に画像形成するためには、電子写真方式が最も優れているといわれている。

電子写真方式の画像形成装置では、装置が使用される温度や湿度、また感光体、現像剤の特性のばらつき等により、画像濃度が大きく変動してしまう問題がある。特にカラー画像については、色味も変わってしまう不具合が発生する。

これらの問題に鑑み、カラー画像形成装置では、予め感光体や中間転写体、転写材搬送体などの上に濃度制御用のパッチ（パターン）を形成し、その濃度を濃度検知センサで検知することで、帯電バイアス、現像バイアス、露光量といった画像形成プロセス条件を制御し、画像濃度を安定化させる濃度制御が一般に行われている。

また、階調画像を出力する電子写真方式の画像形成装置では、入力された画像信号と出力画像の濃度との関係、すなわち階調特性は一般に直線性の関係がなく、低濃度側では画像信号に対し濃度が低く、逆に高濃度側では画像信号に対し濃度が高くなっている。

この階調特性のままでは、通常、高画質画像を得ることができないので、所定の画像信号によって階調制御用のパッチ（パターン）を感光ドラム上に試験的に形成し、そのパッチの濃度を濃度センサ等によって検知し、その検知結果からその時点における画像形成装置の階調特性を求め、それを基にルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成して、ＬＵＴによって階調特性が直線関係等の適切な関係になるように調整する階調制御（中間調制御）が一般に行われる。

これらの濃度制御と階調制御の際に用いられる濃度センサは、製造コストや取り付けスペースの関係で、普通、同一のものが兼用されている。

パッチ濃度の測定場所は、感光体上、中間転写体上あるいは転写材上などに分けられるが、転写材上でパッチ濃度を測定する場合は、パッチを形成する分、転写材が余分に必要となり、また濃度制御、階調制御後に、不要となった転写材をユーザーの手を煩わして処分する必要がある。

一方、感光体、中間転写体に対しては、転写残りトナーをクリーニングするクリーニング装置が設置されているので、感光体、中間転写体上でパッチ濃度を測定する場合は、濃度制御、階調制御後に感光体上のパッチ、中間転写体上のパッチをクリーニング装置でクリーニングすればよく、ユーザーの手を煩わせることがない。

したがって、濃度センサは、感光体、中間転写体に対して設置するのが好ましいことになるが、感光体に濃度センサを設ける場合、トナーによる濃度センサ汚れや濃度センサの配置の自由度が少ないため、濃度センサは中間転写体に対し配置するのが最も好ましい。

しかしながら、上記の濃度制御と階調制御とを行う画像形成装置では、つぎのような問題があった。以下、中間転写体と１つの感光ドラムで構成される４色フルカラー画像形成装置を例にとって説明する。

この装置では、中間転写体上にある１色目のトナー画像が感光ドラムと接触すると、トナー画像を構成しているトナーの一部が中間転写体から感光ドラムに再転写して転移してしまう。その結果、１色目のトナー画像は中間転写体に転写された直後に比べ、転写材に転写されるまでに濃度が低下してしまう。２色目、３色目のトナー画像も程度の差こそあれ、中間転写体に転写された直後に比べ、転写材に転写されるまでに濃度が低下する。

上記の問題に対しては、転写バイアスの選択により再転写が低くなるようにできればよいが、低い再転写と高い転写とが両立する転写バイアス（転写電圧）は、画像形成装置が使用されている温度や湿度、感光体、現像剤の特性のばらつき、使用度合い等により変わってしまう。またトナー濃度（トナー量）にも大きく依存する。

図７は、転写バイアスを変えたときの転写効率と再転写率をプロットしたものである。図中、実線は転写効率を示し、感光体上の単位面積あたりのトナー量Ｍ／Ｓと、中間転写体上に転写したときのＭ／Ｓの比を％で示した。点線は再転写率を示し、中間転写体上のＭ／Ｓと感光体に接した後の感光体上のＭ／Ｓの比を％で示した。再転写率が高いほど、中間転写体上のトナーがより多く感光体側に転移することを意味する。また記号の●は、感光ドラム上で０．４ｍｇ／ｃｍ²とＭ／Ｓが小さい場合であり、×は中間転写体上で０．８ｍｇ／ｃｍ²とＭ／Ｓが大きい場合である。

図７から分かるように、Ｍ／Ｓ＝０．８ｍｇ／ｃｍ²で高い転写効率を満足するには、転写バイアスを高くしなければならず、その場合には再転写率が高く、悪化している。

通常のプリント（画像形成）時には、最大のＭ／Ｓは０．６ｍｇ／ｃｍ²程度なので、再転写率を低くすることが可能な低い転写バイアスを使用できるが、濃度制御用パッチ検知時は高濃度パッチまで形成する必要があるので、高い転写効率と低い再転写を満足する転写バイアスが選択できなかった。

濃度制御用パッチの再転写による濃度低下を解決する方法として、パッチの検知タイミングを転写直後に行い、再転写の影響をなくせばよいが、この場合、階調制御用パッチの検知タイミングを転写直後に行うと以下の不具合があった。

階調制御用パッチは、装置の階調特性を把握するため、トナー濃度（トナー量）が低いものから高いものまで形成し、そのトナー濃度（トナー量）を検出するが、再転写はトナー濃度（トナー量）に依存するため、再転写の影響がある場合と無い場合での階調特性は大きく変わってしまう。階調制御を精度良く行うには、再転写等影響を受けた通常プリント時に即した条件下で、階調制御パッチの濃度を検出する必要がある。よって、パッチの検知タイミングを転写直後に行い、再転写の影響をなくすと、階調制御を行う際の精度低下が発生してしまう。

以上は、中間転写体と１つの感光ドラムとで構成されるカラー画像形成装置で説明したが、中間転写体の代わりに、転写材を転写材搬送体に担持して、感光ドラムに搬送するカラー画像形成装置においても、パッチを転写材搬送体上に形成する場合に、同様の問題を生じる。

また近年、画像形成装置に対する市場のさらなる高速化要求のために、中間転写体もしくは転写材搬送体に対し４色のカラー形成ユニットを並設したインライン方式のカラー画像形成装置が市場に出始めている。このインライン方式のカラー画像形成装置では、濃度制御、階調制御を行う場合、各ユニットの感光体に対し濃度センサを設けることも考えられるが、製造コストや取り付けスペースの関係で、一般に中間転写体もしくは転写材搬送体に対し１つ配置するが、この場合も、濃度制御用パッチの再転写による濃度低下が問題となっている。

この再転写の問題は、インライン方式で感光ドラムのクリーニング装置を省略し、クリーナレス化を実現した画像形成装置にあっては、再転写により現像器に他の色のトナーが回収されて、現像器内で現像剤が混色してしまい、画像品質を大きく劣化させる問題を招く。

一方、階調制御では、所望の階調特性を得ることを目的としており、再転写等の影響を受けた通常プリント時に即応した状態で、階調制御用のパッチ濃度を検知すればよく、特に再転写の問題を考慮しなくてもよい。またこの階調制御は、濃度制御を行ってベタ画像（Ｍ／Ｓが最大）を適正化した後、行うのが一般的なので、上記したインライン方式のクリーナレス化した画像形成装置でも、画像トナー量が多いことによる再転写の発生が抑制されるため、階調制御で画像品質の問題は特に起こらない。

従って、本発明の目的は、濃度制御用パッチの再転写による濃度低下を防止して、濃度制御用パッチの濃度検知による濃度制御の精度を向上することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、一次転写ニップで前記像担持体から転写を受けたトナー像を転写材に転写する中間転写体と、前記像担持体上から転写された前記中間転写体上のトナー像の濃度を検知する検知手段と、を有し、前記像担持体に第一の色のトナー像と第二の色のトナー像を形成可能であり、前記一次転写ニップにおいて前記中間転写体上に前記像担持体上から前記第一の色のトナー像の転写を受けた後に前記第一の色のトナー像に重ねて前記第二の色のトナー像の転写を受け、これらのトナー像を一括して転写材へ転写することが可能である画像形成装置において、
装置本体は濃度制御用トナー像と階調制御用トナー像を形成可能であり、
前記像担持体から前記中間転写体に前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記中間転写体上に転写された前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が前記一次転写ニップを一度も通過していない状態で前記第一の色の前記濃度制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成するトナー像の濃度を制御し、
前記像担持体から前記中間転写体に前記第一の色の前記階調制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記中間転写体上に転写された前記第一の色の前記階調制御用トナー像が前記一次転写ニップを通過した後の状態で前記第一の色の前記階調制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成する画像の階調を制御することを特徴とする画像形成装置である。

本発明の他の態様によると、トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持搬送する転写材搬送体と、転写位置において前記像担持体から転写された前記転写材搬送体上のトナー像の濃度を検知する検知手段と、を有し、前記像担持体に第一の色のトナー像と第二の色のトナー像を形成可能であり、前記転写位置において前記転写材搬送体上の転写材上に転写された前記第一の色のトナー像に重ねて前記第二の色のトナー像の転写を受けることが可能である画像形成装置において、
装置本体は濃度制御用トナー像と階調制御用トナー像を形成可能であり、
前記像担持体から前記転写材搬送体に前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記転写材搬送体上に転写された前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が前記転写位置を一度も通過していない状態で前記第一の色の前記濃度制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成するトナー像の濃度を制御し、
前記像担持体から前記転写材搬送体に前記第一の色の前記階調制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記転写材搬送体上に転写された前記第一の色の前記階調制御用トナー像が前記転写位置を通過した後の状態で前記第一の色の前記階調制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成する画像の階調を制御することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、濃度制御用パッチの再転写による濃度低下を防止でき、濃度制御用パッチの濃度検知による濃度制御の精度を向上することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

参考実施例
図１は、本発明を適用し得る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。

本画像形成装置は、第１の像担持体としてのドラム状電子写真感光体、すなわち感光ドラム１を備え、この感光ドラム１の周囲には、帯電ローラ２、現像装置４、第２の像担持体としてのドラム状中間転写体、すなわち中間転写ドラム６、およびドラムクリーニング装置７が配設されており、感光ドラム１の上方には露光装置３が配設されている。

中間転写ドラム６の周囲には、二次転写ベルト８および中間転写体クリーニングローラ１０が配設され、また濃度センサ１１が中間転写ドラム６の表面に対向するようにして配設されている。二次転写ベルト８による転写材Ｐの搬送方向下流側には、定着装置９が配設されている。中間転写ドラム６は、一次転写ニップ部Ｎで感光ドラム１の表面に当接し、さらに二次転写ニップ部Ｍで二次転写ベルト８の表面に当接している。

感光ドラム１は、直径６２ｍｍのＯＰＣ感光体ドラムとされ、アルミニウムドラムの表面上に下引き層、電荷注入防止層、電荷発生層および電荷輸送層を設けてなっている。感光ドラム１は、画像形成時、矢印ａ方向に所定の周速、本例では１００ｍｍ／秒で回転駆動され、その回転過程で、帯電バイアスを印加した帯電ローラ２により負極性の一様な帯電を受ける。帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に回転自在に接触し、本例では、帯電バイアス電源１４から帯電ローラ２に、−５００Ｖの直流電圧に周波数１ｋＨz、ピーク間電圧２０００Ｖｐｐの正弦波の交流電圧を重畳した帯電バイアスを印加することにより、感光ドラム１の表面を−５００Ｖに帯電した。

ついで感光ドラム１は、露光装置３からのレーザ光Ｌにより表面が露光され、感光ドラム１の表面に目的のカラー画像の第１の色成分像、本例ではイエロー成分像に対応した静電潜像が形成される。露光装置３は、図示しないレーザドライバ、レーザダイオード、ポリゴンミラー等を有して構成されており、レーザードライバに画像情報の時系列電気デジタル画像信号が入力され、その画像信号に対応して変調されたレーザ光がレーザダイオードから出力され、そのレーザ光Ｌが高速回転するポリゴンミラーで走査されて、図示しない反射ミラーを介して感光ドラム１の表面を露光することにより、感光ドラム１の表面に画像情報に対応した各色の静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像装置４のイエロー現像器４ａにより、−３５０Ｖの直流に周波数２０００Ｈz、ピーク間電圧２０００Ｖｐｐの矩形波交流電圧を重畳した現像バイアスの印加下で現像され、イエロートナー像として可視化される。

現像装置４は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の非磁性トナーをそれぞれ収容した１成分現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、およびブラック（Ｋ）の磁性トナーを収容した磁性１成分現像器４ｄを備えている。本例では、現像器４ａ、現像器４ｂ、現像器４ｃには、重合法によって製造した、ワックスを内包するカプセルタイプの球形のノンマグトナー（磁性体を含まない非磁性トナー）のイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナーを使用している。現像器４ｄには、ポリエステルバインダーに対しマグネタイト１００部、他に荷電制御剤、滑剤等を内添して、粉砕法および球状化処理により製造した粒径６μｍの磁性トナーを使用した。これらのトナーは、いずれも負帯電性のネガトナーである。

これらのうちイエロー現像器４ａ、マゼンタ現像器４ｂおよびシアン現像器４ｃは、回転体５に搭載されており、現像時、回転駆動装置（図示せず）による回転体５の矢印ｂ方向（時計方向）の回転によって、それぞれ感光ドラム１と対向した現像位置に順次配置され、現像に供される。ブラック現像器４ｄは、感光ドラム１に対し固定配置され、その位置で現像に供される。

中間転写ドラム６は、アルミニウムドラムの外周面上に、厚さ５ｍｍの中抵抗のゴムからなる弾性抵抗層を形成し、その表面に離型性を確保するためのフッ素系の樹脂をコーティングしてなっている。ゴム材は、ＮＢＲとエチレンオキシドを混合してなっており、エチレンオキシドによって体積抵抗率が１０⁷Ωｃｍに低抵抗化されている。表面にコーティングしたフッ素系の樹脂は、体積抵抗率１０¹⁴Ωｃｍである。

中間転写ドラム６の体積抵抗率は、中間転写ドラム６の長手方向全面に直径６２ｍｍの金属ドラムをニップ幅７ｍｍで当接させ、両者の間に１０００Ｖの電圧を印加して測定した電流から換算して求めた。

本例では、画像形成装置の通紙可能な最大通紙サイズがＡ３であり、中間転写ドラム６は直径１８６ｍｍに形成され、Ａ３の転写材に相当する画像を担持できるような周長を有している。中間転写ドラム６は矢印ｃ方向に回転駆動される。この中間転写ドラム６には１次転写バイアス電源１５が接続され、中間転写ドラム６への１次転写時、電源１５から中間転写ドラム６の図示しない芯金に、トナーと逆極性の所定の１次転写バイアス、本例では＋３００Ｖが印加される。

感光ドラム１上に形成されたイエロートナー像は、感光ドラム１の回転につれて中間転写ドラム６との間の１次転写ニップ部Ｎを通過する過程で、１次転写ニップ部Ｎでの圧力と、中間転写ドラム６に印加した＋３００Ｖと感光ドラム１の表面電位との電位差で形成される電界とにより、中間転写ドラム６の表面上に１次転写されていく。

イエロートナー像の１次転写が終了した感光ドラム１は、表面に残留した転写残りトナーをドラムクリーニング装置７によって除去され、つぎのマゼンタの画像形成に供される。

以下、同様にして、マゼンタ、シアン、ブラックについて、感光ドラム１の帯電ローラ２による帯電、露光装置３の露光による潜像形成、現像器４ｂ、４ｃ、４ｄによる現像、および中間転写ドラム６への転写が行われ、中間転写ドラム６上に目的のカラー画像に対応した４色のトナー像を重畳した合成カラー画像が形成される。中間転写ドラム６上の合成カラー画像は、２次転写ベルト８に静電吸着して搬送される転写材Ｐに一括して２次転写される。

２次転写ベルト８は、転写ローラ１２と駆動ローラ１３とに伸張懸架して設置されており、駆動ローラ１３の回転駆動によりベルト８の上側の軌道が矢印ｄ方向に移動する向きに回転される。この２次転写ベルト８は、中間転写ドラム６に対して接離自在とされ、２次転写ニップ部Ｍへの供給経路を転写材Ｐが通過するタイミングで揺動して中間転写ドラム６に当接する。転写材Ｐは、中間転写ドラム６上の合成カラー画像の先端が２次転写ニップ部Ｍへ至るタイミングで、２次転写部Ｍへ供給される。

２次転写ベルト８は導電性のウレタンベルトを基体としており、表面への転写材Ｐの静電吸着を可能とするために、ウレタンベルトの表面に厚さ３０μｍのＰＶＤＦのコーティングを行って静電容量を大きくしている。ベルト表面の１０ｃｍ²の領域とベルト基体との間に１０００Ｖの電圧を印加して測定した抵抗値は１０¹⁰Ωであった。

２次転写ローラ１２と駆動ローラ１３は低抵抗のゴムローラであり、２次転写ベルト８のインピーダンスは実質上、２次転写ベルト８の表面層の抵抗のみに依存する。２次転写ローラ１２には２次転写バイアス電源１６が接続され、電源１６から２次転写ベルト８に転写電流＋２０μＡの２次転写バイアスを印加することにより、中間転写ドラム６上の４色のトナー像が転写ベルト８上の転写材Ｐに２次転写される。

２次転写により中間転写ドラム６上に残留した２次転写残りトナーは、クリーニングバイアスが印加された中間転写体クリーニングローラ１０により本来の帯電極性とは逆極性（正極性）に帯電される。クリーニングローラ１０は、中間転写ドラム６に対し接離自在に設置され、またクリーニングバイアスを印加する図示しないバイアス電源が接続されている。逆極性に帯電された２次転写残りトナーは、中間転写ドラム６の回転にともない１次転写ニップ部Ｎに搬送され、感光ドラム１からの中間転写ドラム６へのトナー像の１次転写と同時に、静電的に感光ドラム１へ転移して中間転写ドラム６から除去される。感光ドラム１へ転移したトナーは、ドラムクリーニング装置７により除去、回収される。

４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、二次転写ベルト８により定着装置９に送られて定着を受ける。定着装置９は、ヒーターを内蔵の回転する定着ローラ９ａと、これに当接された従動回転するヒータを内蔵の加圧ローラ９ｂとを有し、これらローラ９ａ、９ｂの当接ニップ部（定着ニップ部）でトナー像が転写された転写材Ｐを挟持して搬送しながら、転写材Ｐを加熱および加圧してトナー像を定着し、フルカラーの定着画像とする。

上記のフルカラー画像形成における濃度制御および階調制御について説明する。

濃度センサ１１は、図２に示すように、発光部２０と受光部２１とを備え、中間転写ドラム６の表面に形成された濃度制御用や階調制御用のパッチ２２に対し、発光部２０からスポット光を照射し、そのパッチ２２による反射光を受光部２１で受光して、受光した光量によりパッチ２２の濃度を検知するものである。受光部２１からの濃度検知信号は、図１に示すように、制御装置（ＣＰＵ）１７に入力され、制御装置１７は、濃度制御用パッチの濃度検知信号に基づいて画像の濃度に関する条件、たとえば現像装置４の現像バイアス等の画像形成条件を変更して、画像濃度が適切になるよう制御し、階調制御用パッチの濃度検知信号に基づいて画像の中間調に関する条件、すなわち中間調補正条件を変更して、画像の中間調が適切になるように制御する。

濃度制御はつぎのように行われる。なお、濃度制御は、装置本体の電源投入時や、電源投入から所定の時間経過後、あるいは画像形成枚数が所定枚数に達した時点等の適宜なタイミングで開始する。

図３は、パッチ濃度と反射率の関係を示した図である。反射率は、中間転写ドラム６上のパッチについて測定したもので、パッチがない状態で受光部２１に入射された光量を基準とし、これを１００％とした。濃度はパッチを転写材上に転写して、転写材上のパッチについて測定したものである。

中間転写ドラム６上にパッチがない、すなわちトナーがないときは反射率１００％であるが、パッチのトナー量（トナー載り量）が増すと、発光部２０から照射された光はトナーによる拡散量が増すので、受光部２１に入射される正反射光量が減少し、反射率が低下する。中間転写ドラム上のパッチの反射率から転写材上のパッチのトナー濃度を求めるには、濃度変換テーブルを用いればよい。

図４は、濃度制御用のパッチを形成した中間転写ドラム６を周方向に展開した模式図で、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４は、現像バイアスを−１００Ｖ、−１５０Ｖ、−２００Ｖ、−２５０Ｖの４段階に変えてパッチ潜像を現像し、それを中間転写ドラム６に転写、形成したイエローパッチである。Ｍ１〜Ｍ４は同様にして形成したマゼンタパッチ、Ｃ１〜Ｃ４はシアンパッチ、Ｋ１〜Ｋ４はブラックパッチである。

図５は、上記のイエローパッチにおける現像バイアスと反射率の関係を示した図である。本例では、転写材上のパッチ濃度が１．４となるように現像バイアスを設定する。パッチ濃度１．４は、前記の図３から反射率１５％であり、図５から反射率１５％のときの現像バイアスを、現像バイアス−２００Ｖと−２５０Ｖとの間で直線補間により求めると、濃度１．４を得る現像バイアスは−２２０Ｖであることが分かる。マゼンタ、シアン、ブラックについても同様にして、濃度１．４となる現像バイアスを求めることができる。

このように、画像の濃度に関する条件として画像形成条件の１つの現像バイアスを制御することにより、環境、使用による変動によらずに、安定した画像濃度を確保することができる。

つぎに階調制御について述べる。階調制御も、装置本体の電源投入時や、電源投入から所定の時間経過後、あるいは画像形成枚数が所定枚数に達した時点等の適宜なタイミングで開始する。

図６は、階調制御用のパッチを形成した中間転写ドラム６を周方向に展開した模式図で、Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４、Ｙ５、Ｙ６、Ｙ７は、中間転写ドラム６に転写、形成したイエローパッチである。Ｙ１が最も低濃度、Ｙ７が最も高濃度で、Ｙ１からＹ７へ向けて順次濃度が高くなっている。

このイエローのパッチＹ１〜Ｙ７は、これに対応する画像データを予め格納したＲＯＭ（図示せず）から読み出し、この画像データを露光装置３のレーザードライバに送出して、露光により７段階のパッチ潜像を形成し、これを同一現像バイアスで現像して得たものである。Ｍ１〜Ｍ７も同様に濃度を７段階変えた階調制御用のマゼンタパッチ、Ｃ１〜Ｃ７はシアンパッチ、Ｋ１〜Ｋ７はブラックパッチである。

上記の中間転写ドラム６上に形成したパッチＹ１〜Ｙ７の濃度を濃度センサ１１で適切なタイミングで測定し、Ｙ１〜Ｙ７の測定濃度を図示しないＲＡＭに保存する一方、パッチＹ１〜Ｙ７の測定濃度に基づいて、イエローの中間調に関する条件を補正する階調補正用のＬＵＴを作成する。他のマゼンタ、シアン、ブラックについても同様にする。そして画像形成時、この各色ごとのＬＵＴに基づき各色の階調補正（中間調制御）を行えばよい。なお、色順は任意でよい。

さて、本発明では、階調制御用パッチによる階調制御（中間調制御）の精度を維持し、濃度制御用パッチによる濃度制御は、再転写による濃度低下を防止して、濃度制御の精度を向上するために、階調制御用パッチの中間転写体への転写と、濃度制御用パッチの中間転写体への転写とで転写バイアス条件を異ならせた。

より詳しくは、階調制御用パッチについては、通常の画像形成時の転写に即した転写バイアス（本例では、前記したように３００Ｖ）として、中間調の階調制御の精度を維持した。

濃度制御用パッチについては、濃度制御用パッチを中間転写体に転写するときの転写バイアスを高く、その転写された濃度制御用パッチが像担持体に接するときの転写バイアスを低くすることにより、再転写による濃度低下を防止して、濃度制御の精度を向上した。

これを実施するために、図１に示すように、前記の制御装置１７に１次転写バイアス電源１５を接続し、制御装置１７により電源１５で発生する１次転写バイアスを制御して、電源１５から中間転写ドラム６の芯金に印加する１次転写バイアスを変更できるようにした。

本例において、制御装置１７で１次転写バイアス電源１５を制御して、濃度制御用パッチの転写時の転写バイアスを変更した場合（参考実施例）と、変更しない場合（比較例）とで、転写効率と再転写に影響されるパッチ濃度がどうなるかを評価する試験を行った。参考実施例および比較例１〜４の転写バイアス条件およびパッチ濃度等の結果を表１に示す。

表１に示されるように、本例では、中間転写ドラムへのパッチ転写時の１次転写バイアスが４００Ｖと高く、その中間転写ドラム上のパッチが感光ドラムに接触するときの転写バイアスが０Ｖと低くしたので、高い転写効率を維持しながら再転写を少なくでき、パッチ濃度の低下を防止することができた。

これに対し、比較例１では、パッチ転写時の１次転写バイアスと、中間転写ドラム上のパッチが感光ドラムに接触するときの転写バイアスがともに０Ｖ、比較例２では、同じく１次転写バイアスと中間転写ドラム上のパッチが感光ドラムに接触するときの転写バイアスがともに２００Ｖと、転写バイアスを低くしたので、いずれも、転写効率が低くパッチ濃度が低下した。

また比較例３では、１次転写バイアスとパッチが感光ドラムに接触するときの転写バイアスがともに４００Ｖ、比較例４では、パッチ転写時の１次転写バイアスと中間転写ドラム上のパッチが感光ドラムに接触するときの転写バイアスがともに６００Ｖと、転写バイアスが高いので、いずれも再転写の発生量が大きく、パッチの濃度低下が生じた。

以上のように、本例では、濃度制御用パッチの転写時の１次転写バイアスを高く、その中間転写ドラムに転写したパッチが感光ドラムに接触するときの転写バイアスを低くするように変更したので、転写効率を高く維持しながら再転写を少なくして、濃度低下のないパッチ濃度を検知することができる。したがってパッチ濃度検知により濃度制御を行うことにより、濃度制御の精度を向上することができる。

一方、階調制御については、階調制御用パッチについては再転写があっても問題がなく、したがって、本例では、階調制御用パッチの転写バイアスを通常の画像形成時の転写に即した条件として、中間転写体上に良好に階調制御用パッチを形成し、そのパッチ濃度を検知して階調制御をすることにより、階調制御（中間調制御）の精度を維持することができる。

実施例
本発明の一実施例について説明する。

本実施例は、参考実施例において、濃度制御用パッチを検知するタイミングを、濃度制御用パッチが感光ドラム１から中間転写ドラム６に転写された直後とし、一方、階調制御用パッチの濃度を検知するタイミングは、通常プリント時と同様、最終色の４色目のブラックの階調制御用パッチを中間転写ドラム６上に転写した後としたことが特徴である。本実施例のその他の点は参考実施例と同様である。

本実施例の効果を確認するための評価試験を、参考実施例に記載の画像形成装置を用いて行った。評価項目は、濃度制御用のイエローパッチについての再転写による濃度低下で、本実施例では、イエローパッチ濃度は中間転写ドラム６への転写直後に検知した。一方、比較例では、イエローパッチ濃度の検知は、最終色のブラックパッチを中間転写ドラム６に転写した直後とした。比較例の場合、イエローパッチは、中間転写ドラム６に転写してから濃度検知までに合計３回、感光ドラム１に接触している。

その結果、本実施例では、イエローパッチ濃度１．３２が得られたのに対し、比較例では、１．１８の低下したイエローパッチ濃度になった。

このように、濃度制御用パッチの濃度検知タイミングを、パッチが感光ドラム１から中間転写ドラム６に転写された直後とすることにより、再転写の発生を減らすことができ、これにより濃度制御の精度を一層向上することができる。

階調制御は、階調制御用パッチの転写バイアスを通常の画像形成時の転写に即した条件とすることにより、中間調制御の精度を維持することができる。

以上の実施例では、いずれも、像担持体に形成した複数色の濃度制御用パッチおよび階調制御用パッチを中間転写体に転写して、中間転写体に対向設置した濃度検知手段により、中間転写体上でパッチ濃度を検知する場合を示したが、転写ベルト等の転写材搬送体を有する画像形成装置において、パッチを転写材搬送体に転写して、転写材搬送体に対向設置した濃度検知手段により、転写材搬送体上でパッチ濃度を検知する場合にも、本発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。

さらに、本発明は、中間転写体もしくは転写材搬送体に対し複数の像担持体を並設したインライン方式の画像形成装置にも適用でき、複数の像担持体上に形成した複数色の濃度制御用パッチおよび階調制御用パッチを、中間転写体もしくは転写材搬送体に転写して、中間転写体もしくは転写材搬送体に対向設置した濃度検知手段により、中間転写体もしくは転写材搬送体上でパッチ濃度を検知する際にも、実施例と同様にすることにより、同様な効果を得ることができる。

本発明を適用し得る画像形成装置の一例を示す概略断面図である。図１の画像形成装置で使用する濃度センサを示す概略図である。パッチ濃度と反射率の関係を示す図である。濃度制御用のパッチを形成した中間転写ドラムを周方向に展開した状態を示す模式図である。パッチの現像バイアスと反射率の関係を示す図である。階調制御用のパッチを形成した中間転写ドラムを周方向に展開した状態を示す模式図である。転写バイアスと転写効率および再転写率との関係を示す図である。

符号の説明

１感光ドラム
４現像装置
６中間転写ドラム
１１濃度センサ
１５１次転写バイアス電源
１７制御装置

Claims

トナー像を担持する像担持体と、一次転写ニップで前記像担持体から転写を受けたトナー像を転写材に転写する中間転写体と、前記像担持体上から転写された前記中間転写体上のトナー像の濃度を検知する検知手段と、を有し、前記像担持体に第一の色のトナー像と第二の色のトナー像を形成可能であり、前記一次転写ニップにおいて前記中間転写体上に前記像担持体上から前記第一の色のトナー像の転写を受けた後に前記第一の色のトナー像に重ねて前記第二の色のトナー像の転写を受け、これらのトナー像を一括して転写材へ転写することが可能である画像形成装置において、
装置本体は濃度制御用トナー像と階調制御用トナー像を形成可能であり、
前記像担持体から前記中間転写体に前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記中間転写体上に転写された前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が前記一次転写ニップを一度も通過していない状態で前記第一の色の前記濃度制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成するトナー像の濃度を制御し、
前記像担持体から前記中間転写体に前記第一の色の前記階調制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記中間転写体上に転写された前記第一の色の前記階調制御用トナー像が前記一次転写ニップを通過した後の状態で前記第一の色の前記階調制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成する画像の階調を制御することを特徴とする画像形成装置。
トナー像を担持する像担持体と、転写材を担持搬送する転写材搬送体と、転写位置において前記像担持体から転写された前記転写材搬送体上のトナー像の濃度を検知する検知手段と、を有し、前記像担持体に第一の色のトナー像と第二の色のトナー像を形成可能であり、前記転写位置において前記転写材搬送体上の転写材上に転写された前記第一の色のトナー像に重ねて前記第二の色のトナー像の転写を受けることが可能である画像形成装置において、
装置本体は濃度制御用トナー像と階調制御用トナー像を形成可能であり、
前記像担持体から前記転写材搬送体に前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記転写材搬送体上に転写された前記第一の色の前記濃度制御用トナー像が前記転写位置を一度も通過していない状態で前記第一の色の前記濃度制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成するトナー像の濃度を制御し、
前記像担持体から前記転写材搬送体に前記第一の色の前記階調制御用トナー像が転写される場合、前記検知手段は前記転写材搬送体上に転写された前記第一の色の前記階調制御用トナー像が前記転写位置を通過した後の状態で前記第一の色の前記階調制御用トナー像の濃度を検知し、装置本体は前記検知手段からの検知結果に基づいて前記像担持体に形成する画像の階調を制御することを特徴とする画像形成装置。
前記濃度制御用トナー像の濃度の検知結果に基づいて前記像担持体に形成するトナー像の濃度を制御した後に、前記階調制御用トナー像の濃度を検知することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。