JP4375056B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、基準パターン像の検出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置において、前記基準パターン像を形成するトナーの消費量を抑制する方法及び該基準パターン像による記録シートの汚れを低減させる技術に関する。

特開平９−３２９９２３号公報 特開２００２−２４４３７１号公報

現在、画像形成装置による出力画像の画質は目覚ましく向上しており、これにより、ユーザの画質変動に対する要求は一段と厳しくなってきている。そのため、出力画像へ何ら影響を与えずに画質を調整することが必要とされている。その一方で、ジョブの処理時間に対する要求も強く、特に出力枚数が多いジョブにおいてはジョブの途中に画質調整を行うことがあるため、この画質調整により画像形成装置の生産性を低下させることは避けなければならない。

画像形成装置の中では静電プロセスを用いる電子写真方式を適用しているものが、一般的に画質変動が大きい。この画質変動で特に問題となるのは、カラー画像では、各色トナー像の位置ずれ、色再現や階調性であり、白黒画像では、画像濃度やカブリ等である。そして、これら画質変動は、主として静電プロセスの画質再現性が温度・湿度等の環境条件や経時劣化等により影響を受けやすいために発生する。

このような画質変動を解決するための方法としては、中間転写体の表面に多階調の基準パターン像を形成させ、この基準パターン像をフォトセンサにより検出し、画像形成プロセスの制御に利用する方法がある(特開平９−３２９９２３)。この方法においては、中間転写体の表面に形成されている基準パターン像をフォトセンサにより検出するので、中間転写体の転写特性を反映させた状態で画質を調整することができる。しかし、この調整方法には主として以下の２つの問題がある。

まず、画質調整には基準パターン像を中間転写体表面に形成するため、画像出力以外の目的でトナーを消費すると共に、中間転写体表面の基準パターン像を清掃回収するためのクリーニングシステムが必要となり、画像形成装置への負荷が大きくなってしまう。

次に、通常の画像出力における転写では中間転写体と転写ロールとの間に記録シートを搬送し、中間転写体表面の画像を記録シートへ転写するので中間転写体表面の画像により転写ロールが汚染されることはない。しかし、フォトセンサにより中間転写体表面の基準パターン像を検出している時は中間転写体と転写ロールとの間に記録シートが介在しないため、中間転写体表面の基準パターン像が転写ロールへ転写されることにより汚染され、通常の画像出力時において記録シート裏面に汚れを発生させてしまう。そのため、転写ロールを必要に応じ中間転写体と接触しない位置へ待機させるリトラクト機能、又は転写ロール用のクリーナが必要となるという問題がある。

これらの問題を解消するものとして、従来数センチメートルのサイズを要していた基準パターン像を数ミリメートル以下とし、フォトセンサを構成する受光素子の視野領域をレンズとマスクを利用することにより数ミリから数百マイクロメートルに限定した電子写真方式の画像形成装置がある(特開２００２−２４４３７１号公報)。この画像形成装置では基準パターン像を小さくすることにより、画像出力以外、すなわち画像調整におけるトナーの消費を抑制することができ、クリーニングシステムへの負荷を低減することができる。しかし、小さい基準パターン像を適用した場合であっても、中間転写体の表面に形成されている基準パターン像が転写ロールへ転写され、記録シート裏面の汚れの原因となりうる。そのため、この基準パターン像が転写ロールを通過する際には、通常の画像出力時とは逆の極性の転写バイアス電圧を印加し、転写ロールへの基準パターン像の転写を防止しているが、環境の変化や経時劣化等が甚だしくなると、転写ロールの汚染を完全に防止することは難しい。また、小さい基準パターン像を適用しているため、画質調整時にはこの基準パターン像を高精度で検出する必要がある。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、画質調整の際、中間転写体表面に形成される基準パターン像のクリーニングを省略することにより、画像形成装置の生産性を低下させることなく画質調整を実施することができる画像形成装置を提供することにある。

更には、中間転写体表面に形成された基準パターン像を正確に検出することにより、高精度な画質調整を行うことができる画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、画像データ信号に応じた画像を形成する作像手段と、この作像手段へ信号を送り基準パターン像を基準パターン像受像体に形成させる基準パターン像制御部と、発光素子及び受光素子から形成され、前記基準パターン像を読み込む検出手段と、この検出手段から送られる検出信号を抽出する検出情報抽出部と、この検出情報抽出部から送られる情報に応じ作像手段における作像条件を補正する制御部とから構成され、所定のタイミングで前記基準パターン像の検出動作を実行する画像形成装置において、前記基準パターン像はその中心部に所定の濃度を有し、該基準パターン像の中心部から外側に向け濃度が低くなるように形成されていることを特徴とするものである。

このような本発明の画像形成装置において、前記作像手段は、インクジェット方式又は電子写真方式を用いた画像形成装置に用いられている作像手段を適用することが好ましい。インクジェット方式であれば、画像読取部で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータなどで作成された原画像信号を入力する画像処理部と、この入力された原画像信号を各色の画像情報に分解し、この画像情報に応じた各色のインクを記録シートへ噴射させるものである。そして、電子写真方式であれば、原稿から読み取られた、或いは外部のコンピュータなどで作成された原画像信号を入力する画像処理部と、この入力された原画像信号を各色の画像情報に分解した後、変調されたレーザ光線をラスタ照射させるＲＯＳ(レーザ出力部)と、接触帯電器に一様帯電され、その表面へレーザ光線がラスタ照射される各色感光体とから構成されるものである。

前記基準パターン像制御部は、画質調整が必要となった際、前記作像手段へ基準パターン像を前記基準パターン像受像体上へ形成させるための画像データ信号を送るように設定しなければならない。そして、前記基準パターン像の形成位置は前記基準パターン像受像体上の検出手段の読み込み位置に対応していなければならない。

基準パターン像受像体上に形成された基準パターン像を検出する前記検出手段は、発光素子と受光素子とを組み合わせ、基準パターン像を発光素子により照射した際に、受光素子へ基準パターン像からの反射光を入射できる位置に配置されているものであればよい。

前記基準パターン像が形成される前記基準パターン像受像体は、画像を出力する際、その画像を形成するトナー像が記録シートへ転写されるまでに経る画像形成装置の構成機器で、前記検出手段が設置可能なものを適宜選択し、適用することが好ましい。例えば、タンデム型のカラー電子写真方式の画像形成装置において、感光体ドラムを該基準パターン像受像体とするのであれば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック各色の感光体ドラム上に前記基準パターン像を形成し、各感光体ドラムに前記検出手段を配設することにより該基準パターン像を検出する構成とすればよい。前記感光体ドラムの他、中間転写体ドラム、中間転写体ベルト、または転写ロールを前記基準パターン像受像体として適用することが可能である。

前記検出情報抽出部は、前記検出手段により検出された出力信号の間隔や出力値より演算処理を行い、前記基準パターン像受像体上に形成された基準パターン像を検出できるものである。そして、それら検出結果を制御部へ送るものでなければならない。

前記基準パターン像はその中心部から外側へ向けその濃度が低くなるように形成され、その濃度が低くなる向きは該基準パターン像の形状を形成している辺に垂直であればよい。従って、その向きは中間転写体の進行方向(以下「プロセス方向」という)に対し平行、直角或いは角度を有していても差し支えなく、前記基準パターン像の形状に応じ適宜設定される。また、前記基準パターン像受像体に形成される前記基準パターン像を目立たなくするという観点から、その濃度は四方に向け低くなるように形成されていることが好ましい。例えば、前記基準パターン像が多角形である場合には、該基準パターン像の形状を形成している辺に垂直、且つ各辺から外側へ向けその濃度が低くなるように形成されていることがよい。更に、この濃度は段階的又は連続的な濃度勾配をもって低くなるように形成することもでき、後者の場合、前記基準パターン像の端部は濃度がゼロとなるように形成することが好ましい。これにより前記基準パターン像受像体表面に形成される前記基準パターン像を一段と目立たなくすることができる。

検出の精度を向上させるためには前記検出動作において前記基準パターン像を正確に検出することが重要となる。該基準パターン像を前記検出手段により読み込む際、前記発光素子により前記基準パターン像受像体表面に形成されている前記基準パターン像は照射され、前記受光素子へ向け該基準パターン像からの反射光が入射される。この際、前記基準パターン像の周辺より検出に不要な反射光も前記受光素子へ入射されており、この不要な反射光まで前記検出手段により検出した場合、その検出信号にノイズが入り、検出精度が低下してしまう。そこで、前記不要な反射光を遮り、前記受光素子の前面に視野領域を制限するマスクを設けるとよい。このマスクにより、検出に必要となる反射光だけを前記受光素子に入射させ、小さい前記基準パターン像を狭い前記受光素子の視野領域により検出することができ、該基準パターン像を形成するためのトナー量を節約することが可能となる。従って、前記基準パターン像がその中心から外側に向け濃度が低くなるように形成されていることと、このマスクの作用との相乗効果により、前記基準パターン像受像体表面に形成される前記基準パターン像をより一層目立たなくすることが可能となる。

前記検出動作は前記基準パターン像の前記基準パターン像受像体表面への形成、該基準パターン像の検出手段による検出、そして、前記基準パターン像受像体表面の前記基準パターン像のクリーニングの３つの動作を順に実施し終了する。前記基準パターン像の形成及び検出は画質変動を調整するためには不可欠であり、省略することはできない。そこで、前述のように、前記基準パターン像の中心部から外側へ向けその濃度が低くなるように形成することにより、前記基準パターン像受像体表面に形成されている該基準パターン像を目立たなくすることができる。例えば、前記基準パターン像が中間転写手段を経て記録シートへ転写された場合や該基準パターン像が中間転写手段から転写ロールへ転写され、前記記録シート裏面に転写された場合であっても、該記録シートへ転写された前記基準パターン像を目立たなくすることができる。つまり、前記中間転写手段或いは前記転写ロールに形成されている前記基準パターン像をクリーニングにより除去する必要はなくなり、前記検出動作におけるクリーニングを省略することが可能となる。その結果として、画像形成装置の生産性を低下させずに前記検出動作を実施することができる。

以上のように構成される本発明の画像形成装置によれば、画質調整の際、中間転写体表面に形成される基準パターン像のクリーニングを省略することにより、画像形成装置の生産性を低下させることなく画質調整を実施することが可能となる。

また、中間転写体表面に形成された基準パターン像を正確に検出することにより、高精度な画質調整を行うことが可能となる。

以下添付図面に基づいて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。

図１は、本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。本構成図は、接触帯電器で感光体表面を帯電した後、レーザ光線の照射により静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーにより現像するゼログラフィエンジンをイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色について備えたタンデム型のカラー電子写真方式の画像形成装置のＩＯＴ（イメージアウトプットターミナル：画像出力部）の概要が示されている。尚、図中では画像形成装置の画像読取部や画像処理部などは省略している。

この画像形成装置のＩＯＴは、図中矢印Ａの方向にて回転する４つの感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、この各感光体の表面を帯電する接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋと、帯電された各感光体表面を各色の画像情報に基づいて変調された露光光により露光し、各感光体上に静電潜像を形成するＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、各感光体上の静電潜像を各色現像剤で現像して感光体上にトナー像を形成する現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋと、感光体上の各色トナー像を中間転写体ベルト６に転写する一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、中間転写体ベルト６上のトナー像を記録シートＰに転写する二次転写器７と、記録シートＰに転写されたトナー像を定着する定着器９と、記録シートＰを収納する用紙トレイＴと、各感光体の表面をクリーニングするクリーナ(図示せず)と、各感光体表面の残留電荷を除去する除電器(図示せず)と、中間転写体ベルト６表面に転写された位置ずれ検出用基準パターン像及び濃度誤差検出用基準パターン像を検出するフォトセンサ１０と、中間転写体ベルト表面をクリーニングするベルトクリーナ８とから構成されている。

本構成図に示されている画像形成装置における画像形成動作としては、先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られた原画像信号、或いは外部のコンピュータ（図示せず）などで作成された原画像信号は画像処理部（図示せず）に入力される。この入力画像信号は、各色の画像情報に分解された後、ＲＯＳ（レーザ出力部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに入力され、レーザ光線Ｌが変調される。そして、この変調されたレーザ光線Ｌは、接触帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより一様帯電された感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの表面に照射される。この各感光体表面にレーザ光線Ｌがラスタ照射されると、各感光体上にはそれぞれ入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。続いて、各色現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋにより各感光体上の静電潜像がトナーにより現像され、各感光体上にトナー像が形成される。各感光体上に形成されたトナー像は、各一次転写器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより中間転写体ベルト６に転写される。この中間転写体ベルト６へトナー像の転写が終了した各感光体は、クリーナにより表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、除電器により残留電荷が除去される。

次に、中間転写体ベルト６上のトナー像は、二次転写器７により、用紙トレイから送られてくる記録シートＰ上に転写された後、定着器９により記録シートＰ上に転写されたトナー像が定着され所望の画像が得られる。記録シートＰ上へのトナー像の転写が終了した中間転写体ベルトは６、ベルトクリーナ８により表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、温度・湿度などの環境条件や経時劣化などの影響により、画像濃度、各色トナー像の位置ずれ、色再現及び階調性やカブリといった画像変動が起こる。そのため、記録シートＰへの画像出力前、或いは出力待機中に画像変動に対して補正を行う必要がある。その方法としては、まず、中間転写体ベルト６上に、基準パターン像を形成する。そして、各基準パターン像をフォトセンサ１０により検出し、制御部へ出力信号を送る。更に、この出力信号から得られた検出結果より、必要に応じ、画像の補正を行っている。

図２は、図１に示されているカラー画像形成装置における、画像の補正の流れを示しているブロック図である。感光体１を接触帯電器２で帯電し、基準パターン像制御部１１から出力される基準パターン像信号に応じてＲＯＳ３で感光体１を露光することで静電潜像を形成し、現像器４により現像した後、中間転写体ベルト６に基準パターン像を転写する。そして、中間転写体ベルト６上に転写された基準パターン像をフォトセンサ１０で読み込む。

検出情報抽出部１２は、フォトセンサ１０から出力される信号より、基準パターン像の情報を検出し、制御部１００は、検出情報抽出部１２から送られる検出情報に応じてＲＯＳ３のレーザパワーを制御して画像を補正する。また、制御部１００は、フォトセンサ１０から出力される出力信号に応じて、ＲＯＳ３の書き込みタイミングを制御し、画像形成位置を補正する。

図３は、本実施例において適用される基準パターン像Ｄ₁と、基準パターン像Ｄ₁の主走査方向及び副走査方向の濃度分布を示している図である。基準パターン像Ｄ₁は横３．８ｍｍ、縦３．３ｍｍの大きさで、その中心部には横１．８ｍｍ、縦１．３ｍｍの網点カバレッジ：Ｃｉｎ＝６０％の濃度を有する領域がある。この中心部の外側には幅１．０ｍｍ内で網点カバレッジＣｉｎの値が６０％から０％まで連続的に変化する領域があり、基準パターン像Ｄ₁は所定の濃度を有する中心部の領域と、その外側の濃度が連続的に変化している領域とから構成されている。本図において、濃度が連続的に変化している領域は網点により一定の濃度を有するが如く示されているが、実際には基準パターン像Ｄ₁の脇に配置されている主走査方向及び副走査方向の濃度分布を示しているグラフのような濃度分布を有している。また、基準パターン像Ｄ₁の端部は濃度がゼロとなっており、中間転写体ベルト６上に基準パターン像Ｄ₁が形成された場合、その輪郭だけではなく、全体が目立ち難いものとなっている。

本実施例と従来との基準パターン像の配列を示しているのが図４である。図４(ａ)には図３に示されている基準パターン像Ｄ₁が、そして図４(ｂ)には従来の基準パターン像Ｄ₂が示されており、それぞれブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に配列されている。基準パターン像Ｄ₁の各色基準パターン像の間隔は、ブラックとイエローとが１３ｍｍ、イエローとマゼンタ及びマゼンタとシアンとがそれぞれ１．３ｍｍとなっている。一方、基準パターン像Ｄ₂は各色基準パターン像の間隔が１５ｍｍ、３．３ｍｍ、３．３ｍｍとなっている。これは、基準パターン像Ｄ₂が基準パターン像Ｄ₁のような濃度が連続的に変化している領域を持たないためであり、基準パターン像Ｄ₂の各色基準パターン像の間隔は基準パターン像Ｄ₁での所定の濃度を有する中心部の領域の間隔と等しくなっている。

尚、図３及び図４において示されている基準パターン像Ｄ₁は濃度誤差検出用基準パターン像であるが、位置ずれ検出用基準パターン像についても所定の濃度を有する中心部の領域の外側に濃度が連続的に変化している領域を設けることにより、目立ち難くすることができる。

図５は、本実施例におけるフォトセンサ１０の概略構成図である。このフォトセンサ１０は、照明手段と、受光光学系と、受光素子とから構成されている。この照明手段は、２つのＬＥＤ１０ａ、１０ｂから成る。そして、受光光学系は、レンズ１０ｃと、マスク１０ｅとから構成されている。本図において、左右方向が主走査方向である。また、図６は、フォトダイオード１０ｄからの出力信号が検出情報抽出部１２で処理される流れを示すブロック図であり、ＡＭＰと、ピーク検出回路と、アンダーピーク検出回路と、２つのサンプル＆ホールド回路とから構成され、各回路からの出力信号は、図２における制御部１００へ送られる。

フォトセンサ１０で濃度誤差を検知するためには、図４(ａ)で示されているブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの順に並ぶ基準パターン像Ｄ₁を照明手段により照射する必要がある。しかし、ブラックの基準パターン像からの反射光と、イエロー、マゼンタ、シアンの基準パターン像からの反射光とは、反射光の種類が異なる。そのため、これら２種類の反射光をひとつの受光素子(フォトダイオード１０ｄ)で検知するには、この受光素子へそれぞれの反射光が入射し得る位置から前記基準パターン像を照射しなければならず、照射する基準パターン像に応じ、２つの照明手段を使い分けている。

受光光学系のレンズ１０ｃは、２種類の反射光のうち、１つの反射光については、フォトダイオード１０ｄの受光面上に、反射光を結像させられるような配置となっている。しかし、反射光をフォトダイオード１０ｄへ入射させる際には、その受光面上に反射光を結像させるか結像させないかに限らず、位置ずれ検出や濃度誤差検出に不要な反射光も入射してしまう。そのため、この不要な反射光を遮り、それぞれの検出に有効な反射光の成分だけをフォトダイオード１０ｄ受光面上へ導く必要がある。そこで、フォトダイオード１０ｄの直前には、フォトダイオード１０ｄ受光面の視野領域を規制するマスク１０ｅが設けられている。そして、このマスク１０ｅは、迷光防止のため、黒色としている。この受光光学系を構成するレンズ１０ｃとマスク１０ｅにより、何れの反射光を入射させる場合であっても、フォトダイオード１０ｄ受光面の視野領域をほぼ等しくすることが可能となっている。また、マスク１０ｅにより検出に有効な反射光の成分だけがフォトダイオード１０ｄ受光面へ入射させており、検出精度を向上させることができる。

基準パターン像からの反射光がフォトダイオード１０ｄの受光面上に投影されると、フォトダイオード１０ｄはこの反射光量、すなわち基準パターン像の濃淡に応じた電流を出力する。図６に示すように、フォトダイオード１０ｄから出力された電流は、ＡＭＰ２０で電流電圧変換／増幅された後、センサ出力信号として制御部(図示せず)、ピーク検出回路２１、アンダーピーク検出回路２３、及び、２つのサンプル＆ホールド回路２２、２４に供給される。

ピーク検出回路２１では、センサ出力信号の最大位置を検出し、ピーク検出信号としてサンプル＆ホールド回路２２に供給するとともに、制御部に出力される。このピーク検出回路２１を用い、センサ出力信号の最大位置を検出することで、濃度誤差検出用基準パターン像の濃度検出が可能となる。そして、制御部では、このピーク検出信号をもとに濃度誤差を補正している。

サンプル＆ホールド回路２２では、ピーク検出回路２１から出力されるピーク検出信号をトリガとして、ＡＭＰ２０から出力されるセンサ出力信号をホールドする。これにより、センサ出力信号の最大値がホールドされ、ホールド信号として、制御部に出力される。制御部では、この最大値のホールド信号をもとに濃度誤差を計算し、画像濃度が補正されている。

アンダーピーク検出回路２３では、センサ出力信号の最小位置を検出し、アンダーピーク検出信号としてサンプル＆ホールド回路２４に供給する。サンプル＆ホールド回路２４では、アンダーピーク検出回路２３から出力されるアンダーピーク検出信号をトリガとして、ＡＭＰ２０から出力されるセンサ出力信号をホールドする。これにより、センサ出力信号の最小値がホールドされ、アンダーピークホールド信号として、制御部に出力される。制御部では、この最小値のホールド信号をもとに濃度誤差を計算し、画像濃度が補正されている。尚、ＡＭＰ２０、ピーク検出回路２１、アンダーピーク検出回路２３、サンプル＆ホールド回路２２、２４は、一般的な電気回路を適用すればよく、それらの説明は省略する。

フォトダイオード１０ｄからの出力信号により基準パターン像の濃度を検出するには、基準となる出力信号と基準パターン像より検出される出力信号とを比較しなければならない。そのため、基準光をフォトダイオード１０ｄへ入射させる場合と基準パターン像からの反射光を入射させる場合とで切換えが可能な手段が必要となる。そこで、フォトセンサ１０には、図７に示されているようなシャッター１０ｆが、中間転写体ベルト６に対面するフォトセンサ１０の筐体に摺動可能な状態で取り付けられている(図５)。本図は、シャッター１０ｆをＬＥＤ側から見た平面図である。このシャッター１０ｆには、測定用窓１０ｇと、センサの出力電圧の基準を得るための基準板１０ｈが設けられている。そして、フォトダイオード１０ｄへ入射させる反射光に応じ、図中の矢印方向に駆動装置(図示せず)により移動する機構を備えている。シャッター１０ｆは、通常閉じた状態において基準板１０ｈが受光系光軸上に配置されるような位置にあり、基準パターン像測定時のみシャッター１０ｆが開き測定用窓１０ｇが受光系光軸上に配置されるように移動する。

次に本実施例における濃度検出動作は、図８に示されているフローチャートのようになる。先ず、ステップＳ１において、図４（ａ）に示した濃度誤差検出用基準パターン像Ｄ₁を中間転写体ベルト上に形成し、次に、ステップＳ２において、フォトセンサ１０により基準パターン像を測定する。その後、ステップＳ３において、フォトダイオード１０ｄの検出信号をもとに検出情報抽出部１２にてサンプル＆ホールド回路から出力されたホールド信号から、基準パターン像の濃度誤差を制御部１００で計算する。

基準パターン像の濃度誤差は、図９に示されている濃度誤差検出用基準パターン像測定時のタイミングチャートから計算して求められている。図９において、上からフォトセンサ１０のシャッター１０ｆの動作信号、フォトセンサ１０のＬＥＤ１０ａ、１０ｂの点灯信号、センサ出力信号、ピーク検出信号、ピークホールド信号、アンダーピーク検出信号、アンダーピークホールド信号の各波形が示されている。

図９に示されているように、濃度測定は、まず、シャッター１０ｆを閉じ、ＬＥＤ１０ａ、１０ｂが消灯した状態から開始される。基準パターン像がセンサの測定位置を通過する前にシャッターを開いた後、ＬＥＤ１０ａを点灯させる。この時、センサ出力信号は中間転写体ベルト６からの反射光に応じた電圧値にて出力される。その後、ブラックの基準パターン像の通過により、センサの出力電圧は、ブラックのトナー量に対応して減少するパルス状の波形となる。この際、図６に示されているように、アンダーピーク検出回路２３により、センサ出力信号の最小値が検出され、アンダーピーク検出信号が出力される。サンプル＆ホールド回路２４では、アンダーピーク検出回路２３から出力されるアンダーピーク検出信号の立上がりパルスをトリガとして、ブラックのトナー量に対応したセンサ出力信号の最小値をホールドすることにより、ブラックの濃度電圧（Ｖｋ）が測定される。次に、ブラックの基準パターン像通過後、センサ出力信号は、再び、中間転写体ベルトからの正反射光に応じた電圧値を示すこととなり、この値をベルト面電圧（Ｖｂｅｌｔ）として測定する。そして、このベルト面電圧測定後、ＬＥＤ１０ａを消灯すると共に、ＬＥＤ１０ｂを点灯することにより、センサ出力信号は０Vとなる。

その後、イエローの基準パターン像の通過により、センサの出力信号は、イエローのトナー量に対応したパルス状の波形となる。この際、ピーク検出回路により、センサ出力信号の最大値が検出され、ピーク検出信号が出力される。サンプル＆ホールド回路２２では、ピーク検出回路２１から出力されるピーク検出信号の立上がりパルスをトリガとして、イエローのトナー量に対応したセンサ出力信号の最大値をホールドすることにより、イエローの濃度電圧（Ｖｙ）が測定される。以後、同様にして、マゼンタ、シアンの基準パターン像の通過により、マゼンタの濃度電圧（Ｖｍ）、シアンの濃度電圧（Ｖｃ）を測定する。

すべての基準パターン像がセンサの測定位置を通過した後、シャッター１０ｆは閉じられる。これにより、センサ出力信号は、シャッター１０ｆの基準板１０ｈからの反射光に対応した電圧値が出力され、これをセンサの基準板出力電圧（Ｖｒｅｆ）として測定する。 その後、ＬＥＤ１０ｂは消灯され、１回の基準パターン像測定動作を終了する。

画像濃度の計算は、ブラックと、カラー(ＣＹＭ)でその計算方法が異なる。ブラックの画像濃度は、中間転写体ベルト６の非画像面に対する相対値を
画像濃度：Ｄｋ＝ Ｖｋ ／ Ｖｂｅｌｔ
と定義し、計算する。それに対し、カラー（ＣＹＭ）の画像濃度は、基準板１０ｈの出力に対する相対値を
画像濃度：Ｄｎ＝(( Ｖｎ平均値 ) / Vref )
ただし、ｎ＝トナー色（ｃ、ｙ、ｍ）
定義し、計算する。

このように、画像濃度として中間転写体ベルト６面、或いは基準板１０ｈの出力に対する相対値を用いる理由は、センサの汚れや、経時変化、温度変化によりＬＥＤ光量やＰＤ感度などの変動が生じても、基準パターン像の濃度を高精度に測定するためである。このようにして、図８のステップＳ３で、基準パターン像の画像濃度が計算され、ステップＳ４で予め決められている濃度目標値と、計算された画像濃度との誤差が計算される。

図８のステップＳ５における、ＲＯＳレーザーパワーの補正量：ΔＬＰは、
レーザーパワーの補正量：ΔＬＰ＝ΔＤｎ ／ Ａｎ
ただし、ｎ＝トナー色（ｋ、ｃ、ｙ、ｍ）
で求められる。ここで、ΔＤｎはステップＳ４で求めた、基準パターン像の濃度誤差、Ａｎはレーザーパワーと基準パターン像の画像濃度との対応関係を示す係数である。この係数は、予め実験などにより求めておく。

次に、ステップＳ６で、基準パターン像形成時のレーザーパワーから、ステップＳ５で求めたレーザーパワーの補正量：ΔＬＰを減じることにより、レーザーパワーの設定値を補正する。この際得られたレーザーパワー設定値は、出力画像形成時のレーザーパワーとしてＲＯＳ３に供給され、１回の濃度誤差補正の動作が終了する。以上のように、濃度誤差補正の動作を定期的に繰り返すことにより、出力画像濃度が一定に保たれる。

上記の実施形態では、ＩＯＴが、感光体、接触帯電器、ＲＯＳ、現像器からなるゼログラフィエンジンをイエロー、マゼンタ、シアン、黒各色毎に備え、感光体上トナー像を中間転写体ベルト上に一次転写した後、用紙に転写、定着する方式のカラー電子写真方式の例について説明した。しかし、本発明の適用範囲は、この実施形態に限定されるものではない。例えば、中間転写体ベルトの代わりに用紙搬送ベルトを用い、感光体上のトナー像を用紙搬送ベルトで搬送される用紙上に直接転写する方式のものや、ベルト状、又は、ドラム状感光体に各色毎に設けられた、帯電器、露光器現像器により、感光体上で各色トナー像を重ねあわせる方式の画像形成装置であっても、同様の効果を発揮することができる。或いは、黒単色の画像形成装置であっても、同様の効果を発揮することができる。また、露光装置としては、ＲＯＳに限らずＬＥＤアレイを用いたものでもよい。

また、上記実施形態では、基準パターン像の形成は中間転写体ベルト上としたが、画像形成装置の構成に応じて、感光体上、用紙搬送ベルト上、用紙上の何れに形成してもよい。そして、基準パターン像の形成場所に応じ、フォトセンサの構成を、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどを用いるものとしてもよい。

更に、上記実施形態では、濃度誤差の補正量としてレーザーパワー設定値を用いる例を示したが、これは単なる一例で、本発明の適用範囲は、この実施形態に限定されるものではなく、出力画質の調整が行えるものであればどのような補正量であっても構わない。例えば、帯電器の帯電電圧設定値や現像バイアス設定値、トナー供給量、入力画像信号の変換テーブルの係数などを用いても良い。また、これらの操作量を複数用いて制御しても良い。

続いて、本実施例において、基準パターン像が中間転写体ベルト上に形成されるタイミングについて説明する。

例えば、ジョブの枚数として数十枚から数百枚単位の画像を処理する際、ジョブ開始直後からジョブ終了までの過程において、画像形成装置内の温度や湿度が変化することは十分考えられる。そのため、画質再現性が温度や湿度等の環境条件により影響を受け易い電子写真方式の画像形成装置でこの数十枚から数百枚単位の枚数を連続して出力する場合、ジョブ処理中の画像形成装置内の環境変化により、ジョブ開始直後に出力された画像とジョブ終了間際に出力された画像との間に、画質変動による差が生じてしまうことがある。この画質変動を是正させるには、ジョブ処理中に画像調整を行う必要があり、この画像調整を行うタイミングは２つある。

まず１つは、ジョブ処理中にジョブを中断し、中間転写体ベルト上に基準パターン像を形成し画質調整を行った後、ジョブを再開するものである。この場合、画質調整終了後、中間転写体ベルト上に形成されている基準パターン像をベルトクリーナによりクリーニングし、中間転写体ベルトから除去しなければ、画像出力時、中間転写体ベルト上に残っている基準パターン像が出力画像と共に記録シートへ転写されてしまう。ところが、本実施例における基準パターン像は図３に示されているように、所定の濃度を有する中心部の領域と、その外側の濃度が連続的に変化している領域とから構成され、更にその領域の端部の濃度がゼロとなっており、基準パターン像の輪郭だけではなく、全体が目立ち難いものとなっている。そのため、画像調整終了後クリーニングをせず画像形成動作を開始し、基準パターン像を出力画像と共に記録シートへ転写しても、出力画像内の基準パターン像は目立たず、視認できるものではない。従って、本タイミングで画質調整を行う場合、一度ジョブを中断し、中間転写体ベルト上に基準パターン像を形成する時間が直接ジョブの処理時間に影響するが、画像形成装置のクリーニングシステムへの負荷は低減することができる。

もう１つは、出力画像間の非画像エリア(以下「インターイメージ部」という)に基準パターン像を形成し、ジョブ処理中に画像形成と画像調整とを並行して行うものである。この場合、基準パターン像は中間転写体ベルト上に転写されている出力画像間に形成されるため、記録シートではなく二次転写器７(図１参照)に転写される。従って、図１０に示されているように、中間転写体ベルト上に基準パターン像Ｄ₁が形成された後の記録シートＰは、二次転写器７の回転周期の間隔を空けてその裏面へ基準パターン像Ｄ₁(図中点線にて表示)が形成されることになる。しかし、本実施例における基準パターン像Ｄ₁は図３に示されているように、その全体が目立ち難くいものとなっているため、記録シートＰ裏面へ転写されても目立たず、視認できるものではない。従って、インターイメージ部に基準パターン像を形成する場合、記録シートＰ裏面に基準パターン像Ｄ₁が転写されたとしても何ら問題はないので、二次転写器７にクリーナを装備する必要はない。更には、ジョブ処理中にジョブを中断する必要もないので、生産性を損なわずに画像調整を行うことが可能である。

最後に、上記実施形態では、濃度制御用基準パターンを網点カバレッジ：６０％の１種類としたがこれは一例に過ぎず、本発明の適用範囲は、この実施形態に限定されるものではなく、網点カバレッジ：Ｃｉｎの値は、画像形成装置に合せ任意に選択可能である。そして、異なるＣｉｎの値の２種類以上のパターンを用いても構わない。また、基準パターンのサイズ、グラデーションの幅も、この実施形態に限定されるものではなく、画像形成装置の想定されるレジズレ量に合わせて、サイズやグラデーションの幅を変更しても構わない。更に、網点カバレッジ：Ｃｉｎの値が異なる場合、例えば、高Ｃｉｎになるほどグラデーションの幅を広くするなど、Ｃｉｎの値に応じてグラデーションの幅を変更しても構わない。更にまた、基準パターンの形状も図４（ａ）に示したパターンに限定されるものではなく、非線型的にＣｉｎの値を変えても差し支えない。

例えば、図１１に示すように、所定の濃度を有する中心部の領域とその外側の濃度が段階的に変化している領域とから構成される基準パターン像を用いてもよい。この基準パターン像Ｄ₁は、その中心部に横１．８ｍｍ、縦１．３ｍｍの網点カバレッジ：６０％の濃度を有する領域がある。そして、その外側の幅０．５ｍｍの網点カバレッジ：４０％の領域と、更にその外側の幅０．５ｍｍの網点カバレッジ：２０％の領域とから構成されており、大きさは横３．８ｍｍ、縦３．３ｍｍとなっている。このように基準パターン像Ｄ₁の濃度を中心部から外側へ向け段階的に変化させても、その濃度を中部から外側へ向け連続的に変化させた場合と同様の効果が得られ、中間転写体ベルト６上に形成された場合、目立ち難くすることが可能である。

本発明が適用される電子写真方式を用いたカラー画像形成装置の概略構成図である。 図１の画像形成装置における画像補正の流れを示しているブロック図である。 本発明に適用される基準パターン像を示している図である。 本発明に適用される基準パターン像と従来の基準パターン像との配列を示している図である。 フォトセンサの概略構成図である。 ＡＭＰと、ピーク検出回路と、アンダーピーク検出回路と、２つのサンプル＆ホールド回路とから構成される検出情報抽出部におけるフォトダイオードからの出力信号の流れを示すブロック図である。 シャッターの構成図である。 画像濃度制御動作のフローチャートである。 濃度誤差検出用基準パターン像測定時のタイミングチャートである。 インターイメージ部へ基準パターン像を形成した場合において、記録シート裏面に基準パターン像が転写されている状態を示している図である。 本発明に適用される基準パターン像の変形例を示している図である。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ・・・感光体、２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ・・・接触帯電器、３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ・・・ＲＯＳ（レーザ出力部）、４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ・・・現像器、５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ・・・一次転写器、６・・・中間転写体ベルト、７・・・二次転写器、８・・・ベルトクリーナ、９・・・定着器、１０・・・フォトセンサ、１０ａ、１０ｂ・・・ＬＥＤ、１０ｃ・・・レンズ、１０ｄ・・・フォトダイオード、１０ｅ・・・スリット、１０ｆ・・・シャッター、１０ｇ・・・測定用窓、 １０ｈ・・・基準板、１１・・・基準パターン像制御部、１２・・・検出情報抽出部、１００・・・制御部、Ｄ₁、Ｄ₂・・・基準パターン像

Claims (4)

1. 画像データ信号に応じた画像を形成する電子写真方式の作像手段と、
   この作像手段へ信号を送り基準パターン像を感光体、中間転写手段、用紙搬送ベルト又は転写ロールである基準パターン像受像体における出力画像間となる部分に形成させる基準パターン像制御部と、
   発光素子及び受光素子から構成され、前記基準パターン像受像体に形成される前記基準パターン像を読み込む検出手段と、
   この検出手段から送られる検出信号を抽出する検出情報抽出部と、
   この検出情報抽出部から送られる情報に応じて前記作像手段における作像条件を補正する制御部とから構成され、
   所定のタイミングで前記基準パターン像の検出動作を実行する画像形成装置において、
   前記基準パターン像はその中心部に所定の濃度を有し、該基準パターン像の中心部から外側へ四方に向け濃度が低くなるように形成され、
   且つ、前記作像手段は前記基準パターン像受像体上に形成された前記基準パターン像のクリーニングをすることなく画像形成動作を行い、
   且つ、前記検出手段の前記受光素子前面に視野領域を制限するマスクを設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記基準パターン像はその中心部から外側に向け段階的な濃度勾配をもって濃度が低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記基準パターン像はその中心部から外側に向け連続的な濃度勾配をもって濃度が低くなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 前記基準パターン像はその端部の濃度がゼロとなるように形成されていることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。

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