JP4828808B2 - 画像情報検知方法および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像情報検知方法およびこれを用いる画像形成装置に関し、さらに詳しくは、パッチパターンを対象とした画像情報検知方法に関する。

複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている可視像を転写体に転写するようになっている。
転写体には、感光体に直接当接させる記録シートなどの他に、ベルト状の転写体が用いられる場合もある。後者の場合の一つとして、フルカラーを含む多色画像形成がある。
多色画像形成のための構成の一つとして、複数の感光体を用いて各感光体毎に色分解色に対応した静電潜像を形成し、これら各感光体にそれぞれ対峙しながら移動するベルトを中間転写体としてあるいは表面に記録シートを担持する搬送体として用いた構成がある（例えば、特許文献１）。
ベルトを中間転写体として用いる場合には、各感光体上に形成された色毎の画像を順次転写する１次転写工程と順次転写されて重畳された画像を記録シートに一括転写する２次転写工程とが用いられ、また、ベルトを搬送体として用いる場合には表面に担持した記録シートを各感光体に対向させるように移動させる過程で各感光体上の画像を記録シートに重畳転写する工程が用いられる。

この種、フルカラーを含む多色画像形成に用いられる画像形成装置においては、色再現性などを始めとした画像品質の安定化を達成することが要求されており、このための手法としては、上記特許文献１にも開示されているように、次に挙げる濃度検知パターン画像、いわゆる、パッチパターンを用いる方法がある。
この方法は、感光体あるいは感光体からの画像を転写されている中間転写ベルトに対して濃度検知パターンを構成するパッチパターンを形成し、このパッチパターンを光学的に読み取り、読み取り結果に基づき画像形成条件に用いられる各種パラメータをフィードバック制御する。

この場合のフィードバック制御に関して詳細を説明すると、中間転写ベルト上に形成されたパッチパターンを構成するトナーの付着量を画像濃度検知センサにより測定し、測定結果が所定条件に満たない場合には、その所定条件に整合させるように、書き込み出力特性や、感光体の帯電特性、現像剤中のトナーの付着性に影響する帯電特性さらにはトナーの付着量を制御する現像バイアス特性などの各種パラメータをフィードバック制御する。

中間転写ベルト上に形成されるパッチパターンは、画像濃度検知センサによる検知範囲よりも大きく形成され、濃度検知センサからの出力が飽和した部分（画像濃度検知センサの検知範囲全域にパッチパターンが形成されている部分）を対象として測定し、その検知結果に基づきトナーの付着量を算出することが行われる。算出されたトナーの付着量は、所定濃度に対する判別に用いられる。

パッチパターンは、本来の画像形成領域とは別に、次の画像形成領域の始端に重ならない領域に形成される一定濃度の画像であり、この濃度が検知される場合には、２次転写装置が中間転写ベルトから離間されて濃度検知が行われる（例えば、特許文献２）。

また、パッチパターンの濃度検知には、中間転写ベルトの展張部分に対向して配置された光学センサが用いられる（例えば、特許文献２，３）
特開平１０−１６１３８８号公報（段落「０００５」欄、「００１６」欄） 特開２００２−１２３０５２号公報（段落「００２５」欄、、段落「００２６」、図１） 特開２００３−１６７３９４号公報（段落「００８３」欄、図２）

パッチパターンの検知に際して２次転写工程を解除する構成を用いる場合には、例えば、特許文献２に開示されているように２次転写装置としてローラを用いた場合、そのローラが中間転写ベルトに対して接離することになる。このため、接離動作に必要な時間を設定する必要があることから、２次転写の対象である記録シートの搬送間隔を広げることになり、このことが画像形成処理時間の長大化を招き、ユーザにとって待機時間が長くなる印象を与えてしまう。

さらに、２次転写に用いられるローラを接離させる際にはその動作による振動が中間転写ベルトに発生し、結果として、２次転写工程を解除した状態で実行されるパッチパターンの濃度検知時での光学センサとの光学的関係、つまり、光学的な距離などが乱れてしまい、濃度検知誤差の原因となる。このような不具合をなくすには、図１５に示すように、画像形成処理後に一旦画像形成に係るプロセスを停止し、この状態でローラを離間させてから再度画像形成に係るプロセスを立ち上げた状態でパッチパターンの濃度検知を行うようにして（図１５において画像形成時期とパッチパターン形成時期とが遅延された関係）、中間転写ベルトの生じる振動の影響をなくすことが考えられるが、この方法では、プロセスの停止、再起動による経過時間の長大化が顕著となり、ユーザの待機時間が増加する虞がある。特に、特許文献２，３に開示されているように、中間転写ベルトの展張部に対向して光学センサを配置した場合には中間転写ベルトの振動の影響が大きく発生する。

ところで、２次転写装置としてローラを用いた場合には、２次転写時に付着したトナーを除去するクリーニング装置が設けられることがあるが、例えば、省スペース化や低コスト化の目的でローラに対するクリーニング装置を設けない場合もあり、この場合には、パッチパターンがローラに付着するのを防止するために上述した接離機構が必要となる。しかし、接離に際して中間転写ベルトに発生する振動に関する不具合を解消する手段は用いられていないのが現状である。

一方、パッチパターンは色毎の画像に関する情報を提供するものであるので、２次転写が開始されるまでの間に全てが形成される必要があるが、画像形成処理時間短縮のために２次転写の開始が早められるような場合に最終色のパッチパターンが形成されていないという事態を発生する虞もあり、２次転写開始との関係で適正なパッチパターン形成条件が阻害されてしまうという不具合がある。

本発明の目的は、上記従来の画像濃度検知方法およびこれを用いる画像形成装置における問題に鑑み、画像の形成条件に寄与する情報を提供するパッチパターンの検知に要する時間の短縮および精度を高めると共に、検知精度に影響する転写体の振動を抑制し、さらには色毎のパッチパターンの全てを確実に形成できる画像濃度検知方法および画像形成装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、複数の作像ステーションにおいて形成された色毎の画像を１次転写工程により順次転写され、１次転写工程により得られる重畳画像を２次転写工程により転写材に一括転写可能な中間転写体を用い、該中間転写体には転写画像とは別に画像毎の情報検知に用いられるパッチパターンが形成され、該パッチパターンを、前記２次転写工程で用いられる２次転写ニップ部よりも前記中間転写体の移動方向下流側に配置されている光学検知手段により検知することで各色の画像情報を検知する画像情報検知方法において、前記中間転写体としてベルトを用い、前記２次転写手段として前記中間転写体に接離可能なローラを用い、該ローラと対峙する位置には前記中間転写体として用いられるベルトが掛け回されているバックアップローラを配置し、前記光学検知手段を、前記中間転写体の移動方向において前記２次転写ニップ部を通過した後で前記バックアップローラと対峙する位置に配置し、上記ベルトの移動方向に沿って形成される各色のパッチパターンの形成ピッチとして、前記１次転写工程が実行される位置と前記２次転写が実行される位置との間の距離よりも短く設定し、前記パッチパターンの形成後に実行される情報検知の際には前記２次転写手段を前記中間転写体から離間させる構成とともに、前記中間転写体に対する前記２次転写手段の再接触時期として、前記色毎のパッチパターンの全てが前記光学検知手段を通過した後に設定したことを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像情報検知方法において、前記パッチパターンは、通常の画像形成に連続して形成されることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の画像情報検知方法において、
前記２次転写手段として前記中間転写体に接離可能なローラを用い、前記中間転写体としてベルトを用い、該ローラと対峙する位置には前記中間転写体であるベルトが掛け回されているバックアップローラを配置し、該バックアップローラに対する前記ベルトの巻き付け角を９０°以上とし、該ベルトの移動方向で前記バックアップローラから離れる位置をＢ点としたとき、前記バックアップローラの周方向における前記光学検知手段の中心位置として、前記Ｂ点に対して前記バックアップローラの半径（ｒ）に相当する距離を加減した（Ｂ＋ｒ、Ｂ−ｒ）の範囲内に位置決めすることを特徴と

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の画像情報検知方法において、前記パッチパターンの全てを対象とした作像タイミングは、前記２次転写手段であるローラの接離時と、画像形成のための書込、現像および転写の少なくとも一つの工程とが重ならないようにできるタイミングであることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像情報検知方法において、前記２次転写手段は、該パッチパターンの検知終了後に中間転写体に再接触され、前記引き続き画像形成がある場合には、前記中間転写体から当接したままで待機状態とされることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項２記載の画像情報検知方法において、前記色毎のパッチパターンは、前記２次転写手段の離間前に最上流の作像ステーションにおけるパッチパターンの作像が開始され、前記２次転写手段の離間後にそれよりも下流の作像ステーションにおけるパッチパターンの作像が行われるように形成され、前記２次転写手段の離間時に、前記パッチパターンを形成するための書込、現像および転写の少なくとも一つの工程が実行されないように、前記パッチパターンの作像タイミングをずらすことを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の画像情報検知方法を画像形成装置に用いることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の画像形成装置において、色毎の作像ステーションでの画像形成シーケンスおよび前記パッチパターンの検知結果を判別する制御部を備え、前記制御部は、パッチパターンの形成順序および２次転写工程開始時期の設定を行うことを特徴としている。

請求項１，２および５記載の発明によれば、通常の画像形成に連続して形成されたパッチパターンの検知後に２次転写手段が中間転写体に再接触するようになっているので、パッチパターンの検知の際に中間転写ベルトの振動が発生しない。これにより、画像に連続して形成されていることによりパッチパターンの検知に要する時間を短縮することができると共に、中間転写体の振動による光学検知手段の検知誤差の発生を防止することが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、中間転写体として用いられるベルトがこれを掛け回されているバックアップローラの周面から離れる位置をＢ点とした場合に、この位置を基準として２次転写手段として用いられるローラの半径を加減した範囲内に光学検知手段の中心を位置決めすることにより、中間転写体であるベルトの展張面で振動やうねりが最小限となる位置とすることができ、光学検知手段ににおける検知誤差の発生を抑制することが可能となる。特に、ベルトがバックアップローラから離れる位置を基準として、バックアップローラの周面上に位置決めしないことによりローラの曲率によって変化しやすい振動やうねりの影響を抑えるようにすることで検知誤差の発生を殆どなくすことが可能となる。

請求項４、６記載の発明によれば、２次転写手段としてのローラが接離する際には、パッチパターンの全てが画像形成のための書込、現像および転写の少なくとも一つの行程に重ならないように設定されているので、複数の階調パターンを形成する際にも２次転写手段の接離動作に対応させてパッチパターンが形成できる。これにより、必要なパッチパターンの作成を画像形成処理工程に影響されることなく実行することにより画像の情報を正確に検知できる態勢を得ることができる。

請求項７および８記載の発明によれば、請求項１乃至６に挙げた検知方法を用いることで、中間転写体としてベルトを用いた場合の振動やうねりによる光学検知手段の検知誤差の低減および待機時間の短縮化を可能にすることができる。

以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明実施例による画像情報検知方法が適用される画像形成装置を示しており、同図に示す画像形成装置１００は、複数色の画像形成が可能なカラープリンタを示している。なお、本発明は、画像形成装置としてプリンタに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機さらにはこれら各機能を複合させた装置を含むものである。

図１において、画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。
図１に示す構成の画像形成装置１００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、中間転写ベルトという）１１に対して１次転写工程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる転写紙Ｓに対して２次転写工程を実行することで一括転写されるようになっている。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、図２においてイエロー画像形成を行う感光体ドラム２０Ｙを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｙの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｙ，現像装置４０Ｙ、１次転写ローラ１２Ｙおよびクリーニング装置５０Ｙが配置されている。
帯電後に行われる書き込みは、後述する光走査装置８が用いられる。なお、感光体ドラム１２Ｙには、これに対向してクリーニング装置５０Ｙによる残留トナーの除去後に除電を行う除電装置（図示されず）も設けられている。

図３に示す構成において、感光体ドラム２０Ｙおよびこれに対峙する帯電装置３０Ｙ，現像スリーブ４０Ｙ１を備えた現像装置４０Ｙおよびクリーニング装置５０Ｙは、プロセスカートリッジに纏めて収納されており、プロセスカートリッジは画像形成装置１００に対して着脱可能に設けられることにより一括して消耗部品を交換できる構成とされている。なお、図２において符号Ｌは、書き込み装置８から出射される書き込みレーザ光を示している。

中間転写ベルト１１に対する重畳転写は、中間転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに形成された可視像が、中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションを構成するプロセスカートリッジに備えられている。

画像形成装置１００は、各色毎の画像形成処理を行う４つの作像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの上方に対向して配設されると共に中間転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１に従動し、連れ回りする２次転写手段としての転写ローラである２次転写ローラ５と、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置８とを有している。
本実施例における光走査装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、ミラーおよび回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌ（図２においては、イエロー画像形成用のプロセスカートリッジを対象として符号を付けているが、その他の画像ステーションに用いられるプロセスカートリッジも同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋと中間転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙Ｓを積載した給紙カセットを有するシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋと中間転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。

画像形成装置１００には、トナー像が転写された転写紙Ｓにトナー像を定着させるための熱ローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、定着済みの転写紙Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設され排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋとが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋの他に、中間転写ベルト１１が掛け回されている２次転写バックアップローラ７２，クリーニングバックアップローラ７３およびテンションローラ７４を有している。２次転写バックアップローラ７２は２次転写ローラ５と共に中間転写ベルト１１を挟持することにより２次転写ニップを構成するために用いられる。
クリーニングバックアップローラ７３およびテンションローラ７４は、中間転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、これらローラには、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の転写紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

定着装置６は、熱源を内部に有する定着ローラ６２と、定着ローラ６２に圧接された加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ６２と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、中間転写ベルト１１に対向当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、中間転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、中間転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。クリーニング装置１３はまた中間転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。

以上のような構成を備えた画像形成装置１００は、図３に示す制御部１１０によって作動制御されるようになっている。
図３は画像形成装置１００に適用される制御部１１０の構成を説明するためのブロック図であり、同図において制御部１１０は、画像形成に係るシーケンスプログラムの実行および演算処理を行うＣＰＵ１１０Ａとデータの保存部である不揮発性メモリを用いたＲＡＭ１１０Ｂとを備えたマイクロコンピュータで構成されており、図示しないインターフェースを介した入出力部には、トナー像形成部として用いられる現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂｋそして、光走査装置８、給紙装置６１，レジストローーラ４，転写装置１０，反射型フォトセンサ１１１が接続されている。
反射型フォトセンサ１１１は、転写装置１０における２次転写バックアップローラ７２と対峙する位置に配置されて中間転写ベルト１１からの光反射率に応じた信号を出力できる構成を備えており、拡散光検出器あるいは正反射光検出器のうちで、中間転写ベルト１１の表面での反射光量と後述する基準パターン像からの反射光量との差を十分な出力値として得ることができるものが用いられ、本実施例では、カラートナーの高濃度部を検知可能な利点とする拡散型が用いられる。

制御部１１０は、図示しない主電源の投入時や所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力した後の待機時など、所定のタイミングで各現像装置での像形成性能、つまり、画像濃度などの作像性能を試験するように構成されている。
具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず、感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを回転させながら一様に帯電させる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯電（例えば−７００Ｖ）とは異なり、その電位を徐々に大きくしていくようにする。そして、光走査装置８からのレーザ光Ｌの走査により基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂｋによる可視像処理、つまり現像を行う。
この現像により各色のバイアス現像パターン像、いわゆるパッチパターンが感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋ上に形成される。なお、現像の際、制御部１１０は、それぞれの現像装置における現像スリーブ（図３においてイエロー画像を対象として符号４０Ｙ１で示した部材）に印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。

これら各色の基準パターン像は、中間転写ベルト１２上に重なり合わずに並ぶように転写される。この転写により、中間転写ベルト１１上には各色の基準パターン像によって構成されるパターンブロックが形成される。

基準パターン像は、請求項２，５および７記載の発明の実施例に相当しており、図４に示す手順で形成される。
図４は、パターンブロックの詳細を示す模式図である。なお、図４においては、便宜上、黒画像を意味する符号として、図１に示した符号Ｂｋに代えて、符号ｋを添付する。
本実施例における画像形成装置１００において、各基準像は縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、５ｍｍの間隙を介して形成される。これにより、中間転写ベルト１１上の基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋが占有する長さはそれぞれＬ２＝７５ｍｍとなる。基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、上記中間転写ベルト１１上に重なり合わずに並ぶように転写される。このような転写手順により、中間転写ベルト１１上には各色の基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋによって構成される１つのパターンブロックが形成される。

上記パターンブロックは、色同士で重なり合わないようにして転写されることが必要とされるので、転写ベルト１１の展張方向に並置されている感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの配置構成は図５に示す構成とされている。
図５は、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの設置ピッチを示す模式図である。
図５に示すように、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋは、それぞれＬ１＝１００ｍｍに設定されている。従って、基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋの占有長さ（Ｌ３）が７５ｍｍとされているので、基準パターン像同士の形成ピッチは感光体ドラムの設置ピッチよりも短い。この結果、基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋは、それぞれの端部が互いに重なり合わないようにして転写されることになる。また、最終色の基準パターン像を形成する感光体ドラム２０Ｂｋの中心から中間転写ベルト１１が掛け回されているテンションローラ７４での展回位置までの距離（Ｌ２）と展開位置から２次転写ローラ５、換言すれば、２次転写バックアップローラ７２における２次転写ニップ部までの距離（Ｌ２）は、Ｌ２＝７５ｍｍとされている。従って、基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋの長さＬ２がそれぞれ７５ｍｍとされているので、基準パターン像同士の形成ピッチは感光体ドラムの設置ピッチ、換言すれば、１次転写位置と２次転写位置との間の距離よりも短い。この結果、基準パターン像Ｐｙ，Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｋは、それぞれの端部が互いに重なり合わないようにして転写されることができることになる。

上述したパターンブロックの中の各基準パターン像は、中間転写ベルト１１の無端移動に伴い反射型フォトセンサ１１１との対向位置を通過する際にその光反射光量が検知され、電気信号として制御部１１０に出力される。
制御部１１０は、反射型フォトセンサ１１１から順次出力されるデータに基づき各基準像の光反射率を演算し、濃度パターンデータとしてＲＡＭ１１０Ｂに格納していく。反射型フォトセンサ１１１との対向位置を通過した上記パターンブロックは、クリーニング装置１３によってクリーニングされる。

制御部１１０では、パターンブロックとして形成されている基準パターン像の検知に際して、２次転写ローラ５の接離動作を制御するようになっている。この内容は請求項１記載の発明の実施例に相当している。
つまり、２次転写ローラ５は、基準パターン検知に際し中間転写ベルト１１から離間される一方、中間転写ベルト１１への再接触時期として、基準パターン像の最終色を対象とするものが２次転写ローラ５を通過した後ではなく、反射型フォトセンサ１１１を通過した後を設定されている。

中間転写ベルト１１は、２次転写ローラ５の接離時の衝撃を受けて振動したりうねりを生じる。このため、２次転写ローラ５を通過した時点を２次転写ローラ５の再接触時期とした場合、２次転写ローラ５の後方に配置されている反射型フォトセンサ１１１と対面した中間転写ベルト１１は振動やうねりを生じた状態が継続されている虞がある。

この点について本発明者が実験したところ、表１に示す結果を得た。

表１からも明らかなように、反射型フォトセンサ１１１による検知誤差に関しては、パターンブロックが２次転写ローラ５を通過した時点よりも反射型フォトセンサ１１１を通過した時点の方が小さく、これにより、パターンブロック内での基準パターン像の濃度検知の精度を高めることができる。

ところで、反射型フォトセンサ１１１の配置位置を通過した時点で２次転写ローラ５を再接触させることにより、上述したように検知精度を高めることができるが、本実施例では、検知精度の向上に加えて検知時間の短縮を行うようになっている。
つまり、反射型フォトセンサ１１１の配置位置を通過した時点を基準として２次転写ローラ５の再接触を行う関係上、検知時間の短縮を実現するには両者間での中間転写ベルト１１の移動時間を短縮する必要がある。そこで、本実施例では、反射型フォトセンサ１１１と２次転写ローラ５とをできるだけ近づけて中間転写ベルト１１が両者間を移動する時間を短縮するようになっている。ところで、両者間での中間転写ベルト１１の移動距離を短くするには反射型フォトセンサ１１１の配置位置を２次転写ローラ５の前方に設定することも考えられるが、この場合には、両者間を近づけることで比較的短い距離内に各色に対応した基準トナー像を形成することが困難となりやすく、しかも、２次転写ローラ５が離間する際の衝撃の影響が中間転写ベルト１１に及びやすいことから反射型フォトセンサ１１１での検知誤差も顕著となる。このため、上述したように２次転写ローラ５の接離に際して発生する中間転写ベルト１１の振動やうねりの影響を受けないようにするには、基準トナー像が反射型フォトセンサ１１１を通過した時点に２次転写ローラ５の再接触を行わせることが最も好ましいことになる。

図「６」は、２次転写ローラ５の再接触時期を説明するためのタイミングチャートであり、同図において縦軸は画像形成のための処理手順を示し、横軸は処理タイミングを示している。

同図において、基準トナー像を有するパターンブロックが２次転写位置を通過する前の時期ｔ（ａ）に２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１から離間する。パターンブロックの基準トナー像は図４に示したように、中間転写ベルト１１の移動方向に沿って並べられているので４色の基準トナー像が順次、反射型フォトセンサ１１１の位置を通過する。

一方、２次転写ローラ５の再接触時期は、符号ｔ（ｂ）で示す時期が従来の場合を示し、符号ｔ（ｃ）で示す時期が本実施例による場合を示している。従来の再接触時期では２次転写ローラ５が再接触した時点で未だ基準トナー像の検知が終了していないことから、２次転写ローラ５の再接触により発生する中間転写ベルト１１の振動やうねりにより検知誤差が顕著となるが、本実施例においては、中間転写ベルト１１に２次転写ローラ５が再接触したときには反射型フォトセンサ１１１による検知が完了しているので、中間転写ベルト１１での振動やうねりの影響を受けることをなくして検知誤差の発生を抑制して制御精度を高めることができることになる。

次に請求項３記載の発明に係る実施例について説明する。
中間転写ベルト１１に生じる振動やうねりは、中間転写ベルト１１に展張部分で発生しやすい。従って、反射型フォトセンサ１１１の配置位置も中間転写ベルト１１における展張部分以外であることが望ましい。そこで、本発明者は、反射型フォトセンサ１１１の配置位置に関して実験したところ、表２に示す結果を得た。

本実施例では、図７に示すように、中間転写ベルト１１に対して接離可能に設けられている２次転写ローラ５に対峙して設けられている２次転写バックアップローラ７２に対して中間転写ベルト１１の移動方向で当接および離間する位置をＡ点およびＢ点とした場合、中間転写ベルト１１が２次転写バックアップローラ７２に対する巻き付け角（Ａ点〜Ｂ点）を９０°以上のうちの１００°に設定している。

そして、反射型フォトセンサ１１１の中心位置として、Ｂ点に対して２次転写バックアップローラ７２の半径（ｒ）に相当する距離を加減した（Ｂ＋ｒ、Ｂ−ｒ）の範囲内に位置決めするようにしている。

このような反射型フォトセンサ１１１の位置決めは、表２の結果からも明らかなように、中間転写ベルト１１においてＢ点から展張部分の距離が長くなるほど中間転写ベルト１１での振動やうねりが大きくなり、検知誤差が大きくなるのを防止するためである。
中間転写ベルト１１の振動やうねりは中間転写ベルト１１の巻き付け曲率により変化し、巻き付けられたローラの半径に逆比例することから、半径の小さいローラほどベルトの離間点（Ｂ点）から近い位置での振動やうねりが大きくなる。このため、Ｂ点よりも前方に配置した場合には、ローラの曲率が存在することで反射型フォトセンサ１１１の取付誤差が大きくなることが原因して検知誤差が高くなる。そこで、本実施例では中間転写ベルト１１の移動方向において（Ｂ−ｒ）の位置から（Ｂ＋ｒ）の位置に反射型フォトセンサ１１１の中心を位置決めすることで検知誤差を１０％以下に保つことができ、この結果として、検知誤差を小さくして画像情報に対する制御精度を高めることができる。

本実施例は以上のような構成を用いて制御部１１０により、２次転写ローラ５の再接触時期を規定するようになっており、この時期設定に関しては、図８に示すフローチャートに基づき説明すると次のとおりである。
図８において、画像形成動作が指令されると画像形成プロセスにおける２次転写工程実施のために２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１に当接され（ＳＴ１）、画像形成処理が実行される（ＳＴ２）。
画像形成処理の経過において、例えば、画像形成回数などをパラメータとして画像情報に基づくプロセス制御タイミングであるかどうかが判別され（ＳＴ３）、該当時期である場合には基準トナー像（図８では、検知パターンと表記してある）が作成される（ＳＴ４）。この場合のプロセス制御は、画像濃度などの作像性能を適正化する制御である。

基準トナー像の作成順序に基づきパターンブロック内での先頭の基準トナー像が２次転写前の所定位置に達したかどうかが判別され（ＳＴ５）、達した場合には２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１から離間され（ＳＴ６）、この状態で反射型フォトセンサ１１１により全ての色の基準トナー像が検知される（ＳＴ７）。

ステップＳＴ７における検知結果に基づき制御部１１０においてプロセス制御が実行され（ＳＴ８）、制御が完了すると２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１に再接触される（ＳＴ９）。次転写ローラ５の再接触時期は、前述したように、図６で示した反射型フォトセンサ１１１を全ての色の基準トナー像が通過した直後とされている。

一方、ステップＳＴ３においてプロセス制御の実行タイミングでない場合には、２次転写ローラ５がクリーニングされる（ＳＴ１０）。このクリーニング処理では、２次転写ローラ５に対して転写工程時とは逆の電界を付与して２次転写ローラ５に付着しているトナーを中間転写ベルト１１側に転移させ、中間転写ベルト１１のクリーニング装置１３により転移したトナーを除去するようになっている。

２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１に接触すると、引き続き画像の有無が判別され（ＳＴ１１）、画像形成が行われない場合には２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１から離間されて待機状態とされる（ＳＴ１２）。

次に請求項７記載の発明に係る別実施例について説明する。
図９は、パッチパターンに相当する基準パターン像および反射型フォトセンサ１１１の配置構成を説明するための模式図であり、同図において基準パターン像は、中間転写ベルト１１の移動方向と直交する方向に相当するベルトの駆動軸方向に沿って複数並設されており、これら各基準パターン像の位置に対応させて反射型フォトセンサ（便宜上、符号１１１に各色の表示を付けて示す）が配置されている。

各基準パターン像は、図４に示した場合と同様の占有スペース内に配置されており、さらに、画像濃度情報とは別の情報としての画像位置情報などを表示する基準パターン像「」も併せて形成するようになっている。これにより、限られたスペース（Ｌ２）内に多くの画像情報を形成して検知対象とすることができるので、他の位置に形成する場合と違って、これら各画像情報を纏めて光学検知することができる。この結果、多くの画像情報を検知する際の待機時間を少なくすることができる。

このような基準パターン像が形成される場合を対象として画像情報の検知を行う場合には、前述した実施例と同様に、プロセス制御開始タイミングにおいて２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１から離間される一方、再接触時期としては、基準パターン像を有するパターンブロックが反射型フォトセンサ１１１を通過した直後に設定されている。

図１０は、この場合のタイミングチャートであり、図７に示した場合と同様に、２次転写ローラ５の再接触時期が、従来の場合と違って反射型フォトセンサ１１１の位置をパターンブロックが通過した直後となるようにずらされている。つまり、基準トナー像を有するパターンブロックが２次転写位置を通過する前の時期ｔ（ａ）に２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１から離間し、パターンブロック内の基準トナー像は図９に示したように、中間転写ベルト１１の駆動軸方向に沿って並べられているので４色の基準トナー像が同時に反射型フォトセンサ１１１の位置を通過する。

一方、２次転写ローラ５の再接触時期は、符号ｔ（ｂ）で示す時期が従来の場合を示し、符号ｔ（ｃ）で示す時期が本実施例による場合を示している。従来の再接触時期では２次転写ローラ５が再接触した時点で未だ基準トナー像の検知が終了していないことから、２次転写ローラ５の再接触により発生する中間転写ベルト１１の振動やうねりにより検知誤差が顕著となるが、本実施例においては、中間転写ベルト１１に２次転写ローラ５が再接触したときには反射型フォトセンサ１１１による検知が完了しているので、中間転写ベルト１１での振動やうねりの影響を受けることをなくして検知誤差の発生を抑制してプロセス制御の精度を高めることができる。

次に請求項４記載の発明に係る実施例について説明する。
本実施例の特徴は、パッチパターンである基準トナー像の形成状態と形成タイミングに特徴がある。
つまり、基準トナー像として、図９において中央部に示すように、一つの色の画像を対象として階調性を異ならせた複数の基準トナー像を形成した場合、例えば、色毎で４階調の基準トナー像を形成する場合には、図１１に示すように、その全長が図４に示した場合と違って４倍以上となり、最終色の１次転写位置と２次転写位置との間の距離（図５において符号Ｌ２で示す距離）よりもパターンブロックの長さが長くなってしまう。従って、図１１に示すように、最初の色の基準パターン像が２次転写位置の前に達した時点で２次転写ローラ５を離間させるた場合には、その他の色の基準パターン像が作像中あるいは転写中であることがある。図１１においては、画像形成に連続して基準パターン像を形成する場合、各基準パターン像の作成タイミングを画像形成に対して一様とすると、２次転写ローラ５が離間した時点で、未だマゼンタにおける２つめの基準トナー像（図１１中、符号Ｍ２で示す基準パターン像）が書込過程に相当しており、この結果、マゼンタを対象とする基準トナー像が完全に作成されていないことになり、結果としてマゼンタを対象とする画像情報を正確に検知することができない。このときに生じる中間転写ベルト１１での色毎の基準パターン像の位置関係は、図１２に示すとおりである。図１２においては、未だ、マゼンタの画像作成中であるにも拘わらず、２次転写ローラ５の位置に先行して作成された画像が到達するのに合わせて２次転写ローラ５が中間転写ベルト１１から離間しており、中間転写ベルト１１に発生する振動やうねりによりマゼンタの基準トナー像が正常に形成できないことがわかる。

本実施例では、このような不具合を解消するために、図８に示したステップＳＴ７における基準トナー像の形成過程において、基準トナー像の全てが、２次転写ローラ５の離間時期と書込、現像および転写の各工程の実行時期とが対応しない、つまり、２次転写ローラ５の離間時期に書き込み、現像および転写の各工程が実行されていないようにできるタイミングを設定して基準トナー像を形成するようになっている。この状態は、図１３において、「２次転写ローラの離間の影響を受けないように作像タイミングをずらしている」と表記されている状態に相当している。

一方、離間している２次転写ローラ５を中間転写ベルト１１に再接触させるタイミングは、図７に示した場合と同様に、基準パターン像の全てが反射型フォトセンサ１１１を通過した直後に設定され、中間転写ベルトの発生による振動やうねりの影響による検知精度の悪化を防止するようになっている。

また、基準トナー像の作成時期に２次転写ローラ５の離間時期が含まれると、上述したように、適正な基準トナー像を形成することができなくなるのを防止する方法として、図１４に示すように、階調毎の基準トナー像のうちで２次転写ローラ５の離間時期に対応する色の基準トナー像に対する作像タイミングである書き込みタイミングをずらして２次転写ローラ５の離間時期に一致させないようにしている。図１４に示すタイミングチャートでは、書き込み時期のずらしに対応して現像工程もずらされており、作像プロセスのいずれにおいても２次転写ローラ５による中間転写ベルト１１での振動やうねりの影響を受けないようにしている。

本実施例に用いられた各部材のプロセス条件は次の通りである。
感光体ドラムには、有機感光体（ＯＰＣ）が用いられ、帯電装置には感光体ドラムに近接若しくは接触する帯電ローラが用いられて−２００〜−２０００（Ｖ）の一様帯電が行えるようになっており、一様帯電された感光体ドラムにたいし原稿画像に対応したレーザ光を用いた静電潜像形成が行われる。現像時に用いられるトナーは負帯電性のものが用いられてネガ−ポジ現像を行うことで静電潜像を可視像処理してトナー像を形成する。中間転写ベルトとしては、厚さ０．１０ｍｍ、幅２４６ｍｍ、内周長７９６ｍｍの熱硬化性樹脂が用いられ、移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。
上記条件に基づき中間転写ベルト全体での体積抵抗率は、１０^７〜１０^１２Ωｃｍが得られた。体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている測定方法を用いて電圧１００Ｖを１０秒間印加した結果である。また、中間転写ベルトの表面抵抗率は、三菱油化製の抵抗測定器「ハイレスターＩＰ」で測定したところ、１０９〜１０１４Ω／□であった。この表面抵抗率に関しては、上記の抵抗測定器を用いるほかに、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている表面抵抗測定法で測定することもできる。２次転写ローラとしては、直径が２６ｍｍ、幅２３０ｍｍのウレタン発泡樹脂からなるローラが用いられた。また、図８に示したプロセス制御に用いられる方法としては、例えば、トナーパターンの濃度測定による濃度制御方法として、特開２００２−１３２０９７号公報に開示された方法があり、また、トナーパターンのイチケン値による画像位置の制御（色ずれなどの原因となる位置ずれ）に関しては、特許第２６４２３５１号に開示された方法がある。

本発明の実施例による画像濃度検知方法が適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。 図１に示した画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ内の構成を示す模式図である。 本発明実施例による画像濃度検知方法に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本発明実施例による画像濃度検知方法に用いられるパッチパターン（基準トナー像）を説明するための模式図である。 図４に示したパッチパターン（基準トナー像）の形成条件を満たすための感光体の配置構成を説明するための模式図である。 図４に示したパッチパターン（基準トナー像）を対象とした画像情報検知手順を説明するためのタイミングチャートである。 中間転写ベルトの振動やうねりを防止するための構成を説明するための模式図である。 本実施例による画像情報検知方法を説明するために図３に示した制御部の作用を説明するためのフローチャートである。 図４に示したパッチパターン（基準トナー像）の変形例を説明するための模式図である。 図９に示したパッチパターン（基準トナー像）を用いた画像情報検知手順を説明するためのタイミングチャートである。 図９に示したパッチパターン（基準トナー像）を用いた場合の従来発生している不具合を説明するためのタイミングチャートである。 図１１に示した不具合による中間転写ベルト上でのトナーパッチ（基準トナー像）の作成状態を説明するための模式図である。 本実施例におけるパッチパターン（基準トナー像）の形成タイミングを説明するためのタイミングチャートである。 図１３に示した形成タイミングに関する別の例を説明するためのタイミングチャートである。 従来のパッチパターン（基準トナー像）形成手順を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１１ 中間転写ベルト
４０ 感光体
１０１ 基準パターンの基準像
１１０ 制御部
１１０Ｂ メモリ
１１１ 反射型フォトセンサ
Ｂ ベルトの離間点

Claims (8)

1. 複数の作像ステーションにおいて形成された色毎の画像を１次転写工程により順次転写され、１次転写工程により得られる重畳画像を２次転写工程により転写材に一括転写可能な中間転写体を用い、該中間転写体には転写画像とは別に画像毎の情報検知に用いられるパッチパターンが形成され、該パッチパターンを、前記２次転写工程で用いられる２次転写ニップ部よりも前記中間転写体の移動方向下流側に配置されている光学検知手段により検知することで各色の画像情報を検知する画像情報検知方法において、
   前記中間転写体としてベルトを用い、前記２次転写手段として前記中間転写体に接離可能なローラを用い、
   該ローラと対峙する位置には前記中間転写体として用いられるベルトが掛け回されているバックアップローラを配置し、
   前記光学検知手段を、前記中間転写体の移動方向において前記２次転写ニップ部を通過した後で前記バックアップローラと対峙する位置に配置し、
   上記ベルトの移動方向に沿って形成される各色のパッチパターンの形成ピッチとして、前記１次転写工程が実行される位置と前記２次転写が実行される位置との間の距離よりも短く設定し、
   前記パッチパターンの形成後に実行される情報検知の際には前記２次転写手段を前記中間転写体から離間させる構成とともに、前記中間転写体に対する前記２次転写手段の再接触時期として、前記色毎のパッチパターンの全てが前記光学検知手段を通過した後に設定したことを特徴とする画像情報検知方法。
2. 請求項１記載の画像情報検知方法において、
   前記パッチパターンは、通常の画像形成に連続して形成されることを特徴とする画像情報検知方法。
3. 請求項１または２記載の画像情報検知方法において、
   前記２次転写手段として前記中間転写体に接離可能なローラを用い、前記中間転写体としてベルトを用い、該ローラと対峙する位置には前記中間転写体であるベルトが掛け回されているバックアップローラを配置し、該バックアップローラに対する前記ベルトの巻き付け角を９０°以上とし、該ベルトの移動方向で前記バックアップローラから離れる位置をＢ点としたとき、前記バックアップローラの周方向における前記光学検知手段の中心位置として、前記Ｂ点に対して前記バックアップローラの半径（ｒ）に相当する距離を加減した（Ｂ＋ｒ、Ｂ−ｒ）の範囲内に位置決めすることを特徴とする画像情報検知方法。
4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の画像情報検知方法において、
   前記パッチパターンの全てを対象とした作像タイミングは、前記２次転写手段であるローラの接離時と、画像形成のための書込、現像および転写の少なくとも一つの工程とが重ならないようにできるタイミングであることを特徴とする画像情報検知方法。
5. 請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像情報検知方法において、
   前記２次転写手段は、該パッチパターンの検知終了後に中間転写体に再接触され、前記引き続き画像形成がある場合には、前記中間転写体から当接したままで待機状態とされることを特徴とする画像情報検知方法。
6. 請求項２記載の画像情報検知方法において、
   前記色毎のパッチパターンは、前記２次転写手段の離間前に最上流の作像ステーションにおけるパッチパターンの作像が開始され、前記２次転写手段の離間後にそれよりも下流の作像ステーションにおけるパッチパターンの作像が行われるように形成され、
   前記２次転写手段の離間時に、前記パッチパターンを形成するための書込、現像および転写の少なくとも一つの工程が実行されないように、前記パッチパターンの作像タイミングをずらすことを特徴とする画像情報検知方法。
7. 請求項１乃至６のうちの一つに記載の画像情報検知方法を用いることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７記載の画像形成装置において、
   色毎の作像ステーションでの画像形成シーケンスおよび前記パッチパターンの検知結果を判別する制御部を備え、
   前記制御部は、パッチパターンの形成順序および２次転写工程開始時期の設定を行うことを特徴とする画像形成装置。

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