JP5055954B2

JP5055954B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5055954B2
Application number: JP2006292978A
Authority: JP
Inventors: 良介上松
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008107743A

Description

本発明は、トナー濃度を制御する画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式などを利用した複写機、プリンタ等の画像形成装置が広く知られている。画像形成装置は、良好な画質を長期間に渡り安定して維持するため、通常の画像形成制御とは別に印字濃度制御を行っている。

印字濃度制御の場合、画像形成装置は、感光体や中間転写体上にパッチを作成し、その反射光量を光学センサで読み取ることでパッチのトナー付着量や濃度を検知し、パッチのレスポンスを基準値に合わせるようパラメータを調整することで現像剤のトナー濃度を一定範囲に制御したり、印字濃度を一定値に維持したりしている。このため、パッチの濃度を正しく検知することが重要である。

パッチの反射光量は、正反射光量を測定する場合でも、拡散光量を測定する場合でも、下地の反射特性の影響を受ける。このため、同条件のパッチでも下地の差により光学センサの検出値が異なってしまう。特に、トナーの吸収率が大きい黒トナーの場合など、その影響が大きく現れる問題がある。

そこで、下地の影響を除くため、濃度センサによるパッチの検出値をそのまま使わずに、濃度センサによるパッチの検出値Ｖ_{ｐａｔｃｈ}と下地の検出値Ｖ_ｃｌｎとの比率であるＶ_{ｐａｔｃｈ}／Ｖ_ｃｌｎを算出し、この比率をパッチの濃度に対応する特性値として用いて、トナー濃度を制御する技術（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）や、２つの検出値の差分（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}−Ｖ_ｃｌｎ）を算出してパッチの濃度に対応する特性値として制御する技術（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。

また、パッチの濃度検出値と濃度の変換テーブルを用いて濃度を制御する技術が開示されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開２０００−２２１７３８号公報特開２００２−３５７９３５号公報特開２００１−１９４８５１号公報特開平１１−６９１６０号公報

しかしながら、特許文献１〜３に記載された技術では、トナーの外添剤のフィルミングや、下地表面がクリーナの摺擦で傷ついたりして、下地の反射特性が大きく変化する場合には、正しくパッチの濃度を検知することができない。

特に、小型の画像形成装置では、現像器が小型化されており、現像器内に収容される現像剤量も少なくする必要がある。これにより、印字やトナー補給でのトナー濃度の変動幅が大きくなるため、今まで以上に高精度に現像器内のトナー濃度を制御する必要がある。しかし、トナー濃度制御用のパッチ濃度が正しく検知できないと、トナー濃度が高くなりすぎてクラウドやカブリが発生し、トナー濃度が低くなりすぎてＢＣＯが発生するという問題があった。

また、特許文献４に記載された技術では、下地の読値ごとにパッチの読値と濃度の関係を変換テーブルとして用意し、または経時予測による補正係数を適用する必要がある。しかし、このような方法を用いた場合、大量のメモリが必要となる。また、経時変化を予め予測して基準値を変化させる等の補正を行った場合には、濃度検知の精度が得られないばかりでなく、他の補正制御にも影響が及び、制御が複雑になったりする問題があった。

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、高精度にトナー濃度を制御して画像を形成する画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、転写体に形成されたトナー像を記録媒体に転写することにより画像を形成すると共に、前記転写体に基準トナー像を形成する画像形成手段と、前記転写体表面の光反射特性である第１の光反射特性と、前記転写体に形成された基準トナー像の光反射特性である第２の光反射特性と、をそれぞれ検出する検出手段と、前記検出手段により検出された第１及び第２の光反射特性に基づいて、前記第１の光反射特性と第１の所定値との差と、前記第２の光反射特性と第２の所定値との差と、の比であるトナー濃度特性値を算出する特性値算出手段と、前記特性値算出手段により算出されたトナー濃度特性値に基づいて、前記画像形成手段で画像を形成するため前記画像形成手段にトナー及び磁力で吸着されるキャリアからなる現像剤を供給する現像器内の現像剤のトナーの量とキャリアの量との比を制御するトナー濃度制御手段と、を備え、前記第１の所定値を、横軸に前記第１の光反射特性を縦軸に前記第２の光反射特性を設定した直交座標系において、前記現像器内の現像剤のトナーの量とキャリアの量との比が一定の場合に、前記第１の光反射特性に対する前記第２の光反射特性をプロットして得られる直線を、前記現像器内の現像剤のトナーの量とキャリアの量との比が各々異なる複数の場合について取得し、該複数の直線が一点で交わった場合の該一点の前記横軸の座標値とし、前記第２の所定値を該一点の前記縦軸の座標値としている。

請求項１の発明によれば、基準トナーが形成される転写体の光反射特性が変化しても、本構成を備えていない発明に比べて、正確にトナー濃度を制御することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（全体構成）
図１は、フルカラープリンタ１の構成を示す断面図である。フルカラープリンタ１は、画像を形成するエンジン部１Ａを有している。

エンジン部１Ａの中央よりも右上部に、感光体ドラム２が回転可能に配設されている。感光体ドラム２は、例えば、感光体層が被覆された導電性円筒体が用いられ、図示しない駆動手段により、矢印方向に沿って所定のプロセススピードで回転駆動される。

上記感光体ドラム２は、図１に示すように、当該感光体ドラム２の略直下に配置された帯電ロール３によって所定の電位に帯電された後、感光体ドラム２直下の離れた位置に配置された露光装置４によって、レーザービーム（ＬＢ）による画像露光が施される。そして、感光体ドラム２の表面には、画像情報に応じた静電潜像が形成される。感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを周方向に沿って配置した回転式の現像装置５によって現像され、所定の色のトナー像となる。

感光体ドラム２の表面には、形成する画像の色に応じて、帯電・露光・現像の各工程が、所定回数だけ繰り返される。回転式の現像装置５は、所定のタイミングで回転駆動される。そして、現像する色に対応した現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが、感光体ドラム２と対向する現像位置に移動する。

例えば、フルカラーの画像を形成する場合、感光体ドラム２の表面には、帯電・露光・現像の各工程が、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応して計４回繰り返される。感光体ドラム２の表面には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。トナー像が形成されるにあたって感光体ドラム２が回転する回数は、画像のサイズに応じて異なるが、例えば、Ａ４サイズであれば、感光体ドラム２が３回転することによって、１色の画像が形成される。

つまり、感光体ドラム２の表面には、感光体ドラム２が３回転するごとに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色に対応したトナー像が順次形成される。なお、上記感光体ドラム２上に順次形成されるトナー像は、後述するように、一次転写位置を通過する際に、中間転写ベルト６上に互いに重ね合わされた状態で一次転写される。

上記感光体ドラム２上に順次形成されるイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、感光体ドラム２の外周に中間転写ベルト６が巻き付けられた一次転写位置において、当該中間転写ベルト６上に互いに重ね合わされた状態で、一次転写ロール７によって一次転写される。この中間転写ベルト６上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像は、二次転写ロール８によって、所定のタイミングで給紙される記録用紙９上に一括して二次転写される。上記二次転写ロール８は、中間転写ベルト６に従動するように構成しても良いが、図示しない駆動源からギアを介して回転駆動されるように構成しても良い。

その際、上記二次転写ロール８は、中間転写ベルト６との間に移動速度の差が生じないように、当該二次転写ロール８の回転速度の方が速くなった場合に空回転するように、トルクリミッターを介して回転駆動するように構成するのが望ましい。

記録用紙９は、図１に示すように、フルカラープリンタ本体１の下部に配置された給紙部１０から、ピックアップロール１１によって送り出される。記録用紙９は、フィードロール１２及びリタードロール１３によって１枚ずつ捌かれた状態で給紙され、レジストロール１４によって中間転写ベルト６上に転写されたトナー像と同期した状態で、中間転写ベルト６の二次転写位置へと搬送される。

上記二次転写ロール８は、所定のタイミングで中間転写ベルト６の表面から離れるように構成されている。二次転写ロール８は、中間転写ベルト６の周上における距離が、感光体ドラム２の下流側に近い位置に配置されている。二次転写ロール８は、中間転写ベルト６に接するタイミングに呼応して、前記感光体ドラム２の駆動速度を低減もしくは増加するように構成されている。

上記中間転写ベルト６は、図１に示すように、複数のロールによって張架されており、所定のプロセススピードで循環移動するように、感光体ドラム２の回転に伴って従動されるように構成されている。中間転写ベルト６は、カーボンで導電付与された弾性ベルトである。

ラップインロール１５は、感光体ドラム２の回転方向の上流側にて中間転写ベルト６のラップ位置を特定する。一次転写ロール７は、感光体ドラム２上に形成されたトナー像を中間転写ベルト６上に転写する。ラップアウトロール１６は、ラップ位置の下流側にて中間転写ベルト６のラップ位置を特定する。バックアップロール１７は、二次転写ロール８に中間転写ベルト６を介して接すると共に、中間転写ベルト６のクリーニング装置１８に対向する位置に設けられている。

そして、中間転写ベルト６は、一時転写ロール７、ラップインロール１５、ラップアウトロール１６、バックアップロール１７、第１のクリーニングバックアップロール１９と、第２のクリーニングバックアップロール２０によって、所定の張力で張架されている。

また、中間転写ベルト６の上部には、当該中間転写ベルト６上に形成された基準トナー像である基準パッチマーク（以下単に「基準パッチ」という。）の濃度を検出する濃度センサ２３が配設されている。濃度センサ２３は、一対の発光素子及び受光素子を有している。受光素子は、発光素子によって照明された中間転写ベルト６の正反射光量を検出することにより、基準パッチの濃度を検出する。なお、濃度センサ２３は、中間転写ベルト６の素面、すなわち中間転写ベルト６上の基準パッチが形成されていない部分の光反射特性も検出する。

ここで、基準パッチとは、記録用紙９に形成される画像と異なり、テスト用に形成される基準画像である。そして、濃度センサ２３による基準パッチの検出値に応じて、現像剤のトナー濃度が制御される。また、基準パッチは、１つに限らず、複数設けられるのが好ましい。各基準パッチは、それぞれ異なる画像形成条件、例えば、基準パッチのパターン、トナー色、中間転写ベルト６の使用時間、温度、湿度のいずれか任意のものを変えて形成されたものである。

クリーニング装置１８は、図１に示すように、第１のクリーニングバックアップロール１９によって張架された中間転写ベルト６の表面に接するように配置されたスクレーパ２４と、第２のクリーニングバックアップロール２０によって張架された中間転写ベルト６の表面に接するように配置されたクリーニングブラシ２５と、を備えている。これらのスクレーパ２４やクリーニングブラシ２５によって除去された残留トナーや紙粉は、クリーニング装置１８の内部に回収される。

なお、クリーニング装置１８は、揺動軸２６を中心にして、図中反時計周り方向に揺動可能に支持されており、中間転写ベルト６の表面から離れた位置に退避しているとともに、所定のタイミングで中間転写ベルト６の表面に接するように構成されている。

さらに、上記中間転写ベルト６からトナー像が転写された記録用紙９は、図１に示すように、定着器２７へと搬送される。記録用紙９上のトナー像は、定着器２７の熱及び圧力によって定着される。片面プリントの場合には、記録用紙９は、排出ロール２８によってプリンタ本体１の上部に設けられた排出トレイ２９上にそのまま排出される。

一方、両面プリントの場合には、排出ロール２８が、記録用紙９の後端部を挟持した状態で逆転回転する。更に、記録用紙９の搬送径路が両面用の用紙搬送路３０に切り替えられる。そして、両面用の用紙搬送路３０に配設された搬送ロール３１が、記録用紙９の表裏を反転した状態で、再度中間転写ベルト６の二次転写位置へ搬送する。これにより、記録用紙９の裏面に画像が形成される。

さらに、上記フルカラープリンタには、図１に示すように、プリンタ本体１の側面に手差しトレイ３２が開閉自在に装着可能となっている。この手差しトレイ３２上に置かれた任意のサイズ及び種類の記録用紙９は、給紙ロール３３によって給紙され、搬送ロール３１及びレジストロール１４を介して、中間転写ベルト６の二次転写位置へ搬送される。これにより、任意のサイズ及び種類の記録用紙９にも画像が形成される。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム２の表面上の残留トナーなどは、当該感光体ドラム２が１回転する毎に、クリーニング装置３４のクリーニングブレード３５によって除去される。そして、次の画像形成工程に備えている。

また、感光体ドラム２は、図示しない駆動回路によって、直接又は複数枚のギア等を介して所定の周速で回転駆動される。中間転写ベルト６は、感光体ドラム２の表面に巻き付けられた状態で、当該感光体ドラム２に合わせて回転する。

さらに、上記中間転写ベルト６の表面には、二次転写ロール８が所定のタイミングで接する。上記中間転写ベルト６の表面には、クリーニング装置１８が所定のタイミングで接する。

（現像装置５）
図２は、現像装置５の斜視図である。現像装置５は、垂直面内で回転可能に配置された現像装置本体４０を備えている。現像装置本体４０は、その中心部に長手方向に沿って配設された円筒状の回転軸部材４１と、当該回転軸部材４１の長手方向の手前側の端部に配設されたフロント側のフランジ部材４２と、前記回転軸部材４１の長手方向の奥側の端部に配設されたリア側のフランジ部材４３と、回転軸部材４１とフロント側及びリア側のフランジ部材４２、４３によって形成される円筒形状の空間Ｓを９０°毎に４つに仕切る仕切り部材４４とを備えている。

現像装置本体４０は、回転軸部材４１を中心にして、図１に示すように反時計回り方向に沿って回転可能にエンジン部１Ａに取り付けられている。

図３は、現像装置本体４０の断面図である。現像装置本体４０には、時計回り方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの現像剤カートリッジ４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋが、周方向に沿って実装されている。現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、トナーを除き同じ構成であるので、ここでは、イエロー（Ｙ）の現像器５Ｙを例にして説明する。

図４は、イエロー（Ｙ）の現像器５Ｙの詳細な構成を示す断面図である。イエロー（Ｙ）の現像器５Ｙは、現像器本体４６を備えている。現像器本体４６には、対応する現像剤カートリッジ４５Ｙから新しい現像剤が供給される。

上記現像器本体４６の内部には、現像ロール４８、２本のスパイラルオーガ４９、５０が設けられている。現像ロール４８は、紙面に垂直な方向に長尺状に形成されている。現像ロール４８は、その一部が現像器本体４６の外周に面して設けられた開口部４７に露出するように配置されている。スパイラルオーガ４９、５０は、現像ロール４８の斜め下方の背面側であって、現像ロール４８と並行に延びるように配設されている。

上記現像器５Ｙでは、現像ロール４８が回転すると、奥側のスパイラルオーガ４９が、現像器本体４６内に収容されている現像剤５１を紙面と垂直な一方向に攪拌しながら搬送される。

一方、スパイラルオーガ５０は、スパイラルオーガ４９の搬送方向とは逆方向に現像剤５１を攪拌しながら搬送して、現像剤５１を現像ロール４８に均等に供給する。

なお、本実施の形態では、現像剤５１は、トナーとキャリアとを含む二成分の現像剤であるものとする。但し、現像剤５１は、少なくともトナーを含んでいればよく、トナーのみの１成分現像剤であってもよい。

現像ロール４８には、直流電圧と交流電圧とが重畳されたバイアス電圧が印加される。バイアス電圧が印加されると、現像ロール４８は、内部に固定した状態で配設されるマグネットロール４８ａによって現像剤５１に含まれるキャリアを磁力で吸着し、当該現像ロール４８の表面に現像剤５１の磁気ブラシを形成し、キャリアに吸着したトナーを感光体ドラム２と対向する現像領域へと搬送する。そして、感光体ドラム２上に形成された静電潜像は、現像ロール４８の表面に形成されたトナーによって顕像化される。

なお、基準パッチを形成する場合、現像バイアスは例えば２２５Ｖの直流バイアス、フル露光で１００％ベタにする。これにより、１００％ベタであるものの、直流バイアスのみであるので現像性が低く、トナー濃度の変化に影響されやすい薄めの基準パッチが形成される。

（制御系の構成）
ここで、本実施の形態に係るフルカラープリンタは、所定のタイミングで、各色のトナー像の濃度を調整するプロセスコントロールを実行する。フルカラープリンタ１は、プロセスコントロールを実行するため、次のように構成されている。

図５は、フルカラープリンタ１の制御系の構成を示すブロック図である。フルカラープリンタ１は、基準パッチを形成する現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋと、基準パッチの濃度を検出する濃度センサ２３と、濃度センサ２３の検出結果に基づいて各現像器５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのトナー濃度を制御するコントローラ１００と、を備えている。

図６は、コントローラ１００の処理ルーチンを示すフローチャートである。

ステップＳ１では、コントローラ１００は、濃度センサ２３を制御して、異なる画像形成条件毎に、基準パッチ検出値Ｖ_{ｐａｔｃｈ}及び中間転写ベルト６の素面の検出値Ｖ_ｃｌｎを読み込む。

ステップＳ２では、コントローラ１００は、異なる画像形成条件での検出値Ｖ_{ｐａｔｃｈ}、Ｖ_ｃｌｎの組から、予め回帰的に算出されたＲ_ｘ、Ｒ_ｙを用い、次の式（１）により、特性値ｍ（ＴＣ）を算出する。

後述するように、Ｒｘ、Ｒｙは既知のトナー濃度で当該基準パッチ作成条件にて作成した基準パッチの検出値から特性値ｍ（ＴＣ）のばらつきが最小になるように回帰的に決定する。

ステップＳ３では、コントローラ１００は、ステップＳ２で求めた特性値と予め記憶されている閾値とを比較して、特性値が閾値を超えているときはステップＳ４に進み、特性値が閾値を超えていないときは本ルーチンを終了する。

ステップＳ４では、コントローラ１００は、トナー濃度が低くなっているので、トナー濃度が高くなるように、当該トナーを用いる現像器のトナー補給量を制御して、本ルーチンを終了する。ここで、式（１）の特性値について説明する。

（特性値の説明）
図７は、常温常湿でトナー濃度が５％、７．５％、１０％のそれぞれ場合において、濃度センサ２３によるベルト素面検出値（Ｖ_ｃｌｎ）に対する基準パッチマック検出値（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}）を示す図である。ここでは、新品状態から劣化状態までで素面の反射率が異なる中間転写ベルト６上に、所定の条件で形成された黒色トナーの基準パッチの検出値が用いられている。

基準パッチは、５％〜１０％のトナー濃度の差異に応じてトナー付着量が感度を持って変化する条件で作成されている。また、基準パッチの潜像は１００％ベタとするが、トナー付着量は１０％条件を除き、基準パッチ表面を埋め尽くすまでには到らない。基準パッチが形成されるとトナーにより光が拡散されるため、濃度センサ２３の受光素子に戻る光量が少なくなる。このため、トナー濃度が高くなるに従って、相対的に濃度センサ２３の出力値が低くなる。

中間転写ベルト６の反射率が下がり、ベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎが小さくなると、主に、基準パッチの検出時における中間転写ベルト６からの反射光も減る。このため、同条件で作成された基準パッチ検出値Ｖ_{ｐａｔｃｈ}も小さくなる。トナー濃度１０％の場合では、付着トナーはパッチ全面をほぼ埋め尽くしており、ベルト素面の反射率の影響をほとんど受けない。

同一のトナー濃度ごとにベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎと基準パッチ検出値Ｖ_{ｐａｔｃｈ}の関係を直線で近似すると、図７に示すように、それらの関係は直線になる。各近似直線は第２象限の一点に収束している。これは、Ｖ_{ｐａｔｃｈ}とＶ_ｃｌｎが、トナー濃度の関数である傾きｍ（ＴＣ）を持ち、定数Ｒｘ，Ｒｙを使うと、次の式（２）で表されることを示している。

言い換えると、次の式（３）の演算により、トナー濃度に対応する特性値ｍ（ＴＣ）が得られる。

なお、各近似直線が第２象限の（Ｒｘ，Ｒｙ）を通る理由は以下のように説明される。濃度センサ２３の発光素子の照明光量をＩｏ、中間転写ベルト６の正反射方向の反射率をＶ_ｃｌｎ、パッチ上のトナーが占める面積割合をａｔ、トナー付着エリアで拡散される光が受光素子に到達する割合をφ、ベルト素面の受光量をＩｂ、パッチ面の受光量をＩｐとすると、式（４）及び（５）が成り立つ。

ここで、Ｓは、トナー付着エリアで拡散された光が、隣接するトナー付着エリアで二次拡散され濃度センサ２３の受光素子に至る光量である。但し、この光量を正確に見積もるのは困難であるが、以下のように考えられる。

二次拡散するのは、トナー付着エリアの周縁部で拡散される光であり、トナー付着エリアの周縁長Ｌに比例すると考えられる。周縁長Ｌは、ａｔが０の時は０、ａｔが増えるに従い増加し、ａｔ＝０．５で最大になり、以後は逆に減って、ａｔ＝１で０となる。基準パッチの場合、ａｔ＝１に近い領域を利用する。ここではＬ∝１−ａｔ、すなわちＳ＝ｋ＊（１−ａｔ）と仮定すると、式（１）は、式（６）となる。

そして、式（６）と式（５）から次の式（７）となる。

すなわち、Ｉ_ｐとＩ_ｂの関係は、点（Ｉ_ｏ＊φ−ｋ，Ｉ_ｏ＊φ）を通り、傾き（１−ａｔ）の直線になることを示している。トナー付着エリア面積が増えて、戻り拡散光量が増加することより、二次拡散光の減少の方が大きい場合には、点（（Ｉ_ｏ＊φ−ｋ，Ｉ_ｏ＊φ）は第２象限に位置することになる。

実際にＲｘ，Ｒｙの値を決定するに当っては、実験によって得られたＶｂ，Ｖｐから誤差が最小になるＲｘ，Ｒｙが計算によって求められる。

図８は、トナー濃度に対応する特性値（ＲＡＤＣ＿ＴＣ）がＶ_{ｐａｔｃｈ}／Ｖ_ｃｌｎである場合（従来例）と、本実施形態の（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}−Ｒｙ）／（Ｖ_ｃｌｎ−Ｒｘ）である場合（実施例）との比較を示す図である。本実施形態においては、中間転写ベルト６の反射特性が変化しても、トナー濃度に対応する特性値がほぼ一定になった。

なお、トナー濃度制御においては、現像器内のトナー濃度を基準とする値に制御することが目的であり、検知されたトナー濃度に対応する特性値は、実トナー濃度値に変換する必要はなく、基準とするトナー濃度の特性値との差に基づき制御を行うことで十分である。

図９は、高温高湿の場合において、濃度センサ２３によるベルト素面検出値（Ｖ_ｃｌｎ）に対する基準パッチマック検出値（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}）を示す図である。図１０は、低温低湿の場合において、濃度センサ２３によるベルト素面検出値（Ｖ_ｃｌｎ）に対する基準パッチマック検出値（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}）を示す図である。なお、各検出値は、図７と同様にトナー濃度が５％、１０％の場合のものである。

図９及び図１０に示す特性は、図７に示した常温常湿条件とほぼ同じ特性になっている。更に、各トナー濃度の近似直線もほぼ同じ点（Ｒｘ，Ｒｙ）で交差している。このため、環境条件に関わらず、Ｒｘ，Ｒｙを用いてｍ（ＴＣ）を演算してもよい。なお、更に高い精度でトナー濃度を計測するため、環境条件によりＲｘ，Ｒｙを変えても良い。

図１１は、中間転写ベルト６の経時劣化を説明するための印字枚数に対するベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎを示す図である。印字枚数が１０枚以下の初期のベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎは約５００になる。但し、印字枚数が多くなるに従ってベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎは小さくなり、２００〜３００位で落ち着く。中間転写ベルト６の表面のグロスムラ、弾性ベルトである中間転写ベルト６のテンションのばらつきなどの影響により、初期のベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎは±１０％程度のばらつきをもつ。なお、ベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎが急速に低下する主な原因は、クリーニングにより表面が荒れることである。

そこで、本実施形態に係るカラープリンタ１は、トナー濃度の判定基準となる式（１）を演算することによって、経時劣化によって中間転写ベルト６の反射特性が変化しても、図８に示すように正確に基準パッチの濃度を検知できるので、トナー濃度を常に調整して、安定した画像濃度を維持することができる。

また、カラープリンタ１は、いわゆる２成分現像器内のトナー濃度を制度よく制御することができるため、小型の現像器でもトナー濃度を上げすぎてクラウドやカブリの発生を防止することができる。

更に、カラープリンタ１は、簡単な演算でトナー像濃度を検知することができるので、演算に必要なメモリ容量を少なくすることができ、また、制御が簡単となるため他の補正制御とのコンフリクトを起こすことがない効果もある。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で設計変更されたものにも適用可能であるのは勿論である。

例えば、上記実施の形態では、中間転写ベルトに形成した基準パッチの濃度を検出してトナー濃度調整や光量調整を行う例について説明したが、これに限定されず、感光体ドラムに形成した基準パッチの濃度を検出してトナー濃度調整や光量調整を行うようにしてもよい。

また、例えばパッチ形成条件は、上述したものに限られるものではない。例えば、現像バイアスとして現像条件と同じ交流バイアスを用いて、基準パッチを５０％デューティーすればよい。これにより、上述した実施形態と同様に、トナー濃度の変化の影響を受け易い薄めの基準パッチが形成される。

本実施の形態に係るフルカラープリンタの構成を示す断面図である。現像装置の斜視図である。現像装置本体の断面図である。イエロー（Ｙ）の現像器の詳細な構成を示す断面図である。フルカラープリンタの制御系の構成を示すブロック図である。コントローラの処理ルーチンを示すフローチャートである。常温常湿でトナー濃度が５％、７．５％、１０％のそれぞれ場合において、濃度センサによるベルト素面検出値（Ｖ_ｃｌｎ）に対する基準パッチマック検出値（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}）を示す図である。トナー濃度に対応する特性値（ＲＡＤＣ＿ＴＣ）がＶ_{ｐａｔｃｈ}／Ｖ_ｃｌｎである場合（従来例）と、本実施形態の（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}−Ｒｙ）／（Ｖ_ｃｌｎ−Ｒｘ）である場合（実施例）との比較を示す図である。高温高湿の場合において、濃度センサによるベルト素面検出値（Ｖ_ｃｌｎ）に対する基準パッチマック検出値（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}）を示す図である。低温低湿の場合において、濃度センサによるベルト素面検出値（Ｖ_ｃｌｎ）に対する基準パッチマック検出値（Ｖ_{ｐａｔｃｈ}）を示す図である。中間転写ベルトの経時劣化を説明するための印字枚数に対するベルト素面検出値Ｖ_ｃｌｎを示す図である。

符号の説明

２３濃度センサ
１００コントローラ
５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ現像器
６中間転写ベルト

Claims

転写体に形成されたトナー像を記録媒体に転写することにより画像を形成すると共に、前記転写体に基準トナー像を形成する画像形成手段と、
前記転写体表面の光反射特性である第１の光反射特性と、前記転写体に形成された基準トナー像の光反射特性である第２の光反射特性と、をそれぞれ検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された第１及び第２の光反射特性に基づいて、前記第１の光反射特性と第１の所定値との差と、前記第２の光反射特性と第２の所定値との差と、の比であるトナー濃度特性値を算出する特性値算出手段と、
前記特性値算出手段により算出されたトナー濃度特性値に基づいて、前記画像形成手段で画像を形成するため前記画像形成手段にトナー及び磁力で吸着されるキャリアからなる現像剤を供給する現像器内の現像剤のトナーの量とキャリアの量との比を制御するトナー濃度制御手段と、
を備え、
前記第１の所定値を、横軸に前記第１の光反射特性を縦軸に前記第２の光反射特性を設定した直交座標系において、前記現像器内の現像剤のトナーの量とキャリアの量との比が一定の場合に、前記第１の光反射特性に対する前記第２の光反射特性をプロットして得られる直線を、前記現像器内の現像剤のトナーの量とキャリアの量との比が各々異なる複数の場合について取得し、該複数の直線が一点で交わった場合の該一点の前記横軸の座標値とし、前記第２の所定値を該一点の前記縦軸の座標値とした画像形成装置。