JP6566751B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザプリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真記録方式を用いる画像形成装置に関するものである。

従来、画像形成装置においては、トナー像を担持する像担持体上に、作像条件を変えながら形成された複数の検知用画像（パッチともいう）を形成し、センサによりパッチの濃度に関する情報を検知していた。そして、濃度に関する情報に基づき、画像の最大濃度や階調特性等の画像形成条件を補正する制御が行われる。

このような濃度補正制御を行う際、パッチの濃度に関する情報は、パッチが形成された像担持体の表面性の影響を受けてばらつきが発生していた。そのため、予めパッチを形成していない状態で像担持体の表面の反射光量を検知し、その検知結果を用いてパッチの検知結果を補正する下地補正を行うことで、パッチの下地からの影響を抑制し、パッチの濃度を検知する方法が特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、像担持体の１周にわたって、下地補正を行うための情報として像担持体の表面の反射光量を検知することが開示されている。

特開２００５−２０８２２５ 特開２０１０−００９０１８

しかしながら、従来の下地補正は、図１３に示すように像担持体の１周にわたって、像担持体の表面の反射光量を検知している（ベルト１周目）。そのため、パッチを形成するのは像担持体の２周目（ベルト２周目）となっており、画像形成条件を補正するための画像濃度制御にかかる時間が長くなるという課題があった。

本出願に係る発明は、上記のような状況を鑑みてなされたものであり、画像濃度制御にかかる時間を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するために、像担持体と、前記像担持体に、トナー像である第１の検知用画像と前記第１の検知用画像より濃度の濃いトナー像である第２の検知用画像とを含む濃度検知用パターンを形成する形成手段と、前記像担持体の第１の位置に形成された第１の検知用画像と、前記像担持体の第２の位置に形成された第２の検知用画像と、を検知する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づき、前記形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、前記形成手段は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの夫々の色のトナーを用いて、前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像を形成し、前記検知手段は、前記像担持体に濃度検知用パターンが形成されていない前記第１の位置は検知し、前記像担持体に濃度検知用パターンが形成されていない前記第２の位置は検知せず、ブラックで形成される濃度検知用パターンのうち、ブラックの第１の検知用画像は第１の濃度より薄い画像、ブラックの第２の検知用画像は前記第１の濃度より濃い画像であり、マゼンタで形成される濃度検知用パターンのうち、マゼンタの第１の検知用画像は第２の濃度より薄い画像、マゼンタの第２の検知用画像は前記第２の濃度より濃い画像であり、イエロー又はシアンで形成される濃度検知用パターンのうち、イエロー又はシアンの第１の検知用画像は第３の濃度より薄い画像、イエロー又はシアンの第２の検知用画像は前記第３の濃度より濃い画像であり、前記第１の濃度より前記第２の濃度は濃く、前記第２の濃度より前記第３の濃度は濃いことを特徴とする。

本発明の構成によれば、画像濃度制御にかかる時間を抑制することができる。

画像形成装置の概略構成図 画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図 濃度検知センサ４０の構成図 濃度検知センサ４０及び周長検知センサ４１の配置を示す図 画像濃度制御のフローチャート 第１の実施形態における、画像濃度制御を示すタイムチャート 規格化反射率と画像濃度の関係を示す 画像濃度と露光比率の関係を示す図 画像濃度制御前のγカーブを示す図 階調補正テーブルを示す図 画像濃度制御後のγカーブを示す図 第２の実施形態における、画像濃度制御を示すタイムチャート 従来の画像濃度制御を示すタイムチャート 各色の画像濃度と色差について示すグラフ

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。

（第１の実施形態）
図１は、画像形成装置の一例を示す概略構成図である。なお、以下の説明では、参照符号の末尾の英文字ａ、ｂ、ｃ及びｄは、それぞれ当該部材がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）のトナー像の形成に関する部材であることを示している。以下の説明において色を区別する必要が無い場合には、末尾の英文字ａ、ｂ、ｃ及びｄを除いた参照符号を使用することもある。

まず、画像形成の一連の流れについて説明する。画像形成装置は、感光体としての感光ドラム２ａ〜ｄ、感光ドラム２ａ〜ｄにそれぞれのトナーを現像する現像手段としての現像器５ａ〜ｄ、感光ドラム２ａ〜ｄ上の残留トナーを除去するクリーニング手段してのクリーニング部６ａ〜ｄを有する。この感光ドラム２、現像器５、クリーニング部６を含めてプロセスカートリッジ３２ａ〜ｄとすることができ、プロセスカートリッジ３２ａ〜ｄが並置された構成となっている。プロセスカートリッジ３２ａ〜ｄは、画像形成装置に着脱可能である。また、プロセスカートリッジを含め、画像形成に関わる部材をまとめて画像形成ステーションということもできる。なお、プロセスカートリッジの一例として、感光ドラム２、現像器５、クリーニング部６を有する構成を説明したが、これに限られるものではない。例えば、感光ドラム２と現像器５を別体のカートリッジとして、それぞれ独立して画像形成装置に着脱可能な構成としてもよい。プロセスカートリッジ３２ａ〜ｄによって形成された夫々の色のトナー像を、像担持体としての中間転写ベルト３１に順次に重ねて一次転写してカラー画像とした後、カラー画像を例えば紙である記録材Ｓに二次転写する。転写材Ｓは、定着器１８により加熱定着されて、排紙トレイ（不図示）に排出される。

以下、画像形成プロセスについて説明する。感光ドラム２は回転ドラム型の電子写真感光体であり、予め決められた周速度（プロセススピード）で回転駆動される。感光ドラム２は、帯電手段としての帯電ローラ３により、予め決められた極性・電位（本実施形態ではマイナス）に一様に帯電される。そして、レーザダイオード、ポリゴンスキャナ、レンズ群、等によって構成される、露光部４によって露光されることで、静電潜像が形成される。

そして、現像器５により、感光ドラム２上に形成された静電潜像に現像剤としてのトナーを付着させて現像が行われる。現像器５は、トナーを収容するトナー容器と、トナーを担持し搬送する現像剤担持体としての現像ローラからなる。現像ローラは、抵抗調整された弾性ゴムで構成され、感光ドラム２に対して当接離間できるようになっている。現像ローラが感光ドラム２に当接した状態において、予め決められた極性の高圧（本実施形態ではマイナス）を印加することで、現像ローラ上に担持されているトナーが感光ドラム２上の静電潜像上に転移して現像が行われる。

感光ドラム２上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト３１を挟んで感光ドラム２の対向に配置された一次転写手段としての一次転写ローラ１４に一次転写電圧を印加することにより、感光ドラム２から中間転写ベルト３１に一次転写される。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ８、テンションローラ１０、対向ローラ３４に張架され、テンションローラ１０の作用で所定のテンションを保ちながら駆動ローラ８の作用で矢印ａの向きに回転駆動される。中間転写ベルト３１は、感光ドラム２とほぼ同じ２４０ｍｍ／ｓｅｃの周速度にて接触しながら回転する。また、中間転写ベルト３１は、周長が８００ｍｍで、厚さ５０〜１５０μｍ程度の無端のフィルム状部材で構成されている。本実施形態において、中間転写ベルト３１は黒色で反射率の大きなものとし、かつ高強度を実現するためその材料にポリイミドを用いている。材料にはＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＶｄＦ、ＰＥＮ等のスーパーエンプラや、ＰＥＴ等の汎用エンプラを用いても良い。なお、感光ドラム２から中間転写ベルト３１にトナー像の転写が行われた後の感光ドラム２上に残留した残留トナーは、クリーニング部６によって除去される。

給紙カセット１５に積載された記録材Ｓは、給紙ローラ１６により給紙され、レジストローラ対１７に搬送される。記録材Ｓは、レジストローラ対１７により斜行が補正された後、所定のタイミングで中間転写ベルト３１を介して対向ローラ３４と二次転写ローラ３５が圧接されてなる二次転写部へ搬送される。そして、中間転写ベルト３１上のトナー像は二次転写ローラ３５に印加された二次転写電圧により記録材Ｓに転写される。二次転写後に中間転写ベルト３１上に残った残留トナーはクリーニングブレード３３により除去される。記録材Ｓは、二次転写ローラ３５と中間転写ベルト３１により定着器１８に搬送されてトナー像の定着が行なわれ、画像形成装置外に排出される。

図２は、画像形成装置の動作を制御するための制御ブロック図である。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された各種制御プログラムに基づいてＲＡＭ１０３を作業領域に用い、画像形成装置の各部を制御しながら以下に示す環境の変化に起因する画像の色味変動を低減して、色味を安定させる為の画像濃度制御等を行う。環境の変化とは、例えば、湿度、温度、消耗品の使用状況の変化等である。ＲＯＭ１０２には、各種制御プログラムや各種データ、テーブルが格納されている。ＲＡＭ１０３にはプログラムロード領域、ＣＰＵ１０１の作業領域、各種データの格納領域等がある。パッチ形成手段１０４は、濃度検知用パターン（濃度検知用画像）としての濃度検知用パッチ又は位置検知用パッチを形成させる。パッチ検知手段１０６は、中間転写ベルト３１上に形成されたパッチ（詳細については後述する）を検知する濃度検知センサ４０等を含む検知部である。画像形成部１０８には、感光ドラム２、帯電ローラ３、露光部４、現像器５、一次転写ローラ１４等が含まれる。各種データを保存する不揮発メモリ１０９には、画像濃度制御を実行する際の濃度検知センサ４０の光量設定等が格納されている。

図１に示すように、本実施形態における画像形成装置では、中間転写ベルト３１の対向部に濃度検知センサ４０を配置する。一般に、電子写真方式の画像形成装置では、消耗品の交換、使用する環境の変化（温度、湿度、装置の劣化等）、プリント枚数等の諸条件によって、トナーや前述した各キーパーツの特性が変化する。その特性の変化は、画像濃度の変動、色再現性の変化として顕在化する。すなわち、この変動により色再現性が変動してしまう。そこで、本実施形態では、環境の変化に応じて適切な色再現性が得られるようにするため、キャリブレーション動作として、作像条件を変えながら複数のパッチＰを中間転写ベルト３１上に形成する。そして、濃度検知センサ４０でパッチＰの反射出力を検知し、画像形成条件にフィードバックする画像濃度制御を行う。

図３は、濃度検知センサ４０の構成を示す図である。濃度検知センサ４０は、図３に示すように波長９５０ｎｍの光を発光するＬＥＤである発光素子４０ａ、フォトダイオード等である受光素子４０ｂ、４０ｃ及びホルダーから構成される。なお、受光素子４０ｂは、発光素子４０ａから発光され正反射した正反射光を受光する。受光素子４０ｃは、発光素子４０ａから発光され拡散反射した拡散反射光を受光する。発光素子４０ａからの赤外光を中間転写ベルト３１上のパッチＰに向けて照射させ、その反射光を受光素子４０ｂ、４０ｃで受光した出力値に基づき、パッチの濃度に関する値を算出する。

本実施形態における濃度検知センサ４０は、照射位置に対して、発光素子４０ａの照射角度１５°、受光素子４０ｂの受光角度１５°、受光素子４０ｃの受光角度４５°として配置されている。また、受光素子４０ｂに関しては、拡散反射成分の影響をできるだけ小さくするため、受光素子４０ｃより反射光を受光するための開口部の幅であるアパーチャ径を小さくしてある。濃度検知センサ４０のアパーチャ径は、発光素子４０ａは０．７ｍｍ、受光素子４０ｂは１．５ｍｍ、受光素子４０ｃは２．９ｍｍとした。また、受光素子４０ｂによる正反射成分の検知範囲（スポット径）としてはφ１．０ｍｍ程度であり、受光素子４０ｃによる拡散反射成分の検知範囲（スポット径）は、発光素子４０ａによる照射の拡がり（照射スポット径）に相当し、φ３．０ｍｍ程度である。

パッチＰは、複数の階調値で複数個形成され、各パッチＰの大きさは、中間転写ベルト３１の搬送方向（副走査方向）に１２ｍｍ、中間転写ベルト３１の搬送方向と直交する方向（主走査方向）に１０ｍｍである。濃度検知センサ４０は、パッチＰを１．０ｍｍ間隔で７回測定してその平均値を出力値として出力している。つまり、パッチＰの大きさに対し、受光素子４０ｂの検知範囲はスポット径と検知回数から凡そ８ｍｍ、受光素子４０ｃの検知範囲はスポット径と検知回数から凡そ１０ｍｍとなる。

パッチＰには、実際の画像形成に用いる面積階調処理としての多値ディザ処理が施されている。パッチＰのトナー付着量が多くなるほど、中間転写ベルト３１から正反射される正反射光量は小さくなる。パッチＰを形成している状態での正反射光量を、パッチＰを形成していない状態での中間転写ベルト３１の下地からの正反射光量で規格化した濃度に関する値である反射率を求める。なお、反射率の詳細については、後述する。そして、ＲＯＭ１０２に内蔵してある図７で示したような変換テーブルを用いて、中間転写ベルト３１上に形成したパッチＰの濃度に関する値である反射率から、記録材に画像を形成した際の画像濃度を算出することが可能である。これらの濃度算出の演算処理は濃度算出手段としての機能も有する制御部１００にて行われる。記録材に画像を形成した際の画像濃度と露光比率（画像データに相当）との関係は図８のような関係となる。

また、図９は、図８で示した各階調の濃度を最大濃度（露光時間１００％時の濃度）で規格化し、各測定ポイントを通るように曲線近似したものである。この曲線が画像濃度制御前の階調特性（γカーブ）である。所望の階調特性（後述の図１１）を得るためには、この画像濃度制御前のγカーブの縦軸と横軸を入れ替えた、図１０に示す階調補正テーブルを用いた濃度補正を行えば良い。入力画像データを図１０に示す階調補正テーブルで変換して実際の画像形成を行うことで、入力画像データの濃度と実際に記録材に画像形成を行った画像の濃度の間に、図１１で示すような線形の関係を持たせることができる。よって、環境に応じて適切な色再現性を得ることができる。

パッチＰを形成していない状態である中間転写ベルト３１の表面（下地）からの反射光量には一般にある程度のばらつきがあり、本実施形態で用いる中間転写ベルト３１においても反射光量は約１０％の変動幅を有している。パッチＰの濃度に関する値を精度良く求めるためには、中間転写ベルト３１の下地を検知した位置の検知結果と略同一の位置に形成されたパッチＰの検知結果とで正規化を行うことが必要となる。そのためには、中間転写ベルト３１が１回転（１周）するのに要する時間を正確に計測して、濃度検知センサ４０による下地検知時の検知結果と、パッチ検知時の検知結果を合わせる必要がある。しかし、中間転写ベルト３１の周長は、製造のばらつきや装置の設置環境や使用に伴う変化により、本実施形態では、周長の中心値８００ｍｍに対し±３ｍｍの範囲で周長が変化する。そこで、中間転写ベルト３１の周長検知として、中間転写ベルト３１が１回転するのに要する時間を検知、又は検知結果から周長そのものをパッチＰの検知前に検知しておくことが望ましい。なお、必ずしもパッチＰの検知前に周長検知を行う必要はなく、画像形成枚数や環境情報等をトリガにして、適切なタイミングで周長検知を行えばよい。

本実施形態においては、中間転写ベルト３１の周長検知は、図４に示すような中間転写ベルト３１の端部に設けた周長検知用マーク４２を周長検知センサ４１により検知することで行う。なお、周長検知センサ４１は、濃度検知センサ４０とほぼ同じ構成とすることができる。しかし、周長検知用マーク４２を中間転写ベルト３１と区別して検知できれば良いため、本実施形態における周長検知センサ４１は、一例として濃度検知センサ４０から拡散反射光量を検知する受光素子４０ｃを除いた構成とする。また、周長検知用マーク４２は中間転写ベルト３１よりも反射率が高い樹脂製（白色のプラスチックテープ等）であり、中間転写ベルト３１の端部に設けられる。また、周長検知用マーク４２は中間転写ベルト３１の移動方向に複数個設けることで、１個の場合と比較して周長検知にかかるダウンタイムを削減できる。本実施形態では、４つの周長検知用マーク４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを設けている。

なお、中間転写ベルト３１の周長を求めるために、必ずしも周長検知センサ４１を備える必要はない。例えば、中間転写ベルト３１上に周長検知用のパッチを形成し、濃度検知センサ４０で周長検知用のパッチを検知することで、周長を求めることも可能である。また、濃度検知センサ４０で中間転写ベルト３１の表面を１周目と２周目で検知を行い、１周目の検知結果と２周目の検知結果のマッチングを行って、最も一致している部分を検知して周長を求めることも可能である。また、図４においては、濃度検知センサ４０は、中間転写ベルト３１の主走査方向の中央部に配置されているが、中間転写ベルト３１の主走査方向の両端に２つ配置してもよい。また、濃度検知センサ４０を位置ずれ検知センサとして兼用しても良い。

次に、図４を用いて中間転写ベルト３１の周長検知方法を説明する。制御部１００は、周長検知を開始すると、周長検知センサ４１で周長検知用マーク４２を検知するために、周長検知センサ４１で周長検知用マーク４２を検知するまで１ｍｓｅｃ間隔で監視を継続する。１周目の周長検知用マーク４２を検知すると制御部１００は一旦監視を中断し、さらに中間転写ベルト３１が約７００ｍｍ回った時点で、再度監視を開始して２周目の周長検知用マーク４２を検知する。なお、必ずしも監視を中断する必要はなく、２周目の周長検知用マーク４２を検知するまで監視を継続してもよい。また、制御部１００による２周目の周長検知用マーク４２の監視開始は、周長の誤検知が起きない範囲であれば前述のタイミングに限られるものではない。また、周長検知用マーク４２の配置によって監視を開始するタイミングを適宜決定することができる。１周目と２周目の周長検知用マーク４２の検知結果から中間転写ベルト３１の回転時間、又は中間転写ベルト３１の周長を算出する。この方法によれば、周長検知用マーク４２の算出値の誤差の主要因は算出値の量子化誤差であり、ここでは約１ｍｓｅｃである。これを周長としての誤差に換算すると０．２４ｍｍとなる。また、本実施形態においては、周長検知用マーク４２はほぼ等間隔に４つ配置されているため、周長検知に必要な中間転写ベルト３１の回転数は最大で約１．２５周となる。なお、検知した中間転写ベルト３１の周長は今回の画像濃度制御時に用いられるだけでなく、次回以降の画像濃度制御時にも用いられるようにしても良い。また、中間転写ベルト３１の周長は装置の設置環境による影響が大きいため、画像形成装置が有する環境検知センサの検知結果の変化量に基づいて、変化量が所定範囲内に収まっている場合には、前回の周長検知を継続して用いると判断してもよい。

次に、濃度制御時における、出力値の規格化について説明する。本実施形態においては、図３に示すように受光素子４０ｂでは、正反射成分と拡散反射成分の両方を含んだ反射光を、受光素子４０ｃでは、拡散反射成分のみを検知する構成となっている。中間転写ベルト３１上にパッチＰを形成すると、トナーによって中間転写ベルト３１に照射された光が遮断されるため、正反射光量は減少する。一方、９５０ｎｍの赤外光に対して、ブラックトナーは光を吸収するが、イエロー、マゼンタ、シアントナーは拡散反射する特徴を持つ。よって、中間転写ベルト３１上のトナー付着量が増大すると、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、受光素子４０ｃの出力が大きくなる。また、先にも説明したように、パッチＰが形成される中間転写ベルト３１の下地の影響によっても、反射光量は変化する。

このような影響を低減させるために、規格化反射率Ｒを以下の式（１）によって求める。
規格化反射率Ｒ＝（Ｐｈｂ−α×Ｐｈｃ）／（Ｂｂ−α×Ｂｃ） ・・・（１）
Ｐｈｂは、中間転写ベルト３１にパッチを形成している状態における受光素子４０ｂで受光する反射出力である。Ｐｈｃは、中間転写ベルト３１にパッチを形成している状態における受光素子４０ｃで受光する反射出力である。Ｂｂは、中間転写ベルト３１にパッチを形成していない状態における受光素子４０ｂで受光する反射出力である。Ｂｃは、中間転写ベルト３１にパッチを形成していない状態における受光素子４０ｃで受光する反射出力である。αは、受光素子４０ｂ、４０ｃの照射スポット径、フォトダイオードの検知感度等の差をキャンセルして正味の拡散反射光量を算出するための係数である。本実施形態においては、前述した正反射光スポット径φ１．０、拡散反射光スポット径φ３．０から算出される面積比０．１１をαとして用いている。αは、予めＲＯＭ１０２に格納しておいてもよい。また、本実施形態においては、式（１）で規格化された正反射光量としてのセンサ出力と、換算テーブルを用いてパッチＰの濃度算出を行っている。しかし、必ずしも換算テーブルを用いる必要はなく、換算するための変換式を容易して演算する等にしてもよい。

図１３で示したような従来技術では、中間転写ベルト３１の１周にわたって形成された全てのパッチに対して、式（１）を用いて規格化を行っていた。そのため、１周目で中間転写ベルト３１の下地検知を行い、２周目でパッチの形成と検知を行うために、中間転写ベルト３１を少なくとも２周させており、ダウンタイムとなっていた。本実施形態においては、このダウンタイムを抑制する検知方法について説明する。

式（１）からもわかる通り、パッチＰのトナー付着量の増加に伴い、正反射出力である「Ｐｈｂ−α×Ｐｈｃ」が減少する。Ｐｈｃはトナーからの拡散反射出力であり、中間転写ベルト３１の下地の影響はほとんど受けない。よって、パッチＰのトナー付着量が増加するに伴い、正反射出力である「Ｐｈｂ−α×Ｐｈｃ」における中間転写ベルト３１の下地の影響が減少する。表１は、各階調の画像データで描かれたパッチＰにおいて、反射光量の変動幅が１０％である中間転写ベルト３１の検知位置にずれが生じた場合における規格化反射率Ｒの検知誤差（％）の最大値を表している。なお、反射光量の変動幅が１０％であるとは、中間転写ベルト３１からの反射光量の最大値と最小値の差が１０％であることを示している。また、中間転写ベルト３１の検知位置にずれが生じるとは、言い換えると中間転写ベルト３１の下地を検知した位置と、中間転写ベルト３１に形成されたパッチＰを検知した位置との対応付けにずれが生じているともいえる。

上述した表１のように、規格化反射率Ｒの検知誤差が３％を越えた結果に基づいて、後述する画像濃度制御を行うと、理想的な濃度に対して補正後の濃度がユーザの許容以上にばらついてしまうことがある。また、実際の規格化反射率Ｒに対しては、上述した検知位置のずれの影響以外に、発光素子４０ａの出力ドリフト、算出値の量子化誤差等の要因により、さらに１％程度の検知誤差を見込む必要がある。従って、本実施形態においては、検知位置のずれに起因する規格化反射率Ｒの検知誤差が２％以下（所定以下）となるように設定する。上述した表１においては、検知位置ずれが１．５ｍｍ以下となっている部分については、パッチＰの濃度によらず検知誤差が２％以下となっている。

さらに、表１においては、検知位置ずれ量が３ｍｍであっても、画像データ（パッチＰの濃度）が５０％以上のパッチＰについては、規格化反射率Ｒの検知誤差は２％以下となっている。つまり、中間転写ベルト３１の周長が最大限（３ｍｍ）ばらついて、中間転写ベルト３１の下地の反射光量の検知位置とパッチＰの反射光量の検知位置に検知位置ずれが生じたとする。そのような場合であっても、画像データが５０％以上のパッチＰであれば、許容範囲内の規格化反射率Ｒを得ることができ、検知精度を確保できる。言い換えると、濃度が５０％以上のパッチＰについては、検知位置ずれがある中間転写ベルト３１の下地検知の結果を用いても、検知精度を確保できる。つまり、濃度５０％以上のパッチを形成する位置に対応する中間転写ベルト３１の下地の検知は省略することが可能となる。

ただし、実際にはパッチＰのトナー付着量は、環境等の状況に応じて変動する。つまり、所定の画像データ（例えば、５０％）の画像を形成した場合でも、実際に形成されたパッチＰのトナーの付着量（パッチＰの濃度）としては５０％とはならず、５０％以下となってしまうことがある。本実施形態においては、画像形成装置の設置環境及び消耗品の耐久テストを考慮したばらつきを考慮する。このばらつきを含めて、規格化反射率Ｒの検知誤差を２％以内に収めるために、画像データが５５％以上のパッチＰが形成される位置に対応する中間転写ベルト３１の下地の検知は省略することとする。画像データが５５％以上のパッチＰの規格化反射率Ｒ’は、以下の式（２）により算出する。
規格化反射率Ｒ’＝（Ｐｈｂ−α×Ｐｈｃ）／（Ｂｂ’−αＢｃ’） ・・・（２）
Ｂｂ’は、画像データが５５％未満のパッチＰの規格化反射率Ｒの算出に用いる反射出力Ｂｂの平均値である。Ｂｃ’は、画像データが５５％未満のパッチＰの規格化反射率Ｒの算出に用いる反射出力Ｂｃの平均値である。なお、ここでは一例として反射出力Ｂｂ’、Ｂｃ’は、反射出力Ｂｂ、Ｂｃの平均値としたが、これに限られるものではない。例えば以前に中間転写ベルト３１の１周の下地検知をした結果を記憶させておき、画像データが５５％以上のパッチＰについては、再度下地検知を行うことなく、以前に記憶された下地の検知結果を用いる等、してもよい。

次に、本実施形態における画像濃度制御について、図５のフローチャートと図６のタイムチャートを用いて説明する。画像濃度制御を開始すると、Ｓ１において、制御部１００は中間転写ベルト３１の回転を開始する。さらに、Ｓ２において、制御部１００は不揮発メモリ１０９に格納された画像濃度制御を実行する際の光量で、濃度検知センサ４０を発光させる。さらに、Ｓ３において、制御部１００は不揮発メモリ１０９に格納された所定の光量で周長検知センサ４１も発光させる。なお、ここでは一例として中間転写ベルト３１の回転と、濃度検知センサ４０の発光と、周長検知センサ４１の発光を並列処理しているがこれに限られるものではない。濃度検知センサ４０の発光量が、中間転写ベルト３１が所定の回転速度となるまで（１周するまで）に安定しない場合は、画像濃度制御に先立って濃度検知センサ４０の発光を開始しても良い。また、周長検知センサ４１についても同様である。なお、本実施形態においては、濃度検知センサ４０の光量は前回の画像濃度制御を実行した際に設定した値とする。

Ｓ４において、制御部１００は中間転写ベルト３１を最大１．２５周させ、中間転写ベルト３１をクリーニングブレード３３によってクリーニングする。さらに、Ｓ５において、制御部１００は、濃度検知センサ４０の光量が不揮発メモリ１０９に格納された光量に安定するまで発光させる。さらに、Ｓ６において、制御部１００は周長検知センサ４１よって中間転写ベルト３１上の周長検知用マーク４２を検知することによって、中間転写ベルト３１の周長を検知する。なお、ここでは一例として、中間転写ベルト３１のクリーニングと、濃度検知センサ４０の発光の安定と、中間転写ベルト３１の周長検知を並行して行っているが、夫々独立したタイミングで行ってもよい。

Ｓ７において、制御部１００は受光素子４０ｂ、４０ｃから、中間転写ベルト３１の下地からの反射出力Ｂｂ、Ｂｃを取得する。また、制御部１００は取得した複数の反射出力Ｂｂの平均値としてＢｂ’を求め、複数の反射出力Ｂｃの平均値としてＢｃ’を求める。

この下地の検知を開始する中間転写ベルト３１上の位置を、図６における位置Ａ（２）とする。低濃度パッチＰの規格化に用いる中間転写ベルト３１の下地からの反射出力Ｂｂ、Ｂｃを、中間転写ベルト３１を約０．７周回転させて位置Ｂまで取得する。その後、図６に示すように、パッチＰの形成を開始する。位置Ａ（２）〜Ｂの長さは約５５０ｍｍである。パッチＰは、各色１６階調の濃度パターンからなり、各濃度パターンの画像データ（濃度）は、２％、６％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、７０％、８０％、９０％である。図６に示すように、各色の画像データが５５％以上のパッチＰを中間転写ベルト３１の位置Ｂ〜位置Ａ（３）の領域（図６の（画像データ大）の領域、長さ約２５０ｍｍ）に形成させる。この位置Ｂ〜位置Ａ（３）は、濃度検知センサ４０により中間転写ベルト３１の下地の検知を省略できる領域となる。

Ｓ８において、制御部１００は受光素子４０ｂ、４０ｃから、中間転写ベルト３１にパッチＰを形成している状態における反射出力Ｐｈｂ、Ｐｈｃを取得する。さらに、Ｓ９において、制御部１００は中間転写ベルト３１の位置Ａ（３）から（図６の（画像データ小）の領域）各色の画像データが２％〜５０％のパッチＰを形成させる。そして、受光素子４０ｂ、４０ｃから、中間転写ベルト３１にパッチＰを形成している状態における反射出力Ｐｈｂ、Ｐｈｃを取得する。このＳ７とＳ９におけるパッチＰを形成していない状態の反射出力と、パッチＰを形成している状態の反射出力は、中間転写ベルト３１上の同一箇所での反射出力を対応させて規格化することが望ましい。中間転写ベルト３１の周長にはばらつきがあるため、まず中間転写ベルト３１からの反射出力を所定の間隔でサンプリングしてＲＡＭ１０３に記憶する。そして、周長検知センサ４１の検知結果（周長に関する情報）に基づき、同一箇所に対応する反射出力Ｂｂ、Ｂｃと、反射出力Ｐｈｂ、Ｐｈｃの対応付けを行っている。

なお、ここでは中間転写ベルト３１の下地、所定の画像データ以上のパッチＰ、所定の画像データ未満のパッチＰの順に検知を行っている。しかし、これに限られるものではなく、所定の画像データ未満のパッチＰ、所定の画像データ以上のパッチＰ、中間転写ベルト３１の下地の順に検知を行ってもよい。先に中間転写ベルト３１の下地検知を行うことによって、以下のような状況になっても検知精度の低下を抑制することができる。経時劣化等の影響によって中間転写ベルト３１上のトナークリーニングの性能が低下することがある。そのような状況で、例えば濃度１００％のパッチを形成するとクリーニングブレード３３に大量のトナーが供給され、パッチＰのトナーが十分にクリーニングされないことがある。この状態で中間転写ベルト３１の下地の検知を行うと、中間転写ベルト３１上に残留したトナーの影響で下地検知の精度が低下してしまう虞がある。しかし、先に中間転写ベルト３１の下地検知を行うことによって、このような影響を抑制できる。

また、先に所定の画像データ未満のパッチＰを形成することによって、以下のような状況になっても検知精度の低下を抑制することができる。所定の画像データ以上のパッチＰを形成した直後に所定の画像データ未満のパッチＰを形成すると、現像ゴーストにより所定の画像データ未満のパッチＰの濃度が、所望の濃度より薄くなってしまうことがある。これにより、所定の画像データ未満のパッチＰの検知精度が低下してしまう虞がある。しかし、所定の画像データ未満のパッチＰを、所定の画像データ以上のパッチＰより先に形成することで、このような影響を抑制できる。

Ｓ１０において、制御部１００はパッチＰの検知が終了すると、中間転写ベルト３１をクリーニングさせる。クリーニングが終了すると、Ｓ１３において、制御部１００は中間転写ベルト３１を停止させる。また、Ｓ１１において、制御部１００はＳ７〜Ｓ９で得られた検知結果に基づき、規格化反射率Ｒ、Ｒ’を求める。さらにＳ１４において、制御部１００はＲＯＭ１０２に内蔵してある図７で示したような変換テーブルを用いて、規格化反射率Ｒ、Ｒ’に基づき、記録材に画像を形成した際の画像濃度を算出する。Ｓ１５において、制御部１００はＳ１４で求めた画像濃度に基づき、階調補正テーブルの更新を行う。また、Ｓ１２において、制御部１００は濃度検知センサ４０、周長検知センサ４１の発光を停止する。Ｓ１０〜Ｓ１５の一連の処理が終了すると、制御部１００は画像濃度制御を終了する。なお、ここでは一例として、Ｓ１０〜Ｓ１５の処理を並行して行っているが、夫々独立したタイミングで行ってもよい。

このように、所定の画像データ以上のパッチＰを形成する位置については、下地の検知を省略することで、画像濃度制御にかかる時間を抑制することができる。より具体的な一例を説明すると、従来技術のように中間転写ベルト３１の下地を１周にわたって検知すると約３．３ｓｅｃかかる。これに対し、本実施形態のように所定の画像データ以上のパッチＰを形成する位置の下地の検知を省略したことによって、約３０％の下地検知の期間を省略でき、時間として約１．０ｓｅｃ短縮することができる。言い換えるならば、中間転写ベルト３１の下地を検知する期間は、所定の画像データ以上のパッチＰを検知する期間と所定の画像データ未満のパッチＰを検知する期間とを加算した期間より短くできる。なお、この具体的な数値は本実施形態における一例であり、プロセス速度、中間転写ベルト３１の周長、画像濃度制御に用いるパッチＰの数（階調数）等の様々な要因で変動する。また、画像形成装置におけるパッチＰの検知誤差の許容度（本実施形態においては、画像データが５５％以上のパッチＰを形成する位置は下地の検知を省略）によっても変動する。しかし、いずれの場合においても、本実施形態で説明したように、所定の画像データ以上のパッチＰを形成する位置については、下地の検知を省略することで、パッチＰの検知精度を保ちつつ、画像濃度制御にかかる時間を抑制することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、所定の画像データ以上のパッチＰを形成する位置については、下地の検知を省略する方法について説明した。本実施形態においては、色毎に下地の検知を省略する画像データが異なるように制御することを説明する。なお、画像形成装置の構成等、先の第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、本実施形態においては第１の実施形態との差異について説明する。

図７に示したように、規格化反射率Ｒと画像濃度は比較的線形に近い関係となる傾向にある。一方、人間の視覚特性から、画像濃度の差がそのまま記録材Ｓ上での色味（色度）として知覚されるわけではない。つまり、同じ濃度であっても色によっては人間の色度の認識が変わる。色度を求める方法としては、人間の視覚特性を考慮したＣＩＥ２０００等が一般に用いられている。即ち、記録材Ｓ上の色度の差は、色やその濃淡によって、色毎に許容度が異なる。第１の実施形態においては、全色画像データが５５％以上のパッチＰを形成する位置については、下地の検知を省略した。一方、本実施形態においては上記の色度の特性を鑑み、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの夫々において、適した画像データ（濃度）のパッチＰを形成する位置の下地の検知も省略するように制御する。

本実施形態においては、ＣＩＥ２０００で求める色差（ｄＥ）においてイエロー、マゼンタ、シアンがブラックと同程度の検知誤差を許容する設定とする。しかし、基準はブラックに限られるものではなく、イエロー、マゼンタ、シアンの何れでも良い。具体的には、ブラックは先の第１の実施形態と同様に画像データ（濃度）が５５％以上のパッチＰを形成する位置の下地の検知を省略すると設定する。図１４は、各色の画像濃度と色差について示すグラフである。図１４のイエローを破線、マゼンタを長一点鎖線、シアンを長二点鎖線、ブラックを実線、で夫々示している。ブラックの画像データ５５％の傾きと同様の傾きを有する各色の画像データを、パッチＰを形成する位置の下地の検知を省略する条件とする。この条件を図１４から求めると、イエローは２７％、マゼンタは３７％、シアンは２７％の画像データにおいて、ブラックの５５％の画像データとほぼ同様の傾きを有していることがわかる。すなわち、言い換えるならブラックの５５％の濃度のパッチＰと同程度の検知誤差であるといえる。よって、イエローは２７％、マゼンタは３７％、シアンは２７％以上の画像データのパッチＰを形成する位置の下地の検知を省略すると設定する。このように、夫々の色の特性に応じてパッチＰを形成する位置の下地の検知を省略する条件を設定することができる。また、上述したように画像データを夫々の色のよって設定することは、下地の検知を省略するパッチＰを形成する数を設定しているともいえる。

このように、色毎に下地の検知を省略する閾値の設定を変えることで、図１２に示すように約５０％下地検知の期間を省略することができ、時間として約１．６ｓｅｃ短縮することができる。よって、色毎に適切な設定とすることで、さらに画像濃度制御にかかる時間を抑制することができる。なお、先の第１の実施形態と同様に、この具体的な数値は本実施形態における一例であり、プロセス速度、中間転写ベルト３１の周長、画像濃度制御に用いるパッチＰの数（階調数）等の様々な要因で変動する。また、画像形成装置におけるパッチＰの検知誤差の許容度（本実施形態においては、イエローは２７％、マゼンタは３７％、シアンは２７％、ブラックは５５％）によっても変動する。しかし、いずれの場合においても、本実施形態で説明したように、所定の画像データ以上のパッチＰを形成する位置については、下地の検知を省略することで、パッチＰの検知精度を保ちつつ、画像濃度制御にかかる時間を抑制することができる。

２ 感光ドラム
３ 帯電ローラ
４ 露光部
５ 現像ローラ
４０ 濃度検知センサ
１００ 制御部
Ｐ パッチ

Claims (8)

1. 像担持体と、
   前記像担持体に、トナー像である第１の検知用画像と前記第１の検知用画像より濃度の濃いトナー像である第２の検知用画像とを含む濃度検知用パターンを形成する形成手段と、
   前記像担持体の第１の位置に形成された第１の検知用画像と、前記像担持体の第２の位置に形成された第２の検知用画像と、を検知する検知手段と、
   前記検知手段による検知結果に基づき、前記形成手段の画像形成条件を制御する制御手段と、を備え、
   前記形成手段は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの夫々の色のトナーを用いて、前記第１の検知用画像及び前記第２の検知用画像を形成し、
   前記検知手段は、前記像担持体に濃度検知用パターンが形成されていない前記第１の位置は検知し、前記像担持体に濃度検知用パターンが形成されていない前記第２の位置は検知せず、
   ブラックで形成される濃度検知用パターンのうち、ブラックの第１の検知用画像は第１の濃度より薄い画像、ブラックの第２の検知用画像は前記第１の濃度より濃い画像であり、マゼンタで形成される濃度検知用パターンのうち、マゼンタの第１の検知用画像は第２の濃度より薄い画像、マゼンタの第２の検知用画像は前記第２の濃度より濃い画像であり、イエロー又はシアンで形成される濃度検知用パターンのうち、イエロー又はシアンの第１の検知用画像は第３の濃度より薄い画像、イエロー又はシアンの第２の検知用画像は前記第３の濃度より濃い画像であり、
   前記第１の濃度より前記第２の濃度は濃く、前記第２の濃度より前記第３の濃度は濃いことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記像担持体に濃度検知用パターンが形成されていない前記第１の位置を検知した第１の検知結果に基づき、前記像担持体に前記第１の検知用画像が形成されている前記第１の位置を検知した第２の検知結果を規格化する、且つ前記第１の検知結果に基づき、前記像担持体に前記第２の検知用画像が形成されている前記第２の位置を検知した第３の検知結果を規格化することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、複数の前記第１の検知結果の平均値に基づき前記第３の検知結果を規格化することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記規格化された結果に基づき、前記形成手段の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記濃度検知用パターンが形成されていない前記第１の位置、前記第２の検知用画像が形成されている前記第２の位置、前記第１の検知用画像が形成されている前記第１の位置、の順で検知を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記検知手段は、前記第１の検知用画像が形成されている前記第１の位置、前記第２の検知用画像が形成されている前記第２の位置、前記濃度検知用パターンが形成されていない前記第１の位置、の順で検知を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記第２の検知用画像の濃度は、前記検知手段により前記第２の検知用画像が形成されている前記第２の位置を検知した検知結果に対して、前記像担持体の影響による検知誤差が所定以下となるような濃度であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記検知手段により前記濃度検知用パターンが形成されていない前記第１の位置を検知する期間は、前記第２の検知用画像が形成されている前記第２の位置を検知する期間と前記第１の検知用画像が形成されている前記第１の位置を検知する期間を加算した期間よりも短いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images