(57)【要約】【課題】  校正用トナー画像の光学式反射濃度センサの出力が飽和していなくても安定した付着量制御を行う。【解決手段】  中間転写体上に光量調整用トナー画像と、２層以上、３層以上の校正用トナー画像と、画像形成条件を変えた２つ以上の濃度調整用トナー画像とを形成し、これらを光学式反射濃度センサで測定し、光量調整用トナー画像のセンサ出力値に基づき光学式反射濃度センサのＬＥＤ電流を決定し、このＬＥＤ電流に基づいて２層以上、３層以上のセンサ校正用トナー画像と濃度調整用トナー画像を測定し、２層以上のトナー画像が薄ければ３層以上のトナー画像のセンサ校正用トナー画像のセンサ出力から校正係数を求め、この校正係数により濃度調整用トナー画像のセンサ出力を校正し、２つ以上の濃度調整用トナー画像の校正後出力値から直線近似し、目標のセンサ出力となるように画像形成条件を調整する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成手段と、画像形成手段により形成された画像を読み取る光学式反射濃度センサと、光学式反射濃度センサを用いて画像形成手段の画像形成条件を調整する手段とを有した画像形成装置において、
光学式反射濃度センサの光量調整用画像と、光学式反射濃度センサの校正を行うための校正画像と、異なる画像形成条件で２つ以上の濃度調整用画像とを形成し、これらを光学式反射濃度センサで測定し、光量調整用画像のセンサ出力に基づいて光学式反射濃度センサのＬＥＤ電流を決め、このＬＥＤ電流に基づいてセンサ校正用画像と濃度調整用画像を測定し、センサ校正用画像のセンサ出力から校正係数を求め、この校正係数により濃度調整用画像のセンサ出力を校正し、２つ以上の濃度調整用画像の校正後出力値から目標のセンサ出力となるように画像形成条件を調整するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記光量調整用画像が１層以上のベタ画像であり、センサ校正用画像が２層以上重ねたべた画像であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
２層以上のセンサ校正用画像のセンサ出力が所定の値以下のときは３層以上のセンサ校正用画像のセンサ出力を校正に用いることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
少なくとも光量調整用画像とセンサ校正用画像は、最新の画像形成条件に基づいて形成されることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
電源立ち上げ時で最新の画像形成条件が定まっていない場合は、初期値として、環境補正された画像形成条件で画像を形成するようにしたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
基準画像形成条件を設定し、目標のセンサ出力値となるよう求めた最新の画像形成条件が基準画像形成条件に比べ、画像濃度を下げる方向のときは基準画像形成条件を用い、画像濃度を上げる方向のときは最新の画像形成条件に基づいて、少なくとも光量調整用画像とセンサ校正用画像の画像形成条件を調整するようにしたことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項７】
少なくとも感光体、帯電器、露光装置、現像機、中間転写体からなる印写部と、該印写部により形成されたトナー画像を読み取る光学式反射濃度センサと、前記光学式反射濃度センサを用いて該印写部の画像形成条件を調整する手段とを有した画像形成装置において、
中間転写体上に光学式反射濃度センサの光量を調整するための光量調整用トナー画像と、光学式反射濃度センサの校正を行うためのセンサ校正用トナー画像と、異なる画像形成条件で２つ以上の濃度調整用トナー画像とを形成し、これらを光学式反射濃度センサで測定し、該光量調整用トナー画像のセンサ出力に基づいて光学式反射濃度センサのＬＥＤ電流を決め、このＬＥＤ電流に基づいてセンサ校正用トナー画像と濃度調整用トナー画像を測定し、センサ校正用トナー画像のセンサ出力から校正係数を求め、この校正係数により濃度調整用トナー画像のセンサ出力を校正し、２つ以上の濃度調整用トナー画像の校正後出力値から目標のセンサ出力となるように画像形成条件を調整するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関し、特に所定の設定値に従って作像した画像を光学式反射濃度センサで読み取り、その出力値により印刷画像形成条件を調整するようにした前記画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の複写機やレーザープリンタの分野では、トナー補給や画像安定化のために感光体上あるいは中間転写体上に所定の作像条件においてテストパターンを作成し、このテストパターンのトナー付着量を光学式反射濃度センサで検出することで現像機へのトナー供給あるいは画像形成条件を制御し、印刷画像の濃度を制御してきた。
【０００３】
このようなテストパターンを作成して画像形成条件を制御する場合、光学式反射濃度センサが汚れや劣化などに対して経時的に安定であることが重要である。しかしながら、実際に使用される光学式反射濃度センサはセンサの汚れやＬＥＤおよびＰＤの経時的な劣化により常に安定した出力を得ることが難しい。
【０００４】
そのため、センサの校正基準を設け、センサの感度ばらつきを補正し、トナー画像の付着量測定を行う。特許文献１では現像バイアス等を上げてセンサ出力が飽和するトナー像を形成してセンサで読み取り、この出力によりトナー画像の出力値を校正している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、画像形成装置が低湿環境や経時変化でトナーが現像されにくい場合に飽和するトナー像を必ずしも形成することができない。従って、十分な飽和トナー付着量でない状況で校正を行い、校正誤差を生じてしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、画像形成手段と、画像形成手段により形成された画像を読み取る光学式反射濃度センサと、光学式反射濃度センサを用いて画像形成手段の画像形成条件を調整する手段とを有した画像形成装置において、光学式反射濃度センサの光量調整用画像と、光学式反射濃度センサの校正を行うための校正画像と、異なる画像形成条件で２つ以上の濃度調整用画像とを形成し、これらを光学式反射濃度センサで測定し、光量調整用画像のセンサ出力に基づいて光学式反射濃度センサのＬＥＤ電流を決め、このＬＥＤ電流に基づいてセンサ校正用画像と濃度調整用画像を測定し、センサ校正用画像のセンサ出力から校正係数を求め、この校正係数により濃度調整用画像のセンサ出力を校正し、２つ以上の濃度調整用画像の校正後出力値から目標のセンサ出力となるように画像形成条件を調整するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、光量調整用トナー画像により光学式反射濃度センサの光量調整を行い、２層以上のトナー画像が薄ければ３層以上のトナー画像を用いて濃度調整用トナー画像の校正を行うので、校正用トナー画像のセンサ出力値が飽和していなくても校正誤差を大きくすることなく光学式反射濃度センサを校正することができ、安定した付着量制御を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。なお、以下に示す実施例の画像形成装置は電子写真方式のカラープリンタに適用したものであるが、モノクロプリンタや複写機、ファクシミリにも同様に適用しうる。また、感光体から紙にトナーを直接転写する電子写真方式や、転写ドラムを用いる電子写真方式にも同様に適用しうる。さらに、他の色材を用いた画像形成装置にも適用可能である。
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係わるタンデム方式のカラー画像形成装置の全体構成を概略示すものである。１は画像形成装置、２は感光体、３は中間転写体、４は現像機、５は露光器、６は帯電器、７はクリーナ、８は光学式反射濃度センサ、９は定着器、１０はペーパトレイ、１１は中間転写体クリーナ、１２はトナー画像である。
【００１１】
画像形成時の基本的な動きはクリーナ７で清掃された感光体２の表面に帯電器６を用いて帯電させる。その後、露光器５の任意に光を当てることで感光体２の表面に静電潜像を形成する。感光体２に形成された静電潜像は、現像機４によりトナーが現像される。現像されたトナーは、中間転写体３に転写され、各色で現像されたトナーを順次積み重ねながら一時的にトナー画像１２を蓄える。
【００１２】
このとき中間転写体クリーナ１１は、中間転写体３の表面に蓄えられたトナー画像１２を乱さないように中間転写体３からリトラクトしている。その後、中間転写体３に蓄えられたトナー画像１２はペーパートレイ１０から搬送されてくる用紙に転写され、定着器９によって加熱定着される。また、それと同時に中間転写体３の表面に残っているトナーを中間転写体クリーナ１１にて除去する。
【００１３】
次に、図１に示した画像形成装置１の制御系について説明する。図２は画像形成装置１の制御系の概略ブロック図を示す。図２に示すように、構成要素としてＣＰＵ１３、制御プログラムおよび各種データを記憶したＲＯＭ１４、ワーク領域として各種データを一時的に記憶するＲＡＭ１５、装置の動作条件を定めるパラメータや装置の管理に必要な情報を保存する不揮発性メモリのＮＶＲＡＭ１６を有する。
【００１４】
また、この制御系はＩ／Ｏインタフェース１７を介して帯電制御部１８、露光制御部１９、現像バイアス制御部２０、感光体制御部２１、転写体制御部２２、光学式反射濃度センサ８、温度湿度検出器２３を接続する。
【００１５】
帯電制御部１８は、帯電器６を制御して感光体２を帯電する。露光制御部１９は露光器５を制御し、感光体２上に潜像を形成させる。現像バイアス制御部２０は現像機４に印加する現像バイアスを制御し潜像に対するトナー像を形成させる。
【００１６】
感光体制御部２１は、感光体２の回転を制御し、転写体制御部２２は中間転写体３の回転を制御する。光学式反射濃度センサ８は中間転写体３上に形成されたトナーの付着量を検知し、検知データを受け取るＣＰＵ１３ではトナーの付着量から現像バイアスの調整値を求め、現像バイアス制御部２０に設定し、トナー濃度の制御を行う。
【００１７】
温度湿度検出器２３は、機外あるいは機内の温度湿度を検出し、検知データを受け取るＣＰＵ１３では、それらから画像形成装置１の環境特性を補正する値を画像形成条件として設定する。これが画像形成条件の基準値となる。
【００１８】
光学式反射濃度センサ８は、光を照射するＬＥＤと反射してくる光を受光するフォトディテクタ（ＰＤ）で構成されており、中間転写体３と正対するように設置されている。光学式反射濃度センサ８はＬＥＤに流す電流を変えることでＰＤの受光感度を調整することができる。
【００１９】
次に光学式反射濃度センサ８を用いて現像バイアスを制御する付着量制御の基本的な動きを図３、図４を用いて説明する。
【００２０】
図３は、パッチパターンの形成状況を示す。タンデム方式は１周でＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）を中間転写体３上に形成するので、光量調整用パッチ２４、校正用パッチ２５、濃度調整用パッチ２６が同時に中間転写体３上に形成される。２７は中間転写体３を仮に広げた場合の地肌エリアを示す。
【００２１】
光量調整用パッチ２４は、Ｃ、Ｍ、Ｙいずれかのベタパッチで形成される。濃度調整用パッチ２６は現像バイアスを変えて２つ以上形成される。校正用パッチ２５ａ、２５ｂは、２層と３層のベタパッチで形成される。光量調整用パッチ２４が先頭以外はパッチ位置の順番は図３に限らない。また、Ｃ、Ｍ、Ｙの順番は図３に限らない。なお、ここではＫ濃度調整用パッチは省略している。
【００２２】
図４は、付着量制御の動作を示すフローチャートである。清掃工程や中間転写体３の表面反射測定工程は省略している。ステップ１００で画像形成装置１の温度湿度検出器２３で検出された温度、湿度の情報を基に校正用パッチ２５と光量調整用パッチ２４と濃度測定用パッチ２６の画像形成条件を設定する。具体的には温度、湿度の情報を基に露光パワー、帯電印加電圧および現像バイアスの環境補正を行い設定する。このときの現像バイアスを基準値Ｖｂとして以下記述する。
【００２３】
ステップ１０１で前回の付着量制御で求めた現像バイアス補正値Ｖｃが確定していれば、基準現像バイアスＶｂに現像バイアス補正値Ｖｃを加えてパッチ形成現像バイアスＶｐとする（ステップ１０２）。そうでなければ、基準現像バイアスＶｂをＶｐとして用いる（ステップ１０３）。ステップ１０４で光量調整用パッチ２４と２層、３層の校正用パッチ２５ａ、２５ｂをＶｐで形成する。なお、Ｖｐに固定の補正値を加えてもよい。また、現像バイアスＶｐ−３０Ｖ、Ｖｐ、Ｖｐ＋３０Ｖで３つの濃度調整用パッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを形成する（ステップ１０５）。±３０Ｖは一例である。
【００２４】
ステップ１０６で予め設定されている１つ以上のＬＥＤ電流で光量調整用パッチ２４を光学式反射濃度センサ８で測定する。ステップ１０７で所定のセンサ出力電圧範囲となるＬＥＤ電流Ｉｐを決定する。ステップ１０８で２層の校正用パッチ２５ａをＬＥＤ電流で測定する。ステップ１０９でこの測定値が予め設定されたしきい値以上であれば、２層の校正用パッチの測定値を校正に用いる（ステップ１１０）。この測定値がしきい値以下、あるいはそれを越えていなければ３層の校正用パッチ２２bの測定値を校正に用いる（ステップ１１１）。
【００２５】
ステップ１１２で、２層あるいは３層の校正用パッチ２５の測定値から光学式反射濃度センサ８の校正係数を求める。ここでは校正係数を予め設定されている校正目標値を測定値で割った値で求める。ステップ１１３で３つの濃度調整用パッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを所定のＬＥＤ電流で測定する。ステップ１１４で濃度調整用パッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃのセンサ出力値を上記校正係数で校正する。
【００２６】
ステップ１１５で校正後の３点のセンサ出力値から直線近似式を求める。ステップ１１６で予め設定されている目標センサ出力値となる現像バイアスＶｓを求める。Ｍ、Ｙも同様に現像バイアスを求める。
【００２７】
各色現像バイアスＶｓをＲＡＭ１５あるいはＮＶＲＡＭ１６に設定し、次回の付着量制御までこれら最新の現像バイアスＶｓで印刷を行う（ステップ１１７）。また、最新の現像バイアスＶｓから基準現像バイアスＶｂを引いた値を用い、表１のような補正テーブルで次回の付着量制御での現像バイアス補正値Ｖｃを設定する（ステップ１１８）。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
すなわち、ある値以下では、現像バイアス補正値を０とし、ある値以上で現像バイアス補正値を増加させる。これにより少なくとも光量調整用パッチ２４と校正用パッチ２５の濃度低下を抑える。補正テーブルの値により、補正なしとすることもできる。なお、この現像バイアス補正値を関数計算で求めてもよい。
【００３０】
ステップ１１９で、各色の現像バイアス補正値ＶｃをＲＡＭ１５あるいはＮＶＲＡＭ１６に格納する。次回の付着量制御では基準現像バイアスＶｂにこの現像バイアス補正値Ｖｃを加えて各パッチを形成する。
【００３１】
本実施例によれば、光量調整用トナー画像により光学式反射濃度センサの光量調整が行われ、２層の校正用トナー画像が薄いと判断すれば、３層の校正用トナー画像を用いて、濃度調整用パッチの校正を行うので、校正用トナー画像のセンサ出力値が飽和していなくても校正誤差を小さくすることができ、また、校正用トナー画像が薄いと判断した場合は、校正用トナー画像の現像バイアスを上げるので、安定した付着量制御を提供することができる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施例について説明する。図５は、タンデム方式における他のパッチパターンの形成状況を示す。１周目で予めＣ、Ｍ、Ｙいずれかのベタ画像を形成し、２周目でその上にＣ、Ｍ、Ｙで２層、３層、４層のベタ画像を形成する。なお、光量調整用パッチ２４が先頭以外はパッチ位置の順番は図５に限らない。また、Ｃ、Ｍ、Ｙの順番は図５に限らない。
【００３３】
中間転写体クリーナ１１は、１周目のトナー画像を消さないようリトラクトしている。ここで、２層ベタを光量調整用パッチ２４とする。また、３層、４層ベタを校正用パッチ２５ａ、２５ｂとする。Ｃ、Ｍ、Ｙのうち２色しかない場合は１層のベタパッチを光量調整用パッチ２４とし、２層、３層のベタパッチを校正用パッチ２５ａ、２５ｂとする。
【００３４】
また、Ｃ、Ｍ、Ｙのうち１色しかない場合は、１層のベタパッチを光量調整用パッチ２４とし、２層のベタパッチを校正用パッチ２５ａとする。校正用パッチ２５bのセンサ出力値は２層のセンサ出力値に３層相当のセンサ出力値となる値を掛けたものとする。濃度調整用パッチ２６は現像バイアスを変えて２つ以上形成される。
【００３５】
図６は、上記パッチパターンに対する付着量制御の動作を示すフローチャートである。清掃工程や中間転写体３の表面反射測定工程は省略している。ステップ２００で画像形成装置１の温度湿度検出器２３で検出された温度、湿度の情報を基に校正用パッチ２５と光量調整用パッチ２４と濃度測定用パッチ２６の画像形成条件を設定する。具体的には、温度、湿度の情報を基に露光パワー、帯電印加電圧および現像バイアスの環境補正を行い設定する。このときの現像バイアスを基準値Ｖｂとする。
【００３６】
ステップ２０１で前回の付着量制御で求めた現像バイアス補正値が確定していれば、基準現像バイアスＶｂに現像バイアス補正値Ｖｃを加えてパッチ形成現像バイアスＶｐとする（ステップ２０２）。そうでなければ、基準現像バイアスＶｂをＶｐとして用いる（ステップ２０３）。ステップ２０４でＣ、Ｍ、Ｙいずれかで長めのベタパッチを形成する。ステップ２０５でこの長めのベタパッチに重なるように光量調整用パッチ２４と３層、４層の校正用パッチ２５ａ、２５ｂを形成する。また、現像バイアスＶｐ−３０Ｖ、Ｖｐ、Ｖｐ＋３０Ｖで３つの濃度調整用パッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを形成する（ステップ２０６）。
【００３７】
ステップ２０７で予め設定されている１つ以上のＬＥＤ電流で光量調整用パッチ２４を光学式反射濃度センサ８で測定する。ステップ２０８で所定のセンサ出力電圧範囲となるＬＥＤ電流Ｉｐを決定する。ステップ２０９で３層の校正用パッチ２５ａをＬＥＤ電流で測定する。ステップ２１０でこの測定値が予め設定されたしきい値以下であれば、この３層の校正用パッチの測定値を校正に用いる（ステップ２１１）。この測定値がしきい値以下、あるいはそれを越えていなければ４層の校正用パッチ２５bの測定値を校正に用いる（ステップ２１２）。
【００３８】
ステップ２１３で３層あるいは４層の校正用パッチ２５の測定値から光学式反射濃度センサ８の校正係数を求める。ここでは、校正係数を予め設定されている校正目標値を測定値で割った値で求める。ステップ２１４で３つの濃度調整用パッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃを所定のＬＥＤ電流で測定する。ステップ２１５で濃度調整用パッチ２６ａ、２６ｂ、２６ｃのセンサ出力値を上記校正係数で校正する。ステップ２１６で校正後の３点のセンサ出力値から直線近似式を求める。ステップ２１７で予め設定されている目標センサ出力値となる現像バイアスを求める。Ｍ、Ｙも同様に現像バイアスを求める。
【００３９】
各色現像バイアスＶｓをＲＡＭ１５あるいはＮＶＲＡＭ１６に設定し、次回の付着量制御までこれら最新の現像バイアスＶｓで印刷を行う（ステップ２１８）。また、最新の現像バイアスＶｓから基準現像バイアスＶｂを引いた値を用い、先の表１のような補正テーブルで次回の付着量制御での現像バイアス補正値Ｖｃを設定する（ステップ２１９）。ステップ２２０で各色の現像バイアス補正値ＶｃをＲＡＭ１５あるいはＮＶＲＡＭ１６に格納する。次回の付着量制御では、基準現像バイアスＶｂにこの現像バイアス補正値Ｖｃを加えて各パッチを形成する。
【００４０】
本実施例によれば、より安定した校正用パッチを形成することができるので、安定した付着量制御を提供することができる。
【００４１】
なお、トナー画像を用いて校正する本発明は、タンデム方式だけでなく、４回転でカラー画像を形成する画像形成装置にも適用可能である。また、トナーをインクや他の色材に置き換えれば、電子写真式画像形成装置だけでなく、その他の方式の画像形成装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の画像形成装置の実施例を示す概略図。
【図２】本発明の画像形成装置の制御系を示す概略ブロック図。
【図３】本発明の画像形成装置の付着量制御におけるパッチパターンの概略図。
【図４】本発明の画像形成装置の付着量制御の動作を示すフローチャート。
【図５】本発明の他の実施例におけるパッチパターンの概略図。
【図６】図５のパッチパターンにおける付着量制御の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１…画像形成装置、２…感光体、３…中間転写体、４…現像機、５…露光器、６…帯電器、７…クリーナ、８…光学式反射濃度センサ、９…定着器、１０…ペーバトレイ、１１…中間転写体クリーナ、１２…トナー画像、１３…ＣＰＵ、１４…ＲＯＭ、１５…ＲＡＭ、１６…ＮＶＲＡＭ、１７…Ｉ／Ｏインタフェース、１８…帯電制御部、１９…露光制御部、２０…現像バイアス制御部、２１…感光体制御部、２２…転写体制御部、２３…温度湿度検出器、２４…光量調整用パッチ、２５…校正用パッチ、２６…濃度調整用パッチ、２７…地肌エリア。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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