(57)【要約】      （修正有）【課題】光学センサでパッチの濃度を計測する際の感度を高める技術を提供する。【解決手段】画像形成装置１は、トナー層形成電位差を印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、形成された複合パッチの濃度を計測して現像バイアス電位を調整する制御部１０を備える。複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、第１のパッチは、感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、感光体の回転軸方向に所定値以上の長さで延びており、複数の第２のパッチは、感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至所定値の範囲内の幅を有し、制御部１０は、第１のパッチの濃度と第２のパッチの濃度の計測値に応じて算出された第１のパッチのトナー付着量と第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように現像バイアス電位を調整する。【選択図】図１
2018010057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷媒体上に画像を形成する画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、
磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部と、
前記トナー層形成電位差を前記印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する制御部と、
を備え、
前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、
前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、
前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、
前記制御部は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する画像形成装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像形成装置であって、
前記所定値は、２ｍｍであり、
前記第１のパッチ及び前記複数の第２のパッチは、いずれも前記感光体の回転軸方向に５ｍｍ以上の長さで延びており、前記感光体の回転軸方向において略同一位置に配置されている画像形成装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、
前記複数の第２のパッチの数は、５個以上である画像形成装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
前記複数の第２のパッチは、前記周速方向において予め設定された間隔で配置され、前記回転軸方向において前記第１のパッチと略同一位置に配置されている画像形成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
前記第１のパッチの濃度は、前記感光体の周速方向の後端部から２ｍｍ以上離れた位置に置いて計測される画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置であって、
前記感光体は、非飽和状態の状態でベタ濃度を再現する画像形成装置。
【請求項７】
感光体を使用して印刷媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、
感光工程と、
前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光工程と、
磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、
前記トナー層形成電位差を前記印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する調整工程と、
を備え、
前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、
前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、
前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、
前記調整工程は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する工程を含む画像形成方法。
【請求項８】
感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部とを有する画像形成装置を制御するための画像形成プログラムであって、
前記画像形成プログラムは、
前記トナー層形成電位差を印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する制御部として前記画像形成装置を機能させ、
前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、
前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、
前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、
前記制御部は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する画像形成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、画像形成方法及び画像形成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、正確な色再現を実現するためにカラーパッチを印刷し、印刷されたカラーパッチをセンサで検知して画像形成プロセスを校正する技術が提案されている。これに関連する技術として、特許文献１は、カラーパッチとしてラダーパッチを使用する技術を提案している。ラダーパッチは、細い線状の複数のパッチが隣接して配置されているものである。特許文献１は、ラダーパッチの各直線部の濃度がベタパッチの濃度と同じであることを前提とし（段落００６１）、地肌部分との組合せによって光学センサの検出感度が高い濃度領域（反射光量が多い領域）での検出を可能としている。一方、特許文献２は、画像処理やギャップの調整でトナー像の輪郭部におけるトナー付着量を抑制することによって、エッジ効果に起因する転写チリ（画像範囲外へのトナーの拡散）の発生を低減させる技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５８８３７号公報
【特許文献２】特開平１０−３９６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１，２の技術は、後端溜まりが発生する可能性がある印刷方式には適用することができない。ラダーパッチは、後端溜まりの影響を受けやすく、ラダーパッチの各直線部の濃度がベタパッチの濃度と同じであるという特許文献１の技術の前提が成立しないからである。一方、特許文献２の技術は、後端部の画像を処理して潜像電位を高めているが、結局、その前側の隣接領域において後端溜まりが発生してしまうことが本願発明者らによって見いだされた。さらに、ギャップの調整によってトナー像の輪郭部におけるトナー付着量を抑制する方法は、前端方向や側端方向といった後端部以外の端部のエッジ画像に不意の影響を与えるという潜在的な問題が生じるからである。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、光学センサでパッチの濃度を計測する際の感度を高める技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、印刷媒体上に画像を形成する画像形成装置を提供する。前記画像形成装置は、感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部と、前記トナー層形成電位差を前記印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する制御部とを備え、前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、前記制御部は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する。
【０００７】
本発明は、感光体を使用して印刷媒体上に画像を形成する画像形成方法を提供する。前記画像形成方法は、感光工程と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光工程と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、前記トナー層形成電位差を前記印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する調整工程とを備え、前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、前記調整工程は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する工程を含む。
【０００８】
本発明は、画像形成装置を制御するための画像形成プログラムを提供する。前記画像形成装置は、感光体と、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光部と、磁気ローラと、現像ローラとを有し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像部とを有する。前記画像形成プログラムは、前記トナー層形成電位差を印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する制御部として前記画像形成装置を機能させ、前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、前記制御部は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、光学センサでパッチの濃度を計測する際の感度を高める技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。
【図２】第１実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る現像部１００の構造を示した側面断面図である。
【図４】比較例及び第１実施形態に係る現像工程を比較して示す概念図である。
【図５】第１実施形態に係る画像形成装置１の現像バイアス電位校正処理手順の内容を示すフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係る複合パッチの一例を示す説明図である。
【図７】比較例及び第１実施形態に係る反射光量の測定方法を示す説明図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１のドット面積率校正処理手順の内容を示すフローチャートである。
【図９】第２実施形態に係るドット面積率の設定方法とハーフパッチを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、図面を参照して以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ｂ．第２実施形態：
Ｃ．変形例
【００１２】
Ａ．第１実施例：
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１の機能構成を示すブロックダイアグラムである。画像形成装置１は、制御部１０と、画像形成部２０と、記憶部４０と、画像読取部５０と、定着部８０とを備えている。画像読取部５０は、原稿から画像を読み取ってデジタルデータである画像データＩＤを生成する。
【００１３】
画像形成部２０は、色変換処理部２１と、ハーフトーン処理部２２と、校正用濃度センサ２８と、露光部２９と、アモルファスシリコン感光体である感光体ドラム（像担持体）３０ｃ〜３０ｋと、現像部１００ｃ〜１００ｋ、帯電部２５ｃ〜２５ｋとを有している。色変換処理部２１は、ＲＧＢデータである画像データＩＤをＣＭＹＫデータに色変換する。ハーフトーン処理部２２は、ＣＭＹＫデータにハーフトーン処理を実行してＣＭＹＫのハーフトーンデータを生成する。
【００１４】
制御部１０は、ＲＡＭやＲＯＭ等の主記憶手段、及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の制御手段を備えている。また、制御部１０は、各種Ｉ／Ｏ、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）、バス、その他ハードウェア等のインターフェイスに関連するコントローラ機能を備え、画像形成装置１全体を制御する。
【００１５】
記憶部４０は、非一時的な記録媒体であるハードディスクドライブやフラッシュメモリー等からなる記憶装置で、制御部１０が実行する処理の制御プログラムやデータを記憶する。
【００１６】
記憶部４０は、本実施形態では、さらにＣＭＹＫ階調校正用調整パッチと、ＣＭＹＫハーフパッチとを形成するための校正用データＣＤを格納している。ハーフパッチは、１００％未満のドット面積率を有し、ベタ画像（ベタ濃度の画像）を表現するパッチである。ハーフパッチでベタ画像を表現するのは、詳細については後述するが、感光体ドラム３０ｃ〜３０ｋにアモルファスシリコン感光体が採用されているからである。
【００１７】
ドット面積率とは、各ドットが予め設定されている面積を有していると仮定した場合のドットが占める面積率を意味する。実際には、たとえば現像バイアス電位Ｖｓｌｖと磁気ローラ電位Ｖｍａｇとの間のトナー層形成電位差ΔＶ（後述）等に応じてドットサイズが変動するので、光学的な観点の面積率とは相違する。一方、ベタ濃度は、光学的な観点でドットによって印刷媒体が隙間なく覆われているように見える濃度として定義されている濃度を意味する。
【００１８】
図２は、第１実施形態に係る画像形成装置１の全体構成を示す断面図である。本実施形態の画像形成装置１は、タンデム型のカラープリンターである。画像形成装置１は、その筐体７０内に、マゼンタ、シアン、イエロー、及びブラックの各色に対応させて感光体ドラム（像担持体）３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋが一列に配置されている。感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋのそれぞれに隣接して、現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋが配置されている。
【００１９】
感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋには、露光部２９から各色用のレーザー光Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｙ及びＬｋが照射（露光）される。この照射によって、感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋに静電潜像が形成される。現像部１００ｍ、１００ｃ、１００ｙ及び１００ｋは、トナーを攪拌しながら、感光体ドラム３０ｍ、３０ｃ、３０ｙ及び３０ｋの表面に形成された静電潜像にトナーを付着させる。これにより、現像工程が完了し、感光体ドラム３０ｃ〜３０ｋの表面に各色のトナー像が形成される。
【００２０】
画像形成装置１は、無端状の中間転写ベルト２７を有している。中間転写ベルト２７は、テンションローラ２４、駆動ローラ２６ａ及び従動ローラ２６ｂに張架されている。中間転写ベルト２７は、駆動ローラ２６ａの回転によって循環駆動させられる。
【００２１】
たとえば感光体ドラム３０ｋ上のブラックのトナー像は、感光体ドラム３０ｋと一次転写ローラ２３ｋとで中間転写ベルト２７を挟み、中間転写ベルト２７が循環駆動させられることによって中間転写ベルト２７に一次転写される。この点は、シアン、イエロー、マゼンタの３色についても同様である。中間転写ベルト２７の表面には、所定のタイミングで相互に重ね合わせられるように一次転写が行われることによってフルカラートナー像が形成される。フルカラートナー像は、その後、給紙カセット６０から供給された印刷用紙Ｐに二次転写され、定着部８０の定着ローラ対８１によって印刷媒体としての印刷用紙Ｐに定着される。
【００２２】
図３は、本発明の第１実施形態に係る現像部１００ｋの構造を示した側面断面図である。現像部１００ｍ、１００ｃ及び１００ｙは、現像部１００ｋと同一の構成を有し、これらは単に現像部１００とも呼ばれる。現像部１００は、２本の攪拌搬送部材１４１，１４２と、磁気ローラ１４３と、現像ローラ（現像剤担持体）１４４と、現像容器１４５と、規制ブレード１４６とを備えている。
【００２３】
現像容器１４５は、現像部１００の外郭を構成している。現像容器１４５の下部には、仕切り部１４５ｂが設けられている。仕切り部１４５ｂは、現像容器１４５の内部を第１搬送室１４５ａと第２搬送室１４５ｃとに仕切っている。第１搬送室１４５ａ及び第２搬送室１４５ｃは、図３に垂直な方向に柱状に延びており、磁性キャリアとブラックトナーからなる２成分現像剤（単に現像剤とも呼ばれる。）を収容する。
【００２４】
現像容器１４５は、さらに磁気ローラ１４３及び現像ローラ１４４を保持している。現像容器１４５には、現像ローラ１４４を感光体ドラム３０（３０ｋ）に向けて露出させる開口１４７が形成されている。
【００２５】
２本の攪拌搬送部材１４１，１４２は、それぞれ第１搬送室１４５ａ及び第２搬送室１４５ｃの内部で現像剤を攪拌しつつ循環的に移動させている。攪拌搬送部材１４２は、磁気ブラシとして、帯電した現像剤を磁気ローラ１４３に供給する。磁気ローラ１４３は、非磁性の回転スリーブ１４３ａと、回転スリーブ１４３ａの内部に固定されている固定マグネット体１４３ｂとを有している。磁気ローラ１４３と現像ローラ１４４とは、所定のクリアランスで対向している。規制ブレード１４６は、磁気ブラシを予め設定されている所定の高さに調整する。
【００２６】
現像ローラ１４４は、回転可能な非磁性の現像スリーブ１４４ａと、現像スリーブ１４４ａの内部で固定されている現像ローラ側磁極１４４ｂとを有している。磁気ローラ１４３には、磁気ローラ電位Ｖｍａｇが印加されている。現像ローラ１４４には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖが印加されている。
【００２７】
本実施形態において、感光体ドラム３０では、表面電位が２０Ｖに設定され、現像ローラ１４４との間に現像電界を形成している。一方、現像ローラ１４４には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖとしての直流電位２０〜８０Ｖと、周波数２ｋＨｚのピークツーピーク値２０００Ｖの正弦波電位とが重畳された交番バイアスが印加されている。磁気ローラ１４３には、現像時において、磁気ローラ電位Ｖｍａｇとして直流電位２００Ｖが印加され、非現像時において、直流電位−２００Ｖが印加される。
【００２８】
これにより、現像時においては、現像バイアス電位Ｖｓｌｖ＜磁気ローラ電位Ｖｍａｇ（トナーが現像ローラ１４４に供給される電位状態）の時間が長くなってトナーが現像ローラ１４４に供給される時間が長くなり、非現像時においては、現像バイアス電位Ｖｓｌｖ＞磁気ローラ電位Ｖｍａｇ（トナーが現像ローラ１４４から回収される電位状態）の時間が長くなってトナーが現像ローラ１４４から回収される時間が長くなる。
【００２９】
さらに、磁気ローラ１４３に現像時と非現像時に印加される磁気ローラ電位Ｖｍａｇを調整することによって、現像バイアス電位Ｖｓｌｖと磁気ローラ電位Ｖｍａｇとの間の現像時のトナー層形成電位差ΔＶを変化させることができる。これにより、現像ローラ１４４には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖと磁気ローラ電位Ｖｍａｇとの間のトナー層形成電位差ΔＶに応じた厚さのトナー薄層（単にトナー層とも呼ばれる。）が形成される。
【００３０】
現像ローラ１４４は、感光体ドラム３０との間に所定のクリアランスを有する対向部分（現像ニップ）を介して感光体ドラム３０にトナーを付着させて、トナー像を感光体ドラム３０の表面に形成する。トナー像は、感光体ドラム３０の表面における静電潜像の電位と現像ローラ１４４に印加される現像バイアス電位Ｖｓｌｖの電位差に基づいて形成される。
【００３１】
アモルファスシリコン感光体は、有機感光体（ＯＰＣ）に比べ比誘電率が３倍程度高く、現像コントラスト電位に対して、感光体が保持できるトナー量が多いという特徴を有している。このため、アモルファスシリコン感光体は、通常使用するベタ濃度よりも多くのトナーを保持することが可能である。したがって、アモルファスシリコン感光体は、飽和状態で使用すると、ベタ濃度に必要な量を超えて保持してしまうことになる。よって、本実施形態では、アモルファスシリコン感光体は、ベタ濃度においても非飽和状態において使用され、現像ローラ１４４上に形成されたトナーがほぼすべて感光体に現像されて現像が終了することでベタ濃度が決定されるように使用される。
【００３２】
図４は、比較例及び第１実施形態に係る現像工程を比較して示す概念図である。図４（ａ）は、画像の前端部と中央部において画像形成用のトナー層形成電位差ΔＶｉ（単に画像形成用電位差ΔＶｉとも呼ばれる。）で画像を形成している様子を示している。図４（ｂ）は、画像の後端部において画像形成用電位差ΔＶｉで画像を形成している様子を示している。本明細書では、前端部、中央部及び後端部は、感光体ドラム３０の進行方向を基準にして、進行方向から順に前端部、中央部及び後端部と定義されている。
【００３３】
本実施形態では、図４（ａ）に示されるように、感光体ドラム３０は、潜像画像の電位を中和しつつ、現像ローラ１４４からトナーの供給を受けている。この際、現像工程は、電位の飽和ではなく、非飽和状態において現像ローラ１４４上に形成されたトナー薄層が消費尽くされることによって完了するように構成されている。トナー薄層の厚さは、画像形成におけるベタ現像時の最高濃度を達成するための厚さＴ１を有するように設定されている。
【００３４】
図４（ｂ）に示されるように、現像ローラ１４４は、周速Ｖｓを有し、周速Ｖｄの感光体ドラム３０を追い越しながら画像を形成するように構成されている。このため、ベタ現像時にベタの後端部の近傍には、トナーが未消費の現像ローラ１４４の表面が存在することになる。このトナーが未消費の表面は、アモルファスシリコン感光体３０におけるベタの潜像画像の後端部を追い越していくことになる。
【００３５】
この際、アモルファスシリコン感光体としての感光体ドラム３０が非飽和状態なので、トナーが未消費の現像ローラ１４４の表面から、さらにトナーが現像されてしまうことになる。この現像によって、予め想定されている濃度よりも高いベタ濃度としての後端溜まり（厚さＴ２）が顕在化することになる。
【００３６】
図４（ｃ）は、画像の後端部において複合パッチ形成用のトナー層形成電位差ΔＶｐ（単に複合パッチ形成用電位差ΔＶｐとも呼ばれる。）で画像を形成している様子を示している。本実施形態では、複合パッチ形成用電位差ΔＶｐは、画像形成用に設定される２００Ｖから１００Ｖだけ低く設定され、１００Ｖに設定されている。
【００３７】
このように、現像ローラ１４４には、画像形成時においては、画像形成用電位差ΔＶｉに応じた厚さＤ（図４（ａ）参照）のトナー層が形成され、複合パッチ時においては、複合パッチ形成用電位差ΔＶｐに応じた厚さＤａ（図４（ｃ）参照）のトナー層が形成されることになる。
【００３８】
図５は、第１実施形態に係る画像形成装置１の複合パッチ校正処理手順の内容を示すフローチャートである。複合パッチ校正処理手順は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを調整してベタの画像濃度を校正するための処理である。現像バイアス電位Ｖｓｌｖは、現像ローラ１４４の電位である。現像バイアス電位は、高くなるほど現像ローラ１４４から感光体ドラム３０へのトナーの付着量が増えて画像が濃くなる。複合パッチ校正処理手順は、本実施形態では、オフィスにおいて朝の起動時に自動的に行われるものとする。
【００３９】
ステップＳ１１０では、制御部１０は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖの初期設定を行う。現像バイアス電位Ｖｓｌｖの初期設定は、たとえば前日の最終校正値を中心として３つの初期値として設定する。具体的には、たとえば前日の現像バイアス電位Ｖｓｌｖの最終校正値が６０Ｖであった場合には、５０Ｖ，６０Ｖ及び７０Ｖの３つの電位が設定される。
【００４０】
ステップＳ１２０では、制御部１０は、磁気ローラ１４３の電位である磁気ローラ電位Ｖｍａｇを設定する。磁気ローラ電位Ｖｍａｇは、複合パッチ形成用電位差ΔＶｐが画像形成用電位差ΔＶｉよりも１００Ｖだけ小さくなるように、３つの現像バイアス電位Ｖｓｌｖである５０Ｖ，６０Ｖ及び７０Ｖに対して、それぞれ１００Ｖだけ高くなるように設定される（現像時）。
【００４１】
ステップＳ１３０では、制御部１０は、中間転写ベルト２７上に複合パッチを形成する。本実施形態では、複合パッチは、複合パッチ形成用電位差ΔＶｐで形成されるので、校正用濃度センサ２８の感度の良い濃度領域（反射光量が多い濃度領域）で形成される。
【００４２】
図６は、第１実施形態に係る複合パッチの一例を示す説明図である。複合パッチＣＰ１は、現像バイアス電位（５０Ｖ）で形成されたパッチである。複合パッチＣＰ２は、現像バイアス電位（６０Ｖ）で形成されたパッチである。複合パッチＣＰ３は、現像バイアス電位（７０Ｖ）で形成されたパッチである。複合パッチＣＰ１は、ベタパッチ（Ｓｏｌｉｄのパッチ）ＳＰ１と、ラダーパッチＬＰ１とから構成されている。複合パッチＣＰ２は、ベタパッチＳＰ２と、ラダーパッチＬＰ２とから構成されている。複合パッチＣＰ３は、ベタパッチＳＰ３と、ラダーパッチＬＰ３とから構成されている。複合パッチＣＰ１〜ＣＰ３は、トナー色毎に計１２個形成される。
【００４３】
本実施形態では、ベタパッチＳＰ１〜ＳＰ３は、いずれも５ｍｍ角の正方形の形状を有し、ラダーパッチＬＰ１〜ＬＰ３は、いずれも１ｍｍ×５ｍｍの直線状の８個のパッチとして形成されている。なお、ラダーパッチＬＰ１〜ＬＰ３におけるパッチの数は、５個以上が好ましく、８個以上がさらに好ましい。ベタパッチＳＰは、第１のパッチとも呼ばれる。ラダーパッチＬＰは、第２のパッチとも呼ばれる。
【００４４】
ベタパッチＳＰ１〜ＳＰ３は、感光体ドラム３０の周速方向において、２ｍｍより大きな幅を有し、感光体ドラム３０の回転軸方向に５ｍｍ以上の長さで延びていればよい。ラダーパッチＬＰ１〜ＬＰ３は、少なくとも８個の直線状のパッチを含み、それぞれが感光体ドラム３０の周速方向において、０．２ｍｍ乃至２ｍｍの範囲内の幅を有し、感光体ドラム３０の回転軸方向に５ｍｍ以上の長さで延びていればよい。少なくとも８個の直線状のパッチは、感光体ドラム３０の周速方向において、予め設定された間隔（たとえば直線状のパッチの幅と同一の均等間隔）で配置され、感光体ドラム３０の回転軸方向においてベタパッチＳＰと略同一位置に配置されていることが好ましい。
【００４５】
ステップＳ１４０では、制御部１０は、校正用濃度センサ２８を使用して各色（たとえばシアン（Ｃ））のパッチの濃度を計測する。校正用濃度センサ２８は、ベタパッチＳＰ１〜ＳＰ３と、ラダーパッチＬＰ１〜ＬＰ３の濃度である計６つの濃度を計測する。ラダーパッチＬＰ１〜ＬＰ３の濃度は、それぞれ８個のパッチの計測濃度の平均値として計測する。一方、ベタパッチＳＰ１〜ＳＰ３の濃度は、本実施形態では、後端溜まりの領域を回避するために感光体ドラム３０の周速方向の後端部から２ｍｍ以上離れた位置に置いて計測される。
【００４６】
図７は、比較例及び第１実施形態に係る反射光量の測定方法を示す説明図である。図７（ａ）は、ベタパッチＳＰ１とラダーパッチＬＰ１におけるトナーの付着状態（積層状態）を示している。ベタパッチＳＰ１及びラダーパッチＬＰ１のいずれにおいても後端部においてトナー層が盛り上がっている。このトナー層の盛り上がりが後端溜まりである。後端溜まりは、ベタパッチＳＰ１とラダーパッチＬＰ１のいずれにおいても同様に発生している。ただし、ラダーパッチＬＰ１は、感光体ドラム３０の周速方向において短く形成されているので、その殆どの領域が後端溜まりとなっている。
【００４７】
図７（ｂ）は、比較例（画像形成用設定）におけるベタパッチＳＰ１とラダーパッチＬＰ１の反射光量を示している。ベタパッチＳＰ１とラダーパッチＬＰ１は、いずれもベタ濃度を有しているので反射光量がきわめて少なく、校正用濃度センサ２８の計測感度が低い濃度領域となっている。ベタパッチＳＰ１のトナー層は、後端溜まりが形成されていない領域で光量差ＤＬ１（光量低下）を生じさせている。ラダーパッチＬＰ１のトナー層は、後端溜まりを含む全体としての領域で光量差ＤＬ２（光量低下）を生じさせている。
【００４８】
図７（ｃ）は、第１実施形態におけるベタパッチＳＰ１とラダーパッチＬＰ１の反射光量を示している。ベタパッチＳＰ１とラダーパッチＬＰ１は、いずれもベタであるが、複合パッチ形成用電位差ΔＶｐで形成されているので、現像ローラ１４４上のトナー薄層の厚さが薄く、現像ローラ１４４からのトナーの供給が少なくなっている。これにより、反射光量が多くなっており、校正用濃度センサ２８の計測感度が高い濃度領域での計測を可能としている。
【００４９】
本実施形態では、ベタパッチＳＰ１のトナー層は、後端溜まりが形成されていない領域で光量差ＤＬ１ａ（光量低下）を生じさせている。ラダーパッチＬＰ１のトナー層は、後端溜まりを含む全体としての領域で光量差ＤＬ２ａ（光量低下）を生じさせている。
【００５０】
比較例では、後端溜まり比率は、詳細については後述するが、光量差ＤＬ２／光量差ＤＬ１に正の相関を有する。一方、本実施形態では、後端溜まり比率は、光量差ＤＬ２ａ／光量差ＤＬ１ａに正の相関を有する。
【００５１】
ここで、光量差ＤＬ２ａと光量差ＤＬ１ａの差は、後端溜まりの形成メカニズムから分かるように、光量差ＤＬ２と光量差ＤＬ１の差よりも顕著に小さくなることはない。後端溜まりは、現像ローラ１４４が感光体ドラム３０を追い越すことに起因して発生し、現像ローラ１４４上のトナー薄層の厚さが薄くなっても殆ど減殺されないからである。よって、分母としての光量差ＤＬ１が光量差ＤＬ１ａに小さくなるので、光量差ＤＬ２ａ／光量差ＤＬ１ａは、光量差ＤＬ２／光量差ＤＬ１よりも顕著に後端溜まりの影響を示し、計測感度の向上に資することになる。
【００５２】
本実施形態では、校正用濃度センサ２８は、たとえばＬＥＤ（図示せず）から赤外光を出射し、Ｐ波のみを透過させる偏光フィルタを透過させて赤外光のＰ波をパッチに照射し、受光素子で検出した反射光のＰ波とＳ波の比率に基づいて濃度を検出する。なお、校正用濃度センサ２８には、パッチからの正反射光を検出する正反射方式やパッチからの拡散反射光を検出する拡散反射方式もある。また、校正用濃度センサ２８は、たとえばシアン（Ｃ）の補色の関係にある赤色の反射光の光量を計測するものでもよい。
【００５３】
ステップＳ１５０では、制御部１０は、トナー付着量算出処理を実行する。トナー付着量算出処理では、制御部１０は、ベタパッチＳＰ１〜ＳＰ３とラダーパッチＬＰ１〜ＬＰ３における計測された反射光量から予め準備されている近似曲線或いはテーブルに基づいて中間転写ベルト２７へのトナー付着量（単位：ｇ／ｍ２）を算出する。
【００５４】
ステップＳ１６０では、制御部１０は、後端溜まり比率算出処理を実行する。後端溜まり比率算出処理では、制御部１０は、複合パッチＣＰ１（５０Ｖ）、複合パッチＣＰ２（６０Ｖ）及び複合パッチＣＰ３（７０Ｖ）における後端溜まり比率を算出する。
【００５５】
複合パッチＣＰ１における後端溜まり比率は、ベタパッチＳＰ１のトナー付着量ＴＳ１とラダーパッチＬＰ１のトナー付着量ＴＬ１の比Ｒ１（＝ＴＬ１／ＴＳ１）として算出される。複合パッチＣＰ２における後端溜まり比率は、ベタパッチＳＰ２とラダーパッチＬＰ２のトナー付着量の比Ｒ２（＝ＴＬ２／ＴＳ２）として算出される。複合パッチＣＰ３における後端溜まり比率は、ベタパッチＳＰ３とラダーパッチＬＰ３のトナー付着量の比Ｒ３（＝ＴＬ３／ＴＳ３）として算出される。
【００５６】
ステップＳ１７０では、制御部１０は、比Ｒ１，比Ｒ２及び比Ｒ３と閾値Ｔｈを比較する。閾値Ｔｈは、本実施形態では、１．２であるものとする。制御部１０は、比Ｒ１，比Ｒ２及び比Ｒ３のうちで閾値Ｔｈ（１．２）よりも小さく、最も閾値Ｔｈに近い比を選択する。具体的には、たとえば比Ｒ１，比Ｒ２及び比Ｒ３がそれぞれ１．３，１．１及び１．０である場合には、比Ｒ２が選択される。
【００５７】
なお、閾値Ｔｈ（１．２）よりも小さい比が存在しない場合や最も閾値Ｔｈに近い比が最大値である場合には、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを適切に調整し直して、改めて複数の複合パッチＣＰ１〜ＣＰ３を形成するようにしてもよい。
【００５８】
ステップＳ１８０では、制御部１０は、現像バイアス電位設定処理を行う。現像バイアス電位設定処理では、制御部１０は、たとえば比Ｒ２に対応する現像バイアス電位Ｖｓｌｖである６０Ｖを画像形成用の現像バイアス電位Ｖｓｌｖに設定する。
【００５９】
なお、現像バイアス電位Ｖｓｌｖは、比Ｒ１，比Ｒ２及び比Ｒ３のデータを使用して、内挿計算あるいは外挿計算によって設定してもよい。また、現像バイアス電位Ｖｓｌｖの設定では、予め最低電位を設定するようにしてもよい。すなわち、現像バイアス電位Ｖｓｌｖの調整値が、内挿計算等によって最低電位以下となった場合には、この最低電位を現像バイアス電位Ｖｓｌｖとするようにしてもよい。
【００６０】
ステップＳ１９０では、制御部１０は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖ（６０Ｖ）を記憶部４０の校正用データＣＤとして記憶する。
【００６１】
このように、第１実施形態に係る画像形成装置１によれば、非飽和状態の感光体で現像を行ってベタ濃度を実現する電子写真の校正において、光学センサとしての校正用濃度センサ２８でパッチの濃度を計測する際の感度を高めることができる。これにより、第１実施形態に係る画像形成装置１は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを高精度で調整することができる。
【００６２】
Ｂ．第２実施例：
図８は、第２実施形態に係る画像形成装置１のドット面積率校正処理手順の内容を示すフローチャートである。ステップＳ２１０では、制御部１０は、現像バイアス電位Ｖｓｌｖの初期設定を行う。初期設定は、たとえば前日の最終校正値として６０Ｖが設定される。ステップＳ２２０では、制御部１０は、ステップＳ１２０と同様に磁気ローラ１４３の電位である磁気ローラ電位Ｖｍａｇを設定する。
【００６３】
ステップＳ２３０では、制御部１０は、ステップＳ１３０と同様に中間転写ベルト２７上に複合パッチを形成する。本実施形態では、複合パッチは、１つだけ形成されることになる。ステップＳ２４０では、制御部１０は、ステップＳ１４０と同様に校正用濃度センサ２８を使用して複合パッチの濃度を計測する。
【００６４】
ステップＳ２５０では、制御部１０は、ステップＳ１５０と同様にトナー付着量算出処理を実行する。ステップＳ２６０では、制御部１０は、ステップＳ１６０と同様に後端溜まり比率算出処理を実行する。
【００６５】
ステップＳ２７０では、制御部１０は、ドット面積率設定処理を行う。ドット面積率設定処理では、後端溜まり比率算出処理で算出された後端溜まり比率を使用してドット面積率を設定する。
【００６６】
図９は、本発明の第２実施形態に係るドット面積率の設定方法とハーフパッチを示す説明図である。図９（ａ）は、後端溜まり比率とドット面積率（ベタパッチの印字率）との関係を示すグラフである。本グラフは、たとえば実験やシミュレーションに基づいて作成された曲線ＣＶを示し、各後端溜まり比率における望ましいドット面積率を表している。具体的には、本グラフは、各後端溜まり比率が１．５のときには、９０％のドット面積率が望ましいことを示している。
【００６７】
図９（ｂ）は、ハーフパッチＨＰを示している。ハーフパッチＨＰは、高密度に形成されている斜めのスクリーン線で構成されている。各スクリーン線は、トナーで形成されているドットで構成されているので、拡大して見ると厳密にはベタではない。しかしながら、人間が印刷物を見る通常の状態では、ベタパッチに見える。ハーフパッチＨＰは、ベタの代わりに使用することで後端溜まりの問題を解消することができる。スクリーン線の１本１本が後端溜まり部の濃度で形成されるので、パッチ全体が均一な濃度となるからである。
【００６８】
ステップＳ２８０では、制御部１０は、磁気ローラ電位調整処理を行う。磁気ローラ電位調整処理では、制御部１０は、磁気ローラ電位Ｖｍａｇとして直流電位２００Ｖの代わりに、たとえば２５０Ｖ，３００Ｖ，３５０Ｖを印加して、複合パッチＣＰ１〜ＣＰ３を形成して、ドット面積率９０％のハーフパッチＨＰが所望のベタ濃度となるように、現像バイアス電位Ｖｓｌｖと同様に調整する処理である。
【００６９】
ステップＳ２９０では、制御部１０は、ステップＳ１９０と同様に磁気ローラ電位Ｖｍａｇを記憶部記憶部４０の校正用データＣＤとして記憶する。なお、磁気ローラ電位Ｖｍａｇの調整後に、改めて現像バイアス電位Ｖｓｌｖを調整するようにしてもよいし、あるいは磁気ローラ電位Ｖｍａｇの調整の代わりに、現像バイアス電位Ｖｓｌｖを調整するようにしてもよい。
【００７０】
このように、第２実施形態に係る画像形成装置１によれば、非飽和状態の感光体で現像を行ってベタ濃度を実現する電子写真の校正において、校正用濃度センサ２８でパッチの濃度を計測する際の感度を高めた状態で、ドット面積率等を高精度で調整することができる。
【００７１】
Ｃ．変形例
本発明は、上記実施形態だけでなく、以下のような変形例でも実施することができる。
【００７２】
変形例１：上記実施形態では、ベタパッチは、５ｍｍ角の正方形の形状を有しているが、感光体の周速方向において、後端溜まりの影響が小さな領域の濃度を計測できるように、予め設定されている所定値より大きな幅を有し、感光体の回転軸方向に所定値以上の長さで延びていればよい（たとえば１０ｍｍ角の正方形でもよい。）。一方、ラダーパッチは、光学的な計測等を考慮し、０．２ｍｍ以上の幅を有し、トナー厚において後端溜まりの影響が支配的となるように、所定値以下の幅を有していることが好ましい。
【００７３】
ラダーパッチは、後端溜まりの影響によって、トナー厚が不均一となりやすいので、複数形成して、その平均値や中央値といった統計的な処理を行うことができるようにすることが好ましい。さらに、ラダーパッチは、感光体の回転軸方向においてベタパッチと略同一位置に配置されていることが好ましい。こうすれば、感光体ドラムの軸方向において同一部位でパッチが形成されるので、仮に感光体ドラムの軸方向において特性のばらつきがあっても、その影響を排除することができる。
【００７４】
変形例２：上記実施形態では、上記各実施形態では、後端溜まり比率（除算）を使用しているが、差分としても良い。すなわち、ラダーパッチのトナー付着量からベタパッチの平均のトナー付着量を減算して、後端溜まり比率と同様に処理するようにしてもよい。
【００７５】
変形例３：上記実施形態では、アモルファスシリコン感光体が使用されているが、本発明は、アモルファスシリコン感光体の使用に限定されない。本発明は、一般に非飽和状態の感光体でベタ濃度を再現する画像形成装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１  画像形成装置
１０  制御部
２０  画像形成部
２１  色変換処理部
２８  校正用濃度センサ
２９  露光部
４０  記憶部
５０  画像読取部
６０  給紙カセット
７０  筐体
【図１】
2018010057.tif 000003
【図２】
2018010057.tif 000004
【図３】
2018010057.tif 000005
【図４】
2018010057.tif 000006
【図５】
2018010057.tif 000007
【図６】
2018010057.tif 000008
【図７】
2018010057.tif 000009
【図８】
2018010057.tif 000010
【図９】
2018010057.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月5日(2017.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は、感光体を使用して印刷媒体上に画像を形成する画像形成方法を提供する。前記画像形成方法は、前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光工程と、磁気ローラと、現像ローラとを使用し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、前記トナー層形成電位差を前記印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する調整工程とを備え、前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、前記調整工程は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する工程を含む。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
感光体を使用して印刷媒体上に画像を形成する画像形成方法であって、
前記感光体に露光して静電潜像を形成する露光工程と、
磁気ローラと、現像ローラとを使用し、前記磁気ローラと前記現像ローラと間のトナー層形成電位差に応じた厚さのトナー層を前記現像ローラに形成し、前記現像ローラの電位である現像バイアス電位と前記静電潜像とに基づいて前記トナー層から前記感光体にトナーを付着させる現像工程と、
前記トナー層形成電位差を前記印刷媒体上に画像を形成するときの電位よりも低く設定し、前記設定された校正用のトナー層形成電位差で校正用の複合パッチを形成し、前記形成された複合パッチの濃度を計測して前記現像バイアス電位を調整する調整工程と、を備え、
前記複合パッチは、第１のパッチと複数の第２のパッチとを含み、
前記第１のパッチは、前記感光体の周速方向において、所定値より大きな幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延びており、
前記複数の第２のパッチは、前記感光体の周速方向において、０．２ｍｍ乃至前記所定値の範囲内の幅を有し、前記感光体の回転軸方向に前記所定値以上の長さで延び、前記感光体の周速方向において所定の間隔で配置され、
前記調整工程は、前記第１のパッチの濃度と前記第２のパッチの濃度を計測し、前記計測値を使用して算出された前記第１のパッチのトナー付着量と前記第２のパッチのトナー付着量の比が予め設定された閾値以下となるように前記現像バイアス電位を調整する工程を含む画像形成方法。