(57)【要約】【課題】  温度によらず正確にトナーパッチの反射率検出が可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】  トナー未付着領域の第１領域からの反射光を受光素子で検出し、トナーパッチデータ格納部４１２からのデータに基づき中間転写体の第２領域上にイエロートナーパッチを形成し、このパッチからの反射光を受光素子１５２で検出する。この際、発光素子１５１の発光光量は、トナー未付着領域の第１領域の検出と同一の光量とする。この検出結果と予め測定されたトナー未付着領域の第１領域からの検出結果とデータ格納部４１１に格納された第１領域の反射率データとを比較演算し、トナーパッチの検出結果をトナーパッチの反射率に変換する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像形成体と、
前記像形成体上の表面反射率の高い第１領域に、光吸収特性を有するトナーによって第２トナーパッチを形成し、前記像形成体上の表面反射率の低い第２領域に、光反射特性を有するトナーによって第１トナーパッチを形成するトナーパッチ形成手段と、
前記像形成体に照射した光の反射状態を検出して検出信号を出力するセンサ手段と
を備え、
前記第１トナーパッチの反射率を、前記像形成体上の前記第１トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第１領域に対応する前記検出信号とに基づき求める一方、
前記第２トナーパッチの反射率を、前記像形成体上の前記第２トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第２領域に対応する前記検出信号とに基づき求める
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１領域は白色領域で、前記第２領域はカーボンブラック顔料を含む黒色領域で、前記センサ手段から照射される光は近赤外域にピーク波長を有する光である請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記センサ手段から照射される光量を一定とし、前記像形成体上の前記第１トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第１領域に対応する前記検出信号とに基づき、前記第１トナーパッチの反射率を求める請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記センサ手段から照射される光量を一定とし、前記像形成体上の前記第２トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第２領域に対応する前記検出信号とに基づき、前記第２トナーパッチの反射率を求める請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項５】
トナー未付着の前記第１領域に対応する前記検出信号と前記第１トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整し、前記検出信号が所定値となった時の光量に関係する値を各々求め、求められた前記第１領域の光量に関係する値と前記第１トナーパッチの光量に関係する値とに基づき第１トナーパッチの反射率を求めることを特徴とする請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項６】
トナー未付着の前記第２領域に対応する前記検出信号と前記第２トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整し、前記検出信号が所定値となった時の光量に関係する値を各々求め、求められた前記第２領域の光量に関係する値と前記第２トナーパッチの光量に関係する値とに基づき第２トナーパッチの反射率を求めることを特徴とする請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項７】
トナー未付着の前記第１領域に対応する前記検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整した後、調整された光量のもと前記第１トナーパッチの検出を行うことを特徴とする請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項８】
トナー未付着の前記第２領域に対応する前記検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整した後、調整された光量のもと前記第２トナーパッチの検出を行うことを特徴とする請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記第１領域からの検出信号が所定値となるよう前記センサ手段の増幅率を調整した後、調整された増幅率のもと前記第１トナーパッチの検出を行うことを特徴とする請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記第２領域からの検出信号が所定値となるよう前記センサ手段の増幅率を調整した後、調整された増幅率のもと前記第２トナーパッチの検出を行うことを特徴とする請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記センサ手段から照射される光量を前記第１トナーパッチの濃度に応じた光量に調整し、調整された光量のもとトナー未付着の前記第１領域および前記第１トナーパッチの検出を行う請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記センサ手段から照射される光量を前記第２トナーパッチの濃度に応じた光量に調整し、調整された光量のもとトナー未付着の前記第２領域および前記第２トナーパッチの検出を行う請求項１もしくは２記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に関する。さらに詳しくは、出力画像の階調特性を所望の特性にすべく、像形成体上に形成されたトナーパッチを検出しその結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、近赤外域（８００〜１０００ｎｍ）にピーク波長を有する光（以降、単に近赤外光とする）に対し、イエロートナー、シアントナー、マゼンタトナー（以降、これらトナーを総称してカラートナーとする）は反射する特性を有し、ブラックトナーは吸収する特性を有している。そのため、これらトナーパッチに近赤外光を照射し、その反射光を検出する一方法として、例えば特許文献１に記載されるごとく、カラートナーは像形成体上の表面反射率が低い領域に、また、ブラックトナーは像形成体上の表面反射率の高い領域に形成する方法が提案されていた。このようなトナーと像形成体の組合せにおいては、カラートナーパッチはその付着がないときの反射光量が最小値となり、付着量の増加により反射光量が増加する。一方、ブラックトナーパッチはその付着がないときに反射光量が最大値となり、付着量の増加により反射光量が減少する。そのため反射光量を計測することでトナーの付着量を検出することができた。
【０００３】
しかしながら、特許文献１で開示される方法で、光を照射するための素子（発光素子）、反射光を受光するための素子（受光素子）に半導体素子を用いた場合、同一付着量のトナーパッチからの反射光量を検出しても、温度によって結果が異なるという課題があった。これは、半導体素子に温度特性が存在するためである。
【０００４】
このような課題を解決するために、特許文献２に記載されるごとく、各色の基準となるパッチが予め形成された像形成体を用い、毎トナーパッチ検出前、あるいはある決まったタイミングで基準となるパッチの濃度検出を行い、各色毎受光素子の出力の校正を行なうことが提案されていた。ここで、この基準パッチは、像形成体上に使用するトナーの色に対応した色で、かつ色数分設けられていた。
【０００５】
このように、特許文献２で開示される像形成体は、使用するトナーの色に対応した色で、かつ色数分の基準パッチを形成しなくてはならず、そのため、像形成体の製造が複雑でかつコストアップするといった課題があった。さらに、これら基準パッチを像形成体の非通紙部域に形成した場合、形成した基準パッチ分は像形成体が大きくなり、結果として装置が大型化するといった課題があった。
【０００６】
【特許文献１】特公平６−４２１０９号公報
【特許文献２】特開平８−３００４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、温度に寄らず、正確にトナーパッチの反射率検出が可能な画像形成装置を提供することにある。さらに、像形成体が容易でかつ低コストに製造可能で、装置が小型化可能な画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明はこのような課題を解決するための画像形成装置として、（１）像形成体と、前記像形成体上の表面反射率の高い第１領域に、光吸収特性を有するトナーによって第２トナーパッチを形成し、前記像形成体上の表面反射率の低い第２領域に、光反射特性を有するトナーによって第１トナーパッチを形成するトナーパッチ形成手段と、前記像形成体に照射した光の反射状態を検出して検出信号を出力するセンサ手段とを備え、前記第１トナーパッチの反射率を、前記像形成体上の前記第１トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第１領域に対応する前記検出信号とに基づき求める一方、前記第２トナーパッチの反射率を、前記像形成体上の前記第２トナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第２領域に対応する前記検出信号とに基づき求めることを特徴とする。
【０００９】
（２）１において、前記第１領域は白色領域で、前記第２領域はカーボンブラック顔料を含む黒色領域で、前記センサ手段から照射される光は近赤外域にピーク波長を有する光であることを特徴とする。
【００１０】
（３）１もしくは２において、前記センサ手段から照射される光量を一定とし、前記像形成体上の前記第ｉトナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号と、トナー未付着の前記第ｉ領域に対応する前記検出信号とに基づき、前記第ｉトナーパッチの反射率を求めることを特徴とする。ただしｉは１もしくは２である。
【００１１】
（４）１もしくは２において、トナー未付着の前記第ｉ領域に対応する前記検出信号と前記第ｉトナーパッチを形成された領域に対応する前記検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整し、前記検出信号が所定値となった時の光量に関係する値を各々求め、求められた前記第ｉ領域の光量に関係する値と前記第ｉトナーパッチの光量に関係する値とに基づき第ｉトナーパッチの反射率を求めることを特徴とする。ただしｉは１もしくは２である。
【００１２】
（５）１もしくは２において、トナー未付着の前記第ｉ領域に対応する前記検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整した後、調整された光量のもと前記第ｉトナーパッチの検出を行うことを特徴とする。ただし、ｉは１もしくは２である。
【００１３】
（６）１もしくは２において、前記第ｉ領域からの検出信号が所定値となるよう前記センサ手段の増幅率を調整した後、調整された増幅率のもと前記第ｉトナーパッチの検出を行うことを特徴とする。ただしｉは１もしくは２である。
【００１４】
（７）１もしくは２において、前記センサ手段から照射される光量を前記第ｉトナーパッチの濃度に応じた光量に調整し、調整された光量のもとトナー未付着の前記第ｉ領域および前記第ｉトナーパッチの検出を行うことを特徴とする。ただしｉは１もしくは２である。
【００１５】
本発明の上記構成（１）によると、第１領域はセンサ手段からの照射光に対し高い反射率を有す領域で、この反射率は温度により変化しない。一方、第２領域はセンサ手段からの照射光に対し低い反射率を有す領域で、この反射率も温度により変化しない。このように、温度により変化しない第１領域のトナー未付着領域に対応する検出信号と第１トナーパッチに対応する検出信号とに基づき第１トナーパッチの反射率を求める、もしくは温度により変化しない第２領域のトナー未付着領域に対応する検出信号と第２トナーパッチに対応する検出信号とに基づき第２トナーパッチの反射率を求めることで、各色毎の基準パッチを形成する必要はなく、トナーパッチの正確な検出ができる。
【００１６】
また、本発明の上記構成（２）によれば、第１領域である白色領域は、センサ手段から照射される近赤外光を反射する特性である。一方、第２領域である黒色領域は、近赤外光を吸収する特性である。そこで、第２領域に近赤外光を反射する特性を有するカラートナーを第１トナーパッチとして形成し、第１領域に近赤外光を吸収する特性を有するブラックトナーを第２トナーパッチとして形成できる。
【００１７】
ここで、センサ手段の受光素子は、受光光量に比例した光電流を発生し、また、受光素子が受光する光量は照射面の反射率に比例し、センサ手段から照射される光量に比例する。
【００１８】
そこで本発明の上記構成（３）によれば、センサ手段から照射される光を一定としているので、受光素子が受光する光量は照射面の反射率に比例する。従って温度によって変化しない、既知の反射率を有する第１領域のトナー未付着領域からの検出信号と第１トナーパッチの検出信号とから第１トナーパッチの反射率を求めることができる。同様に、第２領域のトナー未付着領域からの検出信号と第２トナーパッチの検出信号とから第２トナーパッチの反射率を求めることができる。
【００１９】
また、本発明の上記構成（４）によれば、センサ手段からの検出信号が所定値となるよう照射光の光量を調整する。すると、照射面の反射率に応じて照射光量を変化させることになる。従って、第１領域のトナー未付着領域からの検出信号と第１トナーパッチの検出信号とが所定値となるセンサ手段から照射される光量に関係する値を各々計測し、第１領域のトナー未付着領域の値と第１トナーパッチの値とから第１トナーパッチの反射率を求めることができる。同様な議論が第２領域、第２トナーパッチでもできる。
【００２０】
また、本発明の上記構成（５）によれば、第１領域のトナー未付着領域からの信号（つまり、所定反射率のパッチからの信号）が所定値となるようにセンサ手段から照射される光量を調整する。このように調整した光を第１トナーパッチに照射した場合、検出信号はトナーパッチの反射率そのものとなる。同様な議論が第２領域、第２トナーパッチでもできる。
【００２１】
また、本発明の上記構成（６）によれば、第１領域のトナー未付着領域からの信号（つまり、所定反射率のパッチからの信号）が所定値となるようにセンサ手段の検出信号の増幅量を調整する。このように調整した増幅量で第１トナーパッチの検出を行なうと、検出信号はトナーパッチの反射率そのものとなる。同様な議論が第２領域、第２トナーパッチでもできる。
【００２２】
さらに、本発明の上記構成（７）によれば、例えば反射光量が少ないトナーパッチに対しては発光量を大きくする一方、反射光量が大きいトナーパッチに対しては発光量を小さくするというように、トナーパッチからの反射光量の大小に応じた照射光量を設定することができる。そして、同一光量のもとで検出された第１領域のトナー未付着領域からの検出信号と第１トナーパッチからの検出信号とから第１トナーパッチの反射率を求めることができる。同様な議論が第２領域、第２トナーパッチでもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施例について説明する。
【００２４】
図１は本発明の一実施例をなす画像形成装置の電子写真プロセス部の主要断面図である。まず、この電子写真プロセス部の構成とその画像形成時の動作を説明する。帯電ローラ１０２は感光体１０１を均一なある電位（例えば−７００Ｖ）に帯電する。露光手段１０３によって形成された６００ｄｐｉ（ｄｏｔ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）の解像度のレーザービームは折り返しミラー１０４により感光体１０１上に導かれ静電潜像が形成される。次に図中矢印方向に接離可能な一成分接触方式の現像器１０５の内、イエロートナー現像器１０５Ｙを接触させ他の現像器は離間させるとともに不図示の電源の電界の作用によって負帯電性イエロートナーが反転現像され感光体上１０１において顕像化される。現像されたイエロートナーは、中間転写体１０６上に１次転写ローラ１０７と１次転写用電源１０８によりトナーと逆極性のバイアスが印加されその電界の作用で転写される。感光体１０１上の転写残りトナーは、ブレードを接触させてクリーニングする感光体クリーナー１０９で回収され、続いて感光体電位は除電ランプ１１０によりリセットされる。同様の動作を中間転写体１０６の位置と露光手段１０３の発光タイミングの同期を取りマゼンタトナー現像器１０５Ｍ、シアントナー現像器１０５Ｃ、ブラックトナー現像器１０５Ｋについても繰り返すことにより、中間転写体１０６上に各色のトナーが重ねられフルカラー画像が形成される。この間、２次転写ローラ１１６、および中間転写体クリーナ１１９は離間状態とする。一方、紙やＯＨＰなどの被記録材１１３は給紙カセット１１２から給紙手段１１１によりレジストローラ対１１４まで搬送されたのち、中間転写体１０６上のフルカラー画像と同期をとって駆動ローラ１１５と図中矢印方向に接離可能な２次転写ローラ１１６にて形成される２次転写部に搬送される。２次転写部では被記録材１１３と同期して２次転写ローラ１１６が中間転写体１０６に接触してニップ部を形成、押圧するとともに１次転写用電源１０８から得た電圧を演算する演算手段１２１にて決定された電圧が２次転写用電源１１７により定電圧制御されその電界の作用で転写材１１３上にフルカラートナー像が形成される。その後、被記録材１１３は定着手段１２０によって定着され装置外へ排出される。
【００２５】
電子写真プロセス部にはさらにパッチセンサ１２２が１次転写ローラより下流で中間転写体１０６表面に対向する位置に設けられている。図２にパッチセンサ１２２の構成例を、図３に中間転写体１０６の構成例を示す。
【００２６】
センサ手段１２２は発光素子１５１、受光素子１５２、集光レンズ１５３、結像レンズ１５４とホルダー１５５とからなっている。発光素子１５１から発射した光は集光レンズ１５３により照射面１５６に集光される。この照射面１５６上をトナーパッチが通過する。そして、照射面１５６で反射した光のうち正反射成分を除いた、いわゆる拡散反射成分が結像レンズ１５４を介して受光素子１５２に入射する。このようにして、照射面１５６の反射率が測定される。
【００２７】
ここで、発光素子１５１として、９５０ｎｍにピーク波長を有するＧａＡｓ赤外ＬＥＤを用いる場合の中間転写体１０６の構成例を説明する。ここで赤外ＬＥＤは照射面を高出力、高効率で照射できるので好ましい発光素子である。図３（ａ）に示す第１の例は、適度な抵抗値を持つ近赤外光に対し透明な材質からなる媒体１６５の裏面に、例えばカーボンブラックを分散させた黒色層１６６と酸化チタンを分散させた白色層１６７を形成した中間転写体１０６である。ここで、赤外ＬＥＤをこの中間転写体１０６の照射面に照射すると、媒体１６５は赤外ＬＥＤに対し透明であるため、媒体１６５裏面まで光は進入する。そして、黒色層１６６では光は吸収され、白色層１６７で拡散反射される。すなわち、黒色層１６６が第２領域１６２に、白色層１６７が第１領域となる。なお、照射面１５６を点線で示す。ここで、第１領域に形成する第２トナーパッチはブラックトナーのトナーパッチであり、第２領域に形成する第１トナーパッチはカラートナーのトナーパッチである。図３（ｂ）に示す第２の例は、導電性基材１６８上に、第１領域１６１として、ＩＴＯを表面に蒸着した酸化チタン顔料を分散させた樹脂層を、また、第２領域１６２としてカーボンブラック顔料を分散させた樹脂層を形成した例である。なお図には示さないが、カーボンブラック顔料を分散させた樹脂層からなる基材上の一部分にＩＴＯを表面に蒸着した酸化チタン顔料を分散させた樹脂層を第１領域１６１として形成し中間転写体１０６とすることも可能である。
【００２８】
このようにして作製される中間転写体１０６の反射率は、第１領域については酸化チタン顔料の添加量で、第２領域については添加するカーボンブラック顔料の添加量で決定される。また、反射率には照射面の表面性も寄与する。表面が荒れていると拡散反射成分が増え、また、使用するトナーがフィルミングしたり、異物が付着すると反射率は変化する。しかし、この中間転写体１０６上に中間転写体クリーナ１１９で除去されないトナーが残留した場合、次の画像に致命的な欠陥が生じるので、中間転写体１０６はクリーニング性能の観点から平滑なことが要求される。また、中間転写体１０６の材質は、トナーがフィルミングし難いような材質（トナーに対し濡れ難い材質）、例えば、ＥＴＦＥ（エチレンテトラフルオロエチレン共重合体）等のフッ素系の樹脂からなる方が望ましい。さらに、中間転写体１０６は中間転写体クリーナ１１９との摺擦により経時的に表面が荒れてくる傾向にある。そこで、中間転写体クリーナ１１９の当接時間もしくはプリント枚数により、第１領域、第２領域の反射率の値を変更する方がより正確なトナーパッチの反射率が求められるので好ましい。
【００２９】
なお以降は、９５０ｎｍにピーク波長を有するＧａＡｓ赤外ＬＥＤの発光素子１５１と図３（ａ）で示す中間転写体１０６とを組合せた実施例について説明する。なお、他の組合せ例として、６８０ｎｍにピーク波長を有するＧａＡｌＡｓ赤色ＬＥＤを発光素子１５１として用い、図３に示す中間転写体を中間転写体１０６として用いた例がある。この場合、６６０ｎｍの光に対し、第１領域、イエロートナー、マゼンタトナーは反射する特性を、第２領域、ブラックトナー、シアントナーは吸収する特性を有する。そこで、第１領域には、ブラックトナーパッチとシアントナーパッチとが形成され、第２領域に、イエロートナーパッチとマゼンタトナーパッチとが形成される。ここで赤色ＬＥＤは、人間が知覚可能であるため、オペレータがメンテナンス等で間違って、発光中の光を長時間目に暴露することを防止できるので好ましい。さらに、赤色ＬＥＤは高い結合効率でプラスチックファイバーに適合するので、集光レンズのかわりにプラスチックファイバーを用い、そのファイバーで照射面に近い位置まで高出力を持続して光を伝送するように構成することができる。
【００３０】
それでは、画像形成装置の制御系について説明する。制御系は主として、上述した一連の画像形成動作の制御と露光データの生成を行なう。ここで、露光データの生成は、装置外部のパーソナルコンピュータ等のホストから送られたデータに色変換処理やγ変換処理を施して作成した画像データを、トナーパッチの検出結果に基づき露光信号として生成することを言う。図４〜８は制御系の中で露光データ生成に係わる部分の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図４は露光データの生成に係わる制御系の第１の構成例であって、トナー未付着領域の第ｉ領域のからの検出信号で、第ｉトナーパッチからの検出信号を補正する制御を含む。なお、ここで、記号ｉは、１もしくは２を指す（以降も同様）。ここで、この検出信号は、センサ手段の受光素子が発生する信号である。制御系は、センサ手段１２２、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３と、これらを駆動するための図示しない周辺回路から構成されている。まず、各々の構成要素を説明する。センサ手段１２２は、受光素子１５２が光を受光した際発生する電流を電気信号に変換し、その信号を増幅する増幅部４０１と、増幅された電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部４０２とからなる。ＲＯＭ３０２は、第１領域及び第２領域の反射率のデータを格納したデータ格納部４１１と、パッチ生成モード時に像形成体上に作成する画像パターンを格納したトナーパッチデータ格納部４１２とからなる。ＲＡＭ３０３は、ＲＯＭから読み出され、ＣＰＵ３０１に入力される画像データを露光信号に変換するためのルックアップテーブル（以降、ＬＵＴとする）を格納するＬＵＴ格納部４２１からなる。ＣＰＵ３０１は、センサ手段１２２の出力を取込むＡ／Ｄ取込部４３１と、取込まれた信号を反射率の値に変換し、データ格納部４１１に格納された第ｉ領域の反射率データと比較演算し、その結果に基づきＬＵＴ格納部４２１に格納されたＬＵＴを変更する演算部４３２と、演算部４３２の結果から露光信号を決定し、もしくはトナーパッチデータ格納部４１２から信号から露光信号を決定し、露光信号を出力する露光信号決定部４３３と、演算部４３２の結果からプロセスパラメータを決定し、各プロセス部にその信号を出力するパラメータ決定部４３４とからなる。パッチ測定結果により変更するのは、露光データを決定づけるＬＵＴだけでなく、帯電バイアス、現像バイアス、現像ローラ回転速度、転写バイアスなどの電子写真プロセスのパラメータである。また、ＣＰＵ３０１には、画像信号の他に、通常画像形成モードかパッチ生成モードかのモード信号が入力される。
【００３２】
次に、各動作モードについて説明する。まず、パッチ生成モードにおいては、トナー未付着領域の第１領域１６１とトナー未付着領域の第２領域１６２とからの反射光を受光素子で各々検出する。引き続き、トナーパッチデータ格納部４１２からのデータに基づき中間転写体１０６の第２領域１６２上にイエロートナーのトナーパッチを形成し、このパッチからの反射光を受光素子で検出する。この際、発光素子１５１の発光光量は、トナー未付着領域の第１領域１６１の検出と同一の光量とする。この検出結果と予め測定されたトナー未付着領域の第１領域１６１からの検出結果とデータ格納部４１１に格納された第１領域１６１の反射率データとを比較演算し、トナーパッチの検出結果をトナーパッチの反射率に変換する。この結果に基づきＬＵＴ格納部４２１に格納されたイエロートナー用ＬＵＴを変更する。同様にして、マゼンタトナー、シアントナーのトナーパッチが形成され、そして、マゼンタトナー用ＬＵＴ、シアントナー用ＬＵＴが変更される。ここで、ブラックトナーについては、中間転写体１０６の第１領域上にトナーパッチが形成される。検出の際し、発光素子１５１の発光光量は、トナー未付着状態の第２領域１６２の検出と同一の光量とする。そして、このパッチの検出結果と予め測定されたトナー未付着領域の第２領域１６２からの検出結果とデータ格納部４１１に格納された第２領域１６２の反射率のデータとを比較演算し、トナーパッチの検出結果をトナーパッチの反射率に変換する。この結果に基づきＬＵＴ格納部４２１に格納されたブラックトナー用ＬＵＴが変更される。
【００３３】
ここで、受光素子１５２の受光量と発生光電流との関係は、ある受光量まで両者は比例関係にあるが、その光量を越えると発生光電流は飽和する。そこで、両者が比例関係となるような受光量となるように、発光素子１５１の発光量をトナーパッチ毎に変える方が望ましい。例えば、低濃度から高濃度のイエロートナーパッチを検出する場合、低濃度のトナーパッチからの反射光量は少なく、高濃度のトナーパッチからは大きい。そこで、低濃度のトナーパッチ検出の際は発光量を大きく、高濃度のトナーパッチ検出の際は発光量を小さくする。この場合、予めそれら光量で、トナー未付着状態の第１領域１６１を照射し、各々の反射光を検出しておく。そして、トナーパッチ検出結果と同一光量でのトナー未付着状態の第１領域１６１からの検出結果とデータ格納部４１１に格納された第１領域１６１の反射率のデータとを比較演算することで、各々のイエロートナーパッチの反射率を求めることができる。
【００３４】
ここで、一連のトナーパッチ形成においては、中間転写体１周で複数色のトナーパッチを形成するようにした方が、パッチ形成、検出の時間が短縮できるので好ましい。さらに、中間転写体１０６クリーナーを離間した状態で全てのパッチを形成し、その後一括でパッチ検出を行なうと、１次転写を多数回通過するトナーパッチが存在し、その転写の影響でトナー付着量が変動（いわゆる感光体への逆転写現象）する恐れがあるので、形成したトナーパッチはその場で（つまり次の１次転写を通過するまでに）パッチ検出が行われる方が好ましい。この場合、形成されたトナーパッチは装置外部へは出力されない。なお、通常画像形成モードにおいては、画像データをトナーパッチの検出結果に基づき変更したＬＵＴにより露光信号として生成し、その信号に基づいて画像形成が行なわれる。
【００３５】
次に、パッチ生成モードで作成されるトナーパッチについて説明する。作成されるパッチは、どのプロセスパラメータを制御するかで、そのトナー濃度が異なる。例えば、露光データの生成に用いるトナーパッチは、大きさ１０ｍｍ角程度で、低濃度パッチから高濃度パッチまで３〜１０個形成される。なお、低濃度パッチにはトナー未付着パッチも含まれる。また、現像バイアス決定のためのパッチは、比較的高濃度のトナーパッチで、現像バイアスを変えながら２〜５個形成される。
【００３６】
この第１の構成例は、簡単な回路構成でパッチ検出ができるという利点がある。また、トナーパッチ検出中にセンサ手段１２２の制御をする必要がないため、リアルタイムなパッチ検出ができ、さらに、トナーパッチの面積を小さくすることができるのでトナー消費量を減じられるという利点がある。
【００３７】
図５は露光データ生成に係わる制御系の第２の構成例である。第２の構成例は発光素子の発光量に関係する値を計測する例で、発光素子の発光量に関係する値として、発光素子を発光させるための回路に印加する信号を用いた例である。第１の構成例と同様に、本構成例の制御系もセンサ手段１２２、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３と、これらを駆動するための図示しない周辺回路から構成されている。そこで、第１の構成例との差異を中心に説明する。発光素子１５１の発光量は、発光素子に流す電流値で決まる。そこでセンサ手段１２２には発光素子１５１の発光量を変更するための電流変更部４０３が含まれる。また、発光素子を発光させるための回路に印加する信号は、その電流変更部４０３に入力される信号のことであり、その信号に応じ発光素子への印加電流値が変化する。そこで、以降この信号を電流変更部４０３に入力される信号とする。そして、データ格納部４１１には第１領域及び第２領域の反射率データと比較データとが格納されている。また、ＲＡＭ３０３には、ＲＯＭから読み出された反射率と電流変更部に入力される信号との関係テーブルを格納する第２ＬＵＴ格納部４２２が含まれる。それでは、パッチ生成モードについて説明する。まず、トナー未付着領域の第１領域１６１上に、電流変更部４０３において段階的に発光素子１５１に印加する電流を変え、反射光を受光素子１５２で受光する。そして、Ａ／Ｄ変換された信号をＣＰＵ３０１に取込み、この値が比較データを超えているかいないかを判定する。そして、値が比較データを超えた時の電流変更部４０３に入力された信号を求める。この値を用いて、反射率と電流変更部４０３に入力された信号との関係テーブルを修正する。引き続き、画像データ格納部４１１からのデータに基づき像形成体の第２領域上にイエロートナーのトナーパッチを形成し、電流変更部４０３において段階的に発光素子１５１に印加する電流を変えてトナーパッチからの反射光を受光する。そして、Ａ／Ｄ変換された信号をＣＰＵ３０１に取込み、この値が先ほどと同一の比較データを超えているかいないかを判定する。そして、値が比較データを超えた時の電流変更部４０３に入力された信号を求める。そして、この値と、先程修正した、反射率と電流変更部４０３に入力された信号との関係テーブルとから、トナーパッチの反射率を求める。そしてこの値を用いてＬＵＴ格納部４２１に格納されたイエロートナー用ＬＵＴを変更する。そして、その値を用いてプロセスパラメータを決定する。なお、第１領域、形成する各イエロートナーパッチからの検出信号が比較データの周辺になるような発光素子の発光量は予想できるので、その予想光量の周辺で発光量の段階をふるようにする方が、パッチ面積を小さくでき、検出時間を短縮できるので好ましい。また、形成するパッチ毎に、比較データを設定することもできる。例えば、高濃度のイエロートナーパッチの比較データより低濃度のイエロートナーパッチの比較データの値を小さい値とする。このようにすると、Ｓ／Ｎが向上し、精度良い測定ができるので好ましい。さらに、電流変更部４０３に入力された信号の換わりに、発光素子近傍に発光素子の発光量を受光するための別の受光素子を配置し、その受光素子の検出信号を用いても良い。この場合は、発光素子に発光量をダイレクトに検出するので、発光量の値の信頼性が向上するので好ましい。マゼンタトナー、シアントナー、ブラックトナーについては詳細は省略するが、同様な処理が施される。
【００３８】
この第２の構成例は、受光素子のダイナミックレンジを広く使え、そのため、Ｓ／Ｎの良い検出ができるので検出精度が高いという利点がある。また、集光レンズ、結像レンズが飛散トナー等によって万が一汚れた場合においても、高検出精度で計測できるという利点がある。
【００３９】
次に、露光データ生成に係わる制御系の第３の構成例を図６を用いて説明する。第３の構成例は、第ｉ領域からの検出信号が所定量になるよう発光素子の発光量を決め、その後、そこで決めた発光量で第ｉトナーパッチ検出を行う例である。本構成例においても、第１の構成例と同様に、制御系はセンサ手段１２２、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３と、これらを駆動するための図示しない周辺回路から構成されている。ただし、センサ手段１２２に発光素子１５１の発光量を変更するための電流変更部４０３が含まれる。次に、パッチ生成モードについて説明する。まず、電流変更部４０３において段階的に発光素子１５１に印加する電流を変え、そのときのトナー未付着領域の第ｉ領域からの反射光を受光素子１５２で検出する。そして、Ａ／Ｄ変換された信号をＣＰＵ３０１に取込み、演算部４３２で反射率の値に変換し、データ格納部４１１に格納される第ｉ領域の反射率データと比較する、そして比較結果が等しくなったときの電流値を記憶する。そして、この電流値を用い第ｉトナーパッチの検出を行なう。そのため、トナーパッチ検出信号は、反射率に関係する値となり、その値を演算部４３２で反射率の値に変換し、ＬＵＴ格納部４２１に格納されたＬＵＴを変更する。あるいは、その値を用いてプロセスパラメータを決定する。
【００４０】
この第３の構成例は、トナーパッチ検出中にセンサ手段１２２の制御をする必要がないため、リアルタイムなパッチ検出ができ、さらに、トナーパッチの面積を小さくすることができるのでトナー消費量を減じられるという利点がある。
【００４１】
また、図７は露光データ生成に係わる制御系の第４の構成例である。第４の構成例は、第ｉ領域からの検出信号が所定量になるよう受光部４０１の増幅率を決め、その後、そこで決めた増幅率で第ｉトナーパッチ検出を行う例である。本構成例においても、第１の構成例と同様に、制御系はセンサ手段１２２、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３と、これらを駆動するための図示しない周辺回路から構成されている。それでは、パッチ生成モードについて説明する。まず、一定光量のもと発光素子１５１を発光させ、そのときのトナー未付着領域の第ｉ領域からの反射光を受光素子１５２で検出する。そして、Ａ／Ｄ変換された信号をＣＰＵ３０１に取込み、演算部４３２で反射率の値に変換し、データ格納部４１１に格納される第ｉ領域の反射率データと比較する。この値が等しくなるよう増幅部４０１の増幅率を変更する。そして比較結果が等しくなったときの増幅率を記憶する。そして、この増幅率を用い第ｉトナーパッチの検出を行なう。そのため、トナーパッチ検出信号は、反射率に関係する値となり、この値を演算部４３２で反射率の値に変換し、ＬＵＴ格納部４２１に格納されたＬＵＴを変更する。あるいは、その値を用いてプロセスパラメータを決定する。
【００４２】
この第５の構成例は、トナーパッチ検出中にセンサ手段１２２の制御をする必要がないため、リアルタイムなパッチ検出ができ、さらに、トナーパッチの面積を小さくすることができるのでトナー消費量を減じられるという利点がある。さらに、回路構成が簡単であるという利点もある。
【００４３】
さて、図８は露光データ生成に係わる制御系の第５の構成例である。本構成例のＣＰＵ３０１は、入力された通常画像形成モード信号とパッチ生成モード信号の数がカウントされるカウンタ４３５が含まれる。これは、中間転写体クリーナ１１９との摺擦により第ｉ領域の反射率が変化することを想定したものであり、このような制御をかけると、より正確な補正ができるという利点がある。このカウンタ４３５は、通常画像形成モード信号とパッチ生成モード信号とがＣＰＵ３０１に入力されるとカウントアップされる。ここで、アップ量は中間転写体クリーナの当接時間により決める。そして、ＲＯＭ３０２には、第ｉ領域の反射率データを格納したデータ格納部４１１の換わりに、プリント枚数と第ｉ領域の反射率に関係するデータとの関係のテーブルを格納したテーブル格納部４１３がある。そして、パッチ生成モードが選択された場合、そのときまでのプリント枚数に対応する第ｉ領域の反射率データをテーブル格納部４１３から読み出し、その値を用いて第３の構成例と同様な制御がなされる。
【００４４】
なおここで、これら構成例１〜５は単独でなく、複合して用いることもできる。例えば、カラートナーパッチの検出は構成例３により、ブラックトナーの検出は構成例１により行なうことができる。あるいは、高濃度のトナーパッチ検出は構成例１により、低濃度のトナーパッチは構成例２により行なうことができる。このように複合した場合、より検出精度が向上するので好ましい。
【００４５】
また、本実施例では、像形成体として中間転写体を用いた例で説明してきたが、例えば、感光体上のトナーパッチを検出する場合や、転写ドラム上のトナーパッチを検出する場合においても、同様な効果が発現することは言うまでもない。さらに本発明は、インクジェットプリンタやサーマルプリンタにも応用できる。例えば、プラテン上に第１領域、第２領域を形成し、記録紙を担持しない状態で、その領域にインクパッチを形成し、そのパッチからの反射光を検出し、画像形成条件を制御するように構成したインクジェットプリンタにも応用できる。
【００４６】
以上述べたように、本発明によれば、表面反射率の高い第１領域と表面反射率の低い第２領域と有する像形成体と、光反射特性を有するトナーによって前記第２領域に第１トナーパッチを形成し、光吸収特性を有するトナーによって前記第１領域に第２トナーパッチを形成するトナーパッチ形成手段と、前記像形成体に照射された光の反射状態を検出して検出信号を出力するセンサ手段とを備え、前記第１トナーパッチの反射率の検出には、前記センサ手段の前記第１領域のトナー未付着領域の検出信号を用い、また、前記第２トナーパッチの反射率の検出には、前記センサ手段の前記第２領域のトナー未付着領域の検出信号を用いるので、温度によらず正確にトナーパッチの反射率検出が可能な画像形成装置を提供することが可能になる。さらに、像形成体が容易でかつ低コストに製造可能で、装置が小型化可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００４７】
そして、第１領域は白色領域、第２領域はカーボンブラック顔料を含む黒色領域、センサ手段から照射される光は近赤外域にピーク波長を有する光とすると、形成するトナーパッチは第１領域にブラックトナーパッチ、第２領域にカラートナーパッチとできる。そのため、各トナーパッチを精度良く検出できる。
【００４８】
また、センサ手段から照射される光量を一定とし、第ｉ領域のトナー未付着領域と第ｉトナーパッチからの検出信号を各々求め、求められた第ｉ領域の検出信号により、第ｉトナーパッチの検出信号を補正すると、簡単な回路構成でパッチ検出ができるという利点がある。さらに、トナーパッチ検出中にセンサ手段の制御をする必要がないため、リアルタイムなパッチ検出ができ、さらに、トナーパッチの面積を小さくすることができるのでトナー消費量を減じられるという利点がある。ただしｉは１もしくは２である。
【００４９】
また、第ｉ領域のトナー未付着領域の検出信号と第ｉトナーパッチの検出信号が所定値となるようセンサ手段から照射される光量を調整し、検出信号が所定値となった時の光量に関係する値を各々求め、求められた第ｉ領域の光量に関係する値により、前記第ｉトナーパッチの光量に関係する値を補正すると、、受光素子のダイナミックレンジを広く使え、そのため、Ｓ／Ｎの良い検出ができるので検出精度が高いという利点がある。さらに、集光レンズ、結像レンズが飛散トナー等によって万が一汚れた場合においても、高検出精度で計測できるという利点がある。ただしｉは１もしくは２である。
【００５０】
さらに、第ｉ領域のトナー未付着領域からの検出信号が所定値となるよう前記センサ手段から照射される光量を調整した後、調整された光量のもと第ｉトナーパッチの検出を行なうと、トナーパッチ検出中にセンサ手段の制御をする必要がないため、リアルタイムなパッチ検出ができ、さらに、トナーパッチの面積を小さくすることができるのでトナー消費量を減じられるという利点がある。ただしｉは１もしくは２である。
【００５１】
さらにまた、第ｉ領域からの検出信号が所定値となるようセンサ手段の増幅率を調整した後、調整された増幅率のもと第ｉトナーパッチの検出を行なうと、トナーパッチ検出中にセンサ手段の制御をする必要がないため、リアルタイムなパッチ検出ができ、さらに、トナーパッチの面積を小さくすることができるのでトナー消費量を減じられるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例をなす画像形成装置の電子写真プロセス部の主要断面図。
【図２】パッチセンサの構成例を示す図。
【図３】（ａ）、（ｂ）は中間転写体１０６の構成例を示す図。
【図４】本発明の一実施例をなす画像形成装置の制御系の中で露光データ生成に係わる制御系の第１の構成例を示すブロック図。
【図５】露光データ生成に係わる制御系の第２の構成例を示すブロック図。
【図６】露光データ生成に係わる制御系の第３の構成例を示すブロック図。
【図７】露光データ生成に係わる制御系の第４の構成例を示すブロック図。
【図８】露光データ生成に係わる制御系の第５の構成例を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５３】
１０１…感光体、  １０２…帯電ローラ、  １０３…露光手段、  １０４…折り返しミラー、  １０５Ｙ…イエロー現像器、  １０５Ｍ…マゼンタ現像器、  １０５Ｃ…シアン現像器、  １０５Ｋ…ブラック現像器、  １０６…中間転写体、  １０７…１次転写ローラ、  １０８…１次転写用電源、  １０９…感光体クリーナー、  １１０…除電ランプ、  １１１…給紙手段、  １１２…給紙カセット、  １１３…転写材、  １１４…レジストローラ対、  １１５…駆動ローラ、  １１６…２次転写ローラ、  １１７…２次転写用電源、  １１８…テンションローラ、  １１９…中間転写体クリーナー、  １２０…定着手段、  １２１…演算手段、  １２２…センサ手段、  １５１…発光素子、  １５２…受光素子、  １５３…集光レンズ、  １５４…結像レンズ、  １５５…ホルダー、  １５６…照射面、  １６１…第１領域、  １６２…第２領域、  １６５…媒体、  １６６…白色層、  １６７…黒色層、  ３０１…ＣＰＵ、  ３０２…ＲＯＭ、  ３０３…ＲＡＭ、  ４０１…増幅部、  ４０２…Ａ／Ｄ変換部、  ４０３…電流変更部、  ４１１…データ格納部、  ４１２…トナーパッチデータ格納部、  ４１３…テーブル格納部、  ４２１…ＬＵＴ格納部、  ４２２…第２ＬＵＴ格納部、  ４３１…Ａ／Ｄ取込部、  ４３２…演算部、  ４３３…露光信号決定部、  ４３４…パラメータ決定部、  ４３５…カウンタ
【図１】
2005182083.tif 000003
【図２】
2005182083.tif 000004
【図３】
2005182083.tif 000005
【図４】
2005182083.tif 000006
【図５】
2005182083.tif 000007
【図６】
2005182083.tif 000008
【図７】
2005182083.tif 000009
【図８】
2005182083.tif 000010