(57)【要約】【課題】  画像形成条件を変えながら、べた白画像の検知を行い、その際のカブリの量を測定し、カブリが最小となる画像形成条件を求め、また、少量のカブリの検知にも対応できるようにする。【解決手段】  少なくとも像担持体、該像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、該像担持体に静電潜像を形成する露光手段、該像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置を含むプロセス装置と、前記プロセス装置を制御して、所定の検知パターンを形成する検知パターン発生手段と、該検知パターンを検知する検知手段と、該検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する、画像形成条件制御手段と有する画像形成装置において、前記検知パターンが前記露光手段による露光を行った部分と露光を行わなかった部分の組み合わせで形成されるとともに、複数レベルの画像形成条件で形成された前記検知パターンを検知し、露光を行った部分の検知結果と露光を行わなかった部分の検知結果の双方に基づいて、画像形成条件を決定することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも像担持体、該像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、該像担持体に静電潜像を形成する露光手段、該像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置を含むプロセス装置と、
前記プロセス装置を制御して、所定の検知パターンを形成する検知パターン発生手段と、
該検知パターンを検知する検知手段と、
該検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する、画像形成条件制御手段と有する画像形成装置において、
前記検知パターンが前記露光手段による露光を行った部分と露光を行わなかった部分の組み合わせで形成されるとともに、複数レベルの画像形成条件で形成された前記検知パターンを検知し、露光を行った部分の検知結果と露光を行わなかった部分の検知結果の双方に基づいて、画像形成条件を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記露光を行わなかった部分の検知が、背景部の濃度検知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】
前記検知パターンを前記像担持体に当接する転写回転体上に形成す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】
前記検知手段が、前記検知パターンに光を照射した際の反射光強度を測定する手段であり、かつ、前記光の照射方向と前記転写回転体面の法線について対称な方向に反射される光を検知することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像形成条件が現像バイアスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか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、電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来画像形成装置としては、電子写真方式・熱転写方式・インクジェット方式等さまざまな方式が用いられている。このうち、電子写真方式を用いたものは高速・高画質・静粛性の点で他の方式より優れており、近年普及してきている。この電子写真においてもさまざまな方式に分かれており、例えば従来良く知られている多重転写方式・中間転写体方式のほかに、感光体表面にカラー像を重ねた後一括転写して像形成を行う多重現像方式、また、複数の異なる色の画像形成手段（プロセスステーション）を直列に配置し、転写ベルトにより搬送された転写材に現像像を転写するインライン方式等がある。このうちインライン方式は、高速化が可能・像転写の回数が少なく画質に有利といった理由で優れた方式である。
【０００３】
図１１にインライン方式の構成を示す。図１１で静電吸着搬送ベルト（以下ＥＴＢ）１は駆動ローラ６・吸着対向ローラ７・テンションローラ８及び９の各ローラにより張架され、矢印で示す方向に回転する。ＥＴＢ１の周面には異なる色のプロセスステーション２０１（ｙｅｌｌｏｗ）・２０２（ｍａｇｅｎｔａ）・２０３（ｃｙａｎ）・２０４（ｂｌａｃｋ）が一列に配置されており、各プロセスステーション内の感光体がＥＴＢ１を介して転写ローラ３に当接されている。また、プロセスステーションの上流には吸着ローラ５が配置され吸着対向ローラ７に当接している。ここで、転写材Ｐは吸着ローラ５と吸着対向ローラ７とで形成するニップ部を通過する際にバイアスを印加され、ＥＴＢ１に静電的に吸着され、矢印で示した方向に搬送される。
【０００４】
従来ＥＴＢ１としては、厚さ５０〜２００μｍ、体積抵抗率１０９〜１０１６Ωｃｍ程度のＰＶｄＦ、ＥＴＦＥ、ポリイミド、ＰＥＴ、ポリカーボネート等の樹脂フィルムや、あるいは、厚さ０．５〜２ｍｍ程度の、例えばＥＰＤＭ等のゴムの基層の上に、例えばウレタンゴムにＰＴＦＥなどフッ素樹脂を分散したものを表層として設けたものを用いる。
【０００５】
ここで、画像形成プロセスについて説明する。
【０００６】
まず、プロセスステーション内の画像形成プロセスについて説明する。説明はｙｅｌｌｏｗのプロセスステーション２０１を用いて行うが、他の色のステーション２０２〜２０４も同様である。
【０００７】
図１２にプロセスステーションの構成を示す。感光体２１１は帯電器２１２によって一様に帯電され、露光光学系２１３により走査光２１４で潜像を形成される。この潜像は現像ローラ２１５によって現像され、感光体２１１上にトナー像が形成される。後に述べる転写プロセスで転写されなかった転写残トナーはクリーニングブレード２１７により掻き落とされ、廃トナー容器２１８に収容される。
【０００８】
次に、転写プロセスについて説明する。
【０００９】
一般的に用いられる反転現像方式において、感光体が例えば負極性のＯＰＣ感光体の場合、露光部を現像する際には負極性トナーが用いられる。したがって、転写ローラ３にはバイアス電源４より正極性の転写バイアスが印加される。ここで、転写ローラとしては低抵抗ローラを用いるのが一般的である。
【００１０】
実際のプリントプロセスにおいては、ＥＴＢ１の移動速度と各プロセスステーションの転写位置間の距離を考慮して、転写材Ｐ上に形成される各色のトナー像の位置が一致するタイミングでプロセスステーションでの画像形成・転写プロセス・転写材Ｐの搬送を行い、転写材Ｐがプロセスステーション２０１〜２０４を一度通過する間に転写材Ｐ上にトナー像が完成される。転写材Ｐ上にトナー像が完成された後、転写材Ｐは従来公知の定着装置１２に通され、転写材Ｐ上にトナー像が定着される。
【００１１】
また、画像形成装置を使用する温湿度条件やプロセスステーションの使用度合いにより、画像濃度が変動する。この変動を補正するために、画像濃度の制御が行われる。ここで、この画像濃度制御について説明する。
【００１２】
従来は、画像濃度制御に関しては、感光体上もしくは中間転写体（以下ＩＴＢと称す）やＥＴＢ上に各色の濃度パッチ画像を形成し、これを濃度センサ１３で読み取って、高圧条件やレーザーパワーといったプロセス形成条件にフィードバックする事によって各色の最大濃度、ハーフトーン階調特性を合わせる手段が用いられている。
【００１３】
一般的には濃度検知センサ１３は、濃度パッチを光源で照射し、反射光強度を受光センサで検知する。その反射光強度の信号はＡ／Ｄ変換された後、ＣＰＵで処理され、プロセス形成条件にフィードバックされる。
【００１４】
画像濃度制御は、各色の最大濃度を一定に保つ事（以下Ｄｍａｘ制御と称す）と、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対してリニアに保つこと（以下Ｄｈａｌｆ制御と称す）を目的とする。また、Ｄｍａｘ制御は、各色のカラーバランスを一定に保つことと同時に、トナーの載りすぎによる色重ねした文字の飛び散りや、定着不良を防止する意味も大きい。
【００１５】
具体的にＤｍａｘ制御は、画像形成条件を変えて形成した複数の濃度パッチを光学センサで検知し、その結果から所望の最大濃度を得られる条件を計算し、画像形成条件を変更する。ここで、濃度パッチはハーフトーンで形成するのが好ましい場合が多い。その理由は、いわゆるべた画像を検知した場合、トナー量の変化に対するセンサ出力の変化の幅が小さくなってしまい、十分な検知精度が得られないからである。
【００１６】
一方、Ｄｈａｌｆ制御は、電子写真特有の非線形的な入出力特性（γ特性）によって、入力画像信号に対して出力濃度がずれて自然な画像が形成できない事を防止するため、γ特性を打ち消して入出力特性をリニアに保つような画像処理を行う。具体的には、入力画像信号が異なる複数の濃度パッチを光学センサで検知して、入力画像信号と濃度の関係を得、その関係からホストコンピュータからの入力画像信号に対して所望の濃度が出るよう、画像形成装置に入力する画像信号を、画像形成装置のコントローラにより変換する。このＤｈａｌｆ制御はＤｍａｘ制御により画像形成条件を決定した後行うのが一般的である。
【００１７】
ＥＴＢ１上に形成された濃度パッチは、クリーニングプロセスによってプロセス装置に静電的に回収される。クリーニングプロセス時には、感光体２１１にトナーの帯電極性と逆極性のバイアスを印加し、転写部でトナーを感光体２１１にひきつけ、転写残トナーと同様クリーニングブレード２１７で掻き取られる。
【特許文献１】特開平０３−２０８６８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところが、上記のようにハーフトーン濃度にのみ着目してＤｍａｘ制御を行い、画像形成条件を決定した場合、背景部へのトナー付着、いわゆるかぶりが発生する場合がある。
【００１９】
かぶりが発生するメカニズムについて説明する。
【００２０】
図１３は現像位置での帯電電位（以後ＶＤと呼ぶ）・露光電位（以後ＶＬと呼ぶ）・現像バイアス（以後Ｖｄｅｖと呼ぶ）の関係を示したものである。かぶり発生の有無は、ＶＤとＶｄｅｖの差（以後Ｖｂａｃｋと呼ぶ）の大小によって左右される。
【００２１】
Ｖｂａｃｋが小である場合、すなわちＶＤ−Ｖｄｅｖ間の電位差が小さい場合には、現像ローラ上の正規（負極性）に帯電されたトナーがＶＤすなわち背景部に飛翔しやすくなってしまい、いわゆる地かぶりが発生する。
【００２２】
Ｖｂａｃｋが大である場合、すなわちＶＤ−Ｖｄｅｖ間の電位差が大きい場合には、現像ローラ上の反転成分トナー（正極性）がＶＤすなわち背景部に飛翔しやすくなってしまい、いわゆる反転かぶりが発生する。
【００２３】
したがって、かぶりの発生を防止するにはＶａｂｃｋの値を適正な値に制御することが重要となる。しかしながら、適正なＶｂａｃｋの値は、トナーの個体差や使用度合いによって変化してしまうのが一般的である。
【００２４】
そこで本発明の目的は、常にＶｂａｃｋの値を適正な値に制御し、かぶりのない適正な画像を出力できる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】
【００２５】
本発明に係る画像形成装置は以下（１）〜（５）の構成を備え、これにより、Ｄｍａｘ制御時にべた白画像部分の濃度、すなわちかぶりトナーによる濃度も含めて検知を行い、かぶりトナーによる濃度が最小、かつ、ハーフトーン濃度が所望の値に最も近くなる画像形成条件を選択することによって、最大濃度を保ちつつ背景部のトナー付着、いわゆるかぶりのない適正な画像を出力することが可能となる。
【００２６】
（１）少なくとも像担持体、該像担持体を所定の極性に帯電する帯電手段、該像担持体に静電潜像を形成する露光手段、該像担持体上に形成された静電潜像を可視化する現像装置を含むプロセス装置と、
前記プロセス装置を制御して、所定の検知パターンを形成する検知パターン発生手段と、
該検知パターンを検知する検知手段と、
該検知手段の出力に基づいて画像形成条件を制御する、画像形成条件制御手段と有する画像形成装置において、
前記検知パターンが前記露光手段による露光を行った部分と露光を行わなかった部分の組み合わせで形成されるとともに、複数レベルの画像形成条件で形成された前記検知パターンを検知し、露光を行った部分の検知結果と露光を行わなかった部分の検知結果の双方に基づいて、画像形成条件を決定することを特徴とする。
【００２７】
（２）前項（１）において、前記露光を行わなかった部分の検知が、背景部の濃度検知であることを特徴とする。
【００２８】
（３）前項（１）又は（２）において、前記検知パターンを前記像担持体に当接する転写回転体上に形成することを特徴とする。
【００２９】
（４）前項（１）乃至（３）のいずれかにおいて、前記検知手段が、前記検知パターンに光を照射した際の反射光強度を測定する手段であり、かつ、前記光の照射方向と前記転写回転体面の法線について対称な方向に反射される光を検知することを特徴とする。
【００３０】
（５）前項（１）乃至（４）のいずれかにおいて、前記画像形成条件が現像バイアスであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、Ｄｍａｘ制御時にべた白画像部分の濃度、すなわちかぶりトナーによる濃度も含めて検知を行い、かぶりトナーによる濃度が最小、かつ、ハーフトーン濃度が所望の値に最も近くなる画像形成条件を選択することによって、最大濃度を保ちつつ背景部のトナー付着、いわゆるかぶりのない適正な画像を出力することが可能となった。さらに、濃度センサとして正反射成分を検知するタイプのものを用いることで、微小なかぶりによる濃度をも検知することが可能となり、より背景部のトナー付着、いわゆるかぶりの少ない画像を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明の実施例について、添付図面に基づき説明を行うが、本発明の実施形態はこれにより限定されるものではない。また、主として発明の特徴部分についてのみ説明を行う。
【実施例１】
【００３３】
図１に本発明の第１実施例の構成を示す。以下この図に基づいて説明を行うが、従来例と同様の構成・作用をするものは同一の番号を付し説明は略す。
【００３４】
本実施例においては、ＥＴＢ１として周長８００ｍｍ、厚さ１００μｍのＰＶｄＦの樹脂フィルムを用いている。また、濃度センサ１３として図２に示したものを用いている。ここで、この濃度センサについて説明する。
【００３５】
図２に示すように、本実施例で使用する濃度センサ１３はＬＥＤなどの発光素子４０１とフォトダイオードなどの受光素子４０２からなり、照射角αと受光角βが異なるように構成され、濃度パッチに光を照射した際の反射光の乱反射成分を検知するように構成されている。本実施例で使用している濃度センサはその特性として、反射光強度が強くなるにつれ、出力電圧は高くなる。
【００３６】
本実施例におけるＤｍａｘ制御の動作について説明する。
【００３７】
図３に本実施例で用いている濃度パッチの構成を示す。図３に示すように濃度パッチは、ハーフトーン部分とべた白部分との組み合わせで構成されている。ハーフトーン部分は、図４に示したような４×４ドットマトリクス中の２×３ドットを塗りつぶしたパターンの繰り返しで構成されている。
【００３８】
本実施例では画像形成条件（本実施例では現像バイアス）を変化させながら、ＥＴＢ上に上記の濃度パッチを５個形成し、濃度検知を行う。その結果、ハーフトーン部分の濃度Ｄ１〜Ｄ５、および、べた白部分の濃度Ｗ１〜Ｗ５が得られる。これらの濃度情報から、最適な現像バイアス値を算出する。
【００３９】
まず、べた白部分の濃度情報Ｗ１〜Ｗ５を用いてかぶりによる濃度が基準値Ｗｔ以下となる現像バイアスの範囲を求める。
【００４０】
現像バイアスとかぶりによる濃度の関係は、図５に示したようになる。この中から基準値Ｗｔを挟む２点のパッチを取り出し、その２点で直線補間を行うことで、かぶりによる濃度が基準値Ｗｔ以下となる現像バイアスの範囲を求めることができる。実際の印字動作で使用される現像バイアスは、この範囲の中から選ばれる。
【００４１】
次に、ハーフトーン部分の濃度情報Ｄ１〜Ｄ５を用いて、ハーフトーン部分の濃度が最適値Ｄｔとなる現像バイアスを算出する。
【００４２】
現像バイアスとハーフトーン部分の濃度の関係は図６に示したようになる。この中から、最適値Ｄｔを挟む２点を取り出し、その２点で直線補間を行うことにより、ハーフトーン部分の濃度が最適値となる現像バイアスの値を算出する。
【００４３】
次に、かぶりによる濃度が基準値Ｗｔ以下となる現像バイアスの範囲とハーフトーン部分の濃度が最適値となる現像バイアスの値の比較を行う。
【００４４】
ハーフトーン部分の濃度が最適値となる現像バイアスの値が、かぶりによる濃度が基準値Ｗｔ以下となる現像バイアスの範囲内にある場合には、ハーフトーン部分の濃度が最適値となる現像バイアスの値をそのまま最適値として使用する。
【００４５】
ハーフトーン部分の濃度が最適値となる現像バイアスの値が、かぶりによる濃度が基準値Ｗｔ以下となる現像バイアスの範囲内にない場合には、かぶりによる濃度が基準値Ｗｔ以下となる現像バイアスの範囲内であり、かつ、ハーフトーン部分の濃度が最適値となる現像バイアスの値に最も近い現像バイアスを選択する。この場合、最大濃度が所望の値よりも若干異なってしまう。しかしながら、高濃度領域に対する人間の視覚特性は鈍く、多少の変動は問題ないためこのような構成をとっている。
【００４６】
以上の操作をすべての色について行い、それぞれの色について、現像バイアスの値を算出する。
【００４７】
以上示したように、Ｄｍａｘ制御時にべた白画像部分の濃度、すなわちかぶりトナーによる濃度も含めて検知を行い、かぶりトナーによる濃度が最小、かつ、ハーフトーン濃度が所望の値に最も近くなる画像形成条件を選択することによって、最大濃度を保ちつつ背景部のトナー付着、いわゆるかぶりのない適正な画像を出力することが可能となった。
【実施例２】
【００４８】
本実施例においても第１実施例同様、Ｄｍａｘ制御時にべた白画像部分の濃度、すなわちかぶりトナーによる濃度も含めて検知を行い、かぶりトナーによる濃度が最小、かつ、ハーフトーン濃度が所望の値に最も近くなる画像形成条件を選択する。また、本実施例で使用する濃度パッチも第１実施例と同じものである。
本実施例では、濃度センサ１３として図７に示したような反射光の正反射成分を検知する方式のものを用いる。本実施例で使用する濃度センサについて説明する。
【００４９】
図７に示したように濃度センサ１３は、ＬＥＤなどの発光素子３０１と、フォトダイオードなどの受光素子３０２からなる。発光素子３０１による照射光は、ＥＴＢ１に対し３０°の角度で入射し、検知位置３０３で反射される。受光素子３０２は反射光の照射光と同じ角度で反射された反射光を検知する位置に設けられている。本実施例で使用している濃度センサは、その特性として反射光強度が強くなるほど電圧が高くなる。
【００５０】
この濃度センサ１３で濃度パッチを検知したときに検出される反射光の特性について詳述する。
【００５１】
下地となるＥＴＢ上に照射された光は、図８に示すようにＥＴＢの材質固有の屈折率と表面状態で決まる屈折率に応じて反射され、受光素子で検知される。ここに濃度パッチが形成されるとトナーがある部分の下地が隠され、反射光量が減少する（図９）。したがって、図１０に示すように濃度パッチのトナー量増加と共に反射光量は減少し、この減少量を基に濃度パッチの濃度を求める。実際には、ＥＴＢの使用度合いによって下地の表面状態が変動することで反射光量も変動してしまうので、濃度パッチの反射光量を下地の反射光量で規格化した後、濃度情報に変換するのが一般的である。
【００５２】
本実施例で正反射成分を検知するタイプの濃度センサを採用する理由について説明する。
【００５３】
正反射光を検知するタイプの濃度センサは、トナーからの反射光ではなく、下地からの反射光を主として検知するため、トナー・下地の色によらず濃度検知を行うことができるので、第１実施例で使用した乱反射光を検知するタイプの濃度センサよりも有利である。特に、ＥＴＢの電気抵抗値を調整した場合、カーボンブラックが分散され、ＥＴＢの色は黒または濃灰色となることが多い。その場合、乱反射成分を検知するタイプの濃度センサでは黒トナーの検知はできなくなってしまうため、正反射光を検知するタイプの濃度センサの使用が必須となる。
【００５４】
また、一般的に正反射成分の反射光量は乱反射成分の反射光量よりも大きく、濃度センサの検知精度に関しても正反射光を検知するタイプの濃度センサの方が有利である。
【００５５】
さらに、正反射成分を検知するタイプの濃度センサは、乱反射成分を検知するタイプの濃度センサに比べて低濃度領域での感度が高いため、人間の視覚特性に対して敏感なハイライト領域の検知精度の面で有利であると同時に、微小なかぶりについても検知可能となり有利である。
【００５６】
以上の理由から、正反射光を検知するタイプの濃度センサを使用することが望ましい。
【００５７】
以上示したように、濃度センサとして正反射成分を検知するタイプのものを用いることで、微小なかぶりによる濃度をも検知することが可能となり、より背景部のトナー付着、いわゆるかぶりの少ない画像を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示す図
【図２】乱反射光を検知するタイプの濃度センサを示す図
【図３】本発明で用いるＤｍａｘ制御に用いる濃度パッチの構成を示す図
【図４】本発明で用いるＤｍａｘ制御に用いる濃度パッチのハーフトーン部分の構成を示す図
【図５】現像バイアスとかぶりの関係を示す図
【図６】ハーフトーン濃度が最適となる現像バイアスの算出方法を示す図
【図７】正反射光を検知するタイプの濃度センサを示す図
【図８】照射光と正反射光の様子を示す図
【図９】ＥＴＢ上にトナーが存在する場合の照射光と正反射光の様子を示す図
【図１０】トナー量と正反射光量の関係を示す図
【図１１】インライン方式の構成を示す図
【図１２】プロセスステーションの構成を示す図
【図１３】現像位置での電位関係を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１  ＥＴＢ（静電吸着搬送ベルト）
３  転写ローラ
４  バイアス電源
５  吸着ローラ
６  駆動ローラ
７  吸着対向ローラ
８・９  テンションローラ
１２  定着装置
１３  濃度検知センサ
２０１〜２０４  プロセスステーション
２１１  感光体
２１２  帯電器
２１３  露光光学系
２１４  走査光
２１５  現像ローラ
２１６  現像材容器
２１７  クリーニングブレード
２１８  廃トナー容器
３０１，４０１  発光素子
３０２，４０２  受光素子
３０３，４０３  検知位置
Ｐ  転写材
【図２】
2005338363.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１】
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【図１１】
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