(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト状の像担持体と、
前記ベルト状像担持体の表面にトナー像を形成可能な複数の画像形成部と、
前記ベルト状像担持体の表面に形成されたトナー像を、光学的に読み取る濃度検知手段と、を有し、
前記ベルト状像担持体の表面に複数の濃度の異なる階調パターンであるテストパターンを形成し、前記テストパターンを前記濃度検知手段により読み込んだ濃度情報に基づき決定した濃度補正量に基づき画像濃度補正を行う画像形成装置において、
前記ベルト状像担持体のベルト下地を前記濃度検知手段により読み込んだ下地のランダムな振動情報に基づき、前記濃度補正量を変更して画像濃度の補正を行う画像濃度補正制御手段を有し、
前記画像濃度補正制御手段は、前記濃度情報にて前記ベルト状像担持体の振動に起因した振動成分が大きいときは濃度補正量が小さくなるように濃度補正量を変更可能であり、振動成分が同じ場合では低濃度の階調パターンに比べ高濃度の階調パターンの濃度補正量が大きくなるように濃度補正量を変更可能であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記濃度検知手段は、画像形成領域の主走査方向端部近傍に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記ベルト状像担持体は、トナー像が形成可能なベルト状の中間転写体であり、前記中間転写体には、トナー像が形成された感光体から転写手段によりトナー像が転写されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記ベルト状像担持体は、トナー像が形成可能なベルト状の感光体であり、前記感光体には、画像情報信号に応じた静電潜像が形成され、この静電潜像が現像手段により現像剤にて現像してトナー像とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に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、電子写真方式や静電記録方式等によって像担持体上にトナー像を形成し、該トナー像を転写材に転写する、複写機、プリンタ、記録画像表示装置、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。特には、像担持体の表面に形成されるテストパターン画像を濃度検知し、画像階調を補正する画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子写真方式等を用いた画像形成装置が種々知られている。画像形成装置では、特にカラー画像形成装置においては、小スペース、低コスト、更には、高速化、高解像、高画質化が課題とされ、新規技術の開発が行われている。
【０００３】
カラー画像形成装置の高速化の面では、転写材の搬送路を短くできるタンデム方式を実施することにより、高速化を実現している。タンデム方式の画像形成装置とは、感光ドラム、現像器、ドラムクリーナ及び帯電器を備えた画像形成ユニット（画像形成部）を複数並べて、画像形成ステーションを構成した画像形成装置である。このタンデム方式の画像形成装置では、上記画像形成ステーションで形成された各色画像を像担持体としてのベルト状の中間転写体（即ち、中間転写ベルト）上に転写し、一括して転写材に転写する。
【０００４】
このような画像形成装置においては、装置本体の歪み等に起因する、中間転写ベルトを懸架している駆動ローラ、テンションローラ、従動ローラの３軸のアライメントのずれが生じることによって、中間転写ベルトに寄りが発生することが知られている。
【０００５】
そこで、中間転写ベルト寄りを補正する手段として以下のような方法が採用されている。
（１）中間転写ベルトの寄りを電気的に検知し、該中間転写ベルトを保持する複数のローラ部材の内の１つの片側端部をソレノイド或はステッピングモータ等で上下させて中間転写ベルトを正規の位置へ戻す方向へ寄せる方法。
（２）中間転写ベルトを保持する少なくとも１つのローラ部材の径を、その軸方向の中央部分において両端部分よりも大きく設定し、ローラ部材が全体としてクラウン形状を呈するようにする方法。
（３）中間転写ベルトにベルト寄り規制リブを設ける方法。
【０００６】
しかしながら、前記（１）の方法では、中間転写ベルトの人工的な寄りを生じさせるに必要なローラ部材の上下運動をソレノイド或はステッピングモータ等の電気部品を用いて行うため、装置全体の大型化やコストアップを招く。
【０００７】
又、前記（２）の方法では、ローラ部材をクラウン形状として中間転写ベルトを積極的に歪ませることによって内部応力差を生じさせ、これによって中間転写ベルトの片寄りを抑制するようにしている。そのため、十分な弾性を有する材質の中間転写ベルトを使用する必要がある。その上、中間転写ベルトに生じる歪みを利用しつつクリープ歪みによる中間転写ベルトの所謂永久変形を防ぐようにしている。そのため、例えば中間転写ベルトとしてゴムベルトを使用する場合には、ゴム硬度の低い弾性に富んだ材質のものを使用する必要があると共に、その肉厚についても機械的強度を満足するように設定する必要があるという制約が課せられてしまう。
【０００８】
上記に鑑み、かつ部品精度や材料性能の向上により、近年では、上記（３）のベルト寄り規制リブを設ける方法が、良く用いられている。
【０００９】
また、上記画像形成装置によって得られたカラー画像の濃度の階調と、その濃度安定性は、そのカラー画像形成装置の画像形成特性に大きな影響を与える。
【００１０】
しかし一般的に、カラー画像形成装置では、環境の変化や長時間の使用により、形成される画像の濃度が変動することが知られている。特に、電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、わずかな濃度の変動でも、形成される画像のカラーバランスが崩れてしまう恐れがあるので、常に一定の階調−濃度特性を保つ必要がある。
【００１１】
そこで、このようなカラー画像形成装置では、次のような手段が採られている。
【００１２】
つまり、各色のトナーに対して、絶対温湿度に応じた数種類の露光量や現像バイアスなどのプロセス条件、画像データを補正するためのルックアップテーブル（ＬＵＴ）等の階調補正手段を備えている。そして、温湿度センサによって測定された絶対湿度に基づいて、その環境での最適なプロセス条件や階調補正の最適値を選択している。
【００１３】
また、装置各部の特性が変動しても一定の階調−濃度特性が得られるように、各色のトナーを使用して、濃度検知用パッチ画像（テストパターン）を中間転写ベルトの上に形成する。そして、その未定着トナー画像の濃度を濃度検知センサで光学的に検知し、その検知結果に基づいて露光量、現像バイアスなどのプロセス条件を変更して濃度補正制御を行う。この構成により、或いはまた画像データ補正を行うことで、安定した画像を得るようにしている（特許文献１参照）。
【００１４】
図１０のように画像形成装置の特性Ａが得られた場合、所望の階調特性Ｔを得るために、特性Ａを特性Ｔに対して逆変換した特性Ｂをルックアップテーブルとして保持し、画像信号を変調することにより階調特性Ｔをえることができる。
【００１５】
特性Ａを得るためには濃度検知用パッチの階調数は多いことが望ましい。しかし、パッチの数を増やすとダウンタイムの増加、トナーの消費量増加といった課題が生じる。そのため、階調数を多くしより精度の高い特性Ａを求める第一制御と、精度は若干落ちるが階調数を減らし実行頻度を上げて、特性Ａとの差分を求めることで特性Ｔを得る第二制御を用いることで、長期にわたり安定な階調特性を得ることができる。
【００１６】
図１１に示すように、画像形成装置の特性が特性ＧＡから特性ＧＢにシフトした場合、図１２に示すように、階調特性は特性Ｔから特性ＴＣにシフトする。
【００１７】
これを補正するために、特性ＧＡと特性ＧＢの差分から得られる図１３の差分量Ｄ−ＡＢを逆変換した補正量Ｃ−ＡＢによりルックアップテーブルを修正することで特性Ｔを得ることができる。
【００１８】
また、上記のような複数の画像ステーションを有する場合、各ステーションで現像されたトナー像を中間転写ベルトに順次転写していく際、各ステーションの画像を所望の位置に揃える必要がある。そのため、中間転写ベルトに対向し、最下流ステーションよりも下流の位置にレジストレーション用の光学センサを設けている。
【００１９】
上述したレジストレーション制御や濃度補正制御に用いられる光学センサは、
（１）一つの発光素子１５０ａが所定の入射角で中間転写ベルト１３０を照射し、その正反射方向に受光素子（第一受光素子）１５０ｂがあるタイプ（図５）。
（２）前記（１）に加えて、更に、第二の受光素子１５０ｃがあり、照射光の拡散成分も受光するタイプ（図６）。
の２種類がある。
【００２０】
レジストレーション制御は、主として形成された画像の位置を特定できればよいので、高濃度のライン状画像を複数形成することで制御を実行するため、前記（１）の正反射光タイプのセンサが使われる。
【００２１】
一方、濃度補正制御においては中間転写ベルト上のトナー量を検知するために拡散光成分の情報を用いるため、前記（２）のタイプが使われる。
【００２２】
レジストレーション制御は、各画像形成ステーションで形成されたトナー像を中間転写ベルト上で所望の位置に配置し、各画像形成ステーション間の画像位置ズレを、副走査方向、主走査方向共に補正することを目的としている。そのために、図７に示すように、主走査方向には画像領域Ｌの両端近傍にそれぞれ濃度検知手段である光学センサ１５０Ｌ及び１５０Ｒを配置する必要がある。
【００２３】
一方、濃度補正制御に関しては感光ドラムの感度ムラ、現像特性の長手ムラなど、各種要因による長手濃度ムラが存在する。そのため、感光ドラムの製造方法や種類、現像剤の補給搬送構成といった画像形成装置の種々の構成により決まる比較的安定な領域で制御を行うことができればよい。
【００２４】
一般には、長手両端の濃度差が生じた場合でも、中央にセンサを配置すると比較的濃度差が小さくなるので望ましい。しかし、前記レジストレーション制御で両端にセンサを配置する必要があるため、合計３つのセンサを配置することになり、装置が複雑になりコストアップを招く。
【００２５】
上記要件に鑑みて、従来、レジストレーション制御と濃度補正制御を搭載している機種では主走査方向片端に正反射光及び拡散光を検出可能な前記（２）のタイプのセンサを配置している。そして、もう一方には正反射光のみ検出可能な前記（１）のタイプのセンサを配置していた。
【００２６】
しかしながら、前記センサ配置構成の装置において濃度補正制御の精度にばらつきが出現し、色味変動が大きい場合があった。
【００２７】
これはパッチ検センサの読み取り精度が中間転写ベルトの寄り方向に依存し、特に、ハイライト濃度においてはベルト下地の影響が大きいため、センサの検知精度が著しく低下する場合があったためであった。
【特許文献１】特開２００３−８４５３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明はこのような問題を鑑みてなされたものである。
【００２９】
本発明の目的は、ベルト状の像担持体上に形成されたテストパターンを濃度検知手段により測定し、濃度補正制御を行うに際して、ベルト状像担持体が振動した場合に、濃度補正制御の精度が低下することのない画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、ベルト状の像担持体と、
前記ベルト状像担持体の表面にトナー像を形成可能な複数の画像形成部と、
前記ベルト状像担持体の表面に形成されたトナー像を、光学的に読み取る濃度検知手段と、を有し、
前記ベルト状像担持体の表面に複数の濃度の異なる階調パターンであるテストパターンを形成し、前記テストパターンを前記濃度検知手段により読み込んだ濃度情報に基づき決定した濃度補正量に基づき画像濃度補正を行う画像形成装置において、
前記ベルト状像担持体のベルト下地を前記濃度検知手段により読み込んだ下地のランダムな振動情報に基づき、前記濃度補正量を変更して画像濃度の補正を行う画像濃度補正制御手段を有し、
前記画像濃度補正制御手段は、前記濃度情報にて前記ベルト状像担持体の振動に起因した振動成分が大きいときは濃度補正量が小さくなるように濃度補正量を変更可能であり、振動成分が同じ場合では低濃度の階調パターンに比べ高濃度の階調パターンの濃度補正量が大きくなるように濃度補正量を変更可能であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ベルト状像担持体の下地が振動している状態においても、下地の振動状態に応じて濃度補正制御に用いる係数に補正を加えることで良好な濃度安定性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３３】
実施例１
図１に、本発明を適用した画像形成装置の一実施例である、タンデム方式とされるカラー複写機の概略構成を示す。
【００３４】
（画像形成装置の全体構成）
本実施例によると、このタンデム方式のカラー複写機とされる画像形成装置１００は、装置内に４つの画像形成ユニット（画像形成部）が併設されており、第１、第２、第３、第４の画像形成ステーションＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）を形成している。各画像形成ステーションＰでは、画像形成ユニットにより、各々異なった色のトナー像が、静電潜像形成、現像、転写のプロセスを経て形成可能とされ、次いで、このトナー像は、ベルト状像担持体とされる中間転写体１３０に転写される。
【００３５】
更に説明すると、画像形成ステーションＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）は、本実施例ではドラム状電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）を具備している。各感光ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）の周囲には、帯電手段としてのドラム帯電器２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、及び、現像手段としての現像器１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）、が配置されている。本実施例では、画像形成装置１００の下方に露光手段としてのレーザビームスキャナ装置である露光装置９が設置され、各画像形成ステーションＰの感光ドラム３に、画像露光を行い、画像情報信号に応じた静電潜像が形成される。また、装置の上方に、転写手段としての転写装置４が配置される。
【００３６】
転写装置４は、感光ドラム３ａ〜３ｄに隣接して設置されたベルト状の像担持体（中間転写体）、すなわち中間転写ベルト１３０を備えている。中間転写ベルト１３０は、各感光ドラム３に対向して配置された一次転写手段としてのローラ状の転写部材、即ち、一次転写ローラ４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）により感光ドラム３の方へと押圧されている。これにより、感光ドラム３と中間転写ベルト１３０とは、第１転写部（ニップ）Ｔ１（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、Ｔ１ｄ）を形成する。転写装置４については、詳しくは、後述する。
【００３７】
この構成にて、画像形成ステーションＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）は、順にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を、それぞれの感光ドラム３に形成する。
【００３８】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像は、第１転写部Ｔ１（Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃ、Ｔ１ｄ）にて、中間転写ベルト１３０上に転写される。
【００３９】
感光ドラム３上の転写残トナーは、クリーニング手段としての感光体クリーナー５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）により、除去される。
【００４０】
一方、中間転写ベルト１３０上で重ね合わせられた各色のトナー像は、二次転写手段としての二次転写ローラ７が配置された第２転写部Ｔ２にて、搬送路１４０を搬送される記録材である転写材Ｓ上に転写される。
【００４１】
各色のトナー像が転写された転写材Ｓは、定着器８に送られ、そこで加熱及び加圧することによりトナー像を定着された後、記録画像として装置外に排出される。
【００４２】
本実施例では、プロセススピード１５０ｍｍ／ｓｅｃで３５枚／分で画像形成を行い、最大画像幅は３１０ｍｍ、画像は長手中央基準であった。
【００４３】
（転写装置）
次に、転写装置４について更に説明する。
【００４４】
本実施例ベルト状像担持体である中間転写ベルト１３０は、周長７００ｍｍ、幅３５０ｍｍで、導電処理を行ったポリイミド製のシームレスベルトを用いた。
【００４５】
中間転写ベルト１３０の内側には樹脂により成型されたベルト支持部材１３５が配置され、そのベルト支持部材１３５に各部材が配置されている。
【００４６】
即ち、ベルト支持部材１３５には、駆動ローラ１３１、テンションローラ１３２、従動ローラ１３３が配置され、中間転写ベルト１３０を矢印方向に移動するように懸架している。更に、ベルト支持部材１３５には、上記一次転写ローラ４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが回転自在に支持されている。
【００４７】
なお、テンションローラ１３２には、図示しない加圧バネにより、ベルトの内面から外向きの加圧力が付加されており、中間転写ベルト１３０にテンションを与えている。更に、二次転写ローラ７が対向配置された二次転写対向ローラ１３１は、転写材Ｓを狭持搬送し最適な二次転写部（ニップ）Ｔ２を形成すると共に、上述のように、ベルト１３０との摩擦力でベルト１３０を回転駆動させる駆動ローラとしての機能を兼ねている。
【００４８】
一次転写ローラ４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）は、各画像形成ステーションＰ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）にて、感光ドラム３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）に対向して配置されている。一次転写ローラ４１は、アルミ製芯金にＥＰＤＭスポンジを接着して形成されており、外径１４ｍｍ、硬度は約１４°（ＡｓｋｅｒＣ５００ｇ荷重）、中間転写ベルト１３０に対して加圧力０．８Ｎで圧接され従動回転している。
【００４９】
また、一次転写ローラ４１は、その芯金端部から導電性の軸受けを介して所定の高圧が印加可能となっている。
【００５０】
駆動ローラでもある二次転写対向ローラ１３１は、アルミ製の中空ローラであり、その外周にＮＢＲをコーティングしたローラである。図示してはいないが、二次転写対向ローラ１３１は、その軸を、ベルト支持部材１３５に保持された軸受けに通し、軸端部にギアを配置している。二次転写対向ローラ１３１には、装置本体のモーター（図示せず）から供給される駆動力を受けて、所定の速度で回転し、表面のＮＢＲと中間転写ベルト１３０内面の摩擦力により駆動を伝達し中間転写ベルト１３０を回転させる。二次転写対向ローラ１３１の軸は、接地されており、中間転写ベルト１３０を介して対向配置され、二転バイアスを印加された二次転写ローラ７との間にバイアス経路を形成している。
【００５１】
従動ローラ（アイドラローラ）１３３は、アルミ製の中空ローラであり、図示してはいないが、ベルト支持部材１３５に保持された軸受けに軸を通し、従動回転する。アイドラローラ１３３は、最下流画像形成ステーションＰｄの感光ドラム３ｄと対向する一次転写ローラ４１ｄ間で狭持される中間転写ベルト１３０の進行方向を一次転写に最適な方向となるように、配置している。さらに、アイドラローラ１３３と二次転写ローラ７との間に設けられた中間転写ベルト１３０も、二次転写に最適な配置となっている。
【００５２】
中間転写ベルト１３０の外周には、各画像形成ステーションＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが当接している。更に、中間転写ベルト１３０上のトナー像を転写材上に転写させる二次転写ローラ７、二次転写後の転写残トナーを回収するベルトクリーニング部材１３４が中間転写ベルト１３０の外周に当接している。
【００５３】
二次転写ローラ７は、導電性スポンジからなり、外径２４ｍｍ、二次転写対向ローラ１３１に対して片側２．５Ｎで加圧当接している。二次転写ローラ７は、軸端部にギア（図示せず）を配置しており、装置本体からの駆動を受けてベルト周速に対して速度差を持って回転している。芯金にはバイアスが供給可能となっており、転写時にバイアス印加される。
【００５４】
ベルトクリーニング１３４は、ウレタンゴムからなる板形状のクリーニングブレードを中間転写ベルト１３０のテンションローラ１３２に対向する位置にベルトの回転方向に対しカウンター方向に配置され、加圧力１．０Ｎで当接させている。
【００５５】
中間転写ベルト１３０は、上述したように、図１中の二次転写ローラ７に対向し、駆動伝達も兼ねた二次転写対向ローラ１３１、テンションローラ１３２、従動ローラ１３３の３軸で懸架され、矢印ｂ方向に回転可能とされている。
【００５６】
また、図８に示すように、回転軸１４２を備えたテンションローラ１３２の端部にはテーパー状の規制部材１４１を設けている。従って、中間転写ベルト１３０が矢印ａの方向に移動していくと、ベルト１３０に設けた端部規制リブ１４０が規制部材１４１に突き当たることで、中間転写ベルト１３０の移動を抑えている。テンションローラ１３２の他端部も同様の構成とされる。
【００５７】
検知用センサ１５０Ｌ、１５０Ｒは、図７に示すように、中間転写ベルト１３０上の長手画像領域中央ＣＬから両端方向にＬＬ＝ＬＲ＝１３５ｍｍの位置とされる。検知用センサ１５０Ｌはトナー濃度が検知できるセンサである図６のタイプとし、検知センサ１５０Ｒは正反射光のみ検知可能なセンサである図５のタイプとした。
【００５８】
図６にて、センサの基準面（図示せず）と中間転写ベルト１３０の距離は１０ｍｍであり、発光部１５０ａは、ピーク波長９４０ｎｍの赤外発光ＬＥＤであり、入射角αは１５°である。一方、受光部１５０ｂ、１５０ｃは、Ｓｉフォトトランジスタであり、ピーク感度波長は８５０ｎｍ、正反射成分の受光部１５０ｂは入射角βが１５°、拡散光成分の受光部１５０ｃは入射角γが４５°に配置されている。
【００５９】
ここで、図９を参照して説明すれば、図１の画像形成ステーションＰを構成する画像ユニットである画像形成部１０２において、各色毎にパッチ画像（テストパターン）１１３が形成され、中間転写ベルト１３０に転写される。
【００６０】
本実施例では、画像濃度制御に特徴部を有するものであるので、検知用センサ１５０Ｌにて検知するパッチ画像１１３について説明する。レジストレーション制御のための検知用センサ１５０Ｒで検知するパッチ画像は、従来技術に従った当業者には周知のパッチパターンとすることができ、説明は省略する。
【００６１】
本実施例において、検知用センサ１５０Ｌにて検知するパッチ画像１１３は、図７に示すように、各色毎に、即ち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のパッチ画像１１３（１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ）形成される。例えば、イエロー色のパッチ画像１１３ａを例にとって説明すれば、パッチ画像１１３ａは、濃度の異なる複数のパターン１１３ａ１、１１３ａ２、・・・・・・・１１３ａｎから成る階調パターンである。本実施例では、各色毎に、パッチ画像の数は、１６個（ｎ＝１６）とした。
【００６２】
本実施例では、パッチ画像１１３の主走査方向長さは１５ｍｍ、副走査方向長さは３３ｍｍとし、パッチ検１１４におけるサンプリングは、１つのパッチ先端から３ｍｍ以降、２０ｍｓｅｃピッチで１０点サンプリングする。サンプリングされた検出値は、検出値濃度変換１１５に送られる。
【００６３】
検出値濃度変換１１５に送られたサンプリングされた検出値は、前記１０点から最大値と最小値を取り除き、残った８点の平均化処理を行いパッチ画像の検出値とした。
【００６４】
パッチ検１１４では正反射光成分と拡散光成分を検出するが、それらの信号から検出値濃度変換１１５において濃度情報を算出する。
【００６５】
正反射成分は、略鏡面のベルト表面を検知した状態が最も受光レベルが高い。トナーが付着した部分は凹凸のある形状となるため、正反射成分の受光レベルはトナーの付着量に応じて減少していく。
【００６６】
拡散光成分は、鏡面部分に入射している場合にはほぼゼロレベルとなる。トナーが付着していくに従い、トナー表面での乱反射が生じるため、拡散光成分の受光レベルは増加していく。
【００６７】
ただし、黒トナーに関してはトナーそのものが入射光を吸収するため乱反射成分は殆ど発生せず、拡散光の受光レベルはほぼ変化しない。
【００６８】
中間転写ベルト表面の粗さは長期使用により徐々に変化していくためセンサーの出力レベルは変動する。また、センサー面に汚れが付着することでもレベルが変動する。
【００６９】
そこで、各パッチデータに対して対応する下地部分の信号値を用いて、パッチの濃度データを補間している。
【００７０】
パッチ直下の下地レベルは同時に検出することはできないので、ベルトの駆動が安定した後、ベルトの下地を１周分検知し、位相情報と共にメモリに保存しておき、パッチの検知時に同位相の下地情報をメモリから読み出し、下記（１）式を用いて濃度を求めている。変換後濃度をＤｐａｔｃｈ、下地の読み取り値をＳｂａｓｅ、パッチの読み取り値をＳｐａｔｃｈとすると、変換濃度Ｄは下記式（１）で求まる。
Ｄｐａｔｃｈ＝Ｓｐａｔｃｈ／Ｓｂａｓｅ                （１）
【００７１】
中間転写ベルト１３０を懸架している二次転写対向ローラ１３１、テンションローラ１３２、従動ローラ１３３は平行に配置されているが、部品公差やアライメントのズレが生じる。また、中間転写ベルト１３０両端の周長差があると、中間転写ベルト１３０は副走査方向の片側に移動していく。
【００７２】
前述したように副走査方向には前記移動を規制するためベルト内面に配置された規制リブ１４０により、テンションローラ１３２の端部に設けられた規制部材１４１の近傍で中間転写ベルト１３０は位置規制される。この寄りの方向は前述したように前記３軸の関係や、ベルト単品の特性に依存しているので装置本体に組み込まれ、部品の組み合わせが変わらなければ比較的安定している。
【００７３】
上記のように中間転写ベルト１３０が片側に寄った場合、中間転写ベルト１３０表面には僅かながらたわみが生じる。
【００７４】
パッチセンサの対向部に前記たわみが生じると、ベルトの振動により下地の信号が大きく変動する。
【００７５】
センサは十分な受光光量を得るために近接して配置する必要があるが、正反射光は焦点位置から被測定物であるベルトが深度方向に移動したり、反射面が平行から傾くと著しく出力が減少する。即ち、中間転写ベルトのたわみによりベルトが上下に振動したり、波うちが生じたりすると下地の出力は不規則に変動してしまう。
【００７６】
トナー量が少ないハイライト部（低濃度部）のパッチ画像ではベルトの振動により得られる濃度情報の誤差は大きくなる。
【００７７】
即ち、従来採用されていた、片側のみ濃度センサとしている画像形成装置ではベルトの寄り方向によっては濃度補正制御の精度が低下していた。
【００７８】
本実施例では上記課題を解決するために、濃度センサによって得られた下地信号の特性を検出し、前記濃度補正制御の補正係数を変化させる、濃度補正制御とした。即ち、本実施例の画像濃度補正制御によると、中間転写ベルトのベルト下地を濃度センサにより読み込んだ下地のランダムな振動情報に基づき決定した補正係数を用いて濃度補正量を補正する。
【００７９】
まず、図２に基づいて、下地検知動作について説明する。
【００８０】
所定のタイミングで下地検出モードが呼び出されると（Ｓ１）、本体装置のモーター駆動が開始され中間転写ベルト１３０の駆動を開始する（Ｓ２）。中間転写ベルトが定常回転するのに必要な約１０００ｍｓｅｃ後、センサ１５０Ｌによる中間転写ベルト１３０表面のサンプリングを開始する（Ｓ３）。サンプリングは、通常の画像濃度補正制御の時と同様、２０ｍｓｅｃ間隔とした。下地信号の検出は正反射光および拡散光のいづれも可能であるが、ベルトのバタツキは正反射成分に対する影響が大きいため、センサ選択モードでは正反射光のサンプリングができればよい。ベルト１周分の回転を検知すると（Ｓ４）、センサ１５０Ｌによるサンプリングを終了した後（Ｓ５、Ｓ６）、信号値の演算を行う（Ｓ７）。
【００８１】
中間転写ベルトの状態によって、正反射成分の振動状態が変わる。２つの状態に対応したベルトの振動状態を図３に表す。縦軸はサンプリングしたパッチ信号のＡＤ変換後の正反射成分出力値を、横軸は時間を表している。このようにベルト表面の正反射成分の信号には、不規則な振動が観測される場合があることが判る。
【００８２】
中間転写ベルトの振動は、前述のように下地信号のばらつきとして検出されるため、サンプリングされた信号値から分散値Ｓを求める（Ｓ７）。分散値ＳはＩ番目のサンプリング信号Ｓｉ、Ｓｉの平均値Ｓａｖｅから下記の様にして求めた。
【００８３】
【数１】
0005196984.tif 000002
【００８４】
得られた分散値から表１にしたがって、補正係数αｎを決定する（Ｓ８）。ここで、ｎは、サンプリング番号である。
【００８５】
表１に示すように、分散値Ｓが大きくなった場合、補正係数をゼロとして、補正を行わない。
【００８６】
【表１】
0005196984.tif 000003
【００８７】
次に、図４を参照して、濃度補正制御について説明する。
【００８８】
濃度補正実行指令により、画像濃度補正処理（画像濃度補正制御）が起動される（Ｓ２１）。
【００８９】
ここで、本実施例の画像形成装置１００の構成を示すブロック図である図９をも参照して画像濃度補正処理について説明する。画像形成装置１００の画像処理部１０１において所望のパッチ画像データ１１０が生成される。
【００９０】
パッチ画像データ１１０を中間調処理１１１によりスクリーン処理を施し、パッチの階調画像信号１１２が作成される。
【００９１】
パッチ階調画像信号１１２は画像形成部１０２に転送され、前述した画像形成プロセスにより中間転写ベルト１３０上にパッチ画像１１３が形成され（Ｓ２２）、パッチ検１１４にて各パッチの正反射光成分と拡散光成分がサンプリングされる（Ｓ２３）。この測定値を検出値濃度変換ブロック１１５で濃度情報に変換し（Ｓ２５）、パッチ濃度情報１１６として画像処理部１０１に転送する。画像処理部１０１ではパッチ濃度情報を照合し、補正テーブルを作成する。
【００９２】
図４のフローのように、図９の補正テーブル作成ブロック１１７においては、ターゲット濃度との差分値を算出し（Ｓ２６）、差分値と補正値の演算を行い（Ｓ２７）、補正テーブルの作成が行われる（Ｓ２８）。
【００９３】
本実施例においては、図１３で説明した階調パッチから得られた補正量Ｃ−ＡＢに対し、前記ベルト下地を検出した結果により得られるノイズ量に基づく値を掛け合わせた補正量Ｆを用いる。補正量Ｆは下記の様に求める。
補正量Ｆ＝（補正量Ｃ−ＡＢ）×α
【００９４】
ここで、従来下地信号による補正係数αを用いない場合に生じた課題と本実施例による効果を説明する。
【００９５】
図１４のように、画像形成装置の階調特性がＧＡからＧＢに変化したとき、本来パッチ制御により特性ＧＢが得られる。つまり、従来のパッチ制御においては、中間転写ベルト表面に、図７に示すようなテストパターン１１３を形成する。そして、このテストパターンを検知センサにより読み込んだ濃度情報に基づき濃度補正量を決定し、この濃度補正量に基づき画像濃度補正、即ち、露光量、現像バイアスなどのプロセス条件を変更する濃度補正制御を行っている。
【００９６】
しかし、中間転写ベルトの振動に起因して、中間転写ベルト下地が振動している場合、下地情報やハイライトのパッチ情報にノイズ（振動成分）が載り、演算の結果精度の低い特性ＧＣを検出する場合があった。
【００９７】
このとき濃度差分は、図１５のＤ−ＡＣとなり、ハイライト部では理想の濃度差分値Ｄ−ＡＢと反転してしまう。この結果に基づき変調を行うと階調特性は、図１６のＴ−ＡＣ特性となってしまう。特性Ｔ−ＡＣはハイライト部で階調が失われており、再現画像としては好ましくない。
【００９８】
これに対し、本実施例で用いた下地の振動に基づく分散値Ｓから補正係数αを求める場合を説明する。
【００９９】
本実施例では図３で示される下地信号の分散値Ｓ＝３０．３であったため、補正係数αを０．３０とした。
【０１００】
図１７に補正係数αを用いた場合の濃度差分特性を表す。
【０１０１】
前述のＤ−ＡＣに係数α＝０．３０を掛け合わせており、補正量を抑えたものとなる。この補正により得られた階調特性は、図１６のＴ−αＡＣである。Ｔ−ＡＣで生じたハイライト部での階調損失は解消され全濃度粋に渡り滑らかな階調特性が得られると共に、補正を行わないＴＢに比べ、理想階調Ｔに近づくことができた。
【０１０２】
このように従来、中間転写ベルトの下地が振動している状態においてハイライト部分の濃度検知精度が低下するため十分な階調安定性が得られなかった。しかし、本実施例のように下地の振動を読み取り、その分散値に応じて、濃度補正制御に用いる係数に補正をかけることで、下地の振動が存在する場合でも、濃度安定性が得られた。
【０１０３】
下地信号の検出タイミングに関しては、例えば装置本体を設置する場合や、中間転写ベルトのユニット交換などを行った場合には自動で起動するのがよい。
【０１０４】
また、階調補正制御が実施される場合に先立って、下地検知を行ってもよい。
【０１０５】
あるいは、非画像形成タイミングで他の制御が実行されており、センサ領域にトナー像が存在しないタイミングに同期させて下地情報を得ても良い。
【０１０６】
あるいは、両端のセンサ領域よりも内側の領域のみに画像形成される場合に画像形成と平行してパッチ部の下地を検出しても良い。
【０１０７】
また、下地検知に関して、ベルト１周分のサンプリングを行う例を示したが、特にこれに限定するものではなく、サンプリングの周期やベルト駆動の方式によっては下地の振動を的確に捉えられるサンプリング数でよいことはもちろんである。
【０１０８】
また、本実施例においては、端部にセンサが配置されている例を記載したが、中央部に配置された濃度センサに対しても中間転写ベルトの振動が生じノイズ成分が検出される場合には、本発明を適用することができ、同様の効果が得られることは明らかである。
【０１０９】
また、本実施例においては中間転写ベルト上にパッチを形成して濃度補正を実施する画像形成装置を例として挙げが、特にこれに限定するものではない。例えば、トナー像が形成される像担持体としてベルト状の感光体（即ち、感光体ベルト）を用い、感光体ベルト上にパッチを形成する画像形成装置においても適用できる。
【０１１０】
また、本実施例では階調補正のパッチとして複数の階調信号に渡るパッチパターンを用いた例を挙げたが、特にこれに限定するものではなく、単一レベルのパッチを用いて補正を行う制御に関しても同様の効果が期待できる。
【０１１１】
上述にて理解されるように、本実施例によれば、ベルト状の像担持体、即ち、中間転写ベルト（又は、感光体ベルト）の下地が振動している状態においても、精度の低いパッチ濃度情報による階調の不具合を生じさせることなく、良好な階調安定性が得られる。
【０１１２】
また、さらに前記に加え、濃度検知手段を画像形成領域の主走査方向端部近傍に配置されている画像形成装置に適用することでセンサの数を増やすことなく、同様の効果を得ることができる。
【０１１３】
実施例２
本実施例においては前記補正係数αに替えて補正テーブルによる補正係数βを用いた。
これは下地の振動の影響がハイライト部（低濃度部部）近傍の濃度パッチに対しては大きいが、高濃度部に関しては小さくなることを利用したものである。
【０１１４】
表２の補正テーブルから補正係数βを求める。表２のパッチ番号欄はパッチの番号ｎ＝１〜１６、信号レベルはパッチ番号と１対１で対応するパッチの信号レベルであり、本実施例では０〜２５５の２５６階調の信号レベルのうち、１６レベルごとにパッチを形成した。
【０１１５】
【表２】
0005196984.tif 000004
【０１１６】
下地分散値Ｓは実施例１で求めた分散値と同様の方法で求めた分散値による区分けである。分散値の境界を４、１０、２５、５０以下、及び、５０より大きい領域に分割した。各セルの値が分散値とパッチ番号から適用される補正値βｎである。ここでｎはパッチ番号を指す。
【０１１７】
例えば、分散値Ｓが８の場合、４＜８≦１０であるから図１８の下地分散値１０の列を適用し、パッチ番号５番すなわち信号レベル８０における濃度差分データに対しては０．８４倍の補正を行う。
【０１１８】
図１４で説明した特性ＧＣのようにハイライト部近傍の低濃度部パッチ検出精度が低下した場合に本実施例の補正を用いると、分散値Ｓ＝３０．３であるから表２の下地分散値５０の列を適用し、各パッチ番号の差分データに係数をかけた。
【０１１９】
図１８は誤差を多く含む差分特性Ｄ−ＡＣ、及び本実施例で補正値βを用いた場合の補正誤差分特性Ｄ−βＡＣを表している。このようにＤ−βＡＣはハイライト部（低濃度部）では補正量を小さくしているため精度の低い反転量が小さくなっている。また、高濃度部では理想的な補正特性Ｄ−ＡＢにほぼ一致している。このＤ−βＡＣを用いた結果が図１９の階調特性である。Ｔ−ＡＣで生じていたハイライト部分の階調損失は解消され、かつ中間から高濃度部近傍にかけてはほぼ理想に近い補正が成されたため、目標である階調特性Ｔと一致する領域が多い。
【０１２０】
このように、本実施例では下地振動がハイライト部のパッチに対して影響が大きいことを利用し補正テーブルを下地の振動レベルに応じて変化させる。且つ、ハイライト部に対する補正量と高濃度部に対する補正量を最適化することによって、より階調性の優れた画像を得ることができた。
【０１２１】
つまり、本実施例によれば、実施例１にて得られた作用効果に加えて、更に、補正係数は低濃度部に比べ高濃度部で補正量を大きくする。これにより低濃度部における階調の損失を生じさせない上で、下地の影響を受けにくい高濃度部ではより優れた階調特性を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施例の概略構成図である。
【図２】本発明に従った濃度補正制御の一実施例を説明するフロー図である。
【図３】濃度制御における下地信号の測定結果の一例を示す図である。
【図４】本発明に従った濃度補正制御の一実施例を説明するフロー図である。
【図５】パッチセンサの一例を説明する概略構成図である。
【図６】パッチセンサの他の例を説明する概略構成図である。
【図７】中間転写ベルトとパッチセンサの位置関係を表す図である。
【図８】中間転写ベルトの寄り規制機構を説明する中間転写ベルトの端部の概略構成図である。
【図９】画像形成装置における濃度補正制御を説明するためのブロック図である。
【図１０】濃度特性と補正特性を表す図である。
【図１１】画像形成装置の濃度特性変化を表す図である。
【図１２】階調特性の変化を表す図である。
【図１３】階調補正制御における濃度差と補正特性を表す図である。
【図１４】精度が低い場合に検出した画像形成装置の濃度特性変化を表す図である。
【図１５】精度が低い場合の濃度差を表す図である。
【図１６】精度が低い場合の補正後階調特性を表す図である。
【図１７】本発明の第一実施例による補正された濃度差を表す図である。
【図１８】本発明の第二実施例による補正された濃度差を表す図である。
【図１９】本発明の第二実施例による補正後階調特性を表す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）              現像器（現像手段）
２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）              帯電器（帯電手段）
３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）              感光ドラム
４                                        転写装置（転写手段）
７                                        二次転写ローラ（二次転写手段）
９                                        露光装置（露光手段）
４１（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）    一次転写ローラ（一次転写手段）
１００                                    画像形成装置
１０１                                    画像処理部
１０２                                    画像形成部
１１３                                    パッチ画像（テストパターン）
１３０                                    中間転写ベルト（ベルト状像担持体）
１５０Ｌ、１５０Ｒ                        濃度検知センサ（濃度検知手段）
Ｐ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ）              画像形成ステーション（画像形成部）
【図１】
0005196984.tif 000005
【図２】
0005196984.tif 000006
【図３】
0005196984.tif 000007
【図４】
0005196984.tif 000008
【図５】
0005196984.tif 000009
【図６】
0005196984.tif 000010
【図７】
0005196984.tif 000011
【図８】
0005196984.tif 000012
【図９】
0005196984.tif 000013
【図１０】
0005196984.tif 000014
【図１１】
0005196984.tif 000015
【図１２】
0005196984.tif 000016
【図１３】
0005196984.tif 000017
【図１４】
0005196984.tif 000018
【図１５】
0005196984.tif 000019
【図１６】
0005196984.tif 000020
【図１７】
0005196984.tif 000021
【図１８】
0005196984.tif 000022
【図１９】
0005196984.tif 000023