(57)【要約】【課題】パッチ画像の形成のために消費されるトナーの量を効果的に抑制するとともに、該パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を高精度に制御する。【解決手段】中間転写ベルト７１に対する濃度センサの検出スポットＳdの相対移動方向（矢印方向）に対し斜め方向に延びる帯状のパッチ画像Ｉp1を形成し、濃度センサによりその濃度を検出する。濃度検出値の立ち上がり時刻ｔ1および立ち下がり時刻ｔ2の平均値から、パッチ画像に対する検出スポットＳdの相対的な位置ずれを見積もるとともに、両時刻の差から検出スポットＳdの幅を見積もる。それらの結果に基づき濃度制御用パッチ画像の幅および形成位置を決定する。【選択図】図６
2007163534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されたトナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体と、
前記像担持体表面に臨むように配置され、前記像担持体上の被検出領域内のトナー濃度を検出する検出手段と、
前記像形成手段により前記像担持体上に形成された制御用パッチ画像としてのトナー像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記像形成手段により形成される画像の濃度を制御する濃度制御処理を実行する制御手段と
を備え、
前記像形成手段が所定の位置決め用画像を前記像担持体上に形成するとともに、前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記制御手段が前記移動方向に直交する幅方向における前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する位置決め処理
を実行することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記位置決め処理では、前記像担持体上への前記制御用パッチ画像の前記幅方向における形成位置が決定される請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記像形成手段は、前記移動方向に対し斜めに延びる帯状画像を前記位置決め用画像として形成し、
前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記像形成手段は、同一の画像パターンを有し前記移動方向および前記幅方向に互いに位置を異ならせた複数の画像片からなる前記位置決め用画像を形成し、
前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記位置決め用画像は多角形であり、かつ該多角形の辺のうち前記像担持体の移動によって最初に前記被検出領域に到達する１辺が前記幅方向に対し斜めになっており、
前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像形成手段が、それぞれトナーを貯留する複数の現像器を有しており、
前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうちの１つのみを使用して実行される請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記像形成手段が、互いに異なる色のトナーを貯留する複数の現像器を有しており、
前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうち特定色のトナーを貯留する現像器のみを使用して実行される請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記幅方向における前記制御用パッチ画像の幅を調整する調整手段をさらに備える請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
像形成手段により像担持体上に所定の位置決め用画像を形成してその濃度を検出手段により形成し、その検出結果に基づき前記像担持体上に形成する制御用パッチ画像の位置を決定する位置決め工程と、
前記位置決め工程で決定された位置に制御用パッチ画像を前記像担持体上に形成してその濃度を前記検出手段により形成し、その検出結果に基づいて前記像形成手段の動作条件を調整することで画像の濃度を制御する濃度制御工程と、
前記濃度制御工程で調整された動作条件下で前記像形成手段により画像を形成する画像形成工程と
を備えることを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を制御しながら画像を形成する画像形成装置および画像形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プリンタ、複写機またはファクシミリ装置などトナーを使用して画像形成する画像形成装置においては、パッチ画像の濃度をセンサにより検出し、その検出結果に基づいて画像濃度を制御するものがある。例えば特許文献１に記載の画像形成装置においては、像担持体上の所定位置に形成したパッチ画像の濃度を複数箇所でパッチセンサにより検出し、その結果に基づいて装置の動作条件を最適化している。
【０００３】
この種の装置においては、パッチ画像とセンサとの相対的な位置ずれあるいは距離のばらつきに起因するパッチ画像濃度の誤検出を防止するため、パッチ画像のサイズを、センサの検出スポット（被検出領域）のサイズに対し十分なマージンを持たせた大きさとするのが一般的である。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２５５６２８号公報（段落００３１、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなマージンを持たせることによって、パッチ画像と検出スポットとのミスマッチに起因する濃度の誤検出という問題は回避される。しかしながら、このようにした場合、パッチ画像の形成のために消費されるトナーの量が多くなってしまう。特に、上記従来技術のように、パッチ画像の複数箇所で濃度を検出することによって検出精度を高めるように構成された装置においては、パッチ画像の形成によるトナーの消費量が問題となってくる。
【０００６】
すなわち、トナー消費量を抑制するためにはパッチ画像の幅をできるだけ小さく抑えることが望ましい一方、上記したように、濃度の誤検出を防止するためにはパッチ画像を大きくしたいという互いに相反する要求があり、従来技術においてはこれらを両立させることが難しかった。
【０００７】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を制御しながら画像を形成する画像形成装置および画像形成方法において、パッチ画像の形成のために消費されるトナーの量を効果的に抑制するとともに、該パッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像濃度を高精度に制御することのでき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】
【０００８】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、トナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されたトナー像を担持して所定の移動方向に移動する像担持体と、前記像担持体表面に臨むように配置され、前記像担持体上の被検出領域内のトナー濃度を検出する検出手段と、前記像形成手段により前記像担持体上に形成された制御用パッチ画像としてのトナー像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記像形成手段により形成される画像の濃度を制御する濃度制御処理を実行する制御手段とを備えている。そして、前記像形成手段が所定の位置決め用画像を前記像担持体上に形成するとともに、前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記制御手段が前記移動方向に直交する幅方向における前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定する位置決め処理を実行する。
【０００９】
このように構成された発明では、濃度制御処理に用いる制御用パッチ画像の形成位置を、検出手段による位置決め用画像の検出結果に基づいて決定している。このように、実測結果に基づいて制御用パッチ画像の形成位置を決定することにより、制御用パッチ画像の幅に余分なマージンを設ける必要がなくなり、制御用パッチ画像の面積を最小限としてトナー消費量を抑制することができる。また、必要な位置に制御用パッチ画像が形成されることになるため、濃度の誤検出が起きる可能性も低くなり、高精度に濃度制御を行うことが可能となる。また、こうして濃度制御された条件下で画像を形成することにより、画質の良好な画像を安定して形成することができる。
【００１０】
ここで、前記位置決め処理では、前記像担持体上への前記制御用パッチ画像の前記幅方向における形成位置を決定するようにしてもよい。制御用パッチ画像と検出手段との相対位置を変えるには、制御用パッチ画像および検出手段のいずれかを幅方向に移動させればよいが、制御用パッチ画像の形成位置を変える方が簡単である。
【００１１】
より具体的には、例えば、前記像形成手段が、前記移動方向に対し斜めに延びる帯状画像を前記位置決め用画像として形成し、前記制御手段が、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定するようにしてもよい。このように斜めに延びる画像を用いた場合、検出手段と画像との相対的な位置の変動は、画像が検出手段の被検出領域に到達するタイミングの変化として現れる。そこで、検出手段によりトナー濃度が検出され始める時刻および検出が終了する時刻のいずれも、制御用パッチ画像の形成位置を決めるための情報として使用することができる。
【００１２】
また、例えば、前記像形成手段が、同一の画像パターンを有し前記移動方向および前記幅方向に互いに位置を異ならせた複数の画像片からなる前記位置決め用画像を形成し、前記制御手段が、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻および検出が終了する時刻の少なくとも一方に基づいて前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定するようにしてもよい。このように構成された発明では、複数の画像片のうち少なくとも１つが被検出領域にかかると何らかのトナー濃度が検出されることとなる。したがって、どのタイミングでトナー濃度が検出され始めるか（あるいは検出が終了するか）を見ることによって、画像と検出手段との幅方向における位置関係を見積もることができる。
【００１３】
また、例えば、前記位置決め用画像を多角形とし、かつ該多角形の辺のうち前記像担持体の移動によって最初に前記被検出領域に到達する１辺が前記幅方向に対し斜めにするとともに、前記制御手段が、前記検出手段により所定値以上のトナー濃度が検出され始めた時刻に基づいて、前記検出手段と前記制御用パッチ画像との相対位置を決定するようにしてもよい。このように構成された発明においても、画像と検出手段との位置関係によってトナー濃度が検出され始めるタイミングが変化するので、そのタイミングから画像と検出手段との幅方向における位置関係を見積もることができる。
【００１４】
また、前記像形成手段が、それぞれトナーを貯留する複数の現像器を有している場合には、前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうちの１つのみを使用して実行されるようにしてもよい。制御用パッチ画像と検出手段との相対的な位置関係は、どの現像器を使っても同じであるからである。
【００１５】
また、前記像形成手段が、互いに異なる色のトナーを貯留する複数の現像器を有している場合には、前記位置決め処理は、前記複数の現像器のうち特定色のトナーを貯留する現像器のみを使用して実行されるようにしてもよい。ここで、「特定色」は１色に限られず、例えばＮ色（Ｎは２以上の自然数）のトナーを内蔵した装置では（Ｎ−１）以下のトナー色を特定色とすることができる。各色のトナーに対し同一の検出手段で濃度検出を行うように構成された装置では、それらのトナー色のうち１色のみを特定色として、前記した位置決め処理を行えばよい。また、例えばブラック色と他の色との間で異なる検出手段を用いて濃度検出を行うように構成された装置では、ブラック色および他のもう１色を特定色とすればよい。
【００１６】
また、上記のように構成された画像形成装置に対し、前記位置決め用画像についての前記検出手段による検出結果に基づいて、前記幅方向における前記制御用パッチ画像の幅を調整する調整手段をさらに備えるようにしてもよい。こうすることで、制御用パッチ画像の幅および形成位置がいずれも最適化されるので、トナー消費量を抑制しながら高精度に濃度制御を行うという本発明の効果をより高めることが可能となる。
【００１７】
また、この発明にかかる画像形成方法は、像形成手段により像担持体上に所定の位置決め用画像を形成してその濃度を検出手段により形成し、その検出結果に基づき前記像担持体上に形成する制御用パッチ画像の位置を決定する位置決め工程と、前記位置決め工程で決定された位置に制御用パッチ画像を前記像担持体上に形成してその濃度を前記検出手段により形成し、その検出結果に基づいて前記像形成手段の動作条件を調整することで画像の濃度を制御する濃度制御工程と、前記濃度制御工程で調整された動作条件下で前記像形成手段により画像を形成する画像形成工程とを備えることを特徴としている。
【００１８】
このように構成された発明では、上記した装置と同様に、余分なマージンを設けることなく制御用パッチ画像を形成することができるので、トナー消費量を低減することができる。また、濃度の誤検出を防止して、高精度に濃度制御を行うことができる。さらに、こうして濃度制御された条件下で画像を形成することにより、画質の良好な画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２０】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。
【００２１】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００２２】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色の帯電トナーを担持するとともに所定の現像バイアスを印加された金属製の現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００２３】
各現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋには、当該現像器に関する情報を記憶するための不揮発性メモリ９１〜９４がそれぞれ設けられている。そして、各現像器に設けられたコネクタ４９Ｙ、４９Ｃ、４９Ｍ、４９Ｋのうち必要に応じて選択された１つと、本体側に設けられたコネクタ１０９とが互いに接続され、エンジンコントローラ１０のＣＰＵ１０１とメモリ９１〜９４との間で通信が行われる。こうすることで、各現像器に関する情報がＣＰＵ１０１に伝達されるとともに、各メモリ９１〜９４内の情報が更新記憶される。なお、ＣＰＵ１０１と各メモリ９１〜９４との間の通信は、上記のようにコネクタによる機械的接触によって行うものに限定されず、例えば無線通信などの非接触通信手段によってもよい。
【００２４】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２５】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。
【００２６】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ3方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２７】
また、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０およびクリーナ７６が設けられている。濃度センサ６０は、必要に応じ、中間転写ベルト７１上に形成されるトナー像を構成するトナー量を光学的に検出する。すなわち、濃度センサ６０は、トナー像に向けて光を照射するとともに該トナー像からの反射光を受光し、その反射光量に応じた信号を出力する。クリーナ７６は、中間転写ベルト７１に対し離当接自在に構成され、必要に応じて中間転写ベルト７１に当接することで、該ベルト７１上の残留トナーを掻き落とす。
【００２８】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００２９】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００３０】
図３は濃度センサの構成を示す図である。濃度センサ６０は中間転写ベルト７１の表面に対向配置されており、所定の光量で発光する例えば発光ダイオードからなる発光素子６０１を備えている。発光素子６０１からの照射光は、偏光ビームスプリッタ６０３を通ることによって所定の偏波成分のみを有する偏光ビームＬｐとなり中間転写ベルト７１の表面に形成されたパッチ画像Ｉcpに照射される。パッチ画像Ｉcpから反射された光は、偏光ビームスプリッタ６７１によって入射光と同じ偏光面を有するｐ波成分とこれに直交する偏光面を有するｓ波成分とに分解され、ｐ波成分を受光する受光素子６７２ｐおよびｓ波成分を受光する受光素子６７２ｓによりそれぞれの偏光成分が受光される。受光素子６７２ｐおよび６７２ｓは、それぞれ受光光量に応じた信号を出力する。
【００３１】
ブラック色トナーにより形成されたパッチ画像の濃度は、該パッチ画像からの反射光のうち受光素子６７２ｐにより受光されたｐ波成分の光量に基づいて求められる。また、その他のトナー色（イエロー、マゼンタ、シアン）により形成されたパッチ画像の濃度は、受光素子６７２ｐにより受光されたｐ波成分の光量と受光素子６７２ｓにより受光されたｓ波成分の光量との両方の値に基づいて求められる。
【００３２】
上記のように構成された画像形成装置においては、所定の条件で形成したパッチ画像Ｉcpの濃度を濃度センサ６０によって検出し、その濃度検出結果に基づいて、画像形成動作を実行する際の装置の動作条件、例えば現像バイアスや露光パワーが決定される。したがって、装置の動作条件を最適化して所定の画像品質で画像を形成するためには、形成されたパッチ画像Ｉcpの濃度が濃度センサ６０により正しく検出されることが必要となる。
【００３３】
図４は濃度センサの検出スポットサイズとパッチ画像との関係を示す図である。濃度センサ６０は中間転写ベルト７１上の所定面積の領域（検出スポット）を見込むように設けられている。すなわち、該検出スポットから出射された光を受光するように設けられている。この検出スポットは、濃度センサ６０と中間転写ベルト７１との間の相対移動に伴って、中間転写ベルト７１上において図４の矢印に示す方向に移動してゆく。図４に示すように検出スポットＳd1に対し適正なサイズ・位置で形成されたパッチ画像Ｉpaについては、濃度センサ６０によりその濃度を正しく検出することができる。
【００３４】
しかしながら、中間転写ベルト７１および濃度センサ６０の取り付け位置のばらつきによって、中間転写ベルト７１の移動方向に直交する幅方向（図４において上下方向）における両者の相対位置が変動する。その結果、例えば図４の符号Ｉpbに示すように、パッチ画像と検出スポットＳd1との相対位置が幅方向にずれてしまうことがある。このようなずれが生じるとパッチ画像Ｉpbの濃度を正しく検出することができなくなり、結果として装置の動作条件を最適化することができなくなる。また、主に濃度センサ６０と中間転写ベルト７１との間の距離のばらつきにより、検出スポットのサイズも変動する。検出スポットＳd2のサイズがパッチ画像Ｉpcのサイズよりも大きくなると、やはりパッチ画像濃度を正しく検出することができなくなる。
【００３５】
このような問題を回避するため、従来の画像形成装置では、検出スポットの位置やサイズの変動を見込んでパッチ画像の幅Ｗｐを設定するようにしていた。すなわち、パッチ画像の幅Ｗｐは、設計上の検出スポットの幅に、許容しうる濃度センサの寸法、取り付け位置および距離のばらつきを考慮した公差をマージンとして加えた幅よりも大きくなるように設定されていた。これにより検出スポットがパッチ画像からはずれてしまうことは防止されるが、結果としてパッチ画像の面積が大きくなってしまい、余分なトナーを消費してしまうこととなる。
【００３６】
そこで、この画像形成装置の濃度制御処理においては、パッチ画像の濃度検出結果に基づく装置の動作条件の調整を行うのに先立って、パッチ画像の幅および形成位置を最適化するようにしている。こうすることによって、この画像形成装置では、パッチ画像の面積が必要最小限に抑えられ、余分なトナーの消費が防止されている。
【００３７】
図５は濃度制御処理を示すフローチャートである。この濃度制御処理は、装置の電源投入直後やスリープ復帰後、画像形成枚数が一定枚数に達したときなどの所定のタイミングで、エンジンコントローラ１０により実行される。濃度センサ６０と中間転写ベルト７１とは一体の転写ユニット７を構成しているので、濃度センサ６０と中間転写ベルト７１との相対位置が変動するのは、装置にそれまでとは異なる転写ユニット７が取り付けられたときである。そこで、この装置の濃度制御処理では、転写ユニット７が交換されたか否かを判断し（ステップＳ１０１）、ユニット交換がなされた直後であれば、パッチ画像の幅および形成位置を決めるための処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）を行う。
【００３８】
この処理では、まず１つの現像器、例えばブラック現像器４Ｋを現像位置に移動位置決めする（ステップＳ１０２）。この処理は１つの現像器のみを使用して行う。濃度センサ６０と中間転写ベルト７１との相対位置は、同一の転写ユニットを使用する限り、どの現像器を使用する場合でも不変であるから、代表的に１つの現像器を使ってパッチ画像の幅および形成位置を決めておけば、他の現像器に対してもその結果を利用することができる。続いて、当該現像器を使用して、例えば図６に示すような幅・位置決め用のパッチ画像を形成し（ステップＳ１０３）、その濃度を濃度センサ６０により検出する（ステップＳ１０４）。
【００３９】
図６は幅・位置決め用パッチ画像の第１の例を示す図である。この幅・位置決め用パッチ画像Ｉp1は、検出スポットＳdの直径よりも小さな幅を有し、検出スポットＳdの移動方向（図６の矢印方向）に対し斜めに延びる帯状画像である。中間転写ベルト７１に対し濃度センサ６０を矢印方向に相対移動させながらトナー濃度の検出を行うと、図６に示すように、検出スポットＳdの一部がパッチ画像Ｉp1にかかる時刻ｔ1に濃度検出値が立ち上がり、検出スポットＳdがパッチ画像から抜ける時刻ｔ2には再びゼロに戻る。なお、ここでいう「濃度検出値」とは、濃度センサ６０の生の出力値のことではなく、該出力値（例えばｐ波成分に対応する）をトナー濃度に換算した値のことである。したがって、この例では検出スポット内にトナーが付着していなければ濃度検出値はゼロであり、検出スポット内のトナー付着量が多いほど濃度検出値は大きくなる。
【００４０】
このとき、中間転写ベルト７１に対する検出スポットＳdの位置が幅方向、すなわち図６の上または下方向にずれていると、濃度センサ６０の出力波形は時間軸上において前後に変動する。例えば、検出スポットＳdが図６の上方向にずれている場合、より早いタイミングでトナーが検出されることとなるので、センサ出力は時刻ｔ1よりも早く立ち上がることとなる。また、検出スポットＳdのサイズが大きくなると、より長い時間にわたりトナーが検出されることとなるので、センサ出力波形の幅が広くなる。このように、濃度センサ６０の出力をモニタすることによって、中間転写ベルト７１に対する検出スポットＳdの相対位置およびサイズを見積もることができる。
【００４１】
そこで、この装置では、こうして見積もられた検出スポットＳdの位置およびサイズに適合するように、後述する動作条件制御用のパッチ画像の中間転写ベルト７１上への形成位置および幅を決定する（ステップＳ１０５）。より具体的には次のようにする。パッチ画像の形成位置については、センサ出力波形の立ち上がり時刻ｔ1および立ち下がり時刻ｔ2の平均値（（ｔ1＋ｔ2）／２）に基づき定める。すなわち、中間転写ベルト７１の周回に対応して定められた基準時刻に対して上記平均値がこれより小さい、つまり波形が時間軸上において前方にシフトしているときには、検出スポット位置が図６における上方にずれていると考えられるので、パッチ画像の形成位置を所定の基準位置よりも上方に定める。逆に、上記平均値が基準時刻よりも遅れている場合には、パッチ画像の形成位置を基準位置よりも下方とする。
【００４２】
また、例えば（ｔ2−ｔ1）で表されるセンサ出力波形の幅は検出スポットサイズに対応しているので、この幅が大きいほどパッチ画像の幅が大きくなるようにする。例えば、センサ出力波形の幅（ｔ2−ｔ1）と中間転写ベルト７１の移動速度とから検出スポットサイズを求め、そのサイズに若干のマージンを加えた値をパッチ画像の幅とすることができる。
【００４３】
なお、上記のようにして求めた制御用パッチ画像の幅および形成位置については、転写ユニット７が交換されない限り変更する必要はない。したがって、転写ユニット７が交換された直後以外のタイミングで行う濃度制御処理においては、既に求められている幅および形成位置に制御用パッチ画像を形成するようにすることで、幅・位置決め処理（ステップＳ１０２〜Ｓ１０５）を省略することができる。これにより、無駄なトナー消費をさらに抑えることができる。
【００４４】
こうしてパッチ画像の形成位置および幅が決まると、続いて装置の動作条件を最適化する。この装置では、現像バイアスおよび露光パワーを最適化することによって、画像濃度を所定の目標濃度に制御している。より詳しくは、現像バイアスを多段階に変更設定しながら各バイアス値で順次ベタパッチ画像を形成し、その濃度検出結果に基づいて、ベタ画像を所定の目標濃度とするための最適現像バイアスを算出する（ステップＳ１０６）。続いて、露光パワーを多段階に変更設定しながらハーフトーンパッチ画像を形成し、その濃度検出結果に基づいて、ハーフトーン画像を所定の目標濃度とするための最適露光パワーを算出する（ステップＳ１０７）。パッチ画像濃度に基づく現像バイアスや露光パワーの最適化技術については多くの公知技術があり、本装置においてもこれらの技術を適用することができるので、ここでは詳しい説明を省略する。
【００４５】
ただし、この装置においては、パッチ画像（制御用パッチ画像）はいずれも先に決定した形成位置および幅で形成される。そのため、この装置では、中間転写ベルト７１に対する検出スポットの位置ずれやサイズの変動による検出誤差を生じることがなく、装置の最適動作条件を高精度に求めることができる。また、パッチ画像幅に設けるマージンを最小限とすることができるので、パッチ画像の面積を小さくして無駄なトナーの消費を効果的に抑制することができる。
【００４６】
図７は幅・位置決め用パッチ画像の第２の例を示す図である。図７に示す幅・位置決め用パッチ画像Ｉp2は、その周縁部を形成する辺のうち最初に検出スポットＳdに到達する一辺が、検出スポットＳdの移動方向（図７の矢印方向）に対して斜交するように構成されている。この場合、検出スポットＳdの一部がパッチ画像Ｉp2にかかる時刻ｔ3にセンサ出力が立ち上がって次第に増加するが、検出スポットＳdの全域がパッチ画像Ｉp2にかかると濃度検出値は飽和し（時刻ｔ4）、該画像から抜ける時刻ｔ5には出力が急激に低下する。このような画像を使用することによっても、制御用パッチ画像の幅および形成位置を決めることができる。すなわち、時刻ｔ3、ｔ4またはそれらの平均値と基準時刻との比較により、中間転写ベルト７１に対する検出スポットＳdの相対位置が見積もれるので、その結果から制御用パッチ画像の形成位置を決めることができる。また、時刻ｔ3と時刻ｔ4との差の大小から検出スポットＳdの幅が見積もれるので、その結果から制御用パッチ画像の幅を決めることができる。なお、パッチ画像の後端部側の一辺が検出スポットＳdの移動方向に対し斜交するようにしてもよい。
【００４７】
図８は幅・位置決め用パッチ画像の第３の例を示す図である。また、図９は幅・位置決め用パッチ画像の第４の例を示す図である。このうち図８に示す幅・位置決め用パッチ画像Ｉp3は、検出スポットＳdの移動方向に沿って画像の幅が次第に増加する階段型の画像である。また、図９に示す幅・位置決め用パッチ画像Ｉp4は、検出スポットＳdの移動方向およびこれに直交する幅方向のそれぞれに少しずつ位置を異ならせた複数の画像片から成っている。これらのパターンの画像Ｉp3あるいはＩp4を用いることによっても、上記例と同様に、制御用パッチ画像の形成位置および幅を適切に決めることが可能である。
【００４８】
以上のように、この実施形態の画像形成装置では、制御用パッチ画像の濃度検出結果に基づき装置の動作条件を最適化するのに先立って、制御用パッチ画像の幅および形成位置を決定するための処理を実行する。そのため、この装置では、制御用パッチ画像の幅を必要最小限とすることができ、制御用パッチ画像形成のためのトナー消費量を低減することができる。また、濃度センサ６０の取り付け位置や検出スポットサイズのばらつきによらず、制御用パッチ画像の濃度を正しく検出することができるので、高精度に濃度制御を行うことができる。さらに、濃度センサ６０の寸法および取り付け精度に対する要求を緩和することにより装置コストを低減するという効果も得られる。
【００４９】
そして、こうして適切に濃度制御された条件下で画像を形成することによって、この画像形成装置では、画質の良好な画像を安定して形成することができる。
【００５０】
以上説明したように、この実施形態においては、エンジン部ＥＧが本発明の「像形成手段」として機能する一方、中間転写ベルト７１が本発明の「像担持体」として機能している。また、濃度センサ６０が本発明の「検出手段」として機能している。また、エンジンコントローラ１０、より詳しくはＣＰＵ１０１が本発明の「制御手段」および「調整手段」として機能している。さらに、この実施形態では、幅・位置決め用パッチ画像Ｉp1、Ｉp2等が本発明の「位置決め用画像」に相当している。
【００５１】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した幅・位置決め用パッチ画像の形状はその例を示したものであってこれらに限定されるものではない。また、上記実施形態では制御用パッチ画像の幅および形成位置を決定するための処理を行っており、幅・位置決め用パッチ画像の形状はこの目的に沿って定められている。しかしながら、本発明においては制御用パッチ画像の幅を決定するための処理は必須でない。
【００５２】
また、上記実施形態では、ブラック現像器４Ｋのみを使用して幅・位置決め用パッチ画像を形成している。これは、濃度センサ６０と中間転写ベルト７１との位置関係がトナー色によらず同一であるからである。この観点からは、他の色のトナーによって幅・位置決め用パッチ画像を形成しても構わない。また、ブラックトナーとその他のトナー色のうちの１色との計２色で幅・位置決め用パッチ画像を形成するようにしてもよい。というのは、この実施形態の濃度センサ６０では、前述したようにブラックトナーについてはｐ波成分の受光量に基づいて、またカラートナーではｐ波成分およびｓ波成分の受光量に基づいてトナー濃度を検出しているので、センサとパッチ画像との相対的な位置関係がブラックトナーとカラートナーとの間で若干異なっている可能性があるからである。また、ブラックトナーとカラートナーとの間で異なるセンサを使用する場合にも、このようにすることが望ましい。
【００５３】
また、上記実施形態では、濃度センサ６０と制御用パッチ画像Ｉcpとの相対的な位置関係を調整するのに制御用パッチ画像Ｉcpの形成位置を変えるようにしているが、これに代えて、例えばアクチュエータにより濃度センサ６０の位置を変更制御するようにしてもよい。
【００５４】
また、上記実施形態では、感光体２２上で現像されて中間転写ベルト７１上に転写された画像の濃度を濃度センサ６０により検出するようにしているが、これに代えて、感光体２２表面に濃度センサを対向配置して感光体２２上で画像濃度を検出するようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施形態は、本発明を４色のトナーを内蔵し中間転写ベルトを有するカラー画像形成装置に適用したものであるが、本発明はこれに限定されず、例えばモノクロ画像形成装置や中間転写ベルトを備えない画像形成装置に対しても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。
【図３】濃度センサの構成を示す図。
【図４】濃度センサの検出スポットサイズとパッチ画像との関係を示す図。
【図５】濃度制御処理を示すフローチャート。
【図６】幅・位置決め用パッチ画像の第１の例を示す図。
【図７】幅・位置決め用パッチ画像の第２の例を示す図。
【図８】幅・位置決め用パッチ画像の第３の例を示す図。
【図９】幅・位置決め用パッチ画像の第４の例を示す図。
【符号の説明】
【００５７】
１０…エンジンコントローラ（制御手段、調整手段）、  ６０…濃度センサ（検出手段）、  ７１…中間転写ベルト（像担持体）、  ＥＧ…エンジン部（像形成手段）、  Ｉp1〜Ｉp4…幅・位置決め用パッチ画像（位置決め用画像）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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