(57)【要約】【課題】使用される紙種にかかわらず、正確に用紙上のトナー付着量を検知し、用紙上の階調再現性を良好に維持する。【解決手段】階調特性の異なるテストパッチ（階調パッチ）を感光体上に形成し、そのトナー量Ｐをセンサで検知する。再度形成したテストパッチを用紙に転写し、転写残トナー量Ｄをセンサで検知する。各階調パッチの転写前トナー量と転写残トナー量を比較して、用紙上のトナー残量を求める。ここでは、転写前トナー量と転写残トナー量の差分を用紙上トナー付着量とする。【選択図】図２
2012093488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記像担持体上のトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段とを具備し、
前記像担持体に担持させた所定のトナーパッチのトナー付着量を前記トナー付着量検知手段で検知した結果と、前記所定のトナーパッチを前記転写手段により記録媒体に転写させた後のトナー付着量を前記トナー付着量検知手段で検知した結果とに基づいて記録媒体上におけるトナー量を算出する記録媒体上トナー量算出手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記像担持体表面を清掃する清掃手段を有し、
前記トナー付着量検知手段は、前記転写手段により前記トナーパッチが記録媒体に転写される転写部と前記清掃手段の間に配置され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】
前記像担持体から記録媒体へのトナー像の転写を制限する転写制限手段を有し、
前記転写制限手段により転写を制限した状態で前記像担持体上の前記トナーパッチを前記トナー付着量検知手段で検知する第１の検知モードと、
前記トナーパッチを記録媒体に転写した後の前記像担持体上に残った残留トナーを前記トナー付着量検知手段で検知する第２の検知モードとを備え、
前記記録媒体上トナー量算出手段は、前記第１の検知モードでの検知結果と前記第２の検知モードでの検知結果とを比較して記録媒体上におけるトナー量を算出す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】
前記転写制限手段は、前記像担持体と前記転写手段とを離間させて記録媒体へのトナー像の転写を制限することを特徴とする、請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体表面を清掃する清掃手段を有し、
前記トナー付着量検知手段は、前記転写手段による転写部よりも像担持体移動方向の上流側に配置される第１のトナー付着量検知手段と、前記転写部と前記清掃手段の間に配置される第２のトナー付着量検知手段とからな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６】
前記記録媒体上トナー量算出手段は、
前記像担持体上にトナーパッチを担持させるステップと、
前記転写部を通過する前の前記トナーパッチを前記第１のトナー付着量検知手段で検出するステップと、
前記トナーパッチが前記転写手段により記録媒体上に転写されるステップと、
転写後に前記像担持体上に残留した前記トナーパッチを前記第２のトナー付着量検知手段で検出するステップ
を経て記録媒体上におけるトナー量を算出することを特徴とする、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記記録媒体上トナー量算出手段は、
前記トナー付着量検知手段で検知した転写前後の前記像担持体上のトナー量の差分に基づいて記録媒体上におけるトナー量を算出することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記トナーパッチとして画像面積率の異なる複数のトナーパッチを用いることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
入力された画像信号に対して階調処理を施す階調処理手段と、
前記階調処理手段による中間調領域の階調性を、階調補正用変換ルックアップテーブルを操作することにより補正制御する階調補正手段とを備え、
前記記録媒体上トナー量算出手段の算出結果に基づいて前記階調補正手段が前記階調補正用変換ルックアップテーブルを操作することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
像担持体に担持させた所定のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検知手段で検知した結果と、前記所定のトナーパッチを記録媒体に転写させた後の像担持体のトナー付着量をトナー付着量検知手段で検知した結果とに基づいて記録媒体上におけるトナー量を算出し、該算出した記録媒体上におけるトナー量に基づいて階調補正を行なう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】
本発明は、電子写真方式を用いた複写機、ファクシミリ、プリンター等の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】
電子写真方式の画像形成装置においては、温湿度変化によるトナー帯電量の変化、部品の耐久劣化などの影響を受け、階調性の変動は避けがたい。そこで、デジタル方式の電子写真システムでは、高階調部の濃度を電位制御によって維持し、中間調領域の階調性を、階調補正用変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）自体を操作量として補正制御する方法が知られている。スキャナを備えた複写機の場合、階調補正用のテストチャートを用紙に印刷し、スキャナで読み取った結果を変換ＬＵＴにフィードバックする構成を採用する場合が多い。
【０００３】
スキャナをもたないプリンタでの階調補正方法としては、像担持体上に形成された異なる階調のトナーパッチの濃度検知結果に基づいて変換ＬＵＴを補正する構成が既に知られている。
【０００４】
例えば、特開２００５−３３１６５８号公報（特許文献１）には、階調再現性を維持する目的で、像担持体上に形成された異なる階調の複数のトナーパッチの濃度を検知し、各トナーパッチの濃度に基づいて、階調制御用変換ＬＵＴを補正する構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の像担持体上での階調補正制御では、像担持体上の階調性は確保できるものの、面積率による転写効率の差の影響を受け、用紙上では必ずしも狙いの階調再現性を維持できないという課題がある。この課題を解決するために、用紙の搬送経路上にセンサを配置し、用紙上のトナーを直接検知する方法が考えられるが、多種多様な紙種に対応して同等のトナー検知精度を確保するのは困難であるという問題があった。
【０００６】
上記特許文献１に開示された方法も、用紙上での階調再現性を必ずしも狙いの状態で維持することはできず、上記の問題は解消できていない。
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、使用される紙種にかかわらず、正確に用紙上のトナー付着量を検知し、用紙上の階調再現性を良好に維持することのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題は、本発明により、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写させる転写手段と、前記像担持体上のトナー付着量を検知するトナー付着量検知手段とを具備し、前記像担持体に担持させた所定のトナーパッチのトナー付着量を前記トナー付着量検知手段で検知した結果と、前記所定のトナーパッチを前記転写手段により記録媒体に転写させた後のトナー付着量を前記トナー付着量検知手段で検知した結果とに基づいて記録媒体上におけるトナー量を算出する記録媒体上トナー量算出手段を備えることにより解決される。
【０００８】
また、前記像担持体表面を清掃する清掃手段を有し、前記トナー付着量検知手段は、前記転写手段により前記トナーパッチが記録媒体に転写される転写部と前記清掃手段の間に配置されると好ましい。
【０００９】
また、前記像担持体から記録媒体へのトナー像の転写を制限する転写制限手段を有し、前記転写制限手段により転写を制限した状態で前記像担持体上の前記トナーパッチを前記トナー付着量検知手段で検知する第１の検知モードと、前記トナーパッチを記録媒体に転写した後の前記像担持体上に残った残留トナーを前記トナー付着量検知手段で検知する第２の検知モードとを備え、前記記録媒体上トナー量算出手段は、前記第１の検知モードでの検知結果と前記第２の検知モードでの検知結果とを比較して記録媒体上におけるトナー量を算出すると好ましい。
【００１０】
また、前記転写制限手段は、前記像担持体と前記転写手段とを離間させて記録媒体へのトナー像の転写を制限すると好ましい。
また、前記像担持体表面を清掃する清掃手段を有し、前記トナー付着量検知手段は、前記転写手段による転写部よりも像担持体移動方向の上流側に配置される第１のトナー付着量検知手段と、前記転写部と前記清掃手段の間に配置される第２のトナー付着量検知手段とからなると好ましい。
【００１１】
また、前記記録媒体上トナー量算出手段は、前記像担持体上にトナーパッチを担持させるステップと、前記転写部を通過する前の前記トナーパッチを前記第１のトナー付着量検知手段で検出するステップと、前記トナーパッチが前記転写手段により記録媒体上に転写されるステップと、転写後に前記像担持体上に残留した前記トナーパッチを前記第２のトナー付着量検知手段で検出するステップを経て記録媒体上におけるトナー量を算出すると好ましい。
【００１２】
また、前記記録媒体上トナー量算出手段は、前記トナー付着量検知手段で検知した転写前後の前記像担持体上のトナー量の差分に基づいて記録媒体上におけるトナー量を算出すると好ましい。
【００１３】
また、前記トナーパッチとして画像面積率の異なる複数のトナーパッチを用いると好ましい。
入力された画像信号に対して階調処理を施す階調処理手段と、前記階調処理手段による中間調領域の階調性を、階調補正用変換ルックアップテーブルを操作することにより補正制御する階調補正手段とを備え、前記記録媒体上トナー量算出手段の算出結果に基づいて前記階調補正手段が前記階調補正用変換ルックアップテーブルを操作すると好ましい。
【００１４】
また、前記の課題は、本発明により、像担持体に担持させた所定のトナーパッチのトナー付着量をトナー付着量検知手段で検知した結果と、前記所定のトナーパッチを記録媒体に転写させた後の像担持体のトナー付着量をトナー付着量検知手段で検知した結果とに基づいて記録媒体上におけるトナー量を算出し、該算出した記録媒体上におけるトナー量に基づいて階調補正を行なう画像形成方法により解決される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の画像形成装置によれば、像担持体上でトナー量を検知するため、トナー検知センサの校正は像担持体上で実施すれば良く、像担持体の表面状態は、紙に比べて格段に安定しているため、精度よくトナー量を検知することができる。したがって、画像形成装置で使用する紙種にかかわらず、正確に用紙上のトナー付着量を検知することが可能となり、この高精度に検知した用紙上のトナー付着量に基づいて階調補正制御を行うことにより、用紙上での階調再現性を狙いの状態で維持することが可能となり、高品位な出力画像を経時で維持することが実現できる。
【００１６】
請求項２の構成により、トナーパッチを記録媒体に転写させた後の転写残トナーが清掃手段により清掃される前にトナー付着量を検知することができる。
請求項３の構成により、トナーパッチの記録媒体への転写前後のトナー付着量を容易に検知することができる。
【００１７】
請求項４の構成により、像担持体と転写手段とを離間させることで、転写前のトナー付着量を容易に検知することができる。
請求項５の構成により、転写手段の接離機構などの転写制限手段を設ける必要が無く、装置構成を簡略化することができる。
【００１８】
請求項６の構成により、記録媒体上におけるトナー量を精度良く算出することができる。
請求項７の構成により、記録媒体上におけるトナー量を的確に算出することができる。
【００１９】
請求項８の構成により、画像面積率の異なる複数の階調パッチを用いることで、テストパッチの階調（画像面積率）による転写効率の差の影響を受けることが無い。
請求項９の構成により、使用する紙種にかかわらず高精度に検知した用紙上のトナー付着量に基づいて階調補正制御を行うので、用紙上での階調再現性を狙いの状態で維持することが可能となり、高品位な出力画像を経時で維持することが実現できる。
【００２０】
請求項１０の画像形成方法によれば、用紙上のトナー付着量を使用する紙種にかかわらず高精度に検知することができるため、その高精度に検知した用紙上のトナー付着量に基づいて階調補正制御を行うことにより、用紙上での階調再現性を狙いの状態で維持することが可能となり、高品位な出力画像を経時で維持することが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の画像形成装置を示す断面構成図である。
【図２】第１実施形態における階調補正制御の処理を示すフローチャートである。
【図３】具体的な階調補正制御に用いる階調パッチについて説明する模式図である。
【図４】第１実施形態における階調補正制御に関わる部分の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２実施形態の画像形成装置を示す断面構成図である。
【図６】第２実施形態における階調補正制御の処理を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３実施形態の画像形成装置を示す断面構成図である。
【図８】第３実施形態における階調補正制御の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の画像形成装置を示す断面構成図である。この図に示す画像形成装置は、タンデム型直接転写方式のカラープリンタとして構成されたものであり、装置本体１００のほぼ中央に無端ベルト状の転写ベルト１２０が設けられている。その転写ベルト１２０の上辺に沿って、モノクロ用のブラック及びカラー３色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）の各プロセスカートリッジ１０２ａ〜１０２ｄが並設され、タンデム画像形成部を構成している。本実施形態では、各プロセスカートリッジ１０２ａ〜１０２ｄは画像形成装置本体１００に着脱自在に装着されている。
【００２３】
各プロセスカートリッジ１０２ａ〜１０２ｄが並ぶタンデム画像形成部の上には、露光装置１０３が配設されている。また、装置本体１００の最下部は給紙部として構成され、給紙トレイ１０４が配置される。
【００２４】
各プロセスカートリッジ１０２ａ〜１０２ｄは、扱うトナーの色が異なるのみで同じ構成であり、像担持体としての感光体１０８の周囲に、帯電手段１１０，現像手段１１１，転写手段１０１（転写ベルト１２０のループ内に配置）等の電子写真プロセスに必要な機器が配置されている。
【００２５】
本実施形態では像担持体１０８ａ〜１０８ｄ（特に必要がなければ、以下では単に感光体１０８と言う）は、円筒形の感光体ドラムであり、線速５０ｍｍ／ｓで回転駆動される。感光体１０８の表面には帯電手段であるローラ形状の帯電器１１０が圧接されており、感光体1０８の回転により従動回転しており、図示しない高圧電源によりＤＣあるいはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されることで感光体１０８は一様にほぼ均一な表面電位に帯電されている。
【００２６】
続いて感光体１０８は潜像形成手段である露光手段１０３により画像情報が露光され、静電潜像が形成される。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどでおこなわれる。１１１は現像手段である１成分接触現像器であり、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって、前記感光体1０８に形成された静電潜像をトナー像として顕像化する。現像器１１１には初期的に１成分トナーが収納される。
【００２７】
前記プロセスカートリッジ１０２ａ〜１０２ｄが配設されたタンデム画像形成部では、フルカラー画像形成時はブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で可視像を形成し、各色の可視像が、感光体１０８に対向配置される転写ローラ１０１に図示しない各色独立の高圧電源から供給される所定の転写バイアス＋４００〜＋２５００Ｖを印加させることで、転写電界を形成し、感光体１０８上のトナー像を記録媒体である用紙に順次転移させることでフルカラー画像が形成され、その後、定着手段１０６によって熱と圧力により用紙に定着されたあと排紙される。また、転写後に感光体１０８上に残留した転写残トナーはクリーニング手段１２７ａ〜１２７ｄ（特に必要がなければ、以下では単にクリーニング手段１２７と言う）によって回収され破棄される。なお、感光体１０８上にクリーニング手段を設けず、現像手段で転写残トナーを回収するクリーナレス方式もあり、本発明は種々公知のクリーニング手段を採用できる。
【００２８】
記録媒体としての用紙は給紙トレイ１０４に収納されており、給紙ローラ１０５によって給紙されてレジストローラ対１０７まで搬送され、感光体１０８上のトナー像先端部が転写部に到達するタイミングに合わせて送り出され、転写部に入っていく。
【００２９】
転写ベルト１２０は、駆動ローラ１２２、転写ローラ１０１、テンションローラ１２１にて張架されており、図示しない駆動モータにより駆動ローラ１２２を介して回転駆動されるようになっている。さらに、ベルト張力としてテンションローラ１２１の両側にてばねにより加圧している。テンションローラ１２１はΦ１９、幅２３１ｍｍのアルミニウム製パイプ形状であり、両端部には図示しないフランジが圧入され転写ベルト１２０の蛇行を規制する規制部材としている。
【００３０】
なお、転写ベルト１２０を張架している各ローラは、図示しない転写ベルトユニット側板によって転写ベルト１２０の両側より支持されている。また、感光体１０８と転写ベルト１２０は、図示しない接離機構により、任意のタイミングで離間可能となっている。
【００３１】
転写ベルト１２０の駆動ローラ１２２は、ポリウレタンゴム（肉厚０．３〜１ｍｍ）、薄層コーティングローラ（肉厚０．０３〜０．１ｍｍ）等が使用可能であるが、本実施例としては温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚０．０５ｍｍ、Φ１９）を使用した。
【００３２】
転写手段である転写ローラ１０１として、導電スポンジローラ、導電ソリッドローラが使用可能であり、導電スポンジローラの場合、ＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０＾４〜１０＾１３Ωの抵抗値に調整された弾性体を被覆することで構成されている。その材料としては、イオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられ、一般的にはアスカーＣ硬度３５°〜６０°である。感光体１０８上のトナー画像を転写ベルト１２０に転移させる。
【００３３】
１２３は転写ベルトのクリーニングブレードであり、転写ベルト1２０上のトナーを掻き取ることでクリーニングをおこなう。クリーニングブレード材質としては、厚さ１．５〜３ｍｍ、ゴム硬度６５〜８０°のウレタンゴムを使用し、転写ベルト１２０に対してカウンタ当接させている。掻き取られた転写残トナーは図示しないトナー搬送経路を通り転写体用廃トナー収納部１２４に収納される。
【００３４】
１２５はトナーマークセンサ（ＴＭセンサ）であり、正反射型センサによって転写ベルト１２０上の各色位置測定をおこない、色合わせを調整する。
１２６ａ〜１２６ｄは感光体１０８上に形成されたトナーパッチのトナー量を検出するトナー量検知手段である（特に必要なければ、以下では単にトナー量検知手段１２６と言う）。このトナー量検知手段１２６は、本実施例では正反射型センサと拡散反射型センサで構成される光学センサである。トナー量検知手段１２６はそれぞれ感光体１０８の駆動方向において、転写ローラ１０１よりも下流、かつクリーニング手段１２７よりも上流に配置されている。
【００３５】
なお、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置を例にとって説明したが、本発明は４サイクル方式のカラー画像形成装置や、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。また、２成分トナーによる現像方式を採用してもよい。
【００３６】
次に、用紙上のトナー付着量を算出して階調補正用ＬＵＴを補正する階調補正制御について図２，３を参照して説明する。なお、図２は、本第１実施形態における階調補正制御の処理を示すフローチャート、図３は、具体的な階調補正制御に用いる階調パッチについて説明する模式図である。
【００３７】
まず、接離機構により各感光体１０８と転写ベルト１２０を離間させる（ステップＳ１）。その状態で、図３に示すような、階調特性の異なるテストパッチ（階調パッチ）２００ａ〜２００ｃを感光体上に形成する（ステップＳ２）。ここでは３つのパッチを用いる例を示すが、階調パッチの数は特に限定されず、必要に応じ適宜変更可能である。このとき、転写ローラ１０１には電圧を印加しておらず、感光体１０８と転写ローラ１０１の間を通過しても、階調パッチを形成しているトナーは全て感光体上に残っている。
【００３８】
そして、検知部に到達した階調パッチのトナー量を、トナー量検知手段１２６で検出する（ステップＳ３）。階調パッチの形成（Ｓ２）と検知（Ｓ３）を繰り返し、全ての階調パッチのトナー量検知が終了したら（ステップＳ４）、接離機構を動作させ、感光体１０８と転写ベルト１２０を当接させる(ステップＳ５)。このとき、転写ローラ１０１に電圧を印加し、さらに用紙を転写部へ搬送する準備を行う。
【００３９】
その後、再び感光体上に階調パッチを形成し（ステップＳ６）、階調パッチを用紙へ転写させる(ステップＳ７)。このとき、ステップＳ６で作成する階調パッチの階調特性、サイズ、および数は、ステップＳ２で形成するものと同じである。
【００４０】
用紙へ転写された後の階調パッチの転写残トナーが検知部に到達したら、トナー量検知手段１２６によって、転写残トナーのトナー量を検知する（ステップＳ８）。階調パッチの形成（Ｓ６）、用紙への転写（Ｓ７）、検知（Ｓ８）を繰り返し、全ての階調パッチのトナー量検知が終了したら（ステップＳ９）、各階調パッチの転写前トナー量（ステップＳ３で検知したトナー量Ｐ）と転写残トナー量（ステップＳ８で検知したトナー量Ｄ）を比較して、用紙上のトナー残量を求める(ステップＳ１０)。ここでは、転写前トナー量と転写残トナー量の差分を用紙上トナー付着量とする。
【００４１】
そして、ステップＳ１０にて算出した用紙上のトナー付着量（トナー残量）に基づいて階調補正用ＬＵＴを変更（補正）する（ステップＳ１１）。
このように、本第１実施形態においては、像担持体（感光体１０８）上で転写前後のトナー付着量を検知し、それらの結果から用紙上のトナー付着量を算出する。すなわち、像担持体上でトナー量を検知するため、トナー検知センサの校正は像担持体上で実施すれば良く、像担持体の表面状態は、紙に比べて格段に安定しているため、精度よくトナー量を検知することができる。したがって、画像形成装置で使用する紙種にかかわらず、正確に用紙上のトナー付着量を検知することが可能となり、この高精度に検知した用紙上のトナー付着量に基づいて階調補正制御を行うことにより、用紙上での階調再現性を狙いの状態で維持することが可能となり、高品位な出力画像を経時で維持することが実現できる。
【００４２】
また、画像面積率の異なる複数の階調パッチの用紙上におけるトナー付着量を算出した結果を用いて階調補正制御を行なうことにより、テストパッチの階調（画像面積率）による転写効率の差の影響を受けることなく階調補正制御を行なうことが可能となり、精度の良い階調補正をすることができる。
【００４３】
図４は、上記階調補正制御に関わる部分の構成を示すブロック図である。
階調処理手段４０２は、階調補正用変換ＬＵＴ４０４を参照し、入力画像信号４０１を出力画像信号４０３へ変換する。階調補正用変換ＬＵＴ変更手段４０５は、用紙上付着量検知（算出）手段４０６によって検知された階調パッチ４０７の用紙上トナー量に基づき、階調補正用変換ＬＵＴ４０４を補正する。
【００４４】
階調パッチ４０７は、予め決定された所定の画像面積率の画像の組み合わせでもよいし、所定の入力画像信号に対して、階調補正用変換ＬＵＴ４０４によって変換した出力画像信号に基づき形成される画像でもよい。このように形成された階調パッチ４０７のそれぞれについて、トナー量検知手段４０８で転写前および転写残のトナー量を測定する。
【００４５】
なお、階調処理手段４０２は入力された画像信号に対して階調処理を施す手段である。また、階調補正用変換ＬＵＴ変更手段４０５は、階調処理手段４０２による中間調領域の階調性を階調補正用変換ＬＵＴ４０４を操作することにより補正制御する手段であり、用紙上付着量検知（算出）手段４０６の算出結果に基づいて階調補正用変換ＬＵＴ４０４を操作する。
【００４６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図５は、本発明の第２実施形態の画像形成装置を示す断面構成図である。この図に示す画像形成装置は、タンデム型中間転写方式のカラープリンタとして構成されたものであり、装置本体５００のほぼ中央に無端ベルト状の中間転写ベルト５２０が設けられている。その中間転写ベルト５２０の上辺に沿って、モノクロ用のブラック及びカラー３色（例えば、シアン、マゼンタ、イエロー）の各プロセスカートリッジ５０２ａ〜５０２ｄが並設され、タンデム画像形成部を構成している。本実施形態では、各プロセスカートリッジ５０２ａ〜５０２ｄは画像形成装置本体１００に着脱自在に装着されている。
【００４７】
各プロセスカートリッジ５０２ａ〜５０２ｄが並ぶタンデム画像形成部の上には、露光装置５０３が配設されている。また、装置本体５００の最下部は給紙部として構成され、給紙トレイ５０４が配置される。
【００４８】
各プロセスカートリッジ５０２ａ〜５０２ｄは、扱うトナーの色が異なるのみで同じ構成であり、像担持体としての感光体５０８の周囲に、帯電手段５１０，現像手段５１１，一次転写手段５０１（中間転写ベルト５２０のループ内に配置）等の電子写真プロセスに必要な機器が配置されている。
【００４９】
本実施形態では像担持体５０８ａ〜５０８ｄ（特に必要がなければ、以下では単に感光体５０８と言う）は、円筒形の感光体ドラムであり、線速１５０ｍｍ／ｓで回転している。感光体５０８の表面には帯電手段であるローラ形状の帯電器５１０が圧接されており、感光体５０８の回転により従動回転しており、図示しない高圧電源によりＤＣあるいはＤＣにＡＣが重畳されたバイアスが印加されることで感光体５０８は一様にほぼ均一な表面電位に帯電されている。
【００５０】
続いて感光体５０８は潜像形成手段である露光手段５０３により画像情報が露光され、静電潜像が形成される。この露光工程はレーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナやＬＥＤなどでおこなわれる。５１１は現像手段である１成分接触現像器であり、図示しない高圧電源から供給される所定の現像バイアスによって、前記感光体５０８の静電潜像をトナー像として顕像化する。現像器５１１には初期的に１成分トナーが収納される。
【００５１】
前記プロセスカートリッジ５０２ａ〜５０２ｄが配設されたタンデム画像形成部では、フルカラー画像形成時はブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順で可視像を形成し、各色の可視像が、感光体５０８に対向配置される一次転写ローラ５０１に図示しない各色独立の高圧電源から供給される所定の転写バイアス＋４００Ｖ〜＋１２００Ｖを印加させることで、転写電界を形成し、感光体５０８上のトナー像を中間転写ベルト５２０に順次転移させることで中間転写ベルト５２０上にフルカラー画像が形成される。中間転写ベルト５２０上のフルカラー画像は、給紙トレイ５０４から給紙された用紙に対し、二次転写手段である転写ローラ５２５の作用によって一括転写され、その後、定着手段５０６によって熱と圧力により用紙に定着されたあと排紙される。
【００５２】
なお、中間転写ベルト５２０への転写後に感光体５０８上に残留した転写残トナーは図示しないクリーニング手段によって回収され破棄される。感光体５０８上にクリーニング手段を設けず、現像手段で転写残トナーを回収するクリーナレス方式もあり、本発明は種々公知のクリーニング手段を採用できる。
【００５３】
また、用紙への転写後に中間転写ベルト５２０上に残留した転写残トナーはクリーニング手段５２３によって回収され破棄される。
中間転写ベルト５２０は、駆動ローラ５２２、転写ローラ５０１、テンションローラ５２１にて張架されており、図示しない駆動モータにより駆動ローラ５２２を介して回転駆動されるようになっている。さらに、ベルト張力としてテンションローラ５２１の両側にてばねにより加圧している。テンションローラ５２１はΦ１９、幅２３１ｍｍのアルミニウム製パイプ形状であり、両端部には図示しないフランジが圧入され転写ベルト５２０の蛇行を規制する規制部材としている。
【００５４】
なお、中間転写ベルト５２０を張架している各ローラは、図示しない転写ベルトユニット側板によって転写ベルト５２０の両側より支持されている。
駆動ローラ５２２は、ポリウレタンゴム（肉厚０．３〜１ｍｍ）、薄層コーティングローラ（肉厚０．０３〜０．１ｍｍ）等が使用可能であるが、本実施例としては温度による径変化が小さいウレタンコーティングローラ（肉厚０．０５ｍｍ、Φ１９）を使用した。
【００５５】
中間転写ベルト５２０に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させ樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものが用いられ、本実施例では表面抵抗９〜１０ｌｏｇΩ、体積抵抗９〜１０ｌｏｇΩ、引張弾性率１０００〜２５００ＭＰａで厚さ９０〜１６０μｍ、周長６５０ｍｍのべルトを用いた。
【００５６】
５２３は中間転写ベルト５２０のクリーニングブレードであり、中間転写ベルト５２０上のトナーを掻き取ることでクリーニングをおこなう。クリーニングブレード材質としては、厚さ１．５〜３ｍｍ、ゴム硬度６５〜８０°のウレタンゴムを使用し、転写ベルト１２０に対してカウンタ当接させている。掻き取られた転写残トナーは図示しないトナー搬送経路を通り転写体用廃トナー収納部５２４に収納される。
【００５７】
二次転写ローラ５２５はφ６のＳＵＳ等の金属芯金上に、導電性材料によって１０＾６〜１０＾１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成されている。その材料としては、イオン導電性ローラ（ウレタン＋カーボン分散、ＮＢＲ、ヒドリン）や電子導電タイプのローラ（ＥＰＤＭ）等が用いられるが、本実施例ではΦ２０、アスカーＣ硬度３５〜５０°のウレタンローラを用いた。
【００５８】
記録用紙は給紙搬送ローラ５０５、レジストローラ対５０７によって、中間転写ベルト５２０表面のトナー画像先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の転写バイアスを印加することで中間転写ベルト５２０上のトナー画像が記録用紙に転移する。本構成において、給紙は縦型パスをとっている。記録用紙は二次転写対向ローラ５２５の曲率によって中間転写ベルト５２０から分離され、記録用紙に転写されたトナー画像は定着手段５０６によって定着されたあと排紙される。
【００５９】
５２６は中間転写ベルト５２０上に形成されたトナーパッチのトナー量を検出するトナー量検知手段であり、正反射型センサと拡散反射型センサで構成される光学センサである。トナー量検知手段５２６は中間転写ベルト５２０の駆動方向において、二次転写部よりも下流、かつクリーニングブレード５２３よりも上流に配置されている。
【００６０】
なお、二次転写ローラ５２５は図示しない接離機構により、任意のタイミングで中間転写ベルト５２０から離間可能となっている。
次に、本第２実施形態における階調補正制御について図６のフローチャートを参照して説明する。
【００６１】
まず、接離機構により中間転写ベルト５２０と二次転写ローラ５２５を離間させる（ステップＳ２１）。その状態で、図３に示すような、階調特性の異なるテストパッチ（階調パッチ）２００ａ〜２００ｃを中間転写ベルト５２０上に形成する（ステップＳ２２）。すなわち、感光体上に形成したテストパッチ２００を感光体５０８から中間転写ベルト５２０上に転写させて担持させる。このとき、二次転写ローラ５２５には電圧を印加しておらず、二次転写部を通過しても、階調パッチを形成しているトナーは全て中間転写ベルト５２０上に残っている。
【００６２】
そして、検知部に到達した階調パッチのトナー量を、トナー量検知手段５２６で検出する（ステップＳ２３）。階調パッチの形成（Ｓ２２）と検知（Ｓ２３）を繰り返し、全ての階調パッチのトナー量検知が終了したら（ステップＳ２４）、接離機構を動作させ、中間転写ベルト５２０と二次転写ローラ５２５を当接させる(ステップＳ２５)。このとき、二次転写ローラ５２５に電圧を印加し、さらに用紙を二次転写部へ搬送する準備を行う。
【００６３】
その後、再び中間転写ベルト５２０上に階調パッチを形成し（ステップＳ２６）、階調パッチを用紙へ転写させる(ステップＳ２７)。このとき、ステップＳ２６で作成する階調パッチの階調特性、サイズ、および数は、ステップＳ２２で形成するものと同じである。
【００６４】
用紙へ転写された後の階調パッチの転写残トナーが検知部に到達したら、トナー量検知手段５２６によって、転写残トナーのトナー量を検知する（ステップＳ２８）。階調パッチの形成（Ｓ２６）、用紙への転写（Ｓ２７）、検知（Ｓ２８）を繰り返し、全ての階調パッチのトナー量検知が終了したら（ステップＳ２９）、各階調パッチの転写前トナー量（ステップＳ２３で検知したトナー量Ｐ）と転写残トナー量（ステップＳ２８で検知したトナー量Ｄ）を比較して、用紙上のトナー残量を求める(ステップＳ３０)。ここでは、転写前トナー量と転写残トナー量の差分を用紙上トナー付着量とする。
【００６５】
そして、ステップＳ３０にて算出した用紙上のトナー付着量（トナー残量）に基づいて階調補正用ＬＵＴを変更（補正）する（ステップＳ３１）。
このように、本第２実施形態においては、像担持体（中間転写ベルト５２０）上で転写前後のトナー付着量を検知し、それらの結果から用紙上のトナー付着量を算出する。すなわち、像担持体上でトナー量を検知するため、トナー検知センサの校正は像担持体上で実施すれば良く、像担持体の表面状態は、紙に比べて格段に安定しているため、精度よくトナー量を検知することができる。したがって、画像形成装置で使用する紙種にかかわらず、正確に用紙上のトナー付着量を検知することが可能となり、この高精度に検知した用紙上のトナー付着量に基づいて階調補正制御を行うことにより、用紙上での階調再現性を狙いの状態で維持することが可能となり、高品位な出力画像を経時で維持することが実現できる。
【００６６】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態の画像形成装置を示す断面構成図である。図５で説明した第２実施形態の画像形成装置とは、二次転写前トナー量検知手段５２７を追加したこと以外は同様の構成であるため、画像形成に関わる部分の構成と動作については重複する説明を省略する。なお、二次転写ローラ５２５の接離機構は無くても構わない。
【００６７】
図８は、本第３実施形態における階調補正制御の処理を示すフローチャートである。該フローチャートを参照して階調補正制御について説明する。
図３に示すような、階調特性の異なるテストパッチ（階調パッチ）２００ａ〜２００ｃを中間転写ベルト５２０上に形成する（ステップＳ４１）。すなわち、感光体上に形成したテストパッチ２００を感光体５０８から中間転写ベルト５２０上に転写させて担持させる。そして、二次転写前の階調パッチのトナー量Ｐを、二次転写前トナー量検知手段５２７で検出し（ステップＳ４２）、階調パッチを用紙へ転写させ(ステップＳ４３)、
【００６８】
次いで、二次転写残トナー量検知手段５２６によって、転写残トナーのトナー量Ｄを検知する（ステップＳ４４）。階調パッチの形成（Ｓ４１）、トナー量Ｐの検知（Ｓ４２）、用紙への転写（Ｓ４３）、トナー量Ｄの検知（Ｓ４４）を繰り返し、全ての階調パッチのトナー量検知が終了したら（ステップＳ４５）、各階調パッチの転写前トナー量Ｐと転写残トナー量Ｄを比較して、用紙上のトナー残量を求める(ステップＳ４６)。ここでは、転写前トナー量Ｐと転写残トナー量Ｄの差分を用紙上トナー付着量とする。
【００６９】
そして、ステップＳ４６にて算出した用紙上のトナー付着量（トナー残量）に基づいて階調補正用ＬＵＴを変更（補正）する（ステップＳ４７）。
このように、本第３実施形態においては、二次転写手段の接離機構を設けずに、像担持体（中間転写ベルト５２０）上で転写前後のトナー付着量を検知し、それらの結果から用紙上のトナー付着量を算出する。すなわち、像担持体上でトナー量を検知するため、トナー検知センサの校正は像担持体上で実施すれば良く、像担持体の表面状態は、紙に比べて格段に安定しているため、精度よくトナー量を検知することができる。したがって、画像形成装置で使用する紙種にかかわらず、正確に用紙上のトナー付着量を検知することが可能となり、この高精度に検知した用紙上のトナー付着量に基づいて階調補正制御を行うことにより、用紙上での階調再現性を狙いの状態で維持することが可能となり、高品位な出力画像を経時で維持することが実現できる。
【００７０】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トナー量検知手段としては適宜な構成・方式のものを使用可能である。また、階調パッチの階調特性、サイズ、および形状や数なども適宜なものを使用可能である。
【００７１】
また、画像形成装置の各部の構成も任意であり、タンデム式における各色プロセスカートリッジの並び順などは任意である。また、タンデム式に限らず、一つの感光体の周囲に複数の現像装置を配置したものや、リボルバ型現像装置を用いる構成も可能である。また、３色のトナーを用いるフルカラー機や、２色のトナーによる多色機、あるいはモノクロ装置にも本発明を適用することができる。もちろん、画像形成装置としてはプリンタや複写機に限らず、ファクシミリあるいは複数の機能を備える複合機であっても良い。
【符号の説明】
【００７２】
１００          装置本体
１２０          転写ベルト
１０２          プロセスカートリッジ
１０８          感光体（像担持体）
１０１          転写手段
１２７          クリーニング手段
１２６          トナー量検知手段
２００          テストパッチ（階調パッチ）
４０２          階調処理手段
４０４          階調補正用変換ＬＵＴ
４０５          階調補正用変換ＬＵＴ変更手段
４０６          用紙上付着量検知（算出）手段
５２０          中間転写ベルト（像担持体）
５２５          二次転写ローラ（二次転写手段）
５２３          クリーニング手段
５２６          トナー量検知手段
５２７          二次転写前トナー量検知手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２００５−３３１６５８号公報
【図１】
2012093488.tif 000003
【図２】
2012093488.tif 000004
【図３】
2012093488.tif 000005
【図４】
2012093488.tif 000006
【図５】
2012093488.tif 000007
【図６】
2012093488.tif 000008
【図７】
2012093488.tif 000009
【図８】
2012093488.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年4月20日(2011.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2012093488.tif 000011
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2012093488.tif 000012