(57)【要約】【課題】作像パターンを形成する際の画像濃度のバラツキを回避して、現像性最適化条件を決定する上での内部制御を簡単にでき、安定した作像パターンを作成することを可能にした画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー画像が形成される感光体ドラム（３）と、感光体ドラム（３）にトナーを供給する現像ローラ（２０２）を設けた現像装置（２）と、現像ローラ（２０２）により感光体ドラム（３）上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出するフォトセンサ（２０６）と、フォトセンサ（２０６）による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部とを備える画像形成装置（１００）において、制御部（３０１）は、作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の作像パターンのトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー画像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラを設けた現像装置と、前記現像ローラにより前記感光体ドラム上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部とを備える画像形成装置において、
前記制御部は、前記作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の前記作像パターンのトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記作像パターンの形成が開始された位置から所定量経過した位置までの長さは、前記現像ローラの１回転周期の長さに相当す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】
前記制御部は、前記感光体ドラム上に予め設定された複数の作像条件による作像パターンを連続して形成するように制御する機能と、前記複数の作像パターンのトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記感光体ドラム上に予め設定された作像条件による作像パターンと作像しない領域を前記現像ローラの１回転周期内に形成するように制御する機能と、前記作像パターンと前記作像しない領域を複数連続して形成し、複数の作像パターンのトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記作像パターンを前記現像ローラの回転周期の２周期毎に作成するように制御する機能を備えることを特徴とする請求項４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、画像形成装置に係り、電子写真方式によりトナーを用いて画像形成を行う静電複写機、レーザープリンタ及びファクシミリ等の画像形成装置であって、特に、感光体ドラム上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出して、その検出結果に基づきプロセスコントロールを行う画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ及びファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置が知られている。電子写真方式の画像形成装置は、感光体、例えば、感光体ドラムの表面に静電潜像を形成し、現像装置によって感光体ドラムに対してトナーを供給して前記静電潜像を現像し、現像によって感光体ドラムに形成されたトナー像を用紙等のシートに転写して、定着装置によって定着させるようになっている。
【０００３】
このような画像形成装置では、装置周辺の環境条件や使用状態の変化、感光体ドラムや現像剤の疲労などに起因して、画像濃度が変化することがある。
【０００４】
そこで、画像形成装置においては、常に安定した画質が得られるようにするために、例えば、主電源投入時や所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上の印刷を終了した後の待機時などにプロセスコントロールを実行し、その中で画像の濃度を調整する制御を実施している。
【０００５】
従来技術として、例えば、画像形成装置において、複数のトナーパッチ画像を順次形成し、各パッチ画像の濃度に基づいて目標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを決定するように構成したものが開示されている（特許文献１を参照）。
【０００６】
このように構成することで、感光体の表面電位の減衰特性に基づき各現像バイアスに対応する帯電バイアスを設定しながら、感光体ドラム上に複数のトナーパッチ画像を形成しているので、高濃度側および低濃度側で目標濃度を得るために必要な最適現像バイアスを正確に求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１―３５０３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような方法ではトナーパッチ画像の現像電位の間隔によってはトナーパッチ画像の濃度が変化するため、あまり精度の良い高濃度プロコン結果を得ることができないという問題があった。
【０００９】
また、感光体ドラム上のトナーパッチ画像のトナー付着量をセンサで検知する方式においては、現像ローラ（マグローラ）に起因する現像メモリ及び振れによる画像濃度の濃淡差を平均化するために、現像ローラの周期を分散させて作像することが主に行われているが、作像のバラツキがあったり、平均化がずれたり、薄い側の画像の方の濃度が不足するなどの問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、画像形成装置において、作像パターンを形成する際の画像濃度のバラツキを回避して、現像性最適化条件を決定する上での内部制御を簡単にでき、安定した作像パターンを作成することを可能にした画像形成装置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】
【００１１】
上述した課題を解決するための本発明に係る画像形成装置は、次の通りである。
本発明は、トナー画像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラを設けた現像装置と、前記現像ローラにより前記感光体ドラム上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部とを備える画像形成装置において、前記制御部の機能により、前記作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の前記作像パターンのトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明は、前記作像パターンの形成が開始された位置から所定量経過した位置までの長さを、前記現像ローラの１回転周期の長さに相当するものとすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、前記制御部の機能として、前記感光体ドラム上に予め設定された複数の作像条件による作像パターンを連続して形成するように制御する機能と、前記複数の作像パターンのトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、前記制御部の機能として、前記感光体ドラム上に予め設定された作像条件による作像パターンと作像しない領域を前記現像ローラの１回転周期内に形成するように制御する機能と、前記作像パターンと前記作像しない領域を複数連続して形成し、複数の作像パターンのトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、前記制御部の機能として、前記作像パターンを前記現像ローラの回転周期の２周期毎に作成するように制御する機能を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の画像形成装置によれば、トナー画像が形成される感光体ドラムと、前記感光体ドラムにトナーを供給する現像ローラを設けた現像装置と、前記現像ローラにより前記感光体ドラム上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部とを備える画像形成装置において、前記制御部の機能により、前記作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の前記作像パターンのトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うようにしたので、作像パターンを形成する際の現像ローラの現像メモリによる影響や振れによる作像濃度のバラツキを排除して、安定した作像パターンを作成することを可能にして、現像性最適化条件を決定する上での内部制御を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図である。
【図２】前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は前記画像形成装置における画像濃度補正に用いるトナーパッチ画像を検出するフォトセンサを示す説明図、（ｂ）は前記画像形成装置における感光体ドラム素地部を検出するフォトセンサを示す説明図である。
【図４】前記画像形成装置における画像濃度補正に用いる感光体ドラム上に形成されるトナーパッチ画像を簡略的に示す説明図である。
【図５】前記画像形成装置におけるトナーパッチ画像の濃度値と現像電位との関係を示す説明図である。
【図６】前記画像形成装置における高濃度補正の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における画像濃度補正に用いる感光体ドラム上に形成される作像パターンを簡略的に示す説明図である。
【図８】前記画像形成装置における高濃度補正の手順を示すフローチャートである。
【図９】前記フォトセンサの変形例としてカラートナーパッチ画像を検出する拡散反射センサの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は発明を実施する形態の一例であって、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置の全体の構成を示す説明図、図２は前記画像形成装置の電気的構成を示すブロック図、図３（ａ）は第１実施形態の画像形成装置における画像濃度補正に用いるトナーパッチ画像を検出するフォトセンサを示す説明図、（ｂ）は前記画像形成装置における感光体ドラム素地部を検出するフォトセンサを示す説明図である。
【００１９】
第１実施形態は、図１，図２に示すように、トナー画像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３にトナーを供給する現像ローラ２０２を設けた現像装置２と、現像ローラ２０２により感光体ドラム３上に形成されたトナーパッチ画像（作像パターン）のトナー付着量を検出するフォトセンサ（検出手段）２０６と、フォトセンサ２０６による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部３０１とを備える画像形成装置１００において、制御部３０１の構成として、本発明に係る画像形成装置の制御部の構成を採用したものである。
【００２０】
まず、第１実施形態に係る画像形成装置１００の全体構成について説明する。
画像形成装置１００は、図１に示すように、外部から伝達された画像データに応じて、所定の用紙（例えば、記録用紙）に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１１０と、自動原稿処理装置１２０とにより構成されている。
【００２１】
装置本体１１０は、露光ユニット１、現像装置２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１、トナーカートリッジ９８等を有して構成されている。
【００２２】
装置本体１１０の上部に設けられた画像読取り部９０の上側には、原稿が載置される透明ガラスからなるプラテンガラス（原稿載置台）９２が設けられ、そのプラテンガラス９２の上側には自動原稿処理装置１２０が取り付けられている。
【００２３】
自動原稿処理装置１２０は、プラテンガラス９２の上に自動で原稿を搬送する。
また、自動原稿処理装置１２０は、矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、プラテンガラス９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。
【００２４】
画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。
従って、現像装置２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。
【００２５】
帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器を用いても良い。
【００２６】
露光ユニット１は、外部から入力した画像データまたは原稿から読み取って得られた画像データに応じて、帯電された感光体ドラム３を露光することにより、画像データに応じた静電潜像を感光体ドラム３の表面に形成する画像書込み装置であり、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）として構成される。また、露光ユニット１には、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素が配置されている。
【００２７】
また、露光ユニット１としては、上述した構成の他に発光素子をアレイ状に並べた、例えば、ＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる手法も採用できる。
【００２８】
このように構成された露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、感光体ドラム３の表面に画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。
【００２９】
現像装置２は、それぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のトナーにより顕像化するものである。
【００３０】
詳しくは、現像装置２は、トナーが収容される現像槽２０１と、現像槽２０１内に収容されたトナーを感光体ドラム３に供給する現像ローラ２０２とを備え、該現像ローラ２０２によりトナーを感光体ドラム３表面に供給して、感光体ドラム３上に形成された静電潜像を可視像化（現像）するものである。
【００３１】
感光体ドラム３は、円筒状を呈し、露光ユニット１の上方に配設され、その表面がクリーナユニット４によりクリーニングされ、クリーニングされた表面が帯電器５により均一に帯電される。
【００３２】
感光体ドラム３の近傍には、その外周面に近接してフォトセンサ（検出手段）２０６が配置されている。このフォトセンサ２０６は、発光素子にＬＥＤを使用してその反射光を受光する正反射センサであって、感光体ドラム３上に形成されたトナーパッチ画像の画像濃度を検出するものである。
【００３３】
クリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００３４】
感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、無端状の中間転写ベルト（無端ベルト）６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。中間転写ローラ６４は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色に対応して４本設けられている。
【００３５】
中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動するように構成されている。
【００３６】
中間転写ベルト６１は、厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成され、各感光体ドラム３に接触するように設けられている。そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１上に順次重ね合わせて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。
【００３７】
感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。
【００３８】
各中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１に対して感光体ドラム３のトナー像を中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与えるようにされている。詳しくは、中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。
【００３９】
中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。尚、第１実施形態では、転写電極としてローラ形状の中間転写ローラ６４を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。
【００４０】
上述したように、各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化されたトナー像は中間転写ベルト６１上に積層される。積層された画像情報としてのトナー像は、中間転写ベルト６１とともに搬送されて、搬送される用紙と中間転写ベルト６１との接触位置（２次転写位置，所定位置）に移動し、この接触位置に配置されている転写ローラ１０によって用紙上に転写される。
【００４１】
この時、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０とは、所定ニップで互いに圧接されるとともに、転写ローラ１０にはトナー像を用紙に転写させるための２次転写バイアスが印加される。この２次転写バイアスは、トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧である。
【００４２】
上述した転写工程において、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われずに中間転写ベルト６１に残存したトナーは、次工程で形成されるトナー像に対してトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収されるように構成されている。
【００４３】
中間転写ベルトクリーニングユニット６５は、中間転写ベルト６１が搬送される経路上で、中間転写ベルト搬送方向において転写ローラ１０より下流側で感光体ドラム３よりも上流側に設けられている。
【００４４】
中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に接触して中間転写ベルト６１の表面をクリーニングするクリーニング部材としてクリーニングブレード６５ａが具備されている。クリーニングブレード６５ａが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。
【００４５】
給紙カセット８１は、画像形成に使用する用紙を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また、装置本体１１０の外側部には、外側より用紙を供給可能な手差し給紙カセット８２が設けられている。
この手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用する用紙を複数枚積載することができる。装置本体１１０の上方には、印刷済みの用紙をフェイスダウンで集積するための排紙トレイ９１が設けられている。
【００４６】
また、装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２の用紙を転写ローラ１０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１乃至手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１に到る用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ、レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。
【００４７】
搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って設けられている。尚、搬送ローラ１２ｂは、用紙を排紙トレイ９１に排出する排紙ローラとして機能するため、排紙ローラと称する。
【００４８】
ピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
ピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
【００４９】
レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されている用紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端と用紙の先端を合わせるタイミングで用紙を転写ローラ１０に搬送する機能を有している。すなわち、レジストローラ１３によって、搬送される用紙上の所定の位置に中間転写ベルト６１上のトナー像が転写されるように整合される。
【００５０】
定着ユニット７は、定着ローラ７０として１対のヒートローラ７１と加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、用紙を挟んで回転搬送するようになっている。
【００５１】
ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、対向して配置されて、ヒートローラ７１と加圧ローラ７２との圧接箇所には、定着ニップ部が形成されている。
【００５２】
ヒートローラ７１は、所定の定着温度となるように制御部（図示せず）によって温度制御される。また、ヒートローラ７１は、加圧ローラ７２とともにトナーを用紙に熱圧着することにより、用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、用紙に対して熱定着させる機能を有している。また、ヒートローラ７１には、図１に示すように、ヒートローラ７１を外部から定着するための外部定着ベルト７３が設けられている。
【００５３】
次に、第１実施形態の画像形成装置１００の制御系についてブロック図を参照して詳細に説明する。
【００５４】
画像形成装置１００は、図２に示すように、例えば、スキャナ、プリンタ及び周辺機器とを備えた複合機であり、電気的構成として、画像形成装置１００の動作を制御する制御部（制御手段）３０１、記憶部３０２、表示部３０３、入力部３０４、ネットワーク回線を介してＰＣ等とＬＡＮ接続等を行う通信部３０５、演算部３０６、原稿画像を読み取る読取部３０７、読み取った原稿画像を適正な電気信号に変換して画像データを生成する画像処理部３０８、生成された画像データをトナーを用いて顕像化して、転写紙に画像を形成する画像形成部３０９、画像形成部３０９で顕像化された転写紙に加熱定着して固定する定着部３１０、後処理装置であるフィニッシャーやソーターなどの周辺機器を制御する周辺機器制御部３１１とを備えている。
【００５５】
制御部３０１には、画像形成装置１００の上面に配置される操作パネル（表示部３０３、入力部３０４）を介する印刷指令、画像形成装置１００内部の各所に配置される図示しない各種センサなどからの検知結果、図示しない外部機器（USBメモリ、LAN）を介して入力される画像情報、画像形成装置１００内部の各装置の動作を制御するための各種設定値およびデータテーブル、及び各種制御を実行するためのプログラムなどが入力可能となっている。
【００５６】
記憶部３０２には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、リードオンリィメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが挙げられる。外部機器には、画像情報の形成または取得が可能であり、かつ画像形成装置に電気的に接続可能な電気・電子機器を使用でき、たとえば、コンピュータ、デジタルカメラなどが挙げられる。
【００５７】
演算部３０６は、記憶部３０２に記憶される各種データ（印刷指令、検知結果、画像情報など）および各種制御を実施するためのプログラムを取り出し、各種検知および／または判定を行う。制御部３０１は、演算部３０６における各種判定結果、演算結果などに応じて該当装置に制御信号を送付し、動作制御を行う。
【００５８】
制御部３０１および演算部３０６は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ、Central Processing Unit）を備えるマイクロコンピュータ、マイクロプロセッサなどによって実現される処理回路である。本発明に係る制御手段は、記憶部３０２、演算部３０６および制御部３０１とともに主電源を含む。この主電源は、制御手段だけでなく、画像形成装置１００内部における各装置にも電力を供給する。
【００５９】
第１実施形態では、制御部３０１は、画像の高濃度補正を実行する際に、感光体ドラム３上に作像パターンとして予め設定された複数の作像条件によるトナーパッチ画像を連続して形成するように制御する機能と、前記複数のトナーパッチ画像のトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えている。そして、前記作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の前記トナーパッチ画像のトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行う。
【００６０】
高濃度補正は、感光体ドラム３及び現像剤のライフ及び環境等における飽和濃度変化を補正するものである。そして、その処理は、感光体ドラム３上のベタトナーパッチ画像のトナー濃度をフォトセンサ２０６により検出して、その検出結果に基づき現像バイアス電圧とグリッドバイアス電圧を制御する。
【００６１】
フォトセンサ２０６は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子２０６ａと受光素子２０６ｂとを備え、発光素子にＬＥＤを用いてその反射光を受光してトナー付着量を検出する正反射センサである。そして、フォトセンサ２０６は、作像パターン（トナーパッチ画像）Ｋと感光体ドラム３の素地部（作像されていない領域）３Ｓの比率計算を行い、感光体ドラム３の素地部３Ｓに対する正反射光量の変化によってトナー濃度を検出する。また、フォトセンサ２０６は、感光体ドラム３の素地部３Ｓにてセンサキャリブレーションを実行する。
【００６２】
次に、第１実施形態の画像形成装置１００による特徴的な作像パターンを用いた高濃度補正について説明する。
図４は第１実施形態の画像形成装置における画像濃度補正に用いる感光体ドラム上に形成される作像パターンを簡略的に示す説明図、図５は前記画像形成装置におけるトナーパッチ画像の濃度値と現像電位との関係を示す説明図である。
【００６３】
第１実施形態の画像形成装置１００では、予め設定された複数の作像条件（すなわち、現像バイアス電位）に基づき複数のトナーパッチ画像を連続して形成した作像パターンを感光体ドラム３上に形成する。
【００６４】
なお、第１実施形態では、感光体ドラム３の直径をφ３０（ｍｍ）、現像ローラ２０２の直径をφ１８（ｍｍ）としている。そして、現像ローラ２０２から感光体ドラム３に対してトナーを安定して供給するために、現像ローラ２０２の周速度と感光体ドラム３の周速度の比率（Ｋ値）を約１．６４としている。すなわち、現像ローラ２０２は感光体ドラム３に対して約１．６４倍の周速度で回転するようにされている。
つまり、現像ローラ２０２の１回転の周長Ｌは見かけ上、
Ｌ＝（φ１８（ｍｍ）×π）／１．６４≒３４．５（ｍｍ）
となる。
【００６５】
作像パターンＫは、図４に示すように、感光体ドラム３上において、素地部３Ｓを所定量とった後に、予め設定された４つの作像条件に基づくトナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を連続して形成したものである。
【００６６】
第１実施形態では、図４に示すように、トナーパッチ画像Ｋ１には、捨て部分Ｋ１１と濃度検出部Ｋ１２が形成され、トナーパッチ画像Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４には、電圧切換部Ｋ２１，Ｋ３１，Ｋ３１，Ｋ４１と濃度検出部Ｋ２２，Ｋ３２，Ｋ４２とがそれぞれ形成されている。
【００６７】
具体的には、作像パターンＫは、図４に示すように、感光体ドラム３上において、ドラムセンタＣＬ１から２５．５（ｍｍ）オフセットした位置をパッチセンタＣＬ２として、最初に素地部３Ｓを３４（ｍｍ）とった後、連続してトナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４が画像幅１５（ｍｍ）、画像長Ａ（ｍｍ）で形成される。作像パターンＫの画像長Ａは、トナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の画像長を合計した長さとなる。
【００６８】
トナーパッチ画像Ｋ１は、捨て部分Ｋ１１が３４（ｍｍ）、濃度検出部Ｋ１２が１８．７１（ｍｍ）で形成され、トナーパッチ画像Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４は、それぞれ電圧切換部Ｋ２１，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ４１が１２．７５（ｍｍ）、電圧切換部Ｋ２１，Ｋ３１，Ｋ３２，Ｋ４１が１８．７１（ｍｍ）で形成されている。
【００６９】
トナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４のトナー濃度の検出は、それぞれの濃度検出部Ｋ１２，Ｋ２２，Ｋ３２，Ｋ４２の画像をフォトセンサ２０６により計測して、トナーパッチ画像毎に濃度値ＩＤｋｓ１，ＩＤｋｓ２，ＩＤｋｓ３，ＩＤｋｓ４として検出する。
【００７０】
そして、各トナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の濃度値ＩＤｋｓ１，ＩＤｋｓ２，ＩＤｋｓ３，ＩＤｋｓ４のデータを、換算式によりトナー付着量ＡＤｋ１，ＡＤｋ２，ＡＤｋ３，ＡＤｋ４に変換する。
【００７１】
そして、図５に示すように、各トナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の予め設定された現像バイアス電圧ＰＡＤｋ１，ＰＡＤｋ２，ＰＡＤｋ３，ＰＡＤｋ４をＸ値とし、トナー付着量ＡＤｋ１，ＡＤｋ２，ＡＤｋ３，ＡＤｋ４をＹ値として、最小二乗近似法により１次近似式（１）（Ｙ＝ａＸ＋ｂ）を算出する。
【００７２】
この１次近似式（１）より、目標トナー付着量（ＳＴＤＡＤｋ）が得られる現像バイアス電圧（ＰＡＤＶＳ）を求めることができる。
【００７３】
第１実施形態では、作像パターンＫのトナー付着量を検出する際に、始めに素地部３Ｓを形成して、最初のトナーパッチ画像Ｋ１において捨て部分Ｋ１１を設けて、それ以降の画像領域（濃度検出部）のトナー付着量を検出するようにしたので、現像ローラ２０２の現像メモリによる影響を排除した安定した作像パターンにより、目標トナー付着量が得られる現像バイアス電圧を正確に求めることができる。
【００７４】
次に、第１実施形態の画像形成装置１００による特徴的な高濃度補正を行う手順についてフローチャートに沿って説明する。
図６は第１実施形態の画像形成装置における高濃度補正の手順を示すフローチャートである。
【００７５】
画像形成装置１００において、高濃度補正いわゆるプロセスコントロールを行う場合は、図６に示すように、制御部３０１により設定制御される。
【００７６】
第１実施形態の画像形成装置１００では、図６に示すように、ステップＳ１において、高濃度補正が実施されたと判断された場合は、予め設定された現像バイアス電圧により複数のトナーパッチ画像を連続して形成した作像パターンを感光体ドラム３上に形成する（ステップＳ２）。
【００７７】
ステップＳ２では、図４に示すように、感光体ドラム３上において素地部３Ｓを３７（ｍｍ）とった後にトナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を連続して形成した作像パターンＫが形成される。具体的には、トナーパッチ画像Ｋ１として捨て部分Ｋ１１と濃度検出部Ｋ１２が形成され、連続してトナーパッチ画像Ｋ２として電圧切換部Ｋ２１と濃度検出部Ｋ２２が形成され、以下同様にトナーパッチ画像Ｋ３，Ｋ４が連続して形成される。
【００７８】
そして、トナー画像濃度の検出手段であるフォトセンサ２０６によりトナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の画像濃度が検出される（ステップＳ３）。
【００７９】
ステップＳ３では、図４に示すように、トナーパッチ画像Ｋ１の形成が開始された位置から３４（ｍｍ）経過した位置までを捨て部分Ｋ１１としている。この捨て部分Ｋ１１の長さは、現像ローラ２０２の１回転周期の長さに相当するようにされている。そして、捨て部分Ｋ１１を経過した後に濃度検出部Ｋ１２においてトナーパッチ画像の画像濃度の検出を行う。以下、トナーパッチ画像Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４において、それぞれ電圧切換部Ｋ２１，Ｋ３１，Ｋ４１を経過した後に濃度検出部Ｋ２２，Ｋ３２，Ｋ４２において作像パターンの画像濃度の検出を行う。
【００８０】
そして、演算部３０６において、フォトセンサ２０６により検出された画像濃度とその現像電位に基づいて近似式が求められる（ステップＳ４）。
【００８１】
そして、その近似式に基づき目標画像濃度を得るための現像電位が算出されて（ステップＳ５）高濃度補正を終了する。
【００８２】
以上のように構成したので、第１実施形態によれば、画像形成装置１００において、制御部３０１の機能として、感光体ドラム３上に予め設定された複数の作像条件によるトナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を連続して形成した作像パターンＫを形成するように制御する機能と、トナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４のトナー付着量を検出するように制御する機能とを備え、トナーパッチ画像Ｋ１の形成開始位置から捨て部分Ｋ１１（３４（ｍｍ））を経過した位置以降のトナーパッチ画像Ｋ１のトナー付着量の検出結果とそれ以降のトナーパッチ画像Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４のトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うようにしたので、作像パターンＫを形成する際の現像ローラ２０２の現像メモリによる影響や振れによる作像濃度のバラツキを排除して、安定した作像パターンを作成することを可能にして、現像性最適化条件を決定する上での内部制御を簡単にすることができる。
【００８３】
具体的には、第１実施形態では、作像パターンＫにおいては、トナーパッチ画像Ｋ１の捨て部分Ｋ１１の長さを３４（ｍｍ）として現像ローラ２０２のほぼ１回転周期の長さとすることで、現像ローラ２０２の現像メモリによる影響を排除し、トナーパッチ画像Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の長さを３１．５（ｍｍ）、濃度検出部Ｋ１２，Ｋ２２，Ｋ３２，Ｋ４２の長さを１２．７５（ｍｍ）として、現像ローラ２０２の１回転周期毎に濃度検出部を形成することで、現像ローラ２０２の回転の振れによる１回転における作像濃度のバラツキを排除して、安定した作像パターンを作成することができる。
【００８４】
なお、第１実施形態におけるトナーパッチ画像Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４の形状（幅、長さ）や素地部３Ｓの長さは上述した数値に限定されるものではなく、感光体ドラム３や現像ローラ２０２の大きさに応じて適宜設定されるものである。
【００８５】
（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図７は本発明の第２実施形態に係る画像形成装置における画像濃度補正に用いる感光体ドラム上に形成される作像パターンを簡略的に示す説明図である。
なお、第２実施形態における画像形成装置は、プロセスコントロールを実施する制御部の構成を除き、第１実施形態の画像形成装置１００と同様の構成および機能を備えるものであって、構成を同一とするものは同一の符号を付することで説明を省略する。
【００８６】
第２実施形態は、図１，図２に示すように、トナー画像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３にトナーを供給する現像ローラ２０２を設けた現像装置２と、現像ローラ２０２により感光体ドラム３上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出するフォトセンサ（検出手段）２０６と、フォトセンサ２０６による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部３０１とを備える画像形成装置２００において、制御部１３０１の構成として、画像の高濃度補正を実行する際に、感光体ドラム３上に予め設定された作像条件による作像パターンと作像しない領域を現像ローラ２０２の１回転周期内に形成するように制御する機能と、前記作像パターンを複数連続して形成し、複数の作像パターンのトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えることを特徴とするものである。そして、前記作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の前記作像パターンのトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行う。
【００８７】
高濃度補正は、第１実施形態の画像形成装置１００と同様に実行処理されるため、第１実施形態の説明を参照するものとする。
【００８８】
次に、第２実施形態の画像形成装置２００による特徴的な作像パターンを用いた高濃度補正について説明する。
図７は第２実施形態の画像形成装置における画像濃度補正に用いる感光体ドラム上に形成される作像パターンを簡略的に示す説明図である。
【００８９】
第２実施形態の画像形成装置２００では、予め設定された複数の作像条件（すなわち、現像バイアス電位）に基づき複数の作像パターンを連続して感光体ドラム３上に形成する。
【００９０】
なお、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、感光体ドラム３の直径をφ３０（ｍｍ）、現像ローラ２０２の直径をφ１８（ｍｍ）としている。そして、現像ローラ２０２の周速度と感光体ドラム３の周速度の比率（Ｋ値）を約１．６４としている。
【００９１】
作像パターンＫ１００は、図７に示すように、感光体ドラム３上において、素地部３Ｓ０を所定量とった後に、予め設定された５つの作像条件に基づくトナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５を素地部３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４を挟んで連続して形成したものである。
【００９２】
具体的には、トナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５は、図７に示すように、感光体ドラム３上において、ドラムセンタＣＬ１から２５．５（ｍｍ）オフセットした位置をパッチセンタＣＬ２として画像幅１５（ｍｍ）、画像長Ａ（ｍｍ）として形成されている。第２実施形態では、トナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５の画像長Ａは、それぞれ１８．７１（ｍｍ）で形成されている。
【００９３】
また、トナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４は、それぞれ素地部３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４を加えて３４（ｍｍ）ピッチで連続して形成されている。すなわち、第２実施形態では、それぞれのトナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４と素地部３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４を現像ローラ２０２の１回転周期（３４．５（ｍｍ））内にそれぞれ形成するようにされている。
【００９４】
次に、第２実施形態の画像形成装置２００による特徴的な高濃度補正を行う手順についてフローチャートに沿って説明する。
図８は第２実施形態の画像形成装置における高濃度補正の手順を示すフローチャートである。
【００９５】
画像形成装置２００において、高濃度補正いわゆるプロセスコントロールを行う場合は、図８に示すように、制御部１３０１により設定制御される。
【００９６】
第２実施形態の画像形成装置２００では、図８に示すように、ステップＳ１０１において、高濃度補正が実施されたと判断された場合は、予め設定された現像バイアス電圧により複数のトナーパッチ画像を感光体ドラム３上に形成する（ステップＳ１０２）。
【００９７】
ステップＳ１０２では、図７に示すように、感光体ドラム３上において素地部３Ｓ０を３７（ｍｍ）とった後にトナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５が素地部３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４を挟んで連続して形成される。
【００９８】
そして、トナー画像濃度検出手段であるフォトセンサ２０６により複数のトナーパッチ画像Ｋ１０２，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５の画像濃度が検出される（ステップＳ１０３）。このとき、素地部のデータとして素地部３Ｓ０のデータのみを使用して、トナーパッチ画像と感光体ドラム３の素地部の正反射量の変化によってトナー濃度が算出される。
【００９９】
そして、演算部３０６において、フォトセンサ２０６により検出された画像濃度とその現像電位に基づいて近似式が求められる（ステップＳ１０４）。
【０１００】
そして、その近似式に基づき目標画像濃度を得るための現像電位が算出されて（ステップＳ１０５）高濃度補正を終了する。
【０１０１】
以上のように構成したので、第２実施形態によれば、画像形成装置２００において、制御部１３０１の機能として、感光体ドラム３上に予め設定された複数の作像条件によるトナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５と素地部３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４を連続して形成するように制御する機能と、トナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５のトナー付着量を検出するように制御する機能とを備え、トナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５のトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うようにしたので、作像パターンＫ１００を形成する際の現像ローラ２０２の現像メモリによる影響や振れによる作像濃度のバラツキを排除して、安定した作像パターンを作成することを可能にして、現像性最適化条件を決定する上での内部制御を簡単にすることができる。
【０１０２】
具体的には、第２実施形態では、作像パターンＫ１００において、トナーパッチ画像と素地部の長さの合計を３４（ｍｍ）として現像ローラ２０２のほぼ１回転周期の長さとするようにトナーパッチ画像を形成したので、現像ローラ２０２の現像メモリによる影響を無くし、現像ローラ２０２の回転の振れによる１回転における作像濃度のバラツキを排除して、安定した作像パターンを作成することができる。
【０１０３】
なお、第２実施形態では、トナーパッチ画像と素地部の長さの合計を３４（ｍｍ）として現像ローラ２０２のほぼ１回転周期内にトナーパッチ画像を形成しているが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、例えば、トナーパッチ画像を現像ローラ２０２の回転周期の２周期毎に作成するようにしてもよい。
【０１０４】
また、第２実施形態におけるトナーパッチ画像Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３，Ｋ１０４，Ｋ１０５の形状（幅、長さ）や素地部３Ｓ０，３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４の長さは上述した数値に限定されるものではなく、感光体ドラム３や現像ローラ２０２の大きさに応じて適宜設定されるものである。
【０１０５】
（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態について説明する。
なお、第３実施形態における画像形成装置は、プロセスコントロールを実施する制御部の構成を除き、第２実施形態の画像形成装置２００と同様の構成および機能を備えるものであって、構成を同一とするものは同一の符号を付することで説明を省略する。
【０１０６】
第３実施形態は、図１，図２に示すように、トナー画像が形成される感光体ドラム３と、感光体ドラム３にトナーを供給する現像ローラ２０２を設けた現像装置２と、現像ローラ２０２により感光体ドラム３上に形成された作像パターンのトナー付着量を検出するフォトセンサ（検出手段）２０６と、フォトセンサ２０６による検出結果に基づきプロセスコントロールを行う制御部３０１とを備える画像形成装置３００において、制御部２３０１の構成として、画像の高濃度補正を実行する際に、感光体ドラム３上に作像パターンとして予め設定された複数の作像条件によるトナーパッチ画像を連続して形成するように制御する機能と、前記複数のトナーパッチ画像のトナー付着量を検出するように制御する機能とを備えることを特徴とするものである。そして、前記作像パターンの形成開始位置から所定量経過した位置以降の前記トナーパッチ画像のトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行う。
【０１０７】
第３実施形態では、高濃度補正は、中間転写ベルト６１に転写されたトナーパッチ画像のトナー濃度を図視しないフォトセンサにより検出して、その検出結果に基づき現像バイアス電圧とグリッドバイアス電圧を制御する。
【０１０８】
第３実施形態で用いるフォトセンサは、第２実施形態で用いるフォトセンサ２０６と同様な構成と作用により中間転写ベルト６１に転写されたトナーパッチ画像のトナー付着量を検出するものである。
【０１０９】
以上のように構成することで、第３実施形態の画像形成装置３００によれば、感光体ドラム３上に形成された第２実施形態と同様に形成された作像パターンを中間転写ベルト６１に転写して、中間転写ベルト６１上のトナーパッチ画像のトナー付着量の検出結果を用いてプロセスコントロールを行うようにしたので、第２実施形態と同様に、作像パターンを形成する際の現像ローラ２０２の現像メモリによる影響や振れによる作像濃度のバラツキを排除して、安定した作像パターンを作成することを可能にして、現像性最適化条件を決定する上での内部制御を簡単にすることができる。
【０１１０】
なお、上述した実施形態では、図３（ａ）に示すように、高濃度補正を行うために、トナーパッチ画像としてベタトナーパッチ画像を形成し、検出手段として正反射センサであるフォトセンサ２０６を採用しているが、本発明は、この構成に限定されるものではなく、例えば、カラー画像に対応するために、図９に示すように、トナーパッチ画像としてカラートナーパッチ画像Ｋ２００を形成し、検出手段の構成として、発光素子３０６ａと正反射用の受光素子３０６ｂに加えて拡散した反射光を検出する受光素子３０６ｃを備えた拡散反射センサ３０６を採用するであってもよい。
【０１１１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態及びその他の例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態において開示された各技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１２】
例えば、上述した実施形態では、カラー用の画像形成装置（複合機、プリンタなど）に本発明が適用されているが、トナーを用いて電子写真方式により画像形成を行うものであれば、モノクロ用の画像形成装置等のその他の画像形成装置に本発明を適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
２  現像装置
３  感光体ドラム
３Ｓ，３Ｓ０，３Ｓ１，３Ｓ２，３Ｓ３，３Ｓ４  素地部
６１  中間転写ベルト
１００，２００，３００  画像形成装置
２０２  現像ローラ
２０６  フォトセンサ（検出手段）
２０６ａ  発光素子
２０６ｂ  受光素子
３０１，１３０１，２３０１  制御部
３０６  拡散反射センサ（検出手段）
３０６ａ  発光素子
３０６ｂ，３０６ｃ  受光素子
Ｋ，Ｋ１００  作像パターン
Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，
Ｋ１０１，Ｋ１０２，Ｋ１０３
Ｋ１０４，Ｋ１０５  トナーパッチ画像（作像パターン）
Ｋ１１  捨て部分（トナーパッチ画像）
Ｋ１２，Ｋ２２，Ｋ３２，Ｋ４２  濃度検出部（トナーパッチ画像）
Ｋ２１，Ｋ３１，Ｋ３１，Ｋ４１  電圧切換部（トナーパッチ画像）
Ｋ２００  カラートナーパッチ画像（トナーパッチ画像）
【図１】
2016045447.tif 000003
【図２】
2016045447.tif 000004
【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】
2016045447.tif 000009
【図８】
2016045447.tif 000010
【図９】
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