(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された画像信号に基づいて複数色のトナーからなるカラートナー像を形成し、該カラートナー像を最終的に所定の記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着されたカラートナー像からなるカラー画像を形成する画像形成装置において、
入力された画像信号に基づくカラートナー像とともに、前記記録媒体上に定着される濃度測定用の所定色の基準トナー像を含む、色が異なる複数の基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段と、
前記基準トナー像形成手段により形成された複数の基準トナー像の濃度を、該複数の基準トナー像が記録媒体上に転写されないで測定する第１の濃度測定手段と、
前記基準トナー像形成手段により形成され前記記録媒体上に定着された後の所定色の基準トナー像の濃度を測定する第２の濃度測定手段と、
前記第１の濃度測定手段で得られた濃度測定結果に基づくとともに、前記所定色の基準トナー像についての、前記第１の濃度測定手段と前記第２の濃度測定手段との双方での濃度測定結果の相違を該所定色以外の色にも反映させて、入力された画像信号に基づいて最終的に記録媒体上にカラー画像を形成する画像形成条件を複数色について制御する制御手段とを備え、
この画像形成装置は、イエロー色のトナーを含む複数色のトナーからなるカラートナー像を形成するものであって、
前記基準トナー像形成手段は、入力された画像信号に基づくカラートナー像とともに定着される基準トナー像としてイエロー色のトナーからなる基準トナー像を形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
入力された画像信号に基づいて複数色のトナーからなるカラートナー像を形成し、該カラートナー像を最終的に所定の記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着されたカラートナー像からなるカラー画像を形成する画像形成装置において、
入力された画像信号に基づくカラートナー像とともに、前記記録媒体上に定着される濃度測定用の所定色の基準トナー像を含む、色が異なる複数の基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段と、
前記基準トナー像形成手段により形成された複数の基準トナー像の濃度を、該複数の基準トナー像が記録媒体上に転写されないで測定する第１の濃度測定手段と、
前記基準トナー像形成手段により形成され前記記録媒体上に定着された後の所定色の基準トナー像の濃度を測定する第２の濃度測定手段と、
前記第１の濃度測定手段で得られた濃度測定結果に基づくとともに、前記所定色の基準トナー像についての、前記第１の濃度測定手段と前記第２の濃度測定手段との双方での濃度測定結果の相違を該所定色以外の色にも反映させて、入力された画像信号に基づいて最終的に記録媒体上にカラー画像を形成する画像形成条件を複数色について制御する制御手段とを備え、
前記基準トナー像形成手段は、一辺が１ｍｍ以下の寸法の基準トナー像を形成するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、未定着トナー像および定着トナー像の濃度を測定し、画像を形成する画像形成条件を制御する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、コンピュータネットワーク技術の進展により、画像出力端末としてのプリンタが急速に普及するとともに、近年では、出力画像カラー化の進展に伴い、カラー複写機やカラープリンタなどのカラー画像形成装置の画質の安定性向上や、カラー画像形成装置相互間におけるカラー画質の均一化の要求が高まり、機差によらない高度な安定性が求められている。
【０００３】
しかし、電子写真方式の画像形成装置は、装置の置かれた環境の変化や感光体・現像剤の経時劣化などにより画像再現性が変動するので、初期設定のままでは、そのような高い要求値をみたすことができない。そこで、画像の濃度をモニターすることにより画像形成条件を制御し、画像濃度を所望の濃度に保つプロセス制御方式が広く行われている。
【０００４】
このプロセス制御方式は、濃度制御用パッチを形成し、その濃度を測定することにより出力される画像の濃度再現状態を検知するとともに目標濃度との差分を求め、あらかじめテーブル化等された補正量に基づいて画像形成条件の最適化を図るものである。
【０００５】
基準トナー像の濃度測定にあたっては、発光ダイオード等を照明光源として所定の測定領域に照射し、その測定領域を通過する基準トナー像の面積ないしはトナー量に応じて変化する、その測定領域からの正反射光や拡散反射光を、フォトダイオード等の受光センサで受光して変換された電気信号を出力する方法が一般的に用いられている。基準トナー像の大きさは、濃度測定に用いる光源からの照射光強度が、中心部が高く周辺が低くなるという傾向があるので、測定精度の観点から一辺の長さを２０ｍｍから４０ｍｍ程度の大きさに形成するのが一般的である。また、濃度再現状態をモニタする時点としては、現像後で未定着なトナー像濃度パッチの段階、あるいは定着後でプリントされた画像濃度パッチの段階が採られる。
【０００６】
特開平４−１９３５７６号公報には、転写後の未定着なトナー像濃度をモニターし、そのモニター結果に基づいて画像形成条件を制御する技術が開示されている。
【０００７】
未定着なトナー像濃度パッチが用いられるのは、最終状態の画像濃度と相関関係がある上、画像形成装置上に容易に形成して頻繁に測定ができるためであるが、カラー画像は、定着時の条件によっても画質が大きく左右されるので、画像濃度パッチを用いた最終状態の画像濃度に基づいてプロセス制御を行う場合に較べると画像濃度再現性には限界がある。
【０００８】
そこで、転写時や定着時に生じる濃度変動を含んだ、ユーザが手にする最終状態の画像をモニタすることにより、画質を正確に把握する技術が提案されている。
【０００９】
例えば、特開昭６２−２９６６６９号公報や特開昭６３−１８５２７９号公報、特開平５−１９９４０７号公報などには、テストシートに濃度測定用パッチの定着画像を出力して、装置本体に組み込まれた画像読み取り部を利用して、定着後の画像濃度をモニタする技術が開示されている。
【００１０】
濃度測定用パッチの大きさは、一辺の長さが２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度の大きさが必要となり、ユーザの出力画像上に形成させることが困難である。そこで、専用シート上に濃度測定用パッチを形成させて、出力された専用シートを、ユーザー自身が画像形成装置の画像読取部に移す作業を行なわねばならないという煩わしさがある。また、プリンタなど、画像読取部を備えていない画像形成装置では、この技術を用いることができない。
【００１１】
特開平１０−６３０４８号公報には、未定着なトナー像濃度パッチ測定と定着後の画像濃度パッチ測定とを併用し、環境条件のモニター結果により画像品質が許容範囲を越えるおそれがある場合には、画像濃度パッチをテストシート上に形成し、その濃度測定結果に基づいて、未定着なトナー像濃度測定手段の感度を調整する技術が開示されている。
【００１２】
また、特開平１１−２１８９７３号公報には、所定の内臓パターンを作成し、ＡＤＣセンサで濃度測定し、内臓パターンの出力画像を画像読み取り部（ＩＩＴ）で読み取って、ＡＤＣセンサの測定値を補正する技術が開示されている。
【００１３】
しかしながら、特開平１０−６３０４８号公報や特開平１１−２１８９７３号公報に開示された技術では、頻繁に出力する必要がないとはいえ、依然としてテストシートを出力させる必要があり、その分生産性が低下するという問題点がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情に鑑み、濃度測定用に専用シートを出力させることなく、定着後の画像濃度測定用パッチの濃度を測定し、その測定結果を未定着状態の濃度測定用パッチの濃度測定結果に反映させて画像形成条件を制御することにより高画質画像が得られる画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の画像形成装置は、入力された画像信号に基づいて複数色の粉体トナーからなるカラートナー像を形成し、該カラートナー像を最終的に所定の記録媒体上に定着することにより、該記録媒体上に定着されたカラートナー像からなるカラー画像を形成する画像形成装置において、
入力された画像信号に基づくカラートナー像とともに、上前記記録媒体上に定着される濃度測定用の所定色の基準トナー像を含む、色が異なる複数の基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段と、
上記基準トナー像形成手段により形成された複数の基準トナー像の濃度を、該複数の基準トナー像が粉体トナーの状態にある段階で測定する第１の濃度測定手段と、
上記基準トナー像形成手段により形成され上記記録媒体上に定着された後の所定色の基準トナー像の濃度を測定する第２の濃度測定手段と、
上記第１の濃度測定手段で得られた濃度測定結果に基づくとともに、上記所定色の基準トナー像についての、上記第１の濃度測定手段と上記第２の濃度測定手段との双方での濃度測定結果の相違を該所定色以外の色にも反映させて、入力された画像信号に基づいて最終的に記録媒体上にカラー画像を形成する画像形成条件を複数色について制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
ここで、この画像形成装置は、イエロー色の粉体トナーを含む複数色の粉体トナーからなるカラートナー像を形成するものであって、
上記基準トナー像形成手段は、入力された画像信号に基づくカラートナー像とともに定着される基準トナー像としてイエロー色のトナーからなる基準トナー像を形成するものであることが好ましい。
【００１７】
また、上記第１の濃度測定手段および上記第２の濃度測定手段は、いずれも、基準トナー像に測定光を照射する光源と、上記基準トナー像を結像する結像光学系と、上記光源から発せられた測定光が上記基準トナー像で反射することにより得られた反射光を上記光学系を介在させて受光する光センサとを備えたものであることが好ましい。
【００１８】
さらに、上記基準トナー像形成手段は、一辺が１ｍｍ以下の寸法の基準トナー像を形成するものであることも好ましい態様である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００２１】
図１において、画像形成装置は、画像が記録された原稿から画像を読み取り、ＲＧＢの画像信号を得る画像読取部、読み取ったＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）色の画像信号を処理するとともに、色変換されたＫ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンダ）色の画像信号を得る画像処理部と、用紙上に画像信号に基づくＫＣＹＭ色からなるフルカラーの画像を形成する画像出力部（ＩＯＴ）により構成されているが、ここでは、画像読取部および画像処理部は省略され、ＩＯＴが示されている。
【００２２】
このＩＯＴは、矢印Ａ方向に回転してトナー像が形成される感光体１と、感光体１の表面を均一に帯電するスコロトロン帯電器２と、帯電された感光体１表面をＫＣＹＭの画像信号に基づき変調された露光光により露光して感光体１上に静電潜像を形成するレーザ出力部（ＲＯＳ）３と、感光体１上の静電潜像をＫＣＹＭ各色のトナーで順次現像して感光体１上に各色のトナー像を形成するイエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、黒現像器４Ｋを含むロータリー式現像器４とを備えている。また、感光体１上の各色のトナー像を一旦転写させる中間転写ベルト１３と、感光体１上の各色のトナー像を中間転写ベルト１３上に転写させる１次転写器５ａと、中間転写ベルト１３上に順次重ね合された４色のトナー像を用紙Ｐに再転写させる２次転写器５ｂと、用紙Ｐに転写された４色のトナー像を定着する定着器６とを備え、さらに用紙Ｐを収納する用紙トレイ７と、中間転写ベルト１３上に転写した後の感光体１表面をクリーニングするクリーナ８ａと、用紙Ｐに転写した後の中間転写ベルト１３表面をクリーニングするクリーナ８ｂと、感光体１表面の残留電荷を除去する除電器９とを備えている。また、プロセス制御を行うために図示しない出力画像濃度を制御する制御部を備えており、制御部は、用紙上に、入力された画像信号に基づくカラートナー像とともに定着されるＹ色の校正用基準パターンを含む、色が異なる複数の制御用基準パターンを形成する形成手段（本発明の基準トナー像形成手段に相当する。）を有する。制御用基準パターンは、中間転写ベルト上のインタイメージに、ＹＭＣＫ各色毎に濃度が異なる２種類のパターンが形成される。また、校正用基準パターンは、出力される用紙の余白部に濃度が異なる２種類のパターンが形成される。これらの基準パターンの濃度は、１次転写器５ａと２次転写器５ｂとの間の測定位置に備える濃度センサ１０、および定着器６の下流に備える定着濃度センサ１１で測定される。
【００２３】
ここで、本実施形態では濃度が異なる２種類の基準パターンを形成しているが、必ずしも２種類にする必要はなく、１種類であっても、また３種類以上であってもよいが、濃度階調によって画像形成条件が非線形である場合には、少なくとも２種類の基準パターンを形成することが好ましい。また、校正用基準パターンは、視認が困難であって、各色トナーと定着特性に相関性があるものであれば、必ずしもＹ色である必要はない。
【００２４】
次に、図１を参照しながらこの画像形成装置における画像形成動作について説明する。
【００２５】
先ず、画像読取部（図示せず）で原稿から読み取られたＲＧＢの入力画像信号、あるいは外部のコンピュータ（図示せず）などで作成されたＲＧＢの入力画像信号は画像処理部（図示せず）に入力され、適切な画像処理が行われる。こうして得られたＫＣＹＭの画像信号は各色毎に分解されレーザ出力部（ＲＯＳ）３に入力され、レーザ光線Ｒをそれぞれの画像信号に基づき変調する。こうして、入力画像信号によって変調されたレーザ光線Ｒが、スコロトロン帯電器２により一様に帯電された感光体１表面にラスタ照射されると、感光体１上には各色の入力画像信号に対応した静電潜像が形成される。
【００２６】
次いて、各色の入力画像信号に対応して形成された静電潜像に対向する位置に、ロータリー式現像器４が回転し、静電潜像は、その色に対応する現像器によりトナー現像されるので、感光体１上には各色のトナー像が形成される。感光体１上の各色のトナー像は、１次転写器５ａによりその都度中間転写ベルト１３上に一旦転写される。中間転写ベルト１３上にトナー像を一旦転写した感光体１は、表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーナ８によりクリーニングされ、残留電荷が除電器９により除去される。以上の動作がＹＭＣＫの順に行われ、中間転写ベルト上には４色のトナー像が重ね合わされる。この４色のトナー像は、用紙トレイ７から供給されて感光体１と２次転写器５ｂとのニップ部に運ばれてきた用紙Ｐ上に転写される。
【００２７】
用紙Ｐ上に転写されたトナー像は、定着器６によって定着され、用紙上には所望のカラー画像が形成される。用紙Ｐ上へのトナー像の転写が終了した中間転写ベルト１３は、表面に付着した残留トナーなどの付着物がクリーナ８ｂによりクリーニングされ、一回の画像形成動作が終了する。
【００２８】
次に、基準パターンの作成および測定機構について説明する。
【００２９】
本実施形態においては、基準パターンは中間転写ベルト１３上のインターイメージに転写された制御用基準パターンと用紙上に定着された校正用基準パターンの２種類が用いられる。
【００３０】
図２は、本実施形態の画像形成装置において用紙上に形成される校正用基準パターンの平面図である。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態では、校正用基準パターンとして、５００μｍ×５００μｍの大きさで、イエロートナー単色、網点面積率が異なる２種類のドット状基準パターンＰａ１（ミッド濃度＝網点面積率：６０％）、Ｐａ２（ハイライト濃度＝網点面積率：２０％）を、ユーザーが出力する用紙の余白部分に該当する、用紙側端から５．５ｍｍ以内の位置で、しかも定着濃度センサ１１から照射された光の反射光が測定される測定エリアの中心をプロセス方向に伸ばした測定ラインＬ１に沿って５００μｍ間隔に形成される。
【００３２】
ここで、本実施形態では、校正用基準パターンの大きさを５００μｍ×５００μｍに設定しているが、必ずしもこの大きさに限定されず、これより小さくても、あるいは大きくてもよいが、視認性の観点から１ｍｍ×１ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００３３】
このように、校正用基準パターンは、大きさが小さい上、人目につきにくいイエロー単色を用いてドット状に形成されるので、事実上視認が困難であり、ユーザーが出力する用紙上に形成させても支障となることはない。したがって、専用シートを用いることなく、定着画像濃度を測定することができる。
【００３４】
図３は、本実施形態に用いる定着濃度センサの概略構成図である。
【００３５】
図３に示すように、この定着濃度センサ１１は、用紙Ｐ上の基準パターンＰａ１に向けて主走査方向から光が入射されるように配置し、用紙Ｐ上の基準パターンＰａ１を赤色の光を発光するＬＥＤ照射部１０ａから用紙Ｐ面に対し４５°の角度で光を照射し、用紙Ｐ面に対し９０°の角度で反射した基準パターンＰａ１からの反射光をレンズ１０ｂを介してフォトダイオード１０ｃの受光面上に結像させる共役光学系を用いて構成されている。
【００３６】
ここで、レンズ１０ｂはφ３ｍｍ、焦点距離４ｍｍのものを用い、基準パターンからレンズまでの距離とレンズからフォトダイオードまでの距離がともに８ｍｍの共役光学系で、光学系の倍率は１倍である。また、フォトダイオード１０ｃの直前には、基準パターンＰａ１の検出エリアを規制するマスク１０ｄが設けられている。この定着濃度センサ１１により、図２に示した測定ラインＬ１に沿って測定エリアを通過する基準パターンＰａ１、Ｐａ２の反射光量が測定される。
【００３７】
本実施形態のマスク１０ｄは、検知用ウインドウのサイズが、プロセス方向１ｍｍ、主走査方向３００μｍに設定されている。また、検知用ウインドウ以外の部分は迷光防止のため黒色に着色されている。
【００３８】
基準パターンＰａ１、Ｐａ２の光学像がフォトダイオード１０ｃの受光面上に結像されると、フォトダイオード１０ｃは光学像の濃淡に応じて変化する電流が出力される。フォトダイオード１０ｃから出力された電流は電圧に変換された後、Ａ／Ｄ変換器により８ビット（０〜２５５）の濃度データに変換され、後述する出力画質制御部１００に送られる。
【００３９】
ここで、濃度測定を行う基準パターンの大きさを小さくするためには、検知エリアを限定する必要がある。この検知エリアの限定には、基準パターンに照射される照射光のスポットを絞る方法と、結像系などを用いて受光エリアを絞る方法とが考えられる。照射光のスポットを絞る方法は、第１に、基準パターンの一部をマスク部材で遮光することが考えられるが、誤差を少なくするためにマスク部材を基準パターンに接近させると、マスク部材が基準パターン面に接触してしまったり、マスク部材が検知エリアに影を落としてしまう。したがって、この方法では測定精度上問題がある。第２に、レーザを用いてスポットをシャープに絞る方法が考えられる。しかし、この方法では、基準パターンの位置ずれやサイズ変動に対応できない上、コストが高いという難点がある。
【００４０】
そこで、本実施形態では、光源（例えばＬＥＤ）から照射され基準パターンで反射した反射光を受光センサ（例えばＰＤ）で受光する受光側に共役光学系を用いて測定エリアを規制し、基準パターンの大きさが小さい場合であっても照射光量分布むらに起因する濃度測定精度の低下を防止するとともに、レンズにより集光することにより所定の光強度が得られるようになっている。
【００４１】
図４は、定着濃度センサの出力電圧波形を示す。
【００４２】
図４において横軸は時間、縦軸は出力電圧をあらわし、図中の実線は、出力電圧波形をあらわしている。
【００４３】
定着濃度センサは、まず用紙表面に対応した電圧Ｖｏを出力し、基準パターンＰａ１、Ｐａ２が検知エリアを通過すると、それぞれ電圧Ｖｐ１，Ｖｐ２を出力してパルス状の波形を形成し、基準パターンが通過した後に再び用紙表面に対応した電圧Ｖｏに戻る。このような出力電圧波形となるのは、基準パターンよりも用紙表面の方が拡散反射率が高いためである。
【００４４】
本発明では、この出力電圧波形に基づき、用紙表面からの出力に対する基準パターンの出力の比によって相対反射率を求め、それを校正用基準パターンの濃度測定値に用いている。式で示すと
基準パターンＰａ１の定着濃度測定値Ｒｐ１＝Ｖｐ１／Ｖｏ
基準パターンＰａ２の定着濃度測定値Ｒｐ２＝Ｖｐ２／Ｖｏ
ただし、Ｖｐ１、Ｖｐ２は基準パターン読取り時の出力電圧の最小値である。このように、用紙面に対する相対反射率を測定値として用いることにより、センサの汚れや、経時変化、温度変化による感度の変動などが生じても、基準パターンの濃度を高精度に測定することができる。
【００４５】
なお、定着後の校正用基準パターンの濃度を測定する場合には、それに先駆けて中間転写ベルト１３上で、未定着状態の制御用基準パターンの濃度を濃度センサ１０で測定しておく。
【００４６】
図５は、本実施形態における濃度センサの概略構成図である。
【００４７】
図５に示す濃度センサ１０は、図３に示した定着濃度センサ１１と較べてシャッタ１０ｅを備えている点が相違しているが、それ以外は共通しているので、同一構成要素には同一の符号を付して、相違点について説明する。
【００４８】
濃度センサ１０は、ＬＥＤ照射部１０ａから検知エリアを通過する中間転写ベルト１３上の制御用基準パターンＰａ１に光を照射してから、その反射光をフォトダイオード１０ｃで受光する光路上に、その光路を開閉するシャッタ１０ｅを備えている。シャッタ１０ｅは、図示しない駆動機構を備えており、図の左右方向に移動することよりシャッタ１０ｅが閉じられると、基準板１０ｇもそれに合せてＬＥＤ照射部１０ａからの照射光を反射する位置に移動し、受光系光軸に交わる平面が構成され、シャッタが開くと、基準板１０ｇもそれに合せて移動し、基準パターンからの反射光がフォトダイオード１０ｃで受光されるように構成されている。
【００４９】
このように、未定着トナー像からなる制御用基準パターンを測定する濃度センサ１０は、測定時のみシャッタ１０ｅを開き、通常はシャッタ１０ｅが閉じられているので、フォトダイオード１０ｃが未定着状態のトナーなどによって汚れ、それによって感度が変動するのが防止される。また、シャッタ１０ｅの一部を基準板１０ｇとしているので、省スペースが図れる。
【００５０】
図６は、シャッタをＬＥＤ／ＰＤ側から見た平面図である。
【００５１】
図６に示すように、シャッタ１０ｅには測定用窓１０ｆと、センサ出力の目安となる基準板１０ｇが設けられている。そして、図の左右方向に移動する図示しない駆動機構を備えている。シャッタは、閉じた状態において基準板が受光系光軸上に配置されるような位置にあり、シャッタが開くと測定用窓１０ｆが受光系光軸上に配置されるような位置に移動する。
【００５２】
図７は、濃度センサの出力電圧波形を示す図である。
【００５３】
図７において横軸は時間、縦軸は出力電圧をあらわし、図中の実線は、出力電圧波形をあらわしている。まず、シャッタが閉じた状態では、濃度センサは基準板からの反射光に基づく電圧Ｖｋを出力する。次に、シャッタを開けると、まず中間転写ベルト表面からの反射光に基づく電圧Ｖｂｏを出力し、基準パターンＰａ１、Ｐａ２が通過すると、それぞれ電圧Ｖｂｐ１，Ｖｂｐ２を出力することによりパルス状の波形を形成し、基準パターンが検知エリアを通過した後は、再び中間転写ベルト表面に対応した電圧Ｖｂｏに戻る。このような出力電圧波形となるのは、基準パターンよりも中間転写ベルト表面の方が、拡散反射率が低いためである。その後シャッタが閉じ、再び基準板に対応した電圧Ｖｋに戻る。
【００５４】
本発明では、このような出力電圧波形に対し、基準パターンからの反射光に基づく出力の、基準板からの反射光に基づく出力に対する比により求める相対反射率を制御用基準パターンの濃度測定値としている。
数式で示すと、基準パターンＰａ１の中間転写ベルト上濃度測定値Ｒｂｐ１
＝（Ｖｂｐ１−Ｖｂｏ）／Ｖｋ
基準パターンＰａ２の中間転写ベルト上濃度測定値Ｒｂｐ２
＝（Ｖｂｐ１−Ｖｂｏ）／Ｖｋ
ただし、Ｖｂｐ１、Ｖｂｐ２は基準パターン読取り時の出力電圧ピーク値である。このように、中間転写ベルトに対応する出力と基準パターンに対応する出力との差分の、基準板出力に対する比を濃度測定値として用いることにより、中間転写ベルトやセンサの汚れ、経時変化、温度変化などによる感度の変動などが生じても、基準パターンの濃度を高精度に測定することができる。
【００５５】
制御用基準パターンは、中間転写ベルト上のインタイメージに、イエロー、マゼンタ、シアン、クロの４色について、上記校正用基準パターンと同様に２種類のパターンを作成する。これらの基準パターンの濃度は濃度センサ１０で測定され、その測定方法は校正用基準パターンの測定方法と同じである。
【００５６】
ここで、制御用基準パターンは、ユーザのプリント上には形成されないので、視認性を考慮する必要はないが、ランニングコストやクリーニング負荷を低減させるには小さいほうが望ましく、１ｍｍ×１ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００５７】
次に出力画質制御部の構成について説明する。
【００５８】
図８は、Ｉ０Ｔの、スコロトロン帯電器およびレーザー出力部を制御する制御部の構成を示すブロック図である。
【００５９】
図８において、レーザ出力部３、帯電器２、濃度センサ１０、定着濃度センサ１１を有するＩＯＴと、制御部１００と、校正用基準パターンと制御用基準パターンを形成させる基準パターン信号発生器３１（本発明の基準トナー像形成手段に相当する。）とがある。
【００６０】
制御部１００において、定着濃度目標値メモリ２１は、用紙上に定着された校正用基準パターンＰａ１，Ｐａ２の目標値を定着濃度センサ１１の出力に換算した値（本実施形態では「０」〜「２５５」の間の値）を記憶している。制御濃度目標値校正器２２は、校正用基準パターンの濃度センサ１０による測定値と定着濃度センサ１１による測定値との対応関係から、用紙上に定着された基準パターンの濃度が、定着濃度目標値メモリ２１に記憶された目標値に合致するように、制御用基準パターンの濃度の目標値を校正する。校正された制御用基準パターンの濃度の目標値は、制御濃度目標値メモリ２３に格納される。差分演算器２４は、制御濃度目標値メモリ２３に格納された制御用基準パターンの濃度の目標値と、制御を行っているときの制御用基準パターンの濃度との差分を計算する。
【００６１】
一方操作量メモリ２５内には、基準パターン作成時および出力画像作成時の、画像形成装置の操作量が格納されている。ここで、操作量とは、被制御対象の出力値を変化させるパラメータの調整量をいい、本実施形態では、スコロトロン帯電器２のグリッド電圧設定値（０〜２５５、以下スコロ設定値と略称する）とレーザ出力部３のレーザパワ設定値（０〜２５５、以下ＬＰ設定値と略称する）の２種類ある。この２つの量を操作量としたのは、制御しようとしている画像濃度が基準パターンＰａ１，Ｐａ２の二点であること、および、スコロ設定値とＬＰ設定値が、出力画像濃度と相関があるためである。
【００６２】
操作量メモリ２５から読み出されたスコロ設定値は、ＩＯＴのグリッド電源１５に送られ、グリッド電源１５は、スコロ設定値に応じた電圧をスコロトロン帯電器２に印加する。また、操作量メモリ２５から読み出されたＬＰ設定値は、ＩＯＴのレーザ駆動回路１６に送られ、レーザ駆動回路１６は、レーザー出力部３にＬＰ設定値に応じたレーザパワを供給する。
【００６３】
制御用基準パターンを形成するときの操作量メモリ２２内の操作量設定値と、濃度センサ１０の読み取り値（この実施例の場合は「０」〜「２５５」の間の値）は、制御ルール演算器２６に入力され、後述するように、制御ルール演算器２６内で制御ルールが作成される。これは、事例ベース推論と呼ばれる手法に基づいている。作成された制御ルールは、制御ルールメモリ２７に記憶される。
【００６４】
次に操作量補正演算器２８は、制御ルールメモリ２７に記憶されている制御ルールを用いて、差分演算器２４から出力される、２種類の制御用基準パターンの濃度の、目標値に対する差分がゼロとなるような操作量の補正量を演算する。具体的な方法については後述する。
【００６５】
一方、基準パターン信号発生器３１は、Ｉ０Ｔに対して２種類の制御用基準パターン、および、用紙上の校正用基準パターンの作成を指示し、それぞれの基準パターンを作成するタイミングに、基準パターン信号をＩ０Ｔのレーザ駆動回路１６に送る。これによって、それぞれの基準パターンが形成される。
【００６６】
基準パターン信号発生器３１の動作タイミングは、１／Ｏ調整部２９によって決められる。１／Ｏ調整部２９は、クロックタイマ３０から出力されるクロック信号を監視し、それぞれの基準パターンが所定位置に形成されるように、基準パターン信号発生器３１にタイミング信号を供給する。
【００６７】
図９は、出力画像の濃度制御動作を示すフローチャートである。
【００６８】
図９に示すように、出力画像の濃度制御は、初期設定のセットアップを行った後、ステップ１において、濃度制御用の制御ルールの生成を行う制御ルール生成ルーチンを実行する。
【００６９】
制御ルール生成ルーチンは、図１０に示すように、先ず、スコロ設定値およびＬＰ設定値を３通りに切り替えて（Ｓ１１）、２種類の基準パターンＰａ１，Ｐａ２を３通り作成する（Ｓ１２）。次に、濃度センサ１０により３通りの基準パターン濃度を測定する（Ｓ１３）。次に、制御ルール演算器２６で、スコロ設定値およびＬＰ設定値と、濃度センサ１０の測定値とに基いて、制御ルールを演算する（Ｓ１４）ルーチンである。
ここで、この制御ルールは、スコロ設定値、ＬＰ設定値、および基準パターンの濃度を３次元座標とする平面として、図１１に示すことができる。
すなわち、図１１において、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、スコロ設定値とＬＰ設定値の３通りの組み合わせを示す点である。また、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３は、点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対応するハイライト濃度（基準パターンの濃度をハイライト濃度に設定した場合の検出濃度）をあらわし、同様に点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３は、点Ｐ１，Ｐ２．Ｐ３に対応するミッド濃度（基準パターンの濃度をミッド濃度に設定した場合の検出濃度）をあらわしている。そして、点Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を通る平面がミッドルール平面ＭＰであり、点Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３を通る平面がハイライトルール平面ＨＰである。
【００７０】
状態量が変化しない場合には、スコロ設定値とＬＰ設定値を適宜変化させたときに得られるミッド濃度を示す点は、すべてミッドルール平面ＢＰ上に収まる。同様に、状態量が変化しない場合には、スコロ設定値とＬＰ設定値を適宜変化させたときに得られるハイライト濃度を示す点は、すべてハイライトルール平面ＨＰ上に収まる。これらの平面を特定することによりミッド濃度とハイライト濃度に関する制御ルールが演算され、ミッド濃度に関する制御ルールおよびハイライト濃度に関する制御ルールはそれぞれ次の数式（１）で示される。
Ｄ６０＝ａ１・ＬＰ＋ａ２・ＳＣ＋ａ３
Ｄ２０＝ｂｌ・ＬＰ＋ｂ２・ＳＣ＋ｂ３
ここでＤ６０はミッド濃度、Ｄ２０はハイライト濃度、ＬＰはＬＰ設定値、ＳＣはスコロ設定値であり、ａ１，ａ２，ａ３，ｂ１，ｂ２，ｂ３は係数である。これらの係数を求めることにより制御ルールが演算され、制御ルール生成ルーチンが終了する。
【００７１】
制御ルール生成ルーチンが終了すると、図９のステップ２に進んで、生成された制御ルールをもとに、基準パターンの濃度を制御する濃度制御ルーチンが実行される。この場合、濃度制御ルーチンに用いる基準パターン濃度の目標値は、前回校正した制御用基準パターンの濃度目標値校正結果が用いられる。
【００７２】
ここで、濃度制御ルーチンは、図１２に示すように、先ず、操作量補正演算器２８により操作量の補正量が演算される（Ｓ２１）。操作量の補正量は、制御ルールを用いることにより所定の目標濃度を達成するスコロ設定値およびＬＰ設定値が演算される。
【００７３】
すなわち、図１３に示すように、図１１を用いて説明したミッドルール平面ＭＰおよびハイライトルール平面ＨＰに、ミッド濃度の目標値を達成する平面（ミッド目標濃度平面ＭＴＰ）およびハイライト濃度の目標値を達成する平面（ハイライト目標濃度平面ＨＴＰ）をそれぞれ重ねる。ミッドルール平面ＭＰおよびミッド目標濃度平面ＭＴＰの交線ＭＴＬは、ミッド濃度に関する制御ルールを満たし、かつミッド濃度の目標値を達成する点の集合である。また、ハイライトルール平面ＨＰおよびハイライト目標濃度平面ＨＴＰの交線ＨＴＬは、ハイライト濃度に関する制御ルールを満たし、かつハイライト濃度の目標値を達成する点の集合である。そして交線ＭＴＬと交線ＨＴＬの双方をともに満たすスコロ設定値およびＬＰ設定値の組み合わせを求める。このスコロ設定値およびＬＰ設定値の組み合わせは、スコロ設定値の座標軸とＬＰ設定値の座標軸とにより形成される平面への交線ＢＴＬと交線ＨＴＬそれぞれの射影の交点に該当する。
【００７４】
これを数式で示すと、先の数式（１）をスコロ設定値ＳＣおよびＬＰ設定値ＬＰについて解いて、次の数式（２）を得る
ＳＣ＝（ｂ１・Ｄ６０−ａ１・Ｄ２０−ａ３・ｂ１＋ａ１・ｂ３）／（ａ２・ｂ１−ａ１・ｂ２）
ＬＰ＝（ｂ２・Ｄ６０−ａ２・Ｄ２０−ａ３・ｂ２＋ａ２・ｂ３）／（ａ１・ｂ２−ａ２・ｂ１）
この数式（２）のＤ６０およびＤ２０に、それぞれミッド目標濃度およびハイライト目標濃度を代入すれば、ＬＰおよびＳＣが決定される。あるいは、基準パターンのミッド濃度およびハイライト濃度の目標値それぞれと、濃度センサによる測定値との差分が差分演算器２１により与えられる場合には、操作量の補正量△ＳＣおよび△ＬＰは、ミッド濃度の差分△Ｄ６０およびハイライト濃度の差分△Ｄ２０より次の数式（３）で与えられる。
△Ｄ６０＝ａ１・△ＬＰ＋ａ２・△ＳＣ
△Ｄ２０＝ｂ１・△ＬＰ＋ｂ２・△ＳＣ
これを△ＳＣおよび△ＬＰについて解いて、
△ＬＰ＝（ｂ２・△Ｄ６０−ａ２・△Ｄ２０）／（ａ１・ｂ２−ａ２・ｂ１）
△ＳＣ＝（ｂ１・△Ｄ６０−ａ１・△Ｄ２０）／（ａ２・ｂ１−ａ１・ｂ２）
を得る。これにより得られた補正量△ＳＣおよび△ＬＰを濃度制御用基準パターン作成時のスコロ設定値ＳＣおよびＬＰ設定値ＬＰより減じ、補正後のＳＣおよびＬＰが得られる。
【００７５】
こうして得られたスコロ設定値ＳＣおよびＬＰ設定値ＬＰを図１２の操作量として設定し（Ｓ２２）、ミッド濃度およびハイライト濃度の基準パターンをそれぞれ作成し（Ｓ２３）、濃度センサ１０によりミッド濃度およびハイライト濃度それぞれの基準パターンの濃度を測定し（Ｓ２４）、制御濃度制御ルーチンが終了する。
【００７６】
制御濃度制御ルーチン終了後は、図９のステップ３に進んで、基準パターン濃度の目標値と、測定値の誤差が規定値内か判断する。差分が規定値より大きい場合にはステップ２に戻り、再び基準パターン濃度制御ルーチンを実行する。差分が規定値内の場合には、ステップ４に進んで、出力画像の作成を行う。
【００７７】
出力画像作成時には、ステップ５において、制御用基準パターンの濃度目標値の校正を行う目標値校正ルーチンを実行する。
【００７８】
目標値校正ルーチンは、図１４に示すように、先ず、スコロ設定値ＳＣおよびＬＰ設定値ＬＰを操作量メモリ２５内に記憶されている操作量に設定する（Ｓ３１）。次に、ユーザの出力画像と共にイエロートナー単色の校正用基準パターン像を作成する（Ｓ３２）。次に、濃度センサ１０により中間転写ベルト上のイエロートナー単色の校正用基準パターンの濃度を測定する（Ｓ３３）。そして、ユーザの出力画像と校正用基準パターンとを共に用紙上に転写定着し（Ｓ３４）、定着濃度センサ１１により、その定着後の校正用基準パターンの濃度を測定する（Ｓ３５）。次に、その測定値を基にイエロートナーに対する制御用基準パターン濃度の目標値を校正する（Ｓ３６）。
【００７９】
この制御用基準パターン濃度の目標値の校正方法については、図１５に示す。図１５において、横軸は中間転写ベルト上における基準パターンの濃度測定値、縦軸は用紙上に定着された基準パターンの濃度測定値をあらわし、２種類の校正用基準パターンのそれぞれの測定値をグラフ上にプロットして、定着前後の基準パターン濃度の対応関係を得る。
【００８０】
本実施形態では直線近似により、対応関係を求めているが、必ずしもこれに限定されない。
【００８１】
次に、定着濃度目標値メモリ２１内に記憶されている、あらかじめ技術者が設定しておいた２種類の定着目標濃度をグラフ上に重ねることにより、定着目標濃度を実現する中間転写ベルト上の基準パターンの濃度が求められるので、イエロートナーに対する制御用基準パターンの濃度目標値を校正することができる。
【００８２】
イエロートナーに対する制御用基準パターンの濃度目標値を校正した後、図１４に示す、マゼンタ、シアン、黒の各トナーに対する制御用基準パターンの濃度目標値を校正する（Ｓ３７）。
【００８３】
このマゼンタ、シアン、黒の各トナーに対する制御用基準パターンの濃度目標値の校正は、先ず、イエロートナーの初期状態に対する、現状の目標濃度の校正量に基づいて求められる。この目標濃度の校正量の算出方法については、図１６に示す。図１６において、縦軸は定着後の基準パターンの濃度測定値、横軸は中間転写ベルト上の基準パターンの濃度測定値をあらわし、図中の一点鎖線で示す直線は、基準パターンの中間転写ベルト上の濃度測定値と定着後の濃度測定値との初期状態における対応関係を示す。さらに、図１５を用いて説明したと同様に、中間転写ベルト上の濃度測定値と定着後の濃度測定値との現状における対応関係を図中の実線で示す。イエロートナーの現状における目標濃度の、初期状態に対する校正量は、基準パターンＰａ１，Ｐａ２それぞれの定着後の目標濃度を、初期状態の対応関係（一点鎖線）と現状の対応関係（実線）とに基づいて、中間転写ベルト上における濃度測定値それぞれの差分として求める（図中△Ｙｐ１、△Ｙｐ２）。
【００８４】
マゼンタ、シアン、黒各トナーに対する制御用基準パターンの濃度目標値の校正量は、イエロートナーの２種類の基準パターンに対する校正量△Ｙｐ１、△Ｙｐ２に基づいて、図１７に示す対応表から求め、さらに、初期状態におけるマゼンタ、シアン、黒の各トナーの制御用基準パターンの濃度目標値とこの校正量とを基に、制御用基準パターンの目標濃度を校正することができる。ただし、図１７に示す対応表と、マゼンタ、シアン、黒各トナーに対する制御用基準パターンの初期状態の濃度目標値とは予め求めておく必要がある。
【００８５】
目標値校正ルーチンが終了すると、図９のステップ６で、画像出力が終了したか否かを判断する。画像出力が終了していない場合には、ステップ２に戻りステップ５で校正した制御用基準パターンの濃度目標値に基づいて濃度制御が行われる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明の画像形成装置によれば、ユーザが出力するプリント上に、定着された校正用基準パターンを難視認的に形成し、その濃度測定値と目標濃度とに基づいて、すべての色の濃度制御用基準パターンの目標濃度を絶えず校正し、その校正された未定着の基準パターンの目標濃度に合致するようにプロセス制御がなされるので、環境条件などによって画像形成条件が変動しても高画質の画像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置において用紙上に形成される校正用基準パターンの平面図である。
【図３】本実施形態に用いる定着濃度センサの概略構成図である。
【図４】定着濃度センサの出力電圧波形を示す。
【図５】本実施形態における濃度センサの概略構成図である。
【図６】シャッタをＬＥＤ／ＰＤ側から見た平面図である。
【図７】濃度センサの出力電圧波形を示す図である。
【図８】Ｉ０Ｔの、スコロトロン帯電器およびレーザー出力部を制御する制御部の構成を示すブロック図である。
【図９】出力画像の濃度制御動作を示すフローチャートである。
【図１０】制御ルール生成ルーチンを示す図である。
【図１１】制御ルールをスコロ設定値、ＬＰ設定値、および基準パターンの濃度を３次元座標とする平面としてあらわした図である。
【図１２】濃度制御ルーチンを示す図である。
【図１３】制御ルールをあらわす３次元座標表平面に目標濃度平面を重ね合せた図である。
【図１４】目標値校正ルーチンを示す図である。
【図１５】制御用基準パターン濃度の目標値の校正方法を示す図である。
【図１６】目標濃度の校正量の算出方法を示す図である。
【図１７】２種類の基準パターンの校正量の対応表を示す図である。
【符号の説明】
１    感光体
２    スコロトロン帯電器
３    レーザ出力部（ＲＯＳ）
４    現像器
５ａ  １次転写器
５ｂ  ２次転写器
６    定着器
７    用紙トレイ
８    クリーナ
９    除電器
１０  濃度センサ
１０ａ    ＬＥＤ照射部
１０ｂ    レンズ
１０ｃ    ＰＤ（フォトダイオード）
１０ｄ    マスク
１１    定着濃度センサ
１５    グリッド電源
１６    レーザ駆動回路
２１    定着濃度目標値メモリ
２２    制御濃度目標値校正器
２３    制御濃度目標値メモリ
２４    差分演算器
２５    操作量メモリ
２６    制御ルール演算器
２７    制御ルールメモリ
２８    操作量補正演算器
２９    Ｉ／Ｏ調整部
３０    クロックタイマ
３１    基準パターン信号発生器
１００  制御部
【図１】
0004061896.tif 000002
【図２】
0004061896.tif 000003
【図３】
0004061896.tif 000004
【図４】
0004061896.tif 000005
【図５】
0004061896.tif 000006
【図６】
0004061896.tif 000007
【図７】
0004061896.tif 000008
【図８】
0004061896.tif 000009
【図９】
0004061896.tif 000010
【図１０】
0004061896.tif 000011
【図１１】
0004061896.tif 000012
【図１２】
0004061896.tif 000013
【図１３】
0004061896.tif 000014
【図１４】
0004061896.tif 000015
【図１５】
0004061896.tif 000016
【図１６】
0004061896.tif 000017
【図１７】
0004061896.tif 000018