(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体上の２つのイメージ領域に挟まれたインタイメージ領域に、プロセス方向に並ぶ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、
前記像担持体上に担持された基準トナー像に測定光を照射する光源と、前記基準トナー像を結像する結像光学系と、前記光源から発せられた測定光が前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前記光学系を介在させて受光する受光センサと、
前記結像光学系と前記受光センサとの間で受光検出エリアを規制するスリットと、
前記基準トナー像からの反射光を受光センサで受光する光路を開閉するシャッタと、
該シャッタに設けられ、該シャッタが閉じることによって該受光センサから出力電圧の基準を得るため測定光を反射する基準板とを備え、
前記光源から発せられた測定光の反射光のうち、前記基準トナー像形成手段により形成された基準トナー像に対応した受光センサの出力電圧と、該像担持体の表面に対応した受光センサの出力電圧との差分の、該基準板に応じた基準の出力電圧に対する比で表わす相対反射率に基づき該基準トナー像の濃度を測定するとともに、測定された基準トナー像の濃度に基づいて前記像担持体が担持するトナー像の形成条件を制御することにより、最終的に記録媒体上に所定濃度のトナー像からなる画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記結像光学系は前記基準トナー像面に対し９０度の角度で、基準トナー像からの反射光を前記受光センサに結像させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記基準トナー像形成手段は、前記インタイメージ領域に、濃度が相互に異なる複数の基準トナー像をプロセス方向に並べて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。
【請求項４】
この画像形成装置は、複数色のトナーを用い、最終的に記録媒体上にカラー画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、前記インタイメージ領域に、色が相互に異なる複数の基準トナー像をプロセス方向に並べて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。
【請求項５】
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、複写機やプリンタなどに用いられる電子写真方式の画像形成装置に関し、特にカラー画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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などが急速に普及しており、近年は、出力画像カラー化の進展に伴い、カラープリンタなどの画質の安定性向上や、カラープリンタ等相互間のカラー画質の均一化の要求が高まっている。
【０００３】
しかし、静電プロセスを採用した電子写真方式の画像形成装置などでは、画質再現性が温度や湿度などの環境条件や装置の経時劣化などにより影響を受けて画質が変動するため、安定した画質の画像を得ることが大きな課題となっている。
【０００４】
このような画質変動に対して、感光体の帯電電位、露光強度、現像バイアス電圧などの画像形成条件を環境変化などに応じて的確に制御する必要があることから、像担持体上に所定の画像信号による基準トナー像を形成させ、その基準トナー像の濃度の測定結果に基づいて画像形成条件を適正に補正する画像濃度制御方法が広く用いられている。
【０００５】
例えば、特開昭６３−１０６６７２号公報では、濃度の異なる複数の基準トナー像を形成させ、その濃度測定結果を比較することにより、画像信号による入力濃度と、形成された画像の出力濃度との関係を全濃度範囲に亘って把握し、画像信号の階調性や露光強度を補正する技術が開示されている。
【０００６】
また、特開平１−２９５２８１号公報では、画像信号による入力濃度と形成された画像の出力濃度との対応表を予め準備しておき、入力濃度に基づいて像担持体上に形成させた基準トナー像の濃度測定結果から、対応表における最適な入出力関係を選択して画像信号の階調性を補正する技術が開示されている。
【０００７】
しかしながら、前者は、長時間に亘り濃度測定を行う必要があるためプリントジョブが中断されるという難点があり、後者は、簡便に補正値が得られジョブの中断は短くて済むが、対応表による推測値が用いられることから全濃度範囲に亘って精度を確保することが困難である。
【０００８】
これに対し、特開平５−３１３４５４号公報では、感光体上にトナー像が形成されるイメージ領域とイメージ領域との間のインターイメージ領域に基準トナー像を形成させてその基準トナー像の濃度を測定し、複数の測定結果が集まったときに、その濃度測定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。
【０００９】
また、特開平８−２８６４３９号公報では、画像形成動作の開始前後には、異なる複数の基準トナー像を形成させるとともにその濃度を測定し、濃度測定結果に基づいて画像形成条件を補正し、画像形成動作の合間には、画像形成動作の開始前後より少ない数の基準トナー像を形成させて測定した濃度測定結果に基づいて、画像形成動作の開始前後に補正した画像形成条件を再補正する技術が開示されている。
【００１０】
しかしながら、カラー化の進展や画像形成速度高速化の要請が著しい今日、高画質化の要請を満たしつつ、それらの要請にも対応するには、複数階調の基準トナー像を各色トナー毎に形成させ、それらの濃度測定を短時間に行って、その濃度測定結果を画像形成条件に速やかに反映させる必要がある。
【００１１】
従来トナー像の濃度測定は、発光ダイオード等を照明光源として所定の測定領域に光を照射し、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もしくは拡散反射光を、フォトダイオード等の受光センサで受光し、変換された電気信号を出力させることにより行うのが一般的である。この場合、照明光源から測定領域に光を照射すると、そのスポットの光強度は中心部より周辺部が弱い上、斜めに光を照射した場合のスポットにはそれが顕著にあらわれてしまう。また、感光体回転軸の偏心、中間転写ベルトの偏心などにより、測定領域を通過する基準トナー像が所定の測定領域から外れる場合があることから、基準トナー像の大きさを、一辺の長さが２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度となるように形成させ、その中心部周辺で反射した反射光を受光して基準トナー像の濃度を測定することにより測定精度を確保している。
【００１２】
したがって、画像形成動作の合間毎に基準トナー像を形成させて、画像形成動作の中断を無くそうとしても、画像形成動作の合間に高々１個の基準トナー像を形成させるだけでは、環境変化などに応じて迅速な対応を行おうとしても限界がある。また、基準トナー像をプロセス方向に交わる幅方向に複数形成することも考えられるが、受光センサを複数配置する必要があるのでコストアップとなる上、感光体上で測定する場合には受光センサの設置スペースが問題となる。
【００１３】
一方、特開平１１−１４２３２９号公報では、基準トナー像の濃度を検知するセンサ出力の立ち上がり時間を短くするために遮蔽板を設けて基準トナー像に照射する照射光のスポット径を小さくしたり、基準トナー像が測定領域を通過する時間を短くするため基準トナー像のサイズを小さくして、感光体の周方向に形成する基準トナー像の数を増加する技術が開示されている。
【００１４】
しかし、スモールサイズの基準トナー像の濃度測定精度を高めるためには、遮蔽板を基準トナー像に極力近づける必要があり、それによってトナーが遮蔽板に付着してしまいかえって測定精度が損なわれので限界がある。これに対し、光源にレーザを用い、スポット径を小さく、しかも均一な光量を得ることにより、基準トナー像のサイズを数百μｍ以下にする方法も考えられるがコストが高くなるという難点がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み、画像形成動作を中断することなく、プロセス方向に複数の基準トナーを形成させるとともに、それらの濃度測定を高精度に行い、その濃度測定結果を像形成条件に反映させることにより高画質画像の形成が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体上の２つのイメージ領域に挟まれたインタイメージ領域に、プロセス方向に並ぶ複数の基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段を備え、
上記基準トナー像形成手段により形成された基準トナー像の濃度に基づいて上記像担持体が担持するトナー像の形成条件を制御することにより、最終的に記録媒体上に所定濃度のトナー像からなる画像を形成することを特徴とする。
【００１７】
ここで、上記基準トナー像形成手段は、上記インタイメージ領域に、濃度が相互に異なる複数の基準トナー像をプロセス方向に並べて形成するものであることが好ましい。
【００１８】
また、この画像形成装置は、複数色のトナーを用い、最終的に記録媒体上にカラー画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、上記インタイメージ領域に、色が相互に異なる複数の基準トナー像をプロセス方向に並べて形成するものであることが好ましい。
【００１９】
また、上記像担持体上に担持された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受光センサとを有し、上記プロセス方向に並ぶ複数の基準トナー像それぞれの濃度を測定する濃度測定装置を備えたものであることが好ましい。
【００２０】
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。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００２３】
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。
【００２４】
図１に示すＩＯＴは、各色のトナー像が形成される直列に４つ配列された感光体５２と、各感光体５２を均一に帯電する帯電装置５３と、帯電した各感光体５２に各色毎の露光光を照射して静電潜像を形成する各露光装置５４と、各各感光体５２上の静電潜像を、各色のトナーで現像して各色毎のトナー像を形成させる各現像装置５５とを備えている。また、各感光体５２上の各色のトナー像を一旦重ね合わせて転写される中間転写ベルト５０と、中間転写ベルト５０を架け渡され、中間転写ベルト５０を駆動する駆動ロール４９、従動ロール５１、バックアップロール４８および各各感光体１上の各色毎のトナー像を中間転写ベルト５上に転写する１次転写ロール５６と、バックアップロール４８と対向し中間転写ベルト５０上の各色毎のトナー像を搬送されてくる用紙５９上に再転写する２次転写ロール５７と、用紙５９を収納する用紙トレイ５８と、用紙５９に転写された各色トナー像を加熱および加圧して用紙上に定着してカラー画像を形成する定着装置６５とを備えている。なお、中間転写ベルト５０に転写された後に、感光体上に残留する残トナーは、クリーナ６０でクリーニングされる。また、用紙５９に各色トナー像が転写された後になお残留している中間転写ベルト上の残トナーは、ベルトクリーナ６１によりクリーニングされる。
【００２５】
また、プロセス制御を行うための制御部６４を備え、制御部６４は、それぞれの色のトナー像が形成されたイメージ領域とイメージ領域とに挟まれたインターイメージ領域に、濃度測定用の複数の基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段６２を有しており、中間転写ベルト５０上の所定の測定位置には、中間転写ベルト５０上に転写された基準トナー像の濃度を測定する濃度測定装置６３が備えられている。
【００２６】
各露光装置５４は、レッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー（Ｂ）色毎の濃度データもしくは画像データをイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色に色変換された各信号に基いて変調された各色毎の露光光をそれぞれの色に対応する感光体５２に照射して各色毎の静電潜像を形成する。
【００２７】
各現像装置５５は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）色それぞれのトナーを収容し対応する各感光体５２に形成された静電潜像を各色それぞれのトナーで現像して各感光体５２上に色トナー像を形成させる。
【００２８】
中間転写体ベルト５０は、駆動ロール４９、バックアップロール４８、従動ロール５１、および各１次転写ロール５６に掛け渡されて循環移動し、各感光体５２と各１次転写ロール５６とに圧接されて４つのニップ部を形成するとともに、バックアップロール４８と２次転写ロール５７とに圧接されて１つのニップ部を形成する。
【００２９】
各１次転写ロール５６は、図示しない電源から転写バイアス電圧を印加され各感光体５２上に形成された各色トナー像を循環移動する中間転写ベルト５０上に重畳させて転写することにより各色トナー像を形成し、２次転写ロール５７は、中間転写ベルト５０上に形成された各色トナー像を、用紙トレイ５８から搬送されてくる用紙５９上に２次転写する。定着装置６５は、用紙５９上に転写された各色トナー像を加熱および加圧して用紙５９上に定着させ、用紙５９上に定着された各色トナー像からなるカラー画像を形成する。
【００３０】
一方、基準トナー像形成手段６２は、画像信号に基づく色トナー像が形成された各感光体５２表面のインターイメージ領域に濃度が異なる、例えば２種類の基準トナー像を形成させ、その基準トナー像を、トナー像が転写されるイメージ領域に引き続く中間転写ベルト５０のインターイメージ領域に転写させる。トナー像は、各感光体５２から中間転写ベルト５０上に重畳されて転写されるので最終的には各色が重ね合わされたトナー像となるが、基準トナー像は、各感光体５２のイメージ領域上に形成される形成位置が少しずつずらされて形成されるので、中間転写ベルト５０上のインターイメージ領域に、ＹＭＣＫ各色毎に濃度が異なる２種類の基準トナー像がプロセス方向に一列に並んだ状態となる。そして、その一列に並んだ状態の基準トナー像は、４つ直列に並んだ各感光体５２よりも中間転写ベルト５０の循環移動方向の下流の測定位置に備える濃度測定装置６３により濃度が測定され、その測定結果は制御部６４に送られる。制御部６４は、その濃度測定結果と目標濃度とを比較し、差異がある場合には、帯電電圧、現像バイアス電圧、露光光量などの画像形成条件を調整する。なお、濃度測定後の基準トナー像は、クリーナ６１によりクリーニングされる。
【００３１】
ここで、本実施形態では各感光体５２に濃度の異なる２種類の基準トナー像が形成されるが、必ずしも２種類である必要はなく、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、各感光体５２上のインターイメージ領域に基準トナー像を形成させることにより、中間転写ベルトの同一インターイメージ領域内に４色の基準トナー像を一列に配列させているが、特定の感光体のインターイメージに階調が異なる多数の基準トナー像を多数形成させることにより、中間転写ベルトの同一インターイメージ領域内に１色の階調が異なる基準トナー像を多数形成させることにしてもよい。
【００３２】
図２は、中間転写ベルトのインターイメージ領域に形成された基準トナー像を示す図である。
【００３３】
図２に示す中間転写ベルト５０上には、各感光体からトナー像が重畳されて転写されるイメージ領域とイメージ領域とに挟まれた、中間転写ベルト５０が循環移動する副走査方向の長さが２０ｍｍの、インターイメージ領域がある。インターイメージ領域には、大きさが１ｍｍ×１ｍｍの各色基準トナー像が、副走査方向に１ｍｍ間隔で一列に配列されている。配列された基準トナー像は、副走査方向にＫ（ブラック）、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、Ｙ（イエロー）色の順に配列され、各色とも網点面積率が異なるＰａ１（ミッド濃度＝網点面積率：６０％）とＰａ２（ハイライト濃度＝網点面積率：２０％）の２種類のドット状基準トナー像により構成されている。中間転写ベルト上に配列される基準トナー像の主走査方向の位置は、濃度測定装置６３により反射光量が測定される測定ライン上であれば中間転写ベルトの中央部であっても、側端部であってもよい。また、配列された基準トナー像の色の順序は、必ずしも感光体の矢印Ａ方向の配列順序である必要はなく、ＹＭＣＫの順であっても、また並べ替えることもできる。
【００３４】
ここで、インターイメージ領域の長さはイメージ領域の長さにより変動するが、概ね２０ｍｍから３０ｍｍとするのが一般的である。また、イメージ領域と基準トナー像との間隔は、インターイメージ領域の長さ、配列される基準トナー像の大きさや個数によって変動するが、５ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００３５】
本実施形態では、基準トナー像の大きさを１ｍｍ×１ｍｍに設定しているが、必ずしもこれに限定されず、これより小さくても、あるいは大きくてもよいが、濃度測定装置６３により精度良く測定可能な範囲内でできるだけ小さくする方が好ましい。
【００３６】
このように、基準トナー像の大きさが小さいので、中間転写ベルトのインターイメージ領域に多数形成し、濃度の変動を速やかに測定することができる上、ランニングコストやクリーニング負荷を低減させることができる。
【００３７】
図３は、本実施形態に用いる濃度測定装置の概略構成図である。
【００３８】
図３に示すように、濃度測定装置６３は、中間転写ベルト５０の主走査方向から光が入射するように配置され、中間転写ベルト５０上の基準トナー像Ｐａ１を赤色の光を発光するＬＥＤ照射部１０ａから基準トナー像Ｐａ１面に対し４５°の角度で光を照射し、基準トナー像Ｐａ１面からの反射光をレンズ１０ｂを介して基準トナー像Ｐａ１面に対し９０°の角度でフォトダイオード１０ｃの受光面上に結像させる共役結像光学系として構成している。
【００３９】
ここで、基準トナー像Ｐａ１面の光の入射角は、必ずしも４５°にする必要はない。
【００４０】
また、ＬＥＤ照射部１０ａから基準トナー像Ｐａ１に対し光を照射し、基準トナー像Ｐａ１からの反射光をフォトダイオード１０ｃの受光面で受光する光路を開閉するシャッタ１０ｅを中間転写ベルト５０の測定位置上方に備えている。シャッタ１０ｅは、図の左右方向に移動する駆動機構を備えており、シャッタ１０ｅが閉じると基準板１０ｇが受光系光軸に交わる平面を構成して照射光を反射する位置に移動し、基準トナー像の濃度を測定するときはシャッタが開いて光路を開放するように構成されている。このように、濃度測定装置６３は、シャッタ１０ｅを備え、測定時のみシャッタ１０ｅを開き、通常はシャッタ１０ｅを閉じているので、フォトダイオード１０ｃがトナーなどで汚れることによる感度の変動が抑制される。また、シャッタ１０ｅの一部は基準板１０ｇとなっているので、省スペースが図れる。
【００４１】
また、結像光学系は、レンズ１０ｂは径３ｍｍ、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の共役光学系とし、光学系の倍率を１倍としているが、必ずしもこれに限定されない。
【００４２】
さらに、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。
【００４３】
図２に示した中間転写ベルトの測定ライン上に沿って一列に配列された基準トナー像が所定の測定位置に移動し、基準トナー像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した電流を出力し、フォトダイオード１０ｃから出力されたこの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、制御部６４に送られる。
【００４４】
ここで、濃度測定を行う基準トナー像の大きさを小さくするには、測定エリアを限定する必要がある。この測定エリアの限定には、基準トナー像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としては、第１に、基準トナー像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トナー像に接近させると、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、基準トナー像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。
【００４５】
そこで、本実施形態では、光源（例えばＬＥＤ）から照射され基準トナー像で反射した反射光を受光センサ（例えばＰＤ）で受光する受光系に共役光学系を用いることにより測定エリアを規制し、基準トナー像の大きさが小さくても照射光量分布むらにより濃度測定精度が低下しないようにするとともに、基準トナー像が小さくても集光により所定の光強度が得られるようにしている。
【００４６】
図４は、シャッタをＬＥＤ／ＰＤ側から見た平面図である。
【００４７】
図４に示すように、シャッタ１０ｅには測定用窓１０ｆと、センサの出力電圧の基準を得るための基準板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１０ｅは、通常は閉じており、その状態において基準板１０ｇは、受光系光軸上に配置される位置にあり、シャッタ１０ｅを開き、基準トナー像濃度を測定する時は、測定用窓１０ｆが受光系光軸上に移動する。
【００４８】
図５は、濃度測定装置の出力電圧波形を示す図である。
【００４９】
図５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、濃度測定装置の出力は、基準板の出力Ｖｋのレベルにある。次に、シャッタを開けて基準パターンを測定する時は、中間転写ベルト表面に対応した電圧Ｖｂｏを出力し、濃度が異なる２種類の基準トナー像Ｐａ１、Ｐａ２が通過する時には、それぞれＶｂｐ１，Ｖｂｐ２を出力し、基準トナー像が測定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。このようなパルス状の波形となるのは、中間転写ベルト表面が、基準トナー像よりも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。
【００５０】
本実施形態では、このような出力電圧波形に対し、基準板による出力に対する基準トナー像による出力の比により求められる相対反射率を基準トナー像の濃度測定値として用いる。
数式で示すと、基準トナー像Ｐａ１の中間転写ベルト上濃度測定値Ｒｂｐ１
＝（Ｖｂｐ１−Ｖｂｏ）／Ｖｋ
基準トナー像Ｐａ２の中間転写ベルト上濃度測定値Ｒｂｐ２
＝（Ｖｂｐ１−Ｖｂｏ）／Ｖｋ
ただし、Ｖｂｐ１、Ｖｂｐ２は基準トナー像濃度測定時の出力電圧ピーク値である。このように、中間転写ベルトによる出力と基準トナー像による出力との差分出力の、基準板による出力に対する比であらわす相対反射率を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。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５２】
第２の実施形態は、第１の実施形態とくらべて濃度測定装置が感光体上に形成された基準トナー像の濃度を測定する点が相違するが、濃度測定装置などは共通する。したがって、相違する点について説明する。
【００５３】
図６は、本発明の第２の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【００５４】
図６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。
【００５５】
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、ブラック現像器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。
【００５６】
また、プロセス制御を行うために、感光体１表面の各色のトナー像が形成されるイメージ領域とイメージ領域とに挟まれたインターイメージ領域に、濃度測定用の複数の基準トナー像を形成する基準トナー像形成手段２０を備えるとともに、感光体１が回転する矢印Ａ方向、現像器４の下流側に、感光体１上に形成された基準トナー像の濃度を測定する濃度測定装置１０を備えている。
【００５７】
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などについて説明する。
【００５８】
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。
【００５９】
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８ａ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。
【００６０】
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。
【００６１】
一方、基準トナー像形成手段２０は、画像信号に基づく色トナー像が形成された感光体１表面のインターイメージ領域にそのトナー像と同じ色の濃度が異なる２種類の基準トナー像を、感光体１が回転する矢印Ａ方向一列に配列させて形成させ、濃度測定装置１０は、その２種類の基準トナー像の濃度を測定する。基準トナー像形成手段２０による基準トナー像形成と、濃度測定装置１０による基準トナー像の濃度測定を４色分、４回繰り返すことによりプロセス制御のための１回の測定を終了する。なお、濃度測定後の基準トナー像は、画像を形成するトナー像と同様に中間転写ベルトに転写され、転写後の残トナーとともに、ベルトクリーナ８ｂによりクリーニングされる。
【００６２】
濃度測定装置１０の出力電圧のうち、感光体１地肌に対応した出力電圧をＶｏとし、基準トナー像Ｐａ１、Ｐａ２が検知エリアを通過するときの出力電圧をＶｐ１，Ｖｐ２とすると、
基準トナー像Ｐａ１の濃度測定値Ｒｐ１＝Ｖｐ１／Ｖｏ
基準トナー像Ｐａ２の濃度測定値Ｒｐ２＝Ｖｐ２／Ｖｏで与えられる。
ただし、Ｖｐ１、Ｖｐ２は基準トナー像濃度測定時の出力電圧最小値である。
【００６３】
このように、感光体地肌に対する相対反射率を濃度測定値として用いることにより、受光センサや感光体地肌の汚れ、経時変化、温度変化による感度の変動などが生じても、基準トナー像の濃度を高精度に測定することができる。
【００６４】
ここで、濃度が異なる２種類の基準トナー像を形成しているが、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種類の基準トナー像を形成することが好ましい。また、基準トナー像形成とその基準トナー像の濃度測定を４色繰り返すことにより像形成条件を制御するための一連の濃度測定が終了するように構成されているが必ずしもこれに限定されず、任意の１色について基準トナー像を形成し、濃度測定の結果、変動がほとんどない場合には、他の３色の基準トナー像の形成、およびその濃度測定を省略することにしてもよい。さらに、本実施形態の画像形成装置は、基準トナー像の濃度測定を感光体上で行うことにしているが、循環する中間転写ベルトに各色毎のトナー像と一緒に転写し、基準トナー像の濃度を中間転写ベルト上で測定することにしてもよい。また、本実施形態では濃度測定装置１０を感光体１が回転する矢印Ａ方向、現像器４の下流側に備えているが、１次転写器５ａの下流で、クリーナ８ａの上流側に設け、基準トナー像が１次転写器５ａを通過する際には１次転写器５ａから逆バイアスの電圧を印加して転写を抑制し、１次転写器５ａ通過後に濃度を測定するように構成することもできる。
【００６５】
図７は、本実施形態の画像形成装置の感光体のインターイメージに形成される基準トナー像を示す図である。
【００６６】
ここで、図７に示す感光体は、ドラム状をなし、副走査方向に局面をなしているが、便宜上、平面にした状態であらわされている。
【００６７】
図７に示すように、基準トナー像として、各色とも５００μｍ×５００μｍの大きさで、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％）が、濃度測定装置１０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に沿ってイメージ領域から５ｍｍ離れた位置に、５００μｍ間隔で形成される。
【００６８】
ここで、本実施形態では、基準トナー像の大きさを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、濃度測定装置１０により精度良く測定可能な範囲内でできるだけ小さくする方が好ましい。
【００６９】
このように、基準トナー像の大きさが小さいので、感光体のインターイメージ領域に多数形成し、濃度の変動を速やかに測定することができる上、ランニングコストやクリーニング負荷を低減させることができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、イメージ領域とイメージ領域とを挟むインターイメージ領域にスモールサイズの基準トナー像を形成させるとともに、その基準トナー像の濃度を結像光学系を用いた濃度測定装置で高精度に、迅速に測定することができるので、画像形成動作を中断させることなく頻繁に、しかも高精度に濃度測定を行い画像形成条件に反映させて高画質画像を形成する画像形成装置を提供することができる。また、基準トナー像がスモールサイズであることから、ランニングコストの低減化、クリーナのクリーニング負荷の低減化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】中間転写ベルトのインターイメージ領域に形成された基準トナー像を示す図である。
【図３】本実施形態に用いる濃度測定装置の概略構成図である。
【図４】シャッタをＬＥＤ／ＰＤ側から見た平面図である。
【図５】濃度測定装置の出力電圧波形を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】本実施形態の画像形成装置の感光体のインターイメージに形成される基準トナー像を示す図である。
【符号の説明】
１，５２  感光体
２  帯電器
３  レーザ出力部
４  現像器
５ａ  １次転写器
５ｂ  ２次転写器
６  定着器
７，５８  用紙トレイ
８ａ、８ｂ，６０  クリーナ
９  除電器
１０，６３  濃度測定装置
１０ａ  ＬＥＤ照射部
１０ｂ  レンズ
１０ｃ  フォトダイオード
１０ｅ  シャッタ
１０ｆ  測定用窓
１０ｇ  基準板
１３，５０  中間転写ベルト
２０，６２  基準トナー像形成手段
４８  バックアップロール
４９  駆動ロール
５１  従動ロール
５３  帯電装置
５４  露光装置
５５  現像装置
５６  １次転写ロール
５７  ２次転写ロール
５９  用紙
６１  ベルトクリーナ
６４  制御部
６５  定着装置
【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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