JP2005148636A - 画像濃度検知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 通常の画像形成が不能となるダウンタイムの低減およびクリーニング不良の防止が可能な構成を備えた画像濃度検知方法を提供する。
【解決手段】 像担持体１１上に形成したパッチパターンの濃度を検出する画像濃度センサ１１１が入力側に接続され、入力された検知出力を保存可能なメモリ１１０Ｂを備えた制御部１１０を用いた画像濃度検知方法において、予め画像濃度センサ１１１の検知範囲よりも小さいパッチパターンと該検知範囲よりも大きいパッチパターンとの検知出力比をメモリに保存しておき、上記画像濃度センサ１１１の検知範囲よりも小さいパッチパターンの画像濃度検知時にメモリ１１０Ｂに保存されている検知出力比から画像濃度センサ１１１の検知範囲よりも大きいパッチパターンの出力を算出することを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、画像濃度検知方法に関し、さらに詳しくは、パッチパターンを対象とした画像濃度検知方法に関する。

複写機やファクシミリあるいはプリンタさらには印刷機などの画像形成装置においては、潜像担持体である感光体上に担持されている可視像を転写体に転写するようになっている。
転写体には、感光体に直接対向当接する記録シートなどの他に、ベルト状の転写体が用いられる場合がある。後者の場合の一つとして、フルカラーを含む多色画像形成がある。
多色画像形成のための構成の一つとして、複数の感光体を用いて各感光体毎に色分解色に対応した静電潜像を形成し、これら各感光体にそれぞれ対峙しながら移動するベルトを中間転写体としてあるいは表面に記録シートを担持する搬送体として用いた構成がある（例えば、特許文献１）。
ベルトを中間転写体として用いる場合には、各感光体上に形成された色毎の画像を順次転写する１次転写工程と順次転写されて重畳された画像を記録シートに一括転写する２次転写工程とが用いられ、また、ベルトを搬送体として用いる場合には表面に担持した記録シートを各感光体に対向させるように移動させる課程で各感光体上の画像を記録シートの重畳転写する行程が用いられる。

この種、フルカラーを含む多色画像形成に用いられる画像形成装置においては、色再現性などを始めとした画像品質の安定化を達成することが要求されており、このための手法としては、上記特許文献１にも開示されているように、次の内容がある。
感光体あるいは感光体からの画像が転写されている中間転写ベルトに対して濃度検知パターンを形成し、この濃度検知パターンを光学的に読み取り、読み取り結果に基づき画像形成条件に用いられる各種パラメータをフィードバック制御する。

この場合のフィードバック制御に関して詳細を説明すると、中間転写ベルト状に形成されたパッチパターンを構成するトナーの付着量を画像濃度検知センサにより測定し、測定結果が所定条件に満たない場合には、その所定条件に整合させるように、書き込み出力特性や、感光体の帯電特性、現像剤中のトナーの付着性に影響する帯電特性さらにはトナーの付着量を制御する現像バイアス特性などの各種パラメータをフィードバック制御する。

中間転写ベルト上に形成されるパッチパターンは、画像濃度検知センサによる検知範囲よりも大きく形成され、濃度検知センサからの出力が飽和した部分（画像濃度検知センサの検知範囲全域にパッチパターンが形成されている部分）を対象として測定し、その検知結果に基づきトナーの付着量を算出することが行われる。算出されたトナーの付着量は、所定濃度に対する判別に用いられる。

特開平１０−１６１３８８号公報（段落「０００５」欄、「００１６」欄）

光学的にパッチパターンを検知する構成においては、高トナー付着領域を検知することが必要となることから検知範囲を広く採れる拡散光センサを用いることがある。
しかし、このような構成を用いた場合には、パッチパターンのサイズを画像濃度検知センサの検知範囲よりも大きくすることが必要となることから、パッチパターンの形成時間が長くなる。このため、パッチパターンを作成している間は通常の画像形成処理が実行できなくなり、ユーザにとっては装置の不稼働時間、つまりダウンタイムが大きいと感じさせてしまい、利便性が悪化する虞がある。

一方、パッチパターンの画像濃度を検知する際には、複数の検知ポイントを検知し、得られた検知結果の平均値を算出することが行われるが、複数の検知ポイントのなかにはパッチパターンの縁部も含まれる。
一般に画像の端縁部ではエッジ効果が顕著であり、このため、他の部分に比較して濃度が異なる傾向となる。そこで、パッチパターンの画像部、つまりエッジ効果の影響を受けない範囲でのトナーの付着量の検知が望まれることから、パッチパターンが、図１２に示すように画像濃度検知センサの検知範囲よりもさらに大きくされてパッチパターンの中心部分の複数箇所を測定する必要がある。このため、画像濃度検知に際しては、複数のパッチパターンの作成に加えて検知箇所が多くなることから、上述したダウンタイムがさらに増加する結果を招き、ユーザにとって作業効率の悪化を印象づけてしまうことになる。

しかも、パッチパターンのサイズを大きくした場合には、中間転写ベルトに装備されているクリーニング装置への負担も大きくなってしまうことになり、このことがクリーニング不良の原因となる場合がある。

本発明の目的は、上記従来の画像形成装置、特に画像濃度検知に際しての問題に鑑み、通常の画像形成が不能となるダウンタイムの低減およびクリーニング不良の防止が可能な構成を備えた画像濃度検知方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、像担持体上に形成したパッチパターンの濃度を検出する画像濃度センサが入力側に接続され、入力された検知出力を保存可能なメモリを備えた制御部を用いた画像濃度検知方法において、予め画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンと該検知範囲よりも大きいパッチパターンとの検知出力比をメモリに保存しておき、上記画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの画像濃度検知時に上記メモリに保存されている検知出力比から上記画像濃度センサの検知範囲よりも大きいパッチパターンの出力を算出することを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明に加えて、画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンと該検知範囲よりも大きいパッチパターンとの出力比を測定する際に、画像濃度センサに対する画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの相対位置を変化させながら測定し、各相対位置で得られた出力比をメモリに保存し、上記画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの画像濃度検知時に上記メモリに保存されている検知出力比を基に上記画像濃度センサの検知範囲よりも大きいパッチパターンの出力を算出することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に加えて、上記パッチパターンの端部から等距離にある２点で濃度測定を行い、２点の測定結果の差を求めることにより、上記パッチパターンの端部で他の部分と異なる濃度がパッチパターンの濃度検知に影響するのを除外することを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のうちの一つに記載の発明に加えて、上記パッチパターンが形成される像担持体として複数色の画像を担持可能な中間転写体が用いられることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちの一つに記載の発明に加えて、画像濃度検知センサが光拡散検知センサであることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のうちの一つに記載の発明に加えて、上記画像濃度センサによるサンプリング間隔が１ｍｍ以下に設定されていることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のうちの一つに記載の発明に加えて、上記画像濃度センサの走査方向に沿った上記パッチパターンサイズが１０ｍｍ以下に設定されていることを特徴としている。

請求項１および２記載の発明によれば、予め画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンと該検知範囲よりも大きいパッチパターンとの検知出力比をメモリに保存しておき、上記画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの画像濃度検知時に上記メモリに保存されている検知出力比から上記画像濃度センサの検知範囲よりも大きいパッチパターンの出力を算出する。これにより、従来の場合と違って、小さいサイズのパッチパターンを基準として、センサの検知範囲よりも大きいサイズのパッチパターンの濃度を割り出せるので、検知範囲よりも大きいサイズのパッチパターン形成時に発生するダウンタイムを低減でき、しかもパッチパターンのサイズが小さいことによりクリーニング負荷を軽減することが可能となる。

請求項３記載の発明によれば、パッチパターンの端部から等距離にある２点での濃度測定を行い、その測定結果の差を求めることによりパッチパターン端部が他の部分と濃度を異にしている場合でも、端部でのエッジ効果の影響を受けないようにすることができる。これにより、エッジ効果を踏まえたパッチパターンの大型化を招くことがなく、パッチパターンの大型化によるダウンタイムの増加やクリーニング負荷の増加を防止することが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、パッチパターンを形成する対象が複数色の画像を担持可能な中間転写体であるので、各色毎の濃度を対象とした場合でも小さいパッチパターンを用いた画像濃度検知が行える。これにより、ダウンタイムに影響する画像の種類が増えた場合でもダウンタイムの低減およびクリーニング負荷の軽減が可能となる。

請求項５記載の発明によれば、複数色の画像形成時に有利とされる画像濃度センサとして光拡散検知センサを用いた場合でも、パッチパターンを大型化することなく小さいパッチパターンを用いて画像濃度検知が可能となり、これによってダウンタイムおよびクリーニング負荷の増加を防止することが可能となる。

請求項６および７記載の発明によれば、画像濃度センサのサンプリング間隔およびパッチパターンサイズを設定することにより、複数色の画像を形成する場合に各色の画像が重ならないようにすることができるので、各色毎の画像濃度を正確に検知することが可能となる。

以下、図示実施例により本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明実施例による画像濃度検知方法が適用される画像形成装置を示しており、同図に示す画像形成装置１００は、複数色の画像形成が可能なカラープリンタを示している。なお、本発明は、画像形成装置としてプリンタに限らず、複写機やファクシミリ装置あるいは印刷機さらにはこれら各機能を複合させた装置を含むものである。

図１において、画像形成装置１００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に色分解された色にそれぞれ対応する像としての画像を形成可能な像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋを並設したタンデム構造が採用されている。
図１に示す構成の画像形成装置１００は、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに形成された可視像が、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに対峙しながら矢印Ａ１方向に移動可能な無端ベルトが用いられる中間転写体（以下、中間転写ベルトという）１１に対して１次転写行程を実行してそれぞれの画像が重畳転写され、その後、記録シートなどが用いられる転写紙Ｓに対して２次転写行程を実行することで一括転写されるようになっている。

各感光体ドラムの周囲には、感光体ドラムの回転に従い画像形成処理するための装置が配置されており、いま、図２においてイエロー画像形成を行う感光体ドラム２０Ｙを対象として説明すると、感光体ドラム２０Ｙの回転方向に沿って画像形成処理を行う帯電装置３０Ｙ，現像装置４０Ｙ、１次転写ローラ１２Ｙおよびクリーニング装置５０Ｙが配置されている。
帯電後に行われる書き込みは、後述する光走査装置８が用いられる。なお、感光体ドラム１２Ｙには、これに対向してクリーニング装置５０Ｙによる残留トナーの除去後に除電を行う除電装置（図示されず）も設けられている。

図３に示す構成において、感光体ドラム２０Ｙおよびこれに対峙する帯電装置３０Ｙ，現像スリーブ４０Ｙ１を備えた現像装置４０Ｙおよびクリーニング装置５０Ｙは、プロセスカートリッジに纏めて収納されており、プロセスカートリッジは画像形成装置１００に対して着脱可能に設けられることにより一括して消耗部品を交換できる構成とされている。なお、図３において符号Ｌは、書き込み装置８から出射される書き込みレーザ光を示している。

中間転写ベルト１１に対する重畳転写は、中間転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに形成された可視像が、中間転写ベルト１１の同じ位置に重ねて転写されるよう、中間転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋに対向して配設された１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。

各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。各感光体ドラム感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像をそれぞれ形成するための画像ステーションを構成するプロセスカートリッジに備えられている。

画像形成装置１００は、各色毎の画像形成処理を行う４つの画像ステーションと、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの上方に対向して配設されると共に中間転写ベルト１１及び１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋを備えた転写ベルトユニット１０と、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１に従動し、連れ回りする転写部材としての転写ローラである２次転写ローラ５と、中間転写ベルト１１に対向して配設され中間転写ベルト１１上をクリーニングする中間転写ベルトクリーニング装置１３と、これら４つの画像ステーションの下方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置８とを有している。
本実施例における光走査装置８は、光源としての半導体レーザ、カップリングレンズ、ｆθレンズ、トロイダルレンズ、ミラーおよび回転多面鏡などを装備しており、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋに対して色毎に対応した書き込み光Ｌ（図２においては、イエロー画像形成用のプロセスカートリッジを対象として符号を付けているが、その他の画像ステーションに用いられるプロセス宇カートリッジも同様である）を出射して感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋに静電潜像を形成する構成とされている。

画像形成装置１００には、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋと中間転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙Ｓを積載した給紙カセットを有するシート給送装置６１と、シート給送装置６１から搬送されてきた記録紙Ｓを、画像ステーションによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋと中間転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、転写紙Ｓの先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとが設けられている。

画像形成装置１００には、トナー像が転写された転写紙Ｓにトナー像を定着させるための熱ローラ定着方式の定着ユニットとしての定着装置６と、定着済みの転写紙Ｓを画像形成装置１００の本体外部に排出する排紙ローラ７と、画像形成装置１００の本体上部に配設され排出ローラ７により画像形成装置１００の本体外部に排出された転写紙Ｓを積載する排紙トレイ１７と、排紙トレイ１７の下側に位置し、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナーを充填されたトナーボトル９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｂｋとが備えられている。

転写ベルトユニット１０は、中間転写ベルト１１、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋの他に、中間転写ベルト１１が掛け回されている２次転写バックアップローラ７２，クリーニングバックアップローラ７３およびテンションローラ７４を有している。２次転写バックアップローラ７２は２次転写ローラ５と共に中間転写ベルト１１を挟持することにより２次転写ニップを構成するために用いられる。
クリーニングバックアップローラ７３およびテンションローラ７４は、中間転写ベルト１１に対する張力付勢手段としての機能も備えており、このため、これらローラには、バネなどを用いた付勢手段が設けられている。このような転写ベルトユニット１０と、１次転写ローラ１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｂｋと、２次転写ローラ５と、クリーニング装置１３とで転写装置７１が構成されている。

シート給送装置６１は、画像形成装置１００の本体下部に配設されており、最上位の転写紙Ｓの上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が反時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙Ｓをレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。

定着装置６は、熱源を内部に有する定着ローラ６２と、定着ローラ６２に圧接された加圧ローラ６３とを有しており、トナー像を担持した転写紙Ｓを定着ローラ６２と加圧ローラ６３との圧接部である定着部に通すことで、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を転写紙Ｓの表面に定着するようになっている。

転写装置７１に装備されているクリーニング装置１３は、詳細な図示を省略するが、中間転写ベルト１１に対向当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードとを有しており、中間転写ベルト１１上の残留トナー等の異物をクリーニングブラシとクリーニングブレードとにより掻き取り、除去して、中間転写ベルト１１をクリーニングするようになっている。クリーニング装置１３はまた中間転写ベルト１１から除去した残留トナーを搬出し廃棄するための図示しない排出手段を有している。

以上のような構成を備えた画像形成装置１００は、図３に示す制御部１１０によって作動制御されるようになっている。
図３は画像形成装置１００に適用される制御部１１０の構成を説明するためのブロック図であり、同図において制御部１１０は、画像形成に係るシーケンスプログラムの実行および演算処理を行うＣＰＵ１１０Ａとデータの保存部である不揮発性メモリを用いたＲＡＭ１１０Ｂとを備えたマイクロコンピュータで構成されており、図示しないインターフェースを介した入出力部には、トナー像形成部として用いられる現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂｋそして、光走査装置８、給紙装置６１，レジストローラ４，転写装置１０，反射型フォトセンサ１１１が接続されている。
反射型フォトセンサ１１１は、転写装置１０における２次転写バックアップローラ７２と対峙する位置に配置されて中間転写ベルト１１からの光反射率に応じた信号を出力できる構成を備えており、拡散光検出器あるいは正反射光検出器のうちで、中間転写ベルト１１の表面での反射光量と後述する基準パターン像からの反射光量との差を十分な出力値として得ることができるものが用いられ、本実施例では、カラートナーの高濃度部を検知可能な利点とする拡散型が用いられる。

制御部１１０は、図示しない主電源の投入時や所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力した後の待機時など、所定のタイミングで各現像装置での像形成性能、つまり、画像濃度などの作像性能を試験するように構成されている。
具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず、感光体ドラム１２Ｙ、１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋを回転させながら一様に帯電させる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯竜（例えば−７００Ｖ）とは異なり、その電位を徐々に大きくしていくようにする。そして、光走査装置８からのレーザ光Ｌの走査により基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、現像装置４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｂｋによる可視像処理、つまり現像を行う。
この現像により各色のバイアス現像パターン像が感光体ドラム１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｂｋ上に形成される。なお、現像の際、制御部１１０は、それぞれの現像装置における現像スリーブ（図３においてイエロー画像を対象として符号４０Ｙ１で示した部材）に印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。

これら各色のバイアス現像パターン像は、中間転写ベルト１２上に重なり合わずに並ぶように転写される。この転写により、中間転写ベルト１１上には各色の基準パターン像によって構成されるパターンブロックが形成される。
このパターンブロック中の各基準パターン像の基準像は、中間転写ベルト１１の無端移動に伴い反射型フォトセンサ１１１との対向位置を通過する際にその光反射光量が検知され、電気信号として制御部１１０に出力される。制御部１１０は、反射型フォトセンサ１１１から順次出力されるデータに基づき各基準像の光反射率を演算し、濃度パターンデータとしてＲＡＭ１１０Ｂに格納していく。反射型フォトセンサ１１１との対向位置を通過した上記パターンブロックは、クリーニング装置１３によってクリーニングされる。

上述した基準パターン像は、図５に示す手順で形成される。
図５において、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋにおいて形成される基準パターン像Ｐ（ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋ）は、各感光体ドラム毎で互いに間隔１５ｍｍを置いて並ぶ３つの基準像で構成されている。
本実施例における画像形成装置１００において、各基準像１０１は縦１５ｍｍ×横１５ｍｍの大きさで、１５ｍｍの間隙を介して形成される。これにより、中間転写ベルト１１上の基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋの長さはそれぞれＬ２＝７５ｍｍとなる。基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、上記中間転写ベルト１１上に重なり合わずに並ぶように転写される。このような転写手順により、中間転写ベルト１１上には各色の基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋによって構成される１つのパターンブロックＰＢが形成される。

上記パターンブロックＰＢは、互いの色同士で重なり合わないようにして転写されることが必要とされるので、転写ベルト１１の展張方向に並置されている感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの配置構成は図５に示す構成とされている。
図５は、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋの設置ピッチを示す模式図である。
図５に示すように、感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｂｋは、それぞれＬ１＝９０ｍｍに設定されている。従って、基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋの長さＬ２がそれぞれ７５ｍｍとされているので、基準パターン像同士の形成ピッチは感光体ドラムの設置ピッチよりも短い。この結果、基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋは、それぞれの端部が互いに重なり合わないようにして転写されることができることになる。

基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋは、図７に示すように、中間転写ベルト１１のほぼ相対位置で２カ所に設けられる。つまり、４つの基準パターン像ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋからなるパターンブロックＰＢは、符号ＰＢ１およびＰＢ２で示すように、ほぼ相対位置の関係となる位置にそれぞれ形成される。

パターンブロックＰＢ１，ＰＢ２は、次の手順で形成される。
図６において、１つ目のパターンブロックＰＢ１内の基準パターン像ＰＢｋ１，ＰＣ１，ＰＭ１，ＰＹ１が中間転写ベルト１１の移動に伴い転写されると（図６では、中間転写ベルト１１の移動方向に従って転写された基準パターン像の位置関係が示されている）、転写終了時点から最も上流側の基準パターン像ＰＹ１が最も下流側の感光体ドラム２０Ｂｋの転写ニップを通過し終わるまでの間、中間転写ベルト１１の移動に伴い基準パターン像が移動する。
そこで、制御部１１０では、所定のタイミングを見計らって２つ目の基準パターンブロックＰＢ２の各基準パターン像ＰＢｋ２，ＰＣ２，ＰＭ２，ＰＹ２（この並び順は中間転写ベルト１１の移動方向における最下流側の感光体ドラム２０Ｂｋを通過する順序である）を各感光体ドラムにおいて形成する。この場合の所定タイミングは、１つ目のパターンブロックＰＢ１における中間転写ベルト１１の移動方向後方側の基準パターン像ＰＹ１が上記移動方向で最も下流側に位置する感光体ドラム２０Ｂｋの転写ニップを通過してからさらに所定量だけ移動した時点で２つ目のパターンブロックＰＢ２の基準パターン像ＰＢｋ２，ＰＣ２，ＰＭ２，ＰＹ２が中間転写ベルト１１に転写を開始され始めるタイミングを指している。各パターンブロックＰＢ１，ＰＢ２の基準パターン像は、２次転写バックアップローラ７２に対峙している反射型フォトセンサ１１１によって反射光量が検知され、検知後、クリーニング装置１３によって除去される。

反射型フォトセンサ１１１は、１つ目のパターンブロックＰＢ１の先端から後端にかけて基準パターン像ＰＢｋ１，ＰＣ１，ＰＭ１，ＰＹ１（この並び順は中間転写ベルト１１の移動方向における最下流側の感光体ドラム２０Ｂｋを通過する順序である）を構成する各基準像１０１からの反射光量を次の手順により検知するようになっている。
すなわち、各基準パターン像ＰＢｋ１，ＰＣ１，ＰＭ１，ＰＹ１の基準パターン像ＰＢｋ１，ＰＣ１，ＰＭ１，ＰＹ１として形成されている３個の基準像１０１を各色毎の基準パターン像の順（Ｂｋ，Ｃ，Ｍ，Ｙ）で検知する。このとき、反射型フォトセンサ１１１は各基準像からの反射光量を後述する方法で検知し、制御部１１０に出力する。

制御部１１０では、反射型フォトセンサ１１１から出力された電圧信号に基づいて各基準像１０１の画像濃度を順次演算してＲＡＭ１１０Ｂに格納するようになっている。

次に、基準像を対象とした画像濃度検知の手順について説明する。
図７は、基準像１０１の形成状態とこの基準像からの反射光量に応じた反射型フォトセンサ（図７では、画像濃度センサと表記してある）１１１の出力状態を示しており、同図においては中間転写ベルト１１自体の反射光量が殆どなく無視できる場合を対象としている。

図８において、反射型フォトセンサ１１１（便宜上、以下の説明では図に示した画像濃度センサという呼称を用いる）の走査方向に短いパッチパターンを（１）〜（５）の順序で動かしながら反射光量を測定し、反射光量に応じた画像濃度センサ１１１の出力を画像濃度センサ１１１とパッチパターンの相対位置毎にプロットする。この結果が画像濃度センサ１１１の出力分布となる（本実施例では、画像濃度センサの検出範囲を−３．５ｍｍ〜３．５ｍｍに設定している）。

次に、測定した出力分布を用いて各測定位置における小さいパッチパターンと大きいパッチパターンの出力比を求める。
小さいパッチパターン（ここでは３ｍｍのパターンとする）の出力の求め方について、パターンが相対位置−１ｍｍ〜２ｍｍにある場合を示す図８を用いて説明すると次の通りである。
図８において小さいパターンは、図７に示したパッチパターンよりもさらに小さいパターンが相対位置−１ｍｍ〜２ｍｍの間に結合したものと考えられる。そこで、画像濃度センサ１１１の出力は、図７で求めた画像濃度センサ１１１の出力分布における−１ｍｍ〜２ｍｍの値を全て合計したものとなる。

一方、画像濃度センサ１１１に対するパッチパターンからの反射光量は、その端縁部がエッジ効果の影響により他の部分と異なる濃度となる。このため、実際のパッチパターンでの反射光量に基づく画像濃度に対応しない結果を招く虞があるので、本実施例では、パッチパターン画像部の両端部での影響を取り除くようになっている。このための手順としては、図９に示すように、図８に示した場合に対して端部１の手前側（走査方向前方側）でかつ端部１からの距離が等しいポイントで測定し、両者ともに端部１からのセンサ出力が等しいことを利用して図８に示したセンサ出力から図９に示したセンサ出力の差を求め、エッジ効果の影響を避けるようにしている。この関係は、次の（１）式で表される。
図８に示したセンサ出力−図９に示したセンサ出力＝パターン中央部のセンサ
出力＋端部２のセンサ出力…(１)
これにより、端部１のセンサ出力成分が消えることになる。端部２に関するエッジ効果の影響を避けるためには、上述した手順と同様に図８に示したセンサ出力において端部２よりも奥側（走査方向後方側）でかつ端部２からの等しい距離ポイントで測定し、その出力を図８に示したセンサ出力から差し引くことで可能となる。

本実施例では、小さいパッチパターンと大きいパッチパターンとの検知出力比を予めメモリ１１０Ｂに保存しておき、小さいパッチパターンを検知することによりメモリ１１０Ｂに保存されている検知出力比を照合することで大きいパッチパターンを形成しなくても大きいパッチパターンでの検知出力を算出できるようにしている。このため、小さいパッチパターンとの間での検知出力比を求めるために大きいパッチパターンの出力を求めておく必要がある。本実施例では、次の手順により大きいパッチパターンを対象とした出力を求めている。
図１０は、画像濃度センサ１１１の検知領域全域を全てカバーしている大きなパッチパターンを対象として示しており、大きいパッチパターンは、図７に示した小さなパッチパターンを検知領域全域にわたって結合したものと考えられる。

このため、センサ出力は、図７に示した画像濃度センサ１１１の出力分布において−３．５ｍｍ（検知領域端部）〜３．５ｍｍ（検知領域端部）を全て合計したものとなる。
このような関係とすることにより、小さいパッチパターンのエッジ効果を除いた検知結果と大きいパッチパターンの出力とが算出できることになる。この値は、表１に示すように、各相対位置での出力比を求めてメモリ（ＲＡＭ）１１０Ｂに保存しておく。メモリ１１０Ｂに保存される出力比の測定は、画像形成装置の工場出荷前に行われ、出荷時には出力比がメモリ１１０Ｂに登録保存されている。

次に、メモリ１１０Ｂに保存されている出力比を用いて作像性能の評価、つまり、画像形成条件制御のためのパッチパターンの画像濃度を測定する手順について説明する。
作像性能を評価する場合には、パッチパターンを作像し、作像されたパッチパターンを表２で示す位置で端部１（表２ではエッジ１と表記してある）の前部、中央部および端部２（表２ではエッジ２と表記してある）の後部でのセンサ出力をそれぞれ測定する。

この場合に作像されるパッチパターンは、表１に示す出力比を求めた場合のパッチパターンと同一パターン（３ｍｍ）のものを作像し、サンプリング間隔は０．２ｍｍを設定する。なお、各表中での中央部とエッジ１と表記した端部１との間の距離および中央部とエッジ２と表記した端部２との間の距離は等しくされている。

画像濃度センサ１１１に対するパッチパターンの各相対位置での測定が行われると、端部１，中央部および端部２で測定した出力のうちでエッジ効果成分を除去するための式２が用いられる。
エッジ処理後の出力＝中央部−（端部１の前部＋端部２の後部）…（２）
上記式２において右辺は各部の出力が用いられる。

式２によるエッジ処理後の出力についてＴａｂｌｅ１〜６魔での全てについて算出し、算出後のエッジ処理後の出力を用いて大きいパッチパターンに関する出力を表１を用いて算出する。いま、Ｔａｂｌｅ１を例に算出すると、
大パターンのセンサ出力＝エッジ処理後の出力×（１００／６６）…（３）
により求められる。以下、同様にしてＴａｂｌｅ２〜６について計算する。

本実施例は以上のような制御により、大きいパッチパターンの出力は従来の方法で求められた画像濃度センサの検知領域よりも広いパッチパターンを検知した時の出力と等しくなるので、わざわざ大きなパッチパターンを形成しなくても小さいパッチパターンを形成するだけで、何ら特別なパターン形成条件を設定することなく従来通りの方式でパッチパターンのトナー付着量を算出することができる。

以上の手順は中間転写ベルト１１自体の反射光量を無視できる場合を前提としたが、反射光量が無視できない場合も当然ある。そこで、本実施例では、このような場合、次の手順により画像濃度検知が行われる。
中間転写ベルト１１の反射光量が無視できない場合には、画像濃度センサ出力分布を測定すると、図１１に示すように、ベルト地肌部からの反射光量に対応した画像濃度センサ１１１からの出力分がシフトされる結果が得られる。
この結果を踏まえて、得られたセンサ出力値からベルト地肌部の出力を各測定地点において差し引く処理を行うことで図７に示した場合と同様な出力分布が得られることになる。

エッジ効果を取り除く場合においても中間転写ベルト１１の反射光量を無視できる場合と同様な処理が用いられるが、全ての出力を対象として地肌部の影響があることを考慮する必要があるので、例えば、式１は次の式４に変化する。

図８のセンサ出力−図９のセンサ出力＝パターン中央部のセンサ出力＋段部２
のセンサ出力＋地肌部のセンサ出力…（４）
図８における地肌部のセンサ出力は相対位置２ｍｍ〜３．５ｍｍと−１ｍｍ〜−３．５ｍｍ魔での出力の合計であり、図９における地肌部のセンサ出力は相対位置１ｍｍ〜−３．５ｍｍの出力の合計である。

これらの小さい地肌部からの出力と画像濃度センサ１１１の検知領域を全てカバーしている大きい地肌部からの出力もパッチパターンと同様に画像濃度センサ出力分布から出力比を求めることができる。
端部２も端部１と同様の手順で図８よりも奥側（走査方向後方側）でかつ端部２からの距離が等しいポイントで測定し、その出力を図７のセンサ出力から差し引くことで端部２でおエッジ効果の影響を取り除くことができる。この場合、地肌部からのセンサ出力も同様にして求め、表３に示す各相対位置での出力比を求めてこの結果をメモリ１１０Ｂに保存しておく、この保存は、画像形成装置１００の工場出荷前に行われる。なお、表３において、エッジ処理後の地肌部の出力がマイナスとなっているのは、パターン中央部からの地肌出力よりも端部１の前部および端部２の後部からの地肌部の出力が大きいことを示している。

次に、メモリ１１０Ｂに保存されている出力比を用いて作像性能の評価、つまり、画像形成条件制御のためのパッチパターンの画像濃度を測定する手順について説明する。
作像性能を評価する場合には、パッチパターンを作像し、作像されたパッチパターンを表２で示す位置で端部１（表２ではエッジ１と表記してある）の前部、中央部および端部２（表２ではエッジ２と表記してある）の後部でのセンサ出力をそれぞれ測定する。

この場合に作像されるパッチパターンは、表１に示す出力比を求めた場合のパッチパターンと同一パターン（３ｍｍ）のものを作像し、サンプリング間隔は０．２ｍｍを設定する。なお、各表中での中央部とエッジ１と表記した端部１との間の距離および中央部とエッジ２と表記した端部２との間の距離は等しくされている。

次に表３におけるＴａｂｌｅ１〜６のそれぞれ端部１の前部，中央部、端部２の後部で測定した出力のエッジの影響を除く処理を次の式５により実行する。
エッジ処理後の出力＝中央部−（端部１の前部＋端部２の後部）…（５）
この計算はＴａｂｌｅ１〜６を対象として行う。この後、算出されたＴａｂｌｅ１〜６のエッジ処理後の出力を用いて大きいパッチパターンを対象とした出力を表１により算出する。Ｔａｂｌｅ１を例に算出すると、
エッジ処理後の出力＝大パターンのセンサ出力×（６６／１００）−地肌部のセ
ンサ出力×１６６／１００）…（６）
となり、
大パターンのセンサ出力＝｛エッジ処理後の出力＋地肌部のセンサ出力×
（１６６／１００）｝×（１００／６６）…（７）
として求められる。以下、同様にして表３の出力比を用いてＴａｂｌｅ２〜６に関して計算する。

本実施例は以上のような制御により、大きいパッチパターンの出力は従来の方法で求められた画像濃度センサの検知領域よりも広いパッチパターンを検知した時の出力と等しくなるので、わざわざ大きなパッチパターンを形成しなくても小さいパッチパターンを形成するだけで、何ら特別なパターン形成条件を設定することなく従来通りの方式でパッチパターンのトナー付着量を算出することができる。

本発明の実施例による画像濃度検知方法が適用される画像形成装置の構成を示す模式図である。 図１に示した画像形成装置に用いられるプロセスカートリッジ内の構成を示す模式図である。 本発明実施例による画像濃度検知方法に用いられる制御部の構成を説明するためのブロック図である。 本発明実施例による画像濃度検知方法に用いられるパッチパターンを説明するための模式図である。 図４に示したパッチパターンの形成条件を満たすための感光体の配置構成を説明するための模式図である。 中間転写体に形成されるパッチパターンの状態を示す模式図である。 パッチパターンと画像濃度センサとの相対位置でのセンサ出力分布を示す線図である。 小さいパッチパターンを形成した場合の画像濃度センサとの相対位置でのセンサ出力分布を示す線図である。 図８に示したセンサ出力に対するエッジ処理を行う際に用いられるパッチパターンの出力分布を示す線図である。 大きいパッチパターンを形成した際の画像濃度センサとの相対位置でのセンサ出力分布を示す線図である。 センサ出力分布にこける地肌出力を加味した場合の出力分布を示す線図である。 従来の画像濃度検知方法の手順を説明するための模式図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
１１ 中間転写ベルト
４０ 感光体
１０１ 基準パターンの基準像
１１０ 制御部
１１０Ｂ メモリ
１１１ 反射型フォトセンサ

Claims (7)

1. 像担持体上に形成したパッチパターンの濃度を検出する画像濃度センサが入力側に接続され、入力された検知出力を保存可能なメモリを備えた制御部を用いる画像濃度検知方法において、
   予め画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンと該検知範囲よりも大きいパッチパターンとの検知出力比をメモリに保存しておき、上記画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの画像濃度検知時に上記メモリに保存されている検知出力比から上記画像濃度センサの検知範囲よりも大きいパッチパターンの出力を算出することを特徴とする画像濃度検知方法。
2. 請求項１記載の画像濃度検知方法において、
   画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンと該検知範囲よりも大きいパッチパターンとの出力比を測定する際に、画像濃度センサに対する画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの相対位置を変化させながら測定し、各相対位置で得られた出力比をメモリに保存し、上記画像濃度センサの検知範囲よりも小さいパッチパターンの画像濃度検知時に上記メモリに保存されている検知出力比を基に上記画像濃度センサの検知範囲よりも大きいパッチパターンの出力を算出することを特徴とする画像濃度検知方法。
3. 請求項１または２記載の画像濃度検知方法において、
   上記パッチパターンの端部から等距離にある２点で濃度測定を行い、２点の測定結果の差を求めることにより、上記パッチパターンの端部で他の部分と異なる濃度がパッチパターンの濃度検知に影響するのを除外することを特徴とする画像濃度検知方法。
4. 請求項１乃至３のうちの一つに記載の画像濃度検知方法において、
   上記パッチパターンが形成される像担持体として複数色の画像を担持可能な中間転写体が用いられることを特徴とする画像濃度検知方法。
5. 請求項１乃至４のうちの一つに記載の画像濃度検知方法において、
   画像濃度検知センサが光拡散検知センサであることを特徴とする画像濃度検知方法。
6. 請求項１乃至５のうちの一つに記載の画像濃度検知方法において、
   上記画像濃度センサによるサンプリング間隔が１ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする画像濃度検知方法。
7. 請求項１乃至６のうちの一つに記載の画像濃度検知方法において、
   上記画像濃度センサの走査方向に沿った上記パッチパターンサイズが１０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする画像濃度検知方法。
   

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