JP2016177139A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フルカラーモードとモノクロモードでトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離および角度の関係がずれた場合でも、モノクロモードのＫトナーの付着量を適切に算出可能な画像形成装置とする。【解決手段】フルカラーモードとモノクロモード時のトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離ならびに角度変化に応じて付着量変換テーブルの切り替えを行う。すなわち、フルカラーモードで所定の反射光量が得られるようにＬＥＤ発光量調整によるトナー付着量センサの校正を、その後にモノクロモードに切り替えた際に、再度発光量調整を行う。それぞれの発光量はトナー付着量センサのＬＥＤへの入力電流量で管理し、フルカラーモードとモノクロモードの入力電流量の差異からトナー付着量センサの入射角及び反射角の変化量を求める。【選択図】図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関する。

感光体に潜像を形成し、潜像にトナーを現像した後、転写することにより印刷紙上に作像する画像形成装置においては、画質調整動作を行うものがある。この動作は、まず、印刷動作外で現像バイアス、帯電バイアスもしくは露光条件といった作像条件を変えつつトナー像を階調パターンとして作成する。作成された階調パターンのトナー像をトナー付着量センサを用いることによりトナー付着量を取得する。そして、現像ポテンシャル（現像電位と露光電位の差）とトナー付着量の相関よりトナーの現像能力を求めることで最適な画像形成条件を決定する。

トナー付着量センサの反射光をトナー像の付着量へ変換する方法として、トナー像部の反射光を地肌部の反射光により規格化値を、実験的に求められているトナー付着量と規格化値の相関関係の付着量変換テーブル（以降、付着量変換テーブルと記載する）を用いて、トナー付着量を算出する方法がある(例えば特許文献１参照)。フルカラー（FC）モードとモノクロ（BW）モードではＫ（黒）トナーの逆転写量が異なるため、同一の作像条件とした場合、印刷媒体上のトナー付着量に差異が発生する。そのため、各モードごとに作像条件を求めることが望ましく、モノクロモード時に基準のトナー濃度が得られるように作像条件を切り替えつつパッチを複数作成し、最適な作像条件を求める方法が開示されている(例えば特許文献２参照)。

ところで、光学式のトナー付着量センサを用いたトナーの付着量検知は、常にセンサと対象トナー像の位置関係が固定されている必要がある。しかしながら、中間転写ベルトを有し、一次転写ローラの接離を伴ってフルカラーモードとモノクロモードの切り替えを行う画像形成装置においては、一次転写ローラの接離によって中間転写ベルトのテンションが変化する。そのことで、中間転写ベルト内側にあるセンサ対向部材が歪曲した場合、トナー濃度センサとトナー像の位置座標関係が変化することがある。その場合、実験的(中央条件)で作成された付着量変換テーブルを参照した場合に検知誤差が発生する。

図８に、あおり角中央状態(フルカラーモード)とあおり角が変動した場合(モノクロモード)の付着量変換テーブルの相違を示す。モノクロモードでは正規化値に対し、付着量が高めの検知となっている。そのため、濃度調整により作像条件ならびにトナー補給条件を付着量が低めとなるように調整するので、モノクロモード時には付着量が低めとなる。

トナー付着量センサの反射光に基づく付着量変換は、トナー付着量センサと対象トナー像の位置ならびに角度の関係が同じである必要がある。しかしながら、一次転写ローラの接離によって中間転写ベルトのテンションが変化し、中間転写ベルト内側のトナー付着量センサ対向部材の曲率が変化し、トナー付着量センサとトナー像の相対的な位置ならびに角度関係が変化することがある。その場合、実験的(中央条件)に作成された付着量変換テーブルを参照した場合に検知誤差が発生する。

図７は、あおり角中央状態（フルカラーモード）からあおり角変化時（モノクロモード）の付着量変換テーブルの変化を示している。ここで言う「あおり角」とは、図６（ｃ）に示すような、付着量センサの光軸の副操作方向の変化角のことである。あおり角の変化時には、正規化値に対し付着量が高めに変換される。そのため、画質調整動作時に狙いの付着量が得られるように作像条件を設定した場合、得られるトナー付着量が低めとなる。

上述した特許文献２に開示されている方法では、モノクロモード時にトナー付着量センサの検知付着量がフルカラーモード時と同一となるように作像条件を決定させることはできるが、トナー付着量センサに検知誤差が発生している場合には対処できない。

本発明は、フルカラーモードとモノクロモードでトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離および角度の関係がずれた場合でも、モノクロモードのＫトナー（黒トナー：本明細書では以下「Ｋトナー」と略記する）の付着量を適切に算出可能とすることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、像担持体を一様に帯電する帯電装置と、一様に帯電された像担持体を露光することにより潜像を形成する露光装置と、潜像をトナーにより現像する現像装置と、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写する転写装置と、からなる作像装置を有し、中間転写体上に形成されたトナー像の反射光を光学的手段により検知する光学濃度検知手段を有し、前記光学濃度検知手段で検出した前記反射光の光量を、付着量変換テーブルにもとづき前記トナー像の付着量に変換する付着量変換手段を有し、前記作像装置によって複数のパッチを形成し、その複数のパッチのトナー付着量を前記光学濃度検知手段により検出し、作像条件を決定する画質調整動作を有し、黒単色作像モードと複数色作像モードの切り替えを有し、それらの切り替えは像担持体と転写装置との当接を伴うことを特徴とする画像形成装置において、前記黒単色作像モードと前記複数色作像モードそれぞれで参照する黒用付着量変換テーブルを変更する、
ことを特徴とする。

本発明によれば、フルカラーモード時とモノクロモード時のそれぞれでのトナー付着量センサ校正発光量の差分よりあおり角の変化量を予測して、あおり角変化量に応じて付着量変換ＬＵＴ（ルックアップテーブル：本明細書では以下「ＬＵＴ」と略記する）を補正することにより、フルカラーモードとモノクロモードでトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離および角度の関係がずれた場合でもモノクロモードのＫトナー付着量を適切に算出することができる。

本発明による一実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概略構成図である。 タンデム型画像形成部の一例の概略構成図である。 トナー付着量センサとして用い得る１発光２受光タイプのセンサの概略構成図である。 電位制御装置とその周辺機器の構成例を示すブロック図である。 Ｋトナーの付着量変換時に用いる付着量変換テーブルを示す図である。 トナー付着量センサとその検知面の支持部材である対向ローラとのフルカラーモードの場合の位置関係を示す図（a）、同じくモノクロモードの場合の位置関係を示す図（ｂ）、あおり角方向を示す図（ｃ）である。 あおり角中央状態(フルカラーモード)からあおり角変化時(モノクロモード)の付着量変換テーブルの変化を示している図である。 あおり角中央状態(フルカラーモード)とあおり角が変動した場合(モノクロモード)の付着量変換テーブルの相違を示す図である。 実施形態１の動作フローを示す図である。 各階調における正反射出力の例を示す図である。 ＬＥＤ電流値とあおり角との相関テーブルを示す図である。 あおり角とΔ順電流Ifの相関テーブルを示す図である。 実施形態２の動作フローを示す図である。 あおり角と地肌部出力の関係を示す図である。 あおり角と地肌部出力の変化量の関係を示す図である。 あおり角中央状態(フルカラーモード)とあおり角が変動した場合(モノクロモード)の付着量変換テーブルの相違を示す図である。

＜本発明の概要＞
まず本発明の概要を説明する。
本発明は、フルカラーモードとモノクロモード時のトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離ならびに角度変化に応じて付着量変換テーブルの切り替えを行う。すなわち、フルカラーモードで所定の反射光量が得られるようにＬＥＤ発光量調整によるトナー付着量センサの校正を、その後にモノクロモードに切り替えた際に、再度発光量調整を行う。それぞれの発光量はトナー付着量センサのＬＥＤへの入力電流量で管理し、フルカラーモードとモノクロモードの入力電流量の差異からトナー付着量センサの入射角及び反射角の変化量を求める。あるいは、フルカラーモードと同一の発光量でモノクロモード時の反射光量を取得し、フルカラーモードとモノクロモードの反射光量の差分より入射角ならびに反射角の変化量を求めても良い。以上により取得した角度変化量に基づいて、フルカラーモードとモノクロモードそれぞれの画質調整動作時のＫパターン（黒トナーによる画像形成パターン：本明細書では以下「Ｋパターン」と略記する）より検出される反射光量をトナー付着量に変換する際に用いる付着量変換テーブルの切り替え、あるいは補正を行う。

順電流Ifの差分より付着量変換テーブルの補正量を決定する。フルカラーモードとモノクロモードそれぞれでトナー付着量センサのＬＥＤ電流調整(順電流If調整)を実施する。これにより、順電流Ifの変化量よりあおり角の変化量を算出する。あおり角の変化量より付着量変換テーブル補正量を算出するか、または付着量変換テーブルを切り替える。

次に、Vsg（階調パターン像が形成されていない地肌部に対して光を照射したときの受光した反射光量に対するセンサ出力としての電圧：以下では地肌部出力と略記するか、あるいは単に、「Vsg」と記載する。）の差分より付着量変換テーブルの補正量を決定する。フルカラーモードとモノクロモードそれぞれでトナー付着量センサより地肌部出力、すなわちVsgを取得する。そして、Vsg変化量よりあおり角の変化量を算出し、あおり角の変化量より付着量変換テーブル補正量を算出するか、または付着量変換テーブルを切り替える。すなわち本発明は、モノクロモードとフルカラーモードでＬＵＴを切り替える。フルカラーモードとモノクロモードそれぞれで適切なＬＵＴを選択する。

本発明に係る画像形成装置は、帯電装置により一様に帯電された像担持体を露光することにより潜像を形成し、該潜像を現像装置によりトナーで現像する。そして、像担持体上に形成されたトナー像を転写装置で中間転写体上に転写する作像装置、中間転写体上に形成されたトナー像の反射光を光学的手段により検知する光学濃度検知手段、検出光量を付着量変換テーブルにもとづき付着量に変換する付着量変換手段を有する。また作像装置によって複数のパッチを形成し、その複数のパッチのトナー付着量を光学濃度検知手段により検出し、作像条件を決定する画質調整動作を実行する。そして、黒単色作像モードと複数色作像モードの切り替えには、像担持体と転写装置との当接を伴い、黒単色作像モードと複数色作像モードそれぞれで参照する黒用付着量変換テーブルを変更する。フルカラーモード時とモノクロモード時のそれぞれでのトナー付着量センサ校正発光量の差分よりあおり角の変化量を予測する。あおり角変化量に応じて付着量変換ＬＵＴを補正する。このことにより、フルカラーモードとモノクロモードでトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離および角度の関係がずれた場合でもモノクロモードのＫトナー付着量を適切に算出できる。

また本発明に係る画像形成装置は、モノクロモードとフルカラーモードそれぞれの順電流Ifの光量の差分に基づいて付着量変換ＬＵＴの補正量を決定する（画質調整動作時にモノクロモード、フルカラーモードの各々で光量調整する）。光学濃度検知手段の像担持体からの正反射光が所定の範囲内となるように発光量を調整する光量調整動作を実行でき（光量調整動作手段）、光量動作機能は画質調整動作時に黒単色作像モードと複数色作像モードそれぞれで実施する。そして、黒単色作像モードにおいて決定された発光量と、複数色作像モードにおいて決定された発光量との差分により、付着量変換テーブルを切り替える。モノクロモードのＫトナー付着量を適切に算出して、最適な作像条件に設定できる。

また本発明に係る画像形成装置は、モノクロモードとフルカラーモードそれぞれの順電流If光量の差分に基づいて付着量変換ＬＵＴの補正量を決定する。印刷動作時には、フルカラーモードは画質調整動作時、モノクロモードはモード切り替わり後に光量調整する。すなわち、光学濃度検知手段の像担持体からの正反射光が所定の範囲内となるように発光量を調整する光量調整手段、換言すれば光量調整機能を有する。そして、光量調整動作は画質調整動作時に複数色作像モードで、ならびに印刷時の黒単色モード切り替え時に実施する。そして、黒単色作像モードにおいて決定された発光量と、複数色作像モードにおいて決定された発光量との差により、付着量変換テーブルを切り替える。モノクロモードのＫトナー付着量を適切に算出することで、最適な作像条件に設定できる。

さらに本発明に係る画像形成装置は、モノクロモードとフルカラーモードそれぞれのVsgを画質調整動作時に検出し、それらVsgの差分に基づいて付着量変換テーブルの補正量を決定する。順電流Ifは変更せず、プロコン時の検知で実行する。すなわち、光学濃度検知手段による中間転写体上からの非トナー像部検知手段を有する。その検知は画質調整動作時に黒単色作像モードと複数色作像モードそれぞれで実施する。そして、黒単色作像モードにおいて検出された反射光量と、複数色作像モードにおいて検出された反射光量との差により付着量変換テーブルを切り替える。フルカラーモード時とモノクロモード時のそれぞれでの地肌反射光量(Vsg)の差分よりあおり角の変化量を予測し、あおり角変化量に応じて付着量変換ＬＵＴを補正する。それにより、フルカラーモードとモノクロモードでトナー付着量センサと中間転写ベルトの距離および角度の関係がずれた場合でもモノクロモードのＫトナー付着量を適切に算出することができ、最適な作像条件に設定することができる。

さらに本発明に係る画像形成装置は、モノクロモードとフルカラーモードそれぞれのVsgを印刷時に検出し、それらVsgの差分に基づいて付着量変換テーブルの補正量を決定する。順電流Ifは変更しない。すなわち、モノクロモードとフルカラーモードそれぞれのVsgを印刷時に検出し、Vsgが所定の範囲外だった場合にはトナー付着量センサの校正を行い、ＬＥＤ電流値の変化量より付着量変換テーブルの補正量を決定する。そこで、光学濃度検知手段による中間転写体上からの非トナー像部検知手段を有し、その検知を画質調整動作時に複数色作像モードで、印刷時に単色作像モードで実施する。そして、黒単色作像モードにおいて検出された反射光量と、複数色作像モードにおいて検出された反射光量との差により、付着量変換テーブルを切り替える。同じく、モノクロモードのＫトナー付着量を適切に算出することができ、最適な作像条件に設定できる。

モノクロモードとフルカラーモードそれぞれのVsgを印刷時に検出し、Vsgが所定の範囲外だった場合にはトナー付着量センサの校正を行い、ＬＥＤ電流値の変化量より付着量変換テーブルの補正量を決定する。順電流Ifは変更せず、印刷時に検知する。すなわち、黒単色作像モードにおいて検出された反射光量と、複数色作像モードにおいて検出された反射光量との差が所定の範囲外だった場合には、光学濃度検知手段の像担持体からの正反射光が所定の範囲内となるように発光量を調整する光量調整機能を行う。そして、黒単色作像モードにおいて決定された発光量と、複数色作像モードにおいて決定された発光量との差により、付着量変換テーブルを切り替える。フルカラーモード時とモノクロモード時のそれぞれでのベルト地肌反射光量(Vsg)の差分が所定の範囲外であった場合のみトナー付着量センサの校正を行う。このことで、モノクロモードでのVsgが異常に小さくなることによる付着量誤差を防ぎ、かつ、Vsgが異常なまでに小さくない場合は光量調整を行わないことで、過度の「おまたせ時間」の発生を抑制する。

＜画像形成装置の一般的な説明＞
ついで画像形成装置について汎用的な説明を行う。図１は、本発明による一実施形態に係る画像形成装置としての複写機の概略構成図である。図１において、符号１００は複写機本体であり、符号２００はそれを載せる給紙テーブルであり、符号３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナであり、符号４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。

複写機本体１００は、その中央に、無端状ベルトからなる中間転写ベルト１０を備える。中間転写ベルト１０は、支持回転体である３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回してあり、図中時計回り方向に移動する。なお、本実施形態で用いる中間転写ベルト１０の体積抵抗は１０^１０［Ωｃｍ^３］となっている。体積抵抗値は、例えば、低すぎると光学センサ対向ローラ３１１に印加されるバイアスがリークしてしまい、異常画像を引き起こしてしまう。同様に、転写ローラでリークが発生すると、転写効率不足で画像濃度低下を招く。逆に、体積抵抗値が高すぎる場合は、低画像面積時の画像濃度低下や放電による異常画像を発生させるため、適正な値が存在する。

３つの支持ローラのうち、第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けてある。また、３つの支持ローラのうち、第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、図１に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋを並べて配置したタンデム画像形成部２０が画像形成手段として対向配置してある。

なお後述する本発明の実施形態においては、第３支持ローラ１６を駆動ローラとしている。またなお、タンデム画像形成部２０の上方には、露光手段としての露光装置２１が設けてある。

中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けてある。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３１、２３２間に転写シート搬送部材としての無端状ベルトである２次転写ベルト２４が掛け回してある。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けてある。この２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上のトナー像を転写材である転写シートＳに転写する。

また、２次転写装置２２の図中左方には、転写シートＳ上に転写されたトナー像を定着させる定着装置２５が設けてある。この定着装置２５は、加熱される無端状ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。

上述した２次転写装置２２は、トナー像が中間転写ベルト１０から転写シートＳに転写された後に、転写シートＳを定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備えている。もちろん、２次転写装置２２としては、転写ローラや非接触の転写チャージャを使用してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持つことが難しくなる。また、本実施形態では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、転写シートＳを反転させるシート反転装置２８も設けてある。シート反転装置２８は、転写シートＳの両面に画像を記録するため、上述したタンデム画像形成部２０と平行に設けてある。

上述の複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて原稿を押さえる。その後、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行させる。そして、第１走行体３３で光源から光を射出するとともに、原稿面での反射光をさらに反射させて第２走行体３４に向ける。この光を第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入射させ、読取りセンサ３６で原稿内容を読取る。

この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ１６を回転駆動する。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４、１５が連れ回りにより回転する。これと同時に、個々の画像形成部１８において像担持体としてのドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを回転させ、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上に単色のトナー像（顕像）を形成する。この現像の際、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の色別情報を用いてそれぞれ露光現像する。そして、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写し、中間転写ベルト１０上に合成カラートナー像を形成する。

このような画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択して回転させる。これにより、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つから転写シートＳを繰り出す。転写シートＳは、複数枚繰り出されても分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れる。そして搬送ローラ４７で転写シートＳを搬送して複写機本体１００内の給紙路に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転させて手差しトレイ５１上の転写シートＳを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。

そして、中間転写ベルト１０上の合成カラートナー像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転させる。これにより、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に転写シートＳを送り込み、２次転写装置２２で転写して転写シートＳ上にカラートナー像を転写する。

トナー像を転写された後の転写シートＳは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込む。定着装置２５では、定着ベルト２６と加圧ローラ２７とによって転写シートＳに熱と圧力とを加えて転写されていたトナー像を定着させる。その後、切換爪５５で転写シートＳの搬送路を切り替えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で搬送路を切り替えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転させて再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。

なお、トナー像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７でトナー像転写後に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。レジストローラ４９は、一般的には接地させて使用することが多いが、転写シートＳの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。

厚紙を選択してコピーした場合には、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋや中間転写ベルト１０などの駆動速度を半分とする。駆動する順序などは同一であるが、駆動速度のみ半速とする。以下、厚紙をコピーする場合に感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋや中間転写ベルト１０の駆動速度が半速となるモードを半速モードと呼称する。

次に、上述したタンデム画像形成部２０の画像形成部１８について図２に基づいて説明する。なお、ここでは、Ｋ色の画像形成部１８Ｋについて説明するが、Ｙ、Ｍ、Ｃの画像形成手段も同様の構成をしている。

画像形成部１８は、例えば図２に示す画像形成部１８Ｋのように、ドラム状の感光体４０Ｋの周りに、帯電装置６０Ｋ、電位センサ７０Ｋ、現像装置６１Ｋ、感光体クリーニング装置６３Ｋ、図示しない除電装置などを備えている。

画像形成時には、感光体４０Ｋは、図示しない駆動モータによって矢印Ａ方向に回転駆動される。そして、感光体４０Ｋは、その表面を帯電装置６０Ｋによって一様帯電された後、前述の原稿等の画像データを、露光装置２１からの書込露光Ｌによって露光され、静電潜像が形成される。スキャナ３００からの画像データに基づくカラー画像信号は、図示しない画像処理部で色変換処理などの画像処理が施され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像信号として露光装置２１へ出力される。露光装置２１は、画像処理部からの黒（Ｋ）の画像信号を光信号に変換し、この光信号に基づいて一様に帯電された感光体４０Ｋの表面を走査して露光することで静電潜像を形成する。

現像装置６１Ｋの現像部材たる現像ローラ６１ａには現像バイアスが印加されており、感光体４０Ｋ上の静電潜像と現像ローラ６１ａとの間に電位差である現像ポテンシャルが形成されている。この現像ポテンシャルにより現像ローラ６１ａ上のトナーが現像ローラ６１ａから感光体４０Ｋの静電潜像に転移することで、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。また、現像装置内の現像剤搬送スクリューの底面にはトナー濃度センサ３１２Ｋが具備されており、随時トナー濃度を検知することができる。

感光体４０Ｋ上に形成されたＫトナー像は、１次転写装置６２Ｋによって中間転写ベルト１０上に一次転写される。感光体４０Ｋは、トナー像転写後に感光体クリーニング装置６３Ｋによって残留トナーがクリーニングされ、図示しない除電装置により除電されて次の画像形成に備えられる。同様にして、画像形成部１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃは、ドラム状の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの周りに、帯電装置、電位センサ、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。そして、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０ＣにＹ、Ｍ、Ｃのトナー像を形成し、これらは中間転写ベルト１０上に重ね合わせて１次転写される。

本実施形態の画像形成装置には、フルカラーモードと、モノクロモードとを備えている。フルカラーモードでは、形成する画像の色がフルカラーのときには全ての感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを中間転写ベルト１０表面に接触させておく。モノクロモードでは、黒単色のときには黒以外の感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃを中間転写ベルト１０表面から離間させる。また、本実施形態の画像形成装置には、スキャナで読取った原稿画像がモノクロ画像かカラー画像かを検知して、自動的にモノクロモードとフルカラーモードとに切替るオートカラーチェンジモードも備えている。

モノクロモードには、Ｋ色の感光体以外の感光体を中間転写ベルトから相対的に離間させて画像形成を行う第１モノクロモード、Ｋ色以外の現像装置の動作を停止させる第２モノクロモードの２種類がある。第２のモノクロモードは、オートカラーチェンジモードが選択されているときに実行されるモードである。モノクロモード、フルカラーモード、オートカラーチェンジモードの切り替えは、ユーザーの意思で決定して入力できるよう、手動操作手段たる図示しない操作パネルに入力部を設けている。

ユーザーによって、モードを選択可能としていることで次のような利点がある。例えば、原稿画像は、カラー画像であるが、ユーザーがモノクロ画像にしたい場合は、ユーザーが操作パネルを操作して、モノクロモードを選択すれば、ユーザーの所望どおりのモノクロ画像を得ることができる。また、ユーザーがモノクロモードを選択したときは、常にＹ、Ｍ、Ｃの感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃが中間転写ベルト１０から離間しているので、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃの劣化を抑制できる。また、ユーザーによってカラーモードが選択されると、オートカラーチェンジモードのようにモノクロ画像の場合は、モノクロモードに切り替ることがない。そのため、カラー原稿とモノクロ原稿が混在した複数の原稿を連続して印刷するときの印刷スピードは、オートカラーチェンジモードよりも速い。その結果、ユーザーが、カラーモードを選択することで、ユーザーは、カラーとモノクロが混在した複数の原稿の印刷画像を早く手に入れることができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を説明する。
本実施形態に係る画像形成装置は、画像濃度を制御する手段の１つとして、電位制御装置４０１を持つ。電位制御装置４０１は図４に示すような情報を用いることで、適切に制御を行うことが可能である。すなわち、トナー付着量センサ３１０で検知した検出値と、トナー濃度センサ３１２、環境センサである温湿度センサ（図示せず）によって検出された温湿度と、トナー濃度と、電位センサ７０によって検知した感光体４０の露光後の表面電位と、現像バイアスとを入力する。すると、電位制御装置４０１は帯電装置６０、現像装置６１、露光装置２１の帯電バイアス、現像バイアス、露光光量、及びトナー濃度制御目標値を出力する。この最適な作像条件にしたがって、各バイアス、トナー補給を制御することで、安定的な画像濃度を提供している。なお、本実施形態のトナー付着量センサ３１０は、図３に示すような１発光２受光タイプのセンサである。黒トナーは正反射光のみに基づき付着量変換を行い、カラートナーは正反射光及び、拡散反射光に基づき付着量変換を行う。

モノクロモードは第１モノクロモードを採用し、画質調整動作時にフルカラーモードとモノクロモードそれぞれでのトナー付着量センサ３１０の調整動作と画質調整パターンの形成を伴う画質調整を行うことを前提とする。それぞれのモードでのトナー付着量センサ３１０の調整発光量の差分よりトナー付着量センサ３１０と中間転写ベルト１０の入射ならびに反射の角度差異を検出する。検出された角度変化量に基づいて付着量変換テーブルの切り替えを行う。

フルカラーモードとモノクロモードの切り替え時にＫ色のみ感光体４０と１次転写装置（一次転写ローラ）６２Ｋを当接させ、C、M、Yについては当接させない画像形成装置では、フルカラーモードとモノクロモードで中間転写ベルト１０のテンションが変化する。モノクロモードの方がフルカラーモードと比べてテンションが低下する状態となるため、トナー付着量センサ３１０の検知面の支持部材（本実施形態では対向ローラ１４）への応力も変化する。すなわち対向ローラ１４がフルカラーモード時の図６(a)の位置からモノクロモード時には図６(b)のように外側に移動し、トナー付着量センサ３１０と検知面の角度関係が変化する。

Ｋトナーの付着量変換時に用いる付着量変換テーブルを図５に示す。これを用いることで、Ｋトナーパッチの反射光を中間転写ベルト１０の地肌部の正反射光にて規格化した値をトナー付着量に変換することができる（後述する図９のフロー中のステップS1-7の説明に詳細を記載）。一般的に付着量変換テーブルはフルカラーモードにおいて実験的に作成されている。この付着量変換テーブルがモノクロモード時にはあおり角変動により図７に示すように変化する。そのため、同一の反射光でもモノクロモード時にはトナー付着量を高め検出する。そのため、フルカラーモードとモノクロモードそれぞれで画質調整動作を行い作像条件を設定する場合、モノクロモード時には図８に示すようにトナー付着量が薄くなるという現象が発生する。

本実施形態では、このフルカラーモード時とモノクロモード時のトナー付着量の差異を抑制することを目的とする。フルカラーモード時とモノクロモード時それぞれでトナー付着量センサの発光量調整を行い、その発光量の差異より、あおり角の変化量を求める。あおり角の変化量に基づいてモノクロモード時の付着量変換テーブルを変更することでモノクロモード時のトナー付着量を維持することができる。

以下、本実施形態の動作フローを図９に則して具体的に説明する。
ステップS1-1：フルカラーモードでトナー付着量センサの校正を実行
ここでは、中間転写ベルト１０の地肌部からの正反射光を、受光素子が4.0±0.5[V]の範囲に収まるように、ＬＥＤ電流を調整する。ＬＥＤ電流の校正は二分探索により行う。
ステップS1-2：階調パターン潜像を作成
ここで作成する画像濃度調整の階調パターンは図６に示したものである。露光部電位を固定して、帯電バイアスを変化させ、現像ポテンシャルの低い側から順次作像する。加えて、前回の画質調整動作にて決定した帯電バイアスを使用して作像する。階調パターンの作像バイアスは前回の画質調整動作フローにて決定されたものを階調パターンの各色パッチ数(本実施形態では5パッチ)で割り、段階的に変化させていく。すなわち、ｎパッチ目の帯電バイアスVc(n)、Vb(n)は以下のようになる。
このときに用いる書込みＬＤパワーは、前回の画質調整動作フローにて決定したものを用いることとする。
ステップS1-3：階調パターン潜像を検知
その後、パッチパターン潜像を電位センサにより検知し、潜像電位を取得する。
ステップS1-4：階調パターンの現像ポテンシャルを算出
ここでは、ステップS1-2で作成した階調パターン潜像を電位センサ７０により検知し、潜像電位Vpを取得する。また、前回の作像条件を用いて作成されたパッチ部の潜像電位をベタ部電位VLとして記録し、以降のフローで使用する。また階調パターン潜像電位より、下記数式３を用いて現像ポテンシャルを算出する。
ステップS1-5：階調パターン潜像を現像
ここでは、ステップS1-2で作成された階調パターン潜像に現像バイアスを変化させつつ、現像ポテンシャルの低い側から順次作像し、最後に前回の現像バイアスを使用し作像する。
ステップS1-6：階調パターンからの反射光を検知
ここでは、階調パターンにＬＥＤ光を照射し、その反射光をフォトトランジスタ（ＰＴｒ）により検知する。本実施形態において、Ｋパターンは正反射光のみ検知し、カラーパターンは正反射光と拡散反射光の両方を検知する。これは、後述するカラートナー付着量変換アルゴリズムにおいて両反射光を用いるためである。
ステップS1-7：センサ検出値をトナー付着量に変換
ステップS1-3で作成した階調パターンからの反射光を図６に記載の位置に設置したトナー付着量センサ３１０を用いて検知する。本実施形態において画像濃度検出用のトナー付着量センサ３１０を画像中心に設置しており、このセンサにより４色全ての階調パターンを検知する。

ここで、トナー付着量センサ３１０からの出力値をトナー付着量に変換する。Ｋトナーのトナー付着量変換方法を以下に記載する。
ステップ１：データサンプリングしてΔVsp、ΔVsg算出
はじめに、正反射光出力、拡散光出力ともに、各色のポイント[n]についてオフセット電圧との差分を計算する。図１０に各階調における正反射出力の例を示す。ここで、Vsg_regとは、地肌部の正反射出力を示し、凡例のＫは黒トナー、CはCyanトナーを示す。処理式は次のとおりである。
ただし、ＬＥＤオフ時の各オフセット出力電圧値（Voffset_reg：0.0621Ｖ）が、本実施形態のように、無視できるレベルに十分に小さい値となる様なＯＰアンプを用いた場合、この様な差分処理は不要となる。
ステップ２：正規化値の算出
地肌部の正反射光出力、トナー部の正反射光出力、十分付着量の高いトナー部の正反射出力VminKに基づき正規化値を算出する。ここで、Vsg_regとは、地肌部の正反射出力である。またVminKとは、高付着量トナーパッチをトナー付着量センサ３１０で検出した値である。処理式は次のとおりである。
ステップ３：付着量変換テーブルによる付着量変換
あらかじめ正規化値と付着量の関係を実験的に求めておけば、これを逆変換，あるいは変換テーブルを参照することにより高付着量域まで正確な付着量変換が可能となる。そして、図５のテーブルの関係を用いて正規化値を付着量に変換する。

以上のような処理を行うことにより、現像能力が低下した場合、トナー付着量センサ３１０の発光光量が変更した場合、トナー付着量センサ３１０を交換した場合であっても精度よく付着量変換を行うことが可能となる。なおＣ、Ｍ、Ｙのトナー付着量変換方法については公知であるので（例えば特許文献３参照）、説明を省略する。

図９のフローをさらに説明する。
ステップS1-8：現像能力を算出
階調パターンの潜像部の現像ポテンシャル(現像電位と露光電位の差分)と、トナー付着量の２次元配列を一次近似することにより現像能力を算出する。これについても公知であるので（例えば特許文献３参照）、説明を省略する。

ステップS1-9：最適作像条件を算出
ステップS1-8にて算出された現像能力に基づいて、狙いのトナー付着量が得られるときの現像ポテンシャルを算出し、現像バイアス、帯電バイアス、露光光量の算出を行う（例えば特許文献３参照）。
ステップS1-10：モノクロモードに切り替え
Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙすべての感光体４０が中間転写ベルト１０に対して相対的に接触している状態から、Ｋ色用以外の感光体４０を中間転写ベルト１０から相対的に離間した状態とする。
ステップS1-11：モノクロモードでトナー付着量センサ３１０の校正を実施
ここでは、中間転写ベルト１０の地肌部からの正反射光を、受光素子が4.0±0.5[V]の範囲に収まるように、ＬＥＤ電流を調整する。
ステップS1-12：モノクロモードでの付着量変換テーブルを変更する
フルカラーモードとモノクロモードのトナー付着量センサ３１０のＬＥＤ電流値の変化量に基づいてあおり角を算出する。ＬＥＤ電流値は図１１に示すようにあおり角と相関を持っており、あおり角が大きくなる程、ＬＥＤ電流値は大きくなる。すなわち、ＬＥＤ電流値の変化量より、あおり角の変化量を算出することが可能となる。ＬＥＤ電流値の変化量(Δ順電流If)は下記の式６より算出する。
なお、式中の
順電流If(FC)：フルカラーモードのＬＥＤ電流値
順電流If(BW)：モノクロモードのＬＥＤ電流値
Δ順電流If：ＬＥＤ電流値変化量
である。
そして、図１２に示すあおり角とΔ順電流Ifの相関テーブルを用いてあおり角変化量を算出する。これより算出されたあおり角変化量より図７に示すような付着量変換テーブルを選択する。あおり角変化量は小数点第一位を四捨五入することとし、一致する付着量変換テーブルを採用することとする。

図９のフローをさらに説明する。
ステップS1-13〜S1-20：ステップS1-1〜S1-9と同一の内容をモノクロモードにて実施
なお、このフローはモノクロモードで実施するため、ＬＥＤ電流値は順電流If(BW)を用いることとし、トナー付着量変換の際に用いる付着量変換テーブルはステップS1-13で採用したものとする。

改善効果は次のとおりである。改善時の印刷モード切り替え前後でのベタ画像部のトナー付着量推移を図８に示す。モノクロモードでの作像条件が適切に算出できているため、図８に示すような印刷モード切り替え前後でのトナー付着量変動は見られないことがわかる。

＜実施形態２＞
本発明の実施形態２を説明する。
本実施形態は、画質調整動作時のフルカラーモードとモノクロモードのトナー付着量センサの発光光量を同一とし、地肌部反射光量(Vsg)の差分よりモノクロモード時のあおり角量変化を予測し、テーブルを修正する。本実施形態においては、モノクロモードは第１モノクロモードを採用し、画質調整動作時にフルカラーモードとモノクロモードそれぞれでのトナー付着量センサの調整動作と階調パターンの形成を伴う画質調整を行うことを前提とする。トナー付着量センサ３１０の校正はフルカラーモードのみで行う。フルカラーモードとモノクロモードのそれぞれの地肌部反射光量(Vsg)の差分よりトナー付着量センサ３１０の中間転写ベルト１０に対する入射ならびに反射の角度変化量を予測する。予測された角度変化量に基づいて付着量変換テーブルの切り替えを行う。

以下、実施形態２のフローを図１３に則して具体的に説明する。
ステップS2-1〜S2-10：実施形態１に記載のステップS1-1〜S1-10と同一のため説明を省略する。
ステップS2-11：モノクロモードで地肌部出力を取得する
ここでは、中間転写ベルトの地肌部出力の取得を行う。なお、地肌部出力が大幅に低下している場合は、ここで実施形態１のようにＬＥＤ電流値を調整し、ＬＥＤ電流量の変化量から付着量変換テーブルを選択するフローとしてもよい。
ステップS2-12：モノクロモードでの付着量変換テーブルを変更する
フルカラーモードとモノクロモードのトナー付着量センサで取得される中間転写ベルトの地肌部出力の変化量に基づいてあおり角を算出する。地肌部出力は図１４に示すようにあおり角と相関を持っており、あおり角が大きくなる程、地肌部出力は小さくなる。すなわち、地肌部出力の変化量より、あおり角の変化量を算出することが可能となる。地肌部出力の変化量(ΔVsg)は下記の数式７より算出する。
なお、式中の
Vsg(FC)：フルカラーモードの地肌部出力
Vsg(BW)：モノクロモードの地肌部出力
ΔVsg：地肌部出力変化量
である。そして、図１５に示すあおり角と地肌部出力変化量ΔVsgの相関テーブルを用いてあおり角変化量を算出する。これより算出されたあおり角変化量より図７に示すような付着量変換テーブルを選択する。あおり角変化量は小数点第一位を四捨五入することとし、一致する付着量変換テーブルを採用することとする。
ステップS2-13〜S2-20：実施形態１に記載のステップS2-13〜S2-20と同一のため説明を省略する。

改善効果は次のとおりである。改善時の印刷モード切り替え前後でのベタ画像部のトナー付着量推移を図１６に示す。モノクロモードでの作像条件が適切に算出できているため、図１６に示すような、印刷モード切り替え前後でのトナー付着量変動は見られないことがわかる。

なお、実施形態１、２は、画質調整動作時にフルカラーモードとモノクロモードの両方の作像条件を調整して例を示している。しかし、画質調整動作をフルカラーのみで行う画像形成装置においては、モノクロモード切り替え直後にトナー付着量センサの校正を行うことでΔ順電流Ifを算出し、付着量変換テーブルの切り替えを行っても良い。この場合、印刷中に印刷媒体間もしくは印刷媒体の両端で調整用のトナーパターンを形成し、トナー補給制御ならびに作像条件の切り替えを行う機種に正確にトナー付着量が検知できるメリットがある。また本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１０ ：中間転写ベルト
１８ ：画像形成部
２０ ：タンデム画像形成部
２１ ：露光装置
２２ ：２次転写装置
２４ ：２次転写ベルト
２５ ：定着装置
２６ ：定着ベルト
４０ ：感光体
６０ ：帯電装置
６１ ：現像装置
１００ ：複写機本体
２００ ：給紙テーブル
３００ ：スキャナ
３１０ ：トナー付着量センサ
３１１ ：光学センサ対向ローラ
３１２ ：トナー濃度センサ
４００ ：原稿自動搬送装置
４０１ ：電位制御装置
Ｌ ：書込露光
Ｓ ：転写シート

特開2010-266682号公報 特開2002-244390号公報 特開2006-139180号公報

Claims (6)

1. 像担持体と、
   像担持体を一様に帯電する帯電装置と、
   一様に帯電された像担持体を露光することにより潜像を形成する露光装置と、
   潜像をトナーにより現像する現像装置と、
   像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体上に転写する転写装置と、からなる作像装置を有し、
   中間転写体上に形成されたトナー像の反射光を光学的手段により検知する光学濃度検知手段を有し、
   前記光学濃度検知手段で検出した前記反射光の光量を、付着量変換テーブルにもとづき前記トナー像の付着量に変換する付着量変換手段を有し、
   前記作像装置によって複数のパッチを形成し、その複数のパッチのトナー付着量を前記光学濃度検知手段により検出し、作像条件を決定する画質調整動作を有し、
   黒単色作像モードと複数色作像モードの切り替えを有し、
   それらの切り替えは像担持体と転写装置との当接を伴うことを特徴とする画像形成装置において、
   前記黒単色作像モードと前記複数色作像モードそれぞれで参照する黒用付着量変換テーブルを変更する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記光学濃度検知手段が検出した前記像担持体からの正反射光が所定の範囲内となるように発光量を調整する光量調整動作手段を有し、
   前記光量調整動作手段による調整は、画質調整動作時に前記黒単色作像モードと前記複数色作像モードそれぞれで実施し、
   前記黒単色作像モードにおいて決定した発光量と前記複数色作像モードにおいて決定した発光量との差分により前記付着量変換テーブルを切り替える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記光学濃度検知手段が検出した前記像担持体からの正反射光が所定の範囲内となるように発光量を調整する光量調整動作手段を有し、
   該光量調整動作手段による調整は、画質調整動作時に前記複数色作像モードで、ならびに印刷時の前記黒単色作像モードの切り替え時に実施し、
   前記黒単色作像モードにおいて決定した発光量と前記複数色作像モードにおいて決定した発光量との差により前記付着量変換テーブルを切り替える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１または２に記載の画像形成装置において、
   前記光学濃度検知手段による前記中間転写体上からの非トナー像部検知手段を有し、
   前記非トナー像部検知手段による非トナー像部の検知は画質調整動作時に前記黒単色作像モードと前記複数色作像モードそれぞれで実施し、
   前記黒単色作像モードにおいて検出した反射光量と前記複数色作像モードにおいて検出した反射光量との差により前記付着量変換テーブルを切り替える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１、２、４のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
   前記光学濃度検知手段による前記中間転写体上からの非トナー像部検知手段を有し、画質調整動作時に前記複数色作像モードで、印刷時に前記黒単色作像モードで非トナー像部の検知を実施し、
   前記黒単色作像モードにおいて検出した反射光量と前記複数色作像モードにおいて検出した反射光量との差により前記付着量変換テーブルを切り替える、
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の画像形成装置において、
   前記黒単色作像モードにおいて検出した反射光量と前記複数色作像モードにおいて検出した反射光量との差が所定の範囲外だった場合には、前記光学濃度検知手段の前記像担持体からの正反射光が所定の範囲内となるように発光量を調整する光量調整機能を実施し、
   前記黒単色作像モードにおいて決定した発光量と前記複数色作像モードにおいて決定した発光量との差により前記付着量変換テーブルを切り替える、
   ことを特徴とする画像形成装置。