JP2021162698A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中間転写ベルトの表面状態に適した測定を実行することができなかった。【解決手段】 ＬＥＤ７１、ＰＤ７２、及び７３を有する濃度検出センサ７０と、ブラックトナーパターン５０１を形成させると共にブラックトナーパターン５０１に対応するＰＤ７２、及び７３の出力値に基づいてルックアップテーブルを生成する第１濃度補正モードと、複合トナーパターン５０４を形成させると共に複合トナーパターン５０４に対応するＰＤ７３の出力値に基づいてルックアップテーブルを生成する第２濃度補正モードとを実行するＣＰＵ８１とを有し、ＣＰＵ８１は第１濃度補正モードと第２濃度補正モードの中から、中間転写ベルト７からの反射光に対応するＰＤ７２の出力値に基づき、濃度補正モードを選択することを特徴とする。【選択図】 図９

Description

本発明はトナー像が転写される中間転写ベルトを有する画像形成装置の濃度調整制御に関する。

複数の色のトナー像を形成する画像形成装置は、異なる色のトナー像が形成される感光体と、異なる色のトナー像が転写される中間転写ベルトとを有し、前記中間転写ベルトからシートにトナー像を転写する。画像形成装置によりシートに形成されるトナー像の濃度は画像形成装置の環境条件（温度、湿度）、あるいは画像形成装置の使用状況に応じて変動してしまうことが知られている。そこで、画像形成装置は中間転写ベルトに測定用画像を形成し、この測定用画像を測定手段によって測定した結果に基づいて、トナー像の濃度を調整するための画像形成条件を生成している。測定用画像を測定するための測定手段としては光学センサを用いるものが知られている（特許文献１参照）。

特開２００４−１２５９８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光学センサは、中間転写ベルトの表面に埃や紙粉が付着したり、トナーが融着してしまうと、その異常箇所の上に形成された測定用画像を高精度に測定することができない。さらに、中間転写ベルトの表面に傷が生じた場合にも、傷の上に形成された測定用画像を高精度に測定することができない。そのため、中間転写ベルトに異常が発生した場合には誤った測定結果に基づいて画像形成条件が制御されてしまい、トナー像の濃度が目標とする濃度となってしまう可能性があった。

そこで、本発明は、中間転写ベルトの表面状態に適した測定を実行することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、異なる色のトナー像を形成する画像形成手段と、前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、前記トナー像を前記中間転写ベルトからシートへ転写する転写手段と、前記中間転写ベルトに向けて光を発する発光手段と、前記中間転写ベルトに転写されたトナーパターンからの反射光を受光し、前記反射光の受光結果に基づき出力値を出力する出力手段と、ブラックのトナーパターンを形成し、当該ブラックのトナーパターンからの反射光に対応する前記出力手段の出力値に基づいて、前記画像形成手段により形成されるブラックのトナー像の濃度を調整するための画像形成条件を生成する第１モードと、ブラックのトナーパターンを有彩色のトナーパターンに重ねた複合トナーパターンを形成し、当該複合トナーパターンからの反射光に対応する前記出力手段の出力値に基づいて、前記画像形成条件を生成する第２モードとを実行する制御手段と、を有し、前記第１モードと前記第２モードを含む複数のモードの中から、前記中間転写ベルトからの反射光に対応する前記出力手段の出力値に基づき、前記制御手段が実行するモードを選択する選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、中間転写ベルトの表面状態に適した測定を実行することができる。

画像形成装置の概略図 濃度検出センサの概略図 画像形成装置の制御ブロック図 ブラックトナーパターンの概略図 複合トナーパターンの概略図 濃度検出センサの出力値とトナー濃度の関係を表した図 通紙枚数に応じて変化する濃度検出センサの出力値の推移を示した図 通紙枚数に応じて変化する検出精度の推移を表した図 濃度調整制御のフローチャート図 濃度検出センサの角度特性を表した図 角度特性を検知する際の測定条件を説明するための要部概略図 巻き癖発生時の濃度検出センサの出力値を示した図 他の濃度調整制御のフローチャート図

（実施例１）
［画像形成装置］
図１は、画像形成装置の構成図である。画像形成装置２００は、電子写真方式によりカラー画像を形成するプリンタ、複写機、複合機、ファクシミリ等により実現可能である。画像形成装置２００は、４つの感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、及び１ｄを有する画像形成装置である。画像形成部Ｐａが感光ドラム１ａにイエローのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｂが感光ドラム１ｂにマゼンタのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｃが感光ドラム１ｃにシアンのトナー像を形成し、画像形成部Ｐｄが感光ドラム１ｄにブラックのトナー像を形成する。

画像形成装置２００は、シートＳが収容された給紙カセット６０を有する。給紙カセット６０内のシートＳは給紙ローラ対６１により給紙され、ローラ６２へ向けて搬送される。ローラ６２は、二次転写部Ｔ２へ向けてシートＳを搬送するため、シートＳの送り出しタイミングやシートＳの搬送速度を制御する。

画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄ、帯電器２ａ〜２ｄ、露光器３ａ〜３ｄ、現像器１００ａ〜１００ｄ、一次転写ローラＴ１ａ〜Ｔ１ｄ、及びドラムクリーナ６ａ〜６ｄを備える。感光ドラム１ａ〜１ｄは、回転駆動されている。帯電器２ａ〜２ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。露光器３ａ〜３ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄに静電潜像を形成するため、感光ドラム１ａ〜１ｄを画像データに基づいて露光する。

現像器１００ａ〜１００ｄは、感光ドラム１ａ〜１ｄに形成された静電潜像を、トナーを含む現像剤を用いて現像する。ここで、現像器１００ａ〜１００ｄは、内部に収容するトナーの量が所定量よりも低下すると、現像剤の補給容器であるトナーボトルＴａ〜Ｔｄからトナーが不図示の補給経路を通って補給される。

一次転写ローラＴ１ａ〜Ｔ１ｄには、不図示の高圧回路から転写電圧が印加されている。これにより、各色のトナー像が感光ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト７に転写される。中間転写ベルト７にイエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックのトナー像が重ねて転写されることで、フルカラーのトナー像が形成される。なお、一次転写ローラＴ１ａ〜Ｔ１ｄにより中間転写ベルト７へ転写されずに感光ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーはドラムクリーナ６ａ〜６ｄによって回収される。

中間転写ベルト７は、二次転写ローラ８、テンションローラ１７、及び二次転写上流ローラ１８によって張架されたベルト状の弾性体である。中間転写ベルト７の表面の色は黒色となっている。中間転写ベルト７は、二次転写ローラ８、テンションローラ１７、及び二次転写上流ローラ１８により矢印Ｒ７方向に回転駆動される。フルカラーのトナー像が形成された中間転写ベルト７は、回転することで二次転写部Ｔ２にトナー像を搬送する。

中間転写ベルト７に形成されたトナー像は、二次転写部Ｔ２でシートＳと合致するタイミングで搬送される。二次転写部Ｔ２は、対向して配置される二次転写ローラ８及び二次転写ローラ９により形成される転写ニップ部である。二次転写ローラ８には不図示の高圧回路から転写バイアスが印加される。これによって中間転写ベルト７上のトナー像が、中間転写ベルト７からシートＳへ転写される。また、転写後に中間転写ベルト７に残留するトナーは、ベルトクリーナ１１により回収される。

トナー像が転写されたシートＳは定着器１３へ搬送される。定着器１３は、対向するローラにより形成される定着ニップをシートＳが通過している間に熱と圧力を加えることでシートＳ上のトナー像をシートＳに定着させる。定着器１３は、熱源となるヒータとサーミスタとを備え、サーミスタの検知温度が目標温度となるように、ヒータに供給される電流がフィードバック制御されている。トナー像が定着されたシートＳは、排紙トレイ６３上に排出される。

画像形成装置２００は中間転写ベルト７に形成されたパターンからの反射光を測定する濃度検出センサ７０が設けられている。濃度検出センサ７０は感光ドラム１ｄと二次転写ローラ９の間に配置される。濃度検出センサ７０はＬＥＤ７１（図２）とフォトダイオード７２（図２）、及び７３（図２）とを有する光学センサである。フォトダイオード７２（図２）はフォトダイオード７２（図２）に受光された光の強度に基づく出力値を出力し、フォトダイオード７３（図２）はフォトダイオード７３（図２）に受光された光の強度に基づく出力値を出力する。画像形成装置２００は、フォトダイオード７２、（図２）及び７３（図２）から出力された出力値を濃度変換テーブルに基づいてトナー濃度へ変換する。

オペレーションパネルＵはユーザが操作キー（図３の入力部９３）を用いて、画像形成の開始を指示するだけでなく、画質設定や給紙カセット６０に収容されたシートＳの情報を入力するために用いられる。ＣＰＵ８１（図３）は入力部９３（図３）により入力されたユーザ指示情報に基づき、シートＳに対応した目標温度を決定し、画像形成時にヒータの温度を制御する。さらにオペレーションパネルＵは印刷設定を表示する表示部９４（図３）も備えている。

［濃度検出センサ］
図２は、濃度検出センサ７０の概略構成図である。濃度検出センサ７０は中間転写ベルト７上に形成されたトナーパターンを検出する。濃度検出センサ７０は光を発するＬＥＤ７１と、中間転写ベルト７やトナーパターンからの反射光を受光するフォトダイオードＰＤ７２、及び７３とを備える。

ＬＥＤ７１は中間転写ベルト７に対して入射角度２０°で光を照射するように配置され、ＰＤ７２は中間転写ベルト７及びトナーパターンからの反射光を反射角度２０°の位置で受光するように配置される。これよってＰＤ７２は中間転写ベルト７からの正反射光、又はトナーパターンからの正反射光を受光する位置に配置される。ＰＤ７３は、ＬＥＤ７１が中間転写ベルト７及びトナーパターンからの反射光を反射角度−５０°の位置で受光するように配置される。これによってＰＤ７３は中間転写ベルト７からの乱反射光、又はトナーパターンからの乱反射光を受光する位置に配置される。

なお、ＬＥＤ７１、ＰＤ７２、及びＰＤ７３は、ＬＥＤ７１に電流を供給する駆動回路やＰＤ７２、及び７３からの出力電流を電圧へ変換する変換回路からなる電気基板（不図示）に実装されている。

［制御ブロック図］
図３は、画像形成装置２００の制御ブロック図である。ＣＰＵ８１は、画像形成装置２００を動作させるために各種命令の生成や演算処理を実行する機能を有する。画像形成装置２００は、データを記憶するＲＯＭ８２、及びシステムワークメモリとして機能するＲＡＭ８３を有する。また、トナーパターンに対応するパターン画像データがＲＯＭ８２に記憶されている。トナーパターンが形成される場合、ＣＰＵ８１はＲＯＭ８２からパターン画像データを読み出す。

画像処理部８４は、画像データに階調補正処理や疑似中間調処理を実行する。

階調補正処理とは画像形成装置２００により形成される画像の階調特性（濃度特性）が理想的な階調特性（濃度特性）となるように、画像データの入力値を変換する処理である。ＣＰＵ８１は入力値と出力値との対応関係を示す１次元のルックアップテーブルに基づき、画像データの入力値を出力値へ変換する。なお、ルックアップテーブルは色毎に設けられており、ＲＯＭ８２又はＲＡＭ８３に格納されている。

疑似中間調処理は、出力される画像の濃度をドットの面積の変化によって表現するため、予め記憶されたマトリックスを用いて画像データを変換する処理である。例えば、８ビットの１画素分のデータをＮビットのＭ画素分のデータへ変換する。ここで、Ｎビットは８より小さい値である。Ｍ画素は１画素よりも大きい値である。

画像処理部８４により変換された画像データはレーザ駆動部３０３ａ〜３０３ｄへ入力される。レーザ駆動部３０３ａ〜３０３ｄは画像処理部８４から出力された画像データに基づいて露光器３ａ〜３ｄの光源を制御する。これによって、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに基づく静電潜像が形成される。

また、ＣＰＵ８１は、インターフェース部８５（以降、Ｉ／Ｆ部８５と称す。）を介してオペレーションパネルＵと電気的に接続されている。また、オペレーションパネルＵは、ユーザによる操作を受け付けるものであり、例えば入力部９３と表示部９４の両方の機能を有するタッチパネルディスプレイによって構成されてもよい。なお、オペレーションパネルＵは、画像形成装置に接続されるパーソナルコンピュータなどの外部端末であっても良い。

駆動回路３０５は、ＣＰＵ８１の命令信号に従い、濃度検出センサ７０内部のＬＥＤ７１のＯＮ／ＯＦＦや発光光量を制御する。検出回路３０６は、濃度検出センサ７０からの出力電圧を増幅してＣＰＵ８１へ送る。

［濃度補正モード］
濃度検知用のトナーパターンについて説明する。図４（ａ）、及び図４（ｂ）は、ブラックトナーパターン５０１の断面図および上面図である。図５（ａ）、及び図５（ｂ）はブラックトナーパターン５０２がシアントナーパターン５０３に重畳された複合トナーパターン５０４の断面図および上面図である。

図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示すように、ブラックトナーパターン５０１は濃度の異なる５つのパターンを含む。一方、図５（ａ）、及び図５（ｂ）に示す複合トナーパターン５０４のシアントナーパターン５０３は所定濃度となるように形成され、ブラックトナーパターン５０２は濃度の異なる５つのパターンを含む。なお、複合トナーパターン５０４はブラックトナーパターン５０２が重畳していないシアントナーパターン５０３を含む。

また、複合トナーパターン５０４は、ブラックトナーパターン５０２の下にシアントナーパターン５０４が形成された例を示したが、ブラックトナーパターン５０２の下に他の有彩色のトナーパターンが形成された構成であってもよい。

次に本件に係る濃度測定モードについて説明する。

まず、濃度測定モード１について説明する。濃度測定モード１ではブラックトナーパターン５０１を用いて、正反射光を受光するＰＤ７２により中間転写ベルト７上のブラックトナーパターン５０１からの反射光を測定する。ＰＤ７２には正反射光と乱反射光との両方が受光されてしまうので、ＰＤ７２の出力値からＰＤ７３の出力値を除去することでブラックトナーパターン５０１の正反射光成分の出力値を取得する。

中間転写ベルト７からの反射光はブラックトナーパターン５０１からの反射光より大きいので、ブラックトナーパターン５０１の濃度が上昇するとＰＤ７２、及び７３の出力値は低下する。ＰＤ７２の出力値からＰＤ７３の出力値を差分した中間値と濃度との対応関係をあらかじめ記憶しておくことで、ＣＰＵ８１はＰＤ７２の出力値、及びＰＤ７３の出力値からブラックトナーパターン５０１の濃度を決定できる。

濃度補正モード１において、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０１の濃度に基づいてブラックのトナー像の濃度特性を求める。ブラックトナーパターン５０１に含まれる５つのパターンは予め入力値が決まっている。ＣＰＵ８１は入力値と検出された濃度とから線形補間することによって濃度特性を求めることができる。そして、ＣＰＵ８１は濃度特性が理想的な濃度特性となるように、ブラック用のルックアップテーブルを生成する。

次に濃度測定モード２について説明する。濃度測定モード２では複合トナーパターン５０４を用いて、乱反射光を受光するＰＤ７３により中間転写ベルト７上の複合トナーパターン５０４からの反射光を測定する。ＰＤ７３には正反射光はほとんど受光されず、乱反射光が受光される。

乱反射光を吸収するブラックトナーパターン５０２の濃度が上昇すると、シアントナーパターン５０３からの乱反射光が減少してＰＤ７３の出力値は低下する。ＰＤ７３の出力値とブラックトナーパターン５０２の濃度との対応関係をあらかじめ記憶しておくことで、ＣＰＵ８１はＰＤ７３の出力値からブラックトナーパターン５０２の濃度を決定できる。

濃度補正モード２において、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０２の濃度に基づいてブラックのトナー像の濃度特性を求める。ブラックトナーパターン５０２に含まれる５つのパターンは予め入力値が決まっている。ＣＰＵ８１は入力値と検出された濃度とから線形補間することによって濃度特性を求めることができる。そして、ＣＰＵ８１は濃度特性が理想的な濃度特性となるように、ブラック用のルックアップテーブルを生成する。

図６に濃度検出センサ７０の出力値を示す。具体的には、図６（ａ）はブラックトナーパターン５０１からの正反射光が検出されたときのＰＤ７２の信号値からＰＤ７３の信号値を差分した値を示す。図６（ｂ）はシアントナーパターン５０３からの乱反射光が検出されたときのＰＤ７３の信号値を示す。図６（ｃ）は複合トナーパターン５０４からの乱反射光が検出されたときのＰＤ７３の信号値である。

図６（ａ）において濃度０の出力値は中間転写ベルト７からの正反射光の受光結果に対応する出力値である。ＰＤ７２の信号値からＰＤ７３の信号値を差分した値は、図６（ａ）に示すように、ブラックトナーパターン５０１の濃度が増加することで低下する。また、図６（ｂ）、及び図６（ｃ）において濃度０の出力値は中間転写ベルト７からの乱反射光の受光結果に対応する出力値である。シアントナーパターン５０３の検出時のＰＤ７３の信号値（出力値）は、図６（ｂ）に示すように、シアントナーパターン５０３の濃度が増加することで上昇する。一方、複合トナーパターン５０４検出時のＰＤ７３の信号値は、図６（ｃ）に示すように、ブラックトナーパターン５０２の濃度が上昇することで低下する。

ただし複合トナーパターン５０４は本実施例で示した構成に限定するものではなく、例えば下地カラートナーパターン５０３はイエローやマゼンタなど、有彩色であれば何でも良い。また、ブラックトナーパターン５０１、および５０２の濃度に関しても段階的に変化させず、一定の濃度のみでトナーパターンを形成し、ある濃度一点のみを補正する構成でも良い。

またブラックトナーパターン５０１および５０２の濃度を変化させる場合には、画像データのルックアップテーブルを更新する方法に限らない。例えば、露光器３ｄのレーザ光量が補正されても良いし、一次転写ローラＴ１ｄに印加される転写電圧の値が調整されても良い。つまり、画像形成装置２００により形成される画像の濃度を調整するための画像形成条件が調整される構成であればどのような構成であってもよい。

［中間転写ベルトの表面劣化とトナー消費量］
中間転写ベルト７の表面劣化の影響について説明する。

中間転写ベルト７とベルトクリーナ１１の摺擦、あるいは中間転写ベルト７とシートＳとの摺擦が原因で、中間転写ベルト７の表面が荒れてしまったり、中間転写ベルト７の表面に現像剤が融着してしまう可能性がある。これにより、中間転写ベルト７からの反射光量が正常なときと比較して減少してしまう。そのため、ＣＰＵ８１はトナーパターンの検出を実施する前に、中間転写ベルト７の表面からの反射光の測定結果に基づいてＬＥＤ７１の駆動電流を調整する。あるいは、基準板からの反射光の測定結果に基づいてＬＥＤ７１の駆動電流を調整する構成でも良い。

図７は中間転写ベルト７からの反射光に対応する濃度検出センサ７０の検出値を示した図である。ここで、検出値とは、濃度補正モード１においてＰＤ７２の出力値からＰＤ７３の出力値を差分した値を百分率で表しており、濃度補正モード２においてＰＤ７３の出力値を百分率で表している。いずれも検出値が１００％の値はＬＥＤ７１の発光光量が調整された後の検出値である。なお、ＬＥＤ７１の発光光量を制御する駆動電流は、発光光量が調整された後に変更されていない。また、濃度補正モード２においてシアントナーパターン５０３の濃度は予め決まった濃度から変更されない。

図７において丸いマークは濃度補正モード１において通紙枚数と濃度検出センサ７０の検出値との関係を示している。図７において四角マークは濃度補正モード２において通紙枚数と濃度検出センサ７０の検出値との関係を示している。

通紙枚数の増加に伴い中間転写ベルト７の表面には細かな凹凸が生じる。通紙枚数の増加に伴い中間転写ベルト７の表面の平滑性が低下すると、濃度補正モード１において濃度検出センサ７０の検出値は低下している。一方、通紙枚数の増加に伴い中間転写ベルト７の表面の平滑性が低下しても濃度補正モード２において濃度検出センサ７０の検出値は変動が抑制されている。

このように、濃度補正モード１においては、通紙枚数が増加してくると検出値が小さくなったり、ノイズ成分によって検出値の変動が大きくなってしまうので、濃度検出センサ７０の検出精度が悪化する。

一方で、濃度補正モード２においては、複合トナーパターン５０４にブラックトナーパターン５０２以外のトナーパターン（シアントナーパターン５０３）が含まれるので、現像剤の消費量が増大してしまう。そのため、本実施例のＣＰＵ８１は、選択可能な２つの濃度補正モードを実行する。

次に、図８は濃度補正モード１および２の濃度補正精度の推移を表したグラフである。図８では、濃度補正精度として、目標濃度で形成された画像の色と画像形成条件が更新された後の色とのユークリッド距離ΔＥ_００（ユークリッド距離ΔＥ_００は色差とも称される。）を用いている。なお、ユークリッド距離ΔＥ_００は５つの異なる濃度のトナーパターンの結果の平均値を用いる。

通紙枚数の増加に伴い中間転写ベルト７の表面の平滑性が低下すると、濃度補正モード１においてユークリッド距離ΔＥ_００が大きくなっている。また、濃度補正モード２のユークリッド距離ΔＥ_００は、光量調整が実施された直後においては濃度補正モード１のユークリッド距離ΔＥ_００より大きい。これは、シアントナーパターン５０３の濃度変動分が含まれているからである。しかし、通紙枚数が増加した場合には、濃度補正モード２のユークリッド距離ΔＥ_００の変動は、濃度補正モード１のユークリッド距離ΔＥ_００の変動よりも小さい。また、図８において２つの濃度補正モードの濃度補正精度が逆転するタイミングは１０万枚通紙した時であった。

表１にブラックトナーパターン５０１および複合トナーパターン５０４のトナー消費量を比較した。

トナーパターンのサイズは、例えば、感光ドラム１ａ〜１ｄの回転方向に直交する主走査方向の長さが１６ｍｍであり、感光ドラム１ａ〜１ｄの回転方向である副走査方向の長さが１６．３ｍｍとした。ブラックトナーパターン５０１は異なる濃度の５つのトナーパターンを有するので副走査方向の長さは８１．５ｍｍ（１６．３ｍｍ×５）である。

濃度補正モード１で用いるブラックトナーパターン５０１は、最も濃い濃度域のトナー載り量が０．５ｍｇ／ｃｍ^２となる。さらに、ブラックトナーパターン５０１のトナー載り量は、例えば、０．５ｍｇ／ｃｍ^２、０．４ｍｇ／ｃｍ^２、０．３ｍｇ／ｃｍ^２、０．２ｍｇ／ｃｍ^２、０．１ｍｇ／ｃｍ^２とした。そして、本実施例のブラックトナーパターン５０１のトナー消費量は３．９１２ｍｇとなる。

一方、複合トナーパターン５０４のシアントナーパターン５０３のパッチサイズは、主走査方向の長さが１６ｍｍ、副走査方向の長さが９７．８ｍｍである。これは、副走査方向のシアントナーパターン５０３の長さが副走査方向のブラックトナーパターン５０２の長さより長いためである。

濃度補正モード２で用いる複合トナーパターン５０４のシアントナーパターン５０３は、トナー載り量０．５ｍｇ／ｃｍ２^２となる。濃度補正モード２で用いる複合トナーパターン５０４のブラックトナーパターン５０２のトナー載り量は濃度補正モード１で用いるブラックトナーパターン５０１のトナー載り量と同じとする。そのため、複合トナーパターン５０４のトナー消費量は１１．７３６ｍｇとなる。

このように濃度補正モード２のトナー消費量は濃度補正モード１のトナー消費量よりも多い。

［制御方法］
次に、画像形成装置２００のＣＰＵ８１が実行する濃度調整制御が図９のフローチャート図に基づき説明される。濃度調整制御は、例えば、所定枚数のシートに画像が形成されるとＣＰＵ８１によって実行される。濃度調整制御の実行条件が満たされると、ＣＰＵ８１がＲＯＭ８２に格納された制御プログラムを実行することによって、濃度調整制御は実行される。

まずＣＰＵ８１はＬＥＤ７１の発光光量の調整において決定された駆動電流に基づいてＬＥＤ７１を発光させ、ＰＤ７２で中間転写ベルト７からの正反射光量の測定を行う（Ｓ１）。ＣＰＵ８１はステップＳ１においてＰＤ７２から出力された出力値に基づき、中間転写ベルト７からの正反射光量がリファレンスの４０％以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。ステップＳ２においてＣＰＵ８１は中間転写ベルト７の表面状態を判定している。出力値が所定値以上ならば正反射光量が所定量以上なので表面状態が劣化していないと判定される。この場合、濃度補正モード１が選択される。一方、出力値が所定値未満ならば正反射光量が所定量未満なので表面状態が劣化していると判定される。この場合、濃度補正モード２が選択される。

ステップＳ２において正反射光量が４０％以上ならば、ＣＰＵ８１は濃度補正モード１を選択する（Ｓ３）。そして、ＣＰＵ８１は画像形成部Ｐｄにブラックトナーパターン５０１を形成させ（Ｓ４）、濃度検出センサ７０にブラックトナーパターン５０１からの反射光を測定させる。次いで、ＣＰＵ８１はＰＤ７２の出力値とＰＤ７３の出力値とに基づき、ブラックトナーパターン５０１の濃度を計測する（Ｓ５）。ステップＳ５において、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０１用の変換テーブルに基づきＰＤ７２の出力値とＰＤ７３の出力値の差分からブラックトナーパターン５０１の５つの濃度を決定する。

一方、ステップＳ２において正反射光量が４０％以上でないならば、ＣＰＵ８１は濃度補正モード２を選択する（Ｓ７）。そして、ＣＰＵ８１は画像形成部Ｐｃ、及びＰｄに複合トナーパターン５０４を形成させ（Ｓ８）、濃度検出センサ７０に複合トナーパターン５０４からの反射光を測定させる。次いで、ＣＰＵ８１はＰＤ７３の出力値に基づき、複合トナーパターン５０４の濃度を計測する（Ｓ９）。ステップＳ９において、ＣＰＵ８１は複合トナーパターン５０４用の変換テーブルに基づきＰＤ７３の出力値からブラックトナーパターン５０２の５つの濃度を決定する。

次いで、ＣＰＵ８１はブラック用の濃度を調整するため画像形成条件を生成する（Ｓ６）。ここで、ステップＳ５においてブラックトナーパターン５０１の濃度が計測された場合、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０１の濃度に基づいてルックアップテーブルを生成する。また、ステップＳ９においてブラックトナーパターン５０２の濃度が計測された場合、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０２の濃度に基づいてルックアップテーブルを生成する。ステップＳ６においてルックアップテーブルが生成された後、ＣＰＵ８１は濃度調整制御の処理を終了させる。

なお、図９においてはブラックのルックアップテーブルを生成するためにトナーパターンが形成される構成が説明されているが、イエロー、マゼンタ、及びシアンのルックアップテーブルを生成するために他のトナーパターンも形成される構成としてもよい。

［発明の効果］
本実施例の濃度調整制御の効果が以下に説明される。比較例は濃度補正モード１のみが実行される場合の濃度補正精度とする。表２は、本実施例の画像形成装置の濃度補正精度と比較例の濃度補正精度、トナーパターンが形成されたときの画像形成装置２００のトナー消費量、総トナー消費比率が示される。表２は、５０万枚分のシートＳに画像が形成された場合のデータである。

ここで総トナー消費比率が説明される。総トナー消費比率は、ユーザが画像デューティ８％の画像を５０万枚分形成し、且つ、１００枚おきにブラックトナーパターン５０１が形成されたときのトナー消費量を１００％としている。画像デューティとは１枚のシートに最大濃度のトナー像が形成されたときのトナー付着量が１００％となる。画像デューティを８％とした根拠は、実際にユーザが印刷している画像の画像デューティの平均が８％程度だからである。

また、濃度補正精度は中間転写ベルト７が新品のときの濃度補正精度（初期）と、５０万枚分のシートＳに画像が形成された後の濃度補正精度（耐久後）との両方が記載されている。

表２からわかるように、５０万枚分のシートＳに画像が形成された後のユークリッド距離ΔＥ_００は、本実施例が比較例と比べて小さい。そのため、濃度補正モード１と濃度補正モード２とを中間転写ベルト７の表面状態に基づき切り替えることで、濃度補正モード１のみが実行されるよりも濃度の変動が抑制されている。一方、本実施例の画像形成装置２００のトナー消費量は比較例と比べて多い。しかし、総トナー消費比率の差が０．２％であるので、本実施例の画像形成装置２００の全体のトナー消費量は比較例と比べてあまり増えていないことがわかる。

以上説明したように、濃度補正モード１と濃度補正モード２とを中間転写ベルト７の表面状態を考慮して選択可能とすることで、画像形成装置２００により形成される画像の濃度の変動を適切に抑制することができる。

（実施例２）
実施例１のＣＰＵ８１は中間転写ベルト７上の任意の領域からの反射光に対応するＰＤ７２の出力値に基づいて濃度測定モードを選択している。本実施例のＣＰＵ８１は中間転写ベルト７の１周分の出力値（出力プロファイル）に基づいて濃度補正モードを選択する。なお、以下の説明では実施例１と同様の構成に同じ付番を付し、その説明が省略される。

中間転写ベルト７は、二次転写ローラ８、テンションローラ１７、及び二次転写上流ローラ１８との間でスリップが生じないように、かなりの張力で前述のローラに巻き付けられている。また、画像形成装置２００の小型化のため、二次転写ローラ８、テンションローラ１７、及び二次転写上流ローラ１８の直径は小さくしなければならない。そのため、長時間にわたって中間転写ベルト７が回転しない状態が維持されると、中間転写ベルト７が前述のローラから受ける力によって変形してしまうことがある。これは「巻き癖」と呼ばれる。

図１０は対象物に対して濃度検出センサ７０の取り付け角度が変わった場合のＰＤ７２およびＰＤ７３の出力値を示したグラフである。角度θは図１１に示すように、ＬＥＤ７１、ＰＤ７２、及びＰＤ７３が実装された基板の実装面が倒れる方向として定義される。なお、ＰＤ７２の出力値の増幅率はＰＤ７２の出力値の増幅率よりも大きい。

正反射光を受光するＰＤ７２の出力値は濃度検出センサ７０の角度によって大きく値が変わっている。一方、乱反射光を受光するＰＤ７３の出力値は角度の影響をほとんど受けていない。これは、正反射光は乱反射光よりも指向性の高い光だからである。つまり、正反射光は入射角と反射角が等しい場合に最も強度が強くなり、反射角と入射角の差が大きくなるほど強度が低下する。一方、乱反射光は検出角度にかかわらず強度があまり変動しない。

中間転写ベルト７の巻き癖が発生した部分に照射されたＬＥＤ７１の光は、中間転写ベルト７の表面に生じた凹凸によって、巻き癖が発生していない部分と異なる角度で反射されてしまう。これにより、ＰＤ７２の出力値が大幅に低下し、ＰＤ７２の出力値はわずかに変動する。

図１２は中間転写ベルト７が８時間にわたって放置され、巻き癖が発生した際の出力プロファイルの一例である。図１２の矢印で示す箇所は巻き癖が発生した箇所に対応する出力値である。濃度検出センサ７０の出力値は巻き癖が発生した箇所において大きく変動している。ブラックトナーパターン５０１の低濃度域に対応する出力値はブラックトナーパターン５０１の高濃度域に対応する出力値よりも巻き癖の影響を受けやすい。これは、ブラックトナーパターン５０１の低濃度域のトナー被覆率がブラックトナーパターン５０１の高濃度域のトナー被覆率よりも低いからである。そのため、検出誤差を含んだセンサ出力値に基づいて濃度調整制御を行われてしまうと、画像濃度を高精度に調整することができない。

中間転写ベルト７の巻き癖は中間転写ベルト７を数十回ほど回転させることで改善されることが発明者らの実験によってわかっている。しかしながら、中間転写ベルト７の巻き癖が無視できるほど中間転写ベルト７の表面状態が改善するまで濃度調整制御の実行が禁止されてしまうと、画像の濃度が変動してしまう可能性がある。そこで、本実施例のＣＰＵ８１は、出力プロファイルの最大値と最小値とに基づき濃度測定モードを選択する。

画像形成装置２００のＣＰＵ８１が実行する本実施例の濃度調整制御が図１３のフローチャート図に基づき説明される。濃度調整制御は、例えば、所定枚数のシートに画像が形成されるとＣＰＵ８１によって実行される。濃度調整制御の実行条件が満たされると、ＣＰＵ８１がＲＯＭ８２に格納された制御プログラムを実行することによって、濃度調整制御は実行される。

まずＣＰＵ８１はＬＥＤ７１の発光光量の調整において決定された駆動電流に基づいてＬＥＤ７１を発光させ、ＰＤ７２で中間転写ベルト７からの正反射光量を中間転写ベルト７の１周に亘って測定する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ８１はステップＳ１０１においてＰＤ７２から出力された出力値の最大値と最小値とを決定し、最大値と最小値との差が所定値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２においてＣＰＵ８１は中間転写ベルト７に巻き癖が発生しているか否かを判定している。最大値と最小値との差が所定値以下ならば濃度補正モード１が選択され、最大値と最小値との差が所定値より大きければ濃度補正モード２が選択される。

ステップＳ１０２において最大値と最小値との差が所定量以下ならば、ＣＰＵ８１は濃度補正モード１を選択する（Ｓ１０３）。そして、ＣＰＵ８１は画像形成部Ｐｄにブラックトナーパターン５０１を形成させ（Ｓ１０４）、濃度検出センサ７０にブラックトナーパターン５０１からの反射光を測定させる。次いで、ＣＰＵ８１はＰＤ７２の出力値とＰＤ７３の出力値とに基づき、ブラックトナーパターン５０１の濃度を計測する（Ｓ１０５）。ステップＳ１０５において、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０１用の変換テーブルに基づきＰＤ７２の出力値とＰＤ７３の出力値の差分からブラックトナーパターン５０１の５つの濃度を決定する。

一方、ステップＳ１０２において最大値と最小値との差が所定量以下でないならば、ＣＰＵ８１は濃度補正モード２を選択する（Ｓ１０７）。そして、ＣＰＵ８１は画像形成部Ｐｃ、及びＰｄに複合トナーパターン５０４を形成させ（Ｓ１０８）、濃度検出センサ７０に複合トナーパターン５０４からの反射光を測定させる。次いで、ＣＰＵ８１はＰＤ７３の出力値に基づき、複合トナーパターン５０４の濃度を計測する（Ｓ１０９）。ステップＳ１０９において、ＣＰＵ８１は複合トナーパターン５０４用の変換テーブルに基づきＰＤ７３の出力値からブラックトナーパターン５０２の５つの濃度を決定する。

次いで、ＣＰＵ８１はブラック用の濃度を調整するため画像形成条件を生成する（Ｓ１０６）。ここで、ステップＳ１０５においてブラックトナーパターン５０１の濃度が計測された場合、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０１の濃度に基づいてルックアップテーブルを生成する。また、ステップＳ１０９においてブラックトナーパターン５０２の濃度が計測された場合、ＣＰＵ８１はブラックトナーパターン５０２の濃度に基づいてルックアップテーブルを生成する。ステップＳ６においてルックアップテーブルが生成された後、ＣＰＵ８１は濃度調整制御の処理を終了させる。

なお、図１３においてはブラックのルックアップテーブルを生成するためにトナーパターンが形成される構成が説明されているが、イエロー、マゼンタ、及びシアンのルックアップテーブルを生成するために他のトナーパターンも形成される構成としてもよい。

また、実施例１、及び２の画像形成条件としてルックアップテーブルを例示したが、ブラックのトナー像の濃度を調整するための画像形成条件はルックアップテーブルに限定されない。画像形成条件の他の例としては、露光器３ｄから発せられるレーザ光の強度、あるいは、一次転写ローラＴ１ｄに印加される転写電圧、あるいは現像器１００ｄの現像スリーブに印加される現像電圧が考えられる。

７ 中間転写ベルト
７０ 濃度検出センサ
８１ ＣＰＵ
８４ 画像処理部
２００ 画像形成装置

Claims (5)

1. 異なる色のトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記トナー像が転写される中間転写ベルトと、
   前記トナー像を前記中間転写ベルトからシートへ転写する転写手段と、
   前記中間転写ベルトに向けて光を発する発光手段と、
   前記中間転写ベルトに転写されたトナーパターンからの反射光を受光し、前記反射光の受光結果に基づき出力値を出力する出力手段と、
   ブラックのトナーパターンを形成し、当該ブラックのトナーパターンからの反射光に対応する前記出力手段の出力値に基づいて、前記画像形成手段により形成されるブラックのトナー像の濃度を調整するための画像形成条件を生成する第１モードと、ブラックのトナーパターンを有彩色のトナーパターンに重ねた複合トナーパターンを形成し、当該複合トナーパターンからの反射光に対応する前記出力手段の出力値に基づいて、前記画像形成条件を生成する第２モードとを実行する制御手段と、を有し、
   前記第１モードと前記第２モードを含む複数のモードの中から、前記中間転写ベルトからの反射光に対応する前記出力手段の出力値に基づき、前記制御手段が実行するモードを選択する選択手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記選択手段は、前記中間転写ベルトからの反射光に対応する前記出力手段の出力値が所定値以上ならば、前記第１モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記選択手段は、前記中間転写ベルトからの反射光に対応する前記出力手段の出力値が所定値未満ならば、前記第２モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記選択手段は、前記中間転写ベルトの１周に亘って出力値を取得し、前記１周に亘る出力値の最大値と最小値との差が所定値以下ならば、前記第１モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記選択手段は、前記中間転写ベルトの１周に亘って出力値を取得し、前記１周に亘る出力値の最大値と最小値との差が所定値より大きければ、前記第２モードを選択することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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