JP4047307B2 - 画像形成装置及び該装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、記録材上に画像を形成する画像形成装置及び該装置の制御方法に関するものである。

近年、カラープリンタやカラー複写機などのカラー画像形成装置では、出力画像の高画質化が求められている。特に、形成された画像の濃度階調とその階調再現の安定性は、出力画像の品質を決定する重要な要素となっている。ところが画像形成装置では、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動要因により、形成される画像の濃度や色度が変動してしまう。特に電子写真方式のカラー画像形成装置の場合、僅かな環境変動でも形成される画像の濃度や色度の変動が生じてカラーバランスを崩す恐れがある。このため、常に一定の濃度を保つための手段を持つ必要がある。

そこで、各色のトナーを用いて、濃度検知用トナー画像（以下、パッチ）を像担持体である中間転写体や感光体等に形成し、その形成した未定着トナーパッチの濃度を未定着トナー用濃度検知センサ（以下、濃度センサ）で検知し、その検知結果に基づいて露光量、現像バイアスなどのプロセス条件にフィードバックをかけて濃度制御を行うことで、安定した画像を得るように構成している。しかし、このような濃度センサを用いた濃度制御は中間転写体や感光ドラム等の上に形成されたパッチの濃度に基づくものであり、転写材への転写及び定着による画像のカラーバランスの変化までは制御できない。即ち、転写画像における濃度変化には、上述の濃度センサを用いた濃度制御では対応できない。

そこで転写材上のパッチの濃度或は色度を検知するセンサ（以下、カラーセンサ）を設置し、そのカラーセンサによる測定結果に基づいて、トナー画像の濃度や色度を補正して色再現性の優れた画像を得ることができるカラー画像形成装置が提案されている（特許文献１）。このカラーセンサは、例えば発光素子として赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の発光スペクトルが異なる３種以上の光源を用いるか、又は発光素子は白色（Ｗ）を発光する光源を用いて、受光素子上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の分光透過率が異なる３種以上のフィルタを形成したもので構成する。これによりＲＧＢ出力等の異なる３種以上の出力を得ている。
特開２００３−１０７８３３号公報

このカラーセンサを用いた画像形成装置におけるカラーバランス補正の精度を向上させるための手段の一つとして、パッチの数を増やす方法が考えられる。しかし、カラーセンサが１つのパッチの濃度や色度を検出するためには、ある一定の時間を要する。このため、パッチの数を増やしてカラーバランス補正を行おうとしても、転写材の移動中に全てのパッチを読み取ることができなくなるため、１枚の転写材上に全てのパッチを形成できなくなる場合があった。同様に、画像形成装置のスループットが向上するに従って、１つのパッチの搬送方向の長さを長くする必要があるため、転写材１枚当りに形成できるパッチ数が減少し、カラーバランスの補正のために、より多くの転写材やトナーを消費することになる。

カラーバランス補正に際して消費される転写材を１枚で済ませるためには、通常使用している転写材よりも搬送方向長さの長い転写材を、カラーバランス補正用にわざわざセットして使用する必要があるが、このような転写材の装着は、ユーザにとって煩わしい作業である。またこのようなカラーバランス補正のためのパッチが形成される転写材及びパッチが形成された転写材はユーザにとっては不要なものであるため、必要最小限の数の転写材を使用し、かつパッチ形成に使用されるトナーの消費も必要最小限であることが望ましい。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本願発明の特徴は、記録材の消費量を抑えながら確実にパッチの濃度や色度を測定できる画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る画像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、
記録紙に画像を形成する画像形成手段と、記録紙にパッチを形成するパッチ形成手段と、パッチが形成された記録紙を搬送手段に搬送させる搬送制御手段と、前記搬送手段により搬送されてくる記録紙に形成されたパッチの濃度或は色度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された濃度或は色度に基づいて画像形成手段における画像形成特性を補正する補正手段とを備える画像形成装置であって、
記録紙のサイズ情報を得る手段を備え、
前記パッチ形成手段は、前記得る手段により搬送方向が第１長の第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第１記録紙に第１パッチを前記画像形成特性の補正に必要な所定数形成し、前記得る手段により前記第１記録紙よりも搬送方向の長さが短く且つ前記所定数の第１パッチを形成できない第２長の第２記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第２記録紙に前記第１パッチよりも搬送方向の長さが短い第２パッチを前記所定数形成し、
前記得る手段により前記第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、前記搬送制御手段は、前記所定数の第１パッチが形成された前記第１記録紙を、前記第２パッチを前記検出手段に検出させるための第２速度へ低下させることなく、第１速度で前記搬送手段に搬送させ、前記得る手段により前記第２記録紙のサイズ情報が得られると、前記所定数の第２パッチが形成された前記第２記録紙を前記第１速度よりも遅い前記第２速度で前記搬送手段に搬送させ、
前記検出手段は、搬送されてくる前記第１記録紙に形成された前記所定数の第１パッチ、及び、前記第２記録紙に形成された前記所定数の第２パッチの濃度或は色度を検出することを特徴とする。

本発明の一態様に係る画像形成装置の制御方法は以下のような工程を備える。即ち、
記録紙に画像を形成する画像形成手段を備え、記録紙にパッチを形成し、そのパッチが形成された記録紙を搬送して当該パッチの濃度或は色度を検出し、その検出した濃度或は色度に基づいて前記画像形成手段における画像形成特性を補正する画像形成装置の制御方法であって、
記録紙のサイズ情報を得る工程と、
前記得る工程で、搬送方向が第１長の第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第１記録紙に第１パッチを前記画像形成特性の補正に必要な所定数形成し、前記得る工程で、前記第１記録紙よりも搬送方向の長さが短く且つ前記所定数の第１パッチを形成できない第２長の第２記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第２記録紙に前記第１パッチよりも搬送方向の長さが短い第２パッチを前記所定数形成するパッチ形成工程と、
前記得る工程で、前記第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、前記所定数の第１パッチが形成された前記第１記録紙を、前記第２パッチを検出させるための第２速度へ低下させることなく第１速度で搬送させ、前記得る工程で前記第２記録紙のサイズ情報が得られると、前記所定数の第２パッチが形成された前記第２記録紙を前記第１速度よりも遅い前記第２速度で搬送させる工程と、
搬送されてくる前記第１記録紙に形成された前記所定数の第１パッチ、及び、前記第２記録紙に形成された前記所定数の第２パッチの濃度或は色度を検出する工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録材の長さに応じて、パッチ検出時の記録材の搬送速度、各パッチの長さを可変にし、記録材の消費量を抑えながら確実にパッチの濃度や色度を測定できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用し、中間転写ベルトを用いた４ドラム型のフルカラー画像形成装置１の概略構成を示すブロック図である。

図１において、４ドラム型フルカラー画像形成装置１は、４ドラム型フルカラー画像形成要のプリンタエンジン（以下、単に「プリンタエンジン」）２を有している。Ｐ（ＰＹ，ＰＭ，ＰＣ，ＰＢｋ）は、このプリンタエンジン２に着脱自在に設けられたイエロー（Ｙ：ＰＹ）、マゼンタ（Ｍ：ＰＭ）、シアン（Ｃ：ＰＣ）、ブラック（Ｂｋ：ＰＢｋ）の各色用のプロセスカートリッジである。３１は中間転写体である中間転写ベルト３０を有する中間転写ベルトユニット、２５は定着器である。

各プロセスカートリッジＰは、それぞれ像担持体である感光体ドラム２６（２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｂｋ）と、各感光体ドラム２６の外周表面上に配置され、それぞれ感光体ドラムの表面を一様に帯電する一次帯電器５０と、レーザ露光器２８（２８Ｙ，２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｂｋ）からのレーザ光の露光により形成された感光体ドラム表面上の各色の静電潜像を、対応する色のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて現像する現像器５１とを備えている。各プロセスカートリッジは、中間転写ベルト３０の移動方向に沿って、上流側からＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの順に配置されている。さらに、感光体ドラム２６と共に中間転写ベルト３０を挟持する位置には、感光体ドラム２６と共に一次転写部を形成する一次転写ローラ５２が対向して設置されている。５３は、転写されずにドラム表面に残ったトナーを除去するためのクリーナである。

中間転写ベルトユニット３１は、中間転写ベルト３０と、中間転写ベルト３０を張架する駆動ローラ１００、テンションローラ１０５、二次転写対向ローラ１０８の３本のローラを備えている。二次転写ローラ２７は、二次転写対向ローラ１０８に対向して中間転写ベルト３０を挟んだ位置に配置されている。３３は二次転写ローラ２７を保持している転写搬送ユニットである。

また、給紙部３は、二次転写ローラ２７と、中間転写ベルト３０を挟んだ二次転写対向ローラ１０８との当接部により構成される二次転写部へ転写材Ｐを給送しており、この給送部３は複数枚の転写材Ｐを収納したカセット２０、給送ローラ２１、重送防止のリタードローラ対２２、搬送ローラ対２３ａ，２３ｂ、レジストローラ対２４等を備えている。尚、このカセット２０には、積載された転写材Ｐの後端を規制するための後端規制板１９が設けられている。この後端規制板１９は、カセット２０に収容されている転写材Ｐのサイズに応じて移動できる構成となっており、図示しない後端規制板位置検出手段により転写材Ｐの搬送方向の長さを検知（以下、サイズ検知）することが可能になっている。

更に、定着器２５の下流側搬送路には、排出ローラ対６１，６２，６３が搬送路６０に沿って設けられており、排出ローラ対６１，６２間の排出搬送路６０には、定着器２５のローラニップ部から下流側に距離Ｙだけ離れた位置に、カラーセンサ９０が設置されている。

図２は、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。

装置本体１は、この装置本体１に対して通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部ホスト機器１０或は、装置本体１が別途備える原稿読み取り部（不図示）等からの画像信号（ＲＧＢ信号）を受信する。画像処理部１１では、その受信したＲＧＢ信号をＣＭＹＫ信号に変換し、階調、濃度補正を加えた後に、レーザ露光器２８用の露光信号を生成する。画像形成制御部１２は、以下に説明する画像形成動作を統括して制御すると共に、カラーセンサ９０を用いたカラーバランスの補正時の装置本体１の制御を行っている。尚、画像形成部１３は、転写材Ｐ上に画像を形成するための要素を一括して示したブロックで、前述の図１のプリンタエンジン２の主要部である。サイズ検知部１４は、ユーザが画像形成に使用している転写材Ｐ（カセット２０に収容されている転写材Ｐ）のサイズを検知する。本実施の形態では、前述した後端規制板１９による転写材Ｐのサイズ検知手段を示している。搬送モータ１５は、画像形成制御部１２からの指示により、カラーセンサ９０の設置部である排出搬送路６０を通過する転写材Ｐの搬送速度を所定のタイミングで変化できる駆動手段であり、排出搬送路６０での転写材Ｐの搬送速度のみを変えるものであってもよいし、装置全体１の転写材Ｐの搬送速度を変更できるものであっても構わない。カラーセンサ部１６は、前述のカラーセンサ９０を用いて転写材Ｐ上のパッチの濃度或は色度を検出している。

以上のように構成された４ドラム型のフルカラー画像形成装置１の画像形成動作について説明する。

画像形成動作が開始されると、まずカセット２０内の転写材Ｐは、給送ローラ２１の回転により給送された後、リタードローラ対２２により一枚ずつに分離され、ついで搬送ローラ対２３ａ，２３ｂ等を経てレジストローラ対２４に搬送される。このときレジストローラ対２４は回転を停止しており、このレジストローラ対２４のニップに転写材Ｐが突き当てられることにより、転写材Ｐの斜行が矯正される。

一方、この転写材Ｐの搬送動作に並行して、例えばイエローのプロセスカートリッジＰＹにおいて、まず感光体ドラム２６Ｙの表面が一次帯電器５０によって一様にマイナスに帯電され、次にレーザ露光器２８Ｙにより画像露光が行われることにより、感光体ドラム２６Ｙの表面には、画像のイエロー成分に対応した静電潜像が形成される。

次にこの静電潜像は、現像器５１によりマイナス帯電したイエロートナーを用いて現像され、イエロートナー画像として可視化される。そして、このようにして得られたイエロートナー画像は、一次転写ローラ５２により、中間転写ベルト３０上に一次転写される。尚、トナー画像が転写された後、感光体ドラム２６Ｙの表面に付着している転写残りトナーはクリーナ５３によって除去される。このようなトナー画像の形成動作を、他のプロセスカートリッジＰにおいても所定のタイミングでもって行い、各感光体ドラム２６上に形成された各色トナー画像をそれぞれの一次転写部で中間転写ベルト３０上にＹＭＣＢｋの順に順次重ねて一次転写する。

こうして中間転写ベルト３０上に重畳して転写された４色のトナー画像は、中間転写ベルト３０の矢印方向の回転に伴って二次転写部（転写ローラ２７）に移動される。これと並行して、レジストローラ対２４で斜行を矯正された転写材Ｐは、中間転写ベルト３０上の画像とタイミングをとって二次転写部に送り出される。この後、転写材Ｐを挟んで中間転写ベルト３０に当接した二次転写ローラ２７により、中間転写ベルト３０上の４色が混色されたトナー画像が転写材Ｐ上へ二次転写される。このようにしてトナー画像が転写された転写材Ｐは、定着器２５に送られて加熱、加圧されることによりトナー画像が定着される。その後、排出ローラ対６１〜６３により、装置本体１の上面トレイ６４に排出されて積載される。

尚、二次転写を終了した中間転写ベルト３０は、不図示のベルトクリーナによって、その表面に残留した転写残りトナーが除去される。

排出ローラ対６１，６２間の排出搬送路６０には、定着器２５のローラニップ部から下流側に距離Ｙだけ離れた位置に図示するようにカラーセンサ９０が設置されている。

図３は、本実施の形態に係るカラーセンサ９０の取り付け状態をより詳細に説明するための図である。

上述の画像形成と同様の手順でパッチが転写され、定着器２５によって定着された転写材Ｐが排出搬送路６０を搬送されてくると、その転写材Ｐに定着されたトナー画像を検出するために、カラーセンサ９０が搬送されてくる転写材Ｐの画像形成面へ向けて配置されている。こうしてカラーセンサ９０は、転写材Ｐ上に形成された定着後の混色パッチ列８２の色のＲＧＢ値を、転写材Ｐが装置本体１外に排出される前に検出する。

図４は、本実施の形態に係るカラーセンサ９０の構成例を説明する図である。

このカラーセンサ９０は、白色ＬＥＤ９１とＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ９２ａを備えている。ここでは白色ＬＥＤ９１よりの光を定着後のパッチ８２が形成された転写材Ｐに対して斜め４５度より入射させ、０度方向への乱反射光強度をＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ９２ａにより検出する。このＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ９２ａの受光部は、９２ｂで示すように、ＲＧＢがそれぞれ独立した画素となっている。尚、このＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ９２ａはフォトダイオードでも良く、またはＲＧＢの３画素のセットが数セット並んでいるものでも良い。また入射角を０度、反射角を４５度としても良い。更には、ＲＧＢ３色が発光するＬＥＤとフィルタ無しセンサにより構成しても良い。

図５は、転写材Ｐ上に形成する定着後の濃度−階調特性制御用（カラーバランス補正用）パッチパターンの一例を示す図である。

この濃度−階調特性制御用パッチパターンは、色再現域の中心であり、カラーバランスを取る上で非常に重要な色であるグレーの階調パッチパターンである。ブラック（Ｂｋ）によるグレー階調パッチ８０（８０ａ〜８０ｆ）と、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）を混色したプロセスグレー階調パッチ８１（８１ａ〜８１ｆ）で構成されており、８０ａと８１ａ、８０ｂと８１ｂ、８０ｃと８１ｃといったように、標準のカラー画像形成装置において色度が近いＢｋによるグレー階調パッチ８０と、ＣＭＹプロセスグレー階調パッチ８１とが対になって並んでいる。ここでＬｃはパッチの長さ（転写材Ｐの搬送方向の長さ）を示し、ｖｃはカラーセンサ９０によるパッチ読み取り時の転写材Ｐの搬送速度を示している。

このパッチをカラーセンサ９０で読み取ったＲＧＢ値を画像処理制御部１１へフィードバックし、この検出したＲＧＢ値に基づいてカラーバランスの補正データを生成する。これにより、トナー画像の濃度、又は色度制御を行ない、最適なカラーバランスのトナー画像を形成することが可能となる。

尚、転写材Ｐ上に形成する定着後の濃度−階調特性制御用パッチパターンは、グレーのパッチパターンに限らず、Ｃ，Ｍ，Ｙ，Ｂｋ単色の階調パッチパターンでも良い。また、絶対的な白色基準などを設ければ、絶対色度を算出することも可能である。

更に、ＲＧＢ値は階調度に対して連続的に変化するので、ある階調度とそれに隣接する階調度のＲＧＢ出力値を一次近似や二次近似等の数学的処理をすることで、検知した階調度間におけるＲＧＢ出力値の推定値を算出することができる。従って、パッチの数を増やすことにより、濃度−階調特性制御の補正精度が高くなる。

また絶対的な白色基準が無く、絶対色度を算出できない場合であっても、Ｂｋによるグレー階調パッチとＣＭＹプロセスグレー階調パッチのＲＧＢ出力値を相対比較することにより、ある階調度のＢｋによるグレーパッチと色度がほぼ同じになるＣＭＹの３色を混合したプロセスグレーパッチのＣＭＹ３色の混合比率を算出できる。

上記カラーバランスの補正制御は、通常のプリント動作の合間に実施される。その実施のタイミングは、環境変動、プリント枚数などを検知し、予め設定された所定のタイミングでユーザに実行を指示するか、又はユーザが制御実施を所望した場合に、ユーザの手動操作により実施される。

図６は、本発明の実施の形態１における、カラーセンサ９０を搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。

ここで、ユーザが使用している転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さをＳ、転写材Ｐの搬送速度をｖ、通常の画像形成時の転写材Ｐの搬送速度をｖｐ、カラーセンサ９０でパッチを検知する際の転写材Ｐの搬送速度をｖｃ、カラーバランス補正に必要な最小限のパッチ数をｎ、転写材Ｐ上のパッチ列８２を構成するパッチの数をｎｃ、パッチ１つ当りの搬送方向長さＬｃ、カラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲ｄ、カラーセンサ９０が１つのパッチを検知するために必要な時間をＴとする。尚、この時間Ｔは、転写材Ｐの搬送方向の速度ムラや、定着後の転写材Ｐの収縮などにより、パッチ位置の理想位置から位置ズレがあったとしても、確実にパッチ８２を検知することができるように、時間余裕を予め見込んである。

本実施の形態では、パッチ８２を形成した転写材Ｐの先端がカラーセンサ９０に到達した後に、必要に応じてパッチ検出時の転写材Ｐの搬送速度ｖｃを、通常の画像形成時の転写材Ｐの搬送速度をｖｐよりも遅くすることで、パッチ幅を従来よりも小さくしても、確実にパッチの濃度や色度を検出できるようにしている。更に、パッチ幅を従来よりも小さくすることにより１枚の転写材Ｐ上のパッチの数を多くすることができるため、従来はカラーバランスの補正に複数枚の転写材Ｐが必要であった場合でも転写材Ｐの数を１枚に抑えることができる。また、パッチ幅を小さくすることができるため、カラーバランスの補正時に消費されるトナーの量を従来よりも減らすこともできる。

また本実施の形態においては、更にカラーバランス補正用の全てのパッチを転写材Ｐ上でかつ、転写材Ｐ上への画像形成の最終プロセスである定着器２５からカラーセンサ９０までの転写材Ｐの搬送距離Ｙ内に形成するようにしたため、全てのパッチを通常のプロセス条件で形成し終えた後に、転写材Ｐの搬送速度を低下させることが可能となり、カラーバランスの補正精度をより向上できる。

図６において、まずステップＳ１０１で、定着器２５のローラニップ部からカラーセンサ９０による検知部までの転写材Ｐの搬送距離をＹとしたときに、ユーザが使用している転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳが、Ｙよりも大きいか小さいかを判断する。ここで、転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳは、カセット２０に設けられたサイズ検知手段からの出力から得られるものであっても良いし、装置本体１には図示されていない手差し給紙部などにユーザがセットした転写材Ｐに対して、外部ホスト機器１０等からユーザが入力した転写材Ｐのサイズから得られるものであっても良い。いずれにしても、ユーザがカラーバランスの補正に使用しようとしている転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳに対して、Ｓ≦Ｙであれば、パッチ列が形成された転写材Ｐが、定着器２５を抜けた後に先端のパッチがカラーセンサ９０による検知可能領域に到達するため、１枚の転写材Ｐに全域に亘ってパッチ列を形成した後、転写材Ｐの搬送速度を変化させる。

一方、Ｓ＞Ｙのときには、転写材Ｐの後端が定着器２５を抜ける前に、転写材Ｐの先端がカラーセンサ部１６に到達してしまうため、距離Ｙの中に全てのパッチを形成して定着させた後に、転写材Ｐの搬送速度を変化させる必要がある。よってステップＳ１０２では、Ｓの値をＹに置き換えてステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、通常の画像形成動作時の転写材の搬送速度ｖｐのままで、ユーザが使用している転写材Ｐの１枚の画像形成可能領域の搬送方向長さＳに対して、カラーバランス補正に必要な最小限のｎ個のパッチを全て書き込むことができるかを判別する。即ち、１つのパッチ当りの検知長さは（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）となるため、ｎ個のパッチに対してｎ×（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）の長さが必要となるが、この長さと転写材Ｐの搬送方向長さＳとを比較する。

ここで、１枚の転写材Ｐ上にパッチが全て収まりきらない（ｎ（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）＞Ｓ）と判断した場合はステップＳ１０４に進み、形成するパッチの数を必要最小限のｎ個（＝ｎｃ）に設定する。これにより、パッチ１つ当りの搬送方向長さＬｃは、Ｌｃ＝Ｓ／ｎｃとなる。更に、パッチ検出時の転写材Ｐの搬送速度は、長さＬｃのパッチを検出できる速度ｖｃ（ｖｃ＝（Ｌｃ−ｄ）／Ｔ）に決定される（ｖｃ＜ｖｐ）。

尚、パッチ１つ当りの搬送方向の長さＬｃが、カラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲ｄよりも短くなるとパッチ８２を検出できなくなる。よって、１枚の転写材Ｐ上に全てのパッチを収めるためには、搬送方向の長さが最も短い通紙可能な転写材Ｐの画像形成可能領域長さをＳminとしたとき、ｎ＜Ｓmin／ｄとなるように予めｎを設定しておく必要がある。但し、Ｓmin＞Ｙのときは、ｎ＜Ｙ／ｄとなるようにｎの値を設定しておく。

一方、全てのパッチを１枚の転写材Ｐ上に収めることが可能な場合（ｎ（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）≦Ｓ）はステップＳ１０５へ進み、パッチ検出時の転写材Ｐの搬送速度ｖｃを通常の画像形成時の転写材Ｐの搬送速度ｖｐとし、この搬送速度ｖｐで検出可能なパッチ長さＬｃを算出し（Ｌｃ＝ｖｃ×Ｔ＋ｄ）、パッチ数ｎｃをｎに設定する。

こうしてステップＳ１０４或はＳ１０５を実行するとステップＳ１０６に進み、以上により算出されたパッチ長さＬｃ，パッチ数ｎｃを画像形成制御部１２に与えて、転写材Ｐ上にパッチ列を形成する。ここでの画像形成動作は、通常の転写材Ｐの搬送速度ｖｐに対応した速度で行われる。つまり、通常の画像形成時と同じプロセス条件でパッチ列８２が形成されて定着される。

こうしてパッチの転写及び定着が終了するとステップＳ１０７で、カラーセンサ部１６にパッチ列８２が形成された転写材Ｐの先端が到達したか否かを判断する。この判断方法は、カラーセンサ９０の被測定部に転写材Ｐがない時には、その対向面である黒色の搬送路６０を検出した出力が得られるのに対して、転写材Ｐが到達すると、その転写材Ｐの先端の余白部を検出した出力が得られるため、このカラーセンサ９０の出力変化から転写材Ｐが到達したか否かを検知できる。こうしてカラーセンサ部１６へ転写材Ｐが到達したことが検知できるとステップＳ１０８に進み、画像形成制御部１２の指示により、搬送モータ１５の駆動速度が、通常の画像形成時の転写材の搬送速度ｖｐからカラーセンサ９０でパッチを検知する際の転写材Ｐの搬送速度ｖｃに設定される。次にステップＳ１０９で、カラーセンサ９０によりパッチ列８２を検知し、ステップＳ１１０で、その検出されたＲＧＢ値を基にカラーバランスの補正の項で説明したような処理を実施する。

以上のシーケンスにより、実際にカラーバランス補正を行う場合について以下に説明する。

本実施の形態における、通常の画像形成動作時の転写材の搬送速度はｖｐ＝１００mm／秒、カラーバランス補正に必要な最小限のパッチ数はｎ＝４０個、カラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲（測定距離におけるカラーセンサ９０のスポット径）はｄ＝２mm、カラーセンサ９０が１つのパッチを検知するために必要な時間はＴ＝０．０５秒である。また、定着器２５のローラニップ部からカラーセンサ９０による検知位置までの転写材Ｐの搬送距離Ｙは３６０mmである。

ここで、図５に示すように、ユーザが使用している転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳ＝Ｓ１＝４２０mmであった場合について考えると、Ｓ＞Ｙ（＝３６０）となるためステップＳ１０１からステップＳ１０２へと進みＳ＝３６０とする。次にステップＳ１０３で、ｎ（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）＝２８０mm＜ＳとなるのでステップＳ１０５に進み、ユーザが使用している転写材Ｐをそのまま利用し、転写材Ｐの搬送速度ｖｐを変えずにカラーバランス補正をしても転写材Ｐの消費は１枚で済むことになる。この場合は、ｖｃ＝１００mm／秒、Ｌｃ（＝７mm）、ｎｃ＝４０となり、次にステップＳ１０６に進んでパッチを形成する。

こうしてパッチが形成された後、ステップＳ１０７で、カラーセンサ部１６に転写材Ｐの先端が到達したことが検知されても、転写材Ｐの搬送速度ｖｐを変化させずにパッチ列８２の検知が行われる（ステップＳ１０８〜Ｓ１０９）。パッチ列８２の検知タイミングは、転写材Ｐの先端が到達したタイミングから所定時間後に検知をスタートし、その後、一定時間間隔で各パッチを検出していく。

図７（Ａ）は、この場合のシーケンスの概略を表すタイミングチャートである。この例では、転写材Ｐがカラーセンサ部１６に到達した後も、その転写材Ｐの搬送速度が変更されることなくパッチの検出が実行される。

一方、ユーザが使用している転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳが２１０mmであった場合について考える。この場合はステップＳ１０１でＳ＜Ｙ（＝３６０）となるためステップＳ１０３へ進み、ここではｎ（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）＝２８０mm＞Ｓ２となるので、そのままではユーザが使用している転写材Ｐの１枚の中に必要なパッチを全て形成できないことがわかる。この場合はステップＳ１０４へと進み、パッチ検知時に転写材Ｐの搬送速度を遅くすることを前提に、必要なパッチ全てが転写材１枚に形成できるような搬送方向のパッチ長さを算出する。つまり、パッチ１つ当りの搬送方向長さＬｃ＝２１０÷４０＝５．２５mm、パッチ検出時の転写材Ｐの搬送速度ｖｃ＝（５．２５−２）÷０．０５＝６５mm／秒が求められる。そしてステップＳ１０６で、これらの値に基づいてパッチ列が転写材Ｐ上に形成される。次にステップＳ１０７で、カラーセンサ部１６に転写材Ｐの先端が到達したことが検知されると、転写材Ｐの搬送速度がｖｐ＝１００mm／秒から、ｖｃ＝６５mm／秒へと変速され、所定時間が経過した後に、パッチの検出を開始する（ステップＳ１０９）。

図７（Ｂ）は、この場合のシーケンスの概略を表すタイミングチャートである。この例では、転写材Ｐがカラーセンサ部１６に到達した後、その転写材Ｐの搬送速度ｖｐからｖｃに低下されてパッチの検出が実行される。

これら図７（Ａ）、（Ｂ）から明らかなように、１つのパッチを検出するのにかかる時間Ｔは、いずれの場合も同じになっている。また、どちらの場合も、全てのパッチの検出が終わった時点で、転写材の搬送速度をｖｐよりも更に増速（例えば、２００mm／秒）させて転写材Ｐを装置本体外へ排出することで、カラーバランスの補正を早く終えることができる。

以上説明したように本実施の形態１によれば、使用される転写材Ｐ、トナーの消費を最小限に抑えたカラーバランス補正制御を実現できる。

［実施の形態２］
前述の実施の形態１では、トナーの消費を抑えたカラーバランス補正を実現したが、図６に示したカラーバランス補正のフローチャートを図８のように変えることで、カラーバランス補正制御に費やされる時間を短縮することができる。

図８は、本発明の実施の形態２における、カラーセンサ９０を搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。尚、図６のフローチャートと同じ処理を実行するステップは同じ記号で示し、それらの説明を省略する。

図９のフローチャートが図６と異なっているのは、ステップＳ１１５の部分である。即ち、ステップＳ１０３で、１枚の転写材Ｐ上に必要なパッチを全て形成することができると判断した場合はステップＳ１１５で、転写材Ｐの搬送速度を通常の画像形成時の搬送速度ｖｐよりも可能な限り早くすることで、カラーバランス補正制御をより早く終了させることが可能になる。具体的には、転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳをパッチ数ｎｃで割った長さからカラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲ｄを引いた長さが、時間Ｔの間に通過すればよいため、ｖｃ＝（Ｓ／ｎｃ−ｄ）／Ｔで求められる。

前述の実施の形態１と同様に、通常の画像形成動作時の転写材の搬送速度はｖｐ＝１００mm／秒、カラーバランス補正に必要な最小限のパッチ数はｎ＝４０個、カラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲（測定距離におけるセンサのスポット径）ｄ＝２mm、カラーセンサ９０が１つのパッチを検知するために必要な時間はＴ＝０．０５秒、定着器２５のローラニップ部からカラーセンサ９０により検知部までの転写材の搬送距離Ｙを３６０mmとする。この場合、ユーザが使用している転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳがＳ１＝４２０mmであった場合について考えると、Ｓ１＞ＹとなるためステップＳ１０１からステップＳ１０２へと進み、Ｓ＝３６０（＝Ｙ）に設定される。次にステップＳ１０３では、ｎ（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）＝２８０mm＜ＳとなるのでステップＳ１１５へ進み、カラーセンサ９０による検知時の転写材の搬送速度が、ｖｃ＝（Ｓ／ｎｃ−ｄ）／Ｔ＝（３６０／４０−２）／０．０５＝１４０mm／秒、Ｌｃ＝ｖｃ×Ｔ＋ｄ＝９mmとなる。これにより、ステップＳ１０８で、パッチ検出用に設定される搬送速度ｖ＝ｖｃは、通常の画像形成時の搬送速度ｖｐ（＝１００mm／秒）よりも早いｖｃ（＝１４０mm／秒）に設定される。

これにより、前述の実施の形態１の場合よりも短い時間でカラーバランス補正制御を終えることができる。

［実施の形態３］
本実施の形態３では、図６に示したカラーバランス補正のフローチャートを図９のように変えることで、カラーバランス補正制御の精度を向上させる方法について説明する。

図９は、本発明の実施の形態３における、カラーセンサ９０を搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。尚、図６のフローチャートと共通するステップは同じ記号で示している。

この図９のフローチャートが図６と異なっているのは、ステップＳ１２５の部分で、１枚の転写材Ｐに必要なパッチを全て形成することができると判断した場合はステップＳ１０３からステップＳ１２５に進み、パッチ数ｎｃを転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳとパッチ長Ｌｃに基づいて決定することで、カラーバランス補正制御の精度向上を実現できる。具体的には、ｎｃ＝ｉｎｔ（Ｓ／Ｌｃ）で決定される。尚、ｉｎｔ（）は、（）内の数値の小数点以下を切り捨てた整数を示す。

前述の実施の形態１と同様に、通常の画像形成動作時の転写材の搬送速度ｖｐを１００mm／秒、カラーバランスの補正に必要な最小限のパッチ数ｎを４０個、カラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲（測定距離におけるセンサのスポット径）ｄを２mm、カラーセンサ９０が１つのパッチを検知するために必要な時間Ｔを０．０５秒、そして定着器２５のローラニップ部からカラーセンサ９０の検知部までの転写材の搬送距離Ｙを３６０mmとする。ここで、ユーザが使用している転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳが４２０mmであった場合について考えると、Ｓ＞ＹとなるためステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進みＳ＝３６０と設定される。ステップＳ１０３では、ｎ（ｖｐ×Ｔ＋ｄ）＝２８０mm＜ＳとなるのでステップＳ１２５に進み、パッチ検出時の転写材の搬送速度ｖｃは、通常の画像形成時の転写材の搬送速度ｖｐのままで、この搬送速度ｖｐでの検出可能なパッチ長さＬｃ＝１００×０．０５＋ｄより７mmとなる。そしてパッチ数ｎｃは、Ｓ／Ｌｃの小数点以下を切り捨てた整数なので、３６０／７＝５１．４からｎｃ＝５１と決定される。

このように前述の実施の形態１のパッチ数が４０個の場合と比較して１１個もパッチ数が増えたことになり、より多くのパッチを形成することができる。また、このようにパッチ数が増大しても、パッチの検出のために転写材Ｐの搬送速度を低下させる必要がない。このようにしてカラーバランス補正精度を向上できる。

［実施の形態４］
本実施の形態４では、前述の実施の形態３よりも、更に積極的にカラーバランス補正精度の向上を実現させる例を示す。

つまり、検出可能な最小のパッチ長さ、このパッチを検出することができる最小の転写材Ｐの搬送速度でパッチの濃度や色度を検出することで、転写材Ｐ上のパッチ数を最大にし、カラーバランス補正精度の向上を実現するものである。

本実施の形態４に係るカラーバランス補正制御のフローチャートを図１０に示す。

図１０は、本発明の実施の形態４における、カラーセンサ９０を搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。尚、図６のフローチャートと共通するステップは同じ記号で示している。

ここで、カラーセンサ９０の搬送方向の検知範囲（測定距離におけるセンサのスポット径）ｄを２mm、カラーセンサ９０が１つのパッチを検知するために必要な時間Ｔを０．０５秒、パッチ検出時の最小マージンαを２mm、定着器２５のローラニップ部からカラーセンサ９０による検知部までの転写材Ｐの搬送距離Ｙを３６０mmとする。この場合、検出可能な最小のパッチ長さＬｃは、Ｌｃ＝ｄ＋α＝４mm、このパッチを検出することができる転写材Ｐの搬送速度はｖｃ＝（Ｌｃ−ｄ）／Ｔ＝４０mm／秒である。本実施の形態４では、このＬｃ，ｖｃの値は固定値となる。

まずカラーバランス補正制御に使用する転写材Ｐの画像形成可能領域の搬送方向長さＳが４２０mmの場合について考える。ステップＳ１０１ではＳ＞ＹとなるためステップＳ１０２へ進み、Ｓ＝３６０と設定される。次にステップＳ１３３で、パッチ長さＬｃを（ｄ＋α＝４mm）に、このパッチを検出することができる転写材Ｐの搬送速度ｖｃを｛＝（Ｌｃ−ｄ）／Ｔ＝４０mm／秒｝に決定し、パッチ数ｎｃをＳ／Ｌｃの小数点以下を切り捨てた整数（３６０／４＝９０）からｎｃ＝９０に決定する。

前述の実施の形態３のパッチ数（５１個）よりも更に多くのパッチを形成することができるため、カラーバランス補正精度を大幅に向上できる。

次に、ユーザがカラーバランス補正制御に使用する転写材の画像形成可能領域の搬送方向長さがＳ＝２１０mmの場合を考えると、ステップＳ１０１でＳ＜ＹとなるためステップＳ１０２へ進み、前述と同様にしてパッチ数ｎｃが算出される。ここでは、２１０／４＝５２．５からｎｃ＝５２個となり、転写材Ｐの長さが短い場合においても、パッチ数を増やすことが可能になる。因みに、前述の実施の形態１では、Ｓ＝２１０mmのときは、ｎｃ＝４０個であった。

本実施の形態４では、パッチの検出時に転写材Ｐの搬送速度を低下させるため、カラーバランスの補正制御に要する時間が増加するものの、補正精度を重視したい場合には、非常に有効な手段となる。

このように本実施の形態によれば、カラーバランス補正制御の実行が指示されると、ユーザが指定した給紙口に対応した転写材Ｐのサイズ、或は指示した転写材Ｐのサイズに応じてカラーバランス補正用のパッチ列が形成される。このときパッチ検出時の転写材Ｐの搬送速度、パッチ長さ、パッチの数を、カラーバランス補正に利用しようとしている転写材Ｐのサイズに応じて変更する。これにより、通常の画像形成に用いている転写材Ｐを用いてカラーバランス補正を実行できる。

更に、従来、カラーバランス補正に用いる転写材Ｐのサイズに応じてパッチの長さを変更することにより、最小の転写材でカラーバランス補正を実行できる。

更に、上述の実施の形態１〜４のいずれか、或はそれらを適宜組み合わせることにより、転写材Ｐやトナーの消費を抑えつつ、補正精度を向上させたり、検出時間を短くできる。つまり、必要に応じたパッチ列の最適化が実現できる。

この結果、通常の画像形成に使用している転写材Ｐを用いて最適なカラーバランス補正を半自動的に行うことができる。

尚、予め定着器２５のローラニップ部からカラーセンサ９０による検知部までの転写材Ｐの搬送距離Ｙが、最大通紙可能な転写材Ｐの搬送方向長さよりも長くなるようにカラーセンサ９０を設置することで、パッチを検知する際の転写材Ｐの搬送速度ｖｃ、パッチ列を構成するパッチ数ｎｃ、パッチ１つ当りの搬送方向長さＬｃの変化幅を広げ、より効果的にすることもできる。

また本実施の形態においては、カラーセンサ９０を用いたカラーバランス補正について言及したが、定着されたパッチの濃度を濃度センサにより検出して濃度補正を行う場合にも適用できる。

更に本実施の形態では、画像形成装置の一例としてカラー画像形成装置を取り上げたが、この他にも、モノクロ画像形成装置の濃度制御や、インクジェット方式の画像形成装置における濃度・色度補正など種々の画像形成装置においても本発明の効果は同様に発揮されるものである。

以上説明した実施の形態によれば、記録材の長さに応じて、パッチ検出時の記録材の搬送速度、各パッチの長さ、パッチ数を最適化することにより、記録材の消費量を抑え、或は、画像形成特性の補正に要する時間を短縮できる。また、通常の画像形成時の転写材の搬送速度のままでは、最小限必要な数のパッチを１枚の転写材上に形成できない場合に、パッチ検出時の転写材の搬送速度を遅くし、かつパッチ１つ当りの搬送方向長さを小さくすることで、１枚の転写材上にカラーバランス補正に必要なパッチを全て形成することが可能となる。

また通常の画像形成時の転写材の搬送速度のままで、最小限必要な数のパッチを１枚の転写材上に形成できる場合には、パッチ検出時の転写材の搬送速度を速め、パッチ１つ当りの搬送方向長さも長くすることで、カラーバランス補正にかかる時間を短縮する事も可能である。

また本実施の形態によれば、通常の画像形成時の転写材の搬送速度のままで、最小限必要な数のパッチを１枚の転写材上に形成できる場合は、更にパッチの数を増やすことでカラーバランス補正の精度向上を実現できる。

更に本実施の形態によれば、パッチ検出時の転写材の搬送速度を最小に設定し、かつパッチ１つ当りの搬送方向の長さも最小とすることで、カラーバランス補正に使用する転写材の搬送方向長さに応じた最大パッチ数でパッチ列を構成することことができ、カラーバランス補正の精度向上を実現した画像形成装置を提供することができる。

さらに本実施の形態によれば、転写材上に形成されたパッチが全て定着されるまで、先頭のパッチがカラーセンサに到達しないため、全てのパッチを定着させた後に、そのパッチが形成された転写材の搬送速度を変化させることが可能となる。つまり、通常の画像形成動作時の搬送速度のままパッチを形成することができるため、カラーバランスの補正精度を高め、良好な色再現性をもった画像形成装置を提供することが可能になる。

更に、本実施の形態によれば、転写材上に形成されるパッチ列の搬送方向長さを最小にすることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の一例として、電子写真方式を採用し、中間転写ベルトを用いた４ドラム型のフルカラー画像形成装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係るカラーセンサの取り付け状態をより詳細に説明するための図である。 本実施の形態に係るカラーセンサの構成例を説明する図である。 本実施の形態において、転写材上に形成する定着後の濃度−階調特性制御用（カラーバランス補正用）パッチパターンの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における、カラーセンサを搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。 本実施の形態１に係るパッチ検出処理を説明するタイミング図で、（Ａ）は転写材の搬送速度を変更しない場合、（Ｂ）は転写材の搬送速度を変更する場合を示している。 本発明の実施の形態２における、カラーセンサを搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における、カラーセンサを搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４における、カラーセンサを搭載したカラー画像形成装置の色再現性を向上させる制御（カラーバランス補正制御）を示すフローチャートである。

Claims (4)

1. 記録紙に画像を形成する画像形成手段と、記録紙にパッチを形成するパッチ形成手段と、パッチが形成された記録紙を搬送手段に搬送させる搬送制御手段と、前記搬送手段により搬送されてくる記録紙に形成されたパッチの濃度或は色度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された濃度或は色度に基づいて画像形成手段における画像形成特性を補正する補正手段とを備える画像形成装置であって、
   記録紙のサイズ情報を得る手段を備え、
   前記パッチ形成手段は、前記得る手段により搬送方向が第１長の第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第１記録紙に第１パッチを前記画像形成特性の補正に必要な所定数形成し、前記得る手段により前記第１記録紙よりも搬送方向の長さが短く且つ前記所定数の第１パッチを形成できない第２長の第２記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第２記録紙に前記第１パッチよりも搬送方向の長さが短い第２パッチを前記所定数形成し、
   前記得る手段により前記第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、前記搬送制御手段は、前記所定数の第１パッチが形成された前記第１記録紙を、前記第２パッチを前記検出手段に検出させるための第２速度へ低下させることなく、第１速度で前記搬送手段に搬送させ、前記得る手段により前記第２記録紙のサイズ情報が得られると、前記所定数の第２パッチが形成された前記第２記録紙を前記第１速度よりも遅い前記第２速度で前記搬送手段に搬送させ、
   前記検出手段は、搬送されてくる前記第１記録紙に形成された前記所定数の第１パッチ、及び、前記第２記録紙に形成された前記所定数の第２パッチの濃度或は色度を検出することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１記録紙に前記所定数の第１パッチを形成する場合に、前記第１速度を画像形成時の記録紙の搬送速度よりも速くすべく、前記所定数と、前記得る手段により得られたサイズ情報と、前記検出手段による各パッチの検出時間とに基づいて前記第１速度を決定する決定手段を更に有し、前記パッチ形成手段は、前記決定手段により決定された画像形成時の記録紙の搬送速度よりも速い前記第１速度と前記各パッチの検出時間とに基づき前記第１パッチの搬送方向の長さを決定して前記第１パッチを形成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. 記録紙に画像を形成する画像形成手段を備え、記録紙にパッチを形成し、そのパッチが形成された記録紙を搬送して当該パッチの濃度或は色度を検出し、その検出した濃度或は色度に基づいて前記画像形成手段における画像形成特性を補正する画像形成装置の制御方法であって、
   記録紙のサイズ情報を得る工程と、
   前記得る工程で、搬送方向が第１長の第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第１記録紙に第１パッチを前記画像形成特性の補正に必要な所定数形成し、前記得る工程で、前記第１記録紙よりも搬送方向の長さが短く且つ前記所定数の第１パッチを形成できない第２長の第２記録紙のサイズ情報が得られた場合、当該第２記録紙に前記第１パッチよりも搬送方向の長さが短い第２パッチを前記所定数形成するパッチ形成工程と、
   前記得る工程で、前記第１記録紙のサイズ情報が得られた場合、前記所定数の第１パッチが形成された前記第１記録紙を、前記第２パッチを検出させるための第２速度へ低下させることなく第１速度で搬送させ、前記得る工程で前記第２記録紙のサイズ情報が得られると、前記所定数の第２パッチが形成された前記第２記録紙を前記第１速度よりも遅い前記第２速度で搬送させる工程と、
   搬送されてくる前記第１記録紙に形成された前記所定数の第１パッチ、及び、前記第２記録紙に形成された前記所定数の第２パッチの濃度或は色度を検出する工程と、
   を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
4. 前記第１記録紙に前記所定数の第１パッチを形成する場合に、前記第１速度を画像形成時の記録紙の搬送速度よりも速くすべく、前記所定数と、前記得る工程で得られたサイズ情報と、各パッチの検出時間とに基づいて前記第１速度を決定する決定工程を更に有し、前記パッチ形成工程は、前記決定工程で決定された画像形成時の記録紙の搬送速度よりも速い前記第１速度と前記各パッチの検出時間とに基づき前記第１パッチの搬送方向の長さを決定して前記第１パッチを形成することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置の制御方法。

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