(第1の実施形態)
図1は本実施形態に用いる画像形成装置であり、プリンタ部100Bと、このプリンタ部100Bの上に搭載したリーダ部100Aとを有する。
リーダ部100Aは、原稿80が載置される原稿台ガラス81と、原稿台ガラスに載置された原稿80の画像を走査する露光ランプ82と、ミラーからなる画像走査ユニット85を有している。露光ランプ82で照らされた原稿80の反射光は短焦点レンズアレイ83によって集光され、CCDなどのフルカラーセンサ84に読みとられ、画像処理部108で各色に対応する画像信号に変換される。
プリンタ部100Bは、矢印A方向に回転駆動される感光ドラム1を有する。感光ドラム1の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電器2、露光装置3、現像装置4、転写装置5、ドラムクリーナ6等が配置されており、これらをまとめて像形成手段とする。
帯電器2は、感光ドラム1に対して非接触で帯電させるコロナ帯電器である。帯電器2には、この他にも感光ドラム1に接触して、または、近接して設けられた導電性の帯電ローラや帯電ブラシ、磁気ブラシ等の接触型の帯電器を用いることができる。
露光装置3は、帯電した感光ドラム1に画像情報に応じた露光光Eを照射して静電潜像を形成する。本実施形態では原稿80の画像がイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの4色に色分解され、感光ドラム表面にそれぞれの色に対応した静電潜像が順次形成されるようになっている。
現像装置4は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各々の現像剤を収容する各現像器4Y、4M、4C、4Kを、ロータリ部によって矢印B方向に回転する構成となっている。ここで、現像器4Yはイエローの現像剤を収容し、現像器4Mはマゼンタの現像剤を収容し、現像器4Cはシアンの現像剤を収容し、現像器4Kはブラックの現像剤を収容している。静電潜像の現像に際しては、現像に供される色の現像器が感光ドラム1表面に近接した現像位置に移動され、静電潜像をトナー像として可視化するようになっている。
転写装置5は、矢印C方向に回転駆動される無端状の像担持体である中間転写ベルト51と、一次転写ローラ53、二次転写対向ローラ56、二次転写ローラ57とを有する。一次転写ローラ53は中間転写ベルト51を介して感光ドラム1を押圧することで一次転写ニップ部を形成し、二次転写ローラ57は中間転写ベルト51を介して二次転写対向ローラ56を押圧することで二次転写ニップ部を形成している。
また、中間転写ベルト51には、記録材Pに転写されずに、中間転写ベルト51に残ったトナーを除去するベルトクリーナ55が配設されている。
ドラムクリーナ6は、ウレタンゴム等からなるクリーニングブレードを感光ドラム1の表面に押し当てることで、感光ドラム1上のトナーを除去する構成となっている。
プリンタ部100Bは、これらの他に後述のプリンタ制御部109と、記録材Pを収容する給紙カセット7と、トナー像が転写された記録材Pを二次転写ニップ部から搬送する搬送ベルト58と、記録材Pにトナー像を定着させる定着器9を有している。
更に、トナー像の濃度を測定する装置として、中間転写ベルト51に転写されたパッチ画像に測定光を照射し、その反射光が受光されるセンサ上の位置に基づいてパッチ画像の厚み方向の量(トナー高さ)を検出するトナー高さセンサユニット21が設けられている。このトナー高さセンサユニット21で検出されるトナー高さが、後述の処理によって濃度に変換される。
次に、本実施形態における画像形成装置の動作を説明する。
感光ドラム1は、帯電器2によりその表面を一様に帯電される。次いで、露光装置3が、リーダ部100Aから出力されるイエロー成分の画像信号に応じて変調した露光光Eをミラーを介して感光ドラム1上に露光すると、感光ドラム1は、その表面に原稿80のイエロー成分の画像に対応した静電潜像を形成される。
次いで、感光ドラム1上に形成されたイエロー成分の画像に対応する静電潜像は、現像装置4が矢印B方向へ回転して現像位置へ移動した現像器4Yにより、イエローのトナー像として顕像化される。
次いで、イエローのトナー像は、感光ドラム1の矢印A方向への回転に伴い一次転写ニップ部に進入すると、一次転写ローラ53から1次転写電圧が印加され、中間転写ベルト51上に転写される。中間転写ベルト51へ転写されずに感光ドラム1上に残留したトナーはドラムクリーナ6によって除去される。
次いで、感光ドラム1は、帯電器2によりその表面を一様に帯電される。次いで、露光装置3が、リーダ部100Aから出力されるマゼンタ成分の画像信号に応じて変調した露光光Eを露光すると、感光ドラム1は、その表面に原稿80のマゼンタ成分の画像に対応した静電潜像を形成される。
次いで、感光ドラム1上に形成されたマゼンタ成分の画像に対応する静電潜像は、現像装置4が矢印B方向へ回転して現像位置へ移動した現像器4Mにより、マゼンタのトナー像として顕像化される。
次いで、マゼンタのトナー像は、イエローのトナー像が中間転写ベルト51の矢印C方向への回転により再び一次転写ニップ部に進入するとき、一次転写ローラ53から1次転写電圧が印加され、イエローのトナー像の上に重ねて転写される。
同様に、シアンのトナー像とブラックのトナー像が、感光ドラム1上に順次形成され、一次転写ニップ部で順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト51上には、フルカラーのトナー像が形成される。
ここで、各色のトナー像が中間転写ベルト51上で順次重ねられてフルカラーのトナー像を形成されるまで、二次転写対向ローラ56と二次転写ローラ57には二次転写電圧が印加されない。そのため、中間転写ベルト51に担持、搬送されているトナー像はフルカラーのトナー像となるまで中間転写ベルト51に担持され続ける。また、ベルトクリーナ55は既知の構成により中間転写ベルト51から離間された状態となっている。そのため、中間転写ベルト51に転写される各色のトナー像は記録材Pへの転写が完了するまでベルトクリーナ55によって除去されることはない。
中間転写ベルト51上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い二次転写ニップ部へと搬送される。
また、給紙カセット7には、記録材Pが格納されており、給紙ローラ71及び72により1枚ずつ給送され、レジストレーションローラ73まで搬送される。レジストレーションローラ73まで搬送された記録材Pは、タイミング調整されてフルカラーのトナー像と接触するように二次転写ニップ部へと送り出される。
中間転写ベルト51上のフルカラーのトナー像と記録材Pが二次転写ニップ部に進入すると、二次転写ローラ57に転写電圧が印加され、中間転写ベルト51上のフルカラーのトナー像は記録材Pに転写される。記録材Pへ転写されずに中間転写ベルト51上に残留したトナーはベルトクリーナ55により除去される。
トナー像を担持した記録材Pは搬送ベルト58によって定着器9へと搬送され、定着ローラ91及び92に挟持、搬送されながら不図示のヒータによって加熱され、トナー像を定着される。
その後、トナー像の定着した記録材Pは排紙ローラ74により排紙トレイ75に排出される。
次いで、この画像形成装置で実行されるトナー像の濃度検知について説明する。
感光ドラム1は帯電器2により帯電され、露光装置3によりイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色成分のパッチ画像に対応した静電潜像が形成される。
感光ドラム1上に形成された各色成分のパッチ画像の静電潜像は、現像器4により対応する色成分のパッチ画像として顕像化される。
次いで、各色成分のパッチ画像は感光ドラム1の矢印A方向への回転に伴い一次転写ニップ部へと搬送されると、一次転写ローラ53から一次転写電圧が印加され、中間転写ベルト51に転写される。中間転写ベルト51に担持された各色成分のパッチ画像は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21が測定光を照射する位置(照射位置)へと搬送されると、このパッチ画像のトナー高さに相当する受光位置が測定される。こうして測定されたパッチ画像の受光位置は後述の処理で濃度に換算される。
以下、図2〜図4を用いて、図1の画像形成装置100がトナー高さセンサユニット21を用いてイエローのパッチ画像710のトナー高さから濃度を検知する方法について、より詳細に説明する。
図2は本実施形態のトナー高さセンサユニット21の要部概略図である。
トナー高さセンサユニット21は、照射手段としてのレーザ発振器701、集光レンズ702、受光レンズ703、受光手段としてのラインセンサ704から構成される。
レーザ発振器701は、測定光(波長780[nm])を集光レンズ702を介して中間転写ベルト51上にスポット径が50[μm]となるように照射する。
ラインセンサ704は、多数の受光素子を一列に並べた構成となっている。また、本実施形態のラインセンサ704の各受光素子は、光を受光すると夫々光強度に応じた電圧を出力する構成となっている。
次いで、図2のトナー高さセンサユニット21を用いて、パッチ画像710の受光位置を検出する方法について説明する。
破線で示されるように、イエローのパッチ画像710が照射位置へと搬送される前に、レーザ発振器701から照射された測定光は、中間転写ベルト51の表面で反射され、その反射光(破線G)が受光レンズ703を介してラインセンサ704上に結像される。このとき、受光レンズ703に入射できなかった反射光は、不図示の遮蔽板によって遮られる構成となっている。なお、破線Gは中間転写ベルト51からの反射光の内、受光レンズ703の中心を通過する光を表したものである。
次いで、実線で示されるように、イエローのパッチ画像710が照射位置へと搬送されてくると、測定光はパッチ画像710の表面で反射され、その反射光(実線N)が受光レンズ703を介してラインセンサ704上に結像される。なお、実線Nはパッチ画像710からの反射光の内、受光レンズ703の中心を通過する光を表したものである。
このとき、パッチ画像710からの反射光(実線N)がラインセンサ704で結像する位置は、中間転写ベルト51からの反射光(破線G)が結像する位置と異なる。
なお、各受光素子のピッチは、パッチ画像が平均粒径のトナー1個分変化した場合にも、パッチ画像からの反射光から受光位置の変化を検出できる構成とすればよい。
また、本実施形態において、受光手段はラインセンサ704を用いたが、受光素子が2次元に配列されたエリアセンサであってもよい。
また、レーザ発振器701とラインセンサ704の位置関係は、本実施形態に限定されず、ラインセンサ704の多数の受光素子が、パッチ画像のトナー高さが変化した場合に、このパッチ画像からの反射光の受光位置が変化する方向に並んだ構成であればよい。
より好ましくは、ラインセンサ704が、中間転写ベルト51の表面及びパッチ画像の表面からの反射光の正反射成分を受光しない位置であれば、どのような位置関係でも構わない。
中間転写ベルト51の反射率よりも、パッチ画像を形成するトナーの反射率が高ければ、パッチ画像の濃度が濃くなるに伴い、このパッチ画像からの反射光量が増加するため、高濃度になるほど精度良く受光位置を検出できる。
図3は、図2のラインセンサ704で測定された中間転写ベルト51の表面で反射された光の光強度D(0)とイエローのパッチ画像710の表面で反射された光の光強度D(1)である。
本実施形態において、中間転写ベルト51からの反射光の受光位置は、中間転写ベルト51からの反射光量が最大となるラインセンサ704上の位置P(0)である。また、イエローのパッチ画像710からの反射光の受光位置は、イエローのパッチ画像710からの反射光量が最大となるラインセンサ704上の位置P(1)である。
測定光が中間転写ベルト51で反射される位置と、パッチ画像710で反射される位置は、パッチ画像710のトナー高さ分異なる。そのため、中間転写ベルト51の受光位置P(0)と、パッチ画像710の受光位置P(1)との差(受光位置差ΔP(1))は、パッチ画像710のトナー高さに比例して大きくなる。
パッチ画像710のトナー高さに相当する受光位置差ΔP(1)は、後述の受光位置差とトナー付着量の対応関係を示すテーブルを用いてトナー付着量として検出される。なお、受光位置差ΔP(1)は式1により算出される。
ΔP(1)=P(1)−P(0) ・・・(式1)
図4(a)は、受光位置差とトナー付着量の対応関係を示すテーブルのデータを表した図であり、図4(b)は、イエローのパッチ画像710に関するトナー付着量と濃度の対応関係を示すテーブルのデータを表した図である。
パッチ画像710の濃度は、トナー付着量に比例しており、前述の受光位置差から検出したパッチ画像710のトナー付着量より、トナー付着量と濃度の対応関係を示すテーブル(図4(b))を参照して検知する。なお、パッチ画像のトナー付着量と濃度の対応関係は、色成分毎に異なっているため、トナー付着量と濃度の対応関係を示すテーブルが色成分毎に設けられている。
本実施形態において、受光位置P(0)、P(1)は、中間転写ベルト51からの反射光量と、パッチ画像710からの反射光量が最大となるラインセンサ704上の受光素子の位置としたが、この構成に限定されるものではない。ラインセンサ704の出力から測定される光強度D(0)、D(1)に、ガウス関数を用いた最小二乗法を用いてカーブフィッティングを行い、フィッティング後のガウス関数のパラメータから予測演算した位置を受光位置としてもよい。なお、ガウス関数は式2で示すように、Aを最大値とした、x=μを中心とする釣鐘型のピークを持つ関数であり、μを受光位置とする。
また、例えばローレンツ関数(式3)や二次関数(式4)にフィッティングしても良い。
図5(a)〜図5(d)は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像で反射された光の光強度と、中間転写ベルト51で反射される光の光強度を示した図である。
図5(a)は濃度の異なるイエローのパッチ画像Y1、Y2、Y3、Y4で反射される光の受光位置P(Y1)、P(Y2)、P(Y3)、P(Y4)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)である。イエローのパッチ画像の濃度は、Y1<Y2<Y3<Y4となっている。
また、図5(b)は濃度の異なるマゼンタのパッチ画像M1、M2、M3、M4で反射される光の受光位置P(M1)、P(M2)、P(M3)、P(M4)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)である。マゼンタのパッチ画像の濃度は、M1<M2<M3<M4となっている。
また、図5(c)は濃度の異なるシアンのパッチ画像C1、C2、C3、C4で反射される光の受光位置P(C1)、P(C2)、P(C3)、P(C4)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)である。シアンのパッチ画像の濃度は、C1<C2<C3<C4となっている。
図5(a)〜図5(c)に示すように、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像は、その濃度が濃くなると受光位置差も増加していることがわかる。
一方、図5(d)は濃度の異なるブラックのパッチ画像K1、K2、K3、K4で反射される光の受光位置P(K1)、P(K2)、P(K3)、P(K4)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)である。ブラックのパッチ画像の濃度は、K1<K2<K3<K4の関係である。
ブラックのパッチ画像は、ブラックのトナーが光を吸収する性質を有するため、その反射光量が小さく、受光位置を精度良く検出することが困難である。特に、高濃度のブラックのパッチ画像は、濃度に比例してトナー付着量が増加するためパッチ画像からの反射光量が小さくなり、受光位置を精度良く検出することが出来ない。
このようにブラックのパッチ画像からの反射光量が小さい理由は、トナー高さセンサユニット21から照射される測定光の波長(780[nm])に対する、ブラックのパッチ画像の反射率が低いためである。
図6(a)〜図6(d)は、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーの分光分布である。本実施形態で用いる測定光(波長780[nm])に対する反射率は、イエローとマゼンタのトナーで90[%]程度(図6(a)、図6(b))、シアンのトナーで50[%]程度(図6(c))、ブラックのトナーで10[%]程度(図6(d))である。
そこで、本実施形態では、第1色による基準トナー像としてのイエローのパッチ画像からの反射光の受光位置と、中間転写ベルト51からの反射光の受光位置との受光位置差(イエローのパッチ画像の受光位置差)を検出する。次いで、受光位置を検出したイエローのパッチ画像と同じ画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像を、第2色としてのブラックのパッチ画像の上に重ねて重畳トナー像を形成する。次いで、この重畳トナー像からの反射光の受光位置と、中間転写ベルト51からの反射光の受光位置との受光位置差(重畳トナー像の受光位置差)を検出する。イエローのパッチ画像の受光位置差と、重畳トナー像の受光位置差との差異から、ブラックのパッチ画像からの反射光の受光位置と中間転写ベルト51からの反射光の受光位置との受光位置差を算出する。
ブラックのパッチ画像の上にイエローのパッチ画像を重ねて形成する重畳トナー像は、照射される測定光がその重畳トナー像のイエローのパッチ画像で反射されるため、反射光量が大きくなり、その受光位置も精度良く検出することができる。
これにより、反射率の低いブラックのパッチ画像であっても、算出されたブラックのパッチ画像の受光位置差から前述の方法により、そのトナー付着量やトナー付着量から換算した濃度を検知することができる。
次いで、本実施形態のトナー高さセンサユニット21を用いて第2色によるトナー像の上に第1色によるトナー像を重ねて重畳トナー像を形成する方法と、この重畳トナー像の受光位置を検出する方法について、図7〜図9を用いて詳細に説明する。なお、図7〜図9の説明において、第1色によるトナー像はイエローのパッチ画像710であり、第2色によるトナー像はブラックのパッチ画像720である。また、重畳トナー像730は、ブラックのパッチ画像720の上にイエローのパッチ画像710を重ねたものである。
図7(a)〜図7(d)は、本実施形態の画像形成装置100の要部断面図である。
先ず、現像器4Kにより感光ドラム1上に形成されたブラックのパッチ画像720は、一次転写ニップ部において中間転写ベルト51上に転写される。次いで、ブラックのパッチ画像720は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置へ搬送される(図7(a))。この時点において、トナー高さセンサユニット21は、ブラックのパッチ画像720に測定光を照射しない。
ブラックのパッチ画像720は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、二次転写ニップ部へと搬送されるが、二次転写ローラ57と二次転写対向ローラ56には、二次転写電圧が印加されていない。また、ベルトクリーナ55は、フルカラーのトナー像を形成するときと同様に中間転写ベルト51から離間されている。これにより、ブラックのパッチ画像720はトナー高さを維持したまま、再び一次転写ニップ部へと搬送される(図7(b))。
次いで、第1色による基準トナー像としてのイエローのパッチ画像710が、中間転写ベルト51に担持、搬送されるブラックのパッチ画像720に重なるように、現像器4Yによって感光ドラム1上に形成される(図7(c))。
次いで、一次転写ニップ部においてイエローのパッチ画像710がブラックのパッチ画像720の上に重ねて転写されると、重畳トナー像730が形成される(図7(d))。
次に、図8を用いて重畳トナー像730の受光位置差P(3)を検出する方法について述べる。
トナー高さセンサユニット21は、重畳トナー像730が破線の位置のときに、レーザ発振器701により中間転写ベルト51に対して測定光を照射され、中間転写ベルト51で反射した光がラインセンサ704上のP(0)の位置に結像される。このとき、図8の破線Gは、中間転写ベルト51の表面から反射された光の内、受光レンズ703の中心を通る反射光である。
次いで、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、重畳トナー像730が実線の位置へと搬送されると、レーザ発振器701より照射された測定光が重畳トナー像730で反射し、その光がラインセンサ704上のP(3)の位置に結像される。このとき、図8の実線Hは、重畳トナー像730の表面であるイエローのトナー(イエローのパッチ画像710)で反射された光の内、受光レンズ703の中心を通る反射光である。
図8のトナー高さセンサユニット21が測定した中間転写ベルト51からの反射光の光強度D(0)と、重畳トナー像730からの反射光の光強度D(3)を図9に示す。
図9より、重畳トナー像730は、その表面がイエローのトナー(イエローのパッチ画像710)となっているため、重畳トナー像730で反射される光の光強度D(3)から重畳トナー像730で反射される光の受光位置P(3)を検出することができる。
重畳トナー像730のトナー高さは、ブラックのパッチ画像720のトナー高さと、イエローのパッチ画像710のトナー高さとの合計である。つまり、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(2)は、重畳トナー像730の表面で反射された光の受光位置が、イエローのパッチ画像710で反射された光の受光位置から、ブラックのパッチ画像のトナー高さ分変化した受光位置で測定される。
そのため、重畳トナー像730で反射される光の受光位置P(3)より、式5及び式6を用いてブラックのパッチ画像720の受光位置差ΔP(2)を算出できる。
重畳トナー像730で反射される光の受光位置差ΔP(3)は、前述の重畳トナー像で反射される光の受光位置P(3)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)から式6により算出される。また、イエローのパッチ画像710で反射される光の受光位置差ΔP(1)は、単色の状態で別途形成されたイエローのパッチ画像710で反射される光の受光位置P(1)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)から式1を用いて算出される。なお、ブラックのパッチ画像720の受光位置差ΔP(2)は、重畳トナー像730を形成することにより間接的に測定されるブラックのパッチ画像720の受光位置差である。
ΔP(2)=ΔP(3)−ΔP(1) ・・・(式5)
ΔP(3)=P(3)−P(0) ・・・(式6)
ブラックのパッチ画像720のトナー付着量は、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(2)より、図4の(a)に示す受光位置差とトナー付着量の対応関係を表すテーブルを用いて検知すればよい。また、ブラックのパッチ画像720の濃度は、ブラックのパッチ画像720のトナー付着量から、ブラックのパッチ画像に対応するトナー付着量と濃度の対応関係を表すテーブルを用いて検知すればよい。
以下、本実施形態の濃度制御について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、256階調(0〜255)によって画像の濃淡を表現している。そのため、パッチ画像を用いて濃度制御を実施する場合に、色毎に16個のパッチ画像が形成される。16個のパッチ画像の濃度は、15、31、・・・、239、255というように16レベル刻みになっている。以後、16個のイエローのパッチ画像T(Ya)、T(Yb)、・・・、T(Yp)をまとめてT(Yx)とする。ただし、a、b、・・・、pは濃度レベルが15、31、・・・、255であることを意味する。同様に、マゼンタのパッチ画像T(Ma)、T(Mb)、・・・、T(Mp)をT(Mx)、シアンのパッチ画像T(Ca)、T(Cb)、・・・、T(Cp)をT(Cx)、ブラックのパッチ画像T(Ka)、T(Kb)、・・・、T(Kp)をT(Kx)とする。
なお、パッチ画像の個数と濃度レベルは適宜決められるものであり、本実施形態に限定されるものではない。
ここで、図10は本実施形態の画像形成装置の制御ブロック図である。また、図11はトナー高さセンサユニット21による濃度制御を実施する際の、CPUの動作を説明するフローチャートであり、本実施形態のブラックのパッチ画像T(Kx)の濃度検知処理を含んでいる。
図10において、CPU128は画像形成装置全体を制御する制御回路である。ROM130には、画像形成装置で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。RAM132は、CPU128が処理のために使用するシステムワークメモリである。
また、本実施形態のROM130、又は、RAM132には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を形成させる後述の画像形成条件が格納されている。ROM130に格納されている画像形成条件は、画像形成装置の主電源がオンされた直後の濃度制御において用いられ、工場出荷時に予め格納されている。また、RAM132に格納されている画像形成条件は、画像形成装置が主電源をオンされた後の2回目以降の濃度制御において用いられ、濃度制御を実行する度に更新される。
レーザ発振器701は、CPU128からの信号に応じて中間転写ベルト51上に測定光を照射する。
ラインセンサ704は、中間転写ベルト51からの反射光及び中間転写ベルト51に担持されたパッチ画像からの反射光を受光すると、各受光素子が測定した最大反射光量となるラインセンサ704上の位置を、CPU128によって受光位置として検出される。
操作部101は、図1に示す画像形成装置本体100に設けられた操作パネルであり、使用者が画像形成のための種々の条件を入力するために使用される。なお、使用者が操作パネルから所定の入力を行うことで、トナー高さセンサユニット21による濃度制御を実行させる信号がCPU128へ出力される。なお、操作部101はネットワークを通じて画像形成装置と接続されたPCのキーボードであってもよく、任意の入力を行うことでCPU128にトナー高さセンサユニット21による濃度制御を実行させる信号を出力する構成とすればよい。
CPU128は、操作部101からトナー高さセンサユニット21による濃度制御を実行させる信号が入力されると、図11のフローチャートに示す制御を実行する。あるいは、所定回数の画像形成を実行した後に図11のフローチャートに示す制御を実行する構成としてもよく、また、画像形成装置100(図1)の主電源がオンされた後に図11のフローチャートに示す制御を実行する構成としてもよい。
なお、このフローチャートの処理はCPU128がROM130に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。
以下、本実施形態の画像形成装置が実施する濃度制御を図1の画像形成装置の概略断面図と、図11に表すフローチャートを用いて詳細に説明する。
先ず、CPU128は、画像形成装置100を制御し、イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成条件を用いてイエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)を中間転写ベルト51上に形成させる(S100)。
ステップS100で形成されたパッチ画像が中間転写ベルト51に転写された様子を図12に示す。中間転写ベルト51上には、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)が中間転写ベルト51の回転方向(矢印C方向)に沿って所定の間隔で形成されている。なお、所定の間隔とは、レーザ発振器701から照射される測定光のスポット径よりも大きい距離である。
中間転写ベルト51上に形成されたパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、順次、トナー高さセンサユニット21の照射位置へと搬送される。
次いで、CPU128はトナー高さセンサユニット21により、中間転写ベルト51で反射された光の受光位置P(0)と、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)で反射された光の受光位置P(Yx)、P(Mx)、P(Cx)を検出させる(S101)。
ステップS101において、CPU128は、レーザ発振器701から中間転写ベルト51上に測定光を照射させ、ラインセンサ704から出力される反射光量の信号を所定の周期でサンプリングする。
これにより、CPU128は、各パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)で反射される光の光強度D(Yx)、D(Mx)、D(Cx)と、1つのパッチ画像につき、2つの中間転写ベルト51で反射される光の光強度D(0)を測定する。次いで、CPU128は、光強度D(0)、D(Yx)、D(Mx)、D(Cx)から前述の方法により、中間転写ベルト51の受光位置P(0)と、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)の受光位置P(Yx)、P(Mx)、P(Cx)を夫々検出する。
ここで、本実施形態の受光位置P(0)は、1つのパッチ画像の搬送方向前端から搬送方向に所定距離離れた中間転写ベルト51の受光位置と、1つのパッチ画像の搬送方向後端から搬送方向とは逆方向に所定距離離れた中間転写ベルト51の受光位置の平均とする。これは、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)の搬送方向上流側及び下流側の中間転写ベルト51からの反射光の受光位置を平均することにより、中間転写ベルト51の厚みムラや中間転写ベルト51のバタツキによる誤差を緩和している。
次いで、CPU128は、ステップS101において測定された受光位置P(0)、P(Yx)、P(Mx)、P(Cx)より、式7〜式9を用いて受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)を算出する(S102)。
ΔP(Yx)=P(Yx)−P(0) (x=a、b、・・・、p)・・・(式7)
ΔP(Mx)=P(Mx)−P(0) (x=a、b、・・・、p)・・・(式8)
ΔP(Cx)=P(Cx)−P(0) (x=a、b、・・・、p)・・・(式9)
次いで、CPU128は、受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)が、予めROM130に格納されている目標値ΔPI(Yx)、ΔPI(Mx)、ΔPI(Cx)であるか否かを判定する(S103)。ここで、目標値とは、適正な濃度レベルのパッチ画像から検出した受光位置差であり、予めROM130に格納されている。
ここで、CPU128は、受光位置差とトナー付着量の対応関係を表すテーブルを用いて、受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)から各パッチ画像のトナー付着量Q(Yx)、Q(Mx)、Q(Cx)を検知する構成としてもよい。ここで、Q(Yx)はイエローのパッチ画像T(Yx)のトナー付着量であり、Q(Mx)はマゼンタのパッチ画像T(Mx)のトナー付着量であり、Q(Cx)はシアンのパッチ画像T(Cx)のトナー付着量である。
更に、CPU128は、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)の各々に対して、トナー付着量と濃度の対応関係を表すテーブルを用いて、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)の濃度を検知する構成としてもよい。即ち、CPU128及びこれらテーブルはトナー濃度検知手段としても機能する。
ステップS103において、受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)が目標値ΔPI(Yx)、ΔPI(Mx)、ΔPI(Cx)でなければ、CPU128はイエロー、マゼンタ、シアンの画像形成条件を制御する(S104)。ここで、画像形成条件は、帯電電圧、現像バイアス、一次転写電圧、ルックアップテーブルなどであり、この画像形成条件の制御は、既存の濃度制御と同様であるため、詳細な説明を省略する。
ステップS104において、CPU128は、変更したイエロー、マゼンタ、シアンの画像形成条件をRAM132に格納した後、ステップS105に移行する。これにより、RAM132に格納された画像形成条件を用いて形成されるパッチ画像の受光位置差は、目標値と等しい値となる。
一方、ステップS103において、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)が目標値ΔPI(Yx)、ΔPI(Mx)、ΔPI(Cx)であれば、画像形成条件の制御を行わずステップS105へ移行する。
ステップS105において、CPU128は、画像形成装置を制御して、ブラックの画像形成条件を用いて、中間転写ベルト51上にブラックのパッチ画像T(Kx)を形成させる。
中間転写ベルト51上に形成されたブラックのパッチ画像T(Kx)は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置を通過し、再び一次転写ニップ部へと搬送される。
次いで、CPU128は、ROM130、又は、RAM132に格納されているイエローの画像形成条件を用いて、重畳トナー像T(supx)を形成する(S106)。ここで、重畳トナー像T(supx)は、濃度レベルが15、31、・・・、255のブラックのパッチ画像T(Kx)の上に、基準トナー像である濃度レベルが127のイエローのパッチ画像T(Yh)を重ねて形成したものである。つまり、T(suph)であれば、濃度レベルが127のブラックのパッチ画像T(Kh)の上に基準トナー像(濃度レベルが127のイエローのパッチ画像)を重ねて転写させた重畳トナー像である。
ステップS106において、中間転写ベルト51上に担持された重畳トナー像T(supx)は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、順次、トナー高さセンサユニット21の照射位置へと搬送される。
次いで、CPU128は、トナー高さセンサユニット21により、中間転写ベルト51で反射された光の受光位置P(0)と、重畳トナー像T(supx)で反射された光の受光位置P(supx)を検出させる(S107)。
ステップS107において、CPU128は、ステップS101と同様に、レーザ発振器701から集光レンズ702を介して、中間転写ベルト51上に測定光を照射させ、ラインセンサ704から出力される反射光量の信号を所定の周期でサンプリングする。
これにより、CPU128は、各重畳トナー像T(supx)で反射される光の光強度D(supx)と、1つの重畳トナー像につき、2つの中間転写ベルト51で反射される光の光強度D(0)を測定する。次いで、CPU128は、この光強度D(0)、D(supx)から前述の方法により、中間転写ベルト51の受光位置P(0)と、重畳トナー像T(supx)の受光位置P(supx)を夫々検出する。
本実施形態において、受光位置P(0)は、ステップS101と同様に、1つの重畳トナー像T(supx)の搬送方向上流側及び下流側の中間転写ベルト51からの反射光の受光位置を平均したものである。
次いで、CPU128は、ステップS107において測定された受光位置P(0)、P(supx)より、式10を用いて受光位置差ΔP(supx)を算出する(S108)。
ΔP(supx)=P(supx)−P(0) (x=a、b、・・・、p) ・・・(式10)
次いで、CPU128は、重畳トナー像の受光位置差ΔP(supx)と、ROM130に格納されている目標値ΔPI(Yh)の差異(式11)から、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)を算出する(S109)。ここで、濃度レベルが127のイエローのパッチ画像の受光位置差ΔP(Yh)は、ステップS100からステップS104により目標値ΔPI(Yh)と等しくなっているため、予めROM130に格納されている目標値を用いている。
ΔP(Kx)=ΔP(supx)−ΔPI(Yh) (x=a、b、・・・、p)・・・(式11)
次いで、CPU128は、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)が、予めROM130に格納されている目標値ΔPI(Kx)であるか否かを判定する(S110)。
ここで、CPU128は、受光位置差とトナー付着量の対応関係を表すテーブルを用いて、受光位置差ΔP(Kx)からブラックのパッチ画像のトナー付着量Q(Kx)を検知する構成としてもよい。
更に、CPU128は、ブラックのパッチ画像T(Kx)に対して、トナー付着量と濃度の対応関係を表すテーブルを用いて、ブラックのパッチ画像T(Kx)の濃度を検知する構成としてもよい。
ステップS110において、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)が目標値ΔPI(Kx)である場合、トナー高さセンサユニット21による濃度制御を終了させる。
一方、ステップS110において、受光位置差ΔP(Kx)が目標値ΔPI(Kx)でなければ、CPU128は、ブラックの画像形成条件を制御する(S111)。ここで、画像形成条件の制御は、ステップS104と同様に、既存の濃度制御と同様であるため、詳細な説明を省略する。
ステップS111において、CPU128は、変更したブラックの画像形成条件をRAM132に格納した後、トナー高さセンサユニット21による濃度制御を終了させる。
以下、図13を用いて、ステップS104とステップS111において実行される画像形成条件を制御する方法の1つであるルックアップテーブルの更新について説明する。
図13(a)は、ROM130に格納された各階調の画像を形成させる画像信号と、画像信号に基づいて形成された画像の濃度の対応関係を表すプリンタ部出力特性である。
図13(a)において、曲線Xは任意のパッチ画像から検出したプリンタ部出力特性であり、直線Zは適切な画像形成条件で形成されたパッチ画像から検出した理想的なプリンタ部出力特性である。また、図13(b)は図13(a)の任意のパッチ画像のプリンタ部出力特性(曲線X)を理想的なプリンタ部出力特性(直線Z)に変換するためのルックアップテーブル(曲線L)である。
本実施形態では、受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)、ΔP(Kx)から求めた画像濃度を用いて現在のプリンタ部出力特性を作成し、このプリンタ部出力特性を理想的なプリンタ部出力特性にするルックアップテーブルを周知の方法で作成する。なお、各濃度レベルのパッチ画像の画像濃度は、色毎に16データしか検知されていないため、現在のプリンタ部出力特性は各データから算出される近似曲線となる。
以上、ルックアップテーブルを更新することにより、画像形成条件を制御する方法について述べたが、本実施形態の画像形成条件の制御はこの構成に限定されない。本実施形態の画像形成条件の制御として、CPU128は、帯電電圧と現像バイアスを、予めROM130に格納されている所定量だけ変化させた後、ルックアップテーブルを更新する構成としてもよい。または、CPU128は、予めROM130に格納されている複数のルックアップテーブルから適正なルックアップテーブルを選択する構成としてもよい。あるいは、CPU128は、予めROM130に格納されている所定量だけ一次転写電圧を変化させる構成としてもよい。
(第2の実施形態)
本実施形態は、前述した第1の実施形態に対して下記に示す点において相違する。本実施形態のその他の要素は、前述の第1の実施形態に対応するものと同一なので説明を省略する。
第1の実施形態では、トナー高さセンサユニット21(図1)を用いて中間転写ベルト51上のパッチ画像からの反射光の光強度を測定した。一方、本実施形態では、トナー高さセンサユニット22(図1)を用いて中間転写ベルト51上に担持されたパッチ画像を記録材Pへ転写した後、この記録材P上に転写されたパッチ画像からの反射光の光強度を測定する。
トナー高さセンサユニット22は、二次転写ニップ部から定着器9までの記録材Pの搬送パスに配設されており、搬送ベルト58の回転に伴い定着器9へと搬送される記録材Pと、二次転写ニップ部において記録材Pに転写されたトナー像に対して測定光を照射する。
ここで、記録材Pに担持された重畳トナー像T(supx)がトナー高さセンサユニット22の照射位置へと搬送されるとき、この重畳トナー像T(supx)の表面はイエローのトナー像T(Yh)となっていなければならない。
そのため、記録材Pに転写されたトナー像に測定光を照射するトナー高さセンサユニット22を用いる場合、記録材Pへ転写される以前の中間転写ベルト51上に担持される重畳トナー像T(supx)が、第1の実施形態とは異なる。具体的には、中間転写ベルト51上に形成される重畳トナー像T(supx)は、第1色による基準トナー像としてのイエローのパッチ画像T(Yh)の上に第2色によるトナー像としてのブラックのパッチ画像T(Kx)を重ねたものとなる。
この重畳トナー像T(supx)が記録材Pに転写されると、記録材Pに担持される重畳トナー像T(supx)が、ブラックのパッチ画像T(Kx)の上にイエローのパッチ画像T(Yh)を重ねた重畳トナー像T(supx)となる。
図14(a)、図14(b)は本実施形態の画像形成装置の要部断面図である。これらを用いて、重畳トナー像を形成する方法について説明する。なお、説明を簡略とするため、第2色によるトナー像としてのブラックのパッチ画像を720、基準トナー像としてのイエローのパッチ画像を710とし、重畳トナー像を730とする。
現像器4Yによって感光ドラム1上に形成されたイエローのパッチ画像710が、一次転写ニップ部において中間転写ベルト51上に転写された後、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い二次転写ニップ部へと搬送される。しかし、この時点では、二次転写ローラ57と二次転写対向ローラ56には、二次転写電圧が印加されず、また、ベルトクリーナ55はフルカラーのトナー像を形成するときと同様に中間転写ベルト51から離間されている。これにより、イエローのパッチ画像710はトナー高さを維持したまま、再び一次転写ニップ部へと搬送される。
次いで、現像器4Kによってブラックのパッチ画像720が、中間転写ベルト51に担持、搬送されるイエローのパッチ画像710に重なるように、感光ドラム1上に形成される。
次いで、一次転写ニップ部においてブラックのパッチ画像720がイエローのパッチ画像710の上に重ねて転写されると、重畳トナー像730が形成される(図14(a))。重畳トナー像730は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い二次転写ニップ部へと搬送される。このタイミングで、給紙カセット7内から給紙ローラ71及び72により搬送され、レジストレーションローラ73で位置と送り出しタイミングを調整された記録材Pが二次転写ニップ部へと搬送される。
重畳トナー像730と記録材Pが二次転写ニップ部へと進入すると、二次転写ローラ57と二次転写対向ローラ56には二次転写電圧が印加され、重畳トナー像730が記録材P上に転写される(図14(b))。記録材Pとこの記録材Pに担持された重畳トナー像730は、搬送ベルト58の回転に伴いトナー高さセンサユニット22の照射位置まで搬送され、トナー高さセンサユニット22により、光強度D(0)、D(3)が測定される。その後、記録材Pと、この記録材Pに担持された重畳トナー像730は、定着器9へと搬送され、重畳トナー像730が記録材Pに定着される。
トナー高さセンサユニット22の照射位置へ搬送された重畳トナー像730は、その表面がイエローのトナー(イエローのパッチ画像710)となっているため、重畳トナー像730で反射される光の受光位置P(3)を精度よく検出することができる。
重畳トナー像730のトナー高さは、ブラックのパッチ画像720のトナー高さと、イエローのパッチ画像710のトナー高さとの合計である。つまり、ブラックのパッチ画像720の受光位置差ΔP(2)は、重畳トナー像730の表面で反射された光の受光位置が、イエローのパッチ画像710で反射された光の受光位置から、ブラックのパッチ画像のトナー高さ分変化した受光位置で測定される。
そのため、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(2)は、重畳トナー像730で反射される光の受光位置ΔP(3)と、イエローのパッチ画像710で反射される光の受光位置ΔP(1)から、式5を用いて算出できる。なお、イエローのパッチ画像710で反射される光の受光位置差ΔP(1)は、イエローのパッチ画像710を別途、単色の状態で記録材P上に転写し、その光強度D(1)から検出した受光位置P(1)と、記録材Pの受光位置P(0)から算出される。
このように算出されたブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(2)に基づき、第1の実施形態と同様に、ブラックの画像形成条件が制御される。
ここで、画像形成条件は、帯電電圧、現像バイアス、ルックアップテーブル、一次転写電圧、二次転写電圧などであり、この画像形成条件の制御は、既存の濃度制御と同様であるため、詳しい説明を省略する。
(第3の実施形態)
本実施形態の基本構成は第1の実施形態と同じであるので、第1の実施形態と同一もしくは実質的に同一なものについては同一の符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態について特徴的な部分について説明する。
第1の実施形態及び第2の実施形態では、1つの感光ドラムと各色の現像器を有する画像形成装置を用いて重畳トナー像を形成したが、本実施形態では、感光ドラムと各感光ドラムに対応する1つの現像器を複数有する画像形成装置を用いて重畳トナー像を形成する。
図15は、本実施形態のプリンタ部100Bの概略断面図である。
本実施形態の画像形成装置100は、像形成手段として各色のトナー像を形成する画像形成部Sy、Sm、Sc、Skを備えている。ここで、Syはイエローのトナー像を形成する画像形成部であり、Smはマゼンタのトナー像を形成する画像形成部であり、Scはシアンのトナー像を形成する画像形成部であり、Skはブラックのトナー像を形成する画像形成部である。
本実施形態のプリンタ部100Bは、各画像形成部Sy、Sm、Sc、Skで形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を像担持体としての中間転写ベルト51に順次重ねて転写し、フルカラーのトナー像を形成させる。中間転写ベルト51上に担持されたフルカラーのトナー像は、二次転写ニップ部へと搬送されると、このタイミングで給紙カセット7から搬送される記録材Pに転写され、定着器9でフルカラーの画像として定着される。
詳しくは、画像形成動作が実行されると、所定の速度で回転駆動される感光ドラム1y、1m、1c、1kが、コロナ帯電器2y、2m、2c、2kによって一様に帯電される。次いで、露光装置3y、3m、3c、3kが原稿に応じて色分解されたレーザ出力信号に基づき感光ドラム1y、1m、1c、1kを露光すると、感光ドラム1y、1m、1c、1kは各色の画像に対応した静電潜像を形成する。
次いで、感光ドラム1y上に形成されたイエローの画像に対応した静電潜像が、現像バイアスを印加された現像器4yによりイエローのトナー像として顕像化される。このイエローのトナー像は、一次転写ローラ53yが中間転写ベルト51を介して感光ドラム1yを押圧する一次転写ニップ部において、一次転写ローラ53yに一次転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト51に転写される。中間転写ベルト51は、駆動ローラ50と二次転写対向ローラ56とテンションローラ52によって張架されており、駆動ローラ50の回転駆動によって矢印C方向に回転駆動される。
中間転写ベルト51に担持されたイエローのトナー像は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、一次転写ローラ53mが中間転写ベルト51を介して感光ドラム1mを押圧する一次転写ニップ部へと搬送される。そして、画像形成部Smにおいても同様に、感光ドラム1m上に形成されたマゼンタのトナー像が、一次転写電圧が印加されることにより、中間転写ベルト51上のイエローのトナー像の上に重ねて転写される。
以下、同様にして中間転写ベルト51上のイエローとマゼンタを重ねたトナー像にシアン、ブラックのトナー像を順次重ねて転写すると、中間転写ベルト51上にはフルカラーのトナー像が形成される。フルカラーのトナー像は、二次転写対向ローラ56が中間転写ベルト51を介して二次転写ローラ57を押圧する二次転写ニップ部において、給紙カセット7からタイミングを合わせて搬送される記録材Pに転写される。
なお、中間転写ベルト51へ転写されずに感光ドラム1y、1m、1c、1k上に残留した残留トナーは、感光ドラム1y、1m、1c、1kの回転に伴い、ドラムクリーナ6y、6m、6c、6kによって除去される。また、記録材Pに転写されずに中間転写ベルト51に残留した残留トナーは、中間転写ベルト51の回転に伴い、ベルトクリーナ55によって除去される。
記録材Pに転写されたフルカラーのトナー像は、不図示の搬送ローラによって定着器9へと搬送される。定着器9において、定着ローラ91及び92はフルカラーのトナー像と記録材Pを挟持、搬送しながら、定着ローラ91内に設けられた不図示のヒータにより加熱することで、フルカラーのトナー像を記録材Pに定着する。
次に、本実施形態の画像形成装置100がパッチ画像を用いて濃度制御する動作について説明する。なお、本実施形態の第1色によるトナー像は、第1の画像形成部としての画像形成部Syにおいて、所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像T(ref)であり、感光ドラム1yは第1の感光体である。また、本実施形態の第2色によるトナー像は、第2の画像形成部としての画像形成部Skにおいて形成されたブラックのパッチ画像T(Kx)であり、感光ドラム1kは第2の感光体である。
本実施形態のプリンタ部100Bは濃度制御が開始されると、ROM130、又は、RAM132に格納された画像形成条件に基づき、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)、T(Kx)を夫々感光ドラム1y、1m、1c、1k上に形成する。次いで、感光ドラム1y、1m、1c、1k上に担持されたパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)、T(Kx)は、各一次転写ニップ部において中間転写ベルト51へ転写される。このとき、中間転写ベルト51上には、トナー高さセンサユニット21の照射位置から中間転写ベルト51の回転方向上流側にかけて、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの順にパッチ画像が担持されている。
中間転写ベルト51に担持されたパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)、T(Kx)は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置へと順次搬送される。トナー高さセンサユニット21は、照射位置へと搬送されるイエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)に測定光を照射し、各パッチ画像で反射される光の受光位置P(Yx)、P(Mx)、P(C)を検出する。このとき、ブラックのパッチ画像で反射される光の受光位置P(Kx)は検出されない。
本実施形態のプリンタ部100Bは、中間転写ベルト51の回転方向(矢印C方向)上流側から、イエローの画像形成部Sy、ブラックの画像形成部Sk、トナー高さセンサユニット21の順番で配設されている。そのため、重畳トナー像T(supx)を形成するためには、ブラックのパッチ画像T(Kx)が、一次転写ローラ53yが中間転写ベルト51を介して感光ドラム1yを押圧するイエローの画像形成部Syの一次転写ニップ部へと搬送されなければならない。
そこで、本実施形態では、ベルトクリーナ55がブラックのパッチ画像T(Kx)を除去しないように、中間転写ベルト51から離接可能な構成となっている。
本実施形態の二次転写ローラ57と二次転写対向ローラ56は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)、T(Kx)が二次転写ニップ部へ搬送されるとき、二次転写電圧が印加されない。また、ベルトクリーナ55は、ブラックのパッチ画像T(Kx)がイエローの画像形成部Syにおいて重畳トナー像T(supx)となるまで、中間転写ベルト51から離間されている。
これにより、ブラックのパッチ画像T(Kx)はトナー高さを維持したまま、イエローの画像形成部Syの一次転写ニップ部へと搬送される。
中間転写ベルト51に担持されたブラックのパッチ画像T(Kx)は、イエローの画像形成部Syの一次転写ニップ部において、所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像T(ref)を重ねて転写され、重畳トナー像T(supx)となる。中間転写ベルト51に担持された重畳トナー像T(supx)は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置へと再び搬送され、トナー高さセンサユニット21により受光位置P(supx)を検出される。
尚、トナー高さセンサユニット21は、第1の実施形態と同様、パッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)で、及び、重畳トナー像T(supx)で反射される光の受光位置を検出する際に、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)も検出する。
次いで、トナー高さセンサユニット21で検出した受光位置P(0)、P(Yx)、P(Mx)、P(Cx)、P(supx)から、前述の方法により、各受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)、ΔP(Kx)を算出する。イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成条件は、第1の実施形態と同様に、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)に基づき制御される。
また、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)は、重畳トナー像の受光位置差ΔP(supx)と所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像の受光位置差ΔP(ref)の差異より算出される。ここで、所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像の受光位置差ΔP(ref)は、別途、単独の状態で測定したイエローのパッチ画像で反射される光の受光位置P(ref)から検出できる。
ここで、画像形成条件は、帯電電圧、現像バイアス、ルックアップテーブル、一次転写電圧などであり、画像形成条件の制御は、既存の濃度制御と同様であるため、詳しい説明を省略する。
また、本実施形態の画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)と、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)から、各色のトナー付着量を検知する構成としてもよい。この構成とする場合、各色のパッチ画像の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)、ΔP(Kx)から、前述の受光位置差とトナー付着量の対応関係を表すテーブルを用いて、各色のトナー付着量を検知すればよい。さらに、各色のパッチ画像のトナー付着量からトナー付着量と濃度の対応関係を表すテーブルを用いて、各色のパッチ画像の濃度を検知する構成としてもよい。
(第4の実施形態)
本実施形態は、前述した第3の実施形態に対して下記に示す点において相違する。本実施形態のその他の要素は、前述の第3の実施形態に対応するものと同一なので説明を省略する。
第3の実施形態の画像形成装置では、ブラックのパッチ画像を中間転写ベルト51に転写してから重畳トナー像の受光位置を検出するまで、中間転写ベルト51を1周以上回転させる必要があった。しかし、本実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト51を1周回転させる前に重畳トナー像の受光位置を検出することができる。
図16は、本実施形態のプリンタ部100Bの概略断面図である。
本実施形態の画像形成装置100のプリンタ部100Bは、中間転写ベルト51の回転方向(矢印C方向)上流側から、ブラックの画像形成部Sk、イエローの画像形成部Sy、トナー高さセンサユニット21の順番で配設されている。
次に、本実施形態の画像形成装置100がパッチ画像を用いて濃度制御する動作について説明する。なお、本実施形態において第1色による基準トナー像は、所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像であり、また、第2色によるトナー像は、ブラックのパッチ画像である。
本実施形態のプリンタ部100Bは濃度制御が開始されると、ROM130、又は、RAM132に格納された画像形成条件に基づいて形成されたパッチ画像T(Kx)、T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)が、中間転写ベルト51に担持される。このとき、中間転写ベルト51上には、トナー高さセンサユニット21の照射位置から中間転写ベルト51の回転方向上流側にかけて、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの順にパッチ画像が担持されている。
中間転写ベルト51に担持されたブラックのパッチ画像T(Kx)は中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置へと搬送される前に、イエローの画像形成部Syの一次転写ニップ部へ搬送される。このとき、イエローの画像形成部Syは中間転写ベルト51に担持されたブラックのパッチ画像T(Kx)に重なるように、所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像を感光ドラム1y上に形成する。次いで、イエローの画像形成部Syは、ブラックのパッチ画像T(Kx)に所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像T(ref)を重ねて転写し、重畳トナー像T(supx)を形成させる。
次いで、中間転写ベルト51に担持された重畳トナー像T(supx)とイエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置へ搬送される。
トナー高さセンサユニット21は、照射位置へ順次搬送されてくるパッチ画像T(Yx)、T(Mx)、T(Cx)、T(supx)と、これらを担持した中間転写ベルト51に測定光を照射する。これにより、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像で反射される光の受光位置P(Yx)、P(Mx)、P(Cx)と、重畳トナー像で反射される光の受光位置P(supx)と、中間転写ベルト51で反射される光の受光位置P(0)が検出される。
本実施形態の画像形成装置100は、トナー高さセンサユニット21で検出した受光位置P(Yx)、P(Mx)、P(Cx)、P(supx)、P(0)から、前述の方法により各受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)、ΔP(Kx)を算出する。イエロー、マゼンタ、シアンの画像形成条件は、第1の実施形態と同様に、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)に基づき制御される。
また、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)は、重畳トナー像で反射される光の受光位置差ΔP(supx)と所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像の受光位置差ΔP(ref)の差異より算出される。ここで、所定の画像形成条件で形成されたイエローのパッチ画像の受光位置差ΔP(ref)は、別途、単独の状態のイエローのパッチ画像T(ref)で反射される光の受光位置から算出できる。
ここで画像形成条件は、帯電電圧、現像バイアス、ルックアップテーブル、一次転写電圧などであり、画像形成条件の制御は、既存の濃度制御と同様であるため、詳しい説明を省略する。
また、本実施形態の画像形成装置100は、イエロー、マゼンタ、シアンのパッチ画像の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)と、ブラックのパッチ画像の受光位置差ΔP(Kx)から、各色のトナー付着量を検知する構成としてもよい。この構成とする場合、各色成分の受光位置差ΔP(Yx)、ΔP(Mx)、ΔP(Cx)、ΔP(Kx)から、前述の受光位置差とトナー付着量の対応関係を表すテーブルを用いて、各色のパッチ画像のトナー付着量を検知すればよい。さらに、各色のパッチ画像のトナー付着量からトナー付着量と濃度の対応関係を表すテーブルを用いて、各色のパッチ画像の濃度を検知する構成としてもよい。
本実施形態によれば、ブラックのパッチ画像は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット21の照射位置を通過する時点において、すでに重畳トナー像として中間転写ベルト51上に担持されている。つまり、単独の状態のブラックのパッチ画像は、中間転写ベルト51の矢印C方向への回転に伴い、ベルトクリーナ55が中間転写ベルト51に残留するトナーを除去する位置へと搬送されることがない。そのため、第3の実施形態のように、ベルトクリーナ55を中間転写ベルト51から離接可能な構成とする必要がないため、第3の実施形態の画像形成装置よりも受光位置を検出する際のダウンタイムを短くすることができる。
また、第1から第4の実施形態では、第2色によるトナー像としてブラックのパッチ画像に第1色による基準トナー像としてのイエローのパッチ画像を重ねて重畳トナー像を形成した。しかしながら、第1色による基準トナー像と、第2色によるトナー像の組み合わせは、この構成に限定されるものではない。本実施形態ではレーザ発振器701から照射した測定光の波長を780[nm]としたが、測定光の波長を680[nm]とすれば、シアンの反射率(図6(c))が10[%]程度となり、シアンのパッチ画像で反射される光の光量が小さくなる。そのため、シアンのパッチ画像にマゼンタのパッチ画像を重ねて重畳トナー像を形成し、間接的にシアンのパッチ画像の受光位置差を検知する構成としてもよい。つまり、第1色によるトナー像が、第2色によるトナー像よりも反射率が高い色のトナーであれば、どのような構成であってもよい。
また、第1から第4の実施形態では、第2色のトナー像に重ねる第1のトナー像を基準トナー像T(ref)としたが、第1色のトナー像はこの構成に限定されない。より好ましくは、第1色のトナー像は、そのトナーが中間転写ベルト51や記録材Pなどの下地部分を一様に覆う程積層される濃度レベルであればよい。この構成とすれば、第2色のトナー像に第1色のトナー像を重ねた重畳トナー像T(supx)はその表面が第1色のトナーで覆われる。そのため、この重畳トナー像T(supx)は、レーザ発振器701から照射される測定光を第1色のトナーで覆われた表面で反射するため、ラインセンサ704で受光される反射光量が大きくなり、その受光位置P(supx)が精度良く検出される。
また、第1から第4の実施形態では、各色のパッチ画像の受光位置差に基づき、受光位置差と目標値との差から画像形成条件を制御するような構成とした。しかしながら、画像形成条件の制御はこの構成に限定されず、各色のパッチ画像の受光位置差から、予めROM130に格納されている受光位置差とトナー付着量の対応関係を表すテーブルを用いて換算したトナー付着量に基づき制御する構成としてもよい。あるいは、各色のパッチ画像のトナー付着量から、予めROM130に格納されている各色成分のトナー付着量と濃度の対応関係を表すテーブルを用いて換算した濃度に基づき制御する構成としてもよい。
また、第1から第4の実施形態では、重畳トナー像T(supx)を形成するために第2色のトナー像に重ねる第1色のトナー像を基準トナー像T(ref)とし、第1色のトナー像のトナー高さに相当する受光位置差を目標値となるように制御している。つまり、第1のトナー像は、その受光位置差が基準トナー像の受光位置差(目標値)となるように、基準トナー像と全く同じ画像形成条件で形成される。しかしながら、この第1色のトナー像の画像形成条件はこの構成に限定されない。第1色のトナー像は、基準トナー像T(ref)と同じ高さが得られる範囲の全く同じ、又は、同等な画像形成条件で形成される構成であればよい。
また、重畳トナー像T(supx)を形成するために第2色のトナー像に重ねる第1色のトナー像は、そのトナー高さに相当する受光位置差が目標値となるように、第1色のトナー像を形成するための画像形成条件を制御する構成に限定されない。
この構成とする場合、複数の第1色のトナー像を複数形成し、これら第1色のトナー像のトナー高さに相当する受光位置差の中から、目標値に最も近い受光位置差となる第1色のトナー像を特定する。次いで、目標値に最も近い受光位置差となる画像形成条件で形成された第1色のトナー像を第2色のトナー像に重ねて重畳トナー像T(supx)を形成する構成としてもよい。
また、第1から第4の実施形態では、中間転写ベルト51に、又は、記録材Pに担持される基準トナー像T(ref)を、重畳トナー像T(supx)形成するときに第2色のトナー像に重ねる第1色のトナー像としているが、この構成に限定されない。トナー高さセンサユニット21により基準トナー像T(ref)のトナー高さに相当する受光位置差を検出し、その画像形成条件とトナー高さの対応関係を特定する。次いで、重畳トナー像T(supx)を形成する際には、基準トナー像T(ref)のトナー高さのN倍のトナー高さとなる画像形成条件で第1色のトナー像を形成し、第2色のトナー像に重ねる構成としてもよい。なお、N倍とは、2倍でも、3倍でも、3分の1倍でも、4分の1倍でもよい。また、トナー高さではなく、受光位置差がN倍となる画像形成条件で第1色のトナー像を形成して第2色のトナー像に重ねて重畳トナー像T(supx)を形成する構成としてもよい。
第1から第4の実施形態では、基準トナー像T(ref)の受光位置差と、重畳トナー像T(supx)の受光位置差の差分から、第2色のトナー像のトナー高さに相当する受光位置を検出する。ここで、基準トナー像T(ref)の受光位置差とは、基準トナー像T(ref)からの反射光の受光位置と中間転写ベルト51からの反射光の受光位置との差分である。また、重畳トナー像T(supx)の受光位置差とは、重畳トナー像T(supx)からの反射光の受光位置と中間転写ベルト51からの反射光の受光位置との差分である。しかしながら、予め中間転写ベルト51の反射光の受光位置が特定されていれば、基準トナー像T(ref)の受光位置と、重畳トナー像T(supx)の受光位置との差分から、第2色のトナー像のトナー高さに相当する受光位置を検出する構成としてもよい。