JP2007156356A - 画像形成装置、及び該装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランニングコストの上昇を抑制しつつ、画像形成能力を十分に向上させることができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】電子写真カラー複写機１００は、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋのトナーを用いてトナー画像を形成する現像装置１４ａ〜１４ｄと、各色のトナー濃度を試験的に検知するためのパッチ画像７１を読み取りそのトナー濃度を入力する濃度センサ７０と、濃度データを用いて階調補正を行うＣＰＵを含む制御ユニット８０とを備え、濃度センサ７０は、各パッチのパッチ濃度の高さに応じた読み取り回数で読み取り動作を行う。
【選択図】図７

Description

本発明は、画像形成装置、及び該装置の制御方法に関し、特に、像担持体上に画像形成を行う画像形成装置、及び該装置の制御方法に関する。

電子写真方式の画像形成装置は、カラー画像を形成するために、例えば、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローに対応する電子写真プロセスを行う４つの画像形成部を備える。各画像形成部では、電子写真プロセスとして、まず、レーザからのビーム光又はＬＥＤなどの発光素子からの光を像担持体としての感光ドラムに照射することによって感光ドラム上に静電潜像を形成する。次いで、感光ドラム上に形成した静電潜像は、現像装置から供給されたトナーにより現像されて感光ドラム上で可視像（トナー画像）となる。各色のトナー画像は感光ドラムからベルト状の中間転写体（中間転写ベルト）に多重転写される。その後、多重転写したトナー画像を中間転写ベルトから転写材に一括転写することにより、転写材上にカラー画像が形成される。なお、各色のトナー画像を中間転写ベルトを介することなく直接的に転写材上に多重転写してもよい。この場合、転写材は、ベルト状の転写材搬送体（転写搬送ベルト）によって搬送される。

また、上述したような画像形成装置は、各色のトナー濃度を試験的に検知するための１群のトナー画像（以下、「パッチ画像」という）を、中間転写ベルト上又は転写搬送ベルト上に形成する。それらのパッチ画像のトナー濃度（以下、「パッチ濃度」という）は濃度センサで検知している。検知したパッチ濃度は、目標濃度と比較され、その結果は、露光量、現像バイアス、階調補正カーブ、濃度補正テーブル等の画像形成条件にフィードバックされる。これにより、転写材上に形成されるカラー画像のトナー濃度を適切に制御して、色調が安定したカラー画像を得ることができる。具体的には、使用環境や使用条件の変化、例えばプリント枚数の増大によって、供給されるトナーの濃度が変動し、その結果、カラー画像に本来の色調が得られなくなることを抑制することができる。

図１０は、従来の画像形成装置によって形成されるパッチ画像を説明するための図である。

図１０に示すように、パッチ画像は、各色の色調が異なるように形成された４色のトナー画像で構成された複数個のトナー画像から成る。各トナー画像（以下、「パッチ」という）は、例えば１辺が２０ｍｍの矩形であり、他のパッチと隣接するように連続的に形成される。各色のパッチは、具体的には、各色の階調補正カーブの各値が目標濃度となるように調整するのに必要な最小限度の数の、例えば８個のパッチから成る。

上記濃度センサによるパッチ濃度の検知は、中間転写ベルト又は転写搬送ベルトに起因する各パッチの読み取りのばらつきの影響を抑制するために、各パッチ上の複数ポイントで行われる。このため、各パッチの読み取りを複数回、例えば１０回行い、通常は、１０回の読み取りで得られたパッチ濃度の平均値を読み取り結果として用いる。

一方、上述したトナー濃度の制御では、パッチ画像を形成するためにトナーを消費したり、形成したパッチ画像をクリーニングしたりする必要があるので、結果的に、画像形成装置にランニングコストの増加を引き起こすことになる。このため、以下のような３つの技術が提案されている。

第１の技術では、検知したパッチ濃度と目標濃度とを比較した後に、該比較結果に応じてその後に形成されるパッチ画像の形成サイクルを変更する（例えば、特許文献１参照。）。この技術によれば、パッチ画像の形成サイクルを少なくすることにより、トナーの消費を抑制して、ランニングコストの増加を抑制することができる。

第２の技術では、階調補正カーブの特性を利用して、変化分が大きくなる高濃度領域や低濃度領域に対応するパッチの読み取り方向における長さ（形成間隔）を、変化分がほぼ一定である中濃度領域に対応するパッチの長さに比べて短くする（例えば、特許文献２参照。）。この技術によれば、トナー濃度の制御に必要なトナーの消費量を最少にして、ランニングコストの増加を抑制することができる。

第３の技術では、画像形成装置が置かれている状況、即ち使用環境に応じて、パッチの画像密度やパッチの個数を変更する（例えば、特許文献３参照）。この技術によれば、所望の濃度階調を広い階調領域に亘って安定的に維持することができ、パッチの画像密度やパッチの個数を最少にすることにより、ランニングコストの増加を抑制することができる。
特開平０３−２５１８７８号公報 特開平０８−０７６５２７号公報 特開２００４−１９８８０５号公報

しかしながら、パッチ画像の形成サイクルやパッチの形成間隔を変更しても、１回の形成サイクルにおいては、トナー濃度の制御に必要な補正時間は変わらないため、画像形成装置の画像形成能力の低下を抑制することはできない。

また、画像形成装置の使用環境に応じてパッチの画像密度やパッチの個数を変更しても、１つ１つのパッチに対応するトナー濃度の制御に必要な補正時間は変わらないため、画像形成装置の画像形成能力を大幅に向上させることはできない。

本発明の目的は、ランニングコストの上昇を抑制しつつ、画像形成能力を十分に向上させることができる画像形成装置及び該装置の制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置において、前記トナーの濃度が互いに異なるように設定された複数のトナー画像から成る階調補正用トナー画像を形成する階調補正用トナー画像形成手段と、前記階調補正用トナー画像を読み取りその濃度を検知する濃度検知手段と、前記検知された濃度に基づいて前記階調補正を行う階調補正手段と、前記設定すべき濃度の高さに基づいて、前記読み取りの回数又は時間を設定する読み取り設定手段とを備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置の制御方法は、トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置の制御方法において、前記トナーの濃度が互いに異なるように設定された複数のトナー画像から成る階調補正用トナー画像を形成する階調補正用トナー画像形成ステップと、前記階調補正用トナー画像を読み取りその濃度を検知する濃度検知ステップと、前記検知された濃度に基づいて前記階調補正を行う階調補正ステップと、前記設定すべき濃度の高さに基づいて、前記読み取りの回数又は時間を設定する読み取り設定ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、階調補正用トナー画像に設定すべきトナーの濃度の高さに基づいて、階調補正用トナー画像の読み取りの回数又は時間が設定される。これにより、読み取りの回数又は時間を適切に制御することができ、ランニングコストの上昇を抑制しつつ、画像形成能力を十分に向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す縦断面図である。

図１に示す電子写真カラー複写機１００は、原稿の画像を光学的に読み取って画像情報を電気的な画像信号として取得する画像読取部１Ｒと、画像読取部１Ｒから受信した画像情報に基づいて後述する中間転写体に画像を形成する画像出力部１Ｐとを備える電子写真方式の画像形成装置である。

図１において、画像出力部１Ｐは、画像形成部１０と、給紙ユニット２０と、中間転写ユニット３０と、定着ユニット４０と、クリーニングユニット５０と、後述する図２のフォトセンサ６０（６０ａ，６０ｂ）と、後述する図４の濃度センサ７０と、不図示の制御ユニット８０とを備える。

以下、各ユニットについて詳細に説明する。

画像形成部１０は、インライン式に並設された例えば４つの同一構成の画像形成ステーション１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを備える。各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄにおいては、第１の像担持体であるドラム状の電子写真感光体としての感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが回転自在にその中心で軸支されており、図１の矢印方向Ａに回転駆動される。

また、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対面してその回転方向に、一次帯電器１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄと、画像読取部１Ｒから画像情報が送信される光学系１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄと、折り返しミラー１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄと、及び現像装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと、及びクリーニング装置１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとが配置されている。光学系１３ａ〜１３ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄを露光するための露光部として機能する。現像装置１４ａ〜１４ｄは、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｂｋ）のトナー（現像剤）をそれぞれ収納している。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄは、感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量となるように電荷を付与する。次いで、光学系１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒからの画像信号に応じて変調した波長の、例えばレーザービームなどの光線によって、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光ドラム１１ａ〜１１ｄを露光する。これにより、感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像を形成する。

更に、現像装置１４ａ〜１４ｄによって上記静電潜像を顕像化（現像）する。顕像化された可視画像をベルト状の中間転写体である中間転写ベルト３１に一次転写領域Ｔｄ，Ｔｃ，Ｔｂ，Ｔａにおいて順次転写する。中間転写ベルト３１は、中間転写ユニット３０の構成要素の１つであり、第２の像担持体として機能する。なお、中間転写ユニット３０については、後で詳述する。

感光ドラム１１ａ〜１１ｄが回転して、一次転写領域Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄの下流では、クリーニング装置１５ａ〜１５ｄにより、中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーを掻き落として感光ドラム１１ａ〜１１ｄの表面の清掃を行う。

以上に示したプロセスにより、各トナーによる画像形成が順次行われる。

給紙ユニット２０は、転写材Ｐを収納するためのカセット２１ａ，２１ｂ及び手差しトレイ２７（以下、「給紙段」という）と、３つの給紙段のそれぞれから転写材Ｐを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６と、ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６のいずれかにより送り出された転写材Ｐを搬送するための給紙ガイド２４及び給紙ローラ対２３と、各画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄの画像形成タイミングに合わせて転写材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストレーションローラ（以下、「レジストローラ」という）２５ａ，２５ｂとを備える。

中間転写ユニット３０について詳細に説明する。

中間転写ベルト３１は、中間転写ベルト３１に駆動を伝達する巻架ローラとしての駆動ローラ３２と、ばね（図示せず）の付勢によって中間転写ベルト３１に適度なテンションを与えるテンションローラとしての従動ローラ３３と、中間転写ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する対向ローラ３４とに巻架される。中間転写ベルト３１の材料としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）などが用いられる。駆動ローラ３２は、厚さが数ｍｍのゴム（ウレタンゴム又はクロロプレンゴム）が表面にコーティングされた金属ローラから成り、コーティングにより、中間転写ベルト３１とのスリップを防止している。駆動ローラ３２は、パルスモータ（不図示）によって図１の矢印Ｂ方向へ回転駆動される。従動ローラ３３は、中間転写ベルト３１の回動に従動する。

駆動ローラ３２と従動ローラ３３との間に一次転写平面Ａが形成される。一次転写平面Ａは、画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄに対面し、各感光ドラム１１ａ〜１１ｄが一次転写平面Ａに対面するように構成されている。よって、一次転写平面Ａに一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄが位置することになる。また、一次転写平面Ａ上において感光ドラム１１ａと駆動ローラ３２の間の位置には、フォトセンサ６０ａ，６０ｂ、及び濃度センサ７０が設けられている（図３，図５参照）。

一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１を介して各感光ドラム１１ａ〜１１ｄと対向する一次転写用帯電器３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが配置されている。一方、対向ローラ３４に中間転写ベルト３１を介して対向して配置された二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１とのニップによって二次転写領域Ｔｅを形成する。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。

クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流に配置されている。クリーニングユニット５０は、中間転写ベルト３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード５１と、廃トナーを収納する廃トナーボックス５２とを備え、中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングする。

定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ４１ａと、定着ローラ４１ａに加圧される定着ローラ４１ｂと、定着ローラ対（定着ローラ４１ａ，４１ｂ）のニップ部へ転写材Ｐを導くためのガイド４３と、定着ユニットの熱を内部に閉じ込めるための定着断熱カバー４６，４７と、上記定着ローラ対から排出されてきた転写材Ｐをさらに複写機１００の外部へ導き出すための内排紙ローラ対４４及び外排紙ローラ対４５とを備える。なお、定着ローラ４１ｂにも熱源を備えてもよい。複写機１００の外部に導き出された転写材Ｐは、排紙トレイ４８上に積載される。

図２は、図１におけるフォトセンサ６０の構成を詳細に示すブロック図である。

図２において、フォトセンサ６０としてのフォトセンサ６０ａ，６０ｂは、それぞれ、発光素子としてのＬＥＤ６５ａと、受光素子としてのフォトトランジスタ（ＰＴ）６５ｂとを備える筐体（ホルダ）を有する。ＰＴ６５ｂは、制御ユニット８０に接続する受光回路（不図示）に接続されている。ＬＥＤ６５ａは、中間転写ベルト３１に向かって光、例えば赤外光を照射し、ＰＴ６５ｂは、その反射光を受光する。なお、受光素子は、硫化カドミウム光伝導体（ＣｄＳ）などであってもよい。

図３は、図２のフォトセンサ６０によって検出されるパターン画像を模式的に示す図である。

図３に示すように、中間転写ベルト３１上には、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋの画像を重畳させる際に発生するずれを補正するために使用されるレジストレーション補正用の所定パターンを有するトナー画像（以下、「パターン画像」という）６１，６１が形成されている。なお、中間転写ベルト３１は、ＬＥＤ６５ａからの赤外光に対する反射率がパターン画像６１のものよりも大きい材質のものを使用している。フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、上記反射率の違いを利用することによりパターン画像６１を読み取る。この読み取り結果は、パターン画像６１のパターンを示すパターン信号として上記受光回路を介して制御ユニット８０に入力される。

図４は、図１における濃度センサ７０の構成を詳細に示すブロック図である。

図４において、濃度センサ７０は、フォトセンサ６０ａ，６０ｂと同様に構成されており、発光素子としてのＬＥＤ７５ａと、受光素子としてのＰＴ７５ｂとを備える。ＰＴ７５ｂは、制御ユニット８０に接続する受光回路（不図示）に接続されている。なお、受光素子は、硫化カドミウム光伝導体（ＣｄＳ）などであってもよい。

図５は、図４の濃度センサ７０によって検出されるパッチ画像を模式的に示す図である。

図５に示すように、中間転写ベルト３１上には、各色のトナー濃度を試験的に検知するための１群のトナー画像（以下、「パッチ画像」という）７１が形成されており、濃度センサ７０は、パッチ画像７１を読み取る。その読み取り結果は、パッチ画像７１のトナー濃度（以下、「パッチ濃度」という）の測定結果を示す濃度信号として上記受光回路を介して制御ユニット８０に入力される。

制御ユニット８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、タイマ、レジストレーション補正回路、階調補正回路、モータドライバ部などを備え、上記各ユニットの動作を制御する。ＲＯＭは、後述する図７や図９のフローチャートに対応するプログラムを格納する。

レジストレーション補正回路は、フォトセンサ６０からのパターン信号を受け取りＣＰＵに入力する。ＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換したパターン信号をレジストレーションデータとして取り扱い、レジストレーション補正を行う。なお、レジストレーションデータに基づいて、複数の感光ドラム１１ａ〜１１ｄにより形成されたトナー画像のレジストレーションずれが検出される。レジストレーション補正では、検出したレジストレーションずれの大きさに応じて、画像形成対象の画像信号を電気的に補正したり、レーザービームの光路中に設けられている折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを駆動することにより光路長などを変化させたりする。レジストレーション補正を画像形成動作の前に行うことにより、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋの画像を重畳させる際に発生するレジストレーションずれを補正することができる。

階調補正回路は、濃度センサ７０からの濃度信号を受け取りＣＰＵに入力する。ＣＰＵは、Ａ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換した濃度信号を濃度データとして取り扱い、階調補正を行う。階調補正では、画像形成動作を行う前に、濃度データに基づいてトナー濃度を補正することにより、一定のトナー濃度を維持すると共に、均一な階調性を維持する。このとき、ＣＰＵは、濃度センサ７０が読み取る読み取り回数をパッチ濃度又はパッチ画像７１のサイズ（濃度センサ７０による読み取り方向における長さ）に応じて制御する。タイマは、濃度センサ７０による読み取り回数をカウントする。なお、濃度センサ７０による読み取り回数に代えて濃度センサ７０が読み取る時間間隔（読み取り時間）であってもよい。

上記レジストレーション補正及び階調補正は、例えば後述する画像形成動作の前に実行される。なお、これらの補正を、複写機１００の電源投入時、停止状態からの復帰時、所定枚数のプリント後、所定時間経過時、複写機１００を使用する環境の変化を検出した時などの所定のタイミングで行ってもよい。

次に、図１の複写機１００の画像形成動作について説明する。

制御ユニット８０のＣＰＵにより画像形成動作開始信号が発せられると、選択された用紙サイズなどに対応する給紙段、例えば上段の給紙段（カセット２１ａ）から給紙動作を開始する。

まず、ピックアップローラ２２ａにより、カセット２１ａから転写材Ｐが１枚ずつ送り出される。そして、給紙ローラ対２３によって転写材Ｐが給紙ガイド２４の搬送パスを案内されてレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送される。その時、レジストローラ２５ａ，２５ｂは停止しており、転写材Ｐの先端はニップ部に突き当たる。その後のレジストローラ２５ａ，２５ｂの回転開始のタイミングは、レジストローラ２５ａ，２５ｂから搬送される転写材Ｐと、画像形成ステーション１０ａ〜１０ｄにより中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域Ｔｅにおいて一致するように設定されている。

一方、画像形成部１０では、ＣＰＵにより画像形成動作開始信号が発せられると、上述したプロセスにより中間転写ベルト３１の回転方向Ｂにおいて、一番上流にある感光ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写用帯電器３５ｄによって一次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１上に一次転写される。一次転写されたトナー画像は次の一次転写領域Ｔｃまで搬送される。そこでは、各画像形成ステーション１０ｄ〜１０ａ間をトナー画像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストレーション（画像位置）を合わせて、その次のトナー画像が転写される。一次転写領域Ｔｂ，Ｔａについても同様の工程が繰り返され、結局、４色のトナー画像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。

その後、転写材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入して、中間転写ベルト３１に接触すると、転写材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写ローラ３６に高電圧を印加する。これにより、上述したプロセスによって中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が転写材Ｐの表面に一括転写される。その後、転写材Ｐは、搬送ガイド４３によって、定着ローラ対のニップ部まで正確に案内される。そして、定着ローラ対の熱及びニップ部の圧力によってトナー画像が転写材Ｐの表面に定着される。その後、内外排紙ローラ対４４，４５により搬送されて、排紙トレイ４８上に積載される。

次に、本実施の形態において実行される階調補正について詳細に説明する。なお、本実施の形態では、階調補正の実行前にレジストレーション補正が実行されている。

図６は、図５のパッチ画像７１を詳細に説明するために用いられる図である。

図６において、パッチ画像７１は、イエローの階調補正用の８個のパッチＹ１〜Ｙ８と、シアンの階調補正用の８個のパッチＣ１〜Ｃ８と、マゼンタの階調補正用の８個のパッチＭ１〜Ｍ８と、ブラックの階調補正用の８個のパッチＢｋ１〜Ｂｋ８とから成る。各パッチは、同一の幅で形成されている。各色の８個のパッチは、階調補正カーブを補正可能にすべく互いにトナー濃度（以下、「パッチ濃度」という）、即ち階調が異なるように設定されている。

ここで、パッチは、パッチ濃度が低いほど下地である中間転写ベルト３１の影響を受け易く、パッチ濃度が高いほど中間転写ベルト３１の影響を受け難い。そこで、中間転写ベルト３１からの影響を鑑みて、パッチ画像７１は、各色のパッチ濃度が高くなるに従って、ベルト進行方向（図５の矢印Ｂ方向）の寸法（長さ）が小さくなるように形成されている。具体的には、イエローに関してパッチＹ１〜Ｙ８の長さは、それぞれ、２０ｍｍ，１８ｍｍ，１６ｍｍ，１４ｍｍ，１２ｍｍ，１０ｍｍ，８ｍｍ，６ｍｍに設定される。他の色に関してもイエローと同様である。

図７は、図１の複写機１００によって実行される階調補正動作を示すフローチャートである。

図７において、制御ユニット８０のＣＰＵは階調補正動作を開始すると、まず、中間転写ベルト３１の駆動を開始する（ステップＳ７００）と共に、濃度センサ７０のＬＥＤ７５ａを点灯する（ステップＳ７０１）。続くステップＳ７０２では、濃度センサ７０は、正確なパッチ濃度を読み取るために、トナー画像が全く形成されていないブランク状態で、中間転写ベルト３１を読み取る。この読み取ったブランクデータは、後述するパッチ濃度の読み取り値の補正データとして用いる。

次に、各色のトナーで各階調のパッチを中間転写ベルト３１上に形成することにより図６のパッチ画像７１を構成する（ステップＳ７０４）。ここで、各パッチは、上述したように、トナー濃度に応じた長さで形成されている。

続くステップＳ７０６では、濃度センサ７０は、各パッチを後述する読み取り回数分だけ読み取る。なお、各パッチの読み取りの開始は、制御プログラムで管理される所定のタイミングで行われる。上記読み取り回数は、上述した中間転写ベルト３１からの影響を鑑みて、トナー濃度が高くなるほど少なくなるように設定される。具体的には、イエローに関してパッチＹ１〜Ｙ８の読み取り回数は、それぞれ、１０回，９回，８回，７回，６回，５回，４回，３回に設定される。他の色に関してもイエローと同様である。続いて、ＣＰＵは、複数回読み取られた各パッチ濃度を取得して、これらを平均化した、読み取り１回当たりの各パッチの濃度データを記憶する（ステップＳ７０７）。

次に、パッチ画像７１を構成する全てのパッチを対応する読み取り回数分だけ読み取ったか否か、即ちパッチ濃度の検知が終了したか否かを判別する（ステップＳ７０８）。検知が終了していない場合には、ステップＳ７０６〜Ｓ７０８の処理を繰り返し、検知が終了したときは、ステップＳ７０９に進む。ステップＳ７０９では、中間転写ベルト３１の駆動を停止し、さらに、ＬＥＤ７５ａを消灯する（ステップＳ７１０）。

続くステップＳ７１１では、記憶した各パッチの濃度データに基づいて濃度補正テーブルを作成する（ステップＳ７１２）。このとき、階調補正カーブも補正される。その後、本階調補正動作を終了する。このようにして得られた濃度補正テーブル及び階調補正カーブは、以降に実行される画像形成に使用される。

図６のパッチ画像７１及び図７の階調補正動作によれば、パッチ濃度の高さに応じた長さでパッチが形成され（図６，ステップＳ７０４）、各パッチのパッチ濃度の高さに応じた読み取り回数で濃度センサ７０が読み取り動作を行う（ステップＳ７０６）。換言すれば、パッチ濃度の高さに応じてパッチの長さ及びその読み取り回数が適切に制御される。これにより、トナーの消費量を低減させてランニングコストの上昇を抑制することができると共に、自動的に実行される階調補正動作によるダウンタイムを短縮化して複写機１００の画像形成能力を十分に向上させることができる。また、複写機１００は、従来と同様に濃度補正テーブル及び階調補正カーブを用いて、色調の安定したカラー画像を提供することができる。

なお、上記実施の形態では、図１の複写機１００を用いて、レジストレーション補正の後に階調補正を行ったが、レジストレーション補正と階調補正とを同時に行ってもよい。以下、これを変形例として説明する。

図８は、本変形例において、図１の中間転写ベルト３１上に形成されたパターン画像６１及びパッチ画像７１を説明するための図である。

図８に示すように、中間転写ベルト３１上には、パターン画像６１，６１及びパッチ画像７１が同時に形成される。

具体的には、まず、パッチ画像７１のイエローに関して、パターン画像６１を構成する８本のライン状のトナー画像は、パッチＹ１の先端位置を基準位置（０ｍｍ）として、２０ｍｍ，３８ｍｍ，５４ｍｍ，６８ｍｍ，８０ｍｍ，９０ｍｍ，９８ｍｍの位置に形成される。続いて、パッチ画像７１の他の色に対応するパターン画像６１を構成する８本のライン状のトナー画像に関しても、１０４ｍｍ毎に基準位置が設定されてイエローと同様に形成される。その後、最後のパッチ、即ちブラックのパッチＢｋ８の後端位置にもライン状のトナー画像が形成される。

図８によれば、パターン画像６１を構成する３３本のライン状のトナー画像がパッチ画像７１を構成する３２個のパッチの先端位置及びパッチ画像７１の終端位置を示すことになる。

図９は、図８のパターン画像６１，６１及びパッチ画像７１を用いて実行される階調補正動作を示すフローチャートである。

本階調補正動作は、図７に示す階調補正動作と部分的には同一であるので、異なる部分について主に説明する。

図９において、まず、ステップＳ９００〜Ｓ９０２では、図７のステップＳ７００〜Ｓ７０２と同様に、階調補正動作を開始してブランク状態で中間転写ベルト３１を読み取る。

続くステップＳ９０３，Ｓ９０４では、図８を用いて説明したように、図７のステップＳ７０４の処理と同様にして形成されるパッチ画像７１と同時にパターン画像６１を中間転写ベルト３１上に形成する。

続くステップＳ９０５では、フォトセンサ６０ａ，６０ｂは、パターン画像６１，６１の読み取りを開始する。これにより、パッチ画像７１の各パッチの先端位置を示すライン状のトナー画像（パターン）が順次検知される。パターンが検知されたタイミングに基づいて、濃度センサ７０は、各パッチを所定の読み取り回数分だけ読み取る（ステップＳ９０６）。したがって、濃度センサ７０による各パッチの読み取りの開始のタイミングは、図７のステップＳ７０４のように制御プログラムで管理する必要がないので、コストの上昇を抑制することができる。なお、各パッチの読み取り回数は、図７のステップＳ７０４と同様である。

以降のステップＳ９０７〜Ｓ９１１では、図７のステップＳ７０７〜Ｓ７１１の処理と同一の処理を行うことにより、濃度補正テーブルの作成及び階調補正カーブの補正を行い、その後、本階調補正動作を終了する。

本変形例によれば、上述した実施の形態と同様の効果を奏することができる。また、パターン画像６１を構成する複数本のライン状のトナー画像に基づいて、濃度センサ７０による各パッチの読み取り開始位置を高い精度で決定することができる。特に、パッチの長さが非常に短い場合に、濃度センサ７０による読み取り開始位置が狂って、読み取り対象のパッチの読み込みに失敗するのを防止することができ、もって、複写機１００の画像形成能力の低下を抑制することができる。さらに、本変形例によるパターン画像６１は、少なくともその一部がレジストレーション補正用のパターン画像６１（図２，図３参照）としても機能するので、ランニングコストの上昇を抑制することができる。

なお、上記本変形例では、フォトセンサ６０ａ，６０ｂが濃度センサ７０よりも読み取り方向の上流に配置されているため、パターン画像６１，６１とパッチ画像７１とは同時に、即ち読み取り方向において同一の位置に形成される（図８参照）。このようにフォトセンサ６０ａ，６０ｂが濃度センサ７０よりも先に読み取り可能であれば、濃度センサ７０やパッチ画像７１の配置はいかなるものであってもよい。

なお、上述した実施の形態及び変形例では、パターン画像６１を中間転写ベルト３１の両側に形成したが、中間転写ベルト３１の片側だけに形成してもよい。また、パターン画像６１及びパッチ画像７１は、中間転写ベルト３１などの無端ベルト上に形成するとしたが、これに限られることはなく、各感光ドラム１１ａ〜１１ｄなど像担持体の上又は該像担持体に担持されて搬送される転写材Ｐ上に形成してもよい。

また、パッチ画像７１に関して、各パッチのサイズ（幅及び長さ）やパッチ濃度、並びに各パッチの読み取り回数は任意に設定することが可能であり、さらには、これらの設定をトナーの色毎に変更してもよい。例えば、各パッチの長さをパッチ濃度に依存することなく同一のサイズで形成してもよく、この場合、パッチ濃度が高くなるに従って読み取り間隔を長くすることにより、読み取り回数を少なくすることができる。

さらには、上記実施の形態及び変形例では、複写機１００は、パッチ画像７１を用いて階調制御を行ったが、階調制御に加えて、露光量、現像バイアス等の画像形成条件を変更する制御を行ってもよい。

また、本実施の形態及び変形例は、中間転写ベルト及び感光ドラムの代わりに感光ベルトを備える画像形成装置や、単一の感光ドラムを備える画像形成装置であっても適用することができる。

また、本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵなど）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上記実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。又は、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成を概略的に示す縦断面図である。 図１におけるフォトセンサの構成を詳細に示すブロック図である。 図２のフォトセンサによって検出されるパターン画像を模式的に示す図である。 図１における濃度センサの構成を詳細に示すブロック図である。 図４の濃度センサによって検出されるパッチ画像を模式的に示す図である。 図５のパッチ画像を詳細に説明するために用いられる図である。 図１の画像形成装置によって実行される階調補正動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例において、図１の中間転写ベルト上に形成されたパターン画像及びパッチ画像を説明するための図である。 図８のパターン画像及びパッチ画像を用いて実行される階調補正動作を示すフローチャートである。 従来の画像形成装置によって形成されるパッチ画像を説明するための図である。

符号の説明

１０ 画像形成部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 画像形成ステーション
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 感光ドラム
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 現像装置
３１ 中間転写ベルト
６０ａ，６０ｂ フォトセンサ
６１ パターン画像
７０ 濃度センサ
７１ パッチ画像
８０ 制御ユニット
１００ 電子写真カラー複写機

Claims (16)

1. トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置において、
   前記トナーの濃度が互いに異なるように設定された複数のトナー画像から成る階調補正用トナー画像を形成する階調補正用トナー画像形成手段と、
   前記階調補正用トナー画像を読み取りその濃度を検知する濃度検知手段と、
   前記検知された濃度に基づいて前記階調補正を行う階調補正手段と、
   前記設定すべき濃度の高さに基づいて、前記読み取りの回数又は時間読み取りの回数又は時間を設定する読み取り設定手段とを備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記読み取り設定手段は、前記設定すべき濃度が高くなるに従って、前記読み取りの回数が少なくなるように、又は前記読み取りの時間が長くなるように設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記階調補正用トナー画像形成手段は、前記設定すべき濃度の高さに基づいて、前記形成すべき複数のトナー画像を構成する各トナー画像の前記読み取りの方向における長さを設定する長さ設定手段を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記長さ設定手段は、前記設定すべき濃度が高くなるに従って、前記形成すべき複数のトナー画像を構成する各トナー画像の前記読み取りの方向における長さ方向の寸法が小さくなるように設定することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記読み取り設定手段は、前記長さ設定手段により設定された前記各トナー画像の長さに基づいて、前記読み取りの回数又は時間の設定を行うことを特徴とする請求項３又は４記載の画像形成装置。
6. 前記複数のトナー画像における前記各トナー画像の位置を示すパターンに応じたパターン画像を形成するパターン画像形成手段と、
   前記パターン画像形成手段によって形成されたパターン画像を読み取りそのパターンを検知するパターン検知手段とを備え、
   前記濃度検知手段は、前記パターン検知手段によって前記パターン画像のパターンが検知されたタイミングに基づいて前記階調補正用トナー画像の読み取りを行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記パターン画像は、画像形成対象の画像を構成する複数の画像を重畳させる際に発生するずれを補正するために使用されるレジストレーション補正用パターン画像として機能することを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
8. 前記階調補正用トナー画像形成手段は、ドラム又は無端ベルトから成る像担持体、及び該像担持体に担持された転写材の一方の上面に、前記階調補正用トナー画像を形成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. トナーを用いて画像形成を行う画像形成装置の制御方法において、
   前記トナーの濃度が互いに異なるように設定された複数のトナー画像から成る階調補正用トナー画像を形成する階調補正用トナー画像形成ステップと、
   前記階調補正用トナー画像を読み取りその濃度を検知する濃度検知ステップと、
   前記検知された濃度に基づいて前記階調補正を行う階調補正ステップと、
   前記設定すべき濃度の高さに基づいて、前記読み取りの回数又は時間を設定する読み取り設定ステップとを有することを特徴とする制御方法。
10. 前記読み取り設定ステップでは、前記設定すべき濃度が高くなるに従って、前記読み取りの回数が少なくなるように、又は前記読み取りの時間が長くなるように設定することを特徴とする請求項９記載の制御方法。
11. 前記階調補正用トナー画像形成ステップでは、前記設定すべき濃度の高さに基づいて、前記形成すべき複数のトナー画像を構成する各トナー画像の前記読み取りの方向における長さを設定する長さ設定ステップを含むことを特徴とする請求項９又は１０記載の制御方法。
12. 前記長さ設定ステップでは、前記設定すべき濃度が高くなるに従って、前記形成すべき複数のトナー画像を構成する各トナー画像の前記読み取りの方向における長さ方向の寸法が小さくなるように設定することを特徴とする請求項１１記載の制御方法。
13. 前記読み取り設定ステップでは、前記長さ設定ステップで設定された前記各トナー画像の長さに基づいて、前記読み取りの回数又は時間の設定を行うことを特徴とする請求項１１又は１２記載の制御方法。
14. 前記複数のトナー画像における前記各トナー画像の位置を示すパターンに応じたパターン画像を形成するパターン画像形成ステップと、
    前記パターン画像形成ステップで形成されたパターン画像を読み取りそのパターンを検知するパターン検知ステップとを有し、
    前記濃度検知ステップでは、前記パターン検知ステップで前記パターン画像のパターンが検知されたタイミングに基づいて前記階調補正用トナー画像の読み取りを行うことを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の制御方法。
15. 前記パターン画像は、画像形成対象の画像を構成する複数の画像を重畳させる際に発生するずれを補正するために使用されるレジストレーション補正用パターン画像として機能することを特徴とする請求項１４記載の制御方法。
16. 前記階調補正用トナー画像形成手段は、ドラム又は無端ベルトから成る像担持体、及び該像担持体に担持された転写材の一方の上面に、前記階調補正用トナー画像を形成することを特徴とする請求項９乃至１５のいずれか１項に記載の制御方法。

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