JP2010091600A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】転写材上の画像パターンがセンサ検知エリア内に到着する時間のバラツキに影響されることなく、高精度に画像パターンを検出可能にする画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像濃度制御に用いられる画像パターンを転写材上に形成し定着する画像パターン形成手段と、前記転写材上に形成し定着された画像パターンを検出する画像パターン検出手段と、前記画像パターン検出手段で複数回にわたって検出した画像パターンの出力値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された画像パターンの出力値の変化にもとづいて、それぞれの画像パターンに対応する代表出力値を決定する出力値決定手段と、
前記画像パターン検出手段、前記記憶手段および前記出力値決定手段の動作を制御するとともに、前記出力値決定手段で決定した代表出力値（Ｓ１０６）にもとづいて出力画像の濃度制御を行う制御手段と、を備えた画像形成装置。により前記課題を解決する。
【選択図】図６

Description

本発明は、カラープリンタ、カラー複写機等の画像形成装置に関し、特にその画像濃度制御に用いられる画像パターン（トナーパッチ）の検出に関するものである。

近年、カラープリンタ、カラー複写機等のカラー画像形成装置には、出力画像の高画質化が求められている。特に、濃度の階調とその安定性は、画像の良し悪しに大きな影響を与える。
ところが、一般的に電子写真方式の画像形成装置は、環境の変化や長時間の使用による装置各部の変動があると、得られる画像の濃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、僅かな濃度の変動でもカラーバランスが崩れてしまう虞があるので、常に一定の濃度特性を保つための手段を持つ必要がある。

そこで、装置各部の変動が起こっても一定の濃度階調特性が得られるように、各色のトナーで濃度検知用トナーパッチを、中間転写体や感光体或いは転写材担持体上に作成し、その未定着トナーパッチの濃度を濃度検知センサで検知し、その検知結果より露光量、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、画像を安定させる手法が広く用いられている。
しかし、前記濃度センサを用いた濃度制御は未定着トナーパッチを中間転写体や感光体或いは転写材担持体上に形成し検知するもので、転写材への転写性や定着性の変化に関しては対応できない。

そこで転写材への転写性や定着性の変化にも対応できるように、転写材上に転写・定着されたパッチ画像の濃度を、外部のフラットベットスキャナや複写機などの原稿読取装置或いは、前記濃度センサとは別に設けられた転写材上トナーパッチの濃度や色度を検出するセンサ（以降、カラーセンサと呼ぶ）で検知して濃度制御を行う方式がある。
このような画像濃度制御方式は、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００３−２８７９３４号公報

しかしながら、前記転写材上のトナーパッチを検知して画像濃度制御を行う手法では、以下のような問題があった。
カラーセンサによるトナーパッチの測定を高精度で行うには測定対象となる転写材上のトナーパッチを正確なタイミングで検知する必要がある。

ところが、以下２つの理由により転写材上のトナーパッチがセンサ検知エリア内に到着する時間にバラツキが生じてしまう。
第一に、先頭のトナーパッチがセンサ検知エリア内に到達するタイミングを見積もることが難しいことが挙げられる。
一般に、画像形成装置の定着部直後にはジャムを検知するためのセンサ（定着排紙センサ）が用意されている。よって、このセンサ直後にカラーセンサを設ければ転写材の到達タイミングを正確に見積もることができる。しかし、カラーセンサは、レンズ等の光学素子やセンサを保持する樹脂部材から構成されるため、定着部等の熱源からは十分離れた位置に配置する必要があり、別途、カラーセンサの直前にセンサを設ける必要があった。
第二に、転写材が定着器を通過する際に発生する転写材寸法の収縮の影響がある。
転写材の収縮率は、定着部温度、転写材の種類や転写材に含まれる水分量により異なるため予測が困難であり、例えば、大サイズ紙（例えばＡ３サイズ）では、数ｍｍ単位の変動が生じてしまう。
したがって、トナーパッチの検出を所定の基準位置（例えば、位置検出用基準パッチ）から固定のタイミングで行うと、検出位置とトナーパッチとの間でズレが生じ、検知精度が低下するという問題があった。

前記問題に対し、トナーパッチの搬送方向のサイズを大きくすることで検知タイミングのマージンを広げる手法（例えば図１６）や、所定間隔毎に位置検出用基準パッチを挿入し、定期的に基準位置を検出して検出タイミングを補正する手法（例えば図１５のＢｋ）があるものの、無駄なトナーが増加し、経済性が低下する、という問題が起こる。
さらに、１枚の転写材に形成可能なパッチの数も減少するため、各種の画像形成プロセス条件へフィードバックをかけるために、パッチを形成する転写材の枚数が増加する、という問題もあった。

本発明は、このような状況のもとでなされたもので、転写材上の画像パターンがセンサ検知エリア内に到着する時間のバラツキに影響されることなく、高精度に画像パターンを検出可能にする画像形成装置を提供することを課題とするものである。

前記課題を解決するため、本発明では、画像形成装置を次の（１）のとおりに構成する。

（１）画像濃度制御に用いられる画像パターンを転写材上に形成し定着する画像パターン形成手段と、
前記転写材上に形成し定着された画像パターンを検出する画像パターン検出手段と、
前記画像パターン検出手段で複数回にわたって検出した画像パターンの出力値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された画像パターンの出力値の変化にもとづいて、それぞれの画像パターンに対応する代表出力値を決定する出力値決定手段と、
前記画像パターン検出手段、前記記憶手段および前記出力値決定手段の動作を制御するとともに、前記出力値決定手段で決定した代表出力値にもとづいて出力画像の濃度制御を行う制御手段と、
を備えた画像形成装置

本発明では、画像パターンがセンサ検知エリア内に到着する時間のバラツキに影響されることなく、高精度に画像パターンを検出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態をカラー画像形成装置の実施例により詳しく説明する。

実施例１である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例では、カラーセンサにより画像階調制御を実施する場合について説明する。

図１は、本実施例のカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図である。この装置は、図示のように、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例であり、中間転写体２７を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。本カラー画像形成装置は、制御部１０と画像形成部２０から構成される。なお、本画像形成装置のプロセススピードは１００ｍｍ／ｓである。

まず図１を用いて、電子写真方式のカラー画像形成装置における、画像形成部の動作を説明する。
画像形成部２０は、画像情報にもとづいて点灯させる露光光により静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成する。そして、この多色トナー像を転写材１１へ転写し、その転写材１１上の多色トナー像を定着させる。この画像形成部は、給紙部２１、現像色の数だけ並置したステーション毎の感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ、一次帯電手段としての帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ、トナーカートリッジ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ、現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ、中間転写体２７、転写ローラ２８、クリーナ容器２９、定着部３０、カラーセンサ４２（請求項でいう、画像パターン検出手段に相当）によって構成されている。

感光ドラム（感光体）２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するものである。そして、駆動モータは感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。
一次帯電手段は、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光体を帯電させるための４個の帯電器２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋを備える構成である。そして、各帯電器にはスリーブ２３ＹＳ、２３ＭＳ、２３ＣＳ、２３ＫＳが備えられている。

感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋへの露光光はスキャナ部２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋから送られ、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像が形成されるように構成されている。

現像手段として、前記静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像を行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える構成である。各現像器には、スリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。また、各々の現像器は脱着可能に取り付けられている。

中間転写体２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触しており、カラー画像形成時に時計周り方向に回転し、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に伴って回転し、単色トナー像が転写される。その後、中間転写体２７に後述する転写ローラ２８が接触して転写材１１を狭持搬送し、転写材１１に中間転写体２７上の多色トナー像を転写する。

転写ローラ２８は、転写材１１上に多色トナー像を転写している間、２８ａの位置で転写材１１に当接し、印字処理後は２８ｂの位置に離間する。

定着部３０は、転写材１１を搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させるものであり、図１に示すように転写材１１を加熱する定着ローラ３１と転写材１１を定着ローラ３１に圧接させるための加圧ローラ３２を備えている。定着ローラ３１と加圧ローラ３２は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ３３、３４が内蔵されている。すなわち、多色トナー像を保持した転写材１１は、定着ローラ３１と加圧ローラ３２により搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナーが表面に定着される。
トナー像定着後の転写材１１は、その後図示しない排出ローラによって図示しない排紙トレイに排出して画像形成動作を終了する。

クリーニング手段２９ａは、中間転写体２７上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写体２７上に形成された４色の多色トナー像を転写材１１に転写した後、廃トナーはクリーナ容器２９ｂに蓄えられる。

制御部１０は、ＣＰＵ、ＭＰＵなどの演算ユニット１２、演算ユニットのプログラムが格納されたＲＯＭ１３、制御実行時に使用される作業領域や各種テーブルが定義されたＲＡＭ１４からなる。そして、各センサからの出力値にもとづいてルックアップテーブルなどの階調補正部にフィードバックをかけて転写材上に所望の色味を出すように制御を行っている。前記制御部１０は、請求項でいう、出力画像の濃度制御を行う制御手段に相当する。

カラーセンサ４２は、定着部３０より下流に転写材１１の画像形成面へ向けてスキャナのスキャン方向中心位置に配置されており、転写材１１上に形成された定着後のトナーパッチに対するＲＧＢ出力値を制御部１０へ出力する。

図２（ａ）は、カラーセンサ４２の構成を示す図である。ここで、カラーセンサ４２は、白色ＬＥＤ４３とＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ４４により構成される。白色ＬＥＤ４３を定着後のパッチが形成された転写材１１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４４により検知する。ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ４４の受光部は、図２（ｂ）のようにＲＧＢが独立した画素となっている。

カラーセンサ４２の検出出力値は、トナーの無い状態（白色転写材の下地）では、ＲＧＢともに最大であり、転写材上の色トナー（Ｃ，Ｍ，Ｙトナー）が増加するに従って、補色関係にある受光部の出力値が減少する。例えば、Ｃトナーが多く乗れば補色のＲ出力が減少する。また同様に、Ｍトナーに対してはＧ出力、Ｙトナーに対してはＢ出力が対応する。すなわち、ＲＧＢの出力値を検出することで、Ｃ，Ｍ，Ｙの色（請求項でいう、複数色に相当）トナーのトナー量を検出できる。なお、Ｋトナーの場合は、ＲＧＢすべての出力値が減少するので、どの受光出力値を使用しても構わない。本画像形成装置では、Ｇ出力からＫのトナー量を算出している。

図３は、実施例１における色度調整用トナーパッチパターンを示す図であり、同じ色の画像パターンを徐々に画像印字率を変え、濃度を変化させてある（請求項でいう、「同一色相毎に、印字率が順次変化するように配列」に相当）。具体的には、各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｙ１，Ｍ１，Ｃ１，Ｋ１＝１２．５％、Ｙ２，Ｍ２，Ｃ２，Ｋ２＝２５％、Ｙ３，Ｍ３，Ｃ３，Ｋ３＝３７．５％、Ｙ４，Ｍ４，Ｃ４，Ｋ４＝５０％、Ｙ５，Ｍ５，Ｃ５，Ｋ５＝６２．５％、Ｙ６，Ｍ６，Ｃ６，Ｋ６＝７５％、Ｙ７，Ｍ７，Ｃ７，Ｋ７＝８７．５％、Ｙ８，Ｍ８，Ｃ８，Ｋ８＝１００％に設定されている。トナーパッチパターンの１個の大きさは、転写材搬送方向と垂直な方向が１０ｍｍ、転写材搬送方向が６．５ｍｍであり、トナーパッチ間には白部がある。前記の色度調整用トナーパッチパターンは、請求項でいう画像濃度制御に用いられる画像パターンに相当する。

次に、本実施例の特徴である、転写材上のトナーパッチパターンの検知処理について、図を用いて説明する。本実施例は、カラーセンサ出力をモニターし、出力の変化量が所定範囲内に収まったら、ＲＡＭ１４へ出力を行なって、トナーパッチの出力値を求める手法である。

図４は、トナーパッチパターンが定着された転写材がカラーセンサ位置まで搬送され、白色ＬＥＤによって照射されながら搬送される状態を示している。Ｓは、白色ＬＥＤのスポット部（直径＝３ｍｍ）であり、転写材上を走査する。なお、パッチパターン間の白部の長さＬｗはスポット径よりも大きい。

図５は、トナーパッチ先頭のＹ１をカラーセンサが走査したときにＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ４４によって出力されたＢ出力値（Ｙの補色であって、出力値が大きい）の時間変化を示している。なお、縦軸はＡＤ値を反転出力した値であり、縦軸の上側ほど濃度が濃いことを示している。
図５は、１０ｍｓ毎のＢ出力値を結んだ線である。カラーセンサのスポット内にトナーパッチの先端部が到達すると（図４、図５のＢ）、徐々に出力が上昇し、スポット部が完全にトナーパッチで覆われるまでの間、出力波形に立ち上がり部が存在する。その後、カラーセンサの出力は安定し、スポット部がトナーパッチ後端を通過すると出力は低下する。

次に、カラーセンサの出力波形からＹ１の出力値を決定するまでのフローについて図６のフローチャートを用いて説明する。このフローの処理はＣＰＵ１２により行われる。
まず、トナーパッチのパターンが転写材上に転写・定着された（請求項でいう、画像パターン形成手段に相当）後、転写材先端がカラーセンサ位置に到達する。ステップＳ１０１において、Ｂ出力が閾値Ｔｈ（請求項でいう、第一の所定値に相当）を超えたか判断し、超えていればサンプリングを開始する（ステップＳ１０２）。Ｂ出力が閾値Ｔｈを超えていなければ、サンプリングは行わない。ここで、閾値Ｔｈは、トナーパッチＹ１において想定される最低出力値であり、画像形成装置における環境変動と耐久変動によって予想される最低値である。
サンプリングを開始した場合には、ステップＳ１０３で、制御部内に保存された前のＢ出力値との差分（ＡＤ値の差）（請求項でいう、「今回の検出出力と前回の検出出力の差」に相当）をとって、出力変化率ｄを求める。出力変化率ｄは、変化の度合いを判断するための値であり、称呼として変化値などを用いることもできる。
次に、ステップＳ１０４で出力変化率ｄが所定値（本実施例では３）よりも小さいかを判断する。なお、ステップＳ１０４においては、出力変化率ｄの文言を用いて説明を行ってあるが、これに限定されるものではない。このステップＳ１０４においては、検出結果の変化が少なくなったことを判断すべく、少なくとも今回の検出出力と前回の検出出力とに基づく変化値が、所定値よりも小さいか否かを判断すれば良い。当該判断の際に、ＣＰＵ１２が参照する変化値としては、前回と今回の検出結果の単純差分値でも良いし、今回の検出結果と、過去の複数回の検出結果と、に基づき算出された変化値（変化量の平均）等でも良い。

ステップＳ１０４で小さいと判断した場合にはＢ出力が安定領域に入ったと判断し、バッチ処理を開始する（ステップＳ１０５）。バッチ処理とは、複数回にわたってカラーセンサ４２により検出した画像パターンの出力値を記憶手段であるＲＡＭ１４内へ保存する処理である。言い換えれば、記憶手段であるＲＡＭ１４内へ複数のサンプリングデータを一括して保存する処理である。なお、誤検知を防止するために、ステップＳ１０４の判断を３回ほど確認した後に、ステップＳ１０５へ移行したほうが好ましい。
逆に、出力変化率ｄが３よりも大きければ、立ち上がり部の途中と判断し、出力変化率ｄの演算を継続する。

バッチ処理されたデータは、ステップＳ１０６において、制御部１０内で平均値（代表出力値）を算出した後、Ｙ１のＢ出力値として保存され（請求項でいう、出力値決定手段に相当）バッチ処理を終了する（ステップＳ１０７）。
その後、ステップＳ１０８において、Ｂ出力が閾値Ｔｈよりも小さくなった（請求項でいう、第一の所定値未満に相当）か判断しながら、小さくなった時点でサンプリングを終了する（ステップＳ１０９）。
以上の処理を、Ｙ２以降の他トナーパッチの出力値が得られるまで実施する（ステップＳ１１０）。
なお、Ｍ１〜Ｍ８ではＧ出力、Ｃ１〜Ｃ８ではＲ出力、Ｋ１〜Ｋ８ではＧ出力のサンプリングおよびバッチ処理を行う。

次に、本実施例におけるトナーパッチの大きさを、従来例と比較しながら説明する。
図１６は、従来の位置検出用のトナーパッチパターンを示した図であり、先端部に位置検出用のトナーパッチを設け、その後、所定の固定タイミングでセンサ出力を読み込むため、トナーパッチは位置変動分を考慮して大きめに作られている。
比較は、Ａ３サイズ（転写材搬送方向長さ＝４２０ｍｍ）の紙に３２個のパッチを一定の大きさで形成するという条件で行った。また、サンプリング周期は５ｍｓ（長さ０．５ｍｍ）毎に行い、転写材の収縮率［（定着前の長さ−定着後の長さ）／定着前の長さ］×１００）は、１％で見積もった。

従来例の場合、スポット径の大きさ３ｍｍ、サンプリング数５ポイント（トナーパッチの長さは４．０ｍｍ）、マージン１．５ｍｍ、転写材後端における位置変動分が約４ｍｍであるので、合計１２．５ｍｍの転写材搬送方向の長さが必要である。また、転写材先端の位置検出用にトナーパッチ５ｍｍも必要となる。ここでマージン１．５ｍｍとは、スポット部がトナーパッチからはみ出さないことを保証するための長さである。

一方、本実施例の場合、スポット径の大きさ３ｍｍ、サンプリング数５ポイント（トナーパッチの長さは４ｍｍ）、マージン１．５ｍｍが必要であり、トナーパッチの長さとしては合計８．５ｍｍあればよい。このサンプリング数５ポイントは、請求項でいう、「前記画像パターン検出手段は、それぞれの画像パターンが前記画像パターン検出手段を通過する時間よりも短い時間毎に出力値をサンプリングする」の１例である。よって、転写材の収縮率を見込まない分、本実施例のほうがトナーパッチの大きさを小さくできるため、使用するトナー量を少なくすることができる。さらに、前記従来例ではＡ３サイズの紙内にすべてのトナーパッチを形成することができなかったが、本実施例ではＡ３サイズの紙１枚のみでよく、使用する転写材量も減らすことができる。

なお、従来のトナーパッチパターンとしては、図１５のようにトナーパッチ間に所定間隔で黒色のトナーパッチを挿入して検出位置を補正する手法もあるが、この場合でも使用するトナーや転写材の量は増えてしまう。

以上説明したように、本実施例では、従来のように所定タイミング毎にカラーセンサの出力値を読むのではなく、カラーセンサの出力変化を基に、トナーパッチの出力値を決定している。よって、転写材の収縮などによるトナーパッチの位置変動とは無関係に最適なトナーパッチ出力を求めることができる。したがって、従来のようにトナーパッチの大きさを大きくしたり、所定間隔で基準位置となるトナーパッチを挿入する必要がなくなるため、トナーや転写材の消費量を抑えることができる。

実施例２である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例は、カラーセンサのＲＧＢ出力が所定の値以上になった場合に、すべてバッチ処理を行い、後で各トナーパッチに最適なデータを抽出する例である。
なお、本実施例のカラー画像形成装置の全体構成およびカラーセンサの構成については、実施例１で説明したカラー画像形成装置と同様であり、説明を省略する。
また、本実施例における転写材上の色度調整用トナーパッチパターンは、実施例１と同じであり、説明を省略する。

図７は、トナーパッチＹ１〜Ｙ８をカラーセンサが走査したときにＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ４４によって出力されたＢ出力値の時間変化を示している。なお、縦軸はＡＤ値を反転出力した値であり、縦軸の上側ほど濃度が濃いことを示している。
本実施例においてカラーセンサの出力波形から出力値を抽出するフローについて図８を用いて説明する。
まず、色度調整用トナーパッチのパターンが転写材上に転写・定着された後、転写材先端がカラーセンサ位置に到達する。
ステップＳ２０１では、Ｂ出力が閾値Ｔｈ（請求項でいう、第二の所定値に相当）を超えたか判断し、超えていればバッチ処理を開始する（ステップＳ２０２）。ここで、閾値Ｔｈは、最も画像印字率（階調度）が低いトナーパッチにおいて想定される最低出力値である。
ステップＳ２０３において、Ｂ出力が閾値Ｔｈを下回る（請求項でいう、第二の所定値未満に相当）か判断し、下回ればバッチ処理を終了する（ステップＳ２０４）。
以上の動作を、転写材上に形成されたトナーパッチ数に相当する回数だけ行う（ステップＳ２０５）。
その後、トナーパッチＹ１から順に出力値テーブルへ格納されたＢ出力データの中から各トナーパッチの出力値を求める（ステップＳ２０６）。なお、本実施例では、各トナーパッチの中央３点から平均値を求めた値を代表出力値としている。

図９は、トナーパッチＹ１から順に出力値テーブルへ格納されたＲＧＢ出力結果と抽出領域を示したテーブルである。本実施例では、各トナーパッチにおけるサンプリングデータ（Ｙ１であればデータ領域１〜１００）の中央３点の平均値を出力値として算出している。
同様にＭ１〜Ｍ８ではＧ出力を、Ｃ１〜Ｃ８ではＲ出力を、Ｋ１〜Ｋ８ではＧ出力のバッチ処理および出力演算を行う。

このように、本実施例では実施例１に比べてトナーパッチの中央の出力値を抽出できるのでエッジ部の濃度変動等の影響を避けることができる。
なお、本実施例では閾値Ｔｈを超えた出力値の中央値を求めた例を示したが、トナーパッチ先頭から末端までの全データをサンプリングおよびバッチ処理して記憶手段へ記憶し、後で出力の変化率を算出し、上昇変化点と下降変化点を求めて、その中央値を抽出するようにしてもよい。

実施例３である“カラー画像形成装置”について説明する。本実施例は、転写材上に形成するトナーパッチの順序を、隣接するトナーパッチのコントラストが大きくなるように形成し、転写材１枚に形成するトナーパッチ数を増やした場合においても、適性に出力値を検出できるようにした例である。
なお、本実施例のカラー画像形成装置の全体構成およびカラーセンサの構成については、実施例１で説明したカラー画像形成装置と同様であり、説明を省略する。

図１０は、本実施例における色度調整用トナーパッチパターンを示す図であり、画像印字率を変え、色度を変化させてある。各パッチと印字率（階調度）との対応は、実施例１のトナーパッチパターンと同じであるが、配列順序が異なっている。
イエローのトナーパッチを例に説明すると、転写材先頭から、Ｙ１，Ｙ５，Ｙ２，Ｙ６，Ｙ３，Ｙ７，Ｙ４，Ｙ８の順で配列（請求項でいう、「同一色相毎に、印字率が大小交互に変化する」に相当）される。各パッチと印字率（階調度）との対応は、Ｙ１＝１２．５％、Ｙ２＝２５％、Ｙ３＝３７．５％、Ｙ４＝５０％、Ｙ５＝６２．５％、Ｙ６＝７５％、Ｙ７＝８７．５％、Ｙ８＝１００％に設定されている。なお、他のトナー色についても同様の配列となっている。
すなわち、トナーパッチを連続形成（白部を設けない）し、カラーセンサによる出力において強弱が得られるように転写材上に画像を形成していることを特徴としている。

図１１は、イエロー色Ｙのトナーパッチをカラーセンサ４２が走査したときにＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ４４によって出力されたＢ出力値（ＡＤ値）の時間変化を示している。縦軸はＡＤ値を反転出力した値である。

次に、カラーセンサ４２の出力波形から各トナーパッチの出力値を抽出する手法について図１２のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップＳ３０１において、Ｂ出力が閾値Ｔｈ（請求項でいう、第三の所定値に相当）を超えたか判断し、超えていればサンプリングを開始する（ステップＳ３０２）。Ｂ出力が閾値Ｔｈを超えていなければ、サンプリングは行わない。ここで、閾値Ｔｈは、トナーパッチＹ１において想定される最低出力値である。
サンプリングを開始した場合には、ステップＳ３０３で、制御部内に保存された前のＢ出力値との差分（ＡＤ値の差）をとって、出力変化率ｄを求める。
次に、ステップＳ３０４で出力変化率ｄの絶対値が所定値（本実施例では３）よりも小さいかを判断する。なお、ステップＳ３０４においては、出力変化率ｄの文言を用いて説明を行ってあるが、これに限定されるものではない。このステップＳ３０４においては、検出結果の変化が少なくなったことを判断すべく、少なくとも今回の検出出力と前回の検出出力とに基づく変化値が、所定値よりも小さいか否かを判断すれば良い。当該判断の際に、ＣＰＵ１２が参照する変化値としては、前回と今回の検出結果の単純差分値でも良いし、今回の検出結果と、過去の複数回の検出結果と、に基づき算出された変化値（変化量の平均）等でも良い。

ステップＳ３０４で小さいと判断した場合にはＢ出力が安定領域に入ったと判断し、バッチ処理を開始する（ステップＳ３０５）。逆に、出力変化率ｄの絶対値が所定値（本実施例では３）よりも大きければ、立ち上がり部（もしくは立ち下り部）の途中と判断し、出力変化率ｄの演算を継続する。
バッチ処理されたデータは、ステップＳ３０６において、制御部１０において平均値（代表出力値）を算出した後、Ｙ１のＢ出力値として保存され、バッチ処理を終了する（ステップＳ３０７）。
さらに、ステップＳ３０８において、所定トナーパッチ数のバッチ処理を行ったか判断し、すべてのトナーパッチの出力値が求まったらサンプリングを終了する（ステップＳ３０９）。
以上を、他色のトナーパッチについても実施する。なお、Ｍ１〜Ｍ８ではＧ出力を、Ｃ１〜Ｃ８ではＲ出力を、Ｋ１〜Ｋ８ではＧ出力のサンプリングおよびバッチ処理を行う。

以上説明したように、本実施例では、隣接するセンサ出力値の差（コントラスト）が大きくなるように転写材上に色度検出用のトナーパッチを形成している。このため、カラー画像形成装置の色安定制御のためにより細かな色度情報を求める場合、例えば、ベタ部やハイライト部のように印字率に対する濃度変化が小さく、出力を検出し難い場合でも、精度よく出力値を検出できるメリットがある。

実施例４である“カラー画像形成装置”について説明する。実施例３では、転写材上に連続形成するトナーパッチとして、同じ色相の画像を順次濃度を変えた場合の説明を行ったが、本実施例では、色相が異なるトナーパッチを連続形成する例について説明する。
なお、本実施例のカラー画像形成装置の全体構成およびカラーセンサの構成については、実施例１で説明したカラー画像形成装置と同様であり、説明を省略する。

図１３は、本実施例における色度調整用トナーパッチパターンを示す図であり、色相がＹ，Ｍ、Ｃの順となっている。また、印字率は徐々に大きくしてある。各パッチと印字率との対応は、実施例１のトナーパッチパターンと同じであるので説明は省略する。

図１４は、本実施例における色度調整用トナーパッチパターンをカラーセンサ４２が走査したときにＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサ４４によって出力されたＢＧＲ出力値（ＡＤ値を反転出力）の時間変化を示している。
前述のように、色相が異なるトナーパッチを連続形成し配置しているため、カラーセンサからの出力値は、同じ色相のトナーパッチが到達するまでＢ出力、Ｇ出力、Ｒ出力とも間隔が開いた波形となる。

本実施例では、Ｙ色パターンがカラーセンサ４２を通過するときにはＢ出力、Ｍ色パターンが通過するときにはＧ出力、Ｃ色パターンが通過するときにはＲ出力の出力信号を読み取って、各トナーパッチの出力値を決定するものである。出力値を決定する手法は、実施例１と同様である。
すなわち、まず、トナーパッチのパターンが転写材上に転写・定着された後、転写材先端がカラーセンサ位置に到達する。カラーセンサ出力が閾値Ｔｈ（請求項でいう、第四の所定値に相当）を超えたか判断し、超えていればサンプリングを開始する。カラーセンサ出力が閾値Ｔｈを超えていなければ、サンプリングは行わない。ここで、閾値Ｔｈは、トナーパッチＹ１において想定される最低出力値であり、画像形成装置における環境変動と耐久変動によって予想される最低値である。
サンプリングを開始した場合には、制御部内に保存された前の出力値との差分（ＡＤ値の差）をとって、出力変化率ｄを求める。
次に、出力変化率ｄが所定値よりも小さいかを判断する。なお、ここでは、出力変化率ｄの文言を用いて説明を行ってあるが、これに限定されるものではない。ここでは、検出結果の変化が少なくなったことを判断すべく、少なくとも今回の検出出力と前回の検出出力とに基づく変化値が、所定値よりも小さいか否かを判断すれば良い。当該判断の際に、ＣＰＵ１２が参照する変化値としては、前回と今回の検出結果の単純差分値でも良いし、今回の検出結果と、過去の複数回の検出結果と、に基づき算出された変化値（変化量の平均）等でも良い。小さい場合には出力が安定領域に入ったと判断し、バッチ処理を開始する。バッチ処理とは、記憶手段であるＲＡＭ１４内へ複数のサンプリングデータを一括して保存する処理である。逆に、出力変化率ｄが所定値よりも大きければ、立ち上がり部の途中と判断し、出力変化率ｄの演算を継続する。

バッチ処理されたデータは、制御部１０内で平均値（代表出力値）を算出した後、Ｙ１のＢ出力値として保存されバッチ処理を終了する。
その後、カラーセンサの出力が閾値Ｔｈよりも小さくなった（請求項でいう、第四の所定値未満に相当）か判断しながら、小さくなった時点でサンプリングを終了する。
以上の処理を、Ｍ１以降の他トナーパッチの出力値が得られるまで実施する。

以上説明したように本実施例では、色相が異なるトナーパッチを連続形成し配置している。よって、センサ出力値の間隔が広がるため、同じ色相の画像を徐々に濃度を変えて連続形成し配置した場合に比べ、出力変化が大きくなり、検知精度が向上するというメリットがある。
また、転写材上に連続形成し配置するトナーパッチとしては、その他、印字率に対する濃度変化が小さいハイライト部やベタ部だけ、色相が異なるトナーパッチを形成し配置するようにしてもよい。このことは、請求項でいう、「配列順序は、少なくとも一部の画像パターンについて異なる色相のパターンが隣接するように配列している」に相当する。

実施例１であるカラー画像形成装置の全体構成を示す断面図 カラーセンサ４２の構成を示す図 実施例１における色度調整用トナーパッチパターンを示す図 トナーパッチパターンが定着された転写材がカラーセンサ位置まで搬送され、白色ＬＥＤによって照射されながら搬送される状態を示す図 ＲＧＢオンチップフィルタ付き電荷蓄積型センサによって出力されたＢ出力値の時間変化を示す図 カラーセンサの出力波形から出力値を決定するまでのフローを示すフローチャート トナーパッチＹ１〜Ｙ８をカラーセンサが走査したときのＢ出力値の時間変化を示す図 実施例２におけるカラーセンサの出力波形から出力値を抽出するフローを示すフローチャート トナーパッチＹ１から順に出力値テーブルへ格納されたＲＧＢ出力結果と抽出領域を示したテーブル 実施例３における色度調整用トナーパッチパターンを示す図 イエロー色Ｙのトナーパッチをカラーセンサが走査したときのＢ出力値の時間変化を示す図 カラーセンサの出力波形から各トナーパッチの出力値を抽出するフローを示すフローチャート 実施例４における色度調整用トナーパッチパターンを示す図 色度調整用トナーパッチパターンをカラーセンサが走査したときのＢＧＲ出力値の時間変化を示す図 従来の、所定間隔毎に位置検出用基準パッチを挿入し、定期的に基準位置を検出して検出タイミングを補正する手法で用いるトナーパッチパターンを示す図 従来の、トナーパッチの搬送方向のサイズを大きくすることで検知タイミングのマージンを大きくする手法で用いるトナーパッチパターンを示す図

符号の説明

１２ ＣＰＵ
２２ 感光体
３０ 定着部
４２ カラーセンサ

Claims (10)

1. 画像濃度制御に用いられる画像パターンを転写材上に形成し定着する画像パターン形成手段と、
   前記転写材上に形成し定着された画像パターンを検出する画像パターン検出手段と、
   前記画像パターン検出手段で複数回にわたって検出した画像パターンの出力値を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された画像パターンの出力値の変化にもとづいて、それぞれの画像パターンに対応する代表出力値を決定する出力値決定手段と、
   前記画像パターン検出手段、前記記憶手段および前記出力値決定手段の動作を制御するとともに、前記出力値決定手段で決定した代表出力値にもとづいて出力画像の濃度制御を行う制御手段と、
   を備えた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、
   前記画像パターンは、複数色について印字率を変えたパターンを転写材搬送方向に配列したものであり、その配列順序は、同一色相毎に、印字率が順次変化するように配列していることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記画像パターン検出手段の検出出力が、第一の所定値を超え、少なくとも今回の検出出力と前回の検出出力とに基づく変化値が、所定値よりも小さくなった場合に、前記記憶手段に画像パターンの出力値を記憶し、前記画像パターン検出手段の検出出力が、前記第一の所定値未満になったとき、出力値の記憶を終了することを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記画像パターン検出手段の検出出力が、第二の所定値を超えた場合に、前記記憶手段に画像パターンの出力値を記憶し、前記第二の所定値未満になったとき画像パターンの出力値の記憶を終了することを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像パターンは、複数色について印字率を変えたパターンを転写材搬送方向に配列したものであり、その配列順序は、同一色相毎に、印字率が大小交互に変化するように配列していることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記画像パターン検出手段の検出出力が、第三の所定値を超え、少なくとも前記画像パターン検出手段の今回の検出出力と前回の検出出力とに基づく変化値が、所定値よりも小さくなった場合に、前記記憶手段に画像パターンの出力値を記憶することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１に記載の画像形成装置において、
   前記画像パターンは、複数色について印字率を変えたパターンを転写材搬送方向に配列したものであり、その配列順序は、少なくとも一部の画像パターンについて異なる色相のパターンが隣接するように配列していることを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７に記載の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記画像パターン検出手段の検出出力が、第四の所定値を超え、少なくとも今回の検出出力と前回の検出出力とに基づく変化値が、所定値よりも小さくなった場合に、前記記憶手段に画像パターンの出力値を記憶し、前記第四の所定値未満になったとき画像パターンの記憶を終了することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置において、
   前記画像パターン検出手段は、それぞれの画像パターンが前記画像パターン検出手段を通過する時間よりも短い時間毎に出力値をサンプリングすることを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置において、
    前記画像パターン検出手段は、前記転写材上に形成された画像パターンの色と補色関係にある色を検出するセンサを有することを特徴とする画像形成装置。

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