JP2014089383A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部の定着温度に定着ローラの軸方向の温度ムラがあっても、定着した画像の情報を正しく検出し、その検出結果を基に画像形成条件を決定することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着部の下流側に設けられたトナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０を備え、この検出部２３０による画像調整用パターン像の検出結果を基づいて画像形成部４０の画像形成条件を決定する制御を行う際に、定着温度検出部２２０によって定着部８０の軸方向における複数の箇所の温度を検出する。そして、この定着温度検出部２２０による温度検出値を基に、制御部２１０は、検出部２３０の検出領域を定着温度が所望の温度となる場所に設定し、当該場所で検出部２３０による画像調整用パターン像の情報の検出が行われるようにする。
【選択図】図８

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、静電気を用いて画像の形成を行う特性上、本装置の使用環境における温度、湿度等の環境条件の変動や、感光体や現像剤等の経時的な劣化、即ち耐久性の変化によって画像の濃度や線幅、印字位置が変動してしまうために、安定した画像の形成を行うことができない。

これを防止するために、環境条件の情報や耐久性の情報、さらには、画像調整用パターン像の情報を検出して、画像を形成する条件（以下、「画像形成条件」と記述する）にフィードバックすることにより、形成する画像の安定化を図る制御（以下、「画像安定化制御」と記述する）が行われている（例えば、特許文献１参照）。ここで、「画像調整用パターン像」とは、画像調整のために専用に形成するパターン画像である。この画像安定化制御を行うことにより、画像の形成を不安定にする要因が存在しても、画像を安定して形成することができる。

上記の画像安定化制御として、一般的に、２つの方式が知られている。その１つは、中間転写ベルトの対向部に設置されたトナー濃度センサによって、中間転写ベルト上に形成された未定着の画像調整用パターン像のトナー濃度を検出する方式（以下、「画像安定化制御方式（１）」と記述する）である。もう１つは、定着部以降の用紙搬送部に設置されたトナー濃度センサによって、用紙に定着した画像調整用パターン像のトナー濃度を検出する方式（以下、「画像安定化制御方式（２）」と記述する）である。

安定化制御方式（１）は、トナー濃度センサが２次転写部の下流側であって、中間転写ベルトと対向するように設置されていることから、２次転写部や定着部で生じた変動分を検出して画像形成条件にフィードバックすることができない。これに対して、画像安定化制御方式（２）は、画像安定化制御方式（１）では検出することができない、２次転写部や定着部で生じた変動分についても検出して、画像形成条件にフィードバックすることができるため、画像安定化制御方式（１）に比べて高画質化を図ることができる。

しかしながら、画像安定化制御方式（２）の場合、トナー濃度センサによって、用紙に定着した画像の色や濃度等の情報を検出する際に、定着部を通過した直後に検出すると、サーモクロミズム現象の影響により、ユーザーが見る画像品質に比べて色が変わってしまう場合がある。ここで、「サーモクロミズム現象」とは、熱によってトナーの色が変わる現象である。そして、このサーモクロミズム現象の影響を補正する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−３９０３６号公報 特開２０１１−１８６０８７号公報

ところで、種々の要因によって、定着部の定着ローラの軸方向（即ち、用紙の搬送方向と直交する方向）に温度ムラが生じる場合がある。そして、定着部の定着ローラの軸方向に温度ムラがあると、この温度ムラによるサーモクロミズム現象への影響が生じる。

つまり、定着部の軸方向の温度ムラによるサーモクロミズム現象の影響により、トナー濃度センサでの色検出が不正確になり、画像安定化制御方式（２）による制御を行っても、出力画像（プリント画像）の色が適正にならず、画像品質が低下する場合がある。

本発明は、定着部の定着ローラの軸方向に温度ムラがあっても、定着した画像の情報を正しく検出し、その検出結果を基に画像形成条件を決定することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、
画像調整用パターン像を用いて画像形成条件を決定する画像形成装置であって、
用紙に定着した画像調整用パターン像の情報を検出する検出部と、
用紙に画像調整用パターン像を定着する定着部の定着ローラの軸方向の温度を検出する複数のセンサを有する定着温度検出部と、
定着温度検出部による温度検出値に基づいて、検出部が画像調整用パターン像の情報を検出する検出領域を、定着部の温度が所望の温度となる場所に設定し、検出部により当該検出領域で検出された情報を用いて前記画像形成条件を決定する制御部と、
を備える。

上記の構成の画像形成装置において、検出部による画像調整用パターン像の情報の検出結果に基づいて画像形成条件を決定する制御を行う際に、定着温度検出部によって定着部の定着ローラの軸方向における複数の箇所の温度を検出する。そして、制御部による制御の下に、複数の箇所の温度検出値に基づいて、検出部の検出領域を、定着温度が所望の温度となる場所に対応して設定する。これにより、定着部の軸方向の温度ムラによるサーモクロミズム現象の影響を受けない領域での画像調整用パターン像の情報の検出結果を基に画像形成条件が決定されることになる。

本発明によれば、定着部の定着ローラの軸方向に温度ムラがあっても、当該温度ムラの影響を抑えて、定着した画像の情報を正しく検出し、その検出結果を基に画像形成条件を決定することができる。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のシステム構成の概略を示す全体構成図である。 画像調整用パターン像の一例であるトナーパッチ像を示す図である。 階調特性の概念図である。 サーモクロミズム現象の影響によって色が変わる様子を示す図である。 定着温度の彩度との関係を示す図である。 用紙が冷えた通常の状態とサーモクロミズム現象が生じている状態での、定着温度と色の関係を示す図である。 定着部の定着温度に軸方向の温度ムラが発生する要因の一つについて説明する図である。 トナーパッチ像の検出領域の設定などの制御を行う制御系の構成の一例を示すブロック図である。 実施例１についての説明図である。 用紙を定着部の軸方向に移動させる機構の一例を示す斜視図である。 実施例１の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２についての説明図である。 実施例２の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２の変形例についての説明図である。 実施例３についての説明図である。 実施例３の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明や各図において、同一要素または同一機能を有する要素には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

［画像形成装置の構成例］
図１は、本発明の一実施の形態に係る画像形成装置のシステム構成の概略を示す全体構成図である。本実施の形態では、複写機に適用する場合を例に挙げている。

図１に示すように、本実施の形態に係る画像形成装置１は、静電気を用いて画像の形成を行う電子写真方式を採用しており、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｋ）の４色のトナーを重ね合わせるタンデム形式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置１は、原稿搬送部１０と、用紙収納部２０と、画像読取部３０と、画像形成部４０と、中間転写ベルト５０と、２次転写部６０と、定着部８０と、制御基板９０とを有する。

原稿搬送部１０は、原稿をセットする原稿給紙台１１と、複数のローラ１２と、搬送ドラム１３と、搬送ガイド１４と、原稿排出ローラ１５と、原稿排出トレイ１６とを有している。原稿給紙台１１にセットされた原稿Ｇは、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３によって、画像読取部３０の読取位置に１枚ずつ搬送される。搬送ガイド１４及び原稿排出ローラ１５は、複数のローラ１２及び搬送ドラム１３により搬送された原稿Ｇを原稿排出トレイ１６に排出する。

画像読取部３０は、原稿搬送部１０により搬送された原稿Ｇ又は原稿台３１に載置された原稿の画像を読み取って、画像データを生成する。具体的には、原稿Ｇの画像がランプＬによって照射される。このランプＬからの照射光に基づく原稿Ｇからの反射光は、第１ミラーユニット３２、第２ミラーユニット３３、レンズユニット３４の順に導かれて、撮像素子３５の受光面に結像する。撮像素子３５は、入射した光を光電変換して所定の画像信号を出力する。出力された画像信号は、Ａ／Ｄ変換されることにより画像データとして作成される。

また、画像読取部３０は、画像読取制御部３６を有している。画像読取制御部３６は、Ａ／Ｄ変換によって作成された画像データに、シェーディング補正やディザ処理、圧縮等の周知の画像処理を施して、制御基板９０に搭載されたＲＡＭ（不図示）に格納する。なお、画像データは、画像読取部３０から出力されるデータに限定されず、画像形成装置１に接続されたパーソナルコンピュータや他の画像形成装置などの外部装置から受信したデータであってもよい。

用紙収納部２０は、装置本体の下部に配置されており、用紙Ｓのサイズや種類に応じて複数設けられている。この用紙Ｓは、給紙部２１により給紙されて搬送部２３に送られ、搬送部２３によって転写位置である２次転写部６０に搬送される。また、用紙収納部２０の近傍には、手差部２２が設けられている。この手差部２２からは、ユーザーによってセットされる、用紙収納部２０に収納されていないサイズの用紙やタグを有するタグ紙、ＯＨＰシート等の特殊紙が転写位置へ送られる。

画像読取部３０と用紙収納部２０との間には、画像形成部４０と中間転写ベルト５０が配置されている。画像形成部４０は、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を形成するために、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを有する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、イエローのトナー像を形成し、第２の画像形成ユニット４０Ｍは、マゼンダのトナー像を形成する。また、第３の画像形成ユニット４０Ｃは、シアンのトナー像を形成し、第４の画像形成ユニット４０Ｋは、ブラックのトナー像を形成する。これら４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋは、それぞれ同一の構成を有している。したがって、ここでは、第１の画像形成ユニット４０Ｙについて説明する。

第１の画像形成ユニット４０Ｙは、ドラム状の感光体４１と、感光体４１の周囲に配置された帯電部４２と、露光部４３と、現像部４４と、クリーニング部４５とを有している。感光体４１は、不図示の駆動モータによる駆動の下に回転する。帯電部４２は、感光体４１に電荷を与えることにより感光体４１の表面を一様に帯電する。露光部４３は、原稿Ｇから読み取られた画像データ又は外部装置から送信された画像データに基づいて、感光体４１の表面に対して露光を行うことにより感光体４１上に静電潜像を形成する。

現像部４４は、トナーとキャリアとからなる２成分現像剤を用いて、感光体４１上に形成された静電潜像を現像する。トナーは、画像を形成する粒子である。キャリアは、現像部４４内でのトナーとの混合において摩擦帯電によりトナーに適正な電荷を与える機能と、感光体４１と対向する現像領域にトナーを搬送する機能と、感光体４１上の静電潜像にトナーが忠実に現像できるように現像電界を形成する機能とを持っている。この現像部４４は、感光体４１に形成された静電潜像にイエローのトナーを付着させる。これにより、感光体４１の表面には、イエローのトナー像が形成される。

なお、第２の画像形成ユニット４０Ｍの現像部４４は、感光体４１にマゼンタのトナーを付着させ、第３の画像形成ユニット４０Ｃの現像部４４は、感光体４１にシアンのトナーを付着させる。そして、第４の画像形成ユニット４０Ｋの現像部４４は、感光体４１にブラックのトナーを付着させる。

クリーニング部４５は、感光体４１の表面に残留しているトナーを除去する。

感光体４１上に付着したトナーは、中間転写体の一例である中間転写ベルト５０に転写される。中間転写ベルト５０は、無端状に形成されており、複数のローラに掛け渡されている。この中間転写ベルト５０は、不図示の駆動モータによる駆動の下に、感光体４１の回転（移動）方向とは逆方向に回転する。

中間転写ベルト５０における各画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋの感光体４１と対向する位置には、１次転写部５１が設けられている。この１次転写部５１は、中間転写ベルト５０にトナーと逆極性の電圧を印加させることで、感光体４１上に付着したトナーを中間転写ベルト５０に転写する。

そして、中間転写ベルト５０が回転することで、４つの画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋで形成されたトナー像が、中間転写ベルト５０の表面に順次転写される。これにより、中間転写ベルト５０上には、イエロー、マゼンダ、シアン及びブラックのトナー像が重なり合うことによってカラー画像が形成される。

また、中間転写ベルト５０には、ベルトクリーニング装置５３が対向している。このベルトクリーニング装置５３は、用紙Ｓへのトナー画像の転写を終えた中間転写ベルト５０の表面を清掃する。

中間転写ベルト５０の近傍で、かつ搬送部２３の用紙搬送方向の下流には、２次転写部６０が配置されている。この２次転写部６０は、搬送部２３によって搬送されてきた用紙Ｓを中間転写ベルト５０に接触させることにより、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー像を用紙Ｓに転写する。

２次転写部６０は、２次転写ローラ６１を有している。２次転写ローラ６１は、対向ローラ５２に圧接されている。そして、２次転写ローラ６１と中間転写ベルト５０が接触する部分は、２次転写ニップ部６２となる。この２次転写ニップ部６２の位置は、中間転写ベルト５０の外周面上に形成されたトナー像を用紙Ｓに転写する転写位置である。

２次転写部６０における用紙Ｓの排出側には、定着部８０が設けられている。この定着部８０は、用紙Ｓを加圧及び加熱して、転写されたトナー像を用紙Ｓに定着させる。定着部８０は、例えば、一対の定着部材である定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２で構成されている。定着上ローラ８１及び定着下ローラ８２は、互いに圧接した状態で配置されており、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２との圧接部として定着ニップ部が形成される。

定着上ローラ８１の内部には、加熱部が設けられている。この加熱部からの輻射熱により定着上ローラ８１のローラ部が温められる。そして、定着上ローラ８１のローラ部の熱が用紙Ｓへ伝達されることにより、用紙Ｓ上のトナー像が定着される。

用紙Ｓは、２次転写部６０によってトナー像が転写された面（定着対象面）が定着上ローラ８１と向き合うように搬送され、定着ニップ部を通過する。したがって、定着ニップ部を通過する用紙Ｓには、定着上ローラ８１と定着下ローラ８２とによる加圧と、定着上ローラ８１のローラ部の熱による加熱が行われる。

定着部８０の用紙Ｓの搬送方向の下流には、切換ゲート２４が配置されている。切換ゲート２４は、定着部８０を通過した用紙Ｓの搬送路を切り換える。すなわち、切換ゲート２４は、用紙Ｓの片面への画像形成におけるフェースアップ排紙を行う場合に、用紙Ｓを直進させる。これにより、用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。また、切換ゲート２４は、用紙Ｓの片面への画像形成におけるフェースダウン排紙を行う場合、及び用紙Ｓの両面への画像形成を行う場合に、用紙Ｓを下方に案内する。

フェースダウン排紙を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって用紙Ｓの表裏を反転して上方に搬送する。これにより、表裏が反転された用紙Ｓは、一対の排紙ローラ２５によって排紙される。用紙Ｓの両面への画像形成を行う場合は、切換ゲート２４によって用紙Ｓを下方に案内した後に、用紙反転搬送部２６によって用紙Ｓの表裏を反転する。そして、表裏が反転された用紙Ｓは、再給紙路２７によって再び転写位置へ送られる。

一対の排紙ローラ２５の下流側には、用紙Ｓを折ったり、用紙Ｓに対してステープル処理等を行ったりする後処理装置を配置してもよい。

［画像安定化制御について］
上述した電子写真方式の画像形成装置１では、形成する画像（出力画像）の濃度が目標濃度になるように、画像形成条件を調整する画像安定化制御が行われる。画像形成条件としては、帯電電圧、露光量、現像バイアス電圧などを例示することができる。この画像安定化制御は、中間転写ベルト５０等の像担持体上や用紙Ｓ等の記録媒体上に画像調整用パターン像を形成し、この形成した画像調整用パターン像の濃度を検出部で検出し、その検出結果を画像形成条件にフィードバックし、画像形成条件に反映させることによって行われる。

画像調整用パターン像は、例えば、パッチ状のトナーパターン像（以下、「トナーパッチ像」と記述する）として中間転写ベルト５０等の像担持体上や用紙Ｓ等の記録媒体上に形成される。ここでは、トナーパッチ像が用紙Ｓに記録される場合について説明する。トナーパッチ像は、トナー像の色に対応した、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のパッチ列からなる。

より具体的には、図２に示すように、トナーパッチ像ＴＰは、ＹＭＣＫの色ごとに、直線状に配列された複数のパッチ（パッチ列）から構成されている。そして、各色のパッチ列は、用紙Ｓ上に互いに隣接して形成される。なお、図２には、図面の簡略化のために、トナーパッチ像ＴＰについて、例えばシアン（Ｃ）とブラック（Ｋ）の２色分のパッチ列を示している。

図２では、シアンのパッチ列の複数のパッチについては破線の四角で図示し、ブラックのパッチ列の複数のパッチについては実線の四角で図示している。そして、各色のパッチ列の複数のパッチは、トナー濃度が用紙Ｓの搬送方向において順に異なるように、即ち、搬送方向において順に薄くまたは濃くなるように配列されている。

トナーパッチ像ＴＰは、用紙Ｓごとに規定される画像形成領域内に形成される。本例では、例えば用紙Ｓの幅方向（即ち、用紙Ｓの搬送方向と直交する方向）における中央部がトナーパッチ像ＴＰの形成領域（画像調整用パターン像の形成領域）となっている。ただし、トナーパッチ像ＴＰの形成領域については、用紙Ｓの画像形成領域内に限られるものではなく、当該画像形成領域外に設定する構成を採ることも可能である。なお、用紙Ｓの幅方向は、画像形成の際の主走査方向でもあり、用紙Ｓの搬送方向は、画像形成の際の副走査方向でもある。

一方、画像調整用パターン像、即ちトナーパッチ像ＴＰの色や濃度等の情報を検出する検出部は、周知の光学的なトナー濃度センサを有する。前にも述べたように、トナー濃度センサの検出結果を画像形成条件に反映させる（フィードバックする）画像安定化制御には、画像安定化制御方式（１）と画像安定化制御方式（２）との２つの制御方式がある。

図１において、画像安定化制御方式（１）は、２次転写部６２の下流側であって、中間転写ベルト５０と対向するように設置されたトナー濃度センサ１１０によって、中間転写ベルト５０上に形成された未定着の画像調整用パターン像のトナー濃度を検出するという方式である。画像安定化制御方式（２）は、定着部８０以降の用紙搬送部に対向するように設置されたトナー濃度センサ１２０によって、用紙Ｓに定着した画像調整用パターン像のトナー濃度を検出するという方式である。

画像安定化制御方式（１）で用いられるトナー濃度センサ１１０は、中間転写ベルト５０上に形成された画像について、ある特定の位置の濃度をスポット的に検出する光学センサである。これに対し、画像安定化制御方式（２）で用いられるトナー濃度センサ１２０は、用紙Ｓに定着した画像の情報を用紙Ｓの幅方向（即ち、用紙Ｓの搬送方向と直交する方向）の全域に亘って検出可能な光学センサである。

具体的には、トナー濃度センサ１２０は、例えば、用紙Ｓの幅方向の全域に亘って画素が直線状に配置されたセンサ（いわゆるラインセンサ）と、用紙Ｓに定着した画像に対して光を照射する光源と、当該光源から発せられた光に基づく、定着した画像からの反射光をラインセンサに導く光学系とを有する構成となっている。ラインセンサとしては、ＣＣＤ型のイメージセンサであってもよいし、ＣＭＯＳ型（ＭＯＳ型を含む）のイメージセンサであってもよい。

この種のトナー濃度センサ１２０は、インラインセンサと呼称される場合がある。トナーパッチ像ＴＰのトナー濃度を検出する検出部は、ラインセンサを含むトナー濃度センサ１２０の他に、当該トナー濃度センサ１２０の画素単位のセンサ出力を処理する信号処理部を有し、用紙Ｓに定着した画像に関して、色情報や印字位置情報などを用紙Ｓの幅方向の全域に亘って、即ちスポット的にではなく、エリア的に検出することができる構成となっている。

そして、この検出部は、用紙Ｓの幅方向における検出領域を任意に設定することが可能な構成となっている。具体的には、例えば、ラインセンサの特定の領域の画素を選択して、他の領域の画素を非選択としたり、信号処理部での信号処理の際に、ラインセンサの特定の領域の画素の信号を出力して、他の領域の画素の信号を非出力としたりすることにより、特定の領域を検出領域として設定することができる。

上述したように、定着した画像を用紙Ｓの幅方向の全域に亘って検出可能なトナー濃度センサ１２０を用いる画像安定化制御方式（２）は、例えば２次転写部６０や定着部８０で生じた変動分を含む、より多くの画像の情報を検出し、画像形成条件に反映させることができる。したがって、画像安定化制御方式（２）は、２次転写部６０や定着部８０で生じた変動分を検出できない画像安定化制御方式（１）に比べて高画質化を図ることができる。

本実施の形態に係る画像形成装置１では、画像安定化制御方式（１）および画像安定化制御方式（２）の両方式を採用している。ただし、画像安定化制御方式（１）の採用は必須ではない。すなわち、本発明は、少なくとも画像安定化制御方式（２）を採用する画像形成装置に対して適用することができる。

ここで、画像安定化制御方式（２）の制御について、図３に示す階調特性の概念図を用いて説明する。この階調特性の概念図において、横軸が画像データの入力階調を、縦軸がトナー濃度センサ１２０の濃度検出値をそれぞれ表している。

図３において、実線で示す特性が狙いの階調特性を表している。この狙いの階調特性に対して、定着部８０の定着温度のムラなどの種々の要因によって、トナー濃度センサ１２０の濃度検出値が、破線で示す特性のように、例えば、低階調側では低濃度側に変動し、高階調側では高濃度側に変動することになる。

画像安定化制御方式（２）では、トナー濃度センサ１２０の濃度検出値から補正値を算出し、画像形成部４０の画像形成条件にフィードバックする制御が行われる。この制御の際に算出する補正量は、図３に実線で示す狙いの階調特性に対する、トナー濃度センサ１２０が実際に検出する濃度検出値の差分（図中矢印の長さ）に相当する。

ところで、種々の要因により、定着部８０の定着ローラ（図１の定着上ローラ８１および定着下ローラ８２）の軸方向（以下、単に「定着部の軸方向」と記述する場合もある。）に温度ムラが生じる場合がある。そして、定着部８０の軸方向の温度ムラがあると、この温度ムラによるサーモクロミズム現象の影響が生じる。

ここで、定着に関する画像の色変化の２つの現象について、図４および図５を用いて説明する。

用紙Ｓにトナーを定着した直後では、画像に熱を加えることにより、サーモクロミズム現象の影響によってトナーの色が一時的に変化する。サーモクロミズム現象は、熱を加えるとその加熱温度によって、物質の分子構造が平面構造から四面体構造のように変化して電子配置が変わってしまい、同じ物質でも光を吸収する波長が変わるために起こる。サーモクロミズム現象は、可逆現象であるため、熱が下がると本来の色に戻り、画像の色も安定する。図４に、この様子、即ちサーモクロミズム現象の影響によって色が変わる様子を示す。

用紙Ｓにトナーを定着する際に、定着温度が高いと、用紙Ｓの繊維へのトナーの溶け方（つぶされ方）が変わるので、トナー層内部での吸収の度合いが変化して色が変わる。一般に、高い温度で定着したときほど彩度が上がる。これは電子写真特有の現象である。図５に、定着温度と彩度との関係を示す。

［サーモクロミズム現象の影響について］
ここで、サーモクロミズム現象の影響について、用紙Ｓが冷えた通常の状態とサーモクロミズム現象が生じている状態での、定着温度と色の関係を示す図６を用いてより具体的に説明する。

図６において、●印は定着直後、サーモクロミズム現象により、画像の色が大きく変わっている状態を示している。また、■印は定着後に用紙Ｓが冷えて、サーモクロミズム現象の影響がなくなった状態を示している。この■印が示す状態が、ユーザーが見る画像の品質と言うことになる。

定着部８０の下流側に設置してあるトナー濃度センサ１２０によって定着した画像の色や濃度等の情報を検出する際に、定着部８０を用紙Ｓが通過した直後では、サーモクロミズム現象の影響により、ユーザーが見る画像の品質に比べて画像の色が変わってしまう。具体的には、サーモクロミズム現象により、図６に示すように、定着温度に関係なく、彩度が高くなる方向に画像の色が変わる。

また、定着部８０にも定着ローラ（８１，８２）の軸方向の温度差が存在し、この軸方向の温度ムラによって、サーモクロミズム現象の影響の度合いも変化するため、画像の色がさらに変わってしまう。具体的には、定着温度の軸方向の温度ムラにより、図６に示すように、定着温度が低い領域では彩度が低くなる（図中矢印の長さが短くなる）方向に、定着温度が高い領域では彩度が高くなる（図中矢印の長さが長くなる）方向に画像の色が変わる。

［軸方向の温度ムラが発生する要因について］
ここで、定着部８０の軸方向の温度ムラが発生する要因の一つについて、ユーザーが実際に画像形成装置１を使用する状況例で説明する。

定着部８０の軸方向の温度ムラが発生する状況例として、小幅サイズの用紙Ｓ１を大量に定着部８０の定着ローラに通紙した後、大幅サイズの用紙Ｓ２を定着部８０の定着ローラに通紙する場合を例示することができる。

このような状況例では、小幅サイズの用紙Ｓ１を大量に定着部８０の定着ローラに通紙していると、定着部８０の定着温度が軸方向において変わる。具体的には、図７（Ａ）に示すように、用紙Ｓ１が通過する定着部８０の定着ローラの中央部の領域では、用紙に熱が吸収されるため定着温度が低くなり、用紙Ｓ１が通過しない定着部８０の定着ローラの両端部の領域では、用紙に熱が吸収されないために定着温度が高くなる。

このように、定着部８０の軸方向に温度ムラが生じた状態で大幅サイズの用紙Ｓ２を定着部８０に通紙すると、図７（Ｂ）に示すように、定着温度が高いところを通過した用紙Ｓ２の幅方向の端部の色が濃くなり、定着温度が低いところを通過した用紙Ｓ２の幅方向の中央部の色が薄くなる。

そして、この用紙Ｓ２上の画像がトナー濃度センサ１２０で検出され、その検出結果が画像形成条件にフィードバックされることによって濃度調整が行われる。この状態で通常の画像を形成すると、例えば用紙の端部に形成される潜像に供給するトナーの量を少なくするような画像形成条件に変更されているため、図７（Ｃ）に示すように、用紙Ｓ２の幅方向の端部の色が薄くなってしまうという不具合が発生する。

そこで、本実施の形態に係る画像形成装置１では、定着部８０の下流側に設けられた検出部による検出結果を画像形成条件に反映させるフィードバック制御を行う際に、先ず、定着部８０の定着ローラの軸方向における複数の箇所の温度を定着温度検出部によって検出する。

そして、定着温度検出部による温度検出値に基づいて、定着温度が所望の温度となる場所に位置するトナーパッチ像ＴＰを検出するように、検出部がトナーパッチ像ＴＰを検出する検出領域（以下、単に「検出部の検出領域」と記述する）を設定し、この設定した領域でのトナーパッチ像ＴＰの検出結果を基に画像形成条件を決定する。つまり、トナーパッチ像ＴＰの検出部による検出結果を、画像形成部４０の画像形成条件にフィードバックし、当該画像形成条件に反映させるようにする。

図８は、トナーパッチ像ＴＰの検出領域の設定などの制御を行う制御系の構成の一例を示すブロック図である。

図８に示すように、本例に係る制御系２００は、画像形成ユニット４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを含む画像形成部４０と、制御部２１０と、定着温度検出部２２０と、トナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０とから構成されている。

制御部２１０は、画像形成装置１のシステム全体を制御する制御部でもあり、例えばマイクロコンピュータによって構成することができる。ただし、制御部２１０については、マイクロコンピュータからなる構成に限られるものではなく、ハードウェアからなる構成とすることも可能である。

定着温度検出部２２０は、定着部８０の定着ローラ（図１の定着上ローラ８１および定着下ローラ８２）の軸方向における複数の箇所の温度を検出するために複数の定着温度センサ、本例では、当該軸方向に並んで設置された５個の定着温度センサ２２１〜２２５を備えている。定着温度センサ２２１〜２２５としては、周知の温度センサを用いることができる。

制御部２１０は、５個の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値に基づいて、定着温度が所望の温度となる場所に位置するトナーパッチ像ＴＰを検出するように検出部２３０の検出領域を設定する。制御部２１０はさらに、この設定した領域でのトナーパッチ像ＴＰの検出結果を画像形成部４０の画像形成条件に反映させることによって当該画像形成条件を決定する。

制御部２１０は、上記の２つの機能の他に、制御の形態に応じて、次のような２つの機能を持つ場合もある。その１つは、後述する実施例１の制御の場合に、用紙Ｓを搬送する位置を、定着部８０の軸方向、即ち用紙Ｓの搬送方向と直交する方向に変更（制御）する機能である。他の１つは、後述する実施例２の制御の場合に、画像形成部４０による用紙Ｓへのトナーパッチ像ＴＰの形成位置を、定着部８０の軸方向に変更（制御）する機能である。

検出部２３０は、トナー濃度センサ１２０の他に、当該トナー濃度センサ１２０の画素単位のセンサ出力を処理する信号処理部１２１を有し、用紙Ｓに定着した画像に関して、色情報や印字位置情報などを用紙Ｓの幅方向の全域に亘ってエリア的に検出することができる。

この検出部２３０は、例えば、ラインセンサの特定の領域の画素を選択したり、信号処理部１２１での信号処理の際に、特定の領域の画素の信号を出力したりすることで、用紙Ｓの幅方向における検出領域を任意に設定することが可能な構成となっている。

制御部２１０による検出部２３０の検出領域の設定が終了すると、画像形成部４０によるトナーパッチ像ＴＰの形成および用紙Ｓに定着したトナーパッチ像ＴＰの検出部２３０による検出が行われる。

このとき、定着温度が所望の温度となる場所に位置するトナーパッチ像ＴＰを検出するように検出部２２０の検出領域が設定されているために、定着部８０の軸方向の温度ムラによるサーモクロミズム現象の影響を受けない領域でトナーパッチ像ＴＰの検出が行われる。そして、制御部２１０は、検出部２３０によるトナーパッチ像ＴＰの検出結果を、画像形成部４０の画像形成条件に反映させる（フィードバックする）ことにより、当該画像形成条件を決定する。

上述したように、定着部８０の軸方向の複数箇所の温度検出値に基づいて、定着温度が所望の温度となる場所に位置するトナーパッチ像ＴＰを検出するように検出部２３０の検出領域を設定することにより、トナーパッチ像ＴＰの検出を定着部８０の軸方向の温度ムラによるサーモクロミズム現象の影響を受けない領域で行うことができる。これにより、サーモクロミズム現象が生じている状態で、定着部８０の軸方向に温度ムラが存在していても、当該温度ムラの影響を抑えて、定着した画像の情報を正しく検出し、その検出結果を画像形成条件に反映させることができる。

なお、本例では、定着温度検出部２２０について、５個の定着温度センサ２２１〜２２５によって定着部８０の軸方向における５箇所の温度を検出する構成としたが、これに限られるものではない。例えば、定着温度センサの数をさらに増やして、定着部８０の軸方向におけるより多くの箇所の温度を検出することにより、定着部８０の軸方向における定着温度の検出精度を上げることができる。

以下に、本実施の形態の具体的な実施例（実施例１乃至実施例３）について説明する。

（実施例１）
図９は、実施例１についての説明図である。実施例１では、定着部８０の軸方向に設置した例えば５個の定着温度センサ２２１〜２２５によって軸方向の定着温度を検出する。そして、定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値の、定着部８０の軸方向の分布に応じて、定着温度が所望の温度に最も近い場所を特定し、その特定した場所に検出部２３０の検出領域を設定する。

また、検出部２３０の検出領域の設定に対応して、定着温度が所望の温度に最も近い場所にトナーパッチ像ＴＰが位置するように、用紙Ｓを搬送する位置を定着部８０の軸方向に変更する。この用紙Ｓの搬送位置の変更により、検出部２３０は、所望の温度で定着部８０に定着されたトナーパッチ像ＴＰを検出できることになる。

検出部２３０の検出領域の設定およびこれに対応する用紙Ｓの搬送位置の変更にあたっては、５個の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値について次の演算処理、即ち所望の温度に対する差分を求める演算処理を行う。
｜定着温度センサ１の温度検出値−所望の温度｜
｜定着温度センサ２の温度検出値−所望の温度｜
｜定着温度センサ３の温度検出値−所望の温度｜
｜定着温度センサ４の温度検出値−所望の温度｜
｜定着温度センサ５の温度検出値−所望の温度｜

この演算処理は、後述する実施例２，３においても同様に実行される。そして、演算結果が最も０に近い、即ち温度検出値が所望の温度に最も近い定着温度センサの場所にトナーパッチ像ＴＰが位置するように、用紙Ｓを搬送する位置を定着部８０の軸方向に変更する。このようにして、用紙Ｓの搬送位置を定着部８０の軸方向に変更してから、当該用紙Ｓを定着部８０に通す。

図９の例は、用紙Ｓの幅方向における中央の領域をトナーパッチ像ＴＰの基準形成領域とし、定着温度センサ４の温度検出値が所望の温度に最も近いと特定されたときに、定着温度センサ４の場所にトナーパッチ像ＴＰの形成領域が位置するように、用紙Ｓの搬送位置を定着部８０の軸方向（黒塗りの矢印で示す方向）に変更する例となっている。

この用紙Ｓの搬送位置を変更する際に、トナーパッチ像ＴＰの形成領域の用紙Ｓの幅方向における中心位置が、定着温度センサ４のほぼ中心になるようにするのが好ましい。本例の場合には、トナーパッチ像ＴＰのシアン（Ｃ）のパッチ列とブラック（Ｋ）のパッチ列の境界が、定着温度センサ４の中心にくるように、用紙Ｓの搬送位置の変更が行われている。

検出部２３０によるトナーパッチ像ＴＰの情報の検出にあたっては、トナーパッチ像ＴＰの基準形成領域が定着温度センサ４の場所になるように、用紙Ｓを定着部８０の軸方向に動かしてから、当該用紙Ｓを定着部８０に通すことになる。

実施例１の場合は、用紙Ｓを搬送する位置を定着部８０の軸方向に変更する必要があることから、図８の制御部２１０は、用紙Ｓの搬送位置を定着部８０の軸方向に変更する制御も行うことになる。この用紙Ｓの搬送位置の変更については、用紙Ｓが２次転写部６０を出てから定着部８０に入るまでの搬送経路中において実行できればよい。

一例として、定着部８０の上流側の搬送経路中に、図１０に示すように、前後の搬送ローラ３０１，３０２と、これら搬送ローラ３０１，３０２に掛け渡された無端状の搬送ベルト３０３とからなる搬送機構３００を、搬送方向と直交する方向において移動可能に設ける。そして、搬送機構３００を不図示のスライド機構によって移動（スライド）させることにより、用紙Ｓの搬送位置を定着部８０の軸方向に変更することができる。搬送機構３００としては、上面のサイズが少なくとも用紙Ｓの最大サイズに対応した大きさのものであればよい。

実施例１の具体的な処理の流れについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。この処理は、制御部２１０による制御の下に実行される。

トナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０の検出結果に基づいて画像形成条件を決定する制御を行うにあたって、先ず、定着温度検出部２２０により、定着部８０の軸方向における複数箇所の定着温度を検出する（ステップＳ１１）。

次に、定着温度検出部２２０の例えば５個の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値の各々について、先述した演算処理、即ち所望の温度に対する差分を求める演算処理を行う（ステップＳ１２）。次いで、定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値に基づく定着部８０の軸方向の温度分布に応じて、定着温度が所望の温度に最も近い場所を特定し、その特定した場所に検出部２３０の検出領域を設定する（ステップＳ１３）。

次に、画像形成部４０において、用紙Ｓの基準形成領域にトナーパッチ像ＴＰを形成する（ステップＳ１４）。次に、トナーパッチ像ＴＰが形成された用紙Ｓが定着部８０に入る前に、検出部２３０の検出領域の設定に対応して、定着温度が所望の温度になっている場所にトナーパッチ像ＴＰが位置するように、用紙Ｓを搬送する位置を定着部８０の軸方向に変更する（ステップＳ１５）。

次に、定着部８０の下流側に配置されたトナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０により、用紙Ｓに定着したトナーパッチ像ＴＰについての色や濃度等の情報を検出する（ステップＳ１６）。次いで、検出部２３０の検出結果を画像形成部４０の画像形成条件へフィードバックすることによって画像形成条件を決定する（ステップＳ１７）。

（実施例２）
図１２は、実施例２についての説明図である。実施例２でも実施例１と同様に、定着部８０の軸方向に設置した例えば５個の定着温度センサ２２１〜２２５によって軸方向の定着温度を検出する。そして、定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値に基づく定着部８０の軸方向の温度分布に応じて、定着温度が所望の温度に最も近い場所を特定し、その特定した場所に検出部２３０の検出領域を設定する。

また、実施例２では、検出部２３０の検出領域の設定に対応して、定着温度が所望の温度に最も近い場所にトナーパッチ像ＴＰが位置するように、用紙Ｓに形成するトナーパッチ像ＴＰの配置を定着部８０の軸方向に変更する。

用紙Ｓに形成するトナーパッチ像ＴＰの配置の変更は、画像形成部４０で扱うトナーパッチ像ＴＰの画像データを変更することによって実現できる。このトナーパッチ像ＴＰの配置の変更により、検出部２３０は、定着部８０の定着温度が所望の温度となる場所に位置するトナーパッチ像ＴＰを検出できることになる。

検出部２３０の検出領域の設定およびこれに対応するトナーパッチ像ＴＰの配置の変更にあたっては、５個の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値について、所望の温度に対する差分を求めるための、実施例１で説明した演算処理が行われる。

図１２の例は、用紙Ｓの幅方向における中央の領域をトナーパッチ像ＴＰの基準形成領域とし、定着温度センサ４の温度検出値が所望の温度に最も近いとしたとき、定着温度センサ４の場所にトナーパッチ像ＴＰの形成領域が位置するように、画像形成部４０で形成するトナーパッチ像ＴＰの配置を定着部８０の軸方向に変更する例となっている。

このトナーパッチ像ＴＰの配置を変更する際に、トナーパッチ像ＴＰの形成領域の用紙Ｓの幅方向における中心位置が、定着温度センサ４のほぼ中心になるようにするのが好ましい。本例の場合には、トナーパッチ像ＴＰのシアン（Ｃ）のパッチ列とブラック（Ｋ）のパッチ列の境界が、定着温度センサ４の中心にくるように、用紙Ｓ上におけるトナーパッチ像ＴＰの配置の変更が行われている。

実施例２の具体的な処理の流れについて、図１３のフローチャートを用いて説明する。この処理は、制御部２１０による制御の下に実行される。

トナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０の検出結果に基づいて画像形成条件を決定する制御を行うにあたって、先ず、定着温度検出部２２０により、定着部８０の軸方向における複数箇所の定着温度を検出する（ステップＳ２１）。

次に、定着温度検出部２２０の例えば５個の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値の各々について、所望の温度に対する差分を求める演算を行う（ステップＳ２２）。次いで、定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値に基づく定着部８０の軸方向の温度分布に応じて、定着温度が所望の温度に最も近い場所を特定し、その特定した場所に検出部２３０の検出領域を設定する（ステップＳ２３）。

次に、検出部２３０の検出領域の設定に対応して、定着温度が所望の温度に最も近い場所にトナーパッチ像ＴＰが位置するように、用紙Ｓに形成するトナーパッチ像ＴＰの配置（形成領域）を定着部８０の軸方向に変更する（ステップＳ２４）。次いで、画像形成部４０において、変更した形成領域にトナーパッチ像ＴＰを形成する（ステップＳ２５）。

次に、定着部８０の下流側に配置されたトナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０により、用紙Ｓに定着したトナーパッチ像ＴＰについての色や濃度等の情報を検出する（ステップＳ２６）。次いで、検出部２３０の検出結果を画像形成部４０の画像形成条件へフィードバックすることによって画像形成条件を決定する（ステップＳ２７）。

（実施例２の変形例）
なお、実施例２では、定着温度センサ４の温度検出値が所望の温度に最も近いとしたとき、定着温度センサ４の場所にトナーパッチ像ＴＰの形成領域が位置するように、トナーパッチ像ＴＰのパッチ列の配置を同じ方向に一様に変更する制御となっている。ただし、この制御は一例であり、これに限られるものではない。

例えば、定着部８０の定着温度が所望の温度に近い場所が２箇所、例えば定着温度センサ２の場所と定着温度センサ４の場所にあった場合には、両センサ２，４の場所にトナーパッチ像ＴＰのパッチ列が分散するように、画像形成部４０で形成されるトナーパッチ像ＴＰの配置を定着部８０の軸方向に変更する構成を採ることもできる。この例の場合、例えば図１４に示すように、シアン（Ｃ）のパッチ列が定着温度センサ２の場所に、ブラック（Ｋ）のパッチ列が定着温度センサ４の場所にそれぞれ位置するように配置変更を行うようにすればよい。

（実施例３）
実施例１，２では、定着温度検出部２２０の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値に基づいて、定着部８０の軸方向における用紙Ｓの配送位置またはトナーパッチ像ＴＰの形成位置および検出部２２０の検出領域を設定するようにしている。

これに対し、実施例３では、図１５に示すように、画像調整用パターン像であるトナーパッチ像ＴＰを用紙Ｓの全面に亘って形成する一方、トナー濃度センサ１２０を含む検出部２２０の検出領域のみを、定着温度が所望の温度に最も近い場所（領域）に設定する構成を採っている。この構成を採ることで、トナーの消費量が増えるものの、定着部８０の軸方向に温度ムラが生じたとしても、当該軸方向において用紙Ｓの配送位置を変更したり、トナーパッチ像ＴＰの形成位置を変更したりする処理が不要になるメリットがある。

実施例３の具体的な処理の流れについて、図１６のフローチャートを用いて説明する。この処理は、制御部２１０による制御の下に実行される。

トナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０の検出結果に基づいて画像形成条件を決定する制御を行うにあたって、先ず、定着温度検出部２２０により、定着部８０の軸方向における複数箇所の定着温度を検出する（ステップＳ３１）。

次に、定着温度検出部２２０の定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値の各々について、所望の温度に対する差分を求める演算を行う（ステップＳ３２）。次いで、定着温度センサ２２１〜２２５の温度検出値についての、定着部８０の軸方向の分布に応じて、定着温度が所望の温度に最も近い場所を特定し、その特定した場所に検出部２３０の検出領域を設定する（ステップＳ３３）。

次に、画像形成部４０において、用紙Ｓの全面に亘ってトナーパッチ像ＴＰを形成する（ステップＳ３４）。トナーパッチ像ＴＰが形成された用紙Ｓは、画像形成部４０から出力される。そして、定着部８０において、加圧及び加熱によって用紙Ｓに対するトナー像の定着が行われる。

次に、定着部８０の下流側に配置されたトナー濃度センサ１２０を含む検出部２３０により、用紙Ｓに定着したトナーパッチ像ＴＰについての色や濃度等の情報を検出する（ステップＳ３５）。次いで、検出部２３０の検出結果を画像形成部４０の画像形成条件へフィードバックすることによって画像形成条件を決定する（ステップＳ３６）。

なお、上記の実施の形態では、画像形成装置１として複写機に適用した場合を例に挙げて説明したが、この適用例に限られるものではない。すなわち、本発明は、プリンタ装置、ファクシミリ装置、印刷機、複合機など、静電気を用いて画像の形成を行う電子写真方式の画像形成装置全般に対して適用可能である。また、本発明は、給紙ユニットが別ユニットとして設けられ、高速で画像を形成することができるいわゆるプロダクションプリント機にも適用可能である。

１…画像形成装置、 １０…原稿搬送部、 ２０…用紙収納部、 ３０…画像読取部、４０…画像形成部、 ５０…中間転写ベルト、 ５１…１次転写部、 ６０…２次転写部、８０…定着部、 １１０，１２０…トナー濃度センサ、 ２００…制御系、２１０…制御部、 ２２０…定着温度検出部、 ２２１〜２２５…定着温度センサ、 ２３０…検出部、 ＴＰ…トナーパッチ像

Claims (5)

1. 画像調整用パターン像を用いて画像形成条件を決定する画像形成装置であって、
   用紙に定着した画像調整用パターン像の情報を検出する検出部と、
   用紙に前記画像調整用パターン像を定着する定着部の定着ローラの軸方向の温度を検出する複数のセンサを有する定着温度検出部と、
   前記定着温度検出部による温度検出値に基づいて、前記検出部が前記画像調整用パターン像の情報を検出する検出領域を、前記定着部の温度が所望の温度となる場所に設定し、前記検出部により当該検出領域で検出された情報を用いて前記画像形成条件を決定する制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出部は、前記用紙の搬送方向と直交する方向の全域に亘って画素が直線状に配置されたセンサを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御部は、前記定着温度検出部により検出された温度検出値に基づいて、前記用紙に形成される画像調整用パターン像の位置を前記定着ローラの軸方向に変位させるように制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記定着温度検出部により検出された温度検出値に基づいて、前記定着部に搬送される用紙の位置を前記定着ローラの軸方向に変位させるように制御する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記画像調整用パターン像は、前記用紙の全面に亘って形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。