(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画像の粒状性を測定し、画質を検出する画質検出装置において、
前記画像パターンおよび前記画像パターンが形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、
前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、
前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段と、
を備え、
前記画像パターンが中間調画像であり、前記中間調画像が、ドットの規則的な配列により形成されており、
走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１（空間周波数  ｆ１＝１／ｚ１）に関して、
ｚ１＜２５０  ［μｍ］
あるいは
ｆ１＞４  ［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
を満足するとともに、
前記スポット光の走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする画質検出装置。
【請求項２】
像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画像の粒状性を測定し、画質を検出する画質検出装置において、
前記画像パターンおよび前記画像パターンが形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、
前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、  前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段と、
を備え、
前記画像パターンが中間調画像であり、前記中間調画像が、ドットの規則的な配列により形成されており、
走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１（空間周波数  ｆ１＝１／ｚ１）に関して、
ｚ１＜２５０  ［μｍ］
あるいは
ｆ１＞４  ［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
を満足するとともに、
照射面における前記スポット光の単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離で定義されるビーム径の少なくとも走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする画質検出装置。
【請求項３】
像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画像の粒状性を測定し、画質を検出する画質検出装置において、
を検出する画質検出装置において、
前記画像パターンおよび前記画像パターンが形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、
前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、
前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段と、
を備え、
前記画像パターンが中間調画像であり、前記中間調画像が、ドットの規則的な配列により形成されており、
走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１（空間周波数  ｆ１＝１／ｚ１）に関して、
ｚ１＜２５０  ［μｍ］
あるいは
ｆ１＞４  ［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
を満足するとともに、
前記スポット光の走査方向における径寸法が１０００μｍ以下に設定されていることを特徴とする画質検出装置。
【請求項４】
前記受光手段より出力される受光量変動値を演算解析する演算手段と、
前記演算手段により演算解析された結果に基づいて画像形成条件を変更するための信号を生成する信号生成手段と、
をさらに備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項５】
前記演算手段は、時系列的な受光量変動値を画像の空間周波数特性に変換することを特徴とする請求項４記載の画質検出装置。
【請求項６】
前記演算手段は、演算された画像の空間周波数特性を視覚の空間周波数特性によって重み付けすることを特徴とする請求項４または５記載の画質検出装置。
【請求項７】
前記演算手段は、演算された画像の空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項８】
前記演算手段は、視覚の空間周波数特性によって重み付けすることにより演算された空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することを特徴とする請求項６記載の画質検出装置。
【請求項９】
前記走査手段は、前記像担持体表面を移動することにより走査することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項１０】
前記走査が該像担持体の移動方向と交差する方向であることを特徴とする請求項９記載の画質検出装置。
【請求項１１】
前記走査手段は、前記スポット位置の移動を伴って走査することを特徴とする請求項９または１０記載の画質検出装置。
【請求項１２】
前記走査手段は、単一の光源によるスポット光の照射位置を機械的に移動させることにより走査することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項１３】
前記走査手段は、空間配列された複数の光源の点灯及び消灯をシーケンシャルに走査することを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項１４】
前記発光手段から各走査部位への光搬送を行う光ファイバを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項１５】
各走査部位から前記受光手段への光搬送を行う光ファイバを備えていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画質検出装置。
【請求項１６】
請求項４ないし１５のいずれか１項に記載の画質検出装置と、
前記信号生成手段により生成された信号に基づいて画像形成条件を設定する制御手段と、
入力された画像情報に基づいて像担持体上に静電潜像を形成するための光書き込みを行う光書き込み手段と、
前記光書き込み手段によって書き込まれた静電潜像及び前記制御手段によって設定された画像形成条件に基づいて記録媒体上に可視画像を形成する画像形成手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
前記画質検出装置の投光手段と、前記光書き込み手段が同一の手段によって構成されていることを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記担持体が静電潜像担持体であり、当該静電潜像担持体を通常の作像時とは逆方向に移動させることを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記制御手段は、画像形成条件の制御では画質の劣化を抑制することができない場合には、前記画像形成手段を構成する部品および／または現像剤の交換を指示することを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームによって書き込みを行った場合の画質、特に画質の劣化を検出する画質検出装置、この画質検出装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置、特に、画像形成された画像の粒状性の検知および評価によって画像形成プロセスを制御可能な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
像担持体上に形成されたパッチパターンに対して比較的大きなスポット光（スポット径は数ミリメートル以上）を照射した時の反射光量を検知することによって、そのパッチパターンに付着しているトナー量を検知可能であることは広く知られている。そして、前記トナー量の検知結果に応じて静電潜像条件や現像条件などの画像形成条件を制御する方法も広く知られており、実際の商品においても適用されている。この検知方法を用いる場合には、階調パターンの各濃度パッチにおけるトナー付着量を検知することにより、そのときの画像形成条件における階調性並びにベタ濃度を知ることができる。そのため、もしこれらの値が規定範囲から外れている場合には、その結果に応じて適切な階調性を得るように、また、適切なベタ濃度になるように画像形成条件の制御を行って、前記階調性およびベタ濃度を修正することができる。
【０００３】
一方、画質を構成するものには、前記階調性およびベタ濃度だけでなくその他の多くの要素があることが知られている。その中でも特に画質を大きく左右してしまう要素として「粒状性（人間の視覚に訴える画像ざらつき感）」が挙げられる。電子写真プロセスにおける高画質化実現のためには、この粒状性を低い状態で維持する技術が必須となっている。この粒状性は初期的な画像形成条件によって決定されるところも大きいが、それに加えて経持的に変化（悪化）してしまうことが知られている。この経時変化の原因としては、温湿度などの環境変動に起因するものもあれば、現像剤や感光体などの劣化に起因するものもある。したがって、経持に渡って高画質の画像を維持し続けるためには、何らかの手段により粒状性もしくは粒状性と強い相関のある画質を検知し、その検知結果に基づいて画像形成条件を変更することが必要である。
【０００４】
しかし、粒状性に注目して画質検知を行えるような手段に関してはこれまでに報告がなされていない。粒状性は画像の形成されている平面空間における濃度ムラであり、人間の視覚特性を考慮した場合には
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラにより粒状性が決定され、特に、
約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
をピークとして
約０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数を有する濃度ムラが、特に問題となる。
【０００５】
したがって、このような人間の視覚特性に関連のある粒状性情報を得るには、前述の空間周波数で存在する濃度ムラを検出する手段と、この手段によって検出された濃度ムラ信号を空間周波数特性に変換する手段とが必要となる。
【０００６】
一方、パッチパターン内の微細な濃度ムラを検出する手段として、特開平６−２７７７６号公報に開示された発明が公知である。この発明は、パッチパターンの広い領域に照明光を照射し、そこからの反射光を高解像度のＣＣＤによって読み取り、読み取ったパッチパターンからの反射光に基づいて微細な画像欠陥に関わる信号を得ようとしている。また、特開平６−２７７７６号公報開示の発明においては、演算処理過程で空間伝達関数（ＭＴＦ）を演算する工程を備えてはいるが、この演算においては画像ムラの空間周波数特性に関わる情報を得ることができないために粒状性もしくは粒状性と大きな相関のある情報を得ることができない。さらに、この公知例では、「転写中抜け」といった微細な異常画像の検出あるいは鮮鋭性の検出に基づいて画像形成条件を制御するようにはしているが、粒状性を考慮して画像形成条件を制御しているわけでない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来例においては、トナーの粒状性を考慮して画像形成条件を制御するように構成されていないので、粒状性が悪化した場合に対処することができない。すなわち、従来はこのような画質検知の手段及び制御による画質の復元手段が存在しなかったために、開発段階で画質が劣化すると予め予測されたある稼動時間に到達した時に現像剤や感光体などは必然的に交換される必要があり、この交換時期は安全率を見て短めの設定とせざるを得なかった。しかし、実際にはユーザによって稼動条件は異なり、それに応じて画質を保証できる現像剤や感光体などの交換時期は大きく異なるはずである。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、画質劣化の要因である粒状性の劣化を検出することができる画質検出装置を提供することにある。
【０００９】
また、他の目的は、粒状性に代表される画像ムラを検出し、この検出結果に基づいて画像形成条件を制御することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、像担持体上に形成された所定の画像パターンに基づいて画像の粒状性を測定し、画質を検出する画質検出装置において、前記画像パターンおよび前記画像パターンが形成されている前記像担持体に対してスポット光を照射する発光手段と、前記画像パターンを前記スポット光により走査させる走査手段と、前記走査手段による走査過程で前記画像パターンおよび前記像担持体を介して反射もしくは透過する光量を検知する受光手段とを備え、前記画像パターンが中間調画像であり、前記中間調画像が、ドットの規則的な配列により形成されており、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１（空間周波数  ｆ１＝１／ｚ１）に関して、
ｚ１＜２５０  ［μｍ］
あるいは
ｆ１＞４  ［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
を満足するとともに、前記スポット光の走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする。
【００１２】
前記目的を達成するため第２の手段は、前記第１の手段における径寸法に代えて、照射面における該スポット光の単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離で定義されるビーム径の少なくとも走査方向における径寸法が、人間の視覚感度が最大となる空間周波数の逆数以下に設定されていることを特徴とする。
【００１３】
第３の手段は、前記第１の手段における径寸法に代えて、スポット径の径寸法が１０００μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
これらの各手段のように構成すると、粒状性を決定する空間周波数領域での濃度ムラを画質検出装置によって検出可能であるため、画質を大きく支配してしまう粒状性に関わる情報が得られ、その結果に基づいて適切な画像形成条件を決定できる。従来はこのような画質検知の手段及び制御による画質の復元手段が存在しなかったために、開発段階で画質が劣化すると予め予測されたある稼動時間に到達した時に現像剤や感光体などは必然的に交換される必要があり、この交換時期は安全率を見て短めの設定とせざるを得なかった。しかし、実際にはユーザによって稼動条件は異なり、それに応じて画質を保証できる現像剤や感光体などの交換時期は大きく異なるはずである。そこで本発明のように画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができれば、交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方が可能になる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体の交換時期を大幅に遅らせることが可能となる。その結果、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れた画像形成装置を実現できる。
さらに、このように中間調画像で画質検知を行うことにより、感度の高い画質検知を行える。ベタ画像などの非常に高濃度の画像に関しては粒状性が出現し難いため、画像形成条件を反映した粒状性等の画質検知は困難である。
加えて、中間調画像を、ドットの規則的な配列により形成することによって画質検知に適した理想的且つ均一な中間調画像の静電潜像を形成することができる。この時、走査方向におけるドット配列の繰り返しによる濃度ムラが空間周波数特性として出現し、画質検知時のノイズとなる可能性が生じるが、前記条件式が成立するようなパターンとすることによって前記ノイズを回避することが可能である。このような中間調画像を利用することにより、非常に感度の良い画質検知を行うことができる。
【００１５】
また、このように径寸法を設定すると、スポット光の面積が小さいために、必要な検知パターンの面積も小さくすることができ、検知パターン作像に伴うトナーの消費量を大幅に低減することも可能である。
【００１６】
第４の手段は、第１ないし第３の手段において、前記受光手段より出力される受光量変動値を演算解析する演算手段と、前記演算手段により演算解析された結果に基づいて画像形成条件を変更するための信号を生成する信号生成手段とをさらに備えていることを特徴とする。
【００１７】
第５の手段は、第３の手段において、前記演算手段は、時系列的な受光量変動値を画像の空間周波数特性に変換することを特徴とする。
【００１８】
この第４および第５の手段では、画質を大きく支配してしまう粒状性に関わる正確な情報が得られ、その結果に基づいて適切な画像形成条件を決定することができる。
【００１９】
第６の手段は、第４または第５の手段において、演算手段が演算された画像の空間周波数特性を視覚の空間周波数特性によって重み付けすることを特徴とする。このように構成すると、演算過程で人間の視覚の空間周波数特性による重み付けを行うため、プリントされた画像を人間が目視した時に感じる画像のざらつき感と非常に強い相関をもった画質情報を得ることができる。これにより、誤動作無く非常に理想的な画像形成条件の制御を行うことが可能となる。
【００２０】
第７の手段は、第４ないし第６の手段において、演算手段が、演算された画像の空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することを特徴とする。
【００２１】
第８の手段は、第６の手段において、演算手段が、視覚の空間周波数特性によって重み付けすることにより演算された空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することを特徴とする。
【００２２】
この第７または第８の手段では、適当な空間周波数区間での積分演算を行うことにより、あるいは、視覚の空間周波数特性によって重み付けすることにより演算された空間周波数特性を適当な空間周波数区間で積分することにより、特定の空間周波数情報のみから画質を判断するのではなく、視覚に訴える空間周波数領域全てを考慮することができるため、プリントされた画像を人間が目視した時に感じる画像のざらつき感と非常に強い相関をもった画質情報を得ることができる。これにより、誤動作無く非常に理想的な画像形成条件の制御を行うことができる。
【００３０】
第９の手段は、第１ないし第３の手段において、前記像担持体表面を移動することにより走査することを特徴とする。このように構成すると、画像形成過程において像担持体は必然的に移動するものであるから、スポット光の走査を行うことに関して特に付加的な手段を必要とせず、最も簡易な構成とすることができる。
【００３１】
第１０の手段は、第９の手段において、前記走査が該像担持体の移動方向と交差する方向であることを特徴とする。このように構成すると、画像幅方向に関して広範囲の画質情報を得ることができるため、局所的な異状画像による画質検知エラーを回避することができる。もしくは、画質情報に加えてスジ等の局所的な異状画像を検知することも可能である。
【００３２】
第１１の手段は、第９または第１０の手段において、前記スポット位置の移動を伴って走査することを特徴とする。このように構成すると、スポット位置を任意の方向に走査することが可能なため、濃度ムラに関して方向性があるような場合には非常に有効である。また、該受光手段や増幅器などの能力的な制約から十分に遅い走査速度が要求される場合や、像形成手段の駆動系に起因するバンディングの効果を取り除きたい場合にも有効である。
【００３３】
第１２の手段は、第９ないし第１１の手段において、単一の光源によるスポット光の照射位置を機械的に移動させて前記走査を実行することを特徴とする。
【００３４】
このように構成すると、１つの光源のみでも、スポット位置の変更手段として利用する場合には非常に広範囲の移動を容易とし、またスポット光の走査を行う場合には連続的且つ滑らかな走査により高精度の画質検知が可能とある。
【００３５】
第１３の手段は、第９ないし第１１の手段において、空間配列された複数の光源の点灯及び消灯をシーケンシャルに行って前記走査を実行することを特徴とする。このように構成すると、駆動機構を持たずにコンパクトな構成でスポット位置の変更及びスポット光の走査を行うことができる。
【００３６】
第１４の手段は、第１ないし第３の手段において、発光手段から各走査部位への光搬送を光ファイバによって行うことを特徴とする。このように構成すると、１つの発光素子による投光を容易に複数の箇所に分岐し誘導することができ、新たな光源を用意することなく、安価かつ省スペースな構成にて広範囲での画質検知が可能となる。
【００３７】
第１５の手段は、第１ないし第３の手段において、各走査部位から受光手段への光搬送を光ファイバによって行うことを特徴とする。このように構成すると、複数の個所から受光を容易に１つの受光素子に誘導し集合させることが可能となる。
【００３８】
第１６の手段は、第４ないし第１５の画質検出装置と、前記信号生成手段により生成された信号に基づいて画像形成条件を設定する制御手段と、像担持体上に静電潜像を形成するための光書き込みを行う光書き込み手段と、前記光書き込み手段によって書き込まれた静電潜像及び前記制御手段によって設定された画像形成条件に基づいて記録媒体上に可視画像を形成する画像形成手段とを備えていることを特徴とする。
【００３９】
このように構成すると、第４ないし第１５の手段に係る画質検出装置の検出結果に基づいて画像の粒状性を考慮した画像形成が可能になる。また、制御手段により画像の粒状性を考慮して画像形成プロセスを制御することから、画質の低下を抑制することができる。
【００４０】
第１７の手段は、第１６の手段において、前記画質検出装置の投光手段と前光書き込み手段を同一の手段によって構成したことを特徴とする。このように構成すると、画質検出装置の投光手段と光書き込み手段とが兼用でき、その分の構成が簡単になる。
【００４１】
第１８の手段は、第１７の手段において前記担持体が静電潜像担持体であり、当該静電潜像担持体を通常の作像時とは逆方向に移動させることを特徴とする。
【００４２】
現像工程の終了した潜像担時体上の画像を、通常の作像方向に移動させることで書き込み露光部に搬送させるためには、転写部にて転写体に画像が転写しないようにバイアスを印加したり転写体を潜像担時体から離間させたりする必要があり、さらに潜像担持体に接触しているクリーナの離間などが必要となる。しかし、本手段のように潜像担持体を逆方向に移動させると、複雑な手続きを踏まずに、現像された画像を書き込み露光部に誘導することが可能となる。しかも、画質検出装置の投光手段と光書き込み手段とが兼用されるので、画質検出のための構成が複雑化することもない。
【００４３】
第１９の手段は、第１７の手段において、制御手段は、画像形成条件の制御では画質の劣化を抑制することができない場合には、前記画像形成手段を構成する部品および／または現像剤の交換を指示することを特徴とする。すなわち、本手段によれば、作像条件の制御のみでは画質維持が困難であると判断された場合には、現像剤や感光体などの交換によって復元することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００４９】
１．第１の実施形態
１．１  全体構成
図１は本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図、図２は全体を示す図である。
【００５０】
図２において、本実施形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置ＭＦＰの略中央に画像形成部１が配置され、この画像形成部１のすぐ下方には給紙部２が配置され、給紙部２には各段に給紙トレイ２１が設けられている。また、画像形成部１の上方には、原稿を読み取る読み取り部３が配設されている。画像形成部１の用紙搬送方向下流側（図示左側）には排紙収納部、所謂排紙トレイ４が設けられ、排紙された画像形成済みの記録紙が積載される。
【００５１】
画像形成部１では、図１に示すように無端状のベルトからなる中間転写ベルト５の上方に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の複数の作像部６が並置されている。各々の作像部６では、各色毎に設けられたドラム状の感光体（感光体ドラム）６１の外周に沿って、帯電装置６２、露光部６５、現像装置６３、クリーニング装置６４などが配置されている。帯電装置６２は、感光体６１の表面に帯電処理を行い、露光部６５では、画像情報を感光体６１表面にレーザ光で照射する露光装置７からのレーザ光が照射される。現像装置６３は、感光体６１の表面に露光されて形成された静電潜像をトナー現像して可視化し、クリーニング装置６４は転写後に感光体６１の表面に残留したトナーを除去回収する。
【００５２】
作像プロセスとしては、中間転写ベルト５上に各色毎の画像が作像され、中間転写ベルト５上に４色が重畳されて１つのカラー画像が形成される。その際、最初に、イエロー（Ｙ）の作像部で、イエロー（Ｙ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５に１次転写装置６６によって転写する。次に、マゼンタ（Ｍ）の作像部で、マゼンタのトナーを現像し、中間転写ベルト５に転写する。次に、シアン（Ｃ）の作像部で、シアンのトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、最後に、ブラック（Ｋ）のトナーを現像し、中間転写ベルト５上に転写し、４色が重畳されたフルカラーのトナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト５上に転写された４色のトナー像は、給紙部２から給紙されてきた記録紙２０に２次転写装置５１で転写され、定着装置８によって定着された後、排紙ローラ４１によって排紙トレイ４に排紙され、あるいは両面装置９に搬送される。両面印刷時は、搬送経路は分岐部９１で分岐され、両面装置９を経由して、記録紙２０は反転される。そして、レジストローラ２３で用紙のスキューが補正され、表面への画像形成動作と同様にして裏面への画像形成動作が行われる。一方、フルカラーのトナー像が転写された後、中間転写ベルト５の表面に残留したトナーはクリーニング装置５２によって除去回収される。なお、符号９２は両面装置９からの反転排紙経路である。また、図１では、各部の符号の後ろに色を表すＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付けて各色の作像部を区別している。
【００５３】
給紙部２は、給紙トレイ２１に未使用の記録紙２０が収容されており、最上位の記録紙２０がピックアップローラ２５に当接する位置まで、一端が給紙トレイ２１の底部に揺動可能に支持された底板２４の他端を上昇させる。そして、給紙ローラ２６の回転により、最上位の記録紙２０はピックアップローラ２５によって給紙トレイ２１から引き出され、給紙ローラ２６によって縦搬送路２７を介してレジストローラ２３側へと搬送される。レジストローラ２３は記録紙２０の搬送を一時止め、中間転写ベルト５上のトナー像と記録紙２０の先端との位置関係が所定の位置になるよう、タイミングをとって記録紙２０を送り出す。レジストローラ２３は前記縦搬送路２７からの記録紙２０の他に、手差しトレイ８４から搬送されてくる記録紙２０に対しても同様に機能する。なお、図２中、符号８１は分岐爪、符号８２は排紙トレイであり、縦搬送路２７の下流側でジャムが生じたときに分岐爪８１が作動して排紙トレイ８２に用紙を導出する機能を有する。
【００５４】
読み取り部３では、コンタクトガラス３１上に載置される原稿（不図示）の読み取り走査を行うために、原稿照明用光源とミラーを搭載した第１および第２の走行体３２、３３が往復移動する。この走行体３２、３３により走査された画像情報は、レンズ３４によって後方に設置されているＣＣＤ３５の結像面に集光され、ＣＣＤ３５によって画像信号として読み込まれる。この読み込まれた画像信号は、デジタル化され画像処理される。そして、画像処理された信号に基づいて、露光装置７内のレーザダイオードＬＤ（不図示）の発光により感光体６１の表面に光書き込みが行われ、静電潜像が形成される。ＬＤからの光信号は、公知のポリゴンミラーやレンズを介して感光体６１に至る。また読み取り部３の上部には、原稿を自動的にコンタクトガラス上に搬送する自動原稿搬送装置３６が取り付けられている。
【００５５】
なお、本実施形態に係るカラー画像形成装置は、前述のように光走査して原稿を読み取り、デジタル化して用紙に複写する、いわゆるデジタルカラー複写機としての機能の他に、図示せぬ制御装置により原稿の画像情報を遠隔地と授受するファクシミリの機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するいわゆるプリンタの機能を有する多機能の画像形成装置である。どの機能によって形成された画像も同様の画像形成プロセスによって記録紙２０上に画像が形成され、すべて１つの排紙トレイ４に排紙され、収納される。画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を自動的に行うことができるために、現像剤や感光体などを即座に交換する必要が無く、現像剤や感光体などの寿命を極限まで長くすることができる。
【００５６】
１．２  画質
図３及び図４は６００ｄｐｉ書き込み系を有する前記図１及び図２の画像形成装置によって記録媒体２０上に形成された網点画像（１つの網点の大きさは「２ピクセル×２ピクセル」）の拡大写真（記載上の都合により便宜上、写真撮影時に２値化処理を施している）であり、図３は初期の画像ＰＴ１を、図４はある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像ＰＴ２を示す。図３に示すように初期的には均一であったハーフトーン画像ＰＴ１が、長期の作像過程における現像剤や感光体の劣化などの諸要素により、ざらつき感のあるハーフトーン画像ＰＴ２となってしまっている。このようなざらつき感は微細な濃度ムラの空間周波数特性として数値化することができ、例えば「粒状度」といった特性値として表現される。
【００５７】
すなわち粒状度の高い（粒状性の悪い）画像はざらつき感の大きな画像を示し、粒状度の低い（粒状性の良い）画像はざらつき感の少ない均一な画像を示す。しかし、濃度ムラの全てが視覚に訴えるざらつき感となる訳ではなく、プリント画像の画質に関しては人間が目視した時にざらつき感を感じなければ良い。濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を図５に示す。このように、人間の視覚により濃度ムラを感じる空間周波数は、前述のように約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］をピークとして
０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜約１０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］
の範囲の空間周波数領域に限定されることが知られている。
【００５８】
１．３  画質測定装置
図６は画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成を示す図である。同図において、画質測定装置１００は、光反射型センサ（フォトリフレクタ）１１０と、この光反射型センサ１１０からの電気信号を増幅する増幅回路１２０と、この増幅回路１２０によって増幅された信号に基づいて所定の演算処理を行う演算手段としての演算回路１３０と、この演算回路１３０からの演算出力に基づいて光書き込み制御のための信号を生成する信号生成手段としての信号生成回路１４０とからなる。前記光反射型センサ１１０は、光源としてのＬＥＤ（発光ダイオード）１０１と、ＬＥＤ１０１からの出射光を所定のビーム径の光ビームに集光する集光レンズ１０２と、像担持体１５０上の画像パターン１５１からの反射光を受光して電気信号に変換する光電変換素子１０３と、光電変換素子１０３の結像面に前記画像パターン１５１からの反射光を結像させる結像レンズ１０４とからなる。光反射型センサ１１０は、図７の走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図から分かるように照射ビーム径を絞ってスポット光ＳＰとした光反射型センサを用いる。
【００５９】
光反射型センサ１１０は、ＬＥＤ１０１からなる光源からの照射ビームを集光レンズ１０２によって集光し、像担持体１５０上に形成された画像パターン１５１面における円形ビーム径がおおよそ４００［μｍ］になるようにしている。ここから反射する光はフォトダイオードなどの光電変換素子１０３によって検出され、画像パターン１５１内のトナー粒子１５２の付着ムラは光電変換素子１０３へ入射する光量変動として捕らえることができる。
【００６０】
トナー付着量に応じた光量変動を捕らえる方法としては、トナー粒子と像担持体表面における正反射特性もしくは乱反射特性の違いによって検出する方法や、トナー粒子と像担持体表面の反射分光特性の違いによって検出する方法などがあり、これらを組み合わせることでより感度の高い検出を行うこともできる。正反射特性もしくは乱反射特性の違いを利用する場合には、一般にトナー像は乱反射特性が強いことから、像担持体１５０表面は光沢度が高く正反射特性の強い材質とするのが好ましい。また、反射分光特性の違いによって検出する場合には、トナー粒子５２の反射分光特性と像担持体１５０表面の反射分光特性とが大きく異なる光源波長を用いることが好ましい。図６の測定装置は、８７０［ｎｍ］の発光波長を有するＬＥＤ１０１を用い、トナー粒子１５２と像担持体１５０表面との乱反射特性の違いを利用した検知方法を実施する例である。ビーム径に関しては図５に示したような人間の視覚の空間周波数特性において最も感度の高い約１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の濃度ムラが検知できるように、少なくともスポット光ＳＰの走査方向に関するビーム径（図７のｄ１）は１［ｍｍ］以下とする必要がある。このビーム径ｄ１は、図５における空間周波数が最大となる値１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の逆数である１［ｍｍ］から導かれ、この実施形態では、ビーム径（ｄ１）は、およそ４００［μｍ］としている。前記ビーム径ｄ１は、ビーム照射面における前記スポット光ＳＰの単位面積当たりのパワーが最大値の１／ｅに低下する光ビームの両側の点の間の距離でここでは定義している。
【００６１】
図８は図６の光反射型センサ１１０を現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。この例では、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向の中央部付近に光反射型センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを固定して設置してある。スポット光ＳＰによる感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上の画像の走査は感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転駆動によってなされ、図３または図４に示したような画像ＰＴ１，ＰＴ２を用紙搬送方向（図においては長手方向）に走査したときの反射光の出力を検出する。この反射光の前記増幅回路２０からの光量（電圧）変動の状態を図９に示す。このときのスポット光ＳＰの走査条件は、走査速度が２００［ｍｍ／ｓ］、走査距離が約１１［ｍｍ］、データのサンプリング周期が７５［μｓ］、すなわち、画像上でのサンプリング間隔は約１５［μｍ］ピッチであり、平均処理工程などを含まない１回の走査のみである。なお、図９の光量平均値を求めることによってパターンに付着するトナー粒子１５２の平均付着量を算出することもできる。
【００６２】
１．４  制御
１．４．１  ノイズ量の算出
図９に示した時間をパラメータとして光量を出力する出力状態のままでは、画像濃度ムラの空間周波数特性が読み取れないため、前記演算回路１３０によって空間周波数特性を算出する。空間周波数特性の算出においては、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）等の公知の手法を適用するのが処理速度的にも好ましい。高速フーリエ変換による変換結果を図１０に示す。なお、図１０の６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］に見られるピークは図３および図４のドットパターンの繰り返し周波数によるものである。
【００６３】
図５から分かるように視覚特性は１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数をもつ濃度ムラに非常に敏感であることから、例えば図１０における１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近のノイズ量を比較することにより、図４に示したパターン（画像ＰＴ２）の図３のパターン（画像ＰＴ１）に対する画質低下度を知ることができる。このように画質の低下が検知された場合には、適切な画像形成条件の制御を促すよう図６の測定装置における信号生成回路４０により信号の生成を行う。この信号を受けて、図６に示した画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮによって画像形成条件を自動的に制御し、可能な限り正常な画質に復元できるような自動制御を行う。画像の形成条件の変更としては、例えば現像条件に関しては、
▲１▼現像ローラの回転速度を高める。
【００６４】
▲２▼現像ローラと感光体とのギャップとを狭める。
【００６５】
▲３▼現像ローラ上の現像剤量を規制するドクタブレードと現像ローラとのギャップを広げる。
【００６６】
▲４▼現像ローラに印加する直流バイアス成分の絶対値を小さくして、現像ローラ電位と感光体画像部電位との差を小さくする。
【００６７】
▲５▼現像ローラに印加する交番バイアス成分の電圧振幅や振動数を大きくする（但し交番バイアスが重畳されている場合）。
【００６８】
▲６▼現像剤のトナー濃度を高くする。
【００６９】
▲７▼現像剤中の劣化したトナーを強制的に消費して新しいトナーを補給する。
【００７０】
などといった個々の制御もしくはこれらの適当な組み合わせによって行うことができる。また、転写条件においては、
▲１▼転写バイアスを最適化する。
【００７１】
▲２▼転写工程において対向している像担持体間の速度差を最適化する。
【００７２】
などによっても画質の回復が可能となる場合もある。
【００７３】
自動制御のみでは画質の復元が不可能と判断された場合には、制御回路ＣＯＮは、図示しない表示装置に現像剤や感光体等のパーツの交換を指示し、前記パーツの交換を促す。これらの手続きにより現像剤や感光体などの寿命を最大限に延ばすことができる。また、最低限必要なパターンの大きさが、約１［ｍｍ］×約１０［ｍｍ］程度であるため、パターン画像形成によって消費されてしまうトナー量も最小レベルに抑えることができる。
【００７４】
なお、図８の例では感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ表面の画質を検知するようにスポット光ＳＰが照射されているが、中間転写ベルト５や記録媒体２０に形成された画像に対してスポット光ＳＰを照射するように構成しても良いことは言うまでもない。また、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ上にスポット光ＳＰを照射する際にはスポット光ＳＰ自身による静電潜像の破壊に起因した画質低下を防ぐために、スポット光ＳＰの波長と感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの分光感度波長領域とは異なっていることが好ましい。
【００７５】
１．４．２  視覚ノイズ量の算出
図１０の空間周波数特性を得た後に、前記演算回路１３０によって前記空間周波数特性に対して図５に示した視覚空間周波数特性の重み付けを行い、視覚ノイズ量を求める。図１１は、この視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図で、演算回路１３０の視覚ノイズ量の出力状態を示している。この重み付けは図１０の特性に対して図５の特性を乗算することによって行う。この演算により、視覚に訴える空間周波数特性のみを抽出することができるため、狙いとする画質の検知が容易に行える。また、本実施形態では６［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近に出現していた画像パターン構造による信号分を除去することが可能となるので、注目している画質に関係のない情報を除去することもできる。このように画質に関係のない情報を除去することができると、誤検知の発生をほとんどなくすことができる。
【００７６】
１．４．３  視覚ノイズの総量
図１１に示した視覚ノイズ量を演算回路１３０を用いて０．２［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］〜４［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］の空間周波数領域に関して積分すると、図１２に示すように視覚ノイズの総量が算出される。この値により視覚に訴えるほぼ全ての空間周波数領域において総合的な画質変化を知ることができる。
【００７７】
１．４．４  処理手順
図１３は図８に示したように各色感光体６１上に形成された画質を検知できるような画像形成装置ＭＦＰに関して、画質測定装置１００が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。説明を簡略にするために、４つある感光体ステーションのうち１つのみを取り上げた場合に関して説明する。なお、この制御は画質検知装置１００の信号生成回路１４０からの出力信号に基づいて画像形成装置ＭＦＰの制御回路ＣＯＮのＣＰＵが実行する。ＣＰＵは、図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに基づいて図示しないＲＡＭをワークエリアとして使用しながら以下の処理を実行する。
【００７８】
図８において、あるタイミングでプロコン開始命令信号が生成される。このタイミングとは、例えば画像形成装置ＭＦＰの電源投入時の立ち上げ時や、プリントされたカウンタ情報などに基づいて適当（任意）に設定される。プロコン開始命令を受けて、感光体６１上に検知用の画像パターン（特定のハーフトーン画像）５１を作像する（ステップＳ１）。ＬＥＤ１で発光した光束を画像パターン１５１に当て、反射光を光電変換素子１０３に導いて検知し、光電変換素子１０３の受光量変動が電圧に変換され、増幅されて出力される（ステップＳ２）。このときの出力電圧を図１４に示す。図１４には、画像形成装置ＭＦＰの出荷直後の出力状態（出荷時）と、長期間画像形成装置ＭＦＰが使用された結果、現像剤等が劣化した時の出力状態（状態α）とを比較して示している。
【００７９】
一方、光電変換素子１０３の出力電圧（センサ出力電圧）と実際のトナー付着量との間には図１５に示すような電圧とトナー付着量との関係があるので、この変換テーブルＴ１を参照して電圧変動をトナー付着量の変動に変換することによりトナー付着量変動信号（図１６）を得る（ステップＳ３）。出荷時及び状態αでのトナー付着量平均値をそれぞれＤ０及びＤとすると、これらの差分ΔＤは平均トナー付着量の変動分を示す（ステップＳ９，Ｓ１０）。
【００８０】
そして、トナー付着量変動信号Ｘ（ｘ）に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し（ステップＳ４）、その結果得られる変換信号Ｙ（ｆ）（これは複素数）の絶対値を演算することにより図１７に示すようなパワースペクトルＡ（ｆ）を得る（ステップＳ５）。このパワースペクトルを空間周波数の視覚特性（図５）により重み付けを行い（図１８−ステップＳ６）、特定の空間周波数区間（例えば、０．１［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以上５．０［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］以下の区間）での積分を行うと、粒状性指標Ｃを得る（図１９−ステップＳ７）。そして、出荷時の粒状性指標Ｃ０と状態αでの粒状性指標Ｃとの差分ΔＣを求める（ステップＳ８）。この差分ΔＣが粒状性の変動分を表す。ここまでで得られたΔＤ及びΔＣがマシンの仕様値範囲内であれば、特別な制御を施すことなくプリント動作を実行する（ステップＳ１１，ステップＳ１４）。しかし、これらが仕様値範囲外の場合は、例えば現像条件を変更することにより制御を行う。
【００８１】
現像条件の制御手続きを以下に説明する。
図２０は検知対象としている画像パターンに関して、出荷時状態において、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとがどのように変化するかを示す図である。現像バイアスの増加に伴って平均トナー付着量は増加するが同時に粒状性も大きくなってしまい、また、現像ローラ線速増加に伴って平均トナー付着量が増加するが粒状性は小さくなることが示されている。すなわち、この関係は、現像バイアスと現像ローラ回転速度を適当に制御することにより、平均トナー付着量と粒状性とを独立に任意に制御できることを示している。
【００８２】
例えばこの実施形態に係る画像形成装置ＭＦＰの場合、出荷時には現像バイアス３６０［Ｖ］、現像ローラ線速比１．６に設定されている。画像形成装置ＭＦＰを使用し続け、現像剤劣化等が生じた結果、現像バイアス３６０［Ｖ］及び現像ローラ線速比１．６のままでは図２１の「状態α１」で示される粒状性指標及び平均トナー付着量になったとする。このような場合には、図２０の現像条件制御テーブルＴ２を参照し、平均トナー付着量が少なくなったので現像バイアスを高くし（工程ａ１）、「状態β１」に移行させる（ステップＳ１２）。この時点で現像バイアスは３６０［Ｖ］から４００［Ｖ］に変更された。次に、現像ローラ線速を１．６から２．０に変更することにより（工程ｂ１−ステップＳ１３）、出荷時の状態に復元することができた。
【００８３】
このように現像バイアスと現像ローラ線速との両者を現像条件制御テーブルＴ２を参照して適当に調整することにより、現像剤劣化等により変動してしまった粒状性及び平均トナー付着量を出荷時状態に復元することが可能である。尚、「状態α１」からの画質復元の手順は、図２２に示すように工程ａ１’及び工程ｂ１’を経由しても良いことは言うまでもない。また、図２２のような「状態α２」からの画質復元に関しては、例えば工程ａ２及び工程ｂ２を経由することで実現できる。
【００８４】
１．５  画質検知用パターン
画質を検知するためのパターンは前述の図３に示すようなパターン以外に図２３ないし図３０に示すようなパターンを使用することができる。図３のような画像パターン以外の画質検知用パターンの例を示す。
【００８５】
図２３は図３に示した画像パターンを模式的に示したものであり、ドットの最小単位は６００ｄｐｉの２ピクセル×２ピクセルから構成されている。図２３において、スポット光ＳＰの走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１はおよそ１７０［μｍ］（空間周波数ｆ１はおよそ５．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］）であり、前述のように４００［μｍ］程度のビーム径を有するスポット光ＳＰによって走査を行った場合には、図１０のように５．９［ｃｙｃｌｅ／ｍｍ］付近の空間周波数にスペクトルが現れる。この画像パターンそのものに起因するスペクトルが画質検知信号検知領域と重複してしまうのを避けるためには、走査方向におけるドット配列の繰り返し周期ｚ１は２５０［μｍ］よりも小さく、好ましくは２００［μｍ］よりも小さくする必要がある。よってｚ１＝１７０［μｍ］である図２３のパターンは画質検知性に適したパターンである。
【００８６】
ｚ１＝１７０［μｍ］となる図２３以外のパターン例として図２４（網点ディザ）、図２５（万線ディザ）、及び図２６（万線ディザ）などが挙げられる。また、ドット配列の繰り返し周期が定義できない図２７（万線ディザ）や図２８（ランダムディザ）も挙げられ、これらのパターンに関しては図１０のように画像パターンそのものに起因するスペクトルが現れない。図２４や図２７の様なパターンを利用する場合に関して、走査方向と直行する方向におけるビーム径ｄ２が数１０［μｍ］程度に小さい時には走査する位置によって画質情報が得られる場合と得られない場合とがある（図２９、図３０）。よって、図２４や図２７の様なパターンを利用する場合には、走査方向と直行する方向におけるビーム径ｄ２を十分に大きくしておくことが好ましい。
【００８７】
図２３ないし図２８に挙げられたパターンのいずれもが、前述の手段を利用して、良好な画質検知を行うことができるパターンである。こういった複数のパターンによって画質を検知し、パターンに依存した画質特性を知ることにより、その作像装置を構成する複数の作像条件の中から画質低下に大きく寄与している条件を絞り込むことも可能となり、画質制御ルーチンを高速で行うことができる。
【００８８】
なお、これまでに説明した例では、図８に示したように画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向における中央部に固定設置してあったために、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの中央部の画質のみしか検知できなかった。これに対して、図示しない画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを平行させる平行移動手段を設ければ、画質センサ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋを感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの回転軸方向に平行移動させることが可能となり、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの中央部のみならず、両端部もしくは任意の場所における画質検知が可能となる。その結果、広範囲における画質の検知が可能なため、局所的ではなく総合的な画質評価が可能となる。
【００８９】
また、感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの駆動を止めて、この平行移動手段によりスポット光ＳＰの走査を行うことにより、像担持体の移動方向と交差（ここでは直交）する方向に関する濃度ムラを検知することも可能である。特に、異常画像として発生し易いいわゆる縦スジ（像担持体の傷やクリーニングブレードの欠陥等によって発生し、像担持体の移動方向に長い線状の画像欠陥のことで、像担持体の移動方向と直交する方向に複数本出現する場合も有る）などの検知を行うことができる。
【００９０】
２．第２の実施形態
第１の実施形態では、図６に示したように集光レンズ１０２によって画像パターン１５１上にスポットを集光し、反射光を結像レンズ１０４を介して光電変換素子１０３の結像面に集光する例を挙げたが、図２０に示すように光ファイバを利用して光を誘導することも可能である。図３１は、この第２の実施形態に係る画質測定装置を示す概略構成図である。この図３１に示した例では、図６に示した第１の実施形態に対して第１及び第２の光ファイバ１０５，１０６と対物レンズ１０７を配置した点が異なるだけであるので、異なる点についてのみ説明する。
【００９１】
すなわち、この実施形態では、集光レンズ１０２の集光部に第１の光ファイバ１０５の一端を配置し、他端を画像パターン１５１の前面に配置された対物レンズ１０７に配置する。対物レンズ１０７では、ファイバ１０５によって導かれた光束を第１の実施形態と同様に少なくとも１０００μｍ以下、６００ｄｐｉの書き込み密度であれば、４００μｍ程度に絞って画像パターン１５１に照射する。照射された光ビームは画像パターン１５１を形成するトナー粒子１５２で反射し、対物レンズ１０７を介して第２の光ファイバ１０６に導かれ、結像レンズ１０４から光電変換素子１０３に入射する。その他の各部は第１の実施形態と同等に構成されている。
【００９２】
このように構成すると、光学系の配置を自由に設定できることから、図６に示した第１の実施形態ではスペース上設置不可能な検知部位においてもこの画質測定装置を設置でき、画質検知が可能となる。
【００９３】
図３２は、図３１に示した画質測定装置の変形例を示す図で、ＬＥＤ（発光素子）１０１と光電変換素子（受光素子）１０３と、集光レンズ１０２及び結像レンズ１０３をセンサユニット１１２として１つのユニットとして構成し、一方、複数のパターン検知部位１５１ａ，１５１ｂ・・・との光路を構成する第１のファイバユニット１１１ａや第２のファイバユニット１１１ｂなどの複数のファイバユニットを構成し、１つのセンサユニット１１２を複数の各ファイバユニット１１１ａ，１１１ｂ・・・と時分割で順次結合させることにより、各部位のパターン１５１ａ，１５１ｂ・・・を検知するようにした例を示す図である。このようにセンサユニット１１２このため少なくとも発光素子１０１と受光素子１０３を一対有するセンサユニット１１２があれば、このような方法により複数部位での画質検知が実現でき、検知領域が非常に多い場合などは大幅なコストダウンが可能となる。
【００９４】
その他、特に説明しない各部は第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００９５】
３．第３の実施形態
この実施形態は、第２の実施形態における画質測定装置を前述の図１に示したタンデム方式の画像形成装置に適用した例である。
【００９６】
この実施形態では、図３３に示すように各感光体上の画質及び中間転写ベルト上の画質を一対の発光素子１０１と受光素子１０３を備えたセンサユニット１１２によって検知できるように構成した例である。この実施形態では、図示しない移動手段によりＬＥＤ（発光素子）１０１、集光レンズ１０２、結像レンズ１０４及び光電変換素子（受光素子）１０３からなる１つのセンサユニット１１２が各ファイバユニット１１１ａ〜１１１ｅ間を時分割で移動することが可能となっている。図示していないが、図３２において像担持体１５０に対向している各ファイバ１０５，１０６の先端は、像担持体１５０の幅方向に可動に構成することもでき、また、像担持体１５０の幅方向に複数設置していても良い。また、各感光体６１間の中間転写ベルト５領域の画質や、記録媒体２０上の画質や、二次転写ローラ５１上の画質などが検知できる位置に設置することもできる。
【００９７】
図３４は図３３の変形例で、この例では、第１および第２のファイバユニット１１１ａ，１１１ｂに１つのセンサユニット１１２から同時に光を入射し、反射光を導いて画質測定を行うことができるようにしたものである。このように構成すると、光源は複数必要となるが、受光素子１０３１つで且つ駆動部分が不要となる。これらのスポット設置位置に関しては光ファイバ１０５，１０６を利用する場合だけでなく、図６に示したように光ファイバを利用しない場合にでも適用することができる。
【００９８】
その他、特に説明しない各部は、前述の第１および第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００９９】
４．第４の実施形態
第１ないし第３の実施形態では、光源としてＬＥＤ１を使用し、１本のレーザビームを画像パターン１５１に照射するように構成していたが、ＬＥＤ１に代えてＬＥＤアレイ１１３を使用することもできる。図３５は光源としてＬＥＤアレイ１１３を使用した場合の発光素子と受光素子の状態を示す図である。
【０１００】
このように図６に代表される画質測定装置の光学系においてＬＥＤ１０１に代えてＬＥＤアレイ１１３を使用した場合、ＬＥＤアレイ１１３の各ＬＥＤの点灯及び消灯をシーケンシャルに行うことによって画像パターン１５１上に対してスポット光ＳＰを走査させることができる。ＬＥＤアレイ１１３としては６００ｄｐｉでＬＥＤ発光面の配列した素子を使い、図示しない結像素子を介して画像パターン１５１上に４００［μｍ］程度のビーム径を有するスポットを形成する。また、ＬＥＤアレイ１１３の配列長を１０［ｍｍ］とすると、これを利用することによりおよそ４２［μｍ］間隔で１０［ｍｍ］の長さの走査が可能となる。受光素子１０３もアレイ状としても良いが、本実施形態のようにＬＥＤアレイ１１３の配列長が短い場合には１つの光電変換素子１０３によって検出することも可能であり、このようにすると安価な構成とすることができる。
【０１０１】
ＬＥＤアレイ１１３の配列方向は、像担持体１５０の移動方向に設置しても、これと直交する方向に設置しても構わない。また、ＬＥＤアレイ１１３による時分割的なスポット光走査と像担持体１５０の移動によって行われるスポット光走査を併用しても良い。さらに、像担持体幅と同程度の長さを有するＬＥＤアレイ１１３を設置することで像担持体幅全域の画質を検知するように構成することもできる。
【０１０２】
また、感光体６１上にスポット光ＳＰを照射する際には、スポット光ＳＰ自身による静電潜像の破壊に起因した画質低下を防ぐために、スポット光ＳＰの波長と感光体の分光感度波長領域とは異なっていることが好ましい。
【０１０３】
その他、特に説明しない各部は、前述の第１および第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１０４】
５．第５の実施形態
図３６は図１の作像装置における書き込み露光装置７がＬＤ光源を用いたポリゴンスキャン方式であることを想定した場合の例である（図示しないが、ＬＥＤアレイを用いた書き込み露光方式に関しても、同様である）。通常の作像条件におけるポリゴンミラー７１の回転数は非常に早いため光電変換素子１０３及び前述の増幅回路１２０の応答速度が対応しない。そこで、画質検知時にはポリゴンミラー７１の回転数が十分に低い状態で検知を行う。この検知方法によれば、通常の作像装置６に対して光電変換素子（受光素子）１０３を付加するだけで画質の検知が可能である。
【０１０５】
ただし、本実施形態の場合には感光体６１上のアナログハーフトーンに関する画質検知に限られるため、転写工程による画質劣化や網点画像などのデジタル画像での画質劣化は検知することができない。しかし、この制約を有効に利用することが可能である。つまりこのようなプロセスで作像されるアナログハーフトーンに出現する粒状性は、現像剤の劣化あるいは感光体の劣化であると特定できるため、適切な作像条件の変更の指示が容易となるのである。
【０１０６】
アナログハーフトーン画像を作成する場合には、図１の作像装置において、帯電バイアス、転写バイアス及び書き込み露光をＯＦＦとし、現像ポテンシャル（現像スリーブ電位と感光体表面電位との差）が通常のベタ画像作像時における現像ポテンシャルよりも小さめに設定した状態で、現像スリーブを通常の画像形成時の回転方向と同方向に回転させ、且つ感光体６１を通常の画像形成時の回転方向とは逆方向に回転させることによって、感光体幅全域に渡りアナログハーフトーン画像による検知パターン１５３を形成しながら書き込み部に搬送させることができる。そして、アナログハーフトーン画像が書き込み部に搬送された時点で感光体６１の駆動並びに現像スリーブの駆動を停止する。これでパターン画像の作成は完了し、その後、このアナログハーフトーン画像からなる検知パターン１５３部分をポリゴンミラー７１で走査し、検知領域１５３ａからの反射光を受光素子１０３で読み、画像の粒状性を評価する。
【０１０７】
その他、特に説明しない各部は、前述の第１および第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１０８】
なお、図３６の様な特別な検知方式を採用した場合に限らず、前記第１ないし第３の実施形態における検知パターン画像をアナログハーフトーンとしても画質の検知を行うことが可能であることは言うまでもない。
【０１０９】
６．第６の実施形態
この実施形態は画質測定装置の他の実施形態を示すもので、前述の各実施形態と同等な各部には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１１０】
図３７ないし図３９は、この実施形態に係る画質測定装置のセンサ部分を示す図である。以下、上記パターンの微小領域濃度を検出するための光センサの構成例について説明する。
【０１１１】
図３７は、パターン画像を検出する光センサとして、反射型センサの一例を示す側面図である。この図に示す反射型センサ３００は、投光部３０２と受光部３０３が一体型となったセンサヘッド３０１を有するものである。この図に示すセンサ３００は、正反射型の光センサである。センサヘッド３０１の投光部３０２から投光された光は、トナー像を担持した測定対象媒体（像担持体１５０）上でのスポット光の直径が０．５ｍｍ未満に集光され、反射した光が受光部３０３で検出される。この図では正反射光を検知するように描かれているが、拡散光を検出するように構成することもできる。
【０１１２】
図３８は、パターン画像を検出する光センサとして、反射型センサの他の例を示す側面図である。この図に示す反射型センサ３１０は、センサアンプ３１１とそれに付随する光ファイバ３１２及びレンズ３１３等から構成されるものである。投受光部はセンサアンプ３１１に内蔵されており、センサアンプ３１１から投光された光は光ファイバ３１２内を通り、レンズ３１３によってスポットを絞られ、トナー像を担持する測定対象媒体（像担持体１５０）上で直径が０．５ｍｍ未満に集光される。測定対象媒体から反射されてきた光はレンズ３１３で受光され、光ファイバ１３２を通ってセンサアンプ３１１内の受光部で受光される。この図では正反射光を検知するように描かれているが、拡散光を検出するように構成することもできる。
【０１１３】
図３９は、パターン画像を検出する光センサとして、透過型センサの一例を示す側面図である。この図に示す透過型センサ３２０は、投光ユニット３２１と受光ユニット３２２を有しており、透明な測定対象媒体（像担持体１５０）を挟んで配置される。投光ユニット３２１から照射されたスポット光は、初めから直径０．５ｍｍ未満に絞られており、この直径を維持したままで測定対象媒体に照射されて通過した光が、受光ユニット３２２によって検知される。これにより、測定対象媒体上のトナー像（パターン画像）で遮蔽された量だけ光が減衰して検知されることになる。
【０１１４】
図４０は、パターン画像の一例と、そのパターン画像を検知領域の大きさが異なる光センサで検出した場合の出力を示すグラフとを対比して示すものである。人の視覚感度には２〜３（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）の濃度ムラが最もよく目立つということが言われている。よって、画像品質を検知すべき光センサはこの領域の画像ムラを検知できなければならない。図４０（ａ）には、典型的な２（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）の濃度ムラとして０．５ｍｍ毎に０．１ｍｍ幅の縦線Ｔを描いてあるパターン画像が示されている。このパターンをそれぞれφ０．５ｍｍ、０．４ｍｍ、０．１ｍｍのスポット光で検知した場合の出力を（ｂ）〜（ｃ）のグラフに示してある。なお、図５（ａ）のパターン画像において、一点鎖線の縦線は０．１ｍｍを表す補助線である。
【０１１５】
まず、φ０．５ｍｍの場合であるが、パターン画像を左から右へスキャンしていった場合に、必ずいずれかの縦線Ｔがスポット光内に含まれてしまう。ただし、含まれる縦線の幅は常に一定なので、センサの出力としては常に一定となり出力を示す（ｂ）のグラフが直線状になる。したがって、φ０．５ｍｍのスポット光では濃度ムラが測定できていないことが分かる。
【０１１６】
次に、φ０．４ｍｍの場合であるが、同様に左から右へパターン画像をスキャンしていった時、縦線Ｔと縦線Ｔの間にスポット光がすっぽりはまるタイミングが存在する。このタイミングが、（ｃ）のグラフにおいて出力が０になる時である。その前後は徐々に縦線から外れたり乗ったりしていく領域なので、出力としては過渡状態となる。この様にφ０．４ｍｍ光であれば、有意な出力波形が得られることが分かる。（ｂ）の場合と比較して考えると、φ０．５ｍｍ未満のスポット光であれば、有意な出力波形が得られるであろうことがここで理解できる。
【０１１７】
さらに、φ０．１ｍｍにおいては、（ｄ）のグラフに示されるように、より原パターンに近い出力波形が得られていることが分かる。原理的には小スポットであればあるほど原パターンに近い出力波形が得られることになる。しかし、小スポット光の光センサを作るのは技術的にも難しいし、コストにも影響してくる。そのため、むやみにスポット径を絞るのは現実的ではない。
【０１１８】
よって、本発明においては２（ｃｙｃｌｅ／ｍｍ）の画像から有意な情報を得られるφ０．５ｍｍ未満のスポット光を使用するものとした。なお、上述のように、φ０．１ｍｍのスポット光で原パターンに近似の出力が得られることから、スポット光の直径が０．１ｍｍ以上で０．５ｍｍ未満の光センサであれば確実な検知とコストの両立を図ることができると考えられる。余裕を見て、スポット光の直径を５０μｍ（０．０５ｍｍ）以上０．５ｍｍ未満としても良い。これにより、ミクロン単位の微小領域を検知できる高価なセンサを使用することなく、低コストで“画像のざらつき”補正に有効な大きさの微小領域の濃度ムラを検知することが可能となる。
【０１１９】
なお、スポット光の直径の定義に関してであるが、第１の実施形態で図７に示したように一般的なビーム径の定義の仕方“最大光量の１／ｅ２の光量値における径”とする。これを正確に測定しようとしたら、光センサをビームプロファイラ等の外部測定器で測定する必要がある。しかし簡易的には、実機内においてファイバースコープ等のフレキシブルなレンズを使用して、光センサの検知光が集光している様子をＰＣ等に取り込み、ソフト上で直径を計測する等の手段が考えられる。
【０１２０】
図４１は、本実施形態における上記光センサの設置位置を示すものである。上述のように、感光体６１上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合は、現像装置６４と１次転写部（感光体６１と転写ローラ６６とが対向する領域）の間のＳ１の位置に光センサを配置する。このＳ１位置に配置する光センサとしては、図３７に示した光センサ３００または図３８に示した光センサ３１０を使用することができる。光センサ３１０の場合は、そのレンズ３１３をＳ１位置に配置してやればよい。本実施形態のカラー画像形成装置では４色分の作像ユニットを備えているので、各作像ユニットのドラム状の感光体６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋの全てに対して光センサを配置するのが理想的である。なお、センサ配置位置を示す三角印Ｓ１は、その鋭角の向きがセンサ検出面の向きを示している。また、各光センサは、そのセンサが配置された作像ユニットで使用される色に対して感度を有していれば良い。
【０１２１】
感光体６１上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合、検知された画像（パターン）の情報は、現像装置から静電潜像に現像材が付与されて顕像化された直後の情報である。すなわち、ここで検知されたパターン画像には現像工程以前の影響しかないと考えることができる。静電潜像に不備がない場合には、ここで検知された情報によるパターン画像の品質に問題があったら現像条件を変更して対応する必要がある。そこで、感光体６１上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合には、フィードバックする制御対象として現像条件のパラメータを制御することにより、画像品質の向上（もしくは回復）を図ることができる。
【０１２２】
中間転写ベルト５上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合は、各作像ユニットにおける１次転写部の直後であるＳ２の位置に光センサを配置する。このＳ２位置に配置する光センサとしては、図３７に示した光センサ３００または図３８に示した光センサ３１０あるいは図３９に示した光センサ３２０を使用することができる。反射型の光センサ３００，３１０は、トナー像が転写される中間転写ベルト５上面のＳ２の位置に、三角印Ｓ２の鋭角が示す向きにセンサ検出面を向けて配置する。また、透過型の光センサ３２０の場合は、中間転写ベルト５を透明なベルトで構成し、その透明ベルトをＳ２の位置で上下から挟むように光センサ３２０を配置する。この場合、光センサ３２０の投光部３２１及び受光部３２２の配置は、どちらを上または下にしても構わない。
【０１２３】
本実施形態のカラー画像形成装置では４色分の作像ユニットを備えているので、各作像ユニットの１次転写部の直後に光センサをそれぞれ配置するのが理想的である。ただし、最終色（最下流）の作像ユニット（図では感光体６１Ｋの作像ユニット）の１次転写部直後のみに光センサを１つだけ配置する構成も可能である。その場合、１つの光センサで全色の濃度ムラを検出することになる。このような構成では、最初の（１色目の）パターン画像は後段の色のパターン画像の影響を受けることになり、また、センサ自体も各色（全トナー色）に対して感度を有している必要がある。一方、各作像ユニットに対応して光センサを配置する場合には、そのセンサが配置された作像ユニットで使用される色に対して感度を有していれば良く、技術的にも容易になるし、後段の１次転写の前に濃度ムラを検出してしまうので他色のパターンの影響を受けないというメリットがある。その反面、センサの数が増えてコストが増加することが考えられる。１つの光センサで全色の濃度ムラを検出するか、各作像ユニット毎に光センサを配置するかは、各装置において選択すべき問題である。
【０１２４】
記録紙２０上でパターン画像の微小領域濃度を検出する場合は、対向ローラ５１ａと転写ローラ５１とが接する２次転写部の直後であるＳ３の位置に光センサを配置する。このＳ３位置に配置する光センサとして、図３７に示した光センサ３００または図３８示した光センサ３１０を使用することができる。なお、センサ配置位置を示す三角印Ｓ３は、その鋭角の向きがセンサ検出面の向きを示している。
【０１２５】
ところで、画像形成装置に搭載されている感光体は、それぞれの装置に採用されている感光体によって感度特性が異なっている。図４２に、２種類の感光体の感度特性をグラフにて示す。このグラフの横軸は波長（ｎｍ）で、縦軸は感度（任意単位）である。このように、感光体によって感度特性が異なるため、それぞれの装置で採用している感光体によって書込光の波長を変えている（設定している）のが普通である。つまり、装置に搭載している感光体において感度の良い部分で使用しようという訳である（そうでない場合もあるが）。
【０１２６】
感光体上でパターン画像の濃度を検出する構成においては、もし、光センサが感光体の感度領域の光を用いて反射濃度を測定するとした場合、感光体上の電荷を散らしてしまう虞がある。感光体上でパターン画像を検出する場合のセンサ位置は、図４１に示すようにＳ１位置、すなわち、現像後の位置であるので、静電潜像を消去してしまって画像が変になってしまうということは考えられないが、現像されたトナー像の下にある電荷に影響を与えることは考えられ、その場合にはトナー像の保持力が低下し、トナーが散ってしまって画像品質が低下する可能性がある。そこで、感光体上でパターン画像の濃度を検出する構成の場合、パターン画像を検出する光センサは、感光体の感度外の領域の発光波長を採用することが好ましい。
【０１２７】
また、図４２に感光体感度の例を２種類あげたが、感光体の感度は多かれ少なかれ赤外領域に向かって減少していく。したがって、感光体上でパターン画像を検出する光センサとして赤外領域の波長を採用しておけば、大部分の種類の感光体の感度からは外れていると考えてよい。そこで、感光体上でパターン画像の濃度を検出する構成において使用する光センサは、赤外領域の発光波長を持つセンサとする。このような発光波長を持つ光センサで感光体上のパターン画像の微小領域濃度を検知することにより、画像品質を劣化させることなく、大部分の感光体において濃度ムラを検出できることになる。
【０１２８】
さて、画像形成装置において使用される中間転写ベルトは、トナー像を担持できる抵抗値を持たせるため、カーボン等を混入させて形成することが多く、不透明でかつ黒色である場合が多い。もちろん、黒色以外の色にすることも可能であるし、透明な素材で形成することも可能である。図４３は、不透明な黒色の中間転写ベルト５上に赤色のパターン画像Ｐｔ−ｒｅｄが載っており、このパターン画像に向けて光センサから白色光もしくは赤色成分を含んだ光を照射した様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な黒色に形成されたものである。
【０１２９】
この図に示すように、赤色のパターン画像Ｐｔ−ｒｅｄに向けて白色光もしくは赤色成分を含んだ光を照射すると、中間転写ベルト５の表面からは反射成分が返ってこないが、赤色パターン部からは赤色成分の反射光が返ってくる。赤色パターンに濃淡のムラがあれば、反射光成分の強度が変化するため光センサの出力が変化し、濃度ムラを検出することができる。パターンの濃度が薄い部分には基材（ベルト）の黒色の影響が出てくるので、赤色反射成分が弱くなるためである。ここでは赤色を例に挙げて説明したが、他の色の場合（他の色のパターン画像及びそれと同色成分を含んだ光あるいは白色光を照射する場合）でも考え方は同じである。また、図４３では、正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１３０】
このように、パターン画像を担持する基材の色が黒色の場合は光を吸収して反射してこない、そのため、可視光領域の波長の光を当てた場合には反射光量はほとんどなくなる。これにより、黒色の基材の上にあるパターン画像の検知には、パターン画像（トナー像）自体からの反射光を検知できるような波長の光（を用いる光センサ）を選択する必要がある。つまり、パターン画像の色と同じ波長の光を使用すればパターン画像自体からの反射光が効果的に返ってくることになる。そこで、パターン画像を検知する光センサとして、パターン画像と同色の領域もしくはその領域を含む発光波長のものを採用することにより、効果的にパターン画像の濃度ムラを検知することができる。
【０１３１】
図４４は、不透明な白色の中間転写ベルト５上にシアン色のパターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎが載っており、このパターン画像に向けて光センサよりシアン色の捕色である赤色光を含んだ光を照射した様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な白色に形成されたものである。この図に示すように、シアン色のパターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎに向けて赤色光を含んだ光を照射すると、白色のベルト５表面では全体域の光が反射されて返ってくるのに対して、パターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎ上では赤色帯域の光が吸収され、それ以外の波長の光しか戻ってこない。パターン画像の濃淡によって基材である白色ベルトの影響が異なってくるので、シアン色が薄い場合には基材で反射された赤色成分がパターン上からも戻ってくることになる。このようにして、赤色（補色）成分の反射光の強さによってパターン画像の濃淡を検知することが可能となる。光センサから照射する光は、補色成分を含んでいれば検知可能であるが、補色成分のみからなる光が最も検知し易いことは言うまでもない。ここではシアン色のパターンとその補色（赤色）成分を含んだ光を例に挙げて説明したが、他の色の場合（他のトナー色のパターン画像及びその補色成分を含む光を照射する場合）でも考え方は同じである。また、図４４では、正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１３２】
このように、パターン画像を担持する基材の色が白色の場合は、可視光領域の光を照射した場合には全帯域の光を反射してくることになる。そのため、パターン画像からも光が反射されてくると、どこが基材でどこがパターンなのか検知できなくなってしまう。そこで、基材からの反射光をパターンがどれだけ遮蔽しているかによってパターン画像の濃淡を検知できるように、トナー粒子が反射又は透過させない領域の波長の光を使用する。つまり、基材が白色の場合は、計測したいトナー像の色の補色の発光波長もしくは補色を含んだ発光波長を採用することにより、パターン画像の濃度ムラを検知することができる。
【０１３３】
ところで、中間転写ベルト５としては、白でも黒でもない、ある特定の色の素材を使用することもできる。この場合、中間転写ベルト５と同じ色のパターン画像を形成すると、当然ながら、そのパターン濃度の検知は不可能となる。しかし、中間転写ベルト５の色がトナー色（シアン、マゼンタ、あるいはイエロー）の何れかと全く同じであることはまずないと言って良い。そのため、中間転写ベルト５に特定色が用いられている場合に、そのベルト上のパターン画像からの反射光を効率的に検知する方法としては、中間転写ベルト５から反射を得られる波長か、逆に全く反射を得られない波長の光を用いるかである。前者の場合、中間転写ベルト５上のパターン画像は中間転写ベルト５からの反射光を遮る形で中間転写ベルト５からの反射光量を落としていくような色とする。後者の場合は、中間転写ベルト５からは反射しない波長の光を用いるので、その波長の光を反射するようなパターン画像の色とする。
【０１３４】
図４５に示した例は、上記前者の場合の構成を説明するもので、不透明なある特定色の中間転写ベルト５を使用し、その中間転写ベルト５から反射を得られる波長の光センサを使用する場合の様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な特定色に形成されたものである。
【０１３５】
一例として、中間転写ベルト５を不透明な緑色とし、その緑色の補色であるマゼンタ色でパターン画像を形成するものとする。図示しない光センサから照射される光は、緑色または緑色に近い領域の波長の光である。光センサから照射された緑色光は緑色の中間転写ベルト５上で効率よく反射され、反射光量としては最大値となる。しかし、補色であるマゼンタ色のパターンＰｔ−ｍａｇｅｎｔａからは反射光が得られず、また、マゼンタ色パターンのベタ濃度が濃い場合には中間転写ベルト５からの反射光を完全に遮るので反射光量としては最小値となる。パターンが薄くなると、徐々に基材である緑色の影響が出始めて反射光量が増えていく。これにより、パターン画像に濃淡がある場合はその検出が可能となる。パターンがマゼンタ色でない場合も、センサ出力は小さくなる方向ではなるが同様な理屈によりパターンの濃淡を検知することはできる。ただし、パターン色に緑色成分が増えていくにつれて上手く検知できなくなる。
【０１３６】
ここでは、特定色のベルトとして緑色を、光センサの発光色を緑色または緑色に近い領域の波長とし、パターン画像の色を緑色の補色であるマゼンタ色で説明したが、他の特定色のベルトの場合も同様な考え方で対応できる。また、この図では正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１３７】
図４６に示した例は、前記後者の場合の構成を説明するもので、不透明なある特定色の中間転写ベルト５を使用し、その中間転写ベルト５から反射しない波長の光センサを使用する場合の様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が不透明な特定色に形成されたものである。一例として、中間転写ベルト５を不透明な緑色とし、光センサは緑色の補色の領域または補色に近い領域の発光波長のもの（ここでは、マゼンタ色とする）を採用する。また、パターン画像は、緑色の補色であるマゼンタ色で形成するものとする。図４５で説明した場合とは、ベルト色及びパターン色は同じであるが、光センサの発光色が異なっている。
【０１３８】
図４６の例の場合、光センサから照射されたマゼンタ光は、緑色の中間転写ベルト５では全く反射されず、反射光量としては最小となる。一方、ベタ濃度の濃いマゼンタ色のパターンＰｔ−ｍａｇｅｎｔａ上では効率よく反射されるため反射光量としては最大値となる。パターンが薄くなると、徐々に基材である緑色の影響が出始めて反射光量が減っていく。これにより、パターン画像に濃淡がある場合はその検出が可能となる。パターンがマゼンタ色でない場合も、センサ出力は小さくなる方向ではなるが同様な理屈によりパターンの濃淡を検知することはできる。ただし、パターン色に緑色成分が増えていくにつれて上手く検知できなくなる。
【０１３９】
ここでは、特定色のベルトとして緑色を、光センサの発光色をマゼンタまたはマゼンタに近い領域の波長とし、パターン画像の色を緑色の補色であるマゼンタ色で説明したが、他の特定色のベルトの場合も同様な考え方で対応できる。また、この図では正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１４０】
図４７は、中間転写ベルト５が透明体である場合に透過型光センサを用いてパターンの濃度を検知する様子を示す模式図である。この中間転写ベルト５は少なくともパターン画像を担持する領域が透明体に形成されたものである。一例として、パターン画像はシアン色、光センサの発光色はシアンの補色である赤色光を含むものとする。この図に示すように、透明な中間転写ベルト５上に載っているシアン色のパターン画像Ｐｔ−ｃｙａｎに向けて発光部３２１から赤色光を含む光が照射されると、透明な中間転写ベルト５では全帯域の光が透過するのに対して、シアン色のパターン部では赤色帯域の光が吸収されて透過せず、それ以外の波長の光しか受光部３２２で検知できない。パターンが薄い場合には吸収しきれない赤色帯域の光が通過してくるので、受光部３２２である程度の赤色光を検知できることになる。このようにして、赤色（パターン色の補色）成分の透過光強度によってパターン画像（シアン色）の濃度を検知することができる。照射する光は補色成分を含んでいれば検知可能であるが、補色成分のみからなる光が最も検知しやすいことは言うまでもない。ここでは、パターン画像はシアン色、光センサの発光色は赤色光で説明したが、他の色のパターン画像の場合も同様な考え方で対応できる。
【０１４１】
図４８は、記録媒体上でパターン画像の濃淡を検知する様子を示す模式図である。記録媒体（用紙）は通常白色であるので、反射型光センサの発光波長としては、検知すべきパターン画像の補色領域または補色に近い領域あるいは補色を含む領域の発光波長とする。考え方としては、図４４で説明した白色（不透明）の中間転写ベルトの場合と全く同様である。白色である記録紙２０は可視光帯域の光に対しては全帯域において反射するので、検知すべきパターン画像で反射しない発光波長を選ぶようにする。すなわち、光センサとしては、パターン画像の補色の発光波長のものを選択する。例えば、パターン画像Ｐｔがシアン色であれば光センサの発光波長は赤色光とする。これにより、パターンＰｔからの反射光量を最小限に抑えることができる。パターン画像のベタ濃度が充分な場合はパターンからの反射光量が最小限となり、パターン濃度が薄くなると徐々に基材である記録紙２０からの反射光の影響が出始めて反射光量が増えていく。このようにして、パターン画像Ｐｔの濃淡を検知することができる。
【０１４２】
なお、記録媒体上でパターン画像を検知する光センサは、各色（各トナー色の）パターン専用に１個ずつ配置してもよいし、各色（各トナー色の）パターン共用に１個のみ配置してもよい。１個のみ配置する場合は、光センサの発光波長として白色光を採用するのが妥当であろう（白色光も各トナー色の補色は含んでいる）。また、この図では正反射光を検知するもので説明したが、拡散光を検知するようにしても良い。
【０１４３】
このように本実施形態によれば、パターン画像の濃度を検出する検出手段は、検知領域が直径０．５ｍｍ未満の光センサであるので、画像の微小領域濃度を低コストに検知することができ、検知結果に基づいて画像のザラツキを抑えることが可能となる。
【０１４４】
なお、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１４５】
また、光センサが感光体の感度外の領域の発光波長であるので、パターン画像の検出に際して感光体を露光することがなく、感光体上の画像を乱すことがない。
【０１４６】
また、光センサの発光波長が赤外領域であるので、パターン画像の検出に際して感光体を露光することがなく、感光体上の画像を乱すことがない。
【０１４７】
また、中間転写体が不透明な黒色の場合にパターン画像の色と同色の領域または前記パターン画像の色に近い領域もしくは前記パターン画像の色を含む領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な黒色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１４８】
また、中間転写体が不透明な白色の場合にパターン画像の色の補色の領域または前記パターン画像の補色に近い領域もしくは前記パターン画像の補色を含む領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な白色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１４９】
また、中間転写体が不透明な特定色の場合にその特定色と同色の領域またはその特定色に近い領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な特定色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１５０】
また、中間転写体が不透明な特定色の場合にその特定色の補色の領域またはその特定色の補色に近い領域の発光波長の反射型光センサを用いることで、不透明な特定色の中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１５１】
さらに、中間転写体が透明体である場合にパターン画像の色の補色の領域または前記パターン画像の補色に近い領域もしくは前記パターン画像の補色を含む領域の発光波長の透過型光センサを用いることで、透明な中間転写体上にあるパターン画像の濃度ムラを確実に検知することができる。
【０１５２】
７．第７の実施形態
前述の第６の記実施形態では、パターン画像をドラム状の感光体６１上、または中間転写ベルト５上、あるいは記録紙２０上で検出するものであったが、この第７の実施形態では、パターン画像を複数の担持体上で検出して画像形成条件にフィードバックするようにしている。すなわち、パターン画像を感光体６１上及び中間転写ベルト５上で検出し、各検出情報を比較して画像形成条件を補正するようにしている。
【０１５３】
中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報は１次転写（感光体６１から中間転写ベルト５への転写）後の情報である。したがって、１次転写工程による外乱が付加されていることになる。そこで、中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報と、一段階前の感光体６１上で検出したパターン画像の情報とを比較することにより、１次転写工程における画像劣化量が判断できることになる。つまり、本実施形態では、感光体６１上で検出したパターン画像の情報と中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報とを比較して得られた１次転写工程における画像劣化量を極力少なくするように、１次転写条件のパラメータを補正する。
【０１５４】
本実施形態におけるパターン画像検出用の光センサの配置場所は、図４１におけるＳ１及びＳ２である。本例のように複数の作像ユニットを有する画像形成装置においては、各作像ユニット毎に、感光体６１上で検出したパターン画像の情報と中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報とを比較することによって、各作像ユニットでの１次転写工程における画像劣化量を最小限に抑えることができる。
【０１５５】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１５６】
このように本実施形態によれば、検出手段によるパターン画像の１次転写前後の検出出力を比較するので、１次転写工程による画像劣化量を判断することができ、これを最小限に抑えるよう画像形成条件を制御することによって高品質な出力画像を得ることができる。
【０１５７】
８．第８の実施形態
前述の第７の実施形態では、パターン画像を感光体６１上及び中間転写ベルト５上で検出し、各検出情報を比較して画像形成条件を補正するようにしているが、この実施形態では、パターン画像を中間転写ベルト５上及び記録媒体（記録紙２０）上で検出し、各検出情報を比較して画像形成条件を補正するようにしたものである。
【０１５８】
記録媒体上、すなわち記録紙２０上で検出したパターン画像の情報は２次転写（中間転写ベルト５から記録紙２０への転写）後の情報である。したがって、２次転写工程による外乱が付加されていることになる。そのため、記録紙２０上で検出したパターン画像の情報と、一段階前の中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報とを比較することにより、２次転写工程における画像劣化量が判断できる。すなわち、本実施形態では、中間転写ベルト５上で検出したパターン画像の情報と記録紙２０上で検出したパターン画像の情報とを比較して得られた２次転写工程における画像劣化量を極力少なくするように、２次転写条件のパラメータを補正する。
【０１５９】
本実施形態におけるパターン画像検出用の光センサの配置場所は、図４１におけるＳ２及びＳ３である。各色毎に比較する場合、複数の作像ユニットのＳ２位置に光センサを配置し、また、Ｓ３位置には、各色パターン用に１個ずつの光センサを配置するか共用の１個の光センサを配置する。また、代表色で比較する場合は、複数の作像ユニットのうちのどれか１つのユニットのＳ２位置に配置した光センサと、そのユニットで使用する色に対応する光センサをＳ３位置に配置すればよい。ただし、代表色で比較する場合、次段の色の１次転写の影響を受けることを考慮して、なるべく下流側の（２次転写位置に近い）作像ユニットを利用するのが良い。
【０１６０】
なお、本実施形態で使用する各光センサは、図４３〜図４８に示した例と同様に、中間転写ベルト５の色及びパターン画像の色に応じて、それぞれ適切なものを使用すればよい。
【０１６１】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【０１６２】
このように本実施形態によれば、検出手段によるパターン画像の２次転写前後の検出出力を比較することにより、２次転写工程による画像劣化量を判断することができ、これを最小限に抑えるよう画像形成条件を制御することで高品質な出力画像を得ることができる。
【０１６３】
以上、本発明について各実施形態を例示し、図を参照して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。複写機をはじめプリンタ、ファクシミリ、印刷機等、画像を出力するあらゆる画像形成装置に本発明を適用することができる。また、画像形成装置における光センサの配置位置も一例であり、装置構成に応じた適切な個所に配置してやればよい。フルカラーの装置だけでなく、モノクロあるいは複数（２色、３色等の）カラーの装置にも本発明を適用することができる。もちろん、現像装置や転写装置などの構成も限定されるものではない。電子写真装置における感光体はドラム状に限らず、ベルト状であっても良い。また、中間転写体もベルト状に限らず、ドラム状であっても良い。さらに、本発明は、１つの感光体に複数の現像装置を備えるカラー画像形成装置にも適用することができる。
【０１６４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、画質劣化の要因である粒状性の劣化を検出することができる画質検出装置を提供することが可能となり、これにより画質優位の画像形成条件制御を行うことが可能できる。
【０１６５】
また、本発明によれば、画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができる画像形成装置を提供することが可能となり、これにより交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方ができる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体換時期を大幅に遅らせることが可能となり、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れた画像形成装置を実現できる。
【０１６６】
さらに本発明によれば、画質劣化を検知して画質の劣化が確認された場合には適切な作像条件制御を行うことができる画質制御装置及び画質制御方法を提供できるので、これにより交換部品の本当の寿命まで品質を維持した使い方ができる。その結果、従来に比べて現像剤寿命や感光体換時期を大幅に遅らせることが可能となり、廃棄される現像剤や感光体の量を削減でき、環境対応面においても非常に優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラー作像装置の画像形成部を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る潜像担持体としての感光体ドラムをタンデム配列した乾式二成分現像方式のフルカラーの画像形成装置全体を示す図である。
【図３】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像の初期の画像を示す図である。
【図４】６００ｄｐｉ書き込み系を有する図２の画像形成装置によって記録媒体上に形成された網点画像のある条件において非常に長期に渡りプリントを行った後での画像を示す図である。
【図５】濃度ムラに関する平均的な被験者による視覚の空間周波数特性を示す図である。
【図６】第１の実施形態における画像の微細な濃度ムラを測定する画質測定装置の概略構成及び画像形成装置の制御回路を示す図である。
【図７】走査方向の距離（ビーム径）と光量との関係を示す特性図である。
【図８】図６の光反射型センサ１０を図１の画像形成部の現像工程直後の感光体表面に対向させて設置した画像形成装置の作像プロセスの構成の一例を示す図である。
【図９】図６反射光の増幅回路からの光量（電圧）変動を示す図である。
【図１０】図９の測定結果から高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により算出された空間周波数特性を示す図である。
【図１１】視覚ノイズ量と空間周波数との関係を示す図である。
【図１２】算出された視覚ノイズの総量を示す図である。
【図１３】画質測定装置が検知した画質情報に基づいて画像形成条件の自動制御を行う制御手順を示すフローチャートである。
【図１４】ＬＥＤで発光した光束を画像パターンに当て、反射光を光電変換素子に導いて検知した出力電圧を示す図である。
【図１５】センサ出力電圧と実際のトナー付着量との間の関係を示す図である。
【図１６】電圧変動をトナー付着量の変動に変換して得られるトナー付着量変動信号の出力状態を示す図である。
【図１７】トナー付着量変動信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施し、その結果得られる変換信号の絶対値を演算することにより得られるパワースペクトルを示す図である。
【図１８】図１７のパワースペクトルを空間周波数の図５の視覚特性により重み付けされた視覚ノイズ量を示す図である。
【図１９】図１８で得られた視覚ノイズ量を特定の空間周波数区間で積分して得られた粒状性指標を示す図である。
【図２０】検知対象としている画像パターンについて、現像バイアス電位と現像ローラの回転速度を変更させた場合に粒状性指標Ｃと平均トナー付着量Ｄとが出荷時状態においてどのように変化するかを示す図である。
【図２１】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する方法を示す図である。
【図２２】経時劣化により図２０の状態から変化したとき、図２０の出荷時の状態に復元する他の方法を示す図である。
【図２３】図３のパターンに対応する画質を検知するためのパターンの例を示す図である。
【図２４】画質を検知するための網点ディザパターンの例を示す図である。
【図２５】画質を検知するための万線ディザパターンの例を示す図である。
【図２６】画質を検知するための万線ディザパターンの他の例を示す図である。
【図２７】画質を検知するためのドット配列の繰り返し周期が定義できない万線ディザパターンの例を示す図である。
【図２８】画質を検知するためのドット配列の繰り返し周期が定義できないランダムディザパターンの例を示す図である。
【図２９】走査方向と直交する方向におけるビーム径が小さい時には走査する位置によって画質情報が得られる場合と得られない場合とがあることを示す図である。
【図３０】走査方向と直行する方向におけるビーム径が小さい時には走査する位置によって画質情報が得られる場合と得られない場合とがあることを示す図である。
【図３１】第２の実施形態に係る画質測定装置を示す概略構成図である。
【図３２】図３１に示した画質測定装置の変形例を示す図である。
【図３３】各感光体上の画質及び中間転写ベルト上の画質を一対の発光素子と受光素子によって検知できる構成した画像形成装置の作像部を示す図である。
【図３４】図３３に示した画像形成部と画質検知部の変形例を示す図である。
【図３５】第４の実施形態を説明するためのもので、光源としてＬＥＤアレイを使用した場合の発光素子と受光素子の状態を示す図である。
【図３６】第５の実施形態を説明するためのもので、図１の作像装置における書き込み露光手段がＬＤ光源を用いたポリゴンスキャン方式である場合にポリゴンミラーを発光素子に代えて使用することができることを示す図である。
【図３７】第６の実施形態におけるパターン画像を検出する反射型センサの一例を示す側面図である。
【図３８】第６の実施形態におけるパターン画像を検出する反射型センサの他の例を示す側面図である。
【図３９】第６の実施形態におけるパターン画像を検出する透過型センサの一例を示す側面図である。
【図４０】第６の実施形態におけるパターン画像の一例を示す平面図及びその検知出力を示すグラフである。
【図４１】第６の本実施形態における光センサの設置位置を示す部分断面図である。
【図４２】第６の実施形態における２種類の感光体の感度特性を示すグラフである。
【図４３】第６の実施形態における黒色の中間転写ベルト上にある赤色のパターン画像を検出する様子を示す模式図である。
【図４４】第６の実施形態における白色の中間転写ベルトにあるシアン色のパターン画像を検出する様子を示す模式図である。
【図４５】第６の実施形態における特定色の中間転写ベルトにあるパターン画像をベルトから反射を得られる波長の光で検出する様子を示す模式図である。
【図４６】第６の実施形態における特定色の中間転写ベルトにあるパターン画像をベルトから反射を得られない波長の光で検出する様子を示す模式図である。
【図４７】第６の実施形態における透明体の中間転写ベルト上にあるパターン画像を透過型光センサで検出する様子を示す模式図である。
【図４８】第６の実施形態における記録媒体上でパターン画像を検知する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１  画像形成部
５  中間転写ベルト
６  作像部
７  露光装置
１０，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  センサ
２０  記録紙
６１  感光体（感光体ドラム）
７１  ポリゴンミラー
１０１  ＬＥＤ（発光素子）
１０２  集光レンズ
１０３  光電変換素子（受光素子）
１０４  結像レンズ
１０５  第１の光ファイバ
１０６  第２の光ファイバ
１０７  対物レンズ
１１０  画質センサ
１１１，１１１ａ，１１１ｂ  ファイバユニット
１１２，１１２ａ，１１２ｂ  センサユニット
１１３  ＬＥＤアレイ
１２０  増幅回路
１３０  演算回路
１４０  信号生成回路
１５０  像担持体
１５１，１５１ａ，１５１ｂ  検知パターン
１５２  トナー粒子
１５３  検知パターン（アナログハーフトーン）
１５３ａ  検知領域
ＣＯＮ  制御回路
ＭＦＰ  画像形成装置
ＳＰ  スポット光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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