(57)【要約】【課題】高画質な画像を形成する。【解決手段】所定幅の基材３３の外周面上に薄膜層３４を有し幅方向に対する直交方向に回転可能に駆動される像担持体１７と、発光部３５から薄膜層３４に付着するトナーに光を照射しトナーで反射した反射光を受光部３６で受光し薄膜層３４に付着するトナーの濃度を検出する検出手段２４とを備えた画像形成装置１０において、検出手段２４は、像担持体１７の外周部に配設され第１発光主波長の光をトナーに照射して第１のカラートナーの濃度を検出する第１検出手段２４Ａと、第１検出手段２４Ａと幅方向の異なる位置に配設され第１検出手段２４Ａとは異なる第２発光主波長の光をトナーに照射して第２のカラートナーの濃度を検出する第２検出手段２４Ｂとを備え、薄膜層３４は、第１検出手段２４Ａと対向する第１薄膜層３４Ａと、第２検出手段２４Ｂと対向し第１薄膜層３４Ａとは異なる膜厚を有する第２薄膜層３４Ｂとを備える。【選択図】図９
2011141372.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定幅の基材の外周面上に薄膜層を有し幅方向に対する直交方向に回転可能に駆動される像担持体と、発光部から前記薄膜層に付着するトナーに光を照射し、前記トナーで反射した反射光を受光部で受光し、前記薄膜層に付着するトナーの濃度を検出する検出手段とを備えた画像形成装置において、
前記検出手段は、
前記像担持体の外周部に配設され第１発光主波長の光をトナーに照射して第１のカラートナーの濃度を検出する前記第１検出手段と、
前記第１検出手段と前記幅方向の異なる位置に配設され前記第１検出手段とは異なる第２発光主波長の光をトナーに照射して第２のカラートナーの濃度を検出する第２検出手段とを備え、
前記薄膜層は、前記第１検出手段と対向する第１薄膜層と、前記第２検出手段と対向し、前記第１薄膜層とは異なる膜厚を有する第２薄膜層とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１検出手段の第１発光主波長は前記第１のカラートナーに対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定し、前記第１薄膜層の膜厚は、前記第１薄膜層に対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定するとともに、
前記第２検出手段の第２発光主波長は前記第２のカラートナーに対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定し、前記第２薄膜層の膜厚は、前記第２薄膜層に対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記薄膜層は珪素、アルミニウム、チタン、亜鉛から選ばれる酸化物を含む層であ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。
【請求項４】
前記像担持体は中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーの電子写真複写機やレーザープリンタ・ＦＡＸ・ＭＦＰ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、中間転写方式を用いるフルカラー画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、各カラートナー色に対してそれぞれ設けられた感光体上に現像された各トナー像を中間転写体に順次転写させて重ね合わせた後、紙などの記録媒体に転写してカラー画像を得ている。感光体から中間転写体への転写工程は１次転写と呼ばれ、中間転写体から紙への転写工程は２次転写と呼ばれている。
【０００３】
現像から１次転写までの工程における温度、湿度等の装置内環境、各トナーの転写率、および、その他の変動によって、中間転写体上に転写される各色のトナーの量は変動する。また、２次転写の工程においても、中間転写体上から紙へ転写される各色のトナーの量は変動する。その結果、この画像形成装置で出力された画像の色味が目標画質を再現できないことがある。
【０００４】
特許文献１に示す画像形成装置には、現像から１次転写までの工程におけるトナー量の変動に対処するために、中間転写体上に転写されたトナー像の濃度を読み取る検出手段と、該検出手段が検出した値に応じてトナー濃度を調整する機構とが設けられている。検出手段としては、光学的にトナー濃度を検出する手段が広く普及している。前記検出には、発光部と受光部とから構成される光学センサが多く用いられている。光学センサは、例えば、発光部から中間転写ベルトに光を照射し、中間転写ベルトからの反射光を受光部で受光するようにして用いられる。受光部における受光光量は、トナー濃度が上昇すると減少し、トナー濃度が下降すると増加する。この受光光量により、トナー濃度が検出される。このような画像形成装置においては、発光波長が特定色に対して最適となっている光学センサを複数備えることにより、カラー画像にも対応した高画質な画像が得られるようにしている。
【０００５】
一方、中間転写体の表層にＳｉＯ２等の薄膜層を設けることで、２次転写工程における転写率を向上させる技術が知られている。
【０００６】
特許文献２に示す画像形成装置では、前記技術を用いることにより、２次転写工程における中間転写体の残留トナー量を減少させ、高画質な画像が得られるようにしている。しかしながら、この中間転写体の薄膜層では、光学的な干渉が生じ、この干渉により検出精度が左右されるという別の問題がある。この干渉による影響は、薄膜層の厚みｄ(ｎｍ)によって異なる。したがって、薄膜層の厚みｄ(ｎｍ)は、製造において生じる薄膜層の厚みバラツキを考慮した上で、前記影響が小さくなるように、光学センサの発光主波長λの値に対応したある範囲内に設定しなければならない。
【０００７】
前記薄膜層の厚みｄ(ｎｍ)は、１つの光学センサに対して光学的干渉が顕著とならないように設定されるため、その薄膜層のトナー濃度を、発光主波長λが異なる別の光学センサを用いて検出する場合、光学的干渉が顕著となり検出精度が低下するのを回避できない。したがって、発光主波長λが異なる複数の光学センサを併用する場合、現像から１次転写までの工程において、カラートナーの付着量検出精度を上昇させることはできるが、２次転写工程において転写率を向上させるＳｉＯ２等の薄膜層を中間転写体の表層に設けることができない。また、発光主波長λが異なる複数の光学センサを併用しない場合、２次転写工程において転写率を向上させるＳｉＯ２等の薄膜層を中間転写体の表層に設けることができるが、現像から１次転写までの工程において、カラートナーの付着量検出精度を上昇させることはできない。このように、現像から１次転写を経て２次転写までの全工程を通して、高画質な画像が得ることができないという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３３３４１６号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高画質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するための手段として、本発明の画像形成装置は、所定幅の基材の外周面上に薄膜層を有し幅方向に対する直交方向に回転可能に駆動される像担持体と、発光部から前記薄膜層に付着するトナーに光を照射し、前記トナーで反射した反射光を受光部で受光し、前記薄膜層に付着するトナーの濃度を検出する検出手段とを備えた画像形成装置において、前記検出手段は、前記像担持体の外周部に配設され第１発光主波長の光をトナーに照射して第１のカラートナーの濃度を検出する前記第１検出手段と、前記第１検出手段と前記幅方向の異なる位置に配設され前記第１検出手段とは異なる第２発光主波長の光をトナーに照射して第２のカラートナーの濃度を検出する第２検出手段とを備え、前記薄膜層は、前記第１検出手段と対向する第１薄膜層と、前記第２検出手段と対向し、前記第１薄膜層とは異なる膜厚を有する第２薄膜層とを備えるようにした。ここで、“前記幅方向の異なる位置に配設される”とは、像担持体の駆動される方向に対する直交方向の一直線上に配設される場合だけではなく、前記一直線に対して駆動方向に互いにずれた状態で配設される場合も含まれる。
【００１１】
この構成によれば、第１検出手段は、像担持体の外周部に、第１薄膜層に対向して配設され、第１発光主波長の光をトナーに照射して第１のカラートナーの濃度を検出する。第２検出手段は、像担持体の外周部に第１薄膜層とは異なる膜厚を有する第２薄膜層に対向して配設され、第１検出手段とは異なる第２発光主波長の光をトナーに照射して第２のカラートナーの濃度を検出する。第１検出手段、および、該第１検出手段と発光主波長が異なる第２検出手段により、２色以上の像担持体の薄膜層上のトナー濃度を検出する。
【００１２】
前記第１検出手段の第１発光主波長は前記第１のカラートナーに対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定し、前記第１薄膜層の膜厚は、前記第１薄膜層に対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定するとともに、前記第２検出手段の第２発光主波長は前記第２のカラートナーに対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定し、前記第２薄膜層の膜厚は、前記第２薄膜層に対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるように設定することが好ましい。この構成によれば、第１のカラートナーの濃度の検出に対して、最適、または、ほぼ最適な第１発光主波長を用い、第１薄膜層を最適、または、ほぼ最適な膜厚に設定することにより、第１のカラートナー濃度の最適、または、ほぼ最適な検出を行うことができる。また、第２のカラートナーの濃度の検出に対して、最適、または、ほぼ最適な第２発光主波長を用い、第２薄膜層を最適、または、ほぼ最適な膜厚に設定することにより、第２のカラートナー濃度の最適、または、ほぼ最適な検出を行うことができる。したがって、各検出手段は薄膜層上のトナー濃度を正確に検出できる。第１検出手段、および、該第１検出手段と検出特性が異なる第２検出手段により、２色以上の像担持体の薄膜層上のトナー濃度を検出できる。これらにより、高画質な画像を形成することができる。
【００１３】
前記薄膜層は珪素、アルミニウム、チタン、亜鉛から選ばれる酸化物を含む層であることが好ましい。
【００１４】
前記像担持体は中間転写ベルトであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、像担持体の外周部に第１薄膜層に対向して配設された第１検出手段により、第１発光主波長の光をトナーに照射して第１のカラートナーの濃度を検出できる。また、像担持体の外周部に第１薄膜層とは異なる膜厚を有する第２薄膜層に対向して配設された第２検出手段により、第１検出手段とは異なる第２発光主波長の光をトナーに照射して第２のカラートナーの濃度を検出できる。第１検出手段、および、該第１検出手段と発光主波長が異なる第２検出手段により、２色以上の像担持体の薄膜層上のトナー濃度を検出できる。これらにより、高画質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかる画像形成装置を示す概略図。
【図２】本発明における中間転写ベルトと光学センサとを示す図。
【図３】薄膜層の膜厚と転写率の関係を示した図。
【図４】光学センサの、トナー濃度とセンサ出力の関係を示した図。
【図５】ＹＭＣＫトナーの反射率を示した図。
【図６】図２の中間転写ベルトで生じる薄膜干渉モデルの模式図。
【図７】波長λが５００ｎｍおよび６３２ｎｍである場合の反射率Ｒ（ｄ）と薄膜層の膜厚（ｄ）の関係を示した図。
【図８】波長λが５００ｎｍおよび６３２ｎｍである場合の反射率Ｒ（ｄ）と薄膜層の膜厚（ｄ）の関係を示した図。
【図９】２つの光学センサが配設され２つの異なる膜厚が設定された中間転写ベルトを示す図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線断面図。
【図１１】１つの光学センサに対する膜厚が設定された中間転写ベルトを示す図。
【図１２】１つの光学センサに対する膜厚が設定された中間転写ベルトを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００１８】
図１は、本発明が適用される一般的な中間転写方式のタンデム型フルカラー電子写真方式の画像形成装置に関する概略図である。
【００１９】
画像形成装置１０には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つのイメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが配設されている。
【００２０】
各イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、感光ドラム１２の周囲に帯電装置１３、現像装置１４及び清掃装置１５を備えている。本実施形態において、イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、感光ドラム１２、帯電装置１３、現像装置１４、及び、清掃装置１５から構成されたものをいい、一体的に構成されていても、別体により構成されていても、いずれであってもよい。また、画像形成装置１０には、像露光装置１６が設けられている。イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの上方では、半導電性の中間転写ベルト（像担持体）１７が駆動ローラ１８および従動ローラ１９からなる一対のローラに架け渡され、図示しない駆動手段により駆動される駆動ローラ１８により駆動方向Ｄに循環移動するようになっている。本実施形態において、駆動ローラ１８は、中間転写ベルト１７の駆動方向Ｄに対してイメージングユニット１１Ｋの前方に配置されている。また、従動ローラ１９は、中間転写ベルト１７の駆動方向Ｄに対してイメージングユニット１１Ｙの手前側に配置されている。中間転写ベルト１７の内側には、１次転写装置２０が感光ドラム１２と対向するように設けられている。また、中間転写ベルト１７の外側には、駆動ローラ１８と対向する２次転写装置２１、該２次転写装置２１よりも中間転写ベルト１７の駆動方向Ｄの前方で駆動ローラ１８に対向し、中間転写ベルト１７から後述する記録紙２５を分離する分離爪２２、従動ローラ１９に圧接されたクリーニングブレード２３、および、イメージングユニット１１Ｋと駆動ローラ１８との間で中間転写ベルト１７に対向する光学センサ（検出手段）２４とが設けられている。この光学センサ２４については、後で詳述する。さらに、イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの下方には、記録紙（記録媒体）２５を収容した給紙カセット２６を備えている。給紙カセット２６から２次転写装置２１を経て上面の排紙トレイ２７まで記録媒体搬送路２８が形成されている。給紙カセット２６と２次転写装置２１との間の記録媒体搬送路２８には、搬送ローラ２９が設けられている。２次転写装置２１と排紙トレイ２７との間の記録媒体搬送路２８には、定着装置３０が設けられ、定着装置３０の排紙トレイ２７側には排紙ローラ３１が設けられている。イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの上方には、現像装置１４にトナーを供給するトナーボックス３２が設けられている。イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの図の紙面手前側には廃トナーボックス（図示せず）が取り付けられる。画像形成装置１０には、図示しない制御装置が設けられている。制御装置は、光学センサ２４と接続されており、光学センサ２４が検出した値を受信できるようになっている。
【００２１】
各イメージングユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋでは、帯電装置１３によって感光ドラム１２の表面を所望の電位に一様に帯電し、画像データに基づいて像露光装置１６によって感光ドラム１２の表面を光照射し、静電潜像を形成する。静電潜像が形成された感光ドラム１２へ現像装置１４からトナーを供給することにより現像し、感光ドラム１２上にトナー像を形成する。現像された各トナー像は、１次転写装置２０により、感光ドラム１２から中間転写ベルト１７へ順次に転写される。それぞれ重ね合わされた４色トナー像は、中間転写ベルト１７から、２次転写装置２１によって、給紙カセット２６から搬送ローラ２９により搬送される記録紙２５へ一括して転写される。記録紙２５に転写されたトナー像が定着装置３０により定着された後、記録紙２５は、排紙ローラ３１により排紙トレイ２７へと排出される。
【００２２】
１次転写装置２０で転写されずに各感光ドラム１２上に残ったトナーは、クリーニングブレードを含む清掃装置１５により掻き取られる。２次転写装置２１で転写されずに中間転写ベルト１７に残ったトナーは、クリーニングブレード２３により掻き取られる。清掃装置１５及びクリーニングブレード２３により掻き取られたトナーは、それぞれ廃トナーボックス（図示せず）に回収される。
【００２３】
次に、画像形成装置１０の画質の調整に関わる中間転写ベルト１７、および、光学センサ２４について説明する。
【００２４】
中間転写ベルト１７は、図２に示すように、所定幅の基材３３の外周面上に、薄膜層３４が設けられた２層構造の無端状ベルトである。中間転写ベルト１７は、シート状である。中間転写ベルト１７は、幅方向に対する直交方向に回転可能に駆動される。基材３３は、膜厚１２０μｍ、周長７００ｍｍのＰＰＳ(ポリフェニレンサルファイド)に導電材としてカーボンを分散させたものである。薄膜層３４は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２から選ばれる少なくとも１つの酸化物を含むものが好ましく、特にＳｉＯ２が好ましい。この無機酸化物の薄膜層３４は少なくとも放電ガスと無機酸化物の薄膜層３４の原料ガスとの混合ガスをプラズマ化して原料ガスに応じた膜を堆積、形成するプラズマＣＶＤ法、特に大気圧または大気圧近傍下において行なわれるプラズマＣＶＤ法により形成されることが好ましい。薄膜層３４は、感光ドラム１２から薄膜層３４に付着されたトナーの記録媒体２５への転写性を向上させるものである。図３に示すように、膜厚１５０〜５００ｎｍの薄膜層３４を有する中間転写ベルト１７では、薄膜層を有しない膜厚０の中間転写ベルトと比較して、転写性を示す指標である転写率が向上している。そして、薄膜層３４の転写率は、１５０〜５００ｎｍの範囲の膜厚に対して、ほぼ一定の値となっている。そのため、薄膜層３４は転写品質に影響することなく任意の膜厚に設定することができる。
【００２５】
光学センサ２４は、図２に示すように、中間転写ベルト１７の薄膜層３４に向けて光を照射する発光主波長λの発光部３５と、薄膜層３４で反射する反射光を受光する受光部３６とから構成されている。光学センサ２４は、発光部３５および受光部３６のそれぞれの照射角および受光角が同じ値θになるように設置されている。図２は光学センサ２４と中間転写ベルト１７との関係を説明するための概略構成図であり、図１における中間転写ベルト１７の駆動方向Ｄに対して垂直な断面構成図である。
【００２６】
光学センサ２４は、定期的に行われる画像安定化制御時において中間転写ベルト１７の薄膜層３４上に形成されるトナーパターンを光学的に検出するものである。トナーパターンを光学的に検出するとは、発光部３５により光をトナーパターンに対して照射し、受光部３６によりその反射光の受光量を測定することにより、トナーパターンのトナー付着量（トナー濃度）を検出することである。トナーパターンは、従来から使用されているものが使用可能である。受光部３６では通常、反射光の受光量はその大きさに応じて出力される電圧値として得られるので、既知のトナー付着量−光センサ出力値の関係に基づいてトナーパターンのトナー付着量が検出される。本実施形態における光学センサ２４では、図４に示すように、中間転写ベルト１７の薄膜層３４上のトナー濃度（付着量）に反比例して、受光量（センサ出力）は減少する。光学センサ２４が検出した値は制御装置に送信される。制御装置は、そのようなトナー付着量を検出した値に基づいてプロセス条件を調整・変更することで画像濃度を適正範囲内に保つことができ、結果として画像安定化制御を達成することができる。
【００２７】
画像濃度を制御するために調整・変更されるプロセス条件としては、例えば、現像バイアス、現像ＤＵＴＹ、画像データのレベル、ＬＤ光量等が挙げられる。具体的には、例えばトナーパターンのトナー付着量が所定範囲より少ない場合は、現像バイアスを高くしたり、現像ＤＵＴＹを大きくしたり、画像データのレベルを高くしたり、またはＬＤ光量を高くしたりすると、トナー付着量を多くすることができ、結果として画像濃度が高くなる。また例えばトナーパターンのトナー付着量が所定範囲より多い場合は、現像バイアスを低くしたり、現像ＤＵＴＹを小さくしたり、画像データのレベルを低くしたり、またはＬＤ光量を低くしたりすると、トナー付着量を少なくすることができ、結果として画像濃度が低くなる。
【００２８】
画像安定化制御は、中間転写ベルト１７の外周面上にトナーパターンを形成していない状態で、光学センサ２４の発光部３５から中間転写ベルト１７に対して発光主波長λの光を照射し、その反射光を受光部３６で受光し、その受光量出力が所定値（ベルトベース面出力：Ｖbase）になるように発光量を調整する。調整後、中間転写ベルト１７にトナーパターンを形成し、そのトナーパターンの検出を行う。その検出により、各プロセス条件を変更し、最大濃度を調整した後に続いて一般的なγ補正制御の方式に則り、前記処理によりえられた各階調毎の規格化値（Ｓｎ）に対応する画像濃度値に変換し、その後取得した各諧調の濃度データから階調補正テーブルを作成し更新する。このような処理を行うことで出力されるカラー画像の階調特性をリニアにすることができ、良好な画像を出力することができる。
【００２９】
現像剤として使用するトナーは粒径６．５μｍの重合トナーである。色は、イエロー(Ｙ)、マゼンタ(Ｍ)、シアン(Ｃ)、ブラック(Ｋ)の４種類である。各トナーの反射率特性は、図５に示す特性となっている。
【００３０】
本発明の画像形成装置１０では、各トナーのトナー付着量を精度良く検出するために、発光部３５の発光主波長λが３００〜７００ｎｍの範囲において、シアン(Ｃ)のトナーの反射率が極大値となる５００ｎｍの光を発するセンサ、および、イエロー(Ｙ)、および、マゼンタ(Ｍ)のトナーの反射率が極大値に近い値となる６３２ｎｍの光を発するセンサの２種類の光学センサ２４を配設している。２種類の光学センサ２４は、上述したイメージングユニット１１Ｋと駆動ローラ１８との間で中間転写ベルト１７に対向する位置の、中間転写ベルト１７の幅方向の異なる位置にそれぞれが配置されている。ブラック(Ｋ)のトナーの反射率は、３００〜８００ｎｍの範囲において、ほぼ一定の値となるので、発光主波長λが５００ｎｍ、および、６３２ｎｍのいずれの光学センサ２４であってもブラック(Ｋ)のトナーのトナー付着量を検出することができる。本実施形態では、発光主波長λが５００ｎｍの光学センサ２４によりシアン(Ｃ)とブラック(Ｋ)を検出し、発光主波長λが６３２ｎｍの光学センサ２４によりイエロー(Ｙ)とマゼンタ(Ｍ)のトナー付着量を検出するように構成されている。
【００３１】
ここで、前記検出における光学センサ２４の発光主波長λと薄膜層３４の膜厚との関係について説明する。中間転写ベルト１７の最表層に無機酸化物の薄膜層３４を設けた場合、屈折率の違いによって光学干渉が生じる。図６は中間転写ベルト１７に対して光学センサ２４の発光部３５から発光主波長λの光を照射し、受光部３６において反射光を受光するときの光学干渉を模式的に表したものであり、空気層（屈折率ｎ１）と薄膜層（屈折率ｎ２）３４との界面、および薄膜層（屈折率ｎ２）３４と基材（屈折率ｎ３）３３との界面において反射光に干渉が生じることを示している。
【００３２】
図７は、光学センサ２４の発光部３５からトナーが付着していない中間転写ベルト１７の薄膜層３４の表面に発光主波長λの光を入射角２０°で照射した場合の反射率Ｒ（ｄ）と、中間転写ベルト１７表面の薄膜層３４の膜厚ｄとの関係を示す。発光主波長λを５００ｎｍ、および、６３２ｎｍとした場合、反射率Ｒ（ｄ）が極大値となる膜厚ｄの値は互いに異なっているが、発光主波長λが５００ｎｍ、および、６３２ｎｍのいずれにおいても、膜厚ｄの増加量に対応して、反射率Ｒ（ｄ）は周期的に変化している。膜厚ｄにおける反射率Ｒ（ｄ）は、マトリクス法を用いたマトリクス計算により容易に求めることができる。反射率関数Ｒ（ｄ）は、以下の式によって表すことができる。
【００３３】
【数１】
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【００３４】
式中、λは画像安定化制御の際に照射される光の主波長である。例えば、５００ｎｍとすることができる。
ｎ１は空気の屈折率であり、通常は真空とほぼ同じ１．００である。
θ１は画像安定化制御の際に照射光が空気側から薄膜層３４との界面に入射するときの入射角であり、通常は０〜９０°の範囲内である。
ｎ２は薄膜層３４の屈折率であり、通常は１〜４の範囲内である。
θ２は画像安定化制御の際に照射光が薄膜層３４側から基材３３との界面に入射するときの入射角であり、通常は０〜９０°の範囲内である。
ｎ３は基材３３の屈折率であり、通常は１〜４の範囲内である。
θ３は画像安定化制御の際に照射光が基材３３側から空気との界面に入射するときの入射角であり、通常は０〜９０°の範囲内である。
ｄは前記と同様に薄膜層３４の厚みである。
【００３５】
図８は、図７の膜厚ｄを１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲に限定して示したものである。前記光学干渉の影響をより少なくし、各トナーのトナー付着量をより精度良く検出するために、中間転写ベルト１７の薄膜層３４の膜厚は、反射率Ｒ（ｄ）が極大値、または、極大値に近い値となるように設定する。発光主波長λが５００ｎｍの第１光学センサ（第１検出手段）２４Ａ、および、６３２ｎｍの第２光学センサ（第２検出手段）２４Ｂからなる２つの光学センサ２４を使用する場合、反射率Ｒ（ｄ）が極大値、または、極大値に近い値となる膜厚ｄの値は互いに異なっているので、中間転写ベルト１７の薄膜層３４の膜厚をそれぞれ設定する。つまり、第１光学センサ２４Ａに対向し、中間転写ベルト１７の外周面上に有する第１薄膜層３４Ａの膜厚を第１光学センサ２４Ａの特性に応じて設定し、第２光学センサ２４Ｂに対向し、中間転写ベルト１７の外周面上に有する第２薄膜層３４Ｂの膜厚を第２光学センサ２４Ｂの特性に応じて設定する。
【００３６】
発光主波長λが５００ｎｍである場合、膜厚ｄが１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲では、膜厚ｄが１７０ｎｍと３４０ｎｍのとき、反射率Ｒが極大値となる。本実施形態では、発光主波長λが５００ｎｍの光学センサ２４に対しては、膜厚ｄを３４０ｎｍとした。
【００３７】
発光主波長λが６３２ｎｍである場合、膜厚ｄが１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲では、膜厚ｄが２２０ｎｍのとき、反射率Ｒが極大値となる。したがって、本実施形態では、発光主波長λが６３２ｎｍの光学センサ２４に対しては、膜厚ｄを２２０ｎｍとした。
【００３８】
図９は、本発明にかかる画像形成装置１０の、互いに異なる膜厚の第１薄膜層３４Ａ、および、第２薄膜層３４Ｂが設定された中間転写ベルト１７を示す。なお、二点鎖線で示す光学センサ２４Ａ，２４Ｂは、駆動方向Ｄにおいては、イメージングユニット１１Ｋと駆動ローラ１８との間で配設されるものであるが、幅方向の位置のみをわかりやすくするために、駆動方向Ｄにおける実際の配設位置とは異なる位置で表している。以下に示す図１１および図１２中の光学センサ２４も同様である。
【００３９】
中間転写ベルト１７の膜厚を変更する方法として以下のような方法を用いた。プラズマＣＶＤ法では通常はベルト全面の膜厚を均一にするために、放電電極に対してベルトを回転させて層を形成している。本実施形態で用いた中間転写ベルト１７は通常の薄膜層の形成を行なった後に、中間転写ベルト１７の光学センサ２４の対向部となる箇所のみ放電電極がある製膜装置に組み換え、必要な膜厚となるまで膜成形を行った。薄膜層３４の膜厚ｄは割れや剥がれ防止の観点から０＜ｄ＜１０００ｎｍの範囲内であれば良く、特に１００≦ｄ≦５００ｎｍの範囲が好ましい。
【００４０】
第１光学センサ２４Ａは、中間転写ベルト１７の外周部に第１薄膜層３４Ａに対向するように配設されている。第１光学センサ２４Ａは、シアン(Ｃ)とブラック(Ｋ)のトナーを検出するのに適した発光主波長λ１が５００ｎｍのセンサである。第１薄膜層３４Ａの膜厚ｄ１は、３４０ｎｍである。
【００４１】
第２光学センサ２４Ｂは、中間転写ベルト１７の外周部に第２薄膜層３４Ｂに対向するように配設されている。第２光学センサ２４Ｂは、イエロー(Ｙ)とマゼンタ(Ｍ)のトナーを検出するのに適した発光主波長λ２が６３２ｎｍのセンサである。第２薄膜層３４Ｂの膜厚ｄ２は、２２０ｎｍである。
【００４２】
第１光学センサ２４Ａおよび第２光学センサ２４Ｂは、互いに中間転写ベルト１７の幅方向の異なる位置に配設され、また、同様に、第１薄膜層３４Ａおよび第２薄膜層３４Ｂも互いに幅方向の異なる位置に配設されている。ここで、“前記幅方向の異なる位置に配設される”とは、中間転写ベルト１７の駆動方向Ｄに対する直交方向の一直線上に配設される場合だけではなく、前記一直線に対して駆動方向Ｄにずれた状態で配設される場合も含まれる。
【００４３】
図１０は、図９のＸ−Ｘ線断面を示す図である。第１光学センサ２４Ａに対向し、中間転写ベルト１７の外周面上に有する第１薄膜層３４Ａの膜厚ｄ１を、第１発光主波長λ１が５００ｎｍである場合３４０ｎｍに設定し、第２光学センサ２４Ｂに対向し、中間転写ベルト１７の外周面上に有する第１薄膜層３４Ｂの膜厚ｄ２を、第２発光主波長λ２が６３２ｎｍである場合第１薄膜層３４Ｂの膜厚ｄ１と異なる２２０ｎｍに設定しているので、各検出手段２４Ａ，２４Ｂは薄膜層３４Ａ，３４Ｂのベルトベース面出力を正確に検出できる。第１光学センサ２４Ａ、および、該第１光学センサ２４Ａと検出特性が異なる第２光学センサ２４Ｂにより、２色以上の中間転写ベルト１７上のトナーのトナー濃度を検出できる。これらにより、高画質な画像を形成することができる。
【００４４】
なお、薄膜層３４は一般的には、厳密に均一な厚みにすることは困難であり、薄膜層３４の厚みバラツキにより、反射率Ｒ（ｄ）の変動が顕著になる。しかしながら、本発明においては、薄膜層３４の厚みｄを上述したように設定することによって、厚みにバラツキが存在しても、反射率Ｒ（ｄ）の変動を最小限に留めて有効に抑制できる。その結果、光学センサ２４の校正やトナーパターンの検出が比較的正確に行われるようになり、画像安定化制御を有効に行うことができる。厚みｄが上述したように設定されない場合、厚みバラツキによる反射率Ｒ（ｄ）の変動が顕著になり、画像安定化制御を有効に行うことができない。
【００４５】
（比較例１）
比較例１では、画像形成装置１０の構成や光学センサ２４の特性、またトナー等の特性、また中間転写ベルト１７の光学特性については、前述した実施形態と同じとした。このような画像形成装置１０において、中間転写ベルト１７の薄膜層３４の膜厚を、図１１に示すように、中間転写ベルト１７全周にわたって３４０ｎｍとした。この場合、発光主波長５００ｎｍの光学センサ２４では、ベルトのベース面検出に問題はないが、発光主波長６３２ｎｍの光学センサ２４では、ベルトからの反射光が低下するため、ベルトのベース面検出精度が低下し、画像安定化制御でトナー濃度を精度良く制御することができなかった。
【００４６】
（比較例２）
比較例２では、画像形成装置１０の構成や光学センサ２４の特性、またトナー等の特性、また中間転写ベルト１７の光学特性については、前述した実施形態と同じとした。このような画像形成装置１０において、中間転写ベルト１７の薄膜層３４の膜厚を、図１２に示すように、中間転写ベルト１７全周にわたって２２０ｎｍとした。この場合、発光主波長６３２ｎｍの光学センサ２４では、ベルトのベース面検出に問題はないが、発光主波長５００ｎｍの光学センサ２４では、ベルトからの反射光が低下するため、ベルトのベース面検出精度が低下し、画像安定化制御でトナー濃度を精度良く制御することができなかった。
【００４７】
なお、本発明の画像形成装置は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、各カラートナーの濃度を検出する光学センサ２４の発光主波長λは、カラートナーに対する反射率が極大値、または、極大値に近い値となるものであれば、どの範囲の波長でもかまわない。例えば、イエロー（Ｙ）の検出に６００ｎｍの波長を用い、マゼンタ（Ｍ）の検出に７００ｎｍの波長を用い、シアン（Ｃ）の検出に９００ｎｍの波長を用いてもかまわない。この場合、ベルトの薄膜層の膜厚変更箇所は、ベルトの幅方向に、最低２箇所作成することとなる。転写ベルト基材は特に限定されないが、体積抵抗が１０６〜１０１２Ω・ｃｍの範囲のものが好ましく、通常はシームレスベルト形状を有する。例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりしたものが用いられる。基材の厚みは通常５０〜５００μｍ程度に設定される。
【符号の説明】
【００４８】
１０  画像形成装置
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ  イメージングユニット
１２  感光ドラム
１３  帯電装置
１４  現像装置
１５  清掃装置
１６  像露光装置
１７  中間転写ベルト（像担持体）
１８  駆動ローラ
１９  従動ローラ
２０  １次転写装置
２１  ２次転写装置
２２  分離爪
２３  クリーニングブレード
２４  光学センサ（検出手段）
２４Ａ  第１光学センサ（第１検出手段）
２４Ｂ  第２光学センサ（第２検出手段）
２５  記録紙（記録媒体）
２６  給紙カセット
２７  排紙トレイ
２８  記録媒体搬送路
２９  搬送ローラ
３０  定着装置
３１  排紙ローラ
３２  トナーボックス
３３  基材
３４  薄膜層
３４Ａ  第１薄膜層
３４Ｂ  第２薄膜層
３５  発光部
３６  受光部
【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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