(57)【要約】【課題】センサ対向ローラの周長を精度良く検知することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成部４０と、無端状のベルト３１と、ベルトを張架する複数のローラと、ベルトを挟んで複数のローラのうちの一つであるセンサ対向ローラ８に対向して配置され、ベルトの表面に向けて光を照射して反射光を検知する光学センサ４１と、光学センサの検知結果に基づく処理を行う制御部５０と、を有する画像形成装置１００は、ベルトは、光学センサが照射する光の少なくとも一部を透過する光透過性を有し、制御部は、光学センサにより、ベルトの表面に向けて光を照射し、センサ対向ローラの表面からの反射光を含む反射光を検知した結果に基づいて、センサ対向ローラの周長に関する情報を取得する構成とする。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部が形成する画像を直接又は記録材を介して担持して搬送する無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数のローラと、
前記ベルトを挟んで前記複数のローラのうちの一つであるセンサ対向ローラに対向して配置され、前記ベルトの表面に向けて光を照射して反射光を検知する光学センサと、
前記光学センサの検知結果に基づく処理を行う制御部と、
を有する画像形成装置において、
前記ベルトは、前記光学センサが照射する光の少なくとも一部を透過する光透過性を有し、
前記制御部は、前記光学センサにより、前記ベルトの表面に向けて光を照射し、前記センサ対向ローラの表面からの反射光を含む反射光を検知した結果に基づいて、前記センサ対向ローラの周長に関する情報を取得することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記センサ対向ローラの表面は、前記センサ対向ローラの軸方向における前記光学センサから光が照射される領域に、前記センサ対向ローラの周方向において分光反射率が異なる第１の領域と第２の領域とを有し、前記第１の領域の分光反射率の方が前記第２の領域の分光反射率よりも低い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】
前記制御部は、前記光学センサの検知結果に基づいて取得した前記第１の領域又は前記第２の領域の位置に関する情報を基準として、前記センサ対向ローラの周長に関する情報を取得することを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記基準に対応する前記第１の領域又は前記第２の領域は、少なくとも前記センサ対向ローラの軸方向における前記光学センサから光が照射される領域における前記センサ対向ローラの周方向の一部に形成されたマーカー部であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記光学センサの出力と、所定の閾値と、を比較して、前記第１の領域又は前記第２の領域の位置に関する情報を取得することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記光学センサは、前記画像形成部が形成する複数色の画像間の色ずれを補正するための試験用画像を検知するためにも用いられ、
前記制御部は、前記光学センサの出力と、前記閾値とは異なる別の閾値と、を比較して、前記ベルト上の前記色ずれ補正用の試験画像の位置に関する情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記ベルトの表面には、前記ベルトの周長を検知するための、前記ベルトの表面とは分光反射率が異なるベルトマーカーが設けられており、
前記光学センサは、前記ベルトマーカーを検知するためにも用いられることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記光学センサは、波長が７００ｎｍ以上の赤外領域に分光感度を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ベルトは、前記光学センサからの特定波長の光に対して２５％以上の分光透過率を有し、かつ、前記光学センサから前記ベルトに向けて光を照射した際に前記光学センサにより検知される反射光のうち前記ベルトの表面からの直接反射光の比率は５６％以上であるすることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記制御部は、取得した前記センサ対向ローラの周長に関する情報に基づいて、前記画像形成部が画像を形成する際の画像形成条件を制御することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光学センサは、前記画像形成部が形成する画像の濃度を制御するための試験用画像の濃度に関する情報を取得するためにも用いられ、
前記制御部は、前記画像形成条件としての前記画像の濃度を制御する際に、前記光学センサによる前記濃度制御用の試験用画像の濃度に関する情報の取得結果を前記センサ対向ローラの周長に関する情報に基づいて補正することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記センサ対向ローラは、前記ベルトを駆動する駆動ローラであり、
前記制御部は、前記画像形成条件としての前記センサ対向ローラの回転速度を、前記センサ対向ローラの周長に関する情報に基づいて制御することを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部が形成する画像を直接又は記録材を介して担持して搬送する無端状のベルトと、
前記ベルトを張架する複数のローラと、
前記ベルトを挟んで前記複数のローラのうちの一つであるセンサ対向ローラに対向して配置され、前記ベルトの表面に向けて光を照射して反射光を検知する光学センサと、
を有する画像形成装置において、
前記ベルトは、前記光学センサが照射する光の少なくとも一部を透過する光透過性を有し、
前記光学センサは、前記ベルトの表面に向けて光を照射し、前記センサ対向ローラの表面からの反射光を含む反射光を検知し、
前記センサ対向ローラは、少なくとも前記センサ対向ローラの軸方向における前記光学センサから光が照射される領域における前記センサ対向ローラの周方向の一部に、周囲よりも分光反射率が低い又は高いマーカー部が形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１４】
前記マーカー部は、金属製の前記センサ対向ローラの表面の一部が黒色に着色された領域であるか、又は金属製の基材の表面に弾性層が設けられた前記センサ対向ローラの前記弾性層の一部が設けられておらず前記基材が露出した領域であることを特徴とする請求項１３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、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式などを用いた画像形成装置では、像担持体に形成されたトナー像が転写される中間転写体、あるいは像担持体からトナー像が転写される記録材を担持して搬送する記録材担持体として、複数のローラに張架された無端状のベルトが用いられている。特に、カラー画像形成装置では、ベルトの表面の移動方向に沿って複数の像担持体が配置され、各像担持体に形成された異なる色のトナー像がベルト又はベルト上の記録材に重ね合わされるようにして転写されるタンデム方式が広く用いられている。
【０００３】
このような画像形成装置では、画像濃度や各色の印刷位置を調整するキャリブレーションのための試験用画像（以下、「テストパターン」ともいう。）がベルト上に形成されることがある。画像濃度のキャリブレーション（以下、単に「濃度制御」ともいう。）や、印刷位置のキャリブレーション（以下、単に「色ずれ補正」ともいう。）のためのテストパターンは、光学センサで検知される。以下、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルトを備えた中間転写方式の画像形成装置を例に説明する。
【０００４】
中間転写転写方式の画像形成装置では、テストパターンは中間転写体ベルト上に形成される。中間転写ベルトは光を透過しないものが多いが、中間転写ベルトの表面性を調整したり、製造コストの抑制を図ったりした結果、光を透過するものも存在する。
【０００５】
ここで、特許文献１は、濃度制御を精度良く行うために、中間転写ベルトの周長を検知する方法を開示している。具体的には、特許文献１に記載の方法では、テストパターンの検知結果を当該テストパターンが形成された中間転写ベルトの表面の検知結果で補正してテストパターンの濃度を求めている。ここで、中間転写ベルトの表面の、テストパターンが形成された位置を特定するためには中間転写ベルトの周長の情報が必要である。中間転写ベルトの周長は公称値からのずれを含む。そこで、特許文献１に記載の方法では、中間転写ベルトの周長を実測している。
【０００６】
また、光学センサは、中間転写ベルトとの距離を一定に保つために、一般に中間転写ベルトを張架するローラの１つ（以下、「センサ対向ローラ」ともいう。）に対向して配置される。このような構成であっても、センサ対向ローラの回転むらや、センサ対向ローラ上の付着物が光学センサの出力に影響することがある。
【０００７】
そこで、特許文献２は、センサ対向ローラの形状に起因する光学センサの出力の周期むらをセンサ対向ローラの周長として算出し、そのセンサ対向ローラの周長に基づいて濃度制御を行う方法を開示している。
【０００８】
また、特許文献３は、中間転写ベルトのメーカーを複数化した場合に、それぞれの材料や製造方法に対する制約を小さくするための技術を開示している。具体的には、センサ対向ローラの分光反射率を低く抑えることにより、分光透過率の高い中間転写ベルトであっても、分光透過率の低いベルトと同じように使用することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−９０１８号公報
【特許文献２】特開２０１５−２３０４７５号公報
【特許文献３】特開２００４−８５６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献３の方法では、センサ対向ローラの形状や表面の分光反射率の影響を受け、キャリブレーションの精度が不十分になる場合がある。
【００１１】
また、特許文献２の方法でセンサ対向ローラの周長を検知するためには、センサ対向ローラの振れやローラ上に付着した異物などに起因する、光学センサの出力の小さなむらを捉える必要がある。しかし、本発明者の検討によると、実際には中間転写ベルトの表面自体の形状や光沢のむらにより、光学センサの出力のばらつきが大きく、センサ対向ローラの周長の検知が困難であることが多いことがわかった。また、このような条件でセンサ対向ローラの周長の検知精度を上げるためには、センサ対向ローラの回転数を増やしてデータを取得する必要がある。その結果、ダウンタイム（画像を出力できない期間）が増大してしまうことがある。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、センサ対向ローラの周長を精度良く検知することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部が形成する画像を直接又は記録材を介して担持して搬送する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数のローラと、前記ベルトを挟んで前記複数のローラのうちの一つであるセンサ対向ローラに対向して配置され、前記ベルトの表面に向けて光を照射して反射光を検知する光学センサと、前記光学センサの検知結果に基づく処理を行う制御部と、を有する画像形成装置において、前記ベルトは、前記光学センサが照射する光の少なくとも一部を透過する光透過性を有し、前記制御部は、前記光学センサにより、前記ベルトの表面に向けて光を照射し、前記センサ対向ローラの表面からの反射光を含む反射光を検知した結果に基づいて、前記センサ対向ローラの周長に関する情報を取得することを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、センサ対向ローラの周長を精度良く検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置の概略断面図である。
【図２】中間転写ベルトの分光透過率特性の一例を示すグラフ図である。
【図３】画像形成装置の制御構成を示すブロック図である。
【図４】光学センサの模式図である。
【図５】テストパターンのレイアウトを示す模式図である。
【図６】マーカー部の検知方法の一例を説明するための模式図である。
【図７】センサ対向ローラの一例の概略斜視図である。
【図８】中間転写ベルトと駆動ローラの分光特性の関係性を示すグラフ図である。
【図９】センサ対向ローラの周長を検知する実験の結果を示すグラフ図である。
【図１０】階調制御の手順の概略を示すフローチャート図である。
【図１１】センサ対向ローラの他の例を概略断面図及び概略斜視図である。
【図１２】マーカー部の検知方法の他の例を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００１７】
［実施例１］
１．画像形成装置の全体的な構成及び動作
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することが可能な、中間転写方式を採用したタンデム方式のカラープリンタである。
【００１８】
画像形成装置１００は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する第１、第２、第３、第４のステーション１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを有する。各ステーション１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにおいて同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して、総括的に説明することがある。ステーション１は、後述する感光ドラム２、帯電ローラ３、露光装置４、現像装置５、一次転写ローラ１４、ドラムクリーニング装置６などを有して構成される。
【００１９】
ステーション１には、像担持体としての回転可能なドラム型（円筒形）の感光体（電子写真感光体）である感光ドラム２が設けられている。感光ドラム２は、図中矢印Ｒ１方向（反時計回り）に所定の周速度で回転駆動される。回転する感光ドラム２の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ３によって、所定の極性（本実施例では負極性）の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ３には、負極性の直流成分を含む所定の帯電電圧（帯電バイアス）が印加される。帯電処理された感光ドラム２の表面は、露光手段としての露光装置４によって、各ステーション１に対応する色成分の画像情報に応じて走査露光され、感光ドラム２上に各色成分に対応した静電像（静電潜像）が形成される。本実施例では、露光装置４は、レーザダイオード、ポリゴンスキャナ、レンズ群などを有して構成されるレーザスキャナ装置である。感光ドラム２上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置５によって、現像剤としてのトナーが供給されて現像（可視化）され、感光ドラム２上にトナー像（現像剤像）が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで電位の絶対値が低下した感光ドラム２上の露光部（イメージ部）に、感光ドラム２の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する。現像工程時に、現像装置５が備える現像剤担持体としての現像ローラには、負極性の直流成分を含む所定の現像電圧（現像バイアス）が印加される。
【００２０】
４個の感光ドラム２に対向するように、無端状のベルトで構成された中間転写体である中間転写ベルト３１が配置されている。中間転写ベルト３１は、複数の張架ローラ（支持部材）としての駆動ローラ８、テンションローラ１０及び二次転写対向ローラ３４に張架されている。中間転写ベルト３１は、テンションローラ１０の作用によって、所定のテンションが保たれる。また、中間転写ベルト３１は、ベルト駆動手段としての駆動モータ８０によって駆動ローラ８が回転駆動されることで、図中矢印Ｒ２方向（時計回り）に回転（周回移動）する。本実施例では、中間転写ベルト３１は、各感光ドラム２の周速度とほぼ同じ周速度で、各感光ドラム２に接触しながら回転する。中間転写ベルト３１の内周面側には、各感光ドラム２に対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ１４が配置されている。一次転写ローラ１４は、中間転写ベルト３１を介して感光ドラム２に向けて押圧され、感光ドラム２と中間転写ベルト３１とが接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ１を形成する。上述のように感光ドラム２上に形成されたトナー像は、一次転写部Ｎ１において、一次転写ローラ１４の作用によって、回転している中間転写ベルト３１上に一次転写される。一次転写工程時に、一次転写ローラ１４には、トナーの正規の帯電極性（現像工程時の帯電極性）とは逆極性の直流電圧である一次転写電圧（一次転写バイアス）が印加される。例えばフルカラー画像の形成時には、各感光ドラム２に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト３１上に重ね合わされるようにして順次転写される。
【００２１】
中間転写ベルト３１の外周面側において、二次転写対向ローラ３４に対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ３５が配置されている。二次転写ローラ３５は、中間転写ベルト３１を介して二次転写対向ローラ３４に向けて押圧され、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｎ２を形成する。上述のように中間転写ベルト３１上に形成されたトナー像は、二次転写部Ｎ２において、二次転写ローラ３５の作用によって、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５とに挟持されて搬送される紙（用紙）などの記録材（シート、転写材）Ｓ上に二次転写される。記録材Ｓは、カセット１５から給送ローラ１６によって送り出され、駆動が停止されているレジストローラ対１７へと搬送される。この記録材Ｓは、レジストローラ対１７によって、斜行が補正された後に、中間転写ベルト３１上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部Ｎ２へと搬送される。
【００２２】
トナー像が転写された記録材Ｓは、定着手段としての定着装置１８へと搬送される。定着装置１８は、未定着のトナー像を担持した記録材Ｓを加熱及び加圧することで、記録材Ｓにトナー像を定着（溶融、固着）させる。トナー像が定着された記録材Ｓは、排出ローラ（図示せず）などによって、画像形成装置１００の装置本体の外部に設けられたトレイ（図示せず）に排出（出力）される。
【００２３】
また、一次転写工程において中間転写ベルト３１に転写されずに感光ドラム２上に残留したトナー（一次転写残トナー）は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置６によって、感光ドラム２上から除去されて回収される。また、二次転写工程において記録材Ｓに転写されずに中間転写ベルト３１上に残留したトナー（二次転写残トナー）は、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置３３によって、中間転写ベルト３１上から除去されて回収される。
【００２４】
本実施例では、各ステーション１において、感光ドラム２と、これに作用するプロセス手段としての帯電ローラ３、現像装置５及びドラムクリーニング装置６とは、一体的に画像形成装置１００の装置本体に対し着脱可能なプロセスカートリッジ３２を構成する。本実施例では、画像形成装置１００の装置本体内において、４個の独立したプロセスカートリッジ３２は縦方向に並置される。
【００２５】
また、画像形成装置１００は、濃度制御や色ずれ補正において中間転写ベルト３１上に形成された試験用画像（試験用トナー像）であるテストパターン（パッチ）を検知するために、パターンセンサ４１、４２を有している。パターンセンサ４１、４２は、それぞれ光学検知手段である光学センサで構成されている。本実施例では、パターンセンサ４１、４２は、中間転写ベルト３１を挟んで光学検知手段対向ローラ（センサ対向ローラ）としての駆動ローラ８に対向する位置に配置されている。また、画像形成装置１００は、中間転写ベルト３１の周長を検知するために、ベルト周長検知手段としてのベルト周長センサ４３を有している。本実施例では、ベルト周長センサ４３は、中間転写ベルト３１を挟んで駆動ローラ８に対向するように、パターンセンサ４１、４２よりも駆動ローラ８の軸方向（長手方向）の端部側の位置に配置されている。ベルト周長センサ４３は、光学検知手段である光学センサで構成されている。パターンセンサ４１、４２、ベルト周長センサ４３については、後述して更に詳しく説明する。
【００２６】
ここで、本実施例では、中間転写ベルト３１は、厚さ５０〜１５０μｍ程度の無端のフィルム状部材で構成されている。また、本実施例では、中間転写ベルト３１は、基材として高強度かつ分光反射率の比較的高いＰＥＮを用いて構成されている。また、本実施例では、中間転写ベルト３１は、製造コストの抑制や、中間転写ベルト３１の表面の平滑性の確保などのために、光透過性を低下させるためのカーボン粒子の混合量が比較的少なくされている。そのため、本実施例では、中間転写ベルト３１は、赤外光（波長９５０ｎｍ）を約２５％透過する（図２）。中間転写ベルト３１を構成する材料は、強度や分光特性などの要件を満たせば、ポリイミド、ＰＥＥＫなどのスーパーエンプラや、ＰＥＴなどの汎用エンプラを用いてもよい。また、中間転写ベルト３１は、画像形成装置１００の構成に応じて、電気抵抗や表面の光沢度を調整するために、基材とは別の樹脂層、ゴム層などを有する複数層構成としてもよい。
【００２７】
２．制御態様
図３は、本実施の画像形成装置１００の要部の制御態様を示すブロック図である。
【００２８】
画像形成装置１００に設けられたコントローラ６１は、外部のホストコンピュータ６０から画像信号を受信し、その画像信号に対して所定の処理を行う。そして、コントローラ６１は、処理後の画像信号を、画像形成装置１００に設けられた制御部５０に出力する。なお、コントローラ６１が行う所定の処理とは、ハーフトーン処理や、階調補正テーブルによる階調補正処理などである。制御部５０は、コントローラ６１から受信した画像信号に基づき、画像形成部４０を制御して画像形成を行わせる。なお、本実施例では、画像形成部４０は、上述の画像形成プロセスによって記録材Ｓに画像を形成して出力する画像形成装置１００内の機器の総称である。
【００２９】
制御部５０は、演算制御手段としてのＣＰＵ５１と、記憶手段としてのメモリ５２と、を有する。なお、メモリ５２は、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭなどの総称であり、ＣＰＵ５１が実行するプログラムや、プログラムの実行の際に使用するデータを格納している。また、メモリ５２は、ＣＰＵ５１がプログラムを実行して処理を行う際に、一時的なデータの格納領域としても使用される。
【００３０】
本実施例との関係では、ＣＰＵ５１がプログラムを実行することで、濃度制御を行う濃度制御部５３、色ずれ補正を行う色ずれ補正部５４、及び中間転写ベルト３１や駆動ローラ８の周長を算出する周長算出部５５が実現される。濃度制御部５３、色ずれ補正部５４は、それぞれ濃度制御用、色ずれ補正用のテストパターンを中間転写ベルト３１上に形成させる。そして、濃度制御部５３、色ずれ補正部５４は、パターンセンサ４１、４２によりテストパターンを検知した結果に基づいて、画像形成条件の調整を行う。また、周長算出部５５は、ベルト周長センサ４３の検知結果に基づいて中間転写ベルト３１の周長を算出すると共に、パターンセンサ４１、４２の検知結果に基づいて駆動ローラ８の周長を算出する。
【００３１】
３．パターンセンサ
次に、本実施例におけるパターンセンサ４１、４２につい更に説明する。図４は、パターンセンサ４１、４２の概略構成を示す模式図である。
【００３２】
パターンセンサ４１、４２は、実質的に同一の構成とされている。そして、パターンセンサ４１、４２はそれぞれ、中間転写ベルト３１の表面の移動方向（搬送方向）と略直交する方向における画像形成幅の中心に対して±１００ｍｍの位置（検知位置）の中間転写ベルト３１上のトナーを検知するように配置されている。なお、画像形成幅は、トナー像が形成され得る領域である画像形成領域の幅である。以下、パターンセンサ４１、４２の構成について、一方のパターンセンサ４１を例に説明する。
【００３３】
パターンセンサ４１は、７００ｎｍ以上の波長域に分光感度を有する。パターンセンサ４１は、波長９５０ｎｍの赤外光を発光するＬＥＤなどの発光素子（発光部）４１ａ、フォトダイオードなどの２個の受光素子（受光部）４１ｂ、４１ｃ、及びホルダー４５を有する。パターンセンサ４１は、中間転写ベルト３１を挟んで駆動ローラ８に対向して配置されている。パターンセンサ４１は、発光素子４１ａからの赤外光を中間転写ベルト３１、及び中間転写ベルト３１上のテストパターンに照射し、その反射光を受光素子４１ｂ、４１ｃで検知する。その検知結果に基づいて、制御部５０（より詳細には色ずれ補正部５４、濃度制御部５３）は、テストパターンの位置やテストパターンのトナー量（濃度）を算出することができる。ここで、本実施例では、受光素子４１ｂ、４１ｃの最大出力電圧は３．３Ｖである。そのため、本実施例では、濃度制御動作中の受光素子４１ｂ、４１ｃの出力電圧が３．３Ｖ未満に収まるように、発光素子４１ａからの発光量を調整する。具体的には、データのばらつきを加味して、正反射光量が最大となる中間転写ベルト３１の下地からの反射光に対する受光素子４１ｂ、４１ｃの出力電圧の平均値が２．７Ｖとなるように、発光素子４１ａからの発光量を調整する。
【００３４】
テストパターンからの反射光には、正反射成分と拡散反射成分とが含まれている。パターンセンサ４１は、正反射光用の受光素子４１ｂでは正反射成分と拡散反射成分の両方を含んだ反射光を検知し、拡散反射光用の受光素子４１ｃでは拡散反射成分のみを検知するように構成されている。中間転写ベルト３１の表面は光沢性を有しており、中間転写ベルト３１上にトナーが付着すると、トナーによって光が遮断されて、正反射光が減少し、正反射光用の受光素子４１ｂの出力は低下する。一方、波長９５０ｎｍの赤外光に対して、ブラックトナーは光を吸収し、イエロー、マゼンタ、シアントナーは拡散反射する特徴を有する。そのため、中間転写ベルト３１上のトナーの付着量が増大すると、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、拡散反射光用の受光素子４１ｃの出力が大きくなる。本実施例では、正反射光用の受光素子４１ｂの出力を拡散反射光用の受光素子４１ｃの出力を用いて補正して得られる正味の正反射光量に応じて、中間転写ベルト３１上のトナーの付着量（テストパターンの濃度）を算出する。
【００３５】
４．色ずれ補正、画像濃度制御
本実施例の画像形成装置１００は、濃度制御や色ずれ補正を、所定のタイミング、あるいはユーザやサービス担当者などの操作者の指示に応じて、適宜行う。これは、消耗品の交換、画像形成装置１００の使用環境の変化（温度、湿度、装置の劣化など）、プリント枚数などの諸条件によって、トナーや上述の各キーパーツの特性が変化した場合であっても、安定して高画質が得られるようにするためである。濃度制御や色ずれ補正は、記録材Ｓに転写して出力する画像を形成している画像形成時以外の期間である非画像形成時に実行される。非画像形成時としては、画像形成前の準備動作である前回転動作時、複数の記録材Ｓに連続して画像を形成する際の記録材Ｓと記録材Ｓとの間に対応する紙間時、画像形成後の整理（準備）動作である後回転動作時などが挙げられる。
【００３６】
図５は、本実施例におけるテストパターンの概略図である。本実施例では、テストパターンは、濃度制御用のテストパターンと、色ずれ補正用のテストパターンと、を含んでいる。ただし、画像形成装置１００は、濃度制御用のテストパターンと、色ずれ補正用のテストパターンと、をそれぞれ独立して形成するように構成されていてもよい。
【００３７】
まず、本実施例における色ずれ補正について説明する。色ずれ補正は、中間転写ベルト３１上に形成されたテストパターンをパターンセンサ４１、４２で検知し、各色の画像形成開始位置及び倍率を調整して、各色の相対的な画像形成位置を調整するものである。ここでは、一方のパターンセンサ４１を例に説明する。
【００３８】
本実施例では、色ずれ補正用のテストパターンは、各色のトナーで形成された、各々が幅約２ｍｍ、長さ約２０ｍｍの直線状のトナー像（細線パッチ）を、長さ方向が中間転写ベルト３１の表面の移動方向に対し斜めになるように配置したテストパターンである。このテストパターンによって、副走査方向（中間転写ベルト３１の表面の移動方向と略平行な方向）及び主走査方向（中間転写ベルト３１の表面の移動方向と略直交する方向）の色ずれを検知することが可能である。
【００３９】
図６は、色ずれ補正用のテストパターンの位置を検知する方法を説明するためのグラフ図である。本実施例では、トナーが付着していない中間転写ベルト３１の下地と比較して、パターンセンサ４１の受光素子４１ｂの出力が低下した位置を、テストパターンが形成された位置と判定する。受光素子４１ｂからの信号は、コンパレータ４４（図３）に入力されて、コンパレータ４４によって所定の閾値レベルＴＨと比較される。色ずれ補正用のテストパターンの検知時には、受光素子４１ｂからの信号は、閾値レベルＴＨ＝ＴＨｃと比較される。
【００４０】
本実施例では、色ずれ補正用のテストパターンの検知時の閾値レベルＴＨｃは１．５Ｖである。コンパレータ４４により、受光素子４１ｂからの信号レベルが所定の閾値レベルＴＨｃ以上の場合は１（オン）、所定の閾値レベルＴＨｃ未満の場合は０（オフ）に変換され、そのオンオフ信号が制御部５０（より詳細には色ずれ補正部５４）に入力される。制御部５０は、コンパレータ４４の出力から、各テストパターンの先端を検知したタイミングＴ１と、後端を検知したタイミングＴ２と、を求め、タイミングＴ１、Ｔ２に基づいてテストパターンの重心位置Ｔ３を判定する。そして、制御部５０は、上述の方法によって算出された各色のテストパターンの位置間の位置ずれを補正するように、各色の画像形成位置や倍率の調整を行う。
【００４１】
次に、本実施例における濃度制御について説明する。濃度制御は、各色の最大濃度を一定に保つ最大濃度制御と、ハーフトーンの階調特性を画像信号に対してリニアに保つ階調制御と、を含んでいる。階調制御は、画像形成装置１００の入出力特性（ガンマ特性）によって、入力される画像信号に対して出力濃度がずれ、不自然な画像が形成されることを抑制するために行われる。このため、階調制御では、異なる値の画像信号による複数の濃度のトナー像を含むテストパターンを中間転写ベルト３１上に形成して、このテストパターンをパターンセンサ４１、４２で検知し、画像信号と画像濃度との関係を取得する。そして、入力された画像信号に対して所望の画像濃度が出るように、入力された画像信号の値を、画像形成に使用する画像信号値に変換する階調補正テーブルを生成する。ここでは、一方のパターンセンサ４１を例に説明する。
【００４２】
最大濃度制御と階調制御とのうち、最大濃度制御では、テストパターンを用いることなく、画像形成装置１００の使用環境や消耗品の使用状況に応じて最大濃度に影響を与える帯電バイアス、現像バイアス、露光強度などを調整する。
【００４３】
一方、階調制御では、作像条件を変えながら複数のテストパターンを中間転写ベルト３１上に形成し、それらのテストパターンの濃度をパターンセンサ４１で検知する。そして、制御部５０（より詳細には濃度制御部５３）は、その検知結果に基づいて階調補正テーブルを生成する。図５中の中間転写ベルト２回転目におけるＫ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各色のテストパターンを示す。また、図５中の中間転写ベルト２回転目におけるＷ（破線）は、後述するテストパターンの検知結果を補正するための、中間転写ベルト３１の下地検知用の領域である。また、図５中の中間転写ベルト１回転目では、少なくとも２回転目におけるＷ、Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙから成る領域（１回転目に破線で示す）の中間転写ベルト３１の表面の移動方向における長さ以上に渡って、中間転写ベルト３１の下地検知を行う。中間転写ベルト３１の表面の分光反射率のむらによるテストパターンの検知誤差をキャンセルするためである。階調制御については、後述して更に詳しく説明する。
【００４４】
５．パターンセンサによるテストパターンの検知精度
次に、パターンセンサ４１、４２によるテストパターンの検知精度について説明する。ここでは、パターンセンサ４１を例に説明する。
【００４５】
パターンセンサ４１の受光素子４１ｂの出力は、検知対象面である中間転写ベルト３１の表面の色味や形状の、製造時のむら、あるいは経時による変化により、ばらつきを有している。したがって、テストパターンが形成された位置によって、算出されるテストパターンの濃度にずれが生じる。そのため、本実施例では、パターンセンサ４１によるテストパターンの検知結果を、パターンセンサ４１によるテストパターンが形成された位置の中間転写ベルト３１の下地の検知結果（以下、単に「下地情報」ともいう。）を用いて補正する。
【００４６】
制御部５０（より詳細には周長算出部５５）は、テストパターンの検知結果を下地情報で補正するのに必要な中間転写ベルト３１の周長の検知結果（以下、単に「ベルト周長情報」ともいう。）を、毎回の濃度制御の実行時に取得する。本実施例では、中間転写ベルト３１は、幅方向（表面の移動方向と略直交する方向）の端部に中間転写ベルト３１よりも高い分光反射率（正反射率）を有するベルトマーカー７０（図５）を有する。制御部５０は、このベルトマーカー７０を、ベルト周長センサ４３を用いて検知した結果に基づいて、中間転写ベルト３１の周長を算出する。概略、制御部５０は、１回目にベルトマーカー７０が検知されてから２回目にベルトマーカー７０が検知されるまでの時間（回転周期）と、中間転写ベルト３１の周速度と、に基づいて、中間転写ベルト３１の周長を算出することができる。本発明では、ベルト周長情報の取得方法としては、利用可能な任意の方法を用いることができる。本実施例では、中間転写ベルト３１の表面の移動方向におけるベルトマーカー７０の長さは約８ｍｍである。ここで、ベルト周長センサ４３は、パターンセンサ４１の拡散反射光用の受光素子４１ｃを取り除いたものに相当する。制御部５０は、中間転写ベルト３１の下地よりも正反射光量の高い領域（ベルトマーカー７０）を検知し、中間転写ベルト３１の周長を算出することができる。ベルトマーカー７０の位置の検知方法は、前述した色ずれ補正用のテストパターンの位置の検知方法と同様である。なお、ベルト周長情報の取得と下地情報の取得とは同時に実行することができる。
【００４７】
ここで、前述のように、本実施例における中間転写ベルト３１の赤外光（波長９５０ｎｍ）に対する分光透過率は２５％と高い。したがって、パターンセンサ４１の検知結果は、中間転写ベルト３１の表面性だけでなく、駆動ローラ８からの影響も受けることになる。
【００４８】
つまり、テストパターンの濃度の検知精度を向上させるためには、センサ対向ローラの形状、及び表面の光学的なむらの影響を極力抑制することが望まれる。また、ベルトが光透過性を有する場合、ベルトが不透明な場合と比較して、受光素子が受光する光量のうちベルトの表面からの反射光成分が相対的に減少するため、トナー量の検知精度が低下する可能性がある。この観点からは、ベルトの分光透過率やセンサ対向ローラの分光反射率は低い方がよい。
【００４９】
一方、前述のように、製造コストの抑制や、ベルトの表面の平滑性の確保などのために、光透過性の高いベルトの使用が望まれる場合がある。本実施例では、中間転写ベルト３１の光透過性が高いことを利用して、センサ対向ローラとしての駆動ローラ８の表面の光沢むら、色むらなどに起因する光学的情報としての反射光量プロファイルを、パターンセンサ４１を用いて検知することができる。これにより、駆動ローラ８の周長を精度良く検知することができる。以下、更に詳しく説明する。
【００５０】
６．センサ対向ローラの周長の検知
まず、本実施例におけるセンサ対向ローラとしての駆動ローラ８の構成について説明する。本実施例では、駆動ローラ８は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）製であり、ブラスト処理により表面が粗面化され、中間転写ベルト３１との摩擦力が向上させられて、中間転写ベルト３１の周速度の安定性の向上が図られている。なお、駆動ローラ８の表面加工の方法は、ブラスト処理に限定されるものではなく、所定の粗さに管理できる方法であれば他の処理方法を用いてもよい。なお、本実施例では、駆動ローラ８の外径は１５ｍｍである。
【００５１】
図７は、本実施例における駆動ローラ８の概略斜視図である。本実施例では、駆動ローラ８の中間転写ベルト３１との接触部は、駆動ローラ８の周方向（回転方向）の幅は約１ｍｍ、軸方向の幅は駆動ローラ８の軸方向の全域に渡る。そして、本実施例では、駆動ローラ８の表面（周面）の周方向の一部に、周囲のベース部８ｂと分光反射率（正反射率）の異なる、駆動ローラ８の周長を検知するためのマーカー部８ａを有する。本実施例では、マーカー部８ａとして、駆動ローラ８の表面に黒色のめっき処理を行い、マーカー部８ａの分光反射率を周囲のベース部８ｂの分光反射率よりも低下させている。本実施例では、駆動ローラ８ａの表面のベース部８ｂの分光反射率が７０％程度であるのに対し、駆動ローラ８の表面の黒色のマーカー部８ａの分光反射率は約５％と低く抑えられている。
【００５２】
本実施例では、マーカー部８ａは、駆動ローラ８の軸方向の略全域に渡って設けられている。ただし、駆動ローラ８の軸方向におけるマーカー部８ａの位置、長さは、それぞれ確実にパターンセンサ４１からの照射光が当たる位置、長さであればよい。また、本実施例では、駆動ローラ８の周方向におけるマーカー部８ａの幅は１ｍｍである。ただし、駆動ローラ８の周方向におけるマーカー部８ａの幅は、十分な精度でマーカー部８ａの位置を検知できる幅であればよい。また、マーカー部８ａは、線状に限らず、四角形を含む多角形、円形、楕円形など任意の形状でよい。マーカー部８ａのより簡易な形成方法として、駆動ローラ８の表面の周方向の一部において、駆動ローラ８の表面の粗し処理の度合を周囲のベース部８ｂとは変化させて、分光反射率を変化させるなどしてもよい。マーカー部８ａとして、駆動ローラ８の表面粗さを部分的に小さくする（分光反射率を高くする）場合には、中間転写ベルト３１との摩擦力が低下するため、駆動ローラ８の軸方向の長さはできるだけ短くするとよい。また、マーカー部８ａの形成方法は、上述の方法に限定されず、酸化被膜を成長させる、レーザーで焼成する、罫書き線を引く、塗料で線引くなどの他の方法を用いてもよい。
【００５３】
次に、駆動ローラ８の周長を検知する方法について説明する。前述のように、中間転写ベルト３１の表面からの反射光量はばらつきを有しており、周方向において反射光量の変動量は１０％程度ある。そして、例えば、駆動ローラ８に起因する、中間転写ベルト３１の表面からの反射光量の数％の検知ずれを補正して、濃度制御の精度を向上させることが望まれる。しかし、従来は、この駆動ローラ８に起因する検知ずれは、中間転写ベルト３１自体に起因する反射光量のばらつきに埋もれてしまい、駆動ローラ８の周期の反射光量のばらつきを捉えることは困難であった。
【００５４】
これに対し、本実施例では、中間転写ベルト３１の分光透過率が高く、駆動ローラ８の表面の周方向の一部に分光反射率が周囲と大きく異なる領域（マーカー部８ａ）が設けられている。そのため、本実施例によれば、中間転写ベルト３１を介していても、駆動ローラ８の表面の光学的情報に基づいて駆動ローラ８の周長を精度良く検知することができる。
【００５５】
物質に照射した光の分光反射率Ｒ、分光吸収率Ａ、分光透過率Ｔの関係は、Ｒ＋Ａ＋Ｔ＝１であることが知られている。なお、従来の分光透過率が低い中間転写ベルト３１を用いる場合は、Ｒ＋Ａ≒１である。本実施例では、パターンセンサ４１が検知する反射光は、中間転写ベルト３１の表面からの反射光と、中間転写ベルト３１を透過し、駆動ローラ８の表面で反射されて、再度中間転写ベルト３１を透過した反射光と、の和である。つまり、中間転写ベルト３１の分光反射率をＲｂ、分光透過率をＴｂ、駆動ローラ８の分光反射率をＲｒとすると、パターンセンサ４１からの照射光量のうち、パターンセンサ４１が反射光として検知する割合は、下記式（１）で表される。
Ｒｂ＋Ｔｂ×Ｔｂ×Ｒｒ  ・・・（式１）
【００５６】
図２は、本実施例における中間転写ベルト３１の分光透過率を測定した結果を示す。前述のように、本実施例では、赤外領域（波長９５０ｎｍ）における中間転写ベルト３１の分光透過率Ｔｂは約２５％である。一方、本実施例では、赤外領域（波長９５０ｎｍ）における中間転写ベルト３１の分光反射率Ｒｂは約１０％、分光吸収率Ａｂは約６５％である。また、本実施例では、赤外領域（波長９５０ｎｍ）における駆動ローラ８の表面のベース部８ｂの分光反射率Ｒｒ＿ｂｓは約７０％、マーカー部８ａの分光反射率Ｒｒ＿ｍｋは約１０％である。したがって、中間転写ベルト３１に照射された光のうち、中間転写ベルト３１の表面で反射された反射光量の割合が約１０％であるのに対し、駆動ローラ８の表面のベース部８ｂで反射された反射光量の割合は、２５％×２５％×７０％＝４．４％となる。また、駆動ローラ８の表面のマーカー部８ａで反射された反射光量の割合は、２５％×２５％×１０％＝０．６％となる。つまり、照射された光のうち、中間転写ベルト３１からの直接反射光量と駆動ローラ８の表面からの反射光量とを合わせた総反射光量の割合は、照射位置が駆動ローラ８のベース部８ｂの場合には約１４．４％、マーカー部８ａの場合には１０．６％となる。また、前述のように、照射位置がベース部８ｂの場合のパターンセンサ４１の出力電圧を２．７Ｖ（中間転写ベルト３１からの直接反射成分：約１．９Ｖ、駆動ローラ８からの反射成分：約０．８Ｖ）に調整するものとする。
【００５７】
この場合、照射位置がマーカー部８ａの場合のパターンセンサ４１の出力電圧は約２．０Ｖとなる。そのため、中間転写ベルト３１の表面からの反射光量ばらつきに起因する出力電圧のばらつき１０％（±約０．１Ｖ）を加味しても、駆動ローラ８上のマーカー部８ａの位置を精度良く検知することが可能となる。ここで、テストパターンの濃度の検知精度を確保するうえで、中間転写ベルト３１からの直接反射成分は少なくとも１．５Ｖ以上あることが望ましい。一方、上述の式（１）によれば、中間転写ベルト３１の分光透過率が低すぎると、駆動ローラ８の表面の光学的特徴が抽出できなくなる可能性がある。一例をあげて説明すると、分光透過率が１０％の場合には、駆動ローラ８の表面の分光反射率が１００％であっても、照射光の１％しか反射光として検知されない。このような条件でマーカー部８ａとベース部８ｂとを区別するためには、中間転写ベルト３１の表面からの反射光量を低くして、相対的に駆動ローラ８からの反射光量を増やす必要があり、結果的にテストパターンの濃度の検知精度が低下する可能性がある。このように、テストパターンの濃度の検知精度を確保するのに十分な中間転写ベルト３１の表面からの反射光量を得つつ、駆動ローラ８の表面の光学的特徴を抽出できるような十分な光透過性を有する中間転写ベルト３１を用いるのが望ましい。
【００５８】
図８は、本実施例の構成における中間転写ベルト３１及び駆動ローラ８の分光特性の関係性を示すグラフ図である。横軸は、中間転写ベルト３１の表面の分光反射率に対する分光透過率の比率であり、縦軸は、パターンセンサ４１が検知する反射光のうちの中間転写ベルト３１の表面からの直接反射成分の比率である。駆動ローラ８の表面の分光反射率が１００％の場合の関係を実線で示す。一方、駆動ローラ８の表面の分光反射率が０％の場合は、パターンセンサ４１が検知する反射光は１００％中間転写ベルト３１の表面からの直接反射成分となる（図示せず）。この差が、照射位置がベース部８ｂの場合とマーカー部８ａの場合とでの、パターンセンサ４１が検知する反射光量の最大コントラストである。この最大コントラストは、中間転写ベルト３１の分光特性に応じて変化する。最大コントラストが得やすい構成ほど、駆動ローラ８の周長の検知がしやすい構成であると言える。
【００５９】
前述のように、照射位置がベース部８ｂの場合のパターンセンサ４１の出力電圧が２．７Ｖの条件で、濃度検知精度を確保するためには、中間転写ベルト３１からの直接反射成分は少なくとも１．５Ｖ以上であることが望ましい。つまり、中間転写ベルト３１からの直接反射成分の比率は５６％以上であることが望ましい（図８中の点線）。図８から、中間転写ベルト３１の分光透過率が高い場合は、駆動ローラ８の表面の分光反射率を低く抑えて濃度検知精度が落ちないようにする必要があることがわかる。一方、図８から、中間転写ベルトの分光透過率が低い場合は、ベース部８ｂとマーカー部８ａとでの分光反射率差（最大コントラスト）が小さくなり、駆動ローラ８の周長の検知がしにくくなることがわかる。本実施例におけるベース部８ｂの光学特性は図８中の点Ａ、マーカー部８ａの光学特性は図中の点Ｂで示される。
【００６０】
図９は、駆動ローラ８の周長を検知する実験の結果を示すグラフ図である。横軸は時間、縦軸はパターンセンサ４１の出力電圧を示す。本実施例では、制御部５０（より詳細には周長算出部５５）は、ローラ周長検知手段を兼ねるパターンセンサ４１の出力電圧に基づいて、駆動ローラ８の周長を算出することができる。なお、本実施例では、中間転写ベルト３１の周速度（表面の移動速度）は２４０ｍｍ／ｓｅｃである。中間転写ベルト３１上にトナーが付着していない状態において、少なくとも駆動ローラ８が２周回転する間に、パターンセンサ４１は、発光素子４１ａから光を照射し、受光素子４１ｂによって反射光を検知する。マーカー部８ａの位置の検知方法は、前述した色ずれ補正用のテストパターンの位置の検知方法と同様である。つまり、ベース部８ｂと比較して受光素子４１ｂの出力が低下した位置を、マーカー部８ａの位置と判定する。受光素子４１ｂからの信号は、コンパレータ４４（図３）に入力されて、コンパレータ４４によって所定の閾値レベルＴＨと比較される。マーカー部８ａの位置の検知時には、受光素子４１ｂからの信号は、閾値レベルＴＨ＝ＴＨｆ１と比較される。
【００６１】
本実施例では、マーカー部８ａの位置の検知時の閾値レベルＴＨｆ１は２．２Ｖである。コンパレータ４４により、受光素子４１ｂからの信号レベルが所定の閾値レベルＴＨｆ１以上の場合は１（オン）、所定の閾値レベルＴＨｆ１未満の場合は０（オフ）に変換され、そのオンオフ信号が制御部５０（より詳細には周長算出部５５）に入力される。制御部５０は、コンパレータ４４の出力から、マーカー部８ａの先端を検知したタイミングＴ１と、後端を検知したタイミングＴ２と、を求め、Ｔ１、Ｔ２に基づいてマーカー部８ａの重心位置Ｔ３を判定する。駆動ローラ８が２周回転する間に少なくとも２回マーカー部８ａが検知される。したがって、制御部５０は、１回目に位置Ｔ３が検知されてから２回目に位置Ｔ３が検知されるまでの時間（回転周期）と、駆動ローラ８の周速度（中間転写ベルト３１の周速度に対応）と、に基づいて、駆動ローラ８の周長を算出することができる。
【００６２】
なお、中間転写ベルト３１の分光特性に応じて、閾値レベルＴＨｆ１を選択することができる。また、中間転写ベルト３１の表面からの反射光量のばらつきが大きい場合、あるいは中間転写ベルト３１や駆動ローラ８の分光特性により閾値レベルＴＨｆ１を十分下げられない場合などには、次のようにしてもよい。つまり、マーカー部８ａの検知時の駆動ローラ８の回転数を３回転以上に増やして、駆動ローラ８の周長の検知制度が低下することを抑制してもよい。
【００６３】
また、前述のように、色ずれ補正では閾値レベルＴＨｃ＝１．５Ｖとされてテストパターンの位置の検知が行われる。駆動ローラ８上のマーカー部８ａによってパターンセンサ４１が検知する光量が低下しすぎると、この色ずれ補正用の閾値レベルＴＨｃ未満となり、色ずれ補正制御において存在しないテストパターン（細線パッチ）が検知されることになる。テストパターンのレイアウトやテストパターン検知方法の工夫により影響を回避できるものの、制御の複雑化やダウンタイムの増加を招きかねない。そのため、本実施例のように、駆動ローラ８上のマーカー部８ａによって反射光量が低下しすぎないような構成にするなどして、マーカー部８ａとテストパターンとの区別がつく構成にすることが好ましい。例えば、本実施例のようにマーカー部８ａ、色ずれ補正用のテストパターンを検知する際にパターンセンサ４１の出力が低下する構成の場合、ＴＨｃ＜ＴＨｆ１とした場合に十分にマーカー部８ａを検知できるように構成すればよい。
【００６４】
７．階調制御
次に、本実施例における階調制御について更に説明する。ここでは、一方のパターンセンサ４１を例に説明する。
【００６５】
階調制御動作が開始されると、中間転写ベルト３１にトナーが付着しない状態で中間転写ベルト３１が回転させられ、中間転写ベルト３１の周長Ｌｂと、駆動ローラ８の周長Ｌｒと、が検知される。同時に、中間転写ベルト３１の周方向の全域に渡り、パターンセンサ４１により中間転写ベルト３１の下地の検知が行われる。次に、中間転写ベルト３１の２回転目において、少なくとも駆動ローラ８の１周以上の中間転写ベルト３１の下地、及び各色ｎ個の異なる濃度の画像を含む濃度制御用のテストパターンがパターンセンサ４１によって検知される。中間転写ベルト３１の２回転目で得られたｋ番目（ｋ＝１〜ｎの整数）のテストパターンの検知結果を、１回転目で得られた同位相の中間転写ベルト３１の下地の検知結果で除した、パターンセンサ４１の出力の比較値をＰ（ｋ）とする。
【００６６】
中間転写ベルト３１の１回転目と２回転目とでは、中間転写ベルト３１の同位相に対し、中間転写ベルト３１の周長Ｌｂを駆動ローラ８の周長Ｌｒで除して得られた剰余分、駆動ローラ８の位相がずれる。
【００６７】
中間転写ベルト３１の１回転目と２回転目との同位相において得られた中間転写ベルト３１の下地に対するパターンセンサ４１の出力の比較値は、駆動ローラ８の表面の周方向の光学的情報のむらに起因するものである。ここでは、このパターンセンサ４１の出力の比較値を「補正用比較値」と呼ぶ。そして、中間転写ベルト３１の２回転目における駆動ローラ８の位相が上記ｋ番目の階調テストパターンと同位相の時の補正用比較値をＷ（ｋ）とする。このとき、次式、Ｐ（ｋ）／Ｗ（ｋ）によって、中間転写ベルト３１の表面のむらだけでなく、駆動ローラ８の表面のむらも相殺したテストパターンの検知結果が得られる。なお、テストパターンの形成位置に対応する中間転写ベルト３１の位相は、ベルトマーカー７０の位置と、中間転写ベルト３１の周長（回転周期）と、に基づいて特定することができる。また、テストパターンの形成位置に対応する駆動ローラ８の位相は、マーカー部８ａの位置と、駆動ローラ８の周長（回転周期）と、に基づいて特定することができる。
【００６８】
このように、本実施例では、パターンセンサ４１から中間転写ベルト３１に照射された光が光透過性を有する中間転写ベルト３１を透過し、更に駆動ローラ８の表面で反射されて得られる駆動ローラ８の表面の光学的情報を利用する。これにより、本実施例では、駆動ローラ８の周長をより正確に検知することができる。したがって、テストパターンの濃度の検知精度を向上させることができる。
【００６９】
図１０は、本実施例における階調制御の手順の概略を示すフローチャート図である。まず、周長算出部５５は、中間転写ベルト３１の周長Ｌｂ及び駆動ローラ８の周長Ｌｒを算出する（Ｓ１０）。次に、周長算出部５５は、Ｌｂ及びＬｒに基づいて、濃度制御用のテストパターンに対応する駆動ローラ８の位相を特定する（Ｓ１１）。次に、周長算出部５５は、テストパターンに対するパターンセンサ４１の出力の比較値Ｐ（ｋ）を、中間転写ベルト３１の下地の検知結果から得られた補正用比較値Ｗ（ｋ）を用いて補正し、各テストパターンの濃度を求める（Ｓ１２）。
【００７０】
このように、本実施例の画像形成装置１００は、光学センサ４１の検知結果に基づく処理を行う制御部５０を有する。また、本実施例では、ベルト３１は、光学センサ４１が照射する光の少なくとも一部を透過する光透過性を有する。そして、本実施例では、制御部５０は、光学センサ４１により、ベルト３１の表面に向けて光を照射し、センサ対向ローラ８の表面からの反射光を含む反射光を検知した結果に基づいて、センサ対向ローラ８の周長に関する情報を取得する。本実施例では、センサ対向ローラ８の表面は、センサ対向ローラ８の軸方向における光学センサ４１から光が照射される領域に、センサ対向ローラ８の周方向において分光反射率が異なる第１の領域と第２の領域とを有する。ここで、第１の領域の分光反射率の方が第２の領域の分光反射率よりも低い。そして、制御部５０は、光学センサ４１の検知結果に基づいて取得した第１の領域又は第２の領域の位置に関する情報を基準として、センサ対向ローラ８の周長に関する情報を取得する。特に、本実施例では、上記基準に対応する第１の領域又は第２の領域は、少なくともセンサ対向ローラ８の軸方向における光学センサ４１から光が照射される領域におけるセンサ対向ローラ８の周方向の一部に形成されたマーカー部８ａである。特に、本実施例では、センサ対向ローラ８は、少なくともセンサ対向ローラ８の軸方向における光学センサ４１から光が照射される領域におけるセンサ対向ローラ８の周方向の一部に、周囲よりも分光反射率が低いマーカー部８ａが形成されている。また、特に、本実施例では、マーカー部８ａは、金属製のセンサ対向ローラ８の表面の一部が黒色に着色された領域である。
【００７１】
また、本実施例では、制御部５０は、光学センサ４１の出力と、所定の閾値と、を比較して、第１の領域又は第２の領域の位置に関する情報を取得する。また、本実施例では、光学センサ４１は、画像形成部４０が形成する複数色の画像間の色ずれを補正するための試験用画像を検知するためにも用いられる。このとき、制御部５０は、光学センサ４１の出力と、上記閾値とは異なる別の閾値と、を比較して、ベルト３１上の色ずれ補正用の試験画像の位置に関する情報を取得する。本実施例では、光学センサ４１は、波長が７００ｎｍ以上の赤外領域に分光感度を有する。また、本実施例では、ベルト３１は、光学センサ４１からの特定波長の光に対して２５％以上の分光透過率を有する。加えて、本実施例では、光学センサ４１からベルト３１に向けて光を照射した際に光学センサ４１により検知される反射光のうちベルト３１の表面からの直接反射光の比率は５６％以上である。また、本実施例では、制御部５０は、取得したセンサ対向ローラ８の周長に関する情報に基づいて、画像形成部４０が画像を形成する際の画像形成条件を制御する。また、本実施例では、光学センサ４１は、画像形成部４０が形成する画像の濃度を制御するための試験用画像の濃度に関する情報を取得するためにも用いられる。そして、制御部５０は、画像形成条件としての画像の濃度を制御する際に、光学センサ４１による濃度制御用の試験用画像の濃度に関する情報の取得結果をセンサ対向ローラ８の周長に関する情報に基づいて補正する。
【００７２】
以上説明したように、本実施例では、パターンセンサ４１を用いて、光透過性を有する中間転写ベルト３１を透過し、更に駆動ローラ８の表面で反射された光を検知して、駆動ローラ８の表面の光学的情報を取得する。そして、その光学的情報に基づいて、駆動ローラ８の周長を検知する。また、その駆動ローラ８の周長の検知結果に基づいて、濃度制御の結果の補正を行う。これによって、階調性に優れる高画質の画像を形成することができる。
【００７３】
なお、本実施例では、センサ対向ローラが駆動ローラ８である場合を例に説明したが、センサ対向ローラは駆動ローラ８に限定されず、中間転写ベルト３１を張架する他のローラであってもよい。
【００７４】
また、本実施例におけるマーカー部８ａの構成によると、マーカー部８ａの位置は反射光量が急激に変化する。そのため、テストパターンの検知精度の点で、階調補正用のテストパターンはマーカー部８ａの位置にかからないようにタイミングを調整して形成することが望ましい。あるいは、テストパターンがマーカー部８ａの位置にかかってもよいように、センサ対向ローラの分光反射率が比較的緩やかに変化するような構成としてもよい。
【００７５】
また、本実施例では、センサ対向ローラ上のマーカー部８ａを検知した際の正反射光量の変化に基づいた制御について説明したが、各部材の材料や表面性などの違いによる拡散反射光量の変化に基づいた制御としてもよい。
【００７６】
また、本実施例では、センサ対向ローラの周長の検知精度を高めることのできる好ましい態様として、センサ対向ローラ上に明確なマーカー部８ａを設け、センサ対向ローラの表面から特徴的な光学的情報を得る場合を例に説明した。しかし、必ずしも明確なマーカー部８ａを設けなくてもよい。例えば、本実施例よりも、中間転写ベルト３１の表面の光沢むらが小さい場合や、中間転写ベルト３１の分光透過率が高い場合には、次のような態様としてもよい。つまり、センサ対向ローラ上に明確なマーカー部８ａを設けることなく、研磨むらなど、ローラを製造する過程で生じる表面の光沢むら、色むらをマーカー部として利用して、センサ対向ローラの周長を検知してもよい。例えば、中間転写ベルト３１の分光透過率が本実施例よりも高い場合には、光学センサが検知する光量のうち、センサ対向ローラの表面からの反射光量が占める割合が大きくなる。その結果、マーカー部８ａを設ける場合と比較して反射光量差が小さい場合であっても、中間転写ベルト３１を介して得られるセンサ対向ローラの表面からの光学的情報としての反射光量プロファイルを用いて、センサ対向ローラの周長を求めることができる。
【００７７】
また、本実施例では、駆動ローラ８の周長の検知について、２個設けられたパターンセンサ４１、４２のうち一方のパターンセンサ４１を例に説明した。ただし、この一方のパターンセンサ４１に代えて又は加えて、他方のパターンセンサ４２を用いて上記同様にして駆動ローラ８の周長を検知することができる。複数（例えば２個）の光学センサを用いて、センサ対向ローラの軸方向の異なる位置でセンサ対向ローラの周長を検知する場合には、各光学センサによる検知結果を、各光学センサの検知位置でのテストパターンの検知結果の補正に用いることができる。あるいは、各光学センサによるセンサ対向ローラの周長の複数の検知結果を平均化処理するなどして、センサ対向ローラの周長の代表値を求め、この代表値を各光学センサの検知位置でのテストパターンの検知結果の補正に用いることができる。なお、光学センサが複数設けられている場合であっても、いずれか一つの光学センサを用いてセンサ対向ローラの周長を求めることができる。
【００７８】
［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して、詳しい説明は省略する。
【００７９】
実施例１では、駆動ローラ８として、表面をブラスト処理したＳＵＳ製のローラを用いた。これに対し、本実施例では、駆動ローラ８は、図１１（ａ）に示すように、ＳＵＳ製の基材８ｃの表面に、厚さ１ｍｍのウレタンゴムで構成された弾性層８ｅを有して構成されている。これにより、画像形成装置１００の長寿命化のために、長期に渡って高い中間転写ベルト３１の駆動力を得ることができるようになっている。
【００８０】
駆動ローラ８の回転速度は、中間転写ベルト３１の表面がほぼ画像形成プロセス速度（感光ドラム２の周速度に対応）で移動するように調整される。本実施例では、実施例１と同様に、駆動ローラ８の外径は１５ｍｍであり、±０．０３ｍｍの公差を有している。また、想定される画像形成装置１００の設置環境や連続使用時の駆動ローラ８の温度上昇を考慮すると、駆動ローラ８はその温度が１０℃〜４５℃の範囲で使用されることになる。ウレタンゴムの線熱膨張率は凡そ０．０００２であるため、温度差（３５℃）での駆動ローラ８の外径の変化量は０．０１４ｍｍある。つまり、製造のばらつきと駆動ローラ８の表層のゴムの熱膨張を考慮すると０．０７４ｍｍの外径のばらつきがある可能性があり、結果として中間転写ベルト３１の移動速度には０．５％のばらつきが生じる可能性がある。さらに、使用に伴い弾性層８ｅの摩耗が生じ、外径の減少も起こる。前述のように画像形成装置１００は中間転写ベルト３１の表面の移動速度（周速度）＝画像形成プロセス速度として動作しており、駆動ローラ８の外径のばらつきは中間転写ベルト３１の表面の移動方向における画像の伸び、縮みとして顕在化する。また、中間転写ベルト３１と接触して回転する感光ドラム２は、中間転写ベルト３１との間の表面の移動速度の差が大きい場合には、その表面が摩耗し、摩耗痕が画像上に顕在化する場合がある。
【００８１】
本実施例では、駆動ローラ８の周長を検知し、その検知結果に基づいて、駆動ローラ８の回転速度を制御する。具体的には、制御部５０は、検知された駆動ローラ８の周長が長いほど、駆動ローラ８の回転速度（単位時間当たりの回転回数）を小さくするように、駆動モータ８０の回転速度を調整する。これにより、上述のような中間転写ベルト３１の周速度が変化することによる不具合を抑制することができる。
【００８２】
図１１（ｂ）は、本実施例における駆動ローラ８の概略斜視図である。本実施例では、ベルト周長センサ４３が駆動ローラ８の周長検知手段を兼ねる。そして、本実施例では、ベルト周長センサ４３が対向する駆動ローラ８の軸方向の端部において、駆動ローラ８の周方向の一部に、駆動ローラ８のＳＵＳ製の基材８ｃを露出させて形成したマーカー部８ａが設けられている。本実施例では、駆動ローラ８の周方向におけるマーカー部８ａの幅は１ｍｍである。本実施例では、駆動ローラ８の弾性層８ｅの表面（以下、「ゴム部」ともいう。）８ｄの分光反射率は約１％、マーカー部８ａを構成するＳＵＳ製の基材８ｃの表面の分光反射率は約８０％である。
【００８３】
駆動ローラ８の周長の検知方法は、実施例１と同様である。ただし、本実施例では、マーカー部８ａに対するベルト周長センサ４３の出力が、ゴム部８ｄに対するベルト周長センサ４３の出力よりも大きくなる。実施例１と同様の計算によれば、照射位置がゴム部８ｄの場合は照射光のうち約１０％、照射位置がマーカー部８ａの場合は照射光のうち約１５％が、正反射光量としてベルト周長センサ４３に検知される。
【００８４】
図１２は、本実施例におけるマーカー部８ａの位置を検知する方法を説明するためのグラフ図である。本実施例では、所定の閾値レベルＴＨｆ２よりもベルト周長センサ４３の出力が高い位置をマーカー部８ａの位置と判定し、駆動ローラ８の周長の検知する。本実施例では、ベルト周長センサ４３の出力は、照射位置がマーカー部８ａの場合、及び照射位置がゴム部８ｄの場合に、実施例１におけるパターンセンサ４１の場合と同様に２．７Ｖになるように調整されている。本実施例では、マーカー部８ａに対するベルト周長センサ４３の出力はゴム部８ｄに対するベルト周長センサ４３の出力の約１．５倍になる。そのため、マーカー部８ａに対するベルト周長センサ４３の出力は、通常、最大出力３．３Ｖに張り付くことになる。本実施例では、中間転写ベルト３１の周長検知用、駆動ローラ８の周長検知用の閾値はいずれも３．２Ｖとし、その幅（中間転写ベルト３１の表面の移動方向）の違いにより、ベルトマーカー７０と駆動ローラ８のマーカー部８ａとを判別する構成としている。
【００８５】
ここで、本実施例では、駆動ローラ８のマーカー部８ａに対応する中間転写ベルト３１の端部にはトナー像は形成されない。そのため、ベルトマーカー７０がベルト周長センサ４３の検知位置を通過する時以外は、任意の期間に駆動ローラ８の周長情報を取得することができる。駆動ローラ８の周長情報は、例えば、所定の頻度（毎回でもよい）で非画像形成としての前回転動作時に取得してもよいし、画像形成時か非画像形成時かによらず定期的に取得してもよい。
【００８６】
このように、本実施例では、ベルト３１の表面には、ベルト３１の周長を検知するための、ベルト３１の表面とは分光反射率が異なるベルトマーカー７０が設けられている。そして、センサ対向ローラ８の周長を検知するための光学センサ４３は、ベルトマーカー７０を検知するためにも用いられる。また、本実施例では、センサ対向ローラ８は、ベルト３１を駆動する駆動ローラである。そして、制御部５０は、画像形成条件としてのセンサ対向ローラ８の回転速度を、センサ対向ローラ８の周長に関する情報に基づいて制御する。また、本実施例では、センサ対向ローラ８は、周囲よりも分光反射率が高いマーカー部８ａが形成されている。また、本実施例では、マーカー部８ａは、金属製の基材８ｃの表面に弾性層８ｅが設けられたセンサ対向ローラ８の弾性層８ｅの一部が設けられておらず基材８ｃが露出した領域である。
【００８７】
以上説明したように、本実施例では、ベルト周長センサ４３を用いて、光透過性を有する中間転写ベルト３１を透過し、更に駆動ローラ８の表面で反射された光を検知して、駆動ローラ８の表面の光学的情報を取得する。そして、その光学的情報に基づいて、駆動ローラ８の周長を検知する。また、その駆動ローラ８の周長の検知結果に基づいて、駆動ローラ８の回転速度を調整する。これにより、中間転写ベルト３１の表面の移動速度を、駆動ローラ８の製造ばらつき、熱膨張、長期使用による摩耗などによらず、ほぼ一定に保つことができる。その結果、画像の伸びや縮みが抑制された高画質の画像を形成できると共に、感光ドラム２の摩耗を抑制して画像形成装置の長寿命化を図ることができる。
【００８８】
なお、本実施例では、マーカー部８ａは、単に駆動ローラ８の基材８ｃを露出させる構成としたが、マーカー部８ａの検知精度及び中間転写ベルト３１の耐久性の観点で、できるだけゴム部との段差が少なくなるように構成することが望ましい。例えば、駆動ローラ８の周方向における分光反射率むらを設ける手段として、ゴム材料の色が不均一（マーブル状）になるよう、材料の混ぜ方を工夫してもよい。また、本実施例では、マーカー部８ａとして駆動ローラ８の基材８ｃを露出させたが、駆動ローラ８の周長を検知するのに十分な光学的情報が得られるように、駆動ローラ８の表層に凹みを設けてもよい。
【００８９】
［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。
【００９０】
上述の実施例では、センサ対向ローラの周長を検知するための光学センサは、テストパターンを検知する光学センサやベルトマーカーを検知する光学センサを兼用したが、センサ対向ローラの周長を検知するための特別の光学センサを設けてもよい。
【００９１】
また、上述の実施例では、ベルトとして中間転写ベルトを例に説明した。しかし、テストパターンの担持体として機能するベルトであれば、直接転写方式の画像形成装置において記録材担持体として用いられるベルトに関しても本発明を適用することができ、本実施例と同様の効果を得ることができる。なお、直接転写方式の画像形成装置は、当業者には周知のように、概略、上述の実施例における中間転写ベルトの代わりに、記録材を担持して搬送する記録材担持体としての無端状のベルトで構成された転写ベルトを有する。そして、画像形成時には、各感光ドラムに形成されたトナー像は、転写ベルトに担持されて搬送される記録材上に直接転写される。直接転写方式の画像形成装置においても、上述の実施例の画像形成装置と同様に、濃度制御、色ずれ補正などの画像形成条件の調整のために、転写ベルトにテストパターンが形成されることがある。
【符号の説明】
【００９２】
２            感光ドラム
８            駆動ローラ
８ａ          マーカー部
３１          中間転写ベルト
４１、４２    パターンセンサ（光学センサ）
４３          ベルト周長センサ（光学センサ）
【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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