(57)【要約】【課題】光学センサの発光光量調整不良によるトナー量の誤検知を防止し、ダウンタイムを極力少なくすることが求められる。発光光量調整によるトナーの消費を無くすることが求められる。【解決手段】画像形成部にて所定の部位に形成された画像の濃度を検知する検知手段であって、前記所定の部位に光を照射する発光部、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部、および前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部から構成される前記検知手段を有する画像形成装置であって、前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで前記第一の受光部および前記第二の受光部により得て、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量と乱反射光量との関係に基づいて、前記第一の受光部および前記第二の受光部それぞれが検知できる反射光量の範囲内となるように前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための発光強度を決定する。【選択図】  図７
2015161550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の部位に現像剤にて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部にて形成された画像の濃度を検知する検知手段であって、前記所定の部位に光を照射する発光部、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部、および前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部から構成される前記検知手段と、
前記検知手段の前記発光部により照射される光の発光強度を制御する制御手段と
を有する画像形成装置であって、
前記制御手段は、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量および乱反射光量を前記第一の受光部および前記第二の受光部に検知させ、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量に基づいて、前記第一の受光部により受光される正反射光量を目標値とするための第一の発光強度を決定し、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量と乱反射光量との比率に基づいて補正係数を算出し、
前記第一の発光強度を前記補正係数により補正することで、前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための第二の発光強度を決定する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量および乱反射光量は、前記所定の部位において所定の間隔ごとに検知した計測値の平均である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】
前記所定の間隔は、前記所定の部位における位置間隔もしくは時間間隔であ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】
前記補正係数は、前記複数の発光強度それぞれにおける正反射光量の乱反射光量に対する比率のうち、平均値、最小値、最大値、および中央値のいずれかに基づいて算出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記補正係数は、前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において検知される正反射光量の乱反射光量に対する比率が小さくなるに従って前記第二の発光強度が小さくなり、当該比率が大きくなるに従って前記第二の発光強度が大きくなるように、算出されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記補正係数は、前記正反射光量の前記乱反射光量に対する比率に基づく一次関数もしくは二次関数により算出さ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７】
前記補正係数は、前記発光部により前記第二の発光強度の発光がなされた場合に生じる正反射光量および乱反射光量それぞれが、前記第一の受光部および前記第二の受光部により検知できる光量の範囲内となるように、算出されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記所定の部位は、中間転写体または感光体であ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】
所定の部位に現像剤にて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部にて形成された画像の濃度を検知する検知手段であって、前記所定の部位に光を照射する発光部、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部、および前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部から構成される前記検知手段と、
前記検知手段の前記発光部により照射される光の発光強度を制御する制御手段と
を有する画像形成装置であって、
前記制御手段は、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで前記第一の受光部および前記第二の受光部により得られる、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量と乱反射光量との関係に基づいて、前記第一の受光部および前記第二の受光部それぞれが検知できる反射光量の範囲内となるように前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための発光強度を決定することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
画像形成部にて現像剤により形成された画像の濃度を検知する検知装置であって、
画像が形成される所定の部位に光を照射する発光部と、
前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部と、
前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部と、
前記発光部により照射される光の発光強度を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において、前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量および乱反射光量を前記第一の受光部および前記第二の受光部に検知させ、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量に基づいて、前記第一の受光部により検知される正反射光量を目標値とするための第一の発光強度を決定し、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量と乱反射光量との比率に基づいて補正係数を算出し、
前記第一の発光強度を前記補正係数により補正することで、前記画像形成部により現像剤により形成された画像の濃度を検知するための第二の発光強度を決定する
ことを特徴とする検知装置。
【請求項１１】
画像形成部にて現像剤により形成された画像の濃度を検知する検知装置であって、
画像が形成される所定の部位に光を照射する発光部と、
前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部と、
前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部と、
前記発光部により照射される光の発光強度を制御する制御手段と
を有し、
前記制御手段は、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで前記第一の受光部および前記第二の受光部により得られる、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量と乱反射光量との関係に基づいて、前記第一の受光部および前記第二の受光部それぞれが検知できる反射光量の範囲内となるように前記画像形成部により形成された画像を検知するための発光強度を決定することを特徴とする検知装置。
【請求項１２】
所定の部位に現像剤にて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部にて形成された画像の濃度を検知する検知手段であって、前記所定の部位に光を照射する発光部、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部、および前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部から構成される前記検知手段と
を有する画像形成装置の制御方法であって、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量および乱反射光量を前記第一の受光部および前記第二の受光部にて検知する工程と、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量に基づいて、前記第一の受光部により受光される正反射光量を目標値とするための第一の発光強度を決定する工程と、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量と乱反射光量との比率に基づいて補正係数を算出する工程と、
前記第一の発光強度を前記補正係数により補正することで、前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための第二の発光強度を決定する工程と
を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項１３】
所定の部位に現像剤にて画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部にて形成された画像の濃度を検知する検知手段であって、前記所定の部位に光を照射する発光部、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部、および前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部から構成される前記検知手段と、
を有する画像形成装置の制御方法であって、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで前記第一の受光部および前記第二の受光部により得られる、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量と乱反射光量との関係に基づいて、前記第一の受光部および前記第二の受光部それぞれが検知できる反射光量の範囲内となるように前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための発光強度を決定する工程を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。
【請求項１４】
画像が形成される所定の部位に光を照射する発光部と、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部と、前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部とを有し、画像形成部にて現像剤により形成された画像の濃度を検知する検知装置の制御方法であって、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量および乱反射光量を前記第一の受光部および前記第二の受光部にて検知する工程と、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量に基づいて、前記第一の受光部により検知される正反射光量を目標値とするための第一の発光強度を決定する工程と、
前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量と乱反射光量との比率に基づいて補正係数を算出する工程と、
前記第一の発光強度を前記補正係数により補正することで、前記画像形成部により現像剤により形成された画像の濃度を検知するための第二の発光強度を決定する工程と
を有することを特徴とする検知装置の制御方法。
【請求項１５】
画像が形成される所定の部位に光を照射する発光部と、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部と、前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部とを有し、画像形成部にて現像剤により形成された画像の濃度を検知する検知装置の制御方法であって、
前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで前記第一の受光部および前記第二の受光部により得られる、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量と乱反射光量との関係に基づいて、前記第一の受光部および前記第二の受光部それぞれが検知できる反射光量の範囲内となるように前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための発光強度を決定する工程を有することを特徴とする検知装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置、検知装置、およびそれらの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真画像形成プロセスを用いた画像形成装置は、使用環境やプリント枚数などの諸条件によって画像濃度の変動が起こりやすい。特に複数色のトナー画像を重ね合わせてカラープリントを行うカラー画像形成装置では、各色の画像濃度が変動すると、カラーバランス（いわゆる色味）の変動が生じてしまうので、濃度変動を抑制することが重要課題となる。
【０００３】
近年、画像形成装置では転写材担持体上に検知用の画像（トナーパッチ）を作像し、光学式センサでトナーパッチのトナー量を検知した結果から露光量、現像バイアス等にフィードバックをかけて画像濃度制御を行うことで、安定した画像を得ている。トナーを計測する場合、トナー有／無の状態での正反射と乱反射の光量の変化を用いて、色トナーの場合は乱反射光量の増加分、黒トナーの場合は正反射光の減少分などからトナーパッチのトナー量を算出し、画像濃度制御を行うことができる。ここで、トナー量検知に使用される光学式センサは、装置内部の飛散トナーなどで汚れてしまう場合がある。その場合、トナーパッチへの照射光量及び、受光部への入射光量が同時に減少してしまう。つまりは、光学センサの汚れのため、検出値が小さくなってしまい、トナー量の検出精度が著しく悪化してしまう。その場合には、適宜、光量の調整をやり直す必要がある。
【０００４】
画像濃度制御（トナー量検知）に先立って、光学センサの発光光量調整を行うことで、前述の検知精度低下に対応している。光学センサの発光光量調整は、トナーパッチの下地（地肌）となる担持体の一部分からの出力値を光学センサで検出し、その検出値が所定の値になるように発光光量を設定する方法がある。また、正反射光量は下地（地肌）からの正反射光量が、乱反射光量はトナーパッチからの乱反射光量が、それぞれ計測限界を超えないように光量を設定する方法がある（特許文献１）。
【０００５】
一方、発光部が１個に対し、受光部が正反射用と乱反射用の２個あるタイプの光学センサの場合、下地（地肌）からの正反射光とトナーパッチからの乱反射光のどちらがより低い発光量により、受光部の計測限界となるかは、装置構成や耐久状態などにより変わる。そのため、どちらかを優先し、発光量を決定した後に、もう一方で受光量の計測限界を超えていた場合などには、再調整を行っていた（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３３８７３０号公報
【特許文献２】特開２００４−１１７８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の手法では、発光光量の調整に要する時間が長いだけでなく、画像以外でのトナー消費してしまうというデメリットがある。また、正反射光量の変化が光学センサの汚れだけでなく、下地部（地肌）の傷や汚れによるものであった場合には、発光部光量に対する乱反射光量の特性、トナー濃度と発光部光量の特性が変化してしまう。そのため、正反射光量、乱反射光量共に、受光部の計測限界を超えない最適な光量設定が出来ない。また、計測限界を超えていた場合には、再び発光光量調整からやり直すこととなり、更に、発光光量調整に要する時間が長くなり、ユーザビリティが低下する。
【０００８】
本発明は、上記の課題を鑑み、光学センサの発光光量調整不良によるトナー量の誤検知を防止し、ダウンタイムを極力少なくする。更に、発光光量調整によるトナーの消費を無くすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本願発明は以下の構成を有する。すなわち、所定の部位に現像剤にて画像を形成する画像形成部と、前記画像形成部にて形成された画像の濃度を検知する検知手段であって、前記所定の部位に光を照射する発光部、前記所定の部位からの正反射光を受光する第一の受光部、および前記所定の部位からの乱反射光を受光する第二の受光部から構成される前記検知手段と、前記検知手段の前記発光部により照射される光の発光強度を制御する制御手段とを有する画像形成装置であって、前記制御手段は、前記所定の部位に前記現像剤による画像が形成されていない状態において前記発光部の発光強度を複数の発光強度に制御することで、前記複数の発光強度それぞれに対する正反射光量および乱反射光量を前記第一の受光部および前記第二の受光部に検知させ、前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量に基づいて、前記第一の受光部により受光される正反射光量を目標値とするための第一の発光強度を決定し、前記複数の発光強度それぞれに対して検知した正反射光量と乱反射光量との比率に基づいて補正係数を算出し、前記第一の発光強度を前記補正係数により補正することで、前記画像形成部により形成された画像の濃度を検知するための第二の発光強度を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カラー画像形成装置の光学センサの発光光量調整不良によるトナー量の誤検知を防止し、ダウンタイムを極力少なくする。更に、発光光量調整によるトナーの消費を無くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】画像形成装置の構成概略断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る濃度センサの配置の概念図。
【図３】正反射光量と乱反射光量の変化を説明するための図。
【図４】正反射光量と乱反射光量の変化を説明するための図。
【図５】正反射光量と乱反射光量の変化を説明するための図。
【図６】正反射光量と乱反射光量の変化を説明するための図。
【図７】第一の実施形態に係る画像形成装置の動作のフローチャート。
【図８】第一の実施形態に係る画像形成装置のフローチャートの各ステップの動作内容を説明するための図。
【図９】第一の実施形態に係る画像形成装置の制御ユニットの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
＜第一の実施形態＞
［画像形成装置］
図１は、第一の実施形態に係るカラー画像形成装置のうちの画像形成部の構成例を示す。図１に示す電子写真方式の画像形成装置は、中間転写体２７を採用したタンデム方式により構成される。
【００１４】
画像形成装置の画像形成部は、給紙部２０、現像色分並置したステーション毎の感光体（２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ）、一次帯電手段としての接触式帯電手段（２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ）、現像手段（２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ）、一次転写手段（２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）、中間転写体２７、二次転写ローラ２８、クリーニング手段２９、定着部３０、および濃度センサ１０を備える。画像形成部における画像形成の流れは、まず画像処理部（不図示）が印刷データに基づいて変換した露光時間に基づいて点灯（照射）させる露光光により静電潜像が形成される。そして、画像形成部は、この静電潜像を現像剤であるトナーを用いて現像して単色トナー像を形成し、この単色トナー像を重ね合わせて多色トナー像を形成する。その後、画像形成部は、この多色トナー像を転写材１１へ転写し、転写材１１上の多色トナー像を定着させる。
【００１５】
感光体である感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成し、駆動モータ（不図示）の駆動力が伝達されて回転する。図１においては、画像形成動作に応じ、駆動モータ（不図示）が、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋを時計周り方向に回転させる。
【００１６】
ステーション毎にイエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の感光体を帯電させるために、接触式帯電手段として、４本の帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋが備えられている。４本の帯電ローラ２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋは、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの回転により、従動回転する。感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋへの露光光は、スキャナ部２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋから照射され、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋの表面を選択的に露光することにより、静電潜像が形成される。
【００１７】
画像形成装置は更に、静電潜像を可視化するために、現像手段として、ステーション毎にイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの現像を行う４個の現像器２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋを備える。各現像器には、スリーブ２４ＹＳ、２４ＭＳ、２４ＣＳ、２４ＫＳが設けられる。
【００１８】
中間転写体２７は、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに接触しており、カラー画像形成時に反時計周り方向に回転する。中間転写体２７を挟んで、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに対向した位置に、一次転写手段としての４本の一次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋが備えられる。感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ、中間転写体２７の回転に伴って一次転写ローラ２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋも従動回転し、中間転写体２７上に各単色トナー像が転写される。その後、中間転写体２７に、二次転写手段としての二次転写ローラ２８が接触して転写材１１を狭持搬送し、転写材１１に中間転写体２７上の多色トナー像が転写される。
【００１９】
定着部３０は、転写材１１を搬送させながら、転写された多色トナー像を溶融定着させる。定着部３０は、転写材１１を加熱する定着加熱ユニット３１と転写材１１を定着加熱ユニット３１に圧接させるための加圧ローラ３２を備える。定着加熱ユニット３１は、筒状の高耐熱薄層フイルムとその内部に支持構造体と加熱ヒータ３３から構成されている。すなわち、多色トナー像を保持した転写材１１は、定着加熱ユニット３１と加圧ローラ３２により搬送されるとともに、熱および圧力を加えられ、トナー像が表面に定着される。トナー像が定着後の転写材１１は、排出ローラ（不図示）によって排紙トレイ（不図示）に排出される。
【００２０】
クリーニング手段２９は、中間転写体２７上に残ったトナーをクリーニングする。中間転写体２７上に形成された４色の多色トナー像を転写材１１に転写した後の廃トナーは、クリーナ容器（不図示）に蓄えられる。
【００２１】
尚、本実施形態で使用した画像形成装置の画像搬送速度（プロセススピード）は、１６０ｍｍ／ｓｅｃに設定されているものとする。
【００２２】
［画像形成装置の濃度センサの光量決定］
本実施形態に係るトナー量を検出する光学センサである濃度センサ１０について説明する。濃度センサ１０は、図１に示す画像形成装置において、画像が形成される所定の部位としての中間転写体２７に対向して配置され、中間転写体２７の表面上に形成されたトナーパッチの濃度を測定する。濃度センサ１０の構成の一例を図２に示す。濃度センサ１０は、ＬＥＤなどの赤外発光素子５１、フォトダイオード等の正反射光受光素子５２、乱反射光受光素子５３、受光データを処理するＩＣ（不図示）、およびこれらを収容するホルダ（不図示）で構成される。なお、便宜上、赤外発光素子５１を発光部、正反射光受光素子５２を第一の受光部、乱反射光受光素子５３を第二の受光部とも記載する。
【００２３】
赤外発光素子５１は、中間転写体２７の画像形成面への垂直方向に対して４５度の角度で設置されており、赤外光を中間転写体２７上に形成されたトナーパッチ６４に照射する。正反射光受光素子５２は、赤外発光素子５１に対して対称位置に設置されており、トナーパッチ６４からの正反射光（図２では点線矢印にて示す）を検出する。乱反射光受光素子５３は、赤外発光素子５１に対して、対称でない位置（本実施形態では中間転写体２７の面に対して垂直方向から２０度ほど赤外発光素子５１側に戻った方向）に設置される。乱反射光受光素子５３は、トナーパッチ６４からの乱反射光（図２では一点鎖線矢印にて示す）を検出する。
【００２４】
なお、各素子の配置関係は上記に限定するものではなく、例えば、赤外発光素子５１、正反射光受光素子５２、及び乱反射光受光素子５３の結合のために、レンズなどの光学素子（不図示）が用いられてもよい。
【００２５】
本実施形態において、中間転写体２７は、周長８００ｍｍのポリイミド製の単層樹脂ベルトであるものとして説明する。また、ベルトの抵抗調整のために適量のカーボン微粒子が樹脂内に分散されており、表面色は黒色であるものとする。更に、中間転写体２７の表面は、平滑性が高く光沢性を有しており、光沢度は約１００％（堀場製作所製光沢計ＩＧ−３２０で測定）であるものとする。
【００２６】
濃度センサ１０は、中間転写体２７の表面が露出している状態（トナー量が０）のときには、正反射光受光素子５２が一定の正反射光を検出する。前述のように中間転写体２７の表面が光沢性を有することから、発光光量にほぼ比例した受光光量が得られる。
【００２７】
一方、中間転写体２７の表面上にトナー像が形成された場合には、トナー像を形成する際に用いられたトナーの種類に応じて受光光量が異なる。トナー濃度と受光光量との関係を図３および図４に示す。図３および図４において、縦軸を受光光量とし、横軸をトナー濃度として示す。図３と図４とでは、発光光量が異なる場合を示している。
【００２８】
色トナー像の濃度（トナー量）が増加するに従い、正反射光受光素子５２からの正反射出力（正反射光量）は次第に減少し、一方、乱反射光受光素子５３からの乱反射出力（乱反射光量）は次第に増加する（図３（ａ））。一方、黒トナー像の場合は、トナー像の濃度が増加するに従い正反射出力は次第に減少するが、乱反射出力は増加しない（図３（ｂ））。これは、トナーが中間転写体２７の表面を覆うことにより、表面からの正反射光量が減少するためである。また、ＹＭＣの色トナーに関しては、赤外発光素子５１が発した赤外光をトナー像が拡散させるため、トナー像の濃度（トナー量）が増加するに従い、乱反射出力が増加する。ただし、黒トナーは光を吸収するため、乱反射出力は変化しない。
【００２９】
この特性を用いて、ＹＭＣの色トナーはトナー量と乱反射出力の関係から、黒トナーはトナー量と正反射出力の関係から、トナー量の計測を行う。なお、一方の反射出力だけを用いるのではなく、正乱両方の出力値の両方を用い、計算により最終トナー量を算出してもよい。
【００３０】
濃度センサ１０は、Ｓ／Ｎ比を良くするためにできるだけ受信信号のダイナミックレンジを大きくとることが望ましい。例えば、黒トナー濃度検知の高低の主な指標となる正反射光と、色トナー濃度検知の高低の主な指標となる乱反射光のどちらもできるだけ大きくすることが望ましい。しかし、１発光部２受光部の構成によりトナー濃度を検知する場合には、光源が１つであるために発光光量は同じとなるので、発光光量を変化させるとどちらの受光部にて検知する反射光量も同様に変化する。しかし、図３、図４を比較すると、縦軸の受光光量の絶対値は変化するが、正反射光量と乱反射光量の関係は、色トナー、黒トナーともに変わらない。そこで、本実施形態では、この関係を導出し、トナー像の濃度を検知する際の発光強度（発光光量）の制御に用いる。
【００３１】
本実施形態に係る赤外発光素子５１の発光光量の調整では、まず、発光強度調整手段（不図示）により赤外発光素子５１の発光強度を規定の値に調整し、下地となる中間転写体２７表面からの正反射光量を計測する。既定の時間（すなわち、中間転写体２７上の既定の距離）に対して計測した後、赤外発光素子５１の発光強度を再び調整し、異なる発光強度で下地となる中間転写体２７の表面からの正反射光量を計測する。これを複数回繰り返し、赤外発光素子５１の発光強度と中間転写体２７の表面からの正反射光量との関係を求め、目標とする中間転写体２７の表面からの正反射光量を得るために必要な赤外発光素子５１の発光強度を算出する。
【００３２】
本実施形態においては、赤外発光素子であるＬＥＤの発光強度をまずＬＥＤ光量＜１＞に設定する。その後、光量変更と計測値の安定のために３７５ｍｓの間待機し、正反射光受光素子５２、乱反射光受光素子５３により反射光量計測を所定の時間間隔もしくは位置間隔ごとに行う。本実施形態では、６．２５ｍｓ毎に１００ポイント（１００箇所）で行う。その結果として、６２５ｍｓ（中間転写体２７上の１００ｍｍ）分の平均値をその発光強度における正反射光量Ｐ１ａｖｅ、乱反射光量Ｓ１ａｖｅとして記憶する。すなわち、本実施形態では、１回の設定と測定に１０００ｍｓを要することとなる。
【００３３】
本実施形態では更に、ＬＥＤの発光強度をＬＥＤ光量＜２＞、＜３＞、＜４＞、＜５＞を用いて、各発光強度における正反射光量Ｐ２ａｖｅ、Ｐ３ａｖｅ、Ｐ４ａｖｅ、Ｐ５ａｖｅ、および乱反射光量Ｓ２ａｖｅ、Ｓ３ａｖｅ、Ｓ４ａｖｅ、Ｓ５ａｖｅを記憶する。つまり、計５回の設定および計測を行うこととする。なお、計測する回数や計測の間隔はこれに限定するものではなく、必要に応じて増減してよい。またＬＥＤ光量の値は予め定義されているものとする。
【００３４】
本実施形態では、目標値となる正反射光量は、受光素子の測定限界値の８０％とする。これは中間転写体２７の表面性の振れなどを考慮し、決定したものであるが、これに限定するものではない。正反射光量および乱反射光量は８ｂｉｔ＝０〜２５５の値を取るようアナログ−デジタル変換されるので、目標値はアナログ−デジタル変換後の最大値２５５の約８０％である「２００」となる。なお、本実施形態において、正反射光受光素子５２と乱反射光受光素子５３とは同じものを用いるものとして説明するが、これに限定するものではない。異なる測定限界値を有する受光素子を用いる場合は、その測定限界値に応じて目標値や調整時のＬＥＤ光量を設定するものとする。
【００３５】
ＬＥＤ光量＜１＞〜＜５＞と正反射光量Ｐ１ａｖｅ〜Ｐ５ａｖｅとの関係から、正反射光の目標反射光量が「２００」になるＬＥＤの発光強度を決定する。更に、正反射光量Ｐ１ａｖｅ〜Ｐ５ａｖｅと乱反射光量Ｓ１ａｖｅ〜Ｓ５ａｖｅとの関係から、下地部の正反射光量と乱反射光量の比率αｂａｓｅ１〜αｂａｓｅ５を算出する。そして、得られた比率のうちの最大値を、下地部の正反射／乱反射比率として記憶する。
【００３６】
なお、本実施形態では、算出した比率のうち、最大値を採用することとしているが、平均値、最小値、中央値、もしくは、算出されたＬＥＤ光量の含まれる区間の上下の正反射光量と乱反射光量の比率の平均などでもよい。下地部の正反射／乱反射比率αｂａｓｅ１〜αｂａｓｅ５は、理想的な状態の装置では、どれも同じ値になる。したがって、装置の構成から安全面などを考慮し、より小さい値を選ぶようにしても良い。
【００３７】
下地となる中間転写体２７が初期状態である時（すなわち、汚れや光沢性の低下が生じていない場合）、下地部の正反射／乱反射比率は、正反射光量が大きいため、相対的に大きな値となる。中間転写体２７の表面が傷や汚れによりグロス低下してしまった場合には、正反射光量は減り、乱反射光量が大きくなる。その結果、下地部の正反射／乱反射比率は相対的に小さくなる。その為、下地部の正反射／乱反射比率から中間転写体２７の表面状態の予測が可能となる。
【００３８】
図５を用いて反射光受光光量と汚れとの関係を示す。図５（ａ）において、縦軸を下地部からの反射光の受光光量とし、横軸をセンサの汚れ量とする。発光光量が一定である場合、正反射光量および乱反射光量のいずれも、センサの汚れが大きくなるに従って、受光光量が低下する。また、図５（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、トナーの種類毎に、センサの汚れが大きい場合の受光光量とトナー濃度との関係を示している。図５（ｂ）（ｃ）に示す関係は、図３に示した関係とほぼ同じとなることがわかる。
【００３９】
図６を用いて反射光受光光量と表面状態（グロスの状態）との関係を示す。図６（ａ）において、縦軸を下地部からの反射光の受光光量とし、横軸を表面状態とする。発光光量が一定である場合、正反射光量はグロスが低下するに従って低下し、一方、乱反射光量はグロスが低下するに従って増加する。また、図６（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、トナーの種類ごとに、グロスが低下した場合の受光光量とトナー濃度との関係を示している。図６（ｂ）において、正反射光量の受光光量は、トナー濃度が高くなるに従って低くなる。ここで、乱反射光量は、正反射光量よりも大きく、乱反射光受光素子５３の測定限界を超えるため、測定不能となる。図６（ｃ）において、正反射光量および乱反射光量の受光光量は、トナー濃度が高くなるに従って低くなる。なお、黒トナーが低い場合には、乱反射光量の受光光量が乱反射光受光素子５３の測定限界を超えるため、測定不能となる。
【００４０】
図５および図６に示した関係に基づき、中間転写体２７の表面が傷や汚れによりグロス低下してしまった状態は、中間転写体２７上にトナーパッチが形成されている状態に近い状態と考えることができる。下地部の正反射光量に対するトナーパッチの乱反射光量を、この下地部の正反射／乱反射比率を用いることで予測できる。
【００４１】
本実施形態において、下地部の正反射／乱反射比率が１００以上であった場合、正反射光量の目標値から決定されたＬＥＤの発光強度であれば、トナーパッチの乱反射光量で計測限界を超えることはない。しかしながら、転写性やその他の制御などの計測の限界となった表面状態の中間転写体２７では、正反射光量の目標値から決定されたＬＥＤの発光強度では、トナーパッチの乱反射光量が計測限界の二倍程度を上回ることが確認されている。この場合には、図６に示すように、乱反射光量は測定不能となる。そこで、発光強度補正係数を用いて、正反射光量や乱反射光量が各受光部の計測限界の範囲内となるように発光光量を補正する。
【００４２】
本実施形態では、発光強度補正係数を以下の式１ように定義する。ここで、発光強度補正係数をβ、下地部の正反射／乱反射比率の最大値をαｂａｓｅ＿ｍａｘとする。
β≡（αｂａｓｅ＿ｍａｘ  ＋  １００）／２００  ・・・（式１）
式１では、発光強度補正係数βは、乱反射光量が測定限界を超えないとされた比率“１００”と算出された比率αとの和の、目標値である“２００”に対する比として定義している。
【００４３】
そして、正反射光量の目標値から決定されたＬＥＤの発光強度をＬＰとすると、制御時に用いるＬＥＤ発光強度ＬＰｌａｓｔを以下の式２を用いて求める。
ＬＰｌａｓｔ＝ＬＰ  ×  β  ・・・（式２）
【００４４】
このＬＥＤ発光強度ＬＰｌａｓｔを用いることで、濃度センサ１０が汚れていた場合や中間転写体２７の表面が傷や汚れによりグロス低下してしまった状態などでも、濃度を適切に計測することが可能となる。その結果、ダウンタイムを極力少なくしつつ、更に、発光光量調整によるトナーの消費を無くすことができる。
【００４５】
［画像形成装置の制御ユニットの構成］
図９は、画像形成装置の制御ユニットの構成例を示すブロック図である。画像形成装置は、制御ユニット１００によって統括的に制御される。制御ユニット１００は、画像形成装置を構成する各種モータやクラッチ類による駆動要素の駆動、潜像露光を行うレーザ露光制御、各種高圧の制御、センサ類からの情報の収集とその解析等を行うことにより、画像形成装置全体の動作を制御する。
【００４６】
制御ユニット１００は、画像形成装置で実行される各種処理（画像形成シーケンス）を実行するためのプログラムを格納したＲＯＭ１０１ｂと、ＲＯＭ１０１ｂに格納されたプログラムを実行するＣＰＵ１０１ａを備える。制御ユニット１００は、一次的に保存することが必要な書き換え可能なデータを格納するためのＲＡＭ１０１ｃを備える。ＲＡＭ１０１ｃは、ＲＯＭ１０１ｂに格納されたプログラムの展開領域としても用いられる。ＲＡＭ１０１ｃには、例えば、高圧制御部１０３への高圧設定値や各種データ、各種センサからの情報により設定される制御値等が保存される。
【００４７】
画像形成装置は、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋや駆動ローラ等の回転部品をそれぞれ回転させるモータ類１１３、クラッチ／ソレノイド等を備えている。画像形成装置では、モータ類１１３やＤＣ負荷が、適宜、駆動されることによって、転写材１１の搬送や各種ユニットの駆動が行われており、その動作は、モータ制御部１０４により制御されている。
【００４８】
また、画像形成装置が備える各種の帯電器（一次帯電手段、現像手段、一次転写手段、二次転写手段）には、高圧ユニット１１２によって、適切な高電圧が印加される。高圧ユニット１１２は、高圧制御部１０３からの高圧制御信号にしたがって動作する。
【００４９】
制御ユニット１００では、正反射光受光素子５２および乱反射光受光素子５３からの信号は、センサＩ／Ｆ（インターフェース）１０６を介してＣＰＵ１０１ａにより処理される。本実施形態においては、ＣＰＵ１０１ａは、センサ類のうちの濃度センサ１０における正反射光受光素子５２、および乱反射光受光素子５３からの信号に基づいて、制御時に用いるＬＥＤ発光強度を決定する。この決定に至る動作内容は、フローチャート（図７）を用い、以下に説明する。
【００５０】
［画像形成のフローチャート］
本実施形態に係る画像形成装置の動作を、その概略示すフローチャート（図７）と動作内容の詳細を示す図（図８）を用いて説明する。
【００５１】
Ｓ２０１にて、画像形成装置は、濃度センサ１０の光量制御の開始が指示されると、制御を開始する。制御開始の指示は、装置内の記憶部に記憶された画像形成のカウンタによる任意の閾値を用いたものであっても良いし、その他の制御の実施要求が入った場合の制御直前に割り込むように実行するようにしても良い。本実施形態では、濃度検知をある決まった枚数（本実施形態では５００枚とする）ごとに実施するように設計し、その濃度検知の直前に濃度センサ１０の光量制御を割り込むこととする。
【００５２】
Ｓ２０２にて、画像形成装置は、中間転写体２７を駆動し（状況によってはすでに駆動状態である）、ＬＥＤ発光強度をＬＥＤ光量＜１＞に設定する。そして、画像形成装置は、１００ポイント分（中間転写体２７上の１００ｍｍ）の正反射光量および乱反射光量を計測し、その計測値に基づく正反射光量の平均値Ｐ１ａｖｅ、および乱反射光量の平均値Ｓ１ａｖｅをそれぞれ記憶する。
【００５３】
Ｓ２０２による設定と計測を所定の回数分繰り返す。本実施形態では更に、画像形成装置は、ＬＥＤ発光強度としてＬＥＤ光量＜２＞〜＜５＞にそれぞれ設定して、計測を行う。画像形成装置は、それぞれの計測により得られた値の平均値を、正反射光量の平均値Ｐ２ａｖｅ〜Ｐ５ａｖｅ、及び乱反射光量の平均値Ｓ２ａｖｅ〜Ｓ５ａｖｅとしてそれぞれ記憶する。
【００５４】
Ｓ２０３にて、画像形成装置は、ＬＥＤ光量＜１＞〜＜５＞と正反射光量の平均値Ｐ１ａｖｅ〜Ｐ５ａｖｅとの関係から正反射光量が受光光量の最大値（測定限界値）の８０％となる発光光量ＬＰを算出する。
【００５５】
Ｓ２０４にて、画像形成装置は、正反射光量の平均値Ｐ１ａｖｅ〜Ｐ５ａｖｅと乱反射光量の平均値Ｓ１ａｖｅ〜Ｓ５ａｖｅとから、下地部の正反射／乱反射比率αｂａｓｅ１〜αｂａｓｅ５を算出する。
【００５６】
Ｓ２０５にて、画像形成装置は、下地部の正反射／乱反射比率αｂａｓｅ１〜αｂａｓｅ５のうち最大値をαｂａｓｅ＿ｍａｘとして選択し、記憶する。
【００５７】
Ｓ２０６にて、画像形成装置は、最大値の下地部正反射／乱反射比率αｂａｓｅ＿ｍａｘを用いて、発光強度補正係数βを算出する。本実施形態では、上記の式（１）にて算出するものとする。
【００５８】
Ｓ２０７にて、画像形成装置は、Ｓ２０３にて算出されたＬＥＤ発光強度ＬＰとＳ２０６にて算出された発光強度補正係数βとから、制御時に用いるＬＥＤ発光強度ＬＰｌａｓｔを算出する。
【００５９】
Ｓ２０８にて、画像形成装置は、Ｓ２０７にて算出されたＬＥＤ発光強度ＬＰｌａｓｔを、濃度検知時に用いる濃度センサ１０の光量として設定し、制御を終了する。その後、濃度検知を実行する。
【００６０】
以上により、濃度センサ１０が汚れていた場合や耐久などにより中間転写体２７の表面が傷や汚れによりグロス低下してしまった状態などでも、濃度を適切に計測することが可能となる。その結果、ダウンタイムを極力少なくしつつ、更に、発光光量調整によるトナーの消費を無くすことができる。
【００６１】
なお、本実施形態においては、（式１）によりβを求めることとしたが（図７のＳ２０７）、以下の（式３）により求めても良い。
β≡αｂａｓｅ＿ｍａｘ  ＋  ０．５  ・・・（式３）
式３では、下地部の正反射／乱反射比率の最大値に対し、乱反射光量が測定限界を超えないとされた比率“１００”を目標値である“２００”で割った値を付加している。
【００６２】
更には、βに対する算出式は式１や式３に限定するものではなく、αを用いた他の一次関数や二次関数を用いてもよい。このように、下地部の正反射／乱反射比率αの関数として、発光強度補正係数βを求めることで、中間転写体２７表面がどのような状態であっても、濃度を適切に計測することが可能制御時光量を求めることが可能となる。よって、ダウンタイムを極力少なくしつつ、更に、発光光量調整によるトナーの消費を無くすことができる。
【００６３】
また、発光強度補正係数βを下地部の正反射／乱反射比率αの関数とした上で、上下限値を設け、算出された制御時に用いるＬＥＤ発光強度ＬＰｌａｓｔに制限を設けることとしても良い。
【００６４】
＜第二の実施形態＞
次に本発明の第二の実施形態においては、第一の実施形態に対して、光学センサによる濃度検知を感光ドラム上で行う画像形成装置に対するものとし、制御動作自体は同様に実施することとした画像形成装置である。その他の基本的な構成に関しては、前述した第一の実施形態と同様である。
【００６５】
感光ドラムは、中間転写体よりも傷や汚れが付き易いため、本実施形態による効果は顕著となり、本願発明はより有用なものとなり得る。制御時間が少なくなれば、それだけ感光ドラムの摩耗も少なくすることが可能となり、若干ではあるが、感光ドラムの寿命に対しても有利な制御となる。
【００６６】
なお、濃度検知を行う所定の部位として中間転写体や感光体に限定するものではなく、画像形成処理においてトナー像が形成される部意であれば、他の部位であってもよい。
【００６７】
＜その他の実施形態＞
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施例の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【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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