(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、
前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、
前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備え、
前記像担持体の垂線のうち前記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、前記受光手段の受光領域をｄ、前記受光領域ｄが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ１、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、前記発光中心からの照射光開き角度をθ３、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たし、
前記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学的検出手段による前記像担持体からの正反射光の検出値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段によるトナー像からの拡散光の検出値を用いて、トナー濃度を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
表面にトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、
前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、
前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備え、
前記像担持体の垂線のうち前記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、前記受光手段の受光領域をｄ、前記受光領域ｄが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ１、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、前記発光中心からの照射光開き角度をθ３、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たし、
前記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段による前記像担持体からの正反射光の出力値を用い、
黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記光学検知検出手段による検出値の最大値を用いてトナー濃度を算出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
表面にトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、
前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、
前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備え、
前記像担持体の垂線のうち前記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、前記受光手段の受光領域をｄ、前記受光領域ｄが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ１、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、前記発光中心からの照射光開き角度をθ３、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たし、
前記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段による前記像担持体からの正反射光の出力値を用い、
黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合には、前記光学的検知手段による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、前記像担持体からの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、前記像担持体からの正反射光を受光した際の検出値とを差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項３の画像形成装置において、
上記光学的検出手段がトナー像からの拡散反射光を受光している時間を推定する推定手段を有しており、
上記トナー濃度算出手段は、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記推定手段の推定結果も用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項１、２、３または４の画像形成装置において、
上記光学的検出手段と上記像担持体とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、
前記光学的検出手段による前記像担持体の検出方向が、前記光学的検出手段と前記像担持体とのどちらか一方の移動方向と平行であることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源が投入された直後やプリントアウト枚数の累積が所定枚数に達したとき等の所定のタイミングに、正反射光と拡散反射光の両方を同時に検出可能な正反射光受光素子と拡散反射光受光素子とを有する光学的検出手段である光学センサを用いてプロセスコントロールなどの作像条件調整制御を実施する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
作像条件調整制御は、例えば次のように行われる。まず、光学センサの発光素子から発した光を像担持体である中間転写ベルトの表面の地肌部（トナーが付着していない部分）で反射させ、反射した正反射光を光学センサの正反射光受光素子で受光し正反射光に応じた出力値を出力する。次に、予め定められた形状の基準トナー像を感光体の表面に形成し、その基準トナー像を中間転写ベルト上に転写して、発光素子から発した光を基準トナー像で反射させ、反射した拡散反射光を拡散反射光受光素子で受光し拡散反射光に応じた出力値を出力する。そして、中間転写ベルト表面の地肌部における前記出力値を基準値として、この基準値と基準トナー像における前記出力値とを比較して基準トナー像のトナー濃度（単位面積あたりにおけるトナー付着量）を把握する。このようにして把握したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体の一様帯電電位、現像バイアス、感光体に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する。このような作像条件調整制御により、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光学センサに中間転写ベルトからの正反射光を受光する正反射光受光素子と、トナー像からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光素子とをそれぞれ別個の受光素子で設けると、コストが増大するといった問題が生じる。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、低コスト化を図りつつ、トナー濃度を検出できる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備え、前記像担持体の垂線のうち前記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、前記受光手段の受光領域をｄ、前記受光領域ｄが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ１、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、前記発光中心からの照射光開き角度をθ３、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たし、前記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学的検出手段による前記像担持体からの正反射光の検出値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段によるトナー像からの拡散光の検出値を用いて、トナー濃度を算出することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備え、前記像担持体の垂線のうち前記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、前記受光手段の受光領域をｄ、前記受光領域ｄが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ１、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、前記発光中心からの照射光開き角度をθ３、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たし、前記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段による前記像担持体からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記光学検知検出手段による検出値の最大値を用いてトナー濃度を算出することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、表面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該像担持体の表面や該表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段と該発光手段から照射され該表面や該トナー像で反射した反射光を受光する受光手段とを有する光学的検出手段と、前記光学的検出手段の検出値を、像担持体からの正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いて前記トナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段と、前記トナー濃度算出手段が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御を前記トナー像形成手段に行う制御手段とを備え、前記像担持体の垂線のうち前記発光手段の発光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、前記像担持体の垂線のうち受光手段の受光中心と交わる直線とその直線が前記像担持体と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、前記受光手段の受光領域をｄ、前記受光領域ｄが前記像担持体からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する前記発光中心からの照射光開き角度をθ１、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記照射光開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、前記発光中心からの照射光開き角度をθ３、前記像担持体の垂線のうち前記発光中心と交わる直線と前記発光中心からの照射光との成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たし、前記トナー濃度算出手段は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも前記光学検出手段による前記像担持体からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合には、前記光学的検知手段による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、前記像担持体からの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、前記像担持体からの正反射光を受光した際の検出値とを差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値を用いることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、上記光学的検出手段がトナー像からの拡散反射光を受光している時間を推定する推定手段を有しており、上記トナー濃度算出手段は、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に前記推定手段の推定結果も用いることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記光学的検出手段と上記像担持体とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、前記光学的検出手段による前記像担持体の検出方向が、前記光学的検出手段と前記像担持体とのどちらか一方の移動方向と平行であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明においては、光学的検出手段が有する受光手段で受光した反射光の検出値を、トナー濃度算出手段により前記正反射光成分と前記拡散反射光成分とに分離してトナー像のトナー濃度を算出することができる。これにより、像担持体からの正反射光を受光する正反射光受光手段と、トナー像からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光手段とをそれぞれ別個で設ける必要がない。よって、受光手段の数を減らせる分、低コスト化を図ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上、本発明によれば、低コスト化を図りつつ、トナー濃度を検出できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】パターン形成位置と光学センサの配設位置とを示した、中間転写ベルト近傍の拡大概略構成図。
【図２】実施形態に係るプリンタの概略構成図。
【図３】像形成手段の概略構成図。
【図４】パターン形成位置と光学センサの配設位置とを示した、中間転写ベルト近傍の拡大概略構成図。
【図５】作像条件調整制御に係るブロック図。
【図６】光学センサの詳細図。
【図７】光学センサの出力信号と、中間転写ベルトからの正反射光成分及びトナーからの拡散反射光成分との関係を示すグラフ。
【図８】光学センサ制御フロー図。
【図９】光学センサの出力値の時間変化を示す図。
【図１０】トナー濃度算出制御に係るフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を画像形成装置であるフルカラープリンタ（以下、プリンタという）１００に適用した場合の実施形態について説明する。
図２は、このプリンタ１００の概略構成を示す構成図である。このプリンタ１００は、図２に示すように、像形成手段としての各構成部材を収納する位置固定された装置本体と、転写材Ｓを収納する引き出し可能な給紙カセット２１とを備えている。装置本体の中央部には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、黒（Ｂｋ）の各色のトナー像を形成するための画像形成ユニット１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｂｋを備えている。以下、各符号の添字Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋは、それぞれイエロー、シアン、マゼンダ、黒用の部材であることを示す。
【００１１】
図３は、像形成手段の概略構成を示す構成図である。図２及び図３に示すように本実施形態においては、像担持体としてのドラム状の感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋ、帯電手段としての帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｂｋ、画像書込手段（露光手段）としてのレーザー露光装置２０及び現像手段としての現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋ、感光体表面の転写残トナーを除去するクリーニング装置６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｂｋを少なくとも有するユニットとして、各色の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋが複数組（本実施形態では４組）構成され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各色の上記画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋが、ループ状に走行する像担持体としての中間転写ベルト７の水平な張架面に対向して、その下部に左からＹ、Ｃ、Ｍ、Ｂｋの順に配設されている。また、各色の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂｋは４組とも同じ構成にしてある。
【００１２】
帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｂｋは、それぞれ所定の電位に保持されたトナーと同極性の帯電（本実施形態においてはマイナス帯電）によって感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋに対して帯電作用を行い、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋに一様な電位を与える。なお、帯電手段としては帯電ローラに限るものではなく、帯電ブラシや帯電チャージャ等の種々のものを適宜使用することができる。
【００１３】
レーザー露光装置２０は、帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｂｋに対して感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの回転方向下流側で現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋの上流側を露光する。また、また、レーザー露光装置２０は、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの回転軸と平行に主走査方向に露光走査するように配置されている。
【００１４】
レーザー露光装置２０は、例えば、半導体レーザー（ＬＤ）からなる光源と、コリメートレンズやシリンドリカルレンズ等からなるカップリング光学系（またはビーム整形光学系）と、回転多面鏡等からなる光偏向器と、光偏向器で偏向されたレーザー光を感光体２上に集光する結像光学系等からなり、別構成で設けた図示しない画像読み取り装置によって読み取られメモリに記録された各色の画像データ（あるいはパーソナルコンピュータ等の外部機器から入力された各色の画像データ）に従って強度変調されたレーザー光ＬＹ，ＬＣ，ＬＭ，ＬＢｋによって各色用の感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの感光層を像露光し、各色毎の静電潜像を形成する。なお、画像書込手段（露光手段）としては、上記のレーザー露光装置２０の他に、発光ダイオードアレイ（ＬＥＤアレイ）とレンズアレイ等を組み合わせたＬＥＤ書き込み装置なども用いることができる。
【００１５】
感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋは、導電性円筒状支持体の表面に形成された下引き層上に、上記感光層として電荷発生層（下層）、電荷輸送層（上層）の順、またはこの逆の順にこれらの感光層が積層されている。また、上記電荷輸送層または上記電荷発生層の表面にさらに公知の表面保護層、例えば熱可塑性又は熱硬化性ポリマーを主体とするオーバーコート層などが形成されていてもよい。また、本実施形態では、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの導電性円筒状の支持体は接地されている。
【００１６】
現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋは、感光体２の周面に対し所定の間隙を保ち、感光体２の回転方向と順方向に回転する円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミニウム材で形成された現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｂｋを有し、現像装置４内部には各色毎の現像色に従いイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の一成分あるいは二成分現像剤を収容している。本実施形態においては、一例として現像装置４内部にトナーと磁性キャリアとからなる二成分現像剤（本実施形態においてトナーはマイナス帯電）を収容しており、この場合、現像スリーブ４１内には、複数の固定磁石あるいは複数の磁極が着磁されたマグネットロールが配置される。また、各色の現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋには、容器内の現像剤を撹拌しながら搬送する撹拌・搬送部材４２や、各色のトナーボトル３７からトナーが補給される補給部４３が設けられている。さらに各色の現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋには、必要に応じて容器内の現像剤のトナー濃度を検出するトナー濃度センサ４４Ｙ，４４Ｃ，４４Ｍ，４４Ｂｋが設けられる。
【００１７】
各色の現像装置４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｂｋの現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｂｋは図示しない突き当てコロ等により、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋのドラム面と所定の間隙、例えば１００［μｍ］から５００［μｍ］の間隙を開けて非接触に保たれており、その現像スリーブ４１Ｙ，４１Ｃ，４１Ｍ，４１Ｂｋに対して直流電圧と交流電圧とを重畳した現像バイアスを印加することにより、接触または非接触の反転現像を行い、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの表面上にトナー画像を形成する。
【００１８】
クリーニング装置６Ｙ，６Ｃ，６Ｍ，６Ｂｋは、例えばクリーニングブレード６１とクリーニングローラ（またはクリーニングブラシ）６２を有し、クリーニングブレード６１は、感光体表面のカウンタ方向に当接して設けられている。
【００１９】
中間転写体であり像担持体である中間転写ベルト７は、二次転写バックアップローラを兼ねる駆動ローラ８、支持ローラ９、テンションローラ１０ａ，１０ｂ及びバックアップローラ１１に内接して張架され、中間転写ベルト７の回転方向が図中の矢印で示す反時計方向になるように設けられている。
【００２０】
また、駆動ローラ８に対向して中間転写ベルト７を介して二次転写ローラ１４が設けられている。そしてベルトクリーニング装置１２のクリーニングブレード１２ａが支持ローラ９の位置の中間転写ベルト７に、カウンタ方向に当接して設けられている。また、同様に、中間転写ベルト７を挟んで各色毎の一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋが感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋに対向して設けられている。
【００２１】
この中間転写ベルト７は、体積抵抗が１０６［Ω・ｃｍ］から１０１２［Ω・ｃｍ］の無端ベルトであり、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）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料や、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＣＲ、ポリウレタン等のゴム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、厚みは、樹脂材料の場合５０［μｍ］から２００［μｍ］程度、ゴム材料の場合は３００［μｍ］から７００［μｍ］程度の設定にすることが好ましい。なお、樹脂ベルト上にゴム層を設けたり、さらに表層にコーティング層を設けたりすることもある。また、中間転写ベルト７の表面にトナーが固着することを防止するためやクリーニング性の向上のために、ベルト表面にフッ素系樹脂等の離型剤または潤滑剤を塗布する手段を設けることもある。
【００２２】
中間転写ベルト７の駆動は図示しない駆動モータによる駆動ローラ８の回転によって行われる。駆動ローラ８は、例えばステンレス鋼等の導電性芯金（図示せず）の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴムや樹脂材料にカーボン等の導電性フィラーを分散させた導電性または半導電性材料を被覆したものが用いられる。
【００２３】
一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋは、中間転写ベルト７を挟んで感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋに対向して設けられ、中間転写ベルト７と感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋとの間に転写域を形成する。一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋには、図示しない直流電源によりトナーと反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧を印加し、上記転写域に転写電界を形成することによって、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋ上に形成される各色のトナー像が中間転写ベルト７上に転写される。
【００２４】
この各色毎の第１の転写手段である一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋは、例えば外径８［ｍｍ］のステンレス鋼等の導電性芯金（図示せず）の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム材料に、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て、体積抵抗が１０５［Ω・ｃｍ］から１０９［Ω・ｃｍ］程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが５［ｍｍ］、ゴム硬度が２０［°］から７０［°］程度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の半導電性弾性ゴム（図示しない）を被覆して形成される。
【００２５】
転写材Ｓの表面に転写を行う二次転写ローラ１４は中間転写ベルト７を挟んで接地された駆動ローラ８に対向して設けられ、トナーの帯電極性とは反対極性（本実施形態においてはプラス極性）の直流電圧が直流電源によって印加され、中間転写ベルト７上に担持された重ね合わせトナー画像を転写材Ｓの表面に二次転写ローラ１４を介して転写する。
【００２６】
中間転写ベルト７上のカラートナー像を転写材Ｓ上に再転写する第２の転写手段である二次転写ローラ１４は、例えば外径１６［ｍｍ］のステンレス鋼等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴム材料に、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て、体積抵抗が１０５［Ω・ｃｍ］から１０９［Ω・ｃｍ］程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが７［ｍｍ］、ゴム硬度が２０［°］から７０［°］程度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の半導電性弾性ゴム（図示しない）を被覆して形成される。この二次転写ローラ１４は一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋと異なり、トナーが接するため表面に半導電性のフッ素樹脂やウレタン樹脂等の離型性の良いものを被覆する場合がある。また、駆動ローラ８は前述したように、ステンレス鋼等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコン等のゴムや樹脂材料に、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半導電性材料を、厚さが０．０５［ｍｍ］から０．５［ｍｍ］程度に被覆して形成される。
【００２７】
感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋや中間転写ベルト７の表面に接したクリーニングブレード６１，１２ａは、板金ホルダー上に厚み１［ｍｍ］から３［ｍｍ］でＪＩＳ−Ａ硬度が６０［°］から８０［°］の板状のウレタンゴムを接着し、自由長が５［ｍｍ］から１２［ｍｍ］程度になるようにしたものであり、荷重５［ｇｆ］から５０［ｇｆ］程度で感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋや中間転写ベルト７に当接されている。また、ブレードが捲れあがらないようにブレード先端部にふっ素コーティングを施したり、相手側が帯電しないように導電性のウレタンゴムを使用したりすることもある。
【００２８】
転写紙等の転写材Ｓは給紙カセット２１等から給紙ローラ２７により一枚ずつ搬送され、レジストローラ１３を経て二次転写ローラ１４と駆動ローラ８に挟まれた中間転写ベルト７に重ねられるように搬送され、二次転写部で中間転写ベルト７からトナー像の転写を受けて定着手段である定着装置１５に送られ、定着装置１５の定着ローラ１５ａと加圧ローラ１５ｂによる熱溶着による定着がなされて排紙部１８に排紙される。
【００２９】
なお、本実施形態においては、感光体２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂｋの帯電手段として帯電ローラ３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｂｋを用い、一次転写部材として一次転写ローラ５Ｙ，５Ｃ，５Ｍ，５Ｂｋを用いており、有害なオゾンの発生の抑制という観点からは好ましいが、これに限られるものでなく、コロトロン放電器を非接触の状態の帯電手段や一次転写手段として使うこともできる。
【００３０】
また、上記二次転写部より中間転写ベルト７の回転方向下流側に、中間転写ベルト７における駆動ローラ１７への掛け回し箇所に対してそのおもて面側から所定の間隙を介して対向する、光学的検出手段としての光学センサ１６０を複数設けた光学センサユニット１６が配設されている（図４参照）。この光学センサユニット１６は、中間転写ベルト７上に形成された作像条件調整制御用のトナー濃度（トナー付着量）を階調的に変化させた複数のトナー像からなる階調パターンを検出することができる。具体的には、図４に示すように、光学センサユニット１６には、Ｂｋ色の階調パターンＳｋを検出する光学センサ１６０Ｂｋ、Ｍ色の階調パターンＳｍを検出する光学センサ１６０Ｍ、Ｃ色の階調パターンＳｃを検出する光学センサ１６０Ｃ、Ｙ色の階調パターンＳｙを検出する光学センサ１６０Ｙを備えている。（以下の説明において、各色の光学センサを区別しない場合は、色符号を削除して、説明を行う。）
【００３１】
図１に示すように、トナー状態検出装置である光学的検出手段の光学センサ１６０は、反射型の光学センサであり、光学センサ１６０と中間転写ベルト７それぞれの対向面（光学センサ１６０の底面１６０ａ及び中間転写ベルト７の表面）が平行となるように、光学センサ１６０が中間転写ベルト７の表面に対向して配設されている。そして、光学センサ１６０の発光部１６１から照射され中間転写ベルト７や中間転写ベルト７上のトナー像で反射された反射光を受光部１６２で受光し検出する。ここで、中間転写ベルト７には中間転写ベルト７の一部とみなせる部材などを含む（中間転写ベルト７に反射特性の異なる部材が加工されている場合など）。また、発光部１６１にはＬＥＤなどの光源を用いることができる。
【００３２】
図５に作像条件調整制御に係るブロック図を示す。
光学センサ１６０から得られたアナログ信号は、ＡＤＣ（ＡＤコンバータ）１５１でのデジタル変換処理によってデジタル化されて、トナー濃度算出手段として機能するＣＰＵ１５２によりトナー濃度をＲＯＭ１５３やＲＡＭ１５４などに記憶された情報を用いて算出などにより推定し、その推定したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体２の一様帯電電位、現像バイアス、感光体２に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する作像条件調整制御を制御デバイス１５５によって行う。これにより、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
【００３３】
光学センサ１６０の詳細図を図６に示す。
光学センサ１６０の発光部１６１の発光中心と受光部１６２とが中間転写ベルト７の表面に対向しており、中間転写ベルト７の垂線のうち発光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト７と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、中間転写ベルト７の垂線のうち受光部１６２の受光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト７と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、受光部１６２の受光領域をｄ、受光領域ｄが中間転写ベルト７からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する発光中心からの照射ビーム開き角度をθ１、中間転写ベルト７の垂線のうち発光中心と交わる直線と照射ビーム開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、発光中心からの照射ビーム開き角度をθ３、中間転写ベルト７の垂線のうち発光中心と交わる直線と発光中心からの照射ビームとの成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、数１の関係を満たす。
【００３４】
【数１】
0005733606.tif 000002
【００３５】
本実施例に用いた各値は、ｍ１＝１０［ｍｍ］、ｍ２＝５［ｍｍ］、θ１＝７［度］、θ２＝１４［度］であり、受光部１６２の受光領域は、ｄ＝２［ｍｍ］となっている。このとき、発光部１６１からの光束は、θ３＝１０．１［度］、θ４＝１２［度］から成る領域で、中間転写ベルト７または中間転写ベルト７上のトナー像へ照射される。
【００３６】
上記の光学センサ１６０により、中間転写ベルト７上のトナー像を検出する。
光学センサ１６０による検知方向が図６に図示した矢印方向の場合、検知側である光学センサ１６０）が図中矢印方向に移動する場合や、被検知側である中間転写ベルト７が図中矢印方向に移動する場合が考えられるが、どちらが移動しても相対的な位置関係は同等となるので、本実施形態では中間転写ベルト７が図中矢印方向に移動する場合について説明する。
【００３７】
中間転写ベルト表面の光沢度は、光沢度計：ＪＩＳ８７４１、２０度光沢度：Ｒｓ＝１００［％］、明度は、分光光度計：Ｘ−ｒｉｔｅ、Ｌａｂ：Ｌ＝５の場合、マゼンタトナー像を担持した中間転写ベルト７が、トナー状態検出状態の検知領域を通過すると、図７（ｉ）のような出力信号が得られた。これは、主に、中間転写ベルト７からの正反射光成分（ｉｉ）とトナーからの拡散反射光成分（ｉｉｉ）の合成によるものと考えた。
【００３８】
中間転写ベルト７からの正反射光成分（ｉｉ）は、トナー像が無い状態では所定の出力信号を出力するが、トナー像が光学センサ１６０の正反射光を検知する検知領域内に入ってくると、中間転写ベルト地肌部からの正反射光が減少し、光学センサ１６０の正反射光を検知する検知領域内にから出ていくと、再び、中間転写ベルト地肌部からの正反射光が上昇する。
【００３９】
トナーからの拡散反射光成分（ｉｉｉ）は、トナー像が光学センサ１６０の拡散反射光を検知する検知領域内に入ってくると、トナーによる拡散反射光が増え、トナー像が光学センサ１６０の拡散反射光を検知する検知領域内から出て行くと、トナーによる拡散反射光が減少する。
【００４０】
ここで、本願発明者は、図７のロとニ及びニ’とロ’の、正反射光と拡散反射光の出力変化点のタイミングの差に着目した。そして、正反射光と拡散反射光の出力変化点に差があるということから、光学センサ１６０の一つの出力から正反射光成分と拡散反射光成分とを分離して、拡散反射光を取り出すことが可能であると考えるに至った。すなわち、光学センサ１６０から出力された同一の出力値から、正反射光成分と拡散反射光成分とを完全に分離させることが可能であると見出したのである。
【００４１】
光学センサ１６０が有する受光部１６２で受光した反射光の出力値（検出値）を、ＣＰＵ１５２により正反射光成分と拡散反射光成分とに分離してトナー像のトナー濃度を算出することができることで、中間転写ベルト７からの正反射光を受光する正反射光受光部と、トナー像からの拡散反射光を受光する拡散反射光受光部とをそれぞれ別個で設ける必要がなく、受光部の数を減らせる分、低コスト化を図ることができる。
【００４２】
ここで、正反射光成分と拡散反射光成分とを分離して、拡散反射光を抽出することが可能である条件としては、光学センサ１６０の正反射光を検知する検知領域と、光学センサ１６０の拡散反射光を検知する検知領域とが完全に一致しないことが重要になる。
【００４３】
光学センサ１６０より、中間転写ベルト７やトナー像に光が照射されると、正反射光は鏡面反射角を保持する受光範囲内でしか受光できない。一方、拡散反射光は空間に拡散するので、鏡面反射角にかかわらず受光領域へ突入することが可能である。このことから、数２と数３との少なくとも一方の関係を満たすことで、光学センサ１６０から出力された同一の出力値から、正反射光成分と拡散反射光成分とを分離して拡散反射光を抽出することが可能となる。
【００４４】
【数２】
0005733606.tif 000003
【００４５】
【数３】
0005733606.tif 000004
【００４６】
ここで、光学センサ１６０と中間転写ベルト７とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、光学センサ１６０による中間転写ベルト７の検出方向が、光学センサ１６０と中間転写ベルト７とのどちらか一方の移動方向と平行であることで、数１の関係を満たし、且つ、数２と数３との少なくとも一方の関係を満たすことを維持することができる。
【００４７】
本実施例の場合、図７におけるイ−ロ間の出力は、光学センサ１６０の検知領域がベルト地肌部領域であることを意味している。図７におけるロ−ニ間の出力は、光学センサ１６０の検知領域にトナー像が突入しはじめ、非トナー像領域の中間転写ベルト７からの出力と、トナー像領域からの出力（拡散反射光）が混在し、また、正反射光受光領域にはまだトナー像が突入していないことを意味している。図７におけるニ−ニ’間の出力は、光学センサ１６０の正反射光受光領域にトナー像領域が突入していることを意味している。
【００４８】
したがって、ロ−ニ間の出力やニ’−ロ’間の出力の変化量が、トナーによる拡散反射光成分のみの出力の変化量と言え、この領域の情報を用いることで、トナー濃度を推定することができる。
【００４９】
ここで、黒色のトナーは光の大部分を吸収してしまう特性から、拡散光はほとんど得られない。すなわち、黒色のトナーは拡散反射光がほとんどないため正反射光が支配的になり、図７におけるロ−ニ間やニ’−ロ’間の領域での拡散反射光成分の出力がほとんどない。
【００５０】
そこで、黒色のトナー像の場合には、ニ−ニ’間の領域の情報、言い換えれば、光学センサ出力の最小値を用いる。黒色のトナー像の場合には、検出時のノイズとなる拡散反射光がほとんどないことから、拡散反射光が入ってもよい構成をとることができる。すなわち、上述の光学センサ１６０で何ら問題はなく、逆に、従来のように拡散反射光を排除するような複雑な光学センサ１６０の構成（光路を絞ったり、アパーチャー形状を工夫したり）をとることで生じていた課題が解消されることになるため、黒色のトナー像の検知としても効果は大きい。
【００５１】
黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度推定方法としては、以下を考案した。
画像形成装置における光学センサ１６０の出力は、予め校正しておく必要がある。例えば、トナーがない地肌部やトナーや中間転写ベルト７とは別の基準体を光学センサ１６０で検知した際に、所定の出力となるようにしておく。ここで、光学センサ１６０の制御フローを図８に示す。光学センサ１６０による検知を行う際に光源であるＬＥＤをＯＮにし（Ｓ１）、ＬＥＤの出力が安定するＬＥＤ安定時間を待った後に（Ｓ２）、センサ出力を読み取り（Ｓ３）、その後、ＬＥＤをＯＦＦにして検知を終了する（Ｓ４）。
【００５２】
画像形成装置において、ＣＰＵ１５２でトナー濃度を推定するモードが実行されると、所定のタイミングより、光学センサ１６０によって中間転写ベルト表面やその表面に形成されたトナー像の検出を始める。
【００５３】
画像形成装置は、少なくとも１色以上で１つ以上のトナー像を中間転写ベルト７上に作成する。作成されるトナー像としては、ベタパターンやラインパターンやディザパターンなど目的に応じて適正に設定するのが望ましい。
【００５４】
作像された中間転写ベルト７上のトナー像が光学センサ１６０の検知領域内を順次通過する。トナー像の通過タイミングにあわせて、光学センサ１６０の出力値取得トリガ、サンプリング時間、サンプリング間隔、サンプリング数、が規定されている。取得した光学センサ１６０の出力をＶｐ（ｎ）；ｎ＝１，２，３・・・ｍ、（ｍは所定のサンプリング数）とする。
【００５５】
光学センサ１６０が検出したＶｐ（ｎ）のうち出力が最大値となる値をＶｍａｘとする（図９参照）。そして、光学センサ１６０の出力値Ｖｍａｘあるいは出力値Ｖｍａｘを用いた算出値と、ＲＯＭ１５３が有している予め作成しておいたトナー濃度変換表とを参照して、トナー付着量を推定する。なお、光学センサ１６０の出力値Ｖｍａｘあるいは出力値Ｖｍａｘを用いた算出値をトナー濃度に変換する際に変換表ではなく変換式を用いても良い。
【００５６】
ここで、１つのトナー像において光学センサ１６０の出力値Ｖｍａｘが複数得られる場合（光学センサ１６０によるトナー像の検知領域突入時や脱出時）は、例えば、それぞれをＶｍａｘ１、Ｖｍａｘ２とすると、トナー付着量変換表を作成する際に、Ｖｍａｘ１もしくはＶｍａｘ２もしくはＶｍａｘ１とＶｍａｘ２とを用いて算出される値（Ｖｍａｘ１とＶｍａｘ２の平均値など）のうち、トナー付着量と相関のよい値を採用するのが望ましい。
【００５７】
黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度推定方法の他例を説明する。
まず、中間転写ベルト地肌部の出力Ｖｓｇを検出するが、前述したように取得したＶｐ（ｎ）；ｎ＝１，２，３・・・ｍのうち、適正な値を使用する。この際、予め定めたＶｐ（ｎ）（光学センサ１６０により検出された中間転写ベルト地肌部に該当する位置の少なくとも１つ以上の所定の範囲のｎ）の平均値などで、中間転写ベルト地肌部の出力Ｖｓｇを算出するのが望ましい。
【００５８】
Ｖｓｇ≦Ｖｐ（ｎ）の範囲において、数４に示すようにＶｓｇとＶｐ（ｎ）の差分を累積したものをＶｓとする。これにより、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報を得ることができる。
【００５９】
【数４】
0005733606.tif 000005
【００６０】
すなわち、本構成例では、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に、光学センサ１６０による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、中間転写ベルトからの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、中間転写ベルトからの正反射光を受光した際の検出値を差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値であるＶｓを用いる。これにより、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報が得られるので、その情報から黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度（トナー付着量）算出が可能となる。
【００６１】
そして、光学センサ１６０の出力値から算出されるＶｓと、ＲＯＭ１５３が有している予め作成しておいたトナー濃度変換表とを参照して、ＣＰＵ１５２がトナー濃度を推定する。なお、Ｖｓをトナー濃度に変換する際に変換表ではなく変換式を用いても良い。
【００６２】
ここで、１つのトナー像において、Ｖｓが複数得られる場合（光学センサ１６０によるトナー像の検知領域突入時や脱出時）は、例えば、それぞれをＶｓ１、Ｖｓ２とすると、トナー濃度変換表を作成する際に、Ｖｓ１もしくはＶｓ２もしくはＶｓ１とＶｓ２を用いて算出される値（Ｖｓ１とＶｓ２の平均値や合計値など）のうち、トナー濃度と相関のよい値を採用するのが望ましい。
【００６３】
さらに、黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度推定方法の他例を説明する。
まず、中間転写ベルト地肌部の出力Ｖｓｇを検出するが、前述したように取得したＶｐ（ｎ）のうち、適正な値を使用する。この際、予め定めたＶｐ（ｎ）（地肌部に該当する少なくとも１つ以上の所定の範囲のｎ）の平均値などでＶｓｇを算出するのが望ましい。
【００６４】
そして、最初にＶｐ（ｎ）＞Ｖｓｇとなった点をｔ１とし、Ｖｐが減少に転じた点をｔ２とすると、ＣＰＵ１５２により数５を用いてｔ２とｔ１との差分からΔｔ１を算出する。これにより、ＣＰＵ１５２によって光学センサ１６０がトナー像からの拡散反射光を受光している時間の一部を推定することができる。
【００６５】
【数５】
0005733606.tif 000006
【００６６】
そして、光学センサ１６０がトナー像からの拡散反射光を受光している時間の一部であるΔｔ１の範囲において、数６に示すようにＶｓｇとＶｐ（ｎ）の差分を累積したものをＶｓとする。これにより、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報を得ることができる。
【００６７】
【数６】
0005733606.tif 000007
【００６８】
そして、光学センサ１６０の出力値から算出されるＶｓと、ＲＯＭ１５３が有している予め作成しておいたトナー濃度変換表とを参照して、ＣＰＵ１５２がトナー濃度を算出して推定する。なお、Ｖｓをトナー濃度に変換する際に変換表ではなく変換式を用いても良い。
【００６９】
ここで、１つのトナー像において、Ｖｓが複数得られる場合（光学センサ１６０によるトナー像の検知領域突入時や脱出時）は、例えば、それぞれをＶｓ１やＶｓ２とすると、トナー濃度変換テーブルを作成する際に、Ｖｓ１もしくはＶｓ２もしくはＶｓ１とＶｓ２との両方を用いて算出される算出値（Ｖｓ１とＶｓ２の平均値や合計値など）のうち、トナー濃度と相関のよい値を採用するのが望ましい。
【００７０】
これらの方式で、黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度を算出し、黒色のトナー像はＶｓｐ＿ｍｉｎからトナー濃度を算出することで、単一のセンサで且つロバスト性の高いトナー濃度検知が可能となる。
【００７１】
図１０にトナー濃度算出制御に係るフローチャートの一例を示す。
まず、光学センサ１６０によって中間転写ベルト表面やその表面に予め形成された作像条件調整制御用のトナー像を検出する（Ｓ１）。次に、光学センサ出力から中間転写ベルト地肌部の出力をＣＰＵ１５２によって算出する（Ｓ２）。そして、光学センサ１６０によって検出されたトナー像が黒トナーを用いたものであった場合には（Ｓ３でＹＥＳ）、算出した中間転写ベルト地肌部の出力値を基準値として光学センサ出力の最小値をＣＰＵ１５２で算出し（Ｓ４）、前記最小値とＲＯＭ１５３が有しているトナー濃度変換表とを参照して、ＣＰＵ１５２が黒色のトナー像のトナー濃度を算出して推定し、トナー濃度を算出する一連の制御を終了する。一方、光学センサ１６０によって検出されたトナー像が黒色とは異なるトナーを用いたものであった場合には（Ｓ３でＮＯ）、算出した中間転写ベルト地肌部の出力値を基準値として光学センサ出力の最大値をＣＰＵ１５２で算出し（Ｓ６）、前記最大値とＲＯＭ１５３が有しているトナー濃度変換表とを参照して、ＣＰＵ１５２が黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度を算出して推定し、トナー濃度を算出する一連の制御を終了する。
【００７２】
そして、このように推定したトナー濃度に基づいて、そのトナー濃度が所望の濃度になるように、感光体２の一様帯電電位、現像バイアス、感光体２に対する光書込強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する作像条件調整制御を制御デバイス１５５によって行うことで、長期に渡って安定した画像濃度のプリントアウトを行うことが可能になる。
【００７３】
以上、本実施形態によれば、画像形成装置において、表面にトナー像を担持する像担持体である中間転写ベルト７と、中間転写ベルト７の表面にトナー像を形成する画像形成ユニット１や一次転写ローラ５などからなるトナー像形成手段と、中間転写ベルト７の表面や前記表面に担持したトナー像に光を照射する発光手段である発光部１６１と発光部１６１から照射され前記表面やトナー像で反射した反射光を受光する受光手段である受光部１６２とを有する光学的検出手段である光学センサ１６０と、光学センサ１６０の検出値を、中間転写ベルト７から正反射光成分とトナー像からの拡散反射光成分とに分離し、前記正反射光成分や前記拡散反射光成分を用いてトナー像のトナー濃度を算出するトナー濃度算出手段であるＣＰＵ１５２と、ＣＰＵ１５２が算出したトナー濃度算出値に基づいて所望のトナー濃度となるようにトナー像形成条件を調整する制御をトナー像形成手段に行う制御手段である制御デバイスとを備える。これにより、光学センサ１６０に正反射光受光素子と拡散反射光受光素子とをそれぞれ別個の受光素子で設けることなく、正反射光成分の出力と拡散反射光成分の出力とを得ることができるので、低コスト化を図ることができる。
また、中間転写ベルト７の垂線のうち発光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト７と交わる点を結んだ直線の距離をｍ１、中間転写ベルト７の垂線のうち受光中心と交わる直線とその直線が中間転写ベルト７と交わる点を結んだ直線の距離をｍ２、受光部１６２の受光領域をｄ、受光領域ｄが中間転写ベルト７からの鏡面反射光を受光可能な鏡面反射角度を保持する発光中心からの照射ビーム開き角度をθ１、中間転写ベルト７の垂線のうち発光中心と交わる直線と照射ビーム開き角度θ１との成す角のうち最も狭角である角度をθ２、発光中心からの照射ビーム開き角度をθ３、中間転写ベルト７の垂線のうち発光中心と交わる直線と発光中心からの照射ビームとの成す角のうち最も狭角である角度をθ４とした場合に、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たすことで、光学センサ１６０の正反射光を検知する検知領域と、光学センサ１６０の拡散反射光を検知する検知領域とが完全に一致しないようにすることができる。よって、光学センサ１６０から出力された同一の出力値から、正反射光成分と拡散反射光成分とを分離することができる。
また、本実施形態によれば、光学センサ１６０と中間転写ベルト７とのどちらか一方が互いの対向面に対して平行方向に移動可能であり、光学センサ１６０による中間転写ベルト７の検出方向が、光学センサ１６０と中間転写ベルト７とのどちらか一方の移動方向と平行であることで、ｄ＝（ｍ１＋ｍ２）×｛ｔａｎ（θ１＋θ２）−ｔａｎθ２｝の関係を満たし、且つ、θ４＜θ２と（θ３＋θ４）＞（θ１＋θ２）との少なくとも一方の関係を満たすことを維持することができる。
また、本実施形態によれば、ＣＰＵ１５２は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学的検出手段によるトナー像からの正反射光の検出値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学検出手段によるトナー像からの拡散光の検出値を用いて、トナー濃度を算出することで、黒色とは異なる色のトナー像においては正反射光出力を含まない情報を用いるので、トナー濃度変動以外に起因する情報変動を低減させることができる。また、正反射光出力を拡散反射光のほとんどない黒色のトナー像にしか使用しないので、拡散反射光が入っても構わない、言い換えれば、ロバスト性のある正反射光学系を用いることができる。
また、本実施形態によれば、ＣＰＵ１５２は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学検出手段による中間転写ベルト７からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に光学検知検出手段による検出値の最大値を用いてトナー濃度を算出する。受光光量が最大になったという情報は、トナー像が拡散光検知領域から正反射光検知領域へ入ったことがわかるので、拡散反射光検知領域のみの出力情報を用いることで、黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度算出が可能となる。
また、本実施形態によれば、ＣＰＵ１５２は、黒色のトナー像の濃度を算出する場合に少なくとも光学検出手段による中間転写ベルト７からの正反射光の出力値を用い、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合には、光学センサ１６０による予め設定された複数の検出タイミングそれぞれに対して、中間転写ベルト７からの正反射光及びトナー像からの拡散反射光を受光した際の検出値から、中間転写ベルト７からの正反射光を受光した際の検出値とを差し引いた差分値を算出し、前記差分値を累積した累積値を用いる。これにより、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出する場合に、トナー像からの拡散反射光成分のみの出力情報が得られるので、その情報から黒色とは異なる色のトナー像のトナー濃度算出が可能となる。また、光学センサ１６０がトナー像からの拡散反射光を受光している時間を推定する推定手段でもあるＣＰＵ１５２の推定結果をも用いて、黒色とは異なる色のトナー像の濃度を算出するようにしても良い。
【符号の説明】
【００７４】
１        画像形成ユニット
２        感光体
３        帯電ローラ
４        現像装置
５        一次転写ローラ
６        クリーニング装置
７        中間転写ベルト
８        駆動ローラ
９        支持ローラ
１０ａ    テンションローラ
１０ｂ    テンションローラ
１１      バックアップローラ
１２      ベルトクリーニング装置
１２ａ    クリーニングブレード
１３      レジストローラ
１４      二次転写ローラ
１５      定着装置
１５ａ    定着ローラ
１５ｂ    加圧ローラ
１６      光学センサユニット
１７      駆動ローラ
１８      排紙部
２０      レーザー露光装置
２１      給紙カセット
２７      給紙ローラ
３７      トナーボトル
４１      現像スリーブ
４２      撹拌・搬送部材
４３      補給部
４４      トナー濃度センサ
６１      クリーニングブレード
１００    プリンタ
１５１    ＡＤＣ
１５２    ＣＰＵ
１５３    ＲＯＭ
１５４    ＲＡＭ
１５５    制御デバイス
１６０    光学センサ
１６０ａ  底面
１６１    発光部
１６２    受光部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７５】
【特許文献１】特開平３−２０９２８１号公報
【図１】
0005733606.tif 000008
【図２】
0005733606.tif 000009
【図３】
0005733606.tif 000010
【図４】
0005733606.tif 000011
【図５】
0005733606.tif 000012
【図６】
0005733606.tif 000013
【図７】
0005733606.tif 000014
【図８】
0005733606.tif 000015
【図９】
0005733606.tif 000016
【図１０】
0005733606.tif 000017