(57)【要約】【課題】転写ベルトあるいは中間転写体の表面状態に関わらず濃度検知用基準パターンを正確に検出して安定した画像濃度を得る。【解決手段】検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段を用いて、濃度検知用基準パターンの「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値と、転写ベルト又は中間転写体の地肌部における「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値、との相対比（正規化値）に基づいて基準パターンのトナー付着量を算出する。【選択図】  図１１
2004279664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の像担持体を備え、前記各像担持体上に形成したトナー像を転写ベルトに担持されて搬送される記録紙上に順次転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記各像担持体上に形成した各色毎の濃度検知用基準パターンを前記転写ベルトに転写し、該転写された前記基準パターンを光学的検出手段により検出した結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置において、
前記光学的検出手段が、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段であり、
該光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
複数の像担持体を備え、前記各像担持体上に形成したトナー像を中間転写体上に順次転写してカラー画像を形成した後、記録紙上に一括転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記各像担持体上に形成した各色毎の濃度検知用基準パターンを前記中間転写体に転写し、該転写された前記基準パターンを光学的検出手段により検出した結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置において、
前記光学的検出手段が、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段であり、
該光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
１つの像担持体を備え、該像担持体上に形成したトナー像を中間転写体上に順次転写してカラー画像を形成した後、記録紙上に一括転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記像担持体上に形成した各色毎の濃度検知用基準パターンを前記中間転写体に転写し、該転写された前記基準パターンを光学的検出手段により検出した結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置において、
前記光学的検出手段が、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段であり、
該光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値と、前記光学的検出手段で検出した前記転写ベルトあるいは前記中間転写体の地肌部における「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値、との相対比に基づいて画像濃度制御を行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記正反射光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の正反射光出力とＯＦＦ時の正反射光出力との差分を用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記拡散光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の拡散光出力とＯＦＦ時の拡散光出力との差分を用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
あらかじめ求めておいた前記各色基準パターンのトナー付着量と前記相対比との関係式又は参照テーブルを用いて、前記各色基準パターンのトナー付着量を算出して画像濃度制御を行うことを特徴とする、請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記光学的検出手段は、検出対象からの正反射光を受光する受光素子と拡散反射光を受光する受光素子の２つの受光素子を有し、該２つの受光素子の光−出力特性が同じであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記基準パターンを各色毎に３個以上形成して検出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記光学的検出手段は、搬送される記録紙と対向しない位置に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記光学的検出手段を、前記転写ベルト又は中間転写体の位置ズレ検知手段として用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
画像形成装置の像担持体から転写ベルト又は中間転写体上に転写した濃度検知用基準パターンを光学的検出手段により検出して前記基準パターンのトナー付着量を算出するトナー付着量算出方法において、
検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段を用いて、前記基準パターンの「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値と、前記転写ベルト又は前記中間転写体の地肌部における「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値、との相対比に基づいて前記基準パターンのトナー付着量を算出することを特徴とするトナー付着量算出方法。
【請求項１３】
前記正反射光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の正反射光出力とＯＦＦ時の正反射光出力との差分を用いることを特徴とする、請求項１２に記載のトナー付着量算出方法。
【請求項１４】
前記拡散光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の拡散光出力とＯＦＦ時の拡散光出力との差分を用いることを特徴とする、請求項１２に記載のトナー付着量算出方法。
【請求項１５】
あらかじめ求めておいた基準パターンのトナー付着量と前記相対比との関係式又は参照テーブルを用いて、前記基準パターンのトナー付着量を算出することを特徴とする、請求項１２に記載のトナー付着量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特許第２７２９９７６号公報
【特許文献２】特開平８−２１９９９０号公報
電子写真方式を用いた複写機，レーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、安定した画像濃度を得るために、感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチ（基準パターン）を作成し、そのパッチの濃度を光学的検知手段により検知し、その検知結果に基づいて現像ポテンシャルを変更（具体的には、ＬＤパワー，帯電バイアス，現像バイアスの変更）する制御、あるいは２成分現像方式の場合には、現像器内のトナー濃度制御目標値を変更することにより最大目標付着量を狙いの値とさせるような制御を行っている。
【０００３】
この様な濃度検知用パッチ検出手段としては、発光素子と受光素子からなる反射型光センサが一般的に用いられている。画像形成装置では、形成した基準パターンを検出することから、上記センサはＰ（パターン）センサと呼ばれる。また、通常、Ｐセンサの発光素子としてはＬＥＤを、受光素子としてはＰＤ（フォトダイオード）またはＰＴｒ（フォトトランジスタ）を用いることが多い。
【０００４】
またこの様な濃度検知用パッチを検出する反射型センサには主に、正反射光のみを検出するタイプと、拡散反射光のみを検出するタイプと、両者を検出するタイプ、の３つのタイプが一般的である。図１２〜１４に各タイプの反射型センサの構成例を示す。これらの図において、符号３１は発光素子、符号３２は受光素子である。
【０００５】
ところで、近年におけるカラー画像出力装置の高速化，及び高機能化の流れにより、従来は１ドラム（感光体ドラム）＋リボルバー現像＋中間転写体を用いたカラー画像形成装置が主流であったのに対し、最近では像担持体及び現像装置等からなる作像ユニットを複数個（例えば４色分のユニットを）転写ベルトに対向させて並べ、像担持体上のトナー像を転写紙（あるいは転写ベルト）上に順次転写させる構成の、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置が主流を占めるようになってきた。
【０００６】
このような複数の作像ユニットを持つ画像形成装置においては、各作像ユニットの像担持体毎に濃度検知用光学的検知手段を配置することはコストアップにつながる。また、さらには機械サイズをコンパクトに仕上げるために、近年ではφ４０ｍｍ以下の小径感光体が用いられるが、このような小径感光体を用いたシステムでは感光体廻りに濃度検知用光学的検知手段を配置するスペースがなくなってしまうことから、各作像ユニットで像担持体上に形成した濃度検知用トナーパッチを転写ベルト上に転写し、これら濃度パッチを転写ベルトに対向配置したセンサで検知する方法が採られるようになってきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、転写ベルト上に各色濃度パッチを形成した場合に、経時で次の様な不具合が生じることが判った。すなわち、転写ベルトや中間転写ベルト等は、ベルト単品をユーザが容易に交換できる様なものではなく、またベルトユニット全体のコストも高いために、感光体ユニット及び現像ユニットに比べて長い寿命設定がなされる場合が多いが、転写ベルトはベルト上に担持した紙に像担持体上のトナー像を直接転写するタンデム直接転写方式であれ、中間転写ベルト上に作像した各色トナー像を一括して紙に転写する中間転写方式であれ、転写紙と常に接しているために、紙粉により経時で転写ベルト表面が荒れてきてしまう。
【０００８】
経時で転写ベルトまたは中間転写ベルトの表面が荒れてきた場合、図１２に示すような正反射タイプの濃度検知センサで検知を行おうとすると、転写ベルト地肌部の表面粗さが悪くなってくるに従い、地肌部と低付着量パッチとのセンサ出力差が小さくなってしまう。このため、特にカラートナーの場合には、転写ベルトの表面粗さがＲｚ（１０点平均粗さ）＝１．０μｍ以上となってしまうと、ベタ部付着量目標値０．６ｍｇ／ｃｍ２に対し最大でも０．２ｍｇ／ｃｍ２までの付着量しか検知できなくなってしまう（Ｂｋトナーについては最大０．４ｍｇ／ｃｍ２まで検知可能）。
【０００９】
図３，４は、それぞれ黒トナーとカラートナーにおける、転写ベルト表面粗さが異なる（３種類）場合のトナー付着量とセンサ出力（正反射光）の関係を示すグラフである。これらのグラフにおいて、転写ベルト地肌部の表面粗さが悪くなる（Ｒｚの値が大きくなる）に従って、トナー付着量が変化した場合の出力の変化が少ない（付着量によるセンサ出力差が小さくなっている）ことが判る。
【００１０】
なお、上記説明及び図４において、カラートナーの場合にＲｚ＝１．０μｍ以上（図４における○及び◇印）で、正反射光出力による付着量検知可能な最大値を０．２ｍｇ／ｃｍ２としたのは、正反射光出力により付着量検知が可能な範囲は付着量に対する正反射光出力が単調減少である領域、すなわち、連続階調パターンにおける低濃度パターン部から順に数えて出力電圧の極小値を与えるパターン部までの付着量領域であるからである。
【００１１】
また、図４において、正反射光出力がある付着量（０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）以上で単調減少から単調増加に転じるのは、図１５に示すように、カラートナーでは付着量の増加に従いトナーからの拡散反射光が増加し、この拡散光成分が正反射光受光素子に入るためである。
【００１２】
図１５は、ベルト面及びカラートナー（ここではシアン）のベタ部をＰセンサで検出する様子を示す模式図で、ベルト面での反射（図の左側）の場合、拡散反射光は少なく正反射光受光素子３２ａに与える影響は小さい。一方、シアンベタ部（図の右側）の場合、拡散反射光が多くなり正反射光に加えて正反射光受光素子３２ａで検出される。
【００１３】
そして上記のような経時での摩耗劣化モードもさることながら、表面コーティングを施した転写ベルトを用いる場合（すなわち、転写ベルトに担持して搬送される記録紙にタンデム配置の各像担持体からトナー像を直接転写するタンデム直接転写方式において、転写ベルト上に紙を確実に静電吸着させると言う必要機能を得るためにベルト表面に高抵抗コーティングを施した場合、あるいは、中間転写ベルト方式において、ベルト上に形成される重ね画像のチリを防止するためにやはり同様に高抵抗コーティングを施す場合）には、コーティングにより樹脂単体の基層表面よりも確実に粗さ，光沢度で表される表面特性が悪くなってしまうため、寿命に対する余裕度がより低下してしまうという問題もある。
【００１４】
これに対し、図１３に示すような拡散光センサを用いれば、ベルト表面の粗さ，光沢度で表されるベルト表面特性の影響を受けることなく、図５のグラフに示すようにカラートナー付着量の増加に対し単調増加するセンサ出力特性が得られるため、高付着量域まで付着量検出が可能であるが、そのような利点の反面、図６のグラフに示すように転写ベルト地肌部でのセンサ出力がほぼゼロであるため、ベルト地肌部にてセンサの感度ばらつきによる感度調整を行うことができないと言う扱いづらさと、特に転写ベルトのようにカーボンを分散させた黒い転写ベルト上では、それとほぼ同一の吸収特性を持つ黒（Ｂｋ）トナーに対しては付着量の増加に対しセンサ感度が全く感度がないために検知自体ができないと言う問題がある。
【００１５】
なお、拡散反射光検出タイプの光センサの感度調整を行う場合には、センサ出力が十分に高いところである付着量（相当）における出力が所定値となるような調整（具体例を示せば、例えば、工場出荷時にある基準白板検査板に対する出力電圧値が所定値となるようにセンサ感度を調整）が必要となるが、初期的にこの様な調整を行ったとしても、センサの温度特性，または経時での発光素子（例えばＬＥＤの）劣化等により経時での感度は変化してしまうため経時保証が難しいという問題がある。
【００１６】
そのために、図１４に示すような正反射と拡散反射併用タイプのセンサを用い、黒トナー検知は正反射光、カラートナーに関しては拡散反射光による検知を行う方法が良いのであるが、やはりカラートナーに関しては、上に述べてきた通り、拡散反射タイプのセンサでは感度調整ができないと言う扱いづらさが残ってしまう。
【００１７】
本発明は、従来の画像形成装置における上述の問題を解決し、転写ベルトあるいは中間転写体の表面状態に関わらず濃度検知用基準パターンを正確に検出して安定した画像濃度を得ることのできる画像形成装置を提供することを課題とする。
【００１８】
また、転写ベルトあるいは中間転写体の表面状態に関わらず基準パターンの濃度を正確に検出するためのトナー付着量算出方法を提供することも本発明の課題である。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、複数の像担持体を備え、前記各像担持体上に形成したトナー像を転写ベルトに担持されて搬送される記録紙上に順次転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記各像担持体上に形成した各色毎の濃度検知用基準パターンを前記転写ベルトに転写し、該転写された前記基準パターンを光学的検出手段により検出した結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置において、前記光学的検出手段が、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段であり、該光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うことにより解決される。
【００２０】
また、前記の課題は、本発明により、複数の像担持体を備え、前記各像担持体上に形成したトナー像を中間転写体上に順次転写してカラー画像を形成した後、記録紙上に一括転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記各像担持体上に形成した各色毎の濃度検知用基準パターンを前記中間転写体に転写し、該転写された前記基準パターンを光学的検出手段により検出した結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置において、前記光学的検出手段が、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段であり、該光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うことにより解決される。
【００２１】
また、前記の課題は、本発明により、１つの像担持体を備え、該像担持体上に形成したトナー像を中間転写体上に順次転写してカラー画像を形成した後、記録紙上に一括転写してカラー画像を得るカラー画像形成装置であって、前記像担持体上に形成した各色毎の濃度検知用基準パターンを前記中間転写体に転写し、該転写された前記基準パターンを光学的検出手段により検出した結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置において、前記光学的検出手段が、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段であり、該光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うことにより解決される。
【００２２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値と、前記光学的検出手段で検出した前記転写ベルトあるいは前記中間転写体の地肌部における「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値、との相対比に基づいて画像濃度制御を行うことを提案する。
【００２３】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記正反射光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の正反射光出力とＯＦＦ時の正反射光出力との差分を用いることを提案する。
【００２４】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記拡散光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の拡散光出力とＯＦＦ時の拡散光出力との差分を用いることを提案する。
【００２５】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、あらかじめ求めておいた前記各色基準パターンのトナー付着量と前記相対比との関係式又は参照テーブルを用いて、前記各色基準パターンのトナー付着量を算出して画像濃度制御を行うことを提案する。
【００２６】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記光学的検出手段は、検出対象からの正反射光を受光する受光素子と拡散反射光を受光する受光素子の２つの受光素子を有し、該２つの受光素子の光−出力特性が同じであることを提案する。
【００２７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記基準パターンを各色毎に３個以上形成して検出することを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記光学的検出手段は、搬送される記録紙と対向しない位置に配置されることを提案する。
【００２８】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記光学的検出手段を、前記転写ベルト又は中間転写体の位置ズレ検知手段として用いることを提案する。
また、前記の課題は、本発明により、画像形成装置の像担持体から転写ベルト又は中間転写体上に転写した濃度検知用基準パターンを光学的検出手段により検出して前記基準パターンのトナー付着量を算出するトナー付着量算出方法において、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段を用いて、前記基準パターンの「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値と、前記転写ベルト又は前記中間転写体の地肌部における「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値、との相対比に基づいて前記基準パターンのトナー付着量を算出することを特徴とするトナー付着量算出方法により解決される。
【００２９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記正反射光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の正反射光出力とＯＦＦ時の正反射光出力との差分を用いることを提案する。
【００３０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記拡散光出力として、前記光学的検出手段の発光側ＯＮ時の拡散光出力とＯＦＦ時の拡散光出力との差分を用いることを提案する。
【００３１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、あらかじめ求めておいた基準パターンのトナー付着量と前記相対比との関係式又は参照テーブルを用いて、前記基準パターンのトナー付着量を算出することを提案する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの概略構成を示す断面図である。このカラーレーザプリンタ１は、装置本体の下部に給紙部２が設けられ、その上方に作像部３を配置した構成となっている。装置上面には排紙トレイ６０が形成されている。図に破線で記録紙の搬送経路を示すように、給紙部２から用紙を給送し、作像部３にて形成した画像を用紙上に転写し、定着装置５０で定着して排紙トレイ６０に排紙する。なお、装置側面からは手差し給紙（符号：ｈ）が可能である。
【００３３】
また、装置本体の側面には両面装置９０が装着されており、定着後の用紙を破線ｒの如く搬送し、両面装置９０を介して用紙の表裏を反転させた後、再搬送部４０を経て再給紙することも可能である。また、両面装置９０から、装置側面方向の図示しない排紙トレイに用紙を排出することが可能に構成されている。
【００３４】
作像部３には、給紙側を下に、排紙側を上となるように傾斜して配置された転写搬送ベルト装置２０が配設されている。この転写搬送ベルト装置２０の上部走行辺に沿って、下から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）用の４つの作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋが並んで配置されている。
【００３５】
各作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋの構成は同じであるので、マゼンタ用の作像ユニット４Ｍを例に説明する。
図１および図２に示すように、各作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋは、像担持体としての感光体ドラム５を備えており、該感光体ドラム５は図示していない駆動手段によって図中時計方向へ回転駆動される。感光体ドラム５の回りには帯電ロール６、現像装置１０、クリーニング装置９等が設けられている。現像装置１０は、現像スリーブ１１に担持したトナーを感光体ドラム５に付与する。光書込み装置８からのレーザ光は、帯電ロール６と現像スリーブ１１の間から感光体ドラム５に照射される。なお、図２において、各色作像ユニットの部材には、符号の後に各色を示すアルファベット（Ｍ，Ｃ，Ｙ）を付してある。
【００３６】
無端ループ状の転写搬送ベルト２１は、駆動ローラ２２、従動ローラ２３及びテンションローラ２４，２５に巻回張架されている。転写搬送ベルト２１の上部走行辺の内側で、各色作像ユニット４Ｍ，４Ｃ，４Ｙ，４Ｂｋの感光体ドラム５に夫々対向する位置に、転写ブラシ２８がベルト２１に接触するように配置されている。この転写ブラシ２８には、トナーの帯電極性（本例ではマイナス）と逆極性（本例ではプラス）の転写バイアスが印加される。そして、従動ローラ２３の上部にはベルト２１を挟んで紙吸着ローラ２７が設けられている。記録紙は従動ローラ２３と吸着ローラ２７の間からベルト２１上に送り出され、吸着ローラ２７に印加されたバイアス電圧によって静電的に転写搬送ベルト２１上に吸着された状態で搬送される。本例ではプロセス線速が１２５ｍｍ／ｓｅｃとなっており、この速度で記録紙が搬送される。
【００３７】
定着装置５０は、本例ではベルト定着方式であり、定着ローラ５２と加熱ローラ５３とにベルト５４が巻き掛けられている。その定着ローラ５２部で加圧ローラ５１が圧接され、定着ニップを形成している。加熱ローラ５３及び加圧ローラ５１には図示しないヒータが内蔵されている。
【００３８】
次に、本例のカラーレーザプリンタ１におけるプリント動作について説明する。
各色の作像ユニット４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｂｋにおいて、各感光体ドラム５は図示しないメインモータにより回転駆動され、帯電ロール６に印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が本例では約−５０Ｖの基準電位とされる。次に、各感光体ドラム５は、帯電ロール６にＡＣ電圧を重畳したＤＣ電圧を印加することによりほぼＤＣ成分に等しい電位に均一に帯電され、その表面電位が本例では約−５００〜−７００Ｖに帯電される。なお、目標帯電電位は図示しないプロセス制御部により決定される。
【００３９】
露光装置８においては、パソコン等のホストマシーンより送られた画像データに基づいて図示しないＬＤ（レーザダイオード）を駆動してレーザ光をポリゴンミラー７に照射し、シリンダーレンズ等を介して感光体ドラム５上に導く。レーザ光が照射された部分の感光体表面電位が約−５０Ｖとなり、感光体ドラム５上に各色トナーで現像すべき静電潜像が形成される。
【００４０】
この潜像に現像装置１０からトナーが付与され、各色トナー像が形成される。本例では、現像スリーブ１０に、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した現像バイアス（−３００〜−５００Ｖ）が印加されることにより、感光体ドラム５上の光書き込みにより電位が低下した部分にのみトナー（現像ポテンシャルＱＭ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が付着し、可視像となる。
【００４１】
一方、給紙部２からは転写材として指定された用紙が給紙され、給紙された用紙は転写搬送ベルト装置２０の搬送方向上流側に設けられたレジストローラ対４１に一旦突き当てられる。そして、用紙は上記可視像に同期するようにしてベルト２１上に給送され、該転写ベルトの走行により各色感光体ドラム５に対向する転写位置に到る。この転写位置では、転写ベルト２１の裏面側に配置された転写ブラシ２８の作用により各色トナーの可視像が用紙上に重ね転写される。本例のカラープリンタでは、フルカラーの画像がモノクロとほぼ同様な短時間で形成可能である。
【００４２】
なお、モノクロプリントの場合は、黒用の作像ユニット４Ｂｋのみにおいて感光体ドラム５の表面にブラックトナーの可視像が形成され、このＢｋの可視像に同期するようにして転写ベルト２１上に給送された用紙に対してＢｋトナー像が転写される。
【００４３】
トナー像転写後の用紙は、駆動ローラ２２位置で転写ベルト２１から曲率分離され定着装置５０に送られる。定着装置５０において、未定着トナー像を担持する用紙は、定着ベルト５４と加圧ローラ５１とが圧接する定着ニップを通過し、熱と圧力によりトナー像が用紙上に定着される。定着を終えた用紙は、装置本体の上面に設けられた排紙トレイ６０に排紙されるか、符号：ｒの如く両面装置９０へ受け渡される。
【００４４】
両面装置９０から装置側面方向の図示しない排紙トレイに用紙を排出することもできるし、両面記録の場合は両面装置９０にて用紙の表裏を反転させ、再搬送部４０を経て作像部３に用紙を再給紙し、用紙裏面に画像を形成することができる。両面記録後の用紙は、装置上面の排紙トレイ６０又は装置側面方向の図示しない排紙トレイに排出される。
【００４５】
ところで、本例のカラーレーザプリンタ１においては、電源投入時、あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色画像濃度を適正化するためのプロセスコントロール動作（以下、プロコン動作と略す）が実行される。このプロコン動作では、各色毎に複数（本例では各色３個以上とする）の濃度検知用パッチ（以下、基準パターンと呼ぶ）を、帯電バイアス及び現像バイアスを順次切り替える（現像ポテンシャルを変える）ことにより、連続階調の各色基準パターンを転写ベルト２１上で順次お互いが重ならないようなタイミングで形成・転写し、これらの基準パターンを濃度検知センサ（以下、Ｐセンサと呼ぶ）３０で検出する。
【００４６】
本例ではＰセンサ３０は、転写搬送ベルト装置２０のテンションローラ２４に対向する位置に配置している（図１）。記録紙を搬送する部分は転写ベルト２１に各色作像ユニット４が対向しており、スペース的にも余裕がないが、Ｐセンサ３０を搬送される記録紙と対向しない位置に配置することにより、センサを配置することによるスペース増大あるいは機器配置の複雑化を防ぐことができる。
【００４７】
なお、Ｐセンサ３０を、転写ベルト２１の位置ズレ検知手段として兼用することが可能である。すなわち、転写ベルト２１に所定のマークを設け、これをＰセンサ３０で検出することにより、転写ベルト２１の主走査方向のズレを検知することができる。
【００４８】
上記Ｐセンサ３０は、図１４に示す発光素子３１と２つの受光素子３２ａ，ｂからなる構成のものを採用しており、本例では、発光素子３１としてピーク発光波長９５０ｎｍのＧａＡｓ発光ダイオードを、また、受光素子３２ａ，ｂとしてピーク分光感度波長８００ｎｍのＳｉフォトトランジスタを用いている。発光素子３１と受光素子３２ａによる正反射光投受光角は１５゜，拡散反射光受光素子３２ｂの検知面とのなす角は４５゜に配置されている。本例では、受光素子３２としてＳｉフォトトランジスタを用いたが、ＰＤ（フォトダイオード）などの他の受光素子を用いても良い。但し、本発明の出力変換処理を行う関係上、２つの受光素子は光（＝照度）−出力特性が等しいものでなければならない。
【００４９】
図３，４を参照して先にも述べたが、正反射光受光素子３２ａの出力がある付着量（図４では０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）以上で単調減少から単調増加に転じるのは、正反射光受光素子３２ａにもトナーからの拡散反射光成分が受光されてしまうからである。ここで、発光素子３１からの光が図１５に示すように対象面で均等拡散していると考えると、正反射光受光素子３２ａには拡散光受光素子３２ｂに入る光のｎ倍（＜１）の光が入っているはずである。なお、ここで用いたｎ倍の値は各受光素子の受光径，及び配置等の光学的レイアウトによって決まる値である。
【００５０】
また、正反射光受光素子３２ａ及び拡散光受光素子３２ｂに、光量（＝照度）に対する出力特性がほぼ等しい受光素子を使っていれば、正反射光出力の中の拡散反射成分と拡散反射光出力との間にα倍の関係が成り立つはずである。この様な係数：αを求めることができれば、正反射光出力（受光素子３２ａの出力）を「正反射成分」と「拡散反射成分」とに成分分解できるものと考える。
【００５１】
ここで、係数：αをどう求めるかについて考察すると、Ｂｋトナーの場合は拡散反射成分がほぼゼロに等しいほど小さいので、図３に示されるＢｋトナーの場合の正反射光出力特性がカラートナーの拡散光成分を除去した正反射成分出力特性とほぼ等しいと考えられる。
【００５２】
また、図３に示されるように、Ｂｋトナーの正反射光出力特性は付着量の増加に従い、出力値ほぼゼロ，乃至はわずかにプラスの値となる（決してマイナスとはならない）ことから、カラートナーの各基準パターン毎に正反射光出力と拡散光出力の比の最小値を求め、この比の最小値を拡散光出力に乗じて、正反射光出力から引いてやれば、狙い通りの正反射成分のみの出力特性を取り出すことができる。
【００５３】
その、正反射成分のみの出力特性を取り出すための処理について、表面粗さＲｚ＝１．０６μｍの転写ベルト上のカラートナー付着量を検出したセンサ出力結果を元に説明する。なお、下記説明中の記号（略号）の意味は次のとおりである。
Ｖｓｇ      転写ベルト地肌部出力電圧
Ｖｓｐ      各パターン部出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ  オフセット電圧（ＬＥＤ＿ＯＦＦ時の出力電圧）
＿ｒｅｇ．      正反射光出力（Ｒｅｇｕｌａｒ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
＿ｄｉｆ．      拡散反射光出力（Ｄｉｆｆｕｓｅ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
［ｎ］      要素数：ｎの配列変数
【００５４】
ＳＴＥＰ１、データサンプリング：ΔＶｓｐ，ΔＶｓｇ算出（図７，８）。
まずはじめに、正反射光出力，拡散光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧（発光素子であるＬＥＤをＯＦＦしたときの出力）との差分を次の処理式１により計算する。これは、最終的には「センサ出力の増分をカラートナーの付着量変化による増分」のみで表したいためである。
【００５５】
なお、転写ベルト地肌部については１ポイントのみの検出であること以外の処理は各パターン部の場合と同様であるため、ＳＴＥＰ３まではパターン部の処理式のみ記載する。
【００５６】
【式１】
2004279664.tif 000003
ただし、ＬＥＤオフ時の各オフセット出力値が無視できるレベルに十分に小さい値となるようなＯＰアンプを用いた場合（本例では、Ｖｓｐ＿ｒｅｇ＿ｏｆｆｓｅｔ：０．０６２１Ｖ，Ｖｓｐ＿ｄｉｆ＿ｏｆｆｓｅｔ：０．０６３５Ｖ）、このような差分処理は不要であり、正反射光出力そのもの、あるいは拡散光出力そのものの値を用いても良い。
【００５７】
ＳＴＥＰ２、感度補正係数：αの算出（図９）
ＳＴＥＰ１にて求めたΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］，ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］から、各ポイント毎にΔＶｓｐ＿ｒｅｇ．［ｎ］／ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］を算出し、ＳＴＥＰ３で正反射光出力の成分分解を行う際に拡散光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）に乗ずる係数：αの算出を、次の処理式２により行う。
【００５８】
【式２】
2004279664.tif 000004
ここで、αを比の最小値により求めたのは、正反射光出力の正反射成分の最小値はほぼゼロであり、かつ正の値となる事が判っているからである。
【００５９】
ＳＴＥＰ３、正反射光の成分分解（図１０）
次の処理式３により、正反射光出力の成分分解を行う。
【００６０】
【式３】
2004279664.tif 000005
この様に成分分解すると、感度補正係数：αが求まるパターン部にて、正反射光出力の正反射成分はゼロとなる。
【００６１】
ＳＴＥＰ４、正反射光出力＿正反射成分の正規化（図１１）
次に、地肌部とパターン部における正反射光出力の正反射成分の相対出力比（＝正規化値）を次の処理式４により算出する。なお、転写ベルト地肌部は、パターン部について説明した上記ＳＴＥＰ１〜３と同様の処理により、正反射光出力の拡散光成分：ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．＝ΔＶｓｇ＿ｄｉｆ．×αであり、正反射光出力の正反射光成分：ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ．＿ｒｅｇ．＝ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ．−ΔＶｓｇ＿ｒｅｇ．＿ｄｉｆ．  となる。
【００６２】
【式４】
2004279664.tif 000006
この相対出力比は、感度補正係数：αが求まるパターン部：ｎαにてゼロとなる。よって、付着量への変換はこのｎαを与える点まで行って終了する。
【００６３】
図１１には、図３〜図６で示したベルト表面粗さ：Ｒｚの異なる３水準のベルトの正規化値への変換結果を示した。このような変換処理を行う前の元の測定データは図４に示されるプロットなので（図４では、トナー付着量に対する出力が単調減少を示す０．２ｍｇ／ｃｍ２までしか検知ができなかったが）、本例においては、変換処理により図１１に示す如く、ベルト表面粗さの異なる３種類共に最大０．４ｍｇ／ｃｍ２まで感度のある値への変換が可能となる。
【００６４】
なお上記は、カラートナー付着量の正規化値への変換処理を例として示したが、Ｂｋ（黒）トナーについても同様の処理を行うことができるので、黒トナー，カラートナーを同一の処理によりある一定の特性曲線に変換することが可能である。
【００６５】
このようにして、転写ベルトの表面状態に影響されないトナー付着量の検知が可能となり、経時により転写ベルトの表面が悪化した場合でも、正確なトナー付着量の検知を行うことができ、基準パターン濃度を正確に検出して適切なプロコン動作を実施でき、各色画像濃度を適正化することにより画質を向上させることができる。
【００６６】
また図１１に示すような、付着量と正規化値との関係式（あるいは付着量と正規化値との関係を示す参照テーブル）をあらかじめ求めておけば、実際の制御ではこれを逆変換することにより、正規化値（地肌部とパターン部の相対出力比）からトナー付着量が算出可能となる。
【００６７】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記説明において、トナー付着量の正規化に際しデータをサンプリングする要素数［ｎ］の数は適宜設定することができる。また、各電圧値も一例であり、これらも適宜に設定することができる。
【００６８】
また、複数の像担持体から中間転写ベルトを介してトナー像を記録紙に転写する方式、あるいは１つの像担持体から中間転写ベルトを介してトナー像を記録紙に転写する方式にも本発明の適用が可能であり、中間転写ベルト上に形成する基準パターンのトナー付着量を上記説明の如く算出して画像濃度を制御してやれば良い。なお、タンデム方式における作像ユニットの個数も図示例の４つ（４色）に限らず、３つあるいはそれ以外の個数でも可能である。また、現像装置や露光装置（書き込み装置）の構成なども任意である。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜３の画像形成装置によれば、検出対象からの正反射光及び拡散反射光の両方を同時に検出可能な光学的検出手段で検出した各色基準パターンの「正反射光出力」から、「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値に基づいて画像濃度制御を行うので、転写ベルト又は中間転写体の表面状態に影響されずに各色基準パターン濃度を正確に検出することができ、その結果各色画像濃度を適正化することにより画質を向上させることができる。
【００７０】
請求項４の構成により、前記光学的検出手段で検出した前記各色基準パターンの「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値と、前記光学的検出手段で検出した前記転写ベルトあるいは前記中間転写体の地肌部における「正反射光出力」から「拡散光出力」に「正反射光出力と拡散光出力の比の最小値」を乗じた値を減じた値、との相対比に基づいて画像濃度制御を行うので、転写ベルト又は中間転写体の表面状態に関わらず正確な基準パターン濃度の検出を行うことができる。
【００７１】
請求項５の構成により、正反射光出力として光学的検出手段の発光側ＯＮ時の正反射光出力とＯＦＦ時の正反射光出力との差分を用いることにより、発光素子ＯＦＦ時のオフセット出力がある場合でも正確な検知を行うことができる。
【００７２】
請求項６の構成により、拡散光出力として光学的検出手段の発光側ＯＮ時の拡散光出力とＯＦＦ時の拡散光出力との差分を用いることにより、発光素子ＯＦＦ時のオフセット出力がある場合でも正確な検知を行うことができる。
【００７３】
請求項７の構成により、あらかじめ求めておいた各色基準パターンのトナー付着量と前記相対比との関係式又は参照テーブルを用いて各色基準パターンのトナー付着量を算出して画像濃度制御を行うことにより、トナー付着量算出に伴う処理を簡便化することができる。
【００７４】
請求項８の構成により、光学的検出手段は、検出対象からの正反射光を受光する受光素子と拡散反射光を受光する受光素子の２つの受光素子を有し、該２つの受光素子の光−出力特性が同じであるので、正反射光出力の中の拡散反射成分と拡散反射光出力との間の関係から、正反射光出力を成分分解することができ、正確な基準パターン濃度を検出することができる。
【００７５】
請求項９の構成により、基準パターンを各色毎に３個以上形成して検出することにより、より正確な基準パターン濃度を検出することができる。
請求項１０の構成により、光学的検出手段を、搬送される記録紙と対向しない位置に配置することにより、スペース増大あるいは機器配置の複雑化を防ぐことができる。
【００７６】
請求項１１の構成により、基準パターン濃度を検出する光学的検出手段を用いて転写ベルト又は中間転写体の位置ズレを検知することができる。
請求項１２のトナー付着量算出方法によれば、転写ベルト又は中間転写体の表面状態に関わらず正確な基準パターンのトナー付着量算出を行うことができる。
【００７７】
請求項１３により、正反射光出力として光学的検出手段の発光側ＯＮ時の正反射光出力とＯＦＦ時の正反射光出力との差分を用いることにより、発光素子ＯＦＦ時のオフセット出力がある場合でも正確な検知を行うことができる。
【００７８】
請求項１４により、拡散光出力として光学的検出手段の発光側ＯＮ時の拡散光出力とＯＦＦ時の拡散光出力との差分を用いることにより、発光素子ＯＦＦ時のオフセット出力がある場合でも正確な検知を行うことができる。
【００７９】
請求項１５により、あらかじめ求めておいた各色基準パターンのトナー付着量と前記相対比との関係式又は参照テーブルを用いて各色基準パターンのトナー付着量を算出することにより、トナー付着量算出に伴う処理を簡便化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一例であるカラーレーザプリンタの概略構成を示す断面図である。
【図２】そのカラーレーザプリンタの作像ユニットの詳細を示す部分拡大図である。
【図３】黒トナーにおけるトナー付着量とセンサ出力（正反射光）の関係を示すグラフである。
【図４】カラートナーにおけるトナー付着量とセンサ出力（正反射光）の関係を示すグラフである。
【図５】カラートナーにおけるトナー付着量とセンサ出力（拡散反射光）の関係を示すグラフである。
【図６】黒トナーにおけるトナー付着量とセンサ出力（拡散反射光）の関係を示すグラフである。
【図７】基準パターン検出におけるデータサンプリングを示すグラフである。
【図８】オフセット電圧との差分処理を行ったデータを示すグラフである。
【図９】感度補正係数の算出を示すグラフである。
【図１０】正反射光の成分分解を示すグラフである。
【図１１】転写ベルト地肌部とパターン部における正反射光出力の正反射成分の相対出力比（＝正規化値）を示すグラフである。
【図１２】正反射光を検出するタイプの光学センサを示す模式図である。
【図１３】拡散反射光を検出するタイプの光学センサを示す模式図である。
【図１４】正反射光と拡散反射光を検出する光学センサを示す模式図である。
【図１５】ベルト面及びカラートナーのベタ部を光学センサで検出する様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１      カラーレーザプリンタ
２      給紙部
３      作像部
４      作像ユニット
５      感光体ドラム（像担持体）
８      光書込み装置
２１    転写ベルト
３０            Ｐセンサ（光学的検出手段）
３１            発光素子
３２            受光素子
３２ａ          正反射光受光素子
３２ｂ          拡散光受光素子
【図１】
2004279664.tif 000007
【図２】
2004279664.tif 000008
【図３】
2004279664.tif 000009
【図４】
2004279664.tif 000010
【図５】
2004279664.tif 000011
【図６】
2004279664.tif 000012
【図７】
2004279664.tif 000013
【図８】
2004279664.tif 000014
【図９】
2004279664.tif 000015
【図１０】
2004279664.tif 000016
【図１１】
2004279664.tif 000017
【図１２】
2004279664.tif 000018
【図１３】
2004279664.tif 000019
【図１４】
2004279664.tif 000020
【図１５】
2004279664.tif 000021