(57)【要約】【課題】複数の光成分の光量検出値に基づいて、トナー付着量を適切に求めることのできる技術を提供する。【解決手段】像担持体に照射された光と同じ偏光成分であるｐ偏光成分と、これと垂直な偏光成分であるｓ偏光成分との光量検出結果に基づいてトナー付着量を求める。レベルの低いｓ偏光成分についてはＳｇ倍に増幅することでダイナミックレンジを拡大する。一方、ｐ偏光成分の光量検出結果をＳｇ倍したものと、ｓ偏光成分の光量検出結果との差分に基づいてトナー付着量を求めるが、両者の差がほとんどなくゼロまたは負の結果が出た場合は、計算によらずトナー付着量の検出結果をＴｍａｘとする。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体の表面に向けて光を照射する照射手段と、
前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分をそれぞれ受光し、それぞれの受光量に応じた第１および第２出力信号をそれぞれ出力する光量検出手段と、
前記第１および前記第２出力信号のうち一方の信号レベルと、前記第１および前記第２出力信号のうち他方の信号レベルに所定の重み付け係数を乗じた値とに基づいて、前記像担持体上に付着したトナー付着量を求める制御手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１および前記第２出力信号のうち一方の信号レベルと、前記第１および前記第２出力信号のうち他方の信号レベルに所定の重み付け係数を乗じた値との差分に基づいて、前記像担持体上に付着したトナー付着量を求める請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記重み付け係数が、前記像担持体上のトナー付着量が予め定められた最大トナー付着量であるときに前記差分がゼロとなる一方、前記像担持体上のトナー付着量が少ないほど前記差分が大きくなるように設定されている請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記差分が負の値であるときには、前記像担持体上のトナー付着量が前記最大トナー付着量であると判定する請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記光量検出手段は、前記第１光成分の受光量と、当該第１光成分の光量変化のダイナミックレンジに対応して予め設定された第１のゲイン係数とを乗じた値を前記第１出力信号として出力するとともに、前記第２光成分の受光量と、当該第２光成分の光量変化のダイナミックレンジに対応して予め設定された第２のゲイン係数とを乗じた値を前記第２出力信号として出力する請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記重み付け係数が、前記第１および第２ゲイン係数の比に対応して設定されている請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記照射手段は、単一偏光成分を有する光を前記像担持体に向けて照射するように構成される一方、
前記光量検出手段は、前記像担持体から出射される出射光のうち前記照射手段から照射される光と同一の偏光成分を前記第１光成分として受光し、前記照射手段から照射される光とは異なる偏光成分を前記第２光成分として受光するように構成された請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分の光量をそれぞれ検出し、
前記第１および前記第２出力信号のうち一方の信号レベルと、前記第１および前記第２出力信号のうち他方の信号レベルに所定の重み付け係数を乗じた値とに基づいて、前記像担持体上に付着したトナー付着量を求めることを特徴とするトナー付着量検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、像担持体表面に光を照射するとともに、該表面から出射される光を検出し、その検出結果に基づき像担持体上のトナー付着量を求める画像形成装置およびそのトナー付着量検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの電子写真方式の画像形成装置では、必要に応じて、所定の画像パターンを有するテスト用の小画像（パッチ画像）を形成するとともにそのパッチ画像を構成するトナー量を測定し、その測定結果に基づいて各種の画像形成条件を調整することで、所定の画像濃度を安定して得られるようにしている。
【０００３】
例えば、本願出願人が先に提案した画像形成装置では、次のようにしてパッチ画像のトナー付着量を求めている（特許文献１参照）。すなわち、像担持体に光を照射するとともに、その反射光をｐ偏光およびｓ偏光に分割してそれぞれの光量を検出し、それらの光量比に基づいて像担持体上のトナー付着量を求めている。
【０００４】
このように、像担持体からの出射光に含まれる複数の光成分を個別に検出し、それらの検出結果を用いることで、ノイズの影響や像担持体への照射光量の変動の影響を受け難く、高精度なトナー付着量測定が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１６６１４号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
像担持体からの出射光に含まれる複数の光成分を個別に検出する技術においては、検出される光量のレベルやその変化量は各光成分毎に相違している。そのため、各光成分の光量検出値のダイナミックレンジはまちまちである。また、各光成分の光量検出値にはそれぞれ測定誤差が不可避的に含まれる。
【０００７】
上記した従来技術のように、複数の光成分の光量検出値に基づいてトナー付着量を算出する場合、このようなダイナミックレンジの相違や測定誤差に起因して、精度が低下したり、演算結果が異常となるなど、トナー付着量の算出に支障を来たす場合があった。
【０００８】
この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、複数の光成分の光量検出値に基づいて、トナー付着量を適切に求めることのできる技術を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、像担持体の表面に向けて光を照射する照射手段と、前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分をそれぞれ受光し、それぞれの受光量に応じた第１および第２出力信号をそれぞれ出力する光量検出手段と、前記第１および前記第２出力信号のうち一方の信号レベルと、前記第１および前記第２出力信号のうち他方の信号レベルに所定の重み付け係数を乗じた値とに基づいて、前記像担持体上に付着したトナー付着量を求める制御手段とを備えることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された発明では、出射光に含まれる２つの光成分のうち一方の光量検出結果と、他方の光量検出結果に所定の重み付けを施した値とに基づいてトナー付着量を求めるので、両成分の光量変化のダイナミックレンジが相違している場合でも精度よく像担持体上のトナー付着量を求めることができる。
【００１１】
例えば、前記制御手段は、前記第１および前記第２出力信号のうち一方の信号レベルと、前記第１および前記第２出力信号のうち他方の信号レベルに所定の重み付け係数を乗じた値との差分に基づいて、前記像担持体上に付着したトナー付着量を求めることができる。
【００１２】
この場合、例えば、前記重み付け係数を、前記像担持体上のトナー付着量が予め定められた最大トナー付着量であるときに前記差分がゼロとなる一方、前記像担持体上のトナー付着量が少ないほど前記差分が大きくなるように設定することができる。こうすることで、前記差分とトナー付着量とが１対１の対応となり、この差分の値から一義的にトナー付着量を求めることができる。また、前記差分はゼロ以上の値となるので演算が容易である。
【００１３】
この「最大トナー付着量」とは、装置の仕様上必要十分な高濃度画像が得られるようなトナー付着量である。つまり、トナー付着量と画像濃度との対応関係において、これ以上の高濃度画像は必要ないと判断される画像濃度に対応したトナー付着量、または、これ以上トナー付着量を多くしても画像濃度の変化はほとんどないと判断されるトナー付着量である。
【００１４】
なお、このとき、前記制御手段は、前記差分が負の値であるときには、前記像担持体上のトナー付着量が前記最大トナー付着量であると判定することができる。というのは、この値が負になるのは、実際のトナー付着量が上記最大トナー付着量を超過した場合や、本来差分はゼロまたはこれに近い正の値となるはずであったが測定誤差や差分を求める過程での誤差により計算上、負となってしまった場合であり、いずれの場合でも必要十分な量のトナーが付着していると判断してよいからである。こうすることで、トナー付着量が大きい領域での演算処理が容易となり処理の効率化を図ることができる。
【００１５】
また、前記光量検出手段は、前記第１光成分の受光量と、当該第１光成分の光量変化のダイナミックレンジに対応して予め設定された第１のゲイン係数とを乗じた値を前記第１出力信号として出力するとともに、前記第２光成分の受光量と、当該第２光成分の光量変化のダイナミックレンジに対応して予め設定された第２のゲイン係数とを乗じた値を前記第２出力信号として出力するようにしてもよい。
【００１６】
すなわち、２つの光成分の光量検出結果自体に、それぞれの光成分の光量変化のダイナミックレンジに応じたゲインを与えれば、各光成分に対応した第１および第２出力信号自体のダイナミックレンジを広くすることができる。そのため、２つの光成分の光量変化のダイナミックレンジが大きく相違している場合でも、処理過程におけるノイズ等の影響を受け難くなり、精度よくトナー付着量を求めることが可能となる。
【００１７】
なお、各光量のダイナミックレンジは、照射する光量やその波長、トナーの光学的性質や光量検出手段の感度等が既知であれば、これらの値に基づいてその概略値を予め予測することができる値である。
【００１８】
この場合、前記重み付け係数が、前記第１および第２ゲイン係数の比に対応して設定されているのが好ましい。例えば、光量検出手段が一方の光量検出結果に他方より大きなゲインを与えて出力している場合には、このゲイン比をキャンセルするように重み付け係数を定めれば、ノイズ等の影響を抑えて広いダイナミックレンジで光量検出を行い、しかも、演算の過程では本来の光量差を用いてトナー付着量を求めることができる。
【００１９】
なお、この発明は、前記照射手段が単一偏光成分を有する光を前記像担持体に向けて照射するように構成される一方、前記光量検出手段が、前記像担持体から出射される出射光のうち前記照射手段から照射される光と同一の偏光成分を前記第１光成分として受光し、前記照射手段から照射される光とは異なる偏光成分を前記第２光成分として受光するように構成された装置に好適である。というのは、このような装置では、出射光に含まれる２つの光成分のうち、照射光と同一の偏光成分である第１光成分と、これとは異なる偏光成分である第２光成分とでは検出される光量に大きな差があり、ダイナミックレンジの差も大きいからである。
【００２０】
また、この発明にかかるトナー付着量検出方法は、上記目的を達成するため像担持体の表面に向けて光を照射するとともに、前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分の光量をそれぞれ検出し、前記第１および前記第２出力信号のうち一方の信号レベルと、前記第１および前記第２出力信号のうち他方の信号レベルに所定の重み付け係数を乗じた値とに基づいて、前記像担持体上に付着したトナー付着量を求めることを特徴としている。
【００２１】
このように構成された発明では、上記した画像形成装置と同様に、２つの光成分の光量検出結果に基づき、像担持体上のトナー付着量を適切に求めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置１は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置１では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。
【００２３】
このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ１に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ１に沿って、帯電ユニット２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ユニット２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に均一に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ユニット２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置１本体に対し着脱自在となっている。
【００２４】
そして、この帯電ユニット２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。
【００２５】
こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されている。そして、このエンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。
【００２６】
上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ１で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ２に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ２まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。
【００２７】
このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ２にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ２の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ２に送り込まれる。
【００２８】
また、こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ３方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ２において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。
【００２９】
また、この装置１では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。
【００３０】
なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。
【００３１】
また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能となっている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナ７６のブレードがローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを除去する。
【００３２】
さらに、ローラ７５の近傍には、濃度センサ６０が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の濃度、より詳しくはトナー像を構成するトナー量を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置１では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、露光ビームＬの強度などの調整を行っている。
【００３３】
図３は濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面領域のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域７１ａに光を照射するＬＥＤなどの発光素子６０１を有している。また、この濃度センサ６０には、後述するようにＣＰＵ１０１から与えられる光量制御信号Ｓｌｃに応じて照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０４および照射光量調整ユニット６０５が設けられている。
【００３４】
この偏光ビームスプリッター６０３は、図３に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト７１との間に配置されており、発光素子６０１から出射される光を中間転写ベルト７１上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そして、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト７１に入射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４の受光素子６４２から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５に出力される。
【００３５】
この照射光量調整ユニット６０５は、受光ユニット６０４からの信号と、ＣＰＵ１０１からの光量制御信号Ｓｌｃとに基づき発光素子６０１をフィードバック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト７１に照射される照射光量を光量制御信号Ｓｌｃに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１０１からの出力信号によって、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。
【００３６】
また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光量制御信号Ｓｌｃがある信号レベルを超えない限り、発光素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されている。
【００３７】
そして、所定レベルの光量制御信号Ｓｌｃが照射光量調整ユニット６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１にｐ偏光が照射光として照射される。すると、このｐ偏光は中間転写ベルト７１で反射され、反射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号がＣＰＵ１０１に出力される。
【００３８】
この反射光量検出ユニット６０７は、図２に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビームスプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、そのｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｓとを備えている。
【００３９】
この受光ユニット６７０ｐでは、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号をｐ偏光の光量に相当する信号として受光ユニット６７０ｐから出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびアンプ回路６７３ｓを有している。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏光）の光量を独立して求めることができる。
【００４０】
また、この実施形態では、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓがそれぞれ印加されており、アンプ回路６７３ｐ，６７３ｓからＣＰＵ１０１に与えられる信号の出力電圧Ｖｐ，Ｖｓはプラス側にオフセットされている。
【００４１】
図４は受光素子の出力特性の一例を示す図である。濃度センサ６０からの照射光はトナーにより吸収・散乱されるため、図４に示すように、照射光と同一の偏光成分であるｐ偏光成分に対応した受光素子６７２ｐの出力電圧は、中間転写ベルトの表面領域７１ａに付着しているトナー量が増えるにつれて低下する。
【００４２】
一方、ｓ偏光成分に対応した受光素子６７２ｓの出力電圧は、ｓ偏光成分が照射光の散乱により生じる光成分の一部にすぎないので、受光素子６７２ｐの出力に比べてレベルが低く、そのトナー量に対する変化量も小さい。すなわち、ｓ偏光成分については、トナー量変化に対する受光素子６７２ｓの出力信号のダイナミックレンジＤＲ１が狭い。また、トナー付着量Ｔｍａｘ付近で、２つの受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力電圧はほぼ同レベルとなる。
【００４３】
この実施形態では、アンプ回路６７３ｐに対するアンプ回路６７３ｓのゲイン比Ｓｇを、Ｓｇ＝３に設定している。つまり、ｓ偏光成分に対するゲインをｐ偏光成分に対するゲインの３倍とすることで、図４の点線で示すように受光素子６７２ｓのレベルを上げ、ダイナミックレンジをＤＲ２に拡大している。さらに、こうすることで、濃度センサ６０から出力される出力電圧Ｖｓのレベルが高くなるので、周辺回路から混入する電気的ノイズの影響を受けにくくすることができる。
【００４４】
図３に戻って濃度センサ６０の説明を続ける。このように構成された受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓにおいては、受光ユニット６０４と同様に、反射光量がゼロであるときであっても、各出力電圧Ｖｐ，Ｖｓはゼロ以上の値を有し、しかも反射光量の増大に比例して出力電圧Ｖｐ，Ｖｓも増大する。このように出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓを印加することで、片電源で動作するアンプ回路６７３ｐ，６７３ｓの不感帯（入力電圧がゼロ付近で、入力電圧と出力電圧とが比例しない領域）の影響を確実に排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力することができる。
【００４５】
上記のように構成された濃度センサ６０を有する画像形成装置１では、次のようにして、中間転写ベルト７１上に形成されたトナー像を構成するトナーの付着量を検出することができる。このトナー付着量の検出は、例えば、パッチ画像を形成し、その濃度に基づいて画像形成条件の制御を行うときなど、必要に応じて、ＣＰＵ１０１が装置各部を制御して行う。
【００４６】
図５はトナー付着量検出処理を示すフローチャートである。まず、中間転写ベルト７１の表面状態を把握するために、下地サンプリングを行う（ステップＳ１）。すなわち、トナー像を形成する前に、中間転写ベルト７１を移動させながら、その表面領域７１ａに濃度センサ６０からの光を照射し、そのときの濃度センサ６０の出力電圧Ｖｐ，Ｖｓを一定時間間隔でサンプリングし、それらのサンプリングデータを記憶しておく。こうすることで、トナー像の下地となる中間転写ベルト７１の汚れや変色などの情報が得られる。
【００４７】
サンプリングの時間的および空間的間隔については、濃度センサ６０の検出スポットのサイズ（反射光量検出ユニット６０７が見込む中間転写ベルト７１の表面領域の大きさ）や中間転写ベルト７１の移動速度に応じて適宜定めればよい。また、サンプリング個数については、例えば、中間転写ベルト７１の１周分の長さについてサンプリングしてもよいし、後述するトナー像を形成する領域についてのみサンプリングを行ってもよい。
【００４８】
次に、エンジン部ＥＧを制御して所定パターンのトナー像を形成し、中間転写ベルト７１表面に転写する（ステップＳ２）。ここでは、一例として、形成するトナー像はベタ画像であるとする。
【００４９】
そして、形成したトナー像についても、濃度センサ６０の出力電圧Ｖｐ，Ｖｓをサンプリングし（ステップＳ３）、そのサンプリング結果を記憶する。ベタ画像内ではどの位置でサンプリングを行ってもその結果は同じとなるはずであるが、画像形成時に生じる濃度ムラや測定誤差による変動を考慮して、ここではベタ画像内の複数位置でサンプリングを行い、それらの平均を取ることで、このような変動の影響を抑えている。下地のサンプリング結果についても同様とする。以下では、トナー像についてサンプリングしたセンサ出力電圧Ｖｐ，Ｖｓの平均値をそれぞれＶｄｐ＿ａｖｅ，Ｖｄｓ＿ａｖｅと表す。また、下地（トナー像形成前の中間転写ベルト７１表面）についてサンプリングしたセンサ出力電圧Ｖｐ，Ｖｓの平均値をそれぞれＶｔｐ＿ａｖｅ，Ｖｔｓ＿ａｖｅと表す。
【００５０】
次のステップＳ４およびＳ５については後に説明する。こうして求めた下地およびトナー像についてのサンプリング結果に基づいて所定の演算を行い、その結果としての該トナー像の評価値Ｇｔが得られる（ステップＳ６）。
【００５１】
この評価値Ｇｔは、中間転写ベルト７１上のトナー像におけるトナー付着量と１対１に対応しており、該トナー像の画像濃度の指標となる値である。つまり、中間転写ベルト７１上にトナーが付着していないとき評価値Ｇｔはゼロである一方、トナー付着量が増加するにつれて評価値Ｇｔの値も大きくなり、設計上これ以上のトナーを付着させる必要がない、という最大トナー付着量のときに評価値Ｇｔが１となるように、評価値Ｇｔを定義する。具体的には、次式：
2004354932.tif 000003
により、評価値Ｇｔを求める。
【００５２】
上式において、Ｖｐ０およびＶｓ０はそれぞれ、濃度センサ６０の発光素子６０１を消灯した状態でサンプリングした電圧ＶｐおよびＶｓである。図３に示すように、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力側にはオフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓが印加されているので、この濃度センサ６０では、発光素子６０１の消灯状態においても所定の正電圧が出力電圧Ｖｐ，Ｖｓとして出力されている。上記値Ｖｐ０およびＶｓ０はこのときの出力電圧であり、各サンプリングデータ（あるいはそれらの平均値）からこれらの値Ｖｐ０およびＶｓ０を差し引くことで、検出された光量に対応した、出力電圧の変化分を取り出すことができる。
【００５３】
また、ｐ偏光成分に対応する項に値Ｓｇを乗じることで、濃度センサ６０を構成するアンプ回路６７３ｐ，６７３ｓのゲインの違いを補償している。こうすることで、２つの光成分の本来の光量差に基づいて以下の演算を行うことができる。
【００５４】
この場合において、トナー付着量が多い場合、図４に示すように、トナー付着量の少ない場合に比べて濃度センサ６０の２つの出力Ｖｐ，Ｖｓは小さくなる。このことは、トナー付着量が多いほど（式１）の右辺第２項における分子：
2004354932.tif 000004
がゼロに近づくことを意味している。
【００５５】
なお、この実施形態において、上記のように、中間転写ベルト７１上のトナー付着量が最小のとき評価値Ｇｔ＝０、トナー付着量が最大のとき評価値Ｇｔ＝１とすることができるのは、図４に示す特性を有する濃度センサ６０を使用しているからに他ならない。すなわち、図４に示すように、ｐ偏光、ｓ偏光それぞれの光成分に対応する受光素子出力の差分が、トナー付着量ゼロのとき最大となる一方、トナー付着量が増えるにつれてその差分は小さくなり、やがてトナー付着量Ｔｍａｘのときその差分がゼロとなる。この実施形態では、両偏光成分に対応する受光素子出力がほぼ等しくなるトナー付着量Ｔｍａｘが、この画像形成装置において必要な最大トナー付着量とほぼ等しくなるような濃度センサ６０を採用しているが、より一般的には、装置における最大トナー付着量と、（式２）の値がゼロとなるトナー付着量とは必ずしも一致しない。したがって、（式１）に基づいて求める評価値Ｇｔの値が１を超えたり、負の値となることもありうる。
【００５６】
このように、トナー付着量を指標する評価値Ｇｔの取りうる範囲が大きすぎたり、正負両方の値を取りうるのでは、後の処理が煩雑である。そこで、他の濃度センサを使用した結果、装置における最大トナー付着量と、（式２）の値がゼロとなるトナー付着量とが大きく乖離している場合には、（式２）の第１項の係数、すなわち本発明の「重み付け係数」を、濃度センサ６０における両偏光成分に対するゲイン比Ｓｇとは異なる値とすればよい。
【００５７】
図６は重み付け係数とセンサ出力との関係を示す図である。ここでは、ｓ偏光成分に対応する出力に重み付け係数をかけるものとして説明する。図６に示すように、例えば重み付け係数Ｋａ（＞０）のとき、（式２）の値は同図に示すトナー付着量Ｔａのときゼロとなる。一方、例えば重み付け係数Ｋｂ（＜Ｋｂ＜Ｋａ）のとき、（式２）の値は同図に示すトナー付着量Ｔｂのときゼロとなる。
【００５８】
つまり、本発明の「重み付け係数」を変更すれば、（式２）の値がゼロとなるトナー付着量の値も変化する。したがって、（式２）の値がゼロとなるときのトナー付着量がその装置における最大トナー付着量となるように、（式２）における重み付け係数を設定すれば、（式２）の値は通常ゼロまたは正となり、結果的に（式１）に示す評価値Ｇｔは０〜１の値となる。
【００５９】
この実施形態では、装置における最大トナー量が濃度センサ６０における上記トナー量Ｔｍａｘとほぼ一致しているが故に、本発明の「重み付け係数」を、濃度センサ６０における両偏光成分に対するゲイン比Ｓｇとすることができた。
【００６０】
このようにしているにもかかわらず、受光素子の感度ばらつきや各サンプリングデータに不可避的に含まれる測定誤差のために、サンプリング結果を（式２）に代入すると、この値が負となってしまうことがある。その結果、（式１）に示す評価値Ｇｔの値が１を超えてしまう。評価値Ｇｔは０ないし１の値となるように定義しているにもかかわらずこのような結果となるのは不都合である。特に、固定小数点型プロセッサを用いて演算を行っている場合には、演算結果が１を超えるような演算を行わせると異常な結果が出ることがある。
【００６１】
そこで、ステップＳ６において（式１）の演算を行うのに先立って、上記した（式２）の値を計算してその符号を判定し（ステップＳ４およびＳ５）、ゼロまたは負であった場合には（式１）の演算を行うまでもなく、十分な量のトナーが付着しているものとして、評価値Ｇｔを１とするようにしている（ステップＳ７）。このようにしてよい理由について、図７を参照して説明する。
【００６２】
図７はトナー像の評価値とその光学濃度の関係の一例を示す図である。前述したように、評価値Ｇｔは中間転写ベルト７１上のトナー付着量を指標する値である。トナー像の画像濃度（光学濃度ＯＤ）はトナー付着量の多少に左右されるものであるが、両者の関係をプロットすると、図７に示すように、評価値Ｇｔの大きい、すなわちトナー付着量の多い領域では、トナー量の少ない領域より傾きが小さくなる。つまり、トナー付着量の多い領域では、トナー付着量の変動がトナー像の濃度変化として目立ちにくい。
【００６３】
また、図４に示すように、トナー像からの散乱光に含まれるｓ偏光成分の光量については、トナー付着量の増加に伴って単調に減少するわけではなく、増加に転じる場合もある。そのため、あるトナー量Ｔｍａｘを超えるトナーが付着している場合、ｓ偏光成分に対応する出力信号の方が大きくなり、結果的に（式２）の値は負となってしまう。
【００６４】
いずれの場合においても、必要な画像濃度を得るために十分な量のトナーが付着しているといえる状態であり、必要以上に細かくトナー付着量を算出することに実際的な利点はあまりない。そこで、（式２）の結果が負であるときには、以後の計算を行うまでもなく、十分なトナーが付着しているものと判断してよい。なお、（式２）の結果がゼロのとき、次に行う処理ステップがステップＳ６、ステップＳ７のいずれであっても結果は同じく評価値Ｇｔ＝１となるので、この実施形態では演算を省略できるステップＳ７に進むようにしている。
【００６５】
以上のようにして、中間転写ベルト７１上におけるトナー像としてのトナー付着量を求めることができる。そして、その結果を用いて、装置各部に与えるバイアス電圧や階調補正特性などの調整を行うことにより、安定した画像品質を維持することができる。
【００６６】
以上のように、この実施形態では、単一のｐ偏光成分を有する光を中間転写ベルト７１の表面領域７１ａに照射し、そこから出射される光のうち照射光と同一偏光のｐ偏光成分と、これと直交するｓ偏光成分とを個別に検出する。このとき、両偏光成分の光量に相当する受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力信号に対するゲインを、それぞれの信号レベルに応じて異ならせているため、出力信号のダイナミックレンジが確保される。
【００６７】
また、演算途中において十分なトナー量が付着していると判断した場合には、以後の計算を省略してトナー量が十分であるとしているので無駄な計算を行うことなく、効率よくトナー付着量を求めることができる。
【００６８】
以上説明したように、この実施形態では、中間転写ベルト７１およびＣＰＵ１０１が、それぞれ本発明の「像担持体」および「制御手段」として機能しており、濃度センサ６０が本発明の「照射手段」および「光量検出手段」として機能している。また、濃度センサ６０の出力電圧Ｖｐ、Ｖｓがそれぞれ本発明の「第１出力信号」、「第２出力信号」に相当する。
【００６９】
また、この実施形態では、受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓで受光されるｐ偏光成分、ｓ偏光成分がそれぞれ「第１光成分」、「第２光成分」に相当している。したがって、濃度センサ６０の出力電圧ＶｐおよびＶｓが、それぞれ「第１および第２出力信号」に相当している。さらに、２つの光成分それぞれを検出する時のゲイン比率Ｓｇを３としているから、この実施形態では「第１ゲイン係数」を１とすると、「第２ゲイン係数」は３である。
【００７０】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、ｐ偏光成分のみを有する光を照射するとともに、受光する２つの光成分として、これと同一の偏光面を有するｐ偏光と、これと垂直な偏光面を有するｓ偏光とを用いているが、これ以外の性質を有する光を照射・受光するようにしてもよい。例えば、第２光成分として、第１光成分であるｐ偏光成分以外の全ての光成分を使用してもよい。
【００７１】
また、例えば、上記実施形態では、トナー付着量を指標する値として評価値Ｇｔを導入したが、同様にトナー付着量を指標する値であれば、これ以外のもの、例えば、中間転写ベルト７１上のトナーの密度や、画像濃度に変換された数値を用いてもよい。また、上記した評価値Ｇｔの計算式も一例に過ぎず、目的に応じて他の適当な計算式を導入してもよい。
【００７２】
また、例えば、上記実施形態では、中間転写ベルト７１上に形成されたトナー像のトナー付着量を濃度センサ６０により検出するようにしている。つまり、この実施形態では中間転写ベルト７１を「像担持体」として機能させているが、これ以外に、例えば感光体２２表面に形成されたトナー像のトナー付着量を検出するようにしてもよい。
【００７３】
また、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】濃度センサの構成を示す図である。
【図４】受光素子の出力特性の一例を示す図である。
【図５】トナー付着量検出処理を示すフローチャートである。
【図６】重み付け係数とセンサ出力との関係を示す図である。
【図７】トナー像の評価値とその光学濃度の関係の一例を示す図である。
【符号の説明】
６０…濃度センサ（照射手段、光量検出手段）、  ７１…中間転写ベルト（像担持体）、  １０１…ＣＰＵ（制御手段）、ｐ偏光，ｓ偏光…第１光成分，第２光成分、  Ｖｐ，Ｖｓ…（濃度センサ６０の）出力電圧（第１出力信号，第２出力信号）、Ｋａ，Ｋｂ…重み付け係数、  Ｓｇ…ゲイン比（重み付け係数）
【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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