(57)【要約】【課題】  パッチ画像が担持された状態の中間転写ベルトから、パッチ画像のトナー高さを精度良く求める。【解決手段】  レーザ発振器２０１から光を照射し、その反射光を受光するラインセンサ２０４上の受光位置からパッチ画像のパッチ表面高さＨｔを検知する画像形成装置がある。パッチ画像が担持された状態の中間転写ベルト７からも求めたパッチ画像が担持されていない位置における下地高さＨｏを用いて、このパッチ画像が担持されている位置の補正量Ｈｇを求める。【選択図】  図８
2013148725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を形成する像形成手段と、
前記像形成手段により形成されるトナー像を担持し、回転駆動される像担持体と、
前記像形成手段により前記像担持体に検知用のトナー像を形成させる検知画像形成手段と、
前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、
前記照射手段から照射され、前記像担持体で反射される光、又は、前記検知画像形成手段が形成させる前記検知用のトナー像で反射される光を受光することにより、前記像担持体の表面に垂直な方向で、所定の位置から前記照射された光が反射される位置までの高さに応じた信号を出力し、
前記照射手段が光を照射する位置に前記像担持体が到達するタイミングで、前記出力手段から出力される前記信号に基づき、前記検知用のトナー像が担持される前記像担持体の位置における前記所定の高さから前記像担持体の表面までの高さを特定する特定手段と、
前記照射手段が光を照射する位置に前記検知用のトナー像が到達するタイミングで、前記出力手段から出力される前記信号に基づき、前記所定の高さから前記検知用のトナー像の表面までの高さを検知し、前記検知結果と、前記特定手段により特定される前記検知用のトナー像が担持される前記像担持体の位置における前記所定の高さから前記像担持体の表面までの高さとから、前記像担持体の表面から前記検知用のトナー像の表面までの高さを検知する検知手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記照射手段が光を照射する位置に前記像担持体が到達する複数のタイミングで、前記出力手段から出力される前記複数の前記信号に基づき、前記所定の位置から前記像担持体の表面までの高さを複数特定し、前記特定される前記複数の前記高さを線形補間することによって、前記検知用のトナー像が担持される前記像担持体の位置における前記所定の位置から前記像担持体の表面までの高さを特定す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】
前記特定手段は、前記所定の高さから前記像担持体の表面までの高さのデータが、前記像担持体の回転する方向の１周分記憶される記憶部を有し、
前記特定手段は、前記照射手段が光を照射する位置に前記像担持体が到達するタイミングで、前記出力手段から出力される前記信号に基づいて特定される、前記所定の位置から前記像担持体の表面までの高さから、前記記憶部に記憶された前記データを参照することで、前記検知用のトナー像が担持される前記像担持体の位置における前記所定の位置から前記像担持体の表面までの高さを特定す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４】
前記像担持体は中間転写ベルトであり、
画像形成装置は更に、前記中間転写ベルトの前記照射手段から光が照射される位置の反対側から、前記中間転写ベルトに当接し、前記中間転写ベルトと共に回転する回転体を有し、
前記中間転写ベルトの外周は、前記回転体の外周の整数倍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】
画像形成装置は更に、前記検知手段により検知される前記像担持体の表面から前記検知用のトナー像の表面までの高さに基づき、前記像形成手段がトナー像を形成するための画像形成条件を決定する決定手段を有す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やレーザビームプリンタなどの電子写真方式を採用した画像形成装置に関し、特にトナー付着量測定および画像濃度制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置が形成する画像の濃度を適正な濃度に制御する方法として、像担持体としての感光ドラムや中間転写ベルトに濃度検知用のトナー像を形成し、このトナー像から検出された濃度に基づき画像形成条件をフィードバック制御する方法がある。ここで、画像形成条件とは、形成される画像の濃度に影響を与える帯電電圧、露光光量、転写電圧などである。
【０００３】
これらの画像形成条件が決定されると、記録材に転写されるトナー像の単位面積当りのトナーの量が決まり、このトナー像の濃度が決定される。そのため、目標の濃度よりも濃いトナー像は、このトナー像のトナーの量を減少させるように画像形成条件を変更し、また、目標の濃度よりも薄いトナー像は、このトナー像のトナーの量を増加させるように画像形成条件を変更すればよい。
【０００４】
しかし、これら画像形成条件を一定にしてもトナーの帯電量、感光体の感度、あるいは転写効率といった画像形成装置の各種状態量の経時的な変動や、温度・湿度の環境条件の変動により、形成する画像の濃度が変化してしまう。
【０００５】
そこで、感光ドラムに形成されたトナー像の厚み方向の量、即ち、トナー像における像担持体のトナーを担持する面に垂直な方向の高さを検知し、この検知結果をトナー像の濃度に相当する値として制御するものがある（特許文献１参照）。
【０００６】
具体的には、先ず、感光ドラムの所定の位置に向けて光源から光が照射され、この所定の位置で反射される光を受光部で受光することにより、受光する光の強度が最大となる受光部上の位置を受光位置として検出する。この感光ドラムの所定の位置で反射される光の受光位置は、演算により光源から感光ドラムの表面までの距離Ｌ０に換算される。次いで、この所定の位置にトナー像が形成され、感光ドラムの回転に伴い、このトナー像が光源から光の照射される位置へと搬送されると、このトナー像で反射される光の受光部上の受光位置が前述と同様の方法によって検出される。このトナー像で反射される光の受光位置は、演算により光源からトナー像の表面までの距離Ｌ１に換算される。このようにして求められた光源から感光ドラムの表面までの距離Ｌ０と、光源からトナー像の表面までの距離Ｌ１との差分により、このトナー像の高さを算出する（特許文献１参照）。
【０００７】
これは、感光ドラムなどに形成される定着前のトナー像が、濃度を濃くするためにトナーの量を増加させると高さの高いトナー像として形成され、また、濃度を薄くするためにトナーの量を減少させると高さの低いトナー像として形成されるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１２０９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような構成とする場合、光源から光が照射される感光ドラム上の所定の位置にトナー像を形成し、このトナー像が再度光の照射される位置へと搬送される必要があった。そのため、基準位置を検知してから感光ドラムが１周するまで、トナー像の高さを検知することができずダウンタイムを発生してしまうという問題があった。
【００１０】
また、感光ドラムの代わりに中間転写ベルトを用い、感光ドラムから中間転写ベルトへ転写された検知用のトナー像の高さを検出する場合も、同様にダウンタイムを発生してしまうという問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、トナー像の高さを検知する際に発生するダウンタイムを抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、トナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されるトナー像を担持し、回転駆動される像担持体と、前記像形成手段により前記像担持体に検知用のトナー像を形成させる検知画像形成手段と、前記検知画像形成手段が前記像担持体に形成する前記検知用のトナー像に光を照射する照射手段と、前記照射手段から照射された光が前記検知用のトナー像で反射される光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光される前記検知用のトナー像で反射される光の受光位置から、前記検知用のトナー像における前記像担持体のトナー像が担持される面に垂直な方向の高さに関する情報を形成する情報形成手段と、前記検知用のトナー像が担持されていない前記像担持体の位置における高さに関する情報を、少なくとも前記像担持体の１周分以上記憶させた記憶手段と、前記記憶手段により記憶されている高さに関する情報から、前記照射手段が前記検知用のトナー像に光を照射した位置における高さに関する情報の補正量を特定する特定手段と、前記情報形成手段により形成される前記検知用のトナー像の高さに関する情報を、前記特定手段により特定される前記補正量で差分する補正手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
また、他の請求項に記載の画像形成装置は、トナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段により形成されるトナー像を担持し、回転駆動される像担持体と、前記像形成手段により前記像担持体に検知用のトナー像を形成させる検知画像形成手段と、前記検知画像形成手段が形成する前記検知用のトナー像を担持した前記像担持体に向けて光を照射する照射手段と、前記照射手段から照射され、前記像担持体で反射される光と、前記検知用のトナー像で反射される光とを受光する受光手段と、前記受光手段により受光される前記像担持体で反射される光の受光位置と、前記検知用のトナー像で反射される光の受光位置とから、前記検知用のトナー像が担持されている面に垂直な方向の高さに関する情報を形成する情報形成手段と、前記情報形成手段により形成される高さに関する情報が、前記検知用のトナー像における高さに関する情報であるか、又は、前記像担持体の前記検知用のトナー像が担持されていない位置における高さに関する情報であるかを識別する識別手段と、前記識別手段により識別される前記像担持体の前記検知用のトナー像が担持されていない位置における高さの情報から、前記像担持体の前記検知用のトナー像が担持される位置における高さの情報の補正量を特定する特定手段と、前記識別手段により識別される前記検知用のトナー像の高さに関する情報を、前記特定手段により特定される前記補正量で差分する補正手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トナー像の高さを検知する際に発生するダウンタイムを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】画像形成装置を示す概略断面図
【図２】第１の実施形態のトナー高さセンサユニットを示す要部概略図
【図３】第１の実施形態のトナー高さセンサユニットが測定した反射光の光強度から受光位置を検出する動作を示す図
【図４】受光位置と基準位置からの高さの対応関係を示す図
【図５】中間転写ベルト上に形成されるパッチ画像の様子を示す図
【図６】第１の実施形態のトナー高さセンサユニットが検知した基準位置からの高さの変動を示す図
【図７】第１の実施形態の画像形成装置の制御ブロック図
【図８】第１の実施形態の画像形成条件を制御する濃度制御を表すフローチャート図
【図９】第２の実施形態の変動する下地高さの近似曲線を示す図
【図１０】第２の実施形態の画像形成条件を制御する濃度制御を表すフローチャート図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は本実施形態に用いる画像形成装置１００の要部概略図である。
【００１７】
本実施形態の画像形成装置１００は、矢印Ａ方向に回転駆動される像担持体としての感光ドラム１を有し、その周囲に、感光ドラム１の回転方向に沿って順に、帯電器２、露光装置３、現像装置４、一次転写ローラ５、ドラムクリーナ６等が配置されている。
【００１８】
帯電器２は、感光ドラム１を帯電させるコロナ帯電器であり、感光ドラム１に対して非接触に配設されている。帯電器２には、この他にも感光ドラム１に接触して、または、近接して設けられた導電性の帯電ローラや帯電ブラシ、磁気ブラシ等を用いることができる。
【００１９】
露光装置３は、帯電した感光ドラム１に画像情報に応じた露光光を照射して静電潜像を形成する。本実施形態では原稿の画像がイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色に色分解され、感光ドラム表面にそれぞれの色に対応した静電潜像が順次形成されるようになっている。
【００２０】
現像装置４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各々の現像剤を収容する各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋを、ロータリ部４１によって矢印Ｂ方向に回転する構成となっている。ここで、現像器４Ｙはイエローの現像剤を収容し、現像器４Ｍはマゼンタの現像剤を収容し、現像器４Ｃはシアンの現像剤を収容し、現像器４Ｋはブラックの現像剤を収容している。静電潜像の現像に際しては、現像に供される色の現像器が感光ドラム１に対向する現像位置に移動され、静電潜像を各色成分のトナー像として可視像化するようになっている。
【００２１】
一次転写ローラ５は像担持体としての中間転写ベルト７を介して像担持体としての感光ドラム１を押圧することで、一次転写ニップ部Ｎ１を形成している。感光ドラム１上に形成されたトナー像がこの一次転写ニップ部Ｎ１に搬送され、一次転写ローラ５から転写電圧が印加されると、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト７へと転写される。
【００２２】
また、この中間転写ベルト７は駆動ローラ１４、従動ローラ８、二次転写対向ローラ１０に張架されている。また、中間転写ベルト７は駆動ローラ１４によって３００［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動されている。さらに中間転写ベルト７には不図示の反射シールが設けられており、フォトインタラプタ３０が不図示の反射シールで反射された光を受光することによって、中間転写ベルト７の回転位置を検出することができる。
【００２３】
本実施形態では、この反射シールが設けられた中間転写ベルト７の回転方向の位置を０［ｍｍ］（初期位置）とする。これにより、中間転写ベルト７の位置は、フォトインタラプタ３０が反射シールから反射された光を受光してから経過する時間と、中間転写ベルト７の移動速度（３００［ｍｍ／ｓｅｃ］）との積により算出することができる。
【００２４】
トナー高さセンサユニット２０は、中間転写ベルト７に形成されるトナー像の、中間転写ベルト７の表面に垂直な方向の高さ（トナー高さ）に対応する信号を出力する。なお、このトナー高さセンサユニット２０の詳細については後述する。
【００２５】
このトナー高さセンサユニット２０は、中間転写ベルト７のトナーを担持する面に向けて測定光を照射できる位置に設けられている。より好ましくは、トナー高さセンサユニット２０は、中間転写ベルト７が駆動ローラ１４に張架されている面に向けて光を照射することができる位置に配置されていればよい。このように配置することにより、中間転写ベルト７のバタツキによる高さの変動を抑制することができる。
【００２６】
二次転写対向ローラ１０の中間転写ベルト７を介して対向する位置には二次転写ローラ１１が配置されており、二次転写ローラ１１が中間転写ベルト７を介して二次転写対向ローラ１０を押圧することで二次転写ニップ部Ｎ２を形成している。中間転写ベルト７上に担持されたトナー像がこの二次転写ニップ部Ｎ２に搬送され、二次転写ローラ１１から転写電圧が印加されると、中間転写ベルト７上のトナー像が記録材Ｐに転写される。
【００２７】
ドラムクリーナ６は、板状の弾性体を感光ドラム１に当接させることで、中間転写ベルト７に転写されずに感光ドラム１の表面に残留したトナーを除去・回収する。
【００２８】
また、ベルトクリーナ１２は、板状の弾性体などを中間転写ベルト７に当接させることで、記録材Ｐに転写されずに中間転写ベルト７の表面に残留したトナーを除去・回収する。なお、ベルトクリーナ１２は公知の構成によって中間転写ベルト７に離接可能となっている。
【００２９】
また、定着装置１３は、トナー像を担持した記録材Ｐが搬送されると、加熱および加圧してトナー像を定着させる。
【００３０】
次に、本実施形態における画像形成装置１００の動作を説明する。
感光ドラム１は、帯電器２によりその表面を一様に帯電される。次いで、露光装置３が、原稿（不図示）のイエロー成分の画像信号に応じて変調した露光光Ｅを感光ドラム１上に露光すると、感光ドラム１は、その表面に原稿のイエロー成分の画像に対応した静電潜像が形成される。
【００３１】
次いで、現像装置４が矢印Ｂ方向へ回転することにより現像器４Ｙが現像位置へ移動し、感光ドラム１上に形成されたイエロー成分の画像に対応する静電潜像が現像器４Ｙによってイエローのトナー像として顕像化される。
【００３２】
次いで、イエローのトナー像は、感光ドラム１の矢印Ａ方向への回転に伴い一次転写ニップ部Ｎ１に進入するときに、一次転写ローラ５から一次転写電圧が印加され、中間転写ベルト７上に転写される。中間転写ベルト７へ転写されずに感光ドラム１上に残留したトナーはドラムクリーナ６によって除去される。
【００３３】
次いで、感光ドラム１は、帯電器２によりその表面を一様に帯電される。次いで、露光装置３が、原稿のマゼンタ成分の画像信号に応じて変調した露光光を露光すると、感光ドラム１は、その表面に原稿のマゼンタ成分の画像に対応した静電潜像を形成される。
【００３４】
次いで、現像装置４が矢印Ｂ方向へ回転することにより現像器４Ｍが現像位置へ移動し、感光ドラム１上に形成されたマゼンタ成分の画像に対応する静電潜像が現像器４Ｍによってマゼンタのトナー像として顕像化される。
【００３５】
次いで、マゼンタのトナー像は、イエローのトナー像が中間転写ベルト７の矢印Ｃ方向への回転により再び一次転写ニップ部Ｎ１に進入するとき、一次転写ローラ５から一次転写電圧が印加され、イエローのトナー像の上に重ねて転写される。
【００３６】
同様に、シアンのトナー像とブラックのトナー像が、感光ドラム１上に順次形成され、一次転写ニップ部Ｎ１で順次重ねて転写される。これにより、中間転写ベルト７上には、フルカラーのトナー像が形成される。
【００３７】
ここで、二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト７上で各色のトナー像を順次重ねて形成したフルカラーのトナー像が二次転写ニップ部Ｎ２に搬送されるまで、二次転写電圧が印加されない。そのため、中間転写ベルト７に担持され、搬送されるトナー像はフルカラーのトナー像となるまで中間転写ベルト７に担持され続ける。また、ベルトクリーナ１２は既知の構成により中間転写ベルト７から離間された状態となっている。そのため、中間転写ベルト７に転写される各色のトナー像は記録材Ｐへの転写が開始されるまでベルトクリーナ１２によって除去されることはない。
【００３８】
中間転写ベルト７上に形成されたフルカラーのトナー像は、中間転写ベルト７の矢印Ｃ方向への回転に伴い二次転写ニップ部Ｎ２へと搬送される。
【００３９】
次いで、フルカラーのトナー像が二次転写ニップ部Ｎ２へと搬送されるタイミングで、不図示の紙搬送機構により記録材Ｐがフルカラーのトナー像と接触するように二次転写ニップ部Ｎ２へと送り出される。
【００４０】
中間転写ベルト７上のフルカラーのトナー像と記録材Ｐが二次転写ニップ部Ｎ２に進入するときに、二次転写ローラ１１に二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト７上のフルカラーのトナー像は記録材Ｐに転写される。記録材Ｐへ転写されずに中間転写ベルト７上に残留したトナーはベルトクリーナ１２により除去される。
【００４１】
トナー像を担持した記録材Ｐは定着装置１３へと搬送され、加圧、及び、加熱されることでトナー像が定着された後、画像形成装置１００から排出される。
【００４２】
次に、この画像形成装置１００がパッチ画像を形成し、このパッチ画像のトナー高さを検知する方法ついて説明する。
【００４３】
本実施形態の画像形成装置１００は、装置本体の主電源がオンされた後に、及び、所定の枚数分のトナー像を形成した後にパッチ画像のトナー高さの検知を実行する。また、使用者によって不図示の操作部からトナー高さの検知を実行する信号が入力された場合にパッチ画像のトナー高さの検知を実行する構成としてもよい。
【００４４】
パッチ画像のトナー高さの検知が開始されると、先ず、感光ドラム１が帯電器２により一様に帯電される。次いで、露光装置３が、イエローのパッチ画像に対応した静電潜像を形成するために、一様に帯電された感光ドラム１を露光する。これにより、感光ドラム１上には、イエローのパッチ画像に対応した静電潜像が形成される。次いで、現像装置４が、前述の画像形成時と同様に、現像器４Ｙを現像位置へ移動し、感光ドラム１上に形成された静電潜像をイエローのトナーで現像すると、感光ドラム上にイエローのパッチ画像が顕像化される。また、パッチ画像とは検知用のトナー像である。
【００４５】
次いで、露光装置３は、マゼンタのパッチ画像に対応した静電潜像を形成するために、一様に帯電された感光ドラム１を露光する。これにより、感光ドラム１上には、マゼンタのパッチ画像に対応した静電潜像が形成される。感光ドラム１の矢印Ａ方向への回転に伴いマゼンタのパッチ画像に対応する静電潜像が現像位置へと搬送される前に、現像装置４は現像器４Ｍを現像位置へ移動し、感光ドラム１上に形成された静電潜像をマゼンタのトナーで現像する。これにより、感光ドラム１上にマゼンタのパッチ画像が形成される。シアンとブラックのパッチ画像も同様の手順で、順次、感光ドラム上に形成される。
【００４６】
次いで、各色成分のパッチ画像は感光ドラム１の矢印Ａ方向への回転に伴い一次転写ニップ部Ｎ１へと搬送されると、一次転写ローラ５に一次転写電圧が印加される。これにより、感光ドラム１上の各色成分のパッチ画像が、順次、中間転写ベルト７に転写される。このようにして中間転写ベルト７に担持された各色成分のパッチ画像は、中間転写ベルト７の矢印Ｃ方向への回転に伴い、トナー高さセンサユニット２０が測定光を照射する位置（照射位置）へと搬送される。照射位置に各色成分のパッチ画像が搬送されると、トナー高さセンサユニット２０は、各パッチ画像に光を照射し、その反射光を受光する受光素子の位置を受光位置として夫々検出する。
【００４７】
次いで、トナー高さセンサユニット２０により検出された受光位置が、後述の方法で、濃度に、又は、トナー付着量に相当するトナー高さに換算され、パッチ画像のトナー高さの検知が終了する。本実施形態では、パッチ画像で反射される光がトナー高さセンサユニット２０の受光面（後述のラインセンサ２０４に対応。）上の受光位置に応じた信号に基づき画像形成条件を制御する構成となっている。
【００４８】
次に、トナー高さセンサユニット２０がパッチ画像７１０のトナー高さを検知する原理について、詳細に説明する。
図２（ａ）および（ｂ）はトナー高さセンサユニット２０の要部概略図である。中間転写ベルト７は図面に垂直な方向へ移動している。
【００４９】
トナー高さセンサユニット２０は、照射手段としてのレーザ発振器２０１、集光レンズ２０２、受光レンズ２０３、受光手段としてのラインセンサ２０４から構成される。
【００５０】
レーザ発振器２０１は、波長が８５０［ｎｍ］のレーザ光（測定光）を集光レンズ２０２を介して中間転写ベルト７に向けて照射する。なお、照射されるレーザ光のスポット径は５００［μｍ］とする。
【００５１】
ラインセンサ２０４は、多数の受光素子を一列に並べた構成となっている。また、本実施形態のラインセンサ２０４の各受光素子は、光を受光すると夫々光強度に応じた電圧を出力する構成となっている。
【００５２】
図２（ａ）は、パッチ画像７１０が照射位置に到達する前の状態を示した図であり、レーザ発振器２０１から照射された測定光が中間転写ベルト７で反射され、ラインセンサ２０４で受光された様子を示している。
【００５３】
図２（ｂ）は、中間転写ベルト７が図面に垂直な方向へ移動し、パッチ画像７１０が照射位置へと搬送された状態を示した図であり、レーザ発振器２０１から照射された測定光がパッチ画像７１０で反射され、ラインセンサ２０４で受光された様子を示している。
【００５４】
また、図２（ａ）および（ｂ）の一点鎖線Ｙは、予め設定されている高さの基準となる基準位置である。この基準位置の高さを０とする。また、図２（ａ）および（ｂ）のＨｏは基準位置から中間転写ベルト７の表面までの高さである。以降、基準位置から中間転写ベルト７の表面までの高さを下地高さＨｏと呼ぶ。さらに、図２（ｂ）のＨｔは基準位置からパッチ画像７１０の表面までの高さであり、パッチ画像の７１０のトナー高さと、中間転写ベルト７の下地高さＨｏを含んでいる。以降、基準位置からパッチ画像７１０の表面までの高さをパッチ表面高さと呼ぶ。
【００５５】
次に、下地高さＨｏとパッチ表面高さＨｔを求める方法について説明する。
先ず、図２（ａ）のように、中間転写ベルト７に担持されたパッチ画像７１０がレーザ発振器２０１の照射位置へと到達する前に、レーザ発振器２０１から中間転写ベルト７に、集光レンズ２０２を介して測定光が照射される。中間転写ベルト７のパッチ画像７１０を担持していない位置からの反射光Ｇが、受光レンズ２０３を介してラインセンサ２０４上の位置Ｐｏに結像される。この反射光Ｇの受光される位置Ｐｏは、下地高さＨｏに相当する受光位置である。反射光Ｇは、中間転写ベルト７からの反射光の内、受光レンズ２０３の中心を通過する光を表したものであり、ラインセンサ２０４に照射される反射光の重心位置である。そのため、中間転写ベルト７からの反射光の受光位置Ｐｏは、実線Ｇが指し示すラインセンサ２０４上の位置Ｐｏと等しくなる。また、受光レンズ２０３に入射できなかった反射光は、不図示の遮蔽板によって遮られる構成となっている。
【００５６】
次に、中間転写ベルト７が図面に垂直な方向へ移動すると、中間転写ベルト７に担持されたパッチ画像７１０が照射位置へと到達する。トナー高さセンサユニット２０は、パッチ画像７１０が照射位置へと到達すると、パッチ表面高さＨｔを求めるための反射光の受光を行う。
【００５７】
具体的には、図２（ｂ）のように、中間転写ベルト７に担持されたパッチ画像７１０がレーザ発振器２０１の照射位置へと到達すると、レーザ発振器２０１からパッチ画像７１０に、集光レンズ２０２を介して測定光が照射される。測定光がパッチ画像７１０で反射されると、パッチ画像７１０からの反射光Ｔが、受光レンズ２０３を介してラインセンサ２０４上の位置Ｐｔに結像される。この反射光Ｔの受光される位置Ｐｔは、パッチ表面高さＨｔに相当する受光位置である。反射光Ｔは、パッチ画像７１０からの反射光の内、受光レンズ２０３の中心を通過する光を表したものであり、ラインセンサ２０４に照射される反射光の重心位置である。そのため、パッチ画像７１０からの反射光の受光位置Ｐｔは、実線Ｔが指し示すラインセンサ２０４上の位置Ｐｔと等しくなる。また、受光レンズ２０３に入射できなかった反射光は、不図示の遮蔽板によって遮られる構成となっている。
【００５８】
ここで、ラインセンサ２０４に受光される反射光が中間転写ベルト７からの反射光か、又は、パッチ画像７１０からの反射光かを識別する必要がある。
【００５９】
本実施形態では、前述のフォトインタラプタ３０（図１）と反射シールを用いて、パッチ画像７１０が転写される中間転写ベルト７上の位置を検出する。パッチ画像７１０が転写されてから、トナー高さセンサユニット２０の照射位置へと搬送される時間は、中間転写ベルト７の移動速度（３００［ｍｍ／ｓｅｃ］）と、一次転写ニップ部Ｎ１から照射位置までの距離によって一義的に求まる。そのため、パッチ画像７１０が照射位置へと到達するタイミングでラインセンサ２０４に受光される光は、パッチ画像からの反射光であると識別すればよい。
【００６０】
ところで、ラインセンサ２０４は、前述の受光位置Ｐｏ、Ｐｔの変化を検出できる方向に受光素子が並ぶように取り付けられている。また、ラインセンサ２０４の各受光素子のピッチは、パッチ表面高さＨｔが平均粒径のトナー１個分変化した場合にも、パッチ画像７１０からの反射光の受光位置の変化を検出できる分解能となっている。
【００６１】
また、本実施形態において、レーザ発振器２０１から照射される測定光の波長を８５０［ｎｍ］としたが、この波長に限定されない。より好ましくは、測定光が照射された際に、パッチ画像７１０から反射される光の光強度が、中間転写ベルト７から反射される光の光強度よりも大きくなるような波長であれば、どのような波長であってもよい。
【００６２】
また、本実施形態において、受光手段としてラインセンサ２０４を用いたが、受光素子が２次元に配列されたエリアセンサであってもよい。
【００６３】
次に、ラインセンサ２０４に結像される反射光のスポットから、この反射光の受光位置を特定する方法について説明する。
【００６４】
図３は、ラインセンサ２０４上に結像される中間転写ベルト７からの反射光の強度分布Ｄｏと、パッチ画像７１０からの反射光の強度分布Ｄｔである。図３の強度分布Ｄｏ、Ｄｔは、中間転写ベルト７からの、又は、パッチ画像７１０からの反射光がラインセンサ２０４上に結像されたときに、ラインセンサ２０４の各受光素子から出力される光強度に応じた電圧の値から求めることができる。
【００６５】
ラインセンサ２０４で受光される反射光の強度分布Ｄｏ、Ｄｔは、図３の通りガウス分布となる。そのため、この強度分布の光強度が最大となる受光素子の位置が、ラインセンサ２０４上に結像される反射光のスポットの中心となる。つまり、中間転写ベルト７からの反射光の受光位置Ｐｏは、この反射光の強度分布Ｄｏの最大光強度を検知する受光素子の位置であり、パッチ画像７１０からの反射光の受光位置Ｐｔは、この反射光の強度分布Ｄｔの最大光強度を検知する受光素子の位置である。
【００６６】
また、本実施形態では反射光の受光位置を、強度分布の最大光強度となるラインセンサ２０４上の受光素子の位置としたが、強度分布を上に凸となる二次曲線で近似し、この近似曲線の最大光強度となる受光素子の位置を受光位置としてもよい。
【００６７】
次に、図４は、受光位置Ｐｏから下地高さＨｏを、受光位置Ｐｔからパッチ表面高さＨｔを求める際に用いる受光位置と基準位置からの高さとの対応関係を示すデータを示した図である。このデータは、後述のＲＯＭ１３０（図７）に、又は、ＲＡＭ１３２（図７）に位置・高さ変換テーブルとして予め格納されている。
【００６８】
前述の方法で検出されたパッチ画像７１０からの反射光の受光位置Ｐｔは、位置・高さ変換テーブルを参照することで、パッチ表面高さＨｔに変換される。また、同様に中間転写ベルト７からの反射光の受光位置Ｐｏは、位置・高さ変換テーブルを参照することで、下地高さＨｏに変換される。
【００６９】
こうして求められたパッチ表面高さＨｔと下地高さＨｏとの差分がパッチ画像７１０のトナー高さとなるとは限らない。これは、下地高さＨｏが中間転写ベルト７の膜厚ムラの影響で、中間転写ベルト７の回転方向の位置に応じて変動しているためである。つまり、パッチ表面高さＨｔと、下地高さＨｏとの差分には、中間転写ベルト７の位置毎にベルト膜厚のばらつきが含まれている。このベルト膜厚のばらつきとは、パッチ画像７１０が担持されている位置での中間転写ベルト７のベルト膜厚と、パッチ画像７１０が担持されていない位置での中間転写ベルト７のベルト膜厚との差異である。そのため、パッチ表面高さＨｔと、下地高さＨｏとを単に差分したのでは、中間転写ベルト７の位置毎にベルト膜厚のばらつきが含まれているため、精度良くトナー高さを求めることが出来ない。
【００７０】
そこで、本実施形態では、パッチ画像７１０のパッチ表面高さＨｔから、高さ方向の補正量Ｈｇを差分することで、膜厚ムラによる高さ方向の変動量の影響を補正したトナー高さΔＨｔ求める。なお、この補正量Ｈｇは、中間転写ベルト７のパッチ画像７１０が担持されている位置における下地高さＨｏと等しい。
【００７１】
そのため、本実施形態では、予め、中間転写ベルト７をトナー像を担持しない状態で回転駆動させ、中間転写ベルト７の１周分の下地高さＨｏを検知しておく。次いで、パッチ画像７１０が担持される中間転写ベルト７上の位置を検出し、この位置における補正量Ｈｇとしての下地高さＨｏを特定する。このようにして特定された下地高さＨｏをパッチ表面高さＨｔから減算することで、このパッチ画像７１０のトナー高さΔＨｔを算出することができる。
【００７２】
次に、図５は後述の濃度制御が実施された場合に中間転写ベルト７上に形成されるイエローのパッチ画像７２０の様子を示した要部概略図である。
【００７３】
本実施形態では、後述の濃度制御が実行されると色毎に１６個のパッチ画像７２０が形成される。ここで、本実施形態の画像形成装置１００（図１）は０〜２５５の２５６階調によって画像の濃淡を表現している。そのため、本実施形態では、パッチ画像の濃度が１５、３１、・・・、２３９、２５５となるように１６レベル刻みの１６個のパッチ画像を形成させる。また、パッチ画像７２０の個数と濃度は適宜決められるものであり、本実施形態に限定されるものではない。
【００７４】
また、本実施形態では、１つのパッチ画像のサイズが中間転写ベルト７の回転方向に５［ｍｍ］、この回転方向に垂直な方向に２０［ｍｍ］となるように形成されており、各パッチ画像の間隔を４［ｍｍ］とした。なお、１つのパッチ画像のサイズは、トナー高さセンサユニット２０から照射される測定光のスポット径（５００［μｍ］）よりも大きければどのようなサイズでもよく、本実施形態に限定されるものではない。
【００７５】
次に、図６を用いて、前述の１６個のパッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔを検知する方法について説明する。
【００７６】
図６（ａ）は、１６個のパッチ画像７２０を担持した状態の中間転写ベルト７から検知された基準位置からの高さのデータである。図６（ａ）は、１６個のパッチ画像７２０が担持されている中間転写ベルト７上の領域が照射位置へと到達する前から、この領域が照射位置を通過して暫く経過するまで、基準位置からの高さを検知した結果である。なお、図６（ａ）のＲは、中間転写ベルト７に形成されたパッチ画像の１つである。このパッチ画像Ｒの基準位置からの高さは、このパッチ画像Ｒのパッチ表面高さＨｔに相当する。
【００７７】
本実施形態の画像形成装置１００は、１６個のパッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号が入力されてから、このパッチ画像７２０の各々が一次転写ニップ部Ｎ１に搬送されるまでの時間が予め決まっている。また、本実施形態では、フォトインタラプタ３０が中間転写ベルト７上に設けられた反射シールを検知することで、一次転写ニップ部Ｎ１でパッチ画像７２０が転写される中間転写ベルト７上の位置を特定することができる。これにより、本実施形態では、トナー高さセンサユニット２０により検知される基準位置からの高さが、パッチ表面高さＨｔと下地高さＨｏとに識別される。
【００７８】
図６（ｂ）は、中間転写ベルト７の位置と補正量Ｈｇとの関係を表すデータである。補正量Ｈｇは、トナーが担持されていない中間転写ベルト７から測定される下地高さＨｏである。また、このデータは中間転写ベルト７の１周分記憶されている。
【００７９】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）のデータから、１６個のパッチ画像７２０が担持されている領域Ｚにおける中間転写ベルト７の位置と補正量Ｈｇのデータを抜粋したものである。前述の方法で、パッチ画像７２０が担持されている中間転写ベルト７上の位置が特定されているため、この１６個のパッチ画像７２０が担持されている中間転写ベルト７上の位置と同じ位置におけるデータを参照すればよい。
【００８０】
図６（ｄ）は、図６（ａ）の基準位置からの高さのデータを、図６（ｃ）の補正量Ｈｇのデータで補正したデータである。図６（ｄ）の縦軸は、基準位置からの高さ（図６（ａ））を、同じ中間転写ベルト７上の位置での補正量Ｈｇで減算した値となる。そのため、前述の１つのパッチ画像Ｒから検知される基準位置からの高さは、この位置における補正量Ｈｇで減算され、パッチ画像Ｒのトナー高さΔＨｔとなる。また、パッチ画像が担持されていない位置における基準位置からの高さは、下地高さＨｏに相当するため、補正量Ｈｇで減算されることにより０となる。
【００８１】
本実施形態では、パッチ画像７２０が担持されている中間転写ベルト７上の位置が特定されているため、各パッチ画像７２０のパッチ表面高さＨｔと、この位置での補正量Ｈｇだけが抽出される。次いで、各パッチ画像７２０のパッチ表面高さＨｔと補正量Ｈｇとの差分から、各パッチ画像７２０に対応するトナー高さΔＨｔが算出される構成となっている。
【００８２】
次に、本実施形態の濃度制御について説明する。
図７は本実施形態の画像形成装置１００の制御ブロック図である。
図７において、ＣＰＵ１２８は画像形成装置１００を制御する制御回路である。ＲＯＭ１３０には、ＣＰＵ１２８で実行される画像形成装置１００の各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ１３２は、ＣＰＵ１２８が処理のために使用するシステムワークメモリである。
【００８３】
また、本実施形態のＲＯＭ１３０には、前述の図６（ｂ）の中間転写ベルト７上の位置と基準位置からの高さの補正量Ｈｇとの対応関係を示したデータが格納されている。
【００８４】
さらに、本実施形態のＲＯＭ１３０には、工場出荷時に設定された各色成分のトナー像を形成させるための画像形成条件と、前述の位置・高さ変換テーブル（図４）が格納されている。
【００８５】
フォトインタラプタ３０は、中間転写ベルト７へ向けて光を照射し、中間転写ベルト７に設けられた反射シールで反射された光を受光することで、中間転写ベルト７の初期位置を検出する。
【００８６】
レーザ発振器２０１は、ＣＰＵ１２８からの信号に応じて中間転写ベルト７上に測定光を照射する。
【００８７】
ラインセンサ２０４は、中間転写ベルト７からの反射光と、パッチ画像７２０からの反射光を受光すると、各受光素子から出力される光強度に応じた電圧の値を出力する。
【００８８】
操作部１０１は、図１に示す画像形成装置１００に設けられた操作パネルであり、使用者が画像形成のための種々の条件を直接入力するために使用される。なお、使用者が操作パネルから所定の入力を行うことで、前述のトナー高さセンサユニット２０を用いた濃度制御を実行させる信号がＣＰＵ１２８へ出力される。なお、操作部１０１はネットワークを通じて画像形成装置１００と接続されたＰＣのキーボードであってもよく、所定の入力を行うことで、前述のトナー高さセンサユニット２０を用いた濃度制御を実行させる信号をＣＰＵ１２８へ出力する構成とすればよい。
【００８９】
ＣＰＵ１２８は、操作部１０１からトナー高さセンサユニット２０を用いた濃度制御を実行させる信号が入力されると、図８のフローチャートに示す制御を実行する。あるいは、所定回数の画像形成を実行した後に自動的に図８のフローチャートに示す制御を実行する構成としてもよく、また、画像形成装置１００（図１）の主電源がオンされた後に自動的に図８のフローチャートに示す制御を実行する構成としてもよい。
【００９０】
なお、このフローチャートの処理はＣＰＵ１２８がＲＯＭ１３０に格納されたプログラムを読み出すことにより実行される。
【００９１】
以下、本実施形態の画像形成装置１００が実施する濃度制御を、図７のブロック図と図８に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、濃度制御は全色成分について実施されるが、説明を簡略化するため、以下の説明では１つの色成分だけについて説明し、他の色成分についてはこれと同様な制御がなされるものとする。
【００９２】
先ず、ＣＰＵ１２８は、ＲＯＭ１３０に、又は、ＲＡＭ１３２に格納されている画像形成条件に従って中間転写ベルト７上に前述の１６個のパッチ画像７２０を形成させる（Ｓ１００）。ここで、画像形成装置１００の主電源がオンされた直後の濃度制御では、ＲＯＭ１３０に格納されている画像形成条件に従いパッチ画像７２０を形成する。また、２回目以降の濃度制御では、ＲＡＭ１３２に格納されている画像形成条件に従いパッチ画像７２０を形成する。
【００９３】
ステップＳ１００において、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像を形成させる検知画像形成手段である。
【００９４】
次いで、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０の各々が照射位置に到達したか否かを判定する（Ｓ１０１）。ステップＳ１０１において、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号が露光装置３に入力されてから、所定時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔ１６が経過したか否かを判定すればよい。ここで、所定時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔ１６とは、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号が露光装置３に入力されてから、中間転写ベルト７上に形成されたパッチ画像７２０の各々が照射位置に到達するまでの時間である。
【００９５】
なお、所定時間ｔ１は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号が露光装置３に入力されてから、１６個のパッチ画像７２０の内、最初に中間転写ベルト７に転写されるパッチ画像が、照射位置に到達するまでの時間である。また、所定時間ｔ２は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号が露光装置３に入力されてから、１６個のパッチ画像７２０の内、２番目に中間転写ベルト７に転写されるパッチ画像が、照射位置に到達するまでの時間である。同様に、所定時間ｔ１６は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号が露光装置３に入力されてから、１６個のパッチ画像７２０の内、１６番目に、つまり、最後に中間転写ベルト７に転写されるパッチ画像が、照射位置に到達するまでの時間である。各所定時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔ１６の関係は、ｔ１＜ｔ２＜・・・＜ｔ１６となる。
【００９６】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ１０１において、所定時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔ１６が経過するタイミングで、レーザ発振器２０１から測定光を照射させ、ラインセンサ２０４で受光される反射光の受光位置から、パッチ表面高さＨｔを求める（Ｓ１０２）。次いで、ＣＰＵ１２８は、ラインセンサ２０４で受光される反射光の受光位置を前述の方法で求め、ＲＯＭ１３０に格納された位置・高さ変換テーブルを用いて、パッチ表面高さＨｔに変換する。
【００９７】
また、ステップＳ１０２において求めたパッチ表面高さＨｔは、所定時間ｔ１、ｔ２、・・・、ｔ１６に対応させてＲＡＭ１３２に格納される。
ステップＳ１０２において、ＣＰＵ１２８は、高さの情報を形成する情報形成手段である。
【００９８】
次いで、ＣＰＵ１２８は、１６個のパッチ画像７２０が全て照射位置を通過したか否かを判定する（Ｓ１０３）。ここで、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号を露光装置３に入力してから、所定時間ｔｆｉｎが経過したか否かを判定する。ここで、所定時間ｔｆｉｎとは、前述の最後に中間転写ベルト７に転写されたパッチ画像が照射位置に到達するまでの時間ｔ１６よりも大きい値である。ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号を露光装置３に入力してから経過した時間が、所定時間ｔｆｉｎ以上であれば、１６個のパッチ画像７２０のパッチ表面高さＨｔを求めたと判定する。
【００９９】
また、ステップＳ１０３において、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０に対応する静電潜像を形成する信号を露光装置３に入力してから経過した時間が、所定時間ｔｆｉｎより小さければ、１６個のパッチ画像に対応するパッチ表面高さＨｔが求められていないと判定し、ステップＳ１０１へ移行する。ＣＰＵ１２８は、ステップＳ１０１からステップＳ１０３を繰り返すことで、１６個のパッチ画像７２０に対応するパッチ表面高さＨｔが求まるまで、１６個のパッチ画像７２０の各々から１つずつ、合計１６個のパッチ表面高さＨｔを検知する。
【０１００】
次いで、ステップＳ１０３において、パッチ画像７２０の各々から１６個のパッチ表面高さＨｔが求まれば、パッチ画像７２０の各々が担持されている中間転写ベルト７上の位置ｘ１、ｘ２、・・・、ｘ１６を特定する（Ｓ１０４）。
【０１０１】
ここで、位置ｘ１は、中間転写ベルト７上に転写されたパッチ画像７２０の内、最初に転写されたパッチ画像が担持される中間転写ベルト７の位置である。また、位置ｘ２は、中間転写ベルト７上に転写されたパッチ画像７２０の内、２番目に転写されたパッチ画像が担持される中間転写ベルト７の位置である。同様に、位置ｘ１６は、中間転写ベルト７上に転写されたパッチ画像７２０の内、１６番目に、つまり最後に転写されたパッチ画像が担持される中間転写ベルト７上の位置である。
【０１０２】
本実施形態において、パッチ画像７２０が中間転写ベルト７上に形成される位置は、前述のように、フォトインタラプタ３０が反射シールを検知することで特定することができる。また、本実施形態では、濃度制御が開始されると同時に、フォトインタラプタ３０による反射シールの検知を開始する。
【０１０３】
ステップＳ１０４において特定された中間転写ベルト７上の位置ｘ１、ｘ２、・・・、ｘ１６は、ステップＳ１０２において求めたパッチ画像７２０の各々から求めた１６個のパッチ表面高さＨｔに対応させて、ＲＡＭ１３２に格納される。
【０１０４】
次いで、ＣＰＵ１２８は、各パッチ画像７２０に対応する高さの補正量Ｈｇを特定する（Ｓ１０５）。ＣＰＵ１２８は、ＲＯＭ１３０に格納されている中間転写ベルトの位置と補正量との対応関係を示すデータ（図６（ｂ））を参照して、ＲＡＭ１３２に格納されている各位置ｘ１、ｘ２、・・・、ｘ１６における補正量Ｈｇを特定する。複数特定された補正量Ｈｇは、下地高さＨｏに想到する値である。
【０１０５】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ１０２で検知した各パッチ画像７２０のパッチ表面高さＨｔと、ステップＳ１０６で特定した各パッチ画像７２０に対応する補正量Ｈｇとの差分から、各パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔを算出する（Ｓ１０６）。
【０１０６】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ１０６で算出した１６個のパッチ画像７２０の各々のトナー高さΔＨｔが、ＲＯＭ１３０に格納されている各パッチ画像７２０の目標高さと等しいか否かを判定する（Ｓ１０７）。ここで、目標高さとは、中間転写ベルト７上に形成した各パッチ画像７２０と同じ濃度のトナー像を形成したときのトナー高さΔＨｔの目標値であり、パッチ画像の濃度が濃くなるほど目標高さも高い。また、本実施形態の濃度制御では１６個のパッチ画像のトナー高さを夫々検知しているため、各パッチ画像７２０に対応する１６個の目標高さがＲＯＭ１３０に格納されている。
【０１０７】
次いで、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１２８は、全てのトナー高さΔＨｔが対応する目標高さと等しければ、現在の画像形成条件をＲＡＭ１３２に格納し、濃度制御を終了させる。
【０１０８】
一方、ステップＳ１０７において、ＣＰＵ１２８は、全てのトナー高さΔＨｔが対応する目標高さと等しくなければ、画像形成条件を変更する（Ｓ１０８）。ステップＳ１０８において、ＣＰＵ１２８は、画像形成条件として露光装置３が照射する露光光の照射時間を変更することで、各濃度のパッチ画像のトナー高さΔＨｔを各目標高さと等しい値に制御する。露光装置３が照射する露光光の照射時間を変化させる方法として、露光装置３に入力される原稿の濃度に応じた信号（レーザ出力信号）を補正するルックアップテーブルの更新が知られている。ここで、ルックアップテーブルとは、原稿の濃度と同じ濃度の画像を形成するために露光装置３が照射する露光光の明滅のタイミングを補正するテーブルである。なお、ルックアップテーブルの更新は公知であるため詳細な説明を省略する。また、変更された画像形成条件はＲＡＭ１３２に格納される。
【０１０９】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ１０８により画像形成条件が変更されると、ステップＳ１００へ移行し、ＲＡＭ１３２に格納された画像形成条件を用いて再度１６個のパッチ画像７２０を形成させる。本実施形態では、ステップＳ１００からステップＳ１０８を繰り返すことにより、１６個のパッチ画像のトナー高さΔＨｔを目標高さとする画像形成条件が決定される。ステップＳ１００からステップＳ１０８において、ＣＰＵ１２８は、画像形成条件を決定するための決定手段として機能する。
【０１１０】
（第２の実施形態）
本実施形態の基本構成は第１の実施形態と同じであるので、第１の実施形態と同一もしくは実質的に同一なものについては同一の符号を付して詳しい説明を省略し、本実施形態について特徴的な部分について説明する。
【０１１１】
第１の実施形態では、フォトインタラプタ３０と反射シールを用いてパッチ画像が担持される中間転写ベルト７上の位置を特定する構成とした。これにより、各パッチ画像７２０が担持されている中間転写ベルト７上での高さの補正量Ｈｇを特定している。
【０１１２】
本実施形態では、中間転写ベルト７の回転方向における下地高さＨｏの変動を表す近似式を算出し、この近似式からパッチ画像が担持されている位置での補正量Ｈｇを特定し、パッチ表面高さＨｔと補正量Ｈｇとの差分からパッチ画像のトナー高さΔＨｔを求める。
【０１１３】
図９は、トナー高さセンサユニット２０により、回転する中間転写ベルト７から検知された下地高さＨｏのデータと、中間転写ベルト７のベルト膜厚による下地高さＨｏの変動を表す近似式の近似曲線Ｆである。縦軸を下地高さＨｏ、横軸をパッチ画像７２０が中間転写ベルト７に転写されてから経過する時間とした。なお、本実施形態では、経過する時間を、感光ドラム１上のパッチ画像が中間転写ベルト７に転写されてから経過する時間とした。また、経過する時間の起算は、この構成に限定されず、濃度制御を開始する信号がＣＰＵ１２８に入力されてから経過した時間としてもよい。
【０１１４】
下地高さＨｏの変動を表す近似式を求める場合、先ず、パッチ画像７２０が照射位置に到達する以前から、レーザ発振器２０１を発光させ、基準位置からの高さの測定を開始する。また、基準位置からの高さの測定は、パッチ画像７２０が照射位置を通過まで行う。これにより、経過する時間と基準位置からの高さのデータが検出される。このデータから、各パッチ画像７２０が担持される中間転写ベルト７の位置が照射位置に到達してから通過するまでの時間のデータを間引くことで、経過する時間と下地高さＨｏのデータが取得される。
【０１１５】
各パッチ画像７２０が担持される中間転写ベルト７の位置が照射位置に到達してから通過するまでの時間は、パッチ画像７２０が中間転写ベルト７に転写されてから、照射位置に到達してから照射位置を通過するまでの時間である。この時間は、中間転写ベルト７の移動速度と、各パッチ画像７２０が担持される中間転写ベルト７上の領域から一義的に決まる。
【０１１６】
このようにして求めた各パッチ画像７２０のデータを間引いたデータ（経過する時間と下地高さＨｏのデータ）から、公知の最小二乗法を用いて下地高さＨｏの変動を表す近似式を算出することができる。なお、下地高さＨｏの変動を表す近似式を算出する方法としては、この方法に限定されず、線形補間を用いて算出する構成としてもよい。
【０１１７】
次に、各パッチ画像７２０の補正量Ｈｇを算出する方法について述べる。
各パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔを算出する方法について述べる。各パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔは、各パッチ画像７２０の表面高さＨｔと各パッチ画像７２０の高さの補正量Ｈｇとの差分により算出することができる。
【０１１８】
先ず、前述の経過する時間と基準位置からの高さのデータから、経過する時間とパッチ表面高さＨｔのデータを抽出する。この経過する時間とパッチ表面高さＨｔのデータとは、各パッチ画像７２０が担持される中間転写ベルト７の位置が照射位置に到達しているときに測定される基準位置からの高さのデータに相当する。
【０１１９】
次いで、前述の方法で求めた下地高さＨｏの変動を表す近似式に、パッチ表面高さＨｔの測定を行った時間を代入する。これにより、各パッチ画像７２０から測定したパッチ表面高さＨｔに対応した補正量Ｈｇが算出される。
【０１２０】
次いで、経過する時間とパッチ表面高さＨｔのデータから、前述のパッチ表面高さＨｔに対応した補正量Ｈｇを減算することで、各パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔを算出することができる。
【０１２１】
次に、本実施形態の画像形成装置１００が実施する濃度制御を、図７のブロック図と図１０のフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、濃度制御は全色成分について実施されるが、説明を簡略化するため、以下の説明では１つの色成分だけについて説明し、他の色成分についてはこれと同様な制御がなされるものとする。
【０１２２】
先ず、ＣＰＵ１２８は、ＲＯＭ１３０に、又は、ＲＡＭ１３２に格納されている画像形成条件に従って中間転写ベルト７上に、１６個のパッチ画像７２０を形成させる（Ｓ２００）。
【０１２３】
次いで、ＣＰＵ１２８は、レーザ発振器２０１から光を照射し、ラインセンサ２０４で受光される反射光の受光位置から、予めＲＯＭ１３０に格納されている位置・高さ変換テーブルを参照することで、基準位置からの高さを求める。また、ＣＰＵ１２８は、ラインセンサ２０４で受光される反射光の受光位置を１０［ｍｓｅｃ］毎に求め、基準位置からの高さに変換する。
【０１２４】
次いで、ＣＰＵ１２８は、１６個のパッチ画像７２０が全て照射位置を通過したか否かを判定する（Ｓ２０２）。ここで、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０の中間転写ベルト７への転写が開始されてから、所定時間Ｔｆｉｎが経過したか否かを判定する。また、所定時間Ｔｆｉｎは前述の時間Ｔ１６より大きい値であれば、どのような値でもよい。
【０１２５】
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１２８は、１６個のパッチ画像７２０が照射位置を通過していなければ、ステップＳ１０１へ移行して、基準位置からの高さの検知を続行する。
【０１２６】
ステップＳ２０２において、ＣＰＵ１２８は、１６個のパッチ画像７２０が照射位置を通過した後、基準位置からの高さをパッチ表面高さＨｔと下地高さＨｏに識別する（Ｓ２０３）。ここで、ＣＰＵ１２８は、所定時間Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ１６が経過したときに求めた基準位置からの高さを、パッチ表面高さＨｔに識別する。また、ＣＰＵ１２８は、所定時間Ｔ１＋ΔＴ、Ｔ２＋ΔＴ、・・・、Ｔ１６＋ΔＴが経過したときに求めた基準位置からの高さを、下地高さＨｏに識別する。ここで、ΔＴは、パッチ画像が照射位置に到達してから、このパッチ画像と後続のパッチ画像との間に挟まれた中間転写ベルト７の領域が照射位置に到達するまでの時間である。
【０１２７】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ２０３で抽出した下地高さＨｏのデータから近似式を算出する（Ｓ２０４）。ここで、近似式は、パッチ画像７２０が照射位置に到達する以前の下地高さＨｏと、所定時間Ｔ１＋ΔＴ、Ｔ２＋ΔＴ、・・・、Ｔ１６＋ΔＴにおける下地高さＨｏとのデータから算出する。なお、ＣＰＵ１２８は、近似式を算出する算出部に相当する。
【０１２８】
次いで、ＣＰＵ１２８は、各パッチ画像が担持された位置における補正量Ｈｇを算出する（Ｓ２０５）。ここで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ２０４で求めた近似式に、所定時間Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ１６を代入し、このときの下地高さＨｏを補正量Ｈｇとして算出する。
【０１２９】
次いで、ＣＰＵ１２８は、各パッチ画像７２０のパッチ表面高さＨｔと、各パッチ画像７２０に対応する高さの補正量Ｈｇとの差分により、各パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔを算出する（Ｓ２０６）。ここで、各パッチ画像７２０のパッチ表面高さＨｔは、所定時間Ｔ１のときのパッチ表面高さＨｔが最初に転写されたパッチ画像に相当し、所定時間Ｔ２のときのパッチ表面高さＨｔが２番目に転写されたパッチ画像に相当する。つまり、所定時間Ｔｎのときのパッチ表面高さＨｔがｎ番目に転写されたパッチ画像に相当する。
【０１３０】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ２０６で算出した各パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔが、ＲＯＭ１３０に格納されている目標高さと等しいか否かを判定する（Ｓ２０７）。また、各パッチ画像に対応する目標高さはＲＯＭ１３０に格納されている。
【０１３１】
次いで、ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０のトナー高さΔＨｔが全て目標高さと等しければ、現在の画像形成条件をＲＡＭ１３２に格納し、濃度制御を終了させる。
【０１３２】
一方、ステップＳ２０７において、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像７２０全てのトナー高さΔＨｔが、対応する目標高さと等しくなければ、第１の実施形態と同様に、画像形成条件を変更する（Ｓ２０８）。
また、ステップＳ２０８において変更された画像形成条件はＲＡＭ１３２に格納される。
【０１３３】
次いで、ＣＰＵ１２８は、ステップＳ２０８により画像形成条件が変更されると、ステップＳ２００へ移行し、ＲＡＭ１３２に格納された画像形成条件を用いて再度１６個のパッチ画像７２０を形成させる。本実施形態では、ステップＳ２００からステップＳ２０８を繰り返すことにより、１６個のパッチ画像のトナー高さΔＨｔが目標高さとなるための画像形成条件が特定される。
【０１３４】
また、第１の実施形態と第２の実施形態では、中間転写ベルト７のトナー像を担持する面の反対側に回転体としての駆動ローラ１４が当接している。レーザ発振器２０１はこの駆動ローラ１４が反対側から当接している中間転写ベルト７に向けて測定光を照射する構成となっている。
【０１３５】
この駆動ローラ１４は、中間転写ベルト７に当接することで、この中間転写ベルト７のバタツキを抑制している。しかしながら、駆動ローラ１４が中間転写ベルト７に当接し、中間転写ベルト７と共に回転すると、駆動ローラ１４の偏心の影響で、下地高さＨｏが変動してしまう。つまり、中間転写ベルト７のバタツキを抑制するための回転体を設けた場合、中間転写ベルト７のベルト膜厚による変動と、回転体の偏心による変動を夫々補正しなければならない。
【０１３６】
そこで、中間転写ベルト７の周長の長さを駆動ローラ１４の外周の整数倍とすることで、中間転写ベルト７のベルト膜厚による高さの変動と、駆動ローラ１４の偏心の影響による高さの変動を補正する構成とすればよい。この構成とする場合、ＲＯＭ１３０には、駆動ローラ１４の偏心による高さの変動を含んだ中間転写ベルト７の下地高さＨｏのデータが、この中間転写ベルト７の１周分だけ格納されていればよい。ＲＯＭ１３０は記憶部として機能する。
【０１３７】
また、第１の実施形態と第２の実施形態では、所定時間Ｔ１、Ｔ２、・・・、Ｔ１６に検出される受光位置からパッチ表面高さＨｔを求める構成としている。しかしながら、１つのパッチ画像に対して複数回測定光を照射し、その度に反射光の受光位置を検出する構成としてもよい。この構成とすることで、１つのパッチ画像から複数のトナー高さΔＨｔが求めることができる。そのため、１つのパッチ画像におけるトナー高さΔＨｔを、このパッチ画像から求まる複数のトナー高さΔＨｔの平均とすることによって、より精度良くパッチ画像のトナー高さを求めることができる。
【０１３８】
また、第１の実施形態と第２の実施形態では、中間転写ベルト７上に形成された各パッチ画像が照射位置に到達する時間を用いて、この時間が経過したときに検出される受光位置をパッチ表面高さＨｔに識別する構成としている。しかしながら、各パッチ画像のパッチ表面高さＨｔを識別する方法は、この構成に限定されず、ラインセンサ２０４が受光する反射光の受光結果に基づき識別する構成としてもよい。
【０１３９】
この構成とする場合、ＣＰＵ１２８は、ラインセンサ２０４により受光される反射光の最大光強度が、予めＲＯＭ１３０に格納されている閾値以上であれば、パッチ画像からの反射光に識別し、閾値より小さければ、中間転写ベルト７からの反射光に識別する。次いで、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像からの反射光に識別したときの受光位置からパッチ表面高さＨｔを求め、中間転写ベルト７からの反射光に識別したときの受光位置から下地高さＨｏを求める構成とすればよい。なお、閾値は、中間転写ベルト７からの反射光の最大光強度よりも大きく、且つ、パッチ画像からの反射光の最大光強度以下となる値であればどのような値でもよい。
【０１４０】
また、他の方法として、ＣＰＵ１２８が、ラインセンサ２０４により受光される反射光の反射光量を予めＲＯＭ１３０に格納されている閾値と比較することで、パッチ表面高さＨｔと、下地高さＨｏとを識別する構成としてもよい。この構成とする場合、ＣＰＵ１２８は、ラインセンサ２０４の各受光素子で受光される光強度に応じた電圧の値を合計して、反射光量に相当する値を求める。次いで、ＣＰＵ１２８は、この反射光量に相当する値が予めＲＯＭ１３０に格納されている閾値以上であれば、パッチ画像からの反射光に識別し、閾値より小さければ、中間転写ベルト７からの反射光に識別する。次いで、ＣＰＵ１２８は、パッチ画像からの反射光に識別した反射光の受光位置からパッチ表面高さＨｔを求め、中間転写ベルト７からの反射光に識別した反射光の受光位置から下地高さＨｏを求める構成とすればよい。なお、閾値は、中間転写ベルト７からの反射光の反射光量に相当する値よりも大きく、且つ、パッチ画像からの反射光の反射光量に相当する値以下となる値であればどのような値でもよい。
【０１４１】
また、レーザ発振器２０１が照射する測定光に対する中間転写ベルト７の反射率が、パッチ画像のトナーの反射率よりも高い場合には、前述の閾値に基づく判定を逆にすればよい。
【０１４２】
また、第１の実施形態と第２の実施形態では、中間転写ベルト７の移動速度を一定とし、この移動速度と、フォトインタラプタ３０が反射シールを検出した時間とから、中間転写ベルト７の下地高さＨｏを検知する構成とした。しかし、中間転写ベルト７上に複数の反射シールを等間隔に設け、フォトインタラプタ３０が反射シールを検出するタイミングに同期してトナー高さセンサユニット２０が下地高さＨｏを検知する構成としてもよい。なお、フォトインタラプタ３０が反射シールを検出するタイミングで、パッチ画像と中間転写ベルト７が夫々に照射位置に到達するような構成とする。このような構成とすることにより、中間転写ベルト７の移動速度にムラが生じる場合であっても、このパッチ画像のトナー高さを検知することができる。
【０１４３】
また、第１の実施形態と第２の実施形態では、画像形成条件を変更する方法としてのルックアップテーブルを更新する構成としたが、この構成に限定されない。画像形成条件として、帯電器２が印加する帯電電圧や、感光ドラム１と各現像器４との間に印加される現像バイアス、感光ドラム１と一次転写ローラ５との間に印加される転写電圧などを所定量だけ変更する構成としてもよい。
【０１４４】
また、第１の実施形態と第２の実施形態では、像担持体としての中間転写ベルト７に形成されるパッチ画像に、レーザ発振器２０１から測定光を照射する構成としたが、像担持体としての感光ドラム１に形成されるパッチ画像に、測定光を照射する構成としてもよい。
【０１４５】
この構成とする場合、ＲＯＭ１３０には、感光ドラム１の１周分の下地高さＨｏが格納されていればよい。
【符号の説明】
【０１４６】
７  中間転写ベルト
１２８  ＣＰＵ
２０１  レーザ発振器
２０４  ラインセンサ
７１０  パッチ画像
７２０  パッチ画像
Ｈｏ  下地高さ
Ｈｔ  パッチ表面高さ
Ｈｇ  補正量
ΔＨｔ  トナー高さ
Ｐｏ  中間転写ベルトからの反射光の受光位置
Ｐｔ  パッチ画像からの反射光の受光位置
【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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