JP2004354624A - 粉体濃度制御方法・画像濃度制御方法・画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】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において、紙間にパターンを形成する場合でも常に安定した正確な付着量検知を行うことができるようにする。
【解決手段】検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータ（感度補正係数α、γ）をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶された感度補正係数α、γを呼び出してその演算処理に利用する。
【選択図】 図３５
【解決手段】検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータ（感度補正係数α、γ）をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶された感度補正係数α、γを呼び出してその演算処理に利用する。
【選択図】 図３５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー等の粉体の付着量検知に基づく粉体濃度制御方法、画像濃度制御方法、該画像濃度制御方法を実施可能な複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチ（以下、濃度パターン又は濃度検知用パターンともいう）を作成し、そのパッチ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）するようになっている。
また、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（目標ＩＤを得るための付着量）が狙いの値となるような画像濃度制御を行っている。
【０００３】
このような濃度検知用パッチ検出手段としては、発光素子（発光手段）としてＬＥＤを、受光素子（受光手段）としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型センサが一般的に知られている。
そのセンサ構成としては、▲１▼図２に示すように、正反射光のみを検出するタイプ（特開２００１−３２４８４０号公報等参照）、▲２▼図３に示すように、拡散反射光のみを検出するタイプ（特開平５−２４９７８７号公報、特許第３１５５５５５号公報等参照）、▲３▼図４に示すように、両者を検出するタイプ（特開２００１−１９４８４３号公報等参照）の３つのタイプがある。図２、図３、図４において、符号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは素子ホルダを、５１はＬＥＤを、５２は正反射受光素子を、５３は検知対象面を、５４は検知対象面上のトナーパッチを、５５は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。
近年においては、図５に示すように、発光側、受光側の光路にビームスプリッタを設けたタイプ（特許第２７２９９７６号公報、特開平１０−２２１９０２号公報、特開２００２−７２６１２号公報等参照）も多く用いられるようになってきた（▲４▼）。図５において、符号５６はＬＥＤを、５７、５８はビームスプリッタを、５９はＰ波光（正反射光）に対する受光手段としてのフォトダイオードを、６０はＳ波光（拡散反射光）に対する受光手段としてのフォトダイオードをそれぞれ示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９４８４３号公報
【特許文献２】
特許第２７２９９７６号公報
【特許文献３】
特開２００２−７２６１２号公報
【特許文献４】
特開２００１−２１５８５０号公報
【特許文献５】
特開２０００−３９７４６号公報
【特許文献６】
特開２０００−６６４６３号公報
【特許文献７】
特開２０００−２２７６９２号公報
【特許文献８】
特開２０００−２３１２５４号公報
【特許文献９】
特開２０００−２５０２８６号公報
【特許文献１０】
特開２０００−２７５１６７号公報
【特許文献１１】
特開２００１−３４０２７号公報
【特許文献１２】
特開２００１−２１５７６２号公報
【特許文献１３】
特開２００１−３１２１１５号公報
【特許文献１４】
特開２００２−４０７４６号公報
【特許文献１５】
特開平８−１２３１１０号公報
【特許文献１６】
特開平８−２１９９０号公報
【特許文献１７】
特開平８−２７１２３０号公報
【特許文献１８】
特開平９−７３２１５号公報
【特許文献１９】
特開平１０−２２１９０２号公報
【特許文献２０】
特開平１１−１７４７５３号公報
【特許文献２１】
特開平１１−２４９３７３号公報
【特許文献２２】
特許第２５７７３５４号公報
【特許文献２３】
特開平５−２４９７８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公開公報及び特許公報の多くがカラー画像形成装置に関するものであることが示す通り、カラー画像形成装置では画像濃度の変動が色味変動につながるために、画像濃度を安定させるべく、濃度検知用パターンの付着量を正確に検知し、濃度制御することが重要となる。
画像濃度制御の狙いは最大目標付着量が狙いの値となるように制御することであるため、高付着量域まで正確に検知できることが望ましい。
しかしながら、従来の検知手法では付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことは困難であった。
【０００６】
本発明は、トナー等の粉体の付着量検知において、付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことができ、且つ、連続出力動作時の検知動作に伴うダウンタイムの発生を抑制できる粉体濃度制御方法、画像濃度制御方法、該画像形成装置を実施可能な画像形成装置の提供を、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、検知対象面上に形成された粉体パターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、検知データに基づいて粉体濃度を制御する粉体濃度制御方法において、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる粉体の所定階調パターンを形成してこれに対する上記光学的検知手段による検知データ又はこれを基にした演算処理データを取得し、取得したデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。ここで、「データを呼び出して利用する」とは、少数パターンでの演算処理に呼び出したデータを用いることを意味する（以下、同じ）。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の粉体濃度制御方法において、上記少数パターンが１個のパターンであることとした。
【０００９】
請求項３記載の発明では、検知対象面上に形成されたトナーパターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、検知データに基づいて画像濃度を制御する画像濃度制御方法において、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを形成してこれに対する上記光学的検知手段による検知データ又はこれを基にした演算処理データを取得し、取得したデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１０】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンが１個のパターンであることとした。
【００１１】
請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像形成形成動作時の画像形成領域外に作成されることとした。
【００１２】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像が形成されるシート状記録媒体間に作成されることとした。
【００１３】
請求項７記載の発明では、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１４】
請求項８記載の発明では、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータであって、付着量に対して一義的に決まる値を求める過程で得られた係数値をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１５】
請求項９記載の発明では、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータであって、付着量そのものの値を求める過程で得られた係数値をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１６】
請求項１０記載の発明では、請求項７乃至９のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンが１個のパターンであることとした。
【００１７】
請求項１１記載の発明では、請求項７乃至１０のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像形成動作時の画像形成領域外に作成されることとした。
【００１８】
請求項１２記載の発明では、請求項１１記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像が形成されるシート状記録媒体間に作成されることとした。
【００１９】
請求項１３記載の発明では、請求項３乃至１２のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンの付着量は、濃度制御における最大付着量であることとした。
【００２０】
請求項１４記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記転写体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２１】
請求項１５記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２２】
請求項１６記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記中間転写体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２３】
請求項１７記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２４】
請求項１８記載の発明では、１つの像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記中間転写体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２５】
請求項１９記載の発明では、１つの像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２６】
請求項２０記載の発明では、請求項１４乃至１９のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、画像を形成するシート状記録媒体の給送枚数をカウントし、通算枚数が所定値に達したら所定階調パターンによる新たな検知動作を行い、メモリに記憶されているデータを更新する、という構成を採っている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図３７（図２、３、５を除く）に基づいて説明する。
まず、本実施形態における構成及び機能を説明する前に、本発明を具現化するに到った考察の経緯を説明する。
〔光学的検知手段の選定及びその機能についての考察〕
検知対象面としての転写ベルト上の濃度パターン検知にどのタイプのセンサを用いるかを考えた場合、▲１▼の正反射光のみのタイプでは高付着量域まで検知できないという欠点がある。▲２▼の拡散反射光のみのタイプでは、もし仮に転写ベルトが黒であった場合（多くの場合、転写ベルトには抵抗調整剤としてカーボンを用いるために黒である場合が多い）、黒トナーを検知できないといった致命的な欠点、及び転写ベルト地肌部での拡散反射光出力（以下、拡散光出力ともいう）はほぼゼロであるためにセンサ感度校正ができないという欠点がある。
このような問題に対処するために、▲３▼、▲４▼の両者併用タイプを用いて２つの受光センサの出力の差分を取ったり（特許第３１５５５５５号公報、特開２００１−１９４８４３号公報等参照）、または比を取る（特開平１０−２２１９０２号公報等参照）ことにより付着量を検知する手法が多く提案されるようになってきたものと思われる。
【００２８】
しかしながら、▲３▼、▲４▼の両者併用タイプを用いた従来の検知手法では、下記に述べる理由により、常に安定し且つ正確な付着量検知を行うことは難しいものと思われる。
（１）発光素子出力、受光素子出力のロットばらつきが考慮されていない。・・・（センサばらつき）
（２）発光素子出力、受光素子出力の温度特性、及び経時劣化が考慮されていない。・・・（センサの変動）
（３）検知対象面である転写ベルトの経時劣化による影響が考慮されていない。・・・（ベルトの変動）
この点について以下に詳述する。
【００２９】
（１）についての説明
センサの素子ばらつきがどのくらいあるのかを調べるために、ＬＥＤ（発光素子）、ＰＴｒ（フォトトランジスタ）をそれぞれ数ロット（１ロット＝１９７個）ずつ、以下の方法による出力測定により、ばらつき幅の評価を行った。
［発光素子側］
図２に示すセンサヘッドを用い、Ｖｃｃ＝５Ｖ、ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝１４．２ｍＡ、受光素子固定とした条件で、発光素子を順次入れ替えていき、ある基準板に光を照射した時の受光素子の光電流：ＩＬの測定を行い、発光出力の大小を判定。
［受光素子側］
図２に示すセンサヘッドを用い、Ｖｃｃ＝５Ｖ、ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝１４．２ｍＡ、発光素子固定とした条件で、受光素子を順次入れ替えていき、ある基準板に光を照射した時の受光素子の光電流：ＩＬの測定を行い、受光感度の大小を判定。測定結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
表１から、発光素子側では２倍弱、受光素子側では４倍弱の出力ばらつきがあることが判った。
素子ばらつきの大きさは、素子の種別（トップビュータイプ、サイドビュータイプ）、及び製造メーカにより異なると思われるが、少なくとも調整が必要となるレベルでのばらつきはどの素子を用いた場合でもあるはずである。
この点について、上記各従来技術においては何ら言及されていない。これは当然のことだという認識からであると思われるが、従来技術に記載されているような手法で正確な付着量検知を行うためには、センサ（素子）の出荷検査段階で厳密な出力調整が必要である。
【００３２】
そこでもし仮に調整がなかった場合にどうなるかについて、実験データを基にして予測した結果を以下に説明する。
図６は、図４に示すセンサを用いて、転写ベルト上のカラートナー付着量を測定した結果であり、横軸：付着量に対し、縦軸に正反射光出力電圧、及び拡散反射光出力電圧をプロットしたものである。
ここで、発光素子、正反射光受光素子、拡散反射光素子それぞれに素子ばらつきがあった場合でも、少なくとも正反射光出力については、ベルト地肌部にて出力が最大となる特性を持つことから、ベルト地肌部での出力がある値（この場合は３．０Ｖ）となるようにＬＥＤ電流を調整すれば、発光素子、正反射光受光素子ばらつきによる出力ばらつきを吸収することができるために、付着量に対するセンサ出力としてほぼ一義的な出力特性が得られる。
【００３３】
図６の大きな□印はＬＥＤ調整後の拡散光出力をプロットした点であるが、もし仮に受光素子ばらつきが２倍あったとして、拡散反射光出力の受光素子を受光感度が１／２のものに変えたとすると、そのときの拡散光出力は小さな□印で表す出力（Ｖｄ／２）となるため、それぞれの場合について正反射光（Ｖｒ）との差分をとると、図７に示す通り、付着量に対する出力関係が一義的には決まらない。これは、比をとった場合でも同様である。
また、図７に示すように、付着量ゼロの点では２条件の値が一致していて、高付着量域ではこれがずれている場合には、従来より知られている正反射光出力の正規化処理のような演算を行ったとしても決して一義的に決めることはできない。
以上より、「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との差分、あるいは比データを元に付着量変換を行う場合には、「正反射光出力」と「拡散反射光出力」の関係が常にある関係を満足する必要があり、そのためには例えばセンサの出荷検査段階で、ある基準板に対する正反射光出力と拡散反射光出力との関係を厳密に調整する等のばらつき補正が必要となる。
【００３４】
仮に上記従来技術に記載された手法が上に述べた通りの調整がなされた上での話であったとしても、やはり単に差分を取る、あるいは比を取るというだけでは、（２）、（３）に挙げた変動要因（センサの変動、ベルトの変動）により、正確な付着量検知ができない。
（３）についての説明
画像出力時、転写ベルトは常にシート状記録媒体としての転写紙と接触しているために、摩耗により経時的にベルト表面が荒れてきてしまう。また、白色剤が多く含まれる転写紙を連続的に通紙した場合には、経時的にベルト表面が白色化してきてしまう。
これについての実験結果を示す前に、正反射光出力、及び拡散反射光出力の状態変化要因について説明する。
正反射光出力とは、検知対象面で鏡面反射する光（入射角と反射角とが等しい）のことであり、検知対象面がつるつる（＝鏡面光沢度が高い）の場合、図８に示すように、照射された光６１は検知対象面５３で僅かに拡散されるのみで、殆どが正反射光６２として鏡面反射される。図８において、符号６３は正反射光感度を、６４は拡散反射光感度をそれぞれ分布領域的に示している。
【００３５】
図９に示すように、検知対象面５３に粉体としてのトナー６５が付着した場合、入射光６１はトナー６５で拡散されるために、正反射光６２が減少し、逆に拡散反射光６６が増加する。但し、拡散反射光６６が増加するというのは、トナー６５がカラートナーの場合であり、黒トナーである場合には、照射された光６１はほとんど吸収されてしまうために、拡散反射光６６はほとんど増加しない。
つまり、正反射光は検知対象物体の「表面性状特性（光沢度、表面粗さ等）の状態変化」により出力が変化し、拡散反射光出力は検知対象物体の「色特性（明度等）の状態変化」により出力が変化するという具合に、互いに全く独立した要因によって出力が変化するものなのである。
【００３６】
実験結果について説明する。図１に示す４連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置において、経時で転写ベルト表面が荒れた場合、及び白色化した場合を想定して、「鏡面光沢度（Ｇｓ）」と「明度（Ｌ＊）」が異なる３種類の転写ベルト上に１６階調パターンを作像し、これらパターンのセンサ検知出力の比較により経時変動した場合の結果の予測を行った。以下に実験の諸条件を示す。
＜転写ベルト（検知対象面）＞
黒色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝５７、 明度：Ｌ＊＝１０
茶色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝２７、 明度：Ｌ＊＝２５
灰色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝５、 明度：Ｌ＊＝１８
＜検知センサ（光学的検知手段）＞ 図４に示したセンサの詳細仕様
発光側
素子：ＧａＡｓ赤外発光ダイオード（ピーク発光波長：λｐ＝９５０ｎｍ）、トップビュータイプ
スポット径：φ１．０ｍｍ
受光側
素子：Ｓｉフォトトランジスタ（ピーク分光感度：λｐ＝８００ｎｍ）、トップビュータイプ
スポット径：
正反射光受光側：φ１．０ｍｍ
拡散反射光受光側：φ３．０ｍｍ
検出距離：５ｍｍ（センサ上部〜検知対象面までの距離）
ＬＥＤ電流：２５ｍＡ固定
＜線速＞
１２５ｍｍ／ｓｅｃ
＜サンプリング周波数＞
５００Ｓａｍｐｌｉｎｇ／ｓｅｃ（＝２ｍｓｅｃ毎）
注１：鏡面光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°で測定した値である。
注２：明度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源：Ｄ５０、視野角：２°で測定した値である。
【００３７】
図１０に黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を、図１１にカラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示す。
この実験ではセンサ側入力条件を固定（ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝２５ｍＡ固定）として行っているので、ベルト地肌部の影響が及ばない高付着量域（Ｍ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ２以上）では３種類のベルトで正反射光出力（電圧）が略一致するが、ベルト地肌部の影響を受ける低付着量域（Ｍ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ２以下）では一致しない。
この結果から判る通り、経時的に転写ベルトの鏡面光沢度が低下、すなわち表面粗さが悪化した場合、付着量がゼロのベルト地肌部が露出している低付着量域では矢印で示すように正反射光出力（電圧）が低下してしまうことが判る。
【００３８】
〔従来技術（タイプ▲１▼のセンサを用いた場合）の不具合についての考察〕
上記実験事実により、もし正反射出力のみしかもたないタイプ▲１▼のセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、カラー付着量検知において、付着量検知可能範囲が転写ベルトの光沢度低下に伴い経時的に狭くなってしまうということである。
その理由は、従来技術ではカラー付着量の付着量検知を以下のような付着量検知アルゴリズムで行うため、付着量に対するセンサ出力特性が図１１に示される変曲点（極小値）以上の付着量は検知できないからである。
＜従来の正反射光出力タイプの付着量変換式＞
図１１で、各ベルトの出力最小値を近似曲線の変曲点計算により求めると、経時的にベルトが劣化するに従い、検知可能な最大付着量が０．３６（５７）、０．３０（２７）、０．１７（５）という具合に狭くなっていることが判る。（ ）内は光沢度値を示す。付着量検知可能範囲は出力値と最小値となる付着量までである。
なお、黒トナー付着量検知については、単に出力ＳＮ比が低下するだけで、多少の検知精度の低下が生じるものの検知可能な最大付着量はほとんど変わることなく検知することができる。
【００３９】
次に、横軸：黒トナー付着量に対する拡散光出力特性を図１２に、横軸：カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を図１３に示す。
拡散反射光出力もベルト地肌部の影響を受けない高付着量域では３種類のベルトでは出力がほぼ一致するが、ベルト地肌部の明度変化の影響を受ける低付着量域では、明度変化の影響により出力が一致しない。
つまり、経時的に転写ベルトが白色化してきた場合、転写ベルト地肌部の拡散反射光出力が上昇することが判る。
【００４０】
〔従来技術（タイプ▲２▼のセンサを用いた場合）の不具合についての考察〕
上記実験事実により、拡散反射光出力のみしかもたないタイプ▲２▼のセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、まず第１に、検知対象面の経時的な特性変化を補正する手段を持たないこと、第２に、特には検知対象面が明度：Ｌ＊＜２０のような黒色であった場合において、センサ感度の校正を検知対象面で行えないこと、が挙げられる。
明度：Ｌ＊＜２０で感度校正ができなくなる理由は、地肌部からの拡散反射光出力がほぼゼロとなってしまうからである。
参考までに、本出願人が従来機に対して行っていたセンサの感度校正方法について述べると、工場にて画像形成装置に対しセンサを取り付けた後、ある白色基準板に対するセンサ出力がある値となるようにセンサ発光側ＬＥＤ電流調整を行っていた。ただ、このようにすれば初期的には調整できたとしても、センサの温度特性、経時のＬＥＤ劣化等による感度変化に対する補正手段を持たないために、経時品質に対する確かなる保証が得られない。
【００４１】
図１４に鏡面光沢度と正反射光出力との相関について調べた結果を、図１５に明度と拡散反射光出力との相関について調べた結果を示す。
図１４は、「光沢度」と「明度」とがそれぞれ異なる４２種類の転写ベルトを、図４に示した反射型フォトセンサを用いて、ＬＥＤ電流：２０ｍＡ固定としたときの正反射光出力を横軸：６０°光沢度に対してプロットしたものである。
横軸の光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°で測定した値である。
図９に示すように、正反射光出力には拡散反射光成分が含まれるため、結果を明度の範囲毎にソートすれば、正反射光出力電圧は光沢度にほぼ直線的に比例する関係が得られることが判る。
このように直線的な比例関係が得られるのは、鏡面光沢度に対しては正に正反射光そのものを測定している関係にあるからである。（ＪＩＳＺ８７４１ 鏡面光沢度−測定方法を参照）
【００４２】
図１５は、これと同時に測定した拡散反射光出力を、横軸：ベルトの明度に対してプロットしたグラフである。図１５において［−］は単位が無いことを意味する。
横軸の明度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源：Ｄ５０、視野角：２°で測定した値である。
両者の関係は光源、測定角度等の違いがあるために直線的な関係とはならないが、光沢度の影響を受けることなく、ほぼ同一カーブ上にプロットされることから、拡散反射光出力は正反射光出力に対し独立であることが判る。
【００４３】
経時で転写ベルト表面が荒れてきてベルト地肌部の正反射光出力が低下した場合、または白色化して地肌部の拡散反射光出力が増加した場合、もしくはこれら２つが同時に進行した場合、これらのいずれにおいても「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との関係は崩れてしまうために、単に２出力の差分を取る、もしくは比を取るだけでは出力を初期状態と同じにはできない。
故に、これに基づいて付着量変換を行っても、決して初期と同じ結果を得ることはできない。また、付着量変換までせず、この結果を直接濃度制御にフィードバックしても、初期とずれた結果となるだけである。
【００４４】
そこで、ベルト光沢度低下により正反射光出力が低下した場合、その分ＬＥＤ電流を上げて補正することが考えられるが、例えば、ベルト地肌部の正反射光出力が初期値となるような調整を行えば、少なくともベルト地肌部だけは初期値と同じとなるが、図１６に示す通り、カラートナーの場合、付着量全域に亘って出力が上がってしまう。
それのみならず、拡散反射光出力電圧も受光光量の増加に伴い出力が上昇するため、その結果として得られる差分出力は、図１７に示されるように、低着量域ではなんとか初期と合わせられても、高付着量域ではずれが生じるため、やはり初期と同じ結果を得ることはできない。これは、差分出力ではなく、比を取った場合でも同じことである。
【００４５】
（２）についての説明
上記のような経時変動が全くなかったとしても、周囲温度の上昇により半導体である発光素子、受光素子の出力特性に変化が生じた場合には、やはり同様にして初期に定めた状態とは出力結果が異なってしまう。
【００４６】
以上説明したように、これまで挙げてきた高付着量域における付着量検知、特にはカラー画像形成装置で多く用いられている黒ベルト上での高付着量域までのトナー付着量検知に対する解決手段として提案された従来技術に示される手法では、（ａ）階調パターン検知技術を使いこなすためには、これに用いる濃度検知センサの２出力が予め厳密に調整されていること、すなわち出荷検査段階で非常に厳密な調整を必要としていることを大前提としていると思われ、（ｂ）濃度検知センサの経時、環境変動に対する対処がなく、（ｃ）検知対象面（転写ベルト）の経時変動に対する対処がないことを考慮すれば、階調パターンの検知において未だ技術的には課題が山積しているといえる。
つまり、如何にして拡散反射光出力の感度調整ができない黒ベルト上で、（ａ）センサロットばらつきによる出力ばらつき、（ｂ）濃度検知センサの経時、環境変動、（ｃ）検知対象面（転写ベルト）の経時変動の何れの要因にも左右されず、常に安定した高付着量域のトナー付着量検知を如何に行うかが解決すべき技術課題として浮かび上がってくる。
また、上記課題解決策が常に時間を要するものであれば、画像出力を連続して行う場合（紙間距離が狭い場合）には検知動作によるダウンタイムを招き、折角の対策が意味をなさなくなる。この観点から、上記課題解決策を如何に効率的に行い、リピート濃度安定性（画質均一性）を実現するかも重要な課題となる。
【００４７】
本発明は、従来技術において潜んでいた上記課題を解決すべくなされたものであって、
（１）センサ側（ハードウエア側）での「正反射光出力」と「拡散反射光力」との出力関係の厳密な調整を不要とし、すなわち、出荷段階での自由度を大きくして製造コストの低減に寄与し、
（２）上記３つの要因の存在に拘わらずソフトウエア側の特徴によって自動補正可能とし、階調パターンの検知の高精度化を実現しようとするものである。
同時に、画像出力動作時、リピート濃度安定性の高い画像濃度制御方法を実現しようとするものである。
本発明の上記狙いは、以下に説明する本発明に係る付着量変換アルゴリズム、及びそれを用いた画像形成装置にて達成される。
具体的には、階調パターンを▲３▼、▲４▼のタイプである「正反射光出力」、「拡散反射光出力」の２出力を持つ反射型光センサにて読み取り、正反射光による付着量検知が可能な付着量域で、この２つの出力を付着量に対して線形関係を持つ値に変換し、付着量に対し一義的な関係が得られる正反射光出力の変換値を基に、拡散反射光出力変換値の感度補正を行うことにより、拡散反射光出力についても付着量に対して一義的に決まる値に変換するアルゴリズムにより達成される。
さらに具体的には、アルゴリズムにおいて計算値（演算値）として得られる２つの感度補正係数α、γを画像形成装置の記憶手段（メモリ）に記憶しておき、この補正係数値を、画像形成時に紙間に作像される所定階調パターンより数の少ない少数パターン（最小の場合１個）の計算に用い、所定階調パターンを作像することなくその濃度制御の精度を少数パターンにおいても維持するものである。
【００４８】
以下、本発明の第１の実施形態を具体的構成に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態における画像形成装置としての且つ粉体付着量検出装置としての４連タンデム直接転写方式のカラーレーザプリンタの概略構成を説明する。
カラーレーザプリンタは、１つの手差しトレイ３６、２つの給紙カセット３４（第１給紙トレイ）、３４（第２給紙トレイ）の３つの給紙トレイを有しており、手差しトレイ３６より給紙されたシート状記録媒体としての図示しない転写紙は給紙コロ３７により最上のものから順に１枚ずつ分離され、レジストローラ対２３へ向けて搬送される。第１給紙トレイ３４又は第２給紙トレイ３４から給紙された転写紙は、給紙コロ３５により最上のものから順に１枚ずつ分離され、搬送ローラ対３９を介してレジストローラ対２３へ向けて搬送される。
給紙された転写紙は、レジストローラ対２３で一旦停止され、スキューを修正された後、後述する最上流に位置する感光体ドラム１４Ｙ上に形成された画像の先端と転写紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで、図示しないレジストクラッチのオン制御によるレジストローラ対２３の回転動作により転写ベルト１８へ向けて搬送される。
転写紙は、転写ベルト１８とこれに当接した紙吸着ローラ４１とで構成される紙吸着ニップを通過する際、紙吸着ローラ４１に印加されるバイアスにより転写ベルト１８に静電力で吸着され、プロセス線速１２５ｍｍ／ｓｅｃにて搬送される。
【００４９】
転写ベルト１８に吸着された転写紙には、転写ベルト１８を挟んで各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙと対向した位置に配置された転写ブラシ２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙにトナーの帯電極性（マイナス）と逆極性の転写バイアス（プラス）が印加されることにより、各感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙに作像された各色のトナー像がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の順で転写される。
各色の転写工程を経た転写紙は、下流側の駆動ローラ１９部位で転写ベルト１８から曲率分離され、定着装置２４へ搬送される。定着装置２４における定着ベルト２５と加圧ローラ２６により構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が熱と圧力により転写紙に定着される。定着がなされた転写紙は、片面印刷モードの場合には、装置本体上面に形成されたＦＤ（フェイスダウン）トレイ３０へと排出される。
予め両面印刷モードが選択されている場合には、定着装置２４を出た転写紙は、図示しない反転ユニットへ送られ、該ユニットにて表裏を反転されてから転写ユニット下部に位置する両面搬送ユニット３３に搬送される。転写紙は該両面搬送ユニット３３から再給紙され、搬送ローラ対３９を経てレジストローラ対２３へ搬送される。以降は、片面印刷モード時と同様の動作を経て定着装置２４を通過し、ＦＤトレイ３０へと排出される。
【００５０】
次に、上記カラーレーザプリンタの画像形成部における構成及び作像動作を詳細に説明する。
画像形成部は、各色共に同様の構成及び動作を有しているのでイエロー画像を形成する構成及び動作を代表して説明し、その他については各色に対応する符号を付して説明を省略する。
転写紙搬送方向の最上流側に位置する感光体ドラム１４Ｙの周囲には、帯電ローラ４２Ｙ、クリーニング手段４３Ｙを有する作像ユニット１２Ｙと、現像ユニット１３Ｙ、光書き込みユニット１６等が設けられている。
画像形成時、感光体ドラム１４Ｙは図示しないメインモータにより時計回り方向に回転駆動され、帯電ローラ４２Ｙに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が略−５０ｖの基準電位となる。
【００５１】
次に、感光体ドラム１４Ｙは、帯電ローラ４２ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアス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、その表面電位がほぼ−５００ｖ〜−７００ｖ（目標帯電電位はプロセス制御部により決定される）に帯電される。
プリント画像として図示しないコントローラ部より送られてきたデジタル画像情報は、各色毎の２値化されたＬＤ発光信号に変換され、シリンダレンズ、ポリゴンモータ、ｆθレンズ、第１〜第３ミラー、及びＷＴＬレンズ等を有する光書き込みユニット１６により感光体ドラム１４Ｙ上に露光光１６Ｙが照射される。
照射された部分のドラム表面電位が略−５０ｖとなり、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００５２】
感光体ドラム１４Ｙ上のイエロー画像情報に対応した静電潜像は、現像ユニット１３Ｙにより可視像化される。現像ユニット１３Ｙの現像スリーブ４４ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣ（−３００〜−５００ｖ）が印加されることにより、書き込みにより電位が低下した画像部分にのみトナー（Ｑ／Ｍ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が現像され、トナー像が形成される。
作像された各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ上のトナー画像は、転写ベルト１８上に吸着された転写紙上に上記転写バイアスにより転写される。
【００５３】
なお、本実施形態におけるカラーレーザプリンタでは、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するために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。
このプロコン動作の流れは図３０に示す通りである。図１８に示す所定階調パターン（＝濃度検知用パターン、以下Ｐパターンと略す）７０を、各色毎に帯電バイアス、現像バイアスを適当なタイミングで順次切り替えることにより転写ベルト１８上に作像し（ＳＴＥＰ２）、これらＰパターンの出力電圧を、駆動ローラ１９の近傍における転写ベルト１８の外部に配置された濃度検知センサ（以下Ｐセンサと略す）４０により検知し（ＳＴＥＰ３）、その出力電圧を本発明の付着量変換アルゴリズム（粉体付着量変換方法）により付着量変換して（ＳＴＥＰ４〜５）、現在の現像能力を表す（現像γ、現像開始電圧Ｖｋ）の算出を行い（ＳＴＥＰ６）、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更を行い（ＳＴＥＰ７）、計算値（現像γ、現像開始電圧Ｖｋ、感度補正係数α、γ）を図示しない制御手段（カラーレーザプリンタのメインコントローラが兼ねることができる）のメモリに保存する（ＳＴＥＰ８）ような処理を行っている。
ここで、所定階調パターンとは、所定数のパッチ数を有する通常の濃度検知用パターンを意味する。以下、単に階調パターンともいう。
【００５４】
Ｐセンサの構成は、図４に示す通りのものであり、またその諸元については既述した通りである。
ここでは受光素子としてＰＴｒ（フォトトランジスタ）を用いたが、ＰＤ（フォトダイオード）などの受光素子を用いても良い。
【００５５】
以下に、先に示した図１０〜図１３の実験結果を基に、本発明（本実施形態）における付着量変換アルゴリズムの説明、すなわち、図３０の制御フローにおけるＳＴＥＰ４以降の処理を、図３４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。このアルゴリズムでは、以下の手順に従い、拡散反射光出力を付着量値に変換している。
（１）階調パターンの正反射光出力、拡散反射光出力をサンプリング（図１１、図１３参照）し、
（２）正反射光出力を［正反射光成分］と［拡散反射光成分］とに成分分解することにより、［正反射光成分］のみを抽出し（図２３参照）、
（３）拡散反射光出力から［ベルト地肌部からの拡散反射光成分］を除去することにより、［トナーからの拡散光成分］を抽出し（図２５参照）、
（４）（２）、（３）により求めた互いに独立する（交差する）２つの出力変換値の付着量に対する１次線形関係を利用し、正反射光による付着量検知が可能な付着量範囲（低付着量域）において、ある正反射光出力変換値（または付着量）の拡散反射光出力変換値がある値となるように、拡散反射光出力変換値を感度補正することにより、付着量に対する拡散反射光出力（補正値）を一義的に定め（図２９参照）、
（５）予め求めた「付着量」と「拡散反射光出力補正値」の関係から、付着量変換処理を行っている（図３０参照）。
【００５６】
（１）〜（５）について、以下に順を追って説明する。
（１）についての説明
図１１、図１３は、転写ベルト１８に作像した図１８に示す濃度検知用のＰパターン７０を、図４に示すＰセンサ４０により検出した「正反射光出力電圧」及び「拡散反射光出力電圧」を電子天秤により精密に測定したカラートナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］に対しプロットしたものである。階調パターン７０はベルト移動方向上流側がトナーの付着量が多くなる。
転写ベルト１８としては、上述のように、鏡面光沢度、明度がそれぞれ異なる３種類のものを用いている。
【００５７】
（２）についての説明
ここで、図１０に示した黒トナー付着量に対する正反射光出力特性と、図１１に示したカラートナー付着量に対する正反射光出力特性とを比較すると、図１１では正反射光出力がある付着量（この場合には０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）以上で単調減少から単調増加に転じているのが判るが、これは図１９、図２０に示す通り、正反射光として正反射光受光素子５２で受光される光には、純粋な［正反射光成分］に加え、［ベルト面からの拡散反射光成分］、［トナー層からの拡散反射光成分］が含まれているからである。図１９（ｂ）において、符号５４はシアンのベタ部を示す。
ＬＥＤ５１からの照射光が、図１９に示す通り、検知対象面で均等拡散していることを考えると、正反射光受光素子５２に受光される拡散反射光成分と拡散光受光素子５５に入る拡散反射光との間にはｎ倍の関係が成り立つはずである。
ここで用いたｎ倍の値は、各受光素子５２、５５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。
【００５８】
実際の出力は各受光素子５２、５５に入った反射光が回路内でＯＰアンプでＩ−Ｖ変換された後、電圧として出力されるので、両者の出力関係には各出力のＯＰアンプのゲインの違いも積算され、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。
ここで、係数αをどう求めるかについて考えてみると、Ｂｋトナーについては拡散反射成分がほぼゼロに等しいほど小さいので、図１０に示されるＢｋの正反射光出力特性がカラートナーの拡散反射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。
図１０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、あるいは僅かにプラスの値となり、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Ｐパターン毎に正反射光出力と拡散反射光出力の比の最小値を求め、この比の最小値を拡散反射光出力に乗じて、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出力特性を取り出すことができるはずである。
【００５９】
以下に、図１１に示した茶色ベルト（Ｇｓ＝２７、Ｌ＊＝２５）の出力結果を基に処理フローについて説明する。なお、以下説明中の記号（略号）の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルト１８の地肌部の出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部の出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ５１のオフ時の出力電圧）
＿ｒｅｇ．・・・正反射光出力（Ｒｅｇｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
＿ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略、ＪＩＳＺ８１０５ 色に関する用語参照）
［ｎ］ ・・・要素数：ｎの配列変数
（ＳＴＥＰ４−１）：データサンプリング：ΔＶｓｐ、ΔＶｓｇの算出（図２１、図２２参照）
まず、はじめに、正反射光出力、拡散反射光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。
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の変化による増分」のみで表したいためである。
【００６０】
【数１】
【００６１】
但し、ＬＥＤ５１オフ時の各オフセット電圧値（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ．：０．０６２１Ｖ、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ．：０．０６３５Ｖ）が本実施形態のように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、このような差分処理は不要となる。
【００６２】
（ＳＴＥＰ４−２）：感度補正係数αの算出（図２２参照）
ＳＴＥＰ４−１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、ＳＴＥＰ４−３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散反射光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）に乗ずる係数αの算出を行う。
【００６３】
【数２】
【００６４】
このように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、かつ正の値となることが予め判っているからである。
（ＳＴＥＰ４−３）：正反射光の成分分解（図２３参照）
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
【００６５】
【数３】
【００６６】
このように成分分解すると、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。
この処理により、図２３に示す通り、正反射光出力が［正反射光成分］と［拡散反射光成分］に成分分解される。
（ＳＴＥＰ４−４）：正反射光出力＿正反射成分の正規化（図２４参照）
次に、３種類のベルトの地肌部の正反射光出力の違いを補正するために、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、０〜１までの正規化値へ変換する。
【００６７】
【数４】
【００６８】
図２４には、図１１に示した３種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
このように、正反射光を成分分解することにより、正反射光成分のみを抽出し、これを正規化値に変換することにより、正反射光成分と付着量との関係を一義的に求めることができる。なお、この値はベルト地肌部の露出率を表しており、付着量ゼロ〜１層形成までの付着量範囲においては、この正規化値（＝ベルト地肌部の露出率）は付着量に対して１次線形の関係にある。
もし仮に、Ｍ／Ａ＝０〜０．４ｍｇ／ｃｍ２までの低付着量域のトナー付着量を求めたいのであれば、図２３に示すような付着量と正規化値との関係を、予め数式あるいはテーブルデータとして実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいはテーブル参照することにより付着量変換が可能となる。
【００６９】
ここで従来技術との比較してみる。特開２００１−２１５８５０号公報の請求項４では、正反射光＋（乱反射光−乱反射光出力ｍｉｎ）×所定係数が示されており、明細書中の実施例には、補正後出力が１次相関関係となるように所定係数を「−６」とするとの記載があるが、このような形である所定係数を乗ずるのは、前述の通り、光学的検知手段の特性ばらつきを考慮されていない点で実際上意味がないといえる。
これに対し、本実施形態においては、所定係数として正反射光及び拡散反射光のセンサ出力を基に計算される係数を乗じているため、光学的検知手段の特性ばらつきが考慮された高精度の検知を行うことができる。
【００７０】
（３）についての説明
次に、［拡散反射光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分］を除去する処理について説明する。
本実施形態における付着量変換アルゴリズムで最終的に求めたいのは、トナー付着量に対する拡散反射光出力との一義的な関係である。
しかしながら、図２０に示す通り、拡散反射光受光素子５５に入る光にはトナー層からの拡散反射光に加え、ベルト地肌部からの拡散反射光（ノイズ成分）が含まれているために、元出力からこの成分を除去する必要がある。
図２０において、正反射成分の「地肌部出力」と「パターン部出力」との比は、付着量に対し一義的に決まる（付着量検出可能範囲：０〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）。
また、トナー層からの拡散反射成分において、検知対象面への照射光が一定であれば、付着量に対する関係は一義的に決まる（付着量検出可能範囲：０〜１・０ｍｇ／ｃｍ２）。
ＳＴＥＰ４−４の続きとして、図１３に示した茶色ベルト（Ｇｓ＝２７、Ｌ＊＝２５）の出力結果を基に処理フローについて説明する。
図１３の結果が示す通り、ベルト地肌部からの拡散反射光出力は、トナーが付着していないベルト地肌部で最大となり、トナーが付着するに従い、徐々にその成分は減少する。
ベルト地肌部からダイレクトに拡散反射光受光素子５５に入る光による拡散反射光出力電圧増分の付着量との関係は、転写ベルト１８の露出比率、すなわち先に求めた正反射光出力の正反射成分の正規化値（図２４参照）に比例するために、［拡散反射光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分］を除去する処理は以下の通りとなる。
（ＳＴＥＰ４−５）：拡散光出力の地肌部変動補正（図２５参照）
【００７１】
【数５】
【００７２】
結果を図２６に示す。このような補正処理を行うことにより、転写ベルト１８の地肌部の影響を除くことができる。従って、正反射光出力が感度を持つ低付着量域の［拡散反射光出力］から、［ベルト地肌部から直接反射される拡散反射光成分］を除去することができる。
このような処理を行うことにより、付着量ゼロ〜１層形成までの付着量範囲における補正後の拡散反射光出力は、原点を通り付着量に対し１次線形関係のある値へと変換される。
【００７３】
ここで、拡散反射光についての補足説明をする。正反射光は検知対象面の表面で反射される光であるために、図２４に示す通り、検知対象面がトナーに１００％覆われてしまうとそれ以上の付着量領域では出力がほぼ変化しなくなり、正規化変換値がほぼゼロになる。
これに対し、拡散反射光は、ＬＥＤ５１より照射されてトナー層内部まで入り込んだ光が多重反射される光であるため、図１３に示す通り、トナー層が１００％以上覆われた高付着量領域でもセンサ出力は単調増加する特性を持つ。
よって、ベルト地肌部から反射されてくる光も、図２６に示す通り、ベルト地肌部から直接反射される１次成分と、トナー層を透過して反射されてくる２次、３次成分とがある。
本実施形態では、ＳＴＥＰ４−５において１次成分のみの補正しかしていないが、この補正のみでも少なくとも感度補正を行う低付着量域に限ってはほぼ正確にベルト地肌部の影響を除去できており、２次、３次成分は１次成分に比して十分に小さいものであるから、１次成分のみの補正でも実用上十分な精度を得ることができる。
【００７４】
（４）についての説明
以上の処理により、正反射光出力が感度を持つ低付着量域において、（２）で、正反射光よりトナー付着量との関係が一義的に表せる［正反射光成分］のみを抽出し、（３）で、拡散反射光から、［ベルト地肌部から直接反射されてくる拡散反射光成分］を除去することができたので、これらを基に拡散反射光出力の感度補正を行う。
ここで、感度補正を行う理由は、先に述べた通り、以下に対する補正を行うためである。
（１）発光素子出力及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
（２）発光素子出力及び受光素子出力の温度特性及び経時劣化特性に対する補正この処理における最大のポイントは、トナー層が１層までしか形成されていない低付着量域においては、
▲１▼正反射光出力（正反射成分）の正規化値、すなわち、転写ベルト地肌部の露出率はトナー付着量に対し、１次線形関係にある。
▲２▼［トナー層からの拡散反射成分］は、トナー付着量に対し原点を通る１次線形関係にある。
という正反射光、拡散反射光の２つの補正後出力がともにトナー付着量に対し１次の関係にあることを利用して、拡散反射光出力の感度補正を行う点である。
この感度補正のやり方は幾つかの方法が考えられるが、ここでは実施例として２つの方法について説明する。
【００７５】
（ＳＴＥＰ４−６）：拡散反射光出力の感度補正（図２５参照）
＜第１の方法による処理式＞
図２７に示すように「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から、拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように、補正を行う。
ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは、図２７に示す直線の傾きであり、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値（ここでは０．３のとき１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出し、補正する。
（１）直線の傾きを最小二乗法により求める。
【００７６】
【数６】
【００７７】
本実施例においては、計算に用いるｘの範囲の下限値を０．０６としたが、この下限値はｘ、ｙとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、上限値は、正規化値が０〜１までの値であることから１とした。
（２）こうして求められた感度から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを求める。
【００７８】
【数７】
【００７９】
（３）ＳＴＥＰ４−５で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。
【００８０】
【数８】
【００８１】
＜第２の方法による処理式＞
図２４で求められた付着量（測定値）と正反射光（正反射成分）の正規化値との関係から求められた逆変換式、または変換テーブル参照により、「正反射光（正反射成分）の正規化値」を付着量（変換値）に変換し、この付着量（変換値）に対して地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように補正を行う。
先の第１の方法との相違点は、横軸を「正反射光（正反射成分）の正規化値」から「付着量（変換値）」に変更したことである。ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは図２８に示す直線の傾きであり、ある付着量（変換値）の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値（ここでは０．１７５のとき１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出して補正する。
（１）直線の傾きを最小二乗法により求める。
【００８２】
【数９】
【００８３】
本実施形態においては、計算に用いるｘの範囲の上限値を０．３としたが、この上限値はｘ、ｙとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、下限値は付着量の下限値が０である事から０とした。
（２）こうして求められた感度から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを求める。
【００８４】
【数１０】
【００８５】
（３）ＳＴＥＰ４−５で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。
【００８６】
【数１１】
【００８７】
図２９には、３種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
ここで、補正前の拡散反射光出力電圧は図１３に示される通りであるため、以上の処理により、本発明の目的である、
（１）発光素子出力、及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
（２）発光素子出力、及び受光素子出力の温度特性、及び経時劣化特性に対する補正
が十分にできていることが確認できた。以上が、図３０のＳＴＥＰ４での演算処理（拡散反射光出力の付着量変換アルゴ処理）となる。
【００８８】
図３０の次のＳＴＥＰ５では、ＳＴＥＰ４により得られたトナー付着量に対して一義的に表される感度補正後の拡散反射光出力を、付着量変換ＬＵＴ（ルックアップテーブル）、又は逆変換式により付着量に変換する。
ＳＴＥＰ６では、ＳＴＥＰ５で得られた付着量変換値を、図３１に示すように、各階調パターン作像時の現像ポテンシャル（＝現像ローラ部電位−露光部電位）に対しプロットして得られる直線より、現像γ（直線の傾き）、現像開始電圧（Ｘ切片）の計算を行い、最大ベタ部制御付着量目標値（本実施例ではＭ／Ａ＝０．４５ｍｇ／ｃｍ２）が狙いの値となるような現像バイアスの算出を行う。（現像バイアス＝現像ポテンシャル−露光部電位＝−０．２２１−０．０５＝−０．２７１Ｋｖ）
【００８９】
最後に、以上の計算により、図３４のＳＴＥＰ４−２で求められた感度補正係数α、ＳＴＥＰ４−６で求められた感度補正係数γ、及び図３０のＳＴＥＰ６で算出した現像γ、及び現像開始電圧ＶｋをメモリとしてのＮＶ−ＲＡＭに保存し、処理動作を終了する。
以上で述べてきた処理フローが、画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に実行されるプロセスコントロール動作フローとなる。
このような付着量変換アルゴリズムを用いることにより、
１．センサ側（ハードウエア側）での「正反射光出力」と「拡散光出力」との出力関係の厳密な調整を不要とし、
２．黒色の転写ベルト上においても、
３．また転写ベルト、及び濃度検知センサの経時、環境変動があったとしても、それらも自動補正可能な付着量変換が可能となる。
【００９０】
しかしながら、上記アルゴリズムを実施しようとする場合、付着量変換に用いられる感度補正係数α、γは、階調パターンを作像しなければ求めることができない。つまり、転写ベルト、及び濃度検知センサの経時、環境変動に対する自動補正を可能ならしめる感度補正係数値を得るには、階調パターンを作成することが前提要件となり、付着量パターンを少なくせざるを得ない紙間プロコン動作では精度の高い付着量変換計算ができないことになる。
換言すれば、画像出力を連続して大量に行う場合、階調パターンの作成によるダウンタイムを来たし（画像出力時のリピート性の低下）、上記アルゴリズムによる上述した濃度制御の特性を活かすことができない。
【００９１】
ここで、計算により求められた感度補正係数α、及びγが何かについて改めて考えてみると、感度補正係数αは、上述した通り、正反射光受光素子に入る正反射光出力の拡散反射成分と拡散反射光受光素子に入る拡散反射成分との比であり、この値は、各受光素子の受光径、及び配置等の光学的レイアウト、及び各出力の回路内におけるＯＰアンプゲイン等の違いによって決まる値である。
感度補正係数γは、上述した通り、拡散反射光出力の出力感度そのものであり、この値は、主に拡散反射光受光素子の出力ばらつき、及び発光素子側の発光光量によって決まる値である。
【００９２】
参考までに、これを実際に確認するために、ある時期に製造したセンサ１３０個より、出荷検査データより判断される上限・下限品、及び中心品の計２０個を抽出し、これらのセンサを順次、図１に示すカラーレーザプリンタに取り付け、プロコン動作を実行した時に得られた感度補正係数α、γと、出荷検査データにおけるセンサ感度値との相関を調べた結果を、それぞれ図３２（出荷検査データの感度値と感度補正係数αとの相関）、図３３（出荷検査データの感度値と感度補正係数γとの相関）に示す。これらは出荷検査、実機ともにＶｓｇ＿ｒｅｇ．＝４．０ＶとなるようにＬＥＤ調整をしたときの値である。
この２つのグラフにおける両者の相関から、付着量変換アルゴ処理によって求めている感度補正係数は、センサの感度そのものであることが判る。
【００９３】
そのために、非常に長期に亘ってはセンサの受発光素子の劣化により変動する可能性があり、また環境変動に対しても素子の温度特性により変動する可能性のある値であるといえる。しかしながら、実際には、図３６（感度補正係数αの通紙枚数における変動実験値）、図３７（感度補正係数γの通紙枚数における変動実験値）から明らかなように、通紙枚数が６０００枚レベルでも殆ど変動は見られない。
この点に着目すれば、連続通紙中の紙間のように、Ｐパターンを作成できる領域が狭いエリア（画像形成領域外）に１つしかパターンを作成できなかったとしても、前回階調パターンで実行した結果得られた感度補正係数α、γ値をＮＶ−ＲＡＭ領域に記憶しておけば、これを用いることにより実際に階調パターンを作成することなく小数パターンでの付着量検知演算ができることになる。
【００９４】
図３４には先に説明した画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に実行されるプロコン動作時における付着量変換処理フローを、図３５には紙間プロコン時における付着量変換処理フローを示す。
図３５のフローに示すように、前のプロコン実行結果の（付着量算出に必要な）感度補正係数α、及びγの計算値をメモリから呼び出して紙間プロコンの計算に用いれば、パッチ数を１つとした場合でも階調パターンを作成した場合と同様の正確な付着量変換ができ、且つ、通紙時における紙間のようなエンジン制御側の処理が非常に多く、ＣＰＵ負荷をあまり掛けられない場合のＣＰＵ負荷低減にも寄与できる。
【００９５】
図３６、３７に示したように、感度補正係数α、γは通紙枚数が６０００枚レベルでも殆ど変動は見られないが、非常に長期に亘ってはセンサの受発光素子の劣化により変動する可能性があり、また環境変動に対しても素子の温度特性により変動する可能性のある値であることに変わりはない。
このため、感度補正係数α、γが紙間プロコンの計算に用いることができないような変動を来たす通紙枚数レベルを実験等（コンピュータシミュレーションを含む）により求め、転写紙の給送枚数（通紙枚数）をカウントし、通算枚数が求められた所定値に達したら、図３４に示す所定階調パターンによる新たな検知動作（画像形成動作を伴わない単独実行モード）を行い、得られた感度補正係数α、γ値をメモリに記憶されているデータに上書きして更新する（第２の実施形態）。
このようにすれば、上記アルゴリズムによる濃度制御の経時的精度低下を長期に亘って防止できる。
【００９６】
上記各実施形態では、光学的検知手段として、図４に示した発光手段と正反射光受光素子及び拡散反射光受光素子を有するものを用いたが、図５に示したビームスプリッタを有する光学的検知手段を用いても同様の検知機能を得ることができる（第３の実施形態）。
また、上記各実施形態では、検知対象面を転写体としての転写ベルト１８としたが、各感光体ドラムを検知対象面としてもよい（第４の実施形態）。この場合、Ｐセンサ４０は各感光体ドラムに対向して設けられる。
【００９７】
また、上記各実施形態では、４連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置での例を示したが、図３８に示すように、４連タンデム構成で中間転写体へ重ね転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施できる（第５の実施形態）。
本実施形態では図１８に示す濃度検知用のＰパターンが中間転写体としての中間転写ベルト２上に形成され、これを支持ローラ２Ｂの近傍に配置されたＰセンサ４０により検出する。すなわち、中間転写ベルト２を検知対象面としている。検知方式、動作（検知データの等取り扱い等）は第１の実施形態と同様である。
【００９８】
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００９９】
各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置４、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置５、各感光体ドラム３上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置６、一次転写手段としての転写バイアスローラ７、印加電圧部材１５、クリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体ドラム３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対向している。図３８中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。
【０１００】
感光体ドラム３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３ドラムＹ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した２成分（キャリアとトナー）現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第１の転写工程として、中間転写ベルト２上に、転写バイアスローラ７Ｙに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材１５Ｙは感光体ドラム３Ｙの回転方向における転写バイアスローラ７Ｙの上流側に設けられている。印加電圧部材１５Ｙにより、中間転写ベルト２に感光体ドラム３Ｙの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時ＶＬより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体ドラム３Ｙから中間転写ベルト２へトナーが転写することを防止して、感光体ドラム３Ｙから中間転写ベルト２へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。
【０１０１】
他の感光体ドラム３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体ドラム３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体ドラム３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と同方向に移動する転写ベルト９Ｃを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像をシート状記録媒体としての用紙２８に転写することができる。
【０１０２】
２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙２８が給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙２８が積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙２８を最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙２８は、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ２９が設けられており、該手差しトレイ２９に収容された用紙２８は給紙コロ３１により給送された給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【０１０３】
光書込装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス８０を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス８０上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置５により形成された感光体ドラム３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙２８上に一括して２次転写される。２次転写された用紙２８は定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。
【０１０４】
定着装置１１を通過した用紙２８は、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ２７に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ２７に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対３２により排紙トレイ２７上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置３８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【０１０５】
以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス８０上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体ドラム３に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙２８に転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙２８に一括して２次転写される。
２次転写後の用紙２８は定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ２７に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
本実施形態では、検知対象面を転写体としての中間転写ベルト２としたが、各感光体ドラムを検知対象面としてもよい（第６の実施形態）。この場合、Ｐセンサ４０は各感光体ドラムに対向して設けられる。
【０１０６】
また、１つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施することができる（第７の実施形態）。その一例を図３９に示す。
本実施形態では、図１８に示す濃度検知用のＰパターンが中間転写体としての中間転写ベルト４２６上に形成され、これを駆動ローラ４４４の近傍に配置されたＰセンサ４０により検出する。すなわち、中間転写ベルト４２６を検知対象面としている。検知方式、動作（検知データの取り扱い等）は第１の実施形態と同様である。
【０１０７】
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。
カラー複写機において、露光手段としての書き込み光学ユニット４００は、カラースキャナ２００からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体ドラム４０２上に静電潜像を形成する。
該書き込み光学ユニット４００は、レーザーダイオード４０４、ポリゴンミラー４０６とその回転用モータ４０８、ｆθレンズ４１０や反射ミラー４１２等により構成されている。
感光体ドラム４０２は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット４１４、除電ランプ４１６、電位センサ４２０、回転式現像装置４２２のうちの選択された現像器、現像濃度パターン検知器４２４、中間転写体としての中間転写ベルト４２６等が配置されている。
【０１０８】
回転式現像装置４２２は、ブラック用現像器４２８、シアン用現像器４３０、マゼンタ用現像器４３２、イエロー用現像器４３４と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、キャリアとトナーとの混合現像剤が入った、いわゆる２成分現像方式の現像器であり、上記実施形態で示した現像装置４と同様の構成を有している。磁性キャリアの条件や仕様等も同様である。
待機状態では、回転式現像装置４２２は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ２００で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像（ブラック潜像）の形成が始まる。
【０１０９】
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器４２８の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。感光体ドラム４０２にはマイナス極性のトナーが作像される。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置４２２が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム４０２は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト４２６は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト４２６の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、中間転写ベルト４２６上に重ねられ（１次転写）、トナー像が形成される。
【０１１０】
中間転写ベルト４２６は、感光体ドラム４０２に対向する１次転写電極ローラ４５０、駆動ローラ４４４、２次転写ローラ４５４に対向する２次転写対向ローラ４４６、中間転写ベルト４２６の表面を清掃するクリーニング手段４５２に対向するクリーニング対向ローラ４４８Ａの各支持部材間に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム４０２に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト４２６上で正確に順次位置合わせされ、これによって４色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は２次転写対向ローラ４４６により用紙に一括転写される。
【０１１１】
給紙バンク４５６内の各記録紙カセット４５８、４６０、４６２には装置本体内のカセット４６４に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ４６６によってレジストローラ対４７０方向に給紙・搬送される。図３９において、符号４６８はＯＨＰ用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対４７０のニップ部で待機する。そして、２次転写対向ローラ４４６に中間転写ベルト４２６上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対４７０が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
【０１１２】
このようにして、用紙が中間転写ベルト４２６と重ねられて、トナーと同極性の電圧が印加される２次転写対向ローラ４４６の下を通過する。このとき、トナー画像が用紙に転写される。続いて、用紙は除電され、中間転写ベルト４２６から剥離して紙搬送ベルト４７２に移る。
中間転写ベルト４２６から４色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト４７２によりベルト定着方式の定着装置４７０へ搬送され、この定着装置４７０で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対４８０で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
本実施形態では、検知対象面を転写体としての中間転写ベルト４２６としたが、感光体ドラム４０２を検知対象面としてもよい（第８の実施形態）。この場合、Ｐセンサ４０は感光体ドラム４０２に対向して設けられ、現像濃度パターン検知器４２４がこれに相当する。
【０１１３】
上記各実施形態では、粉体としてトナーを用いる濃度制御方法を例示したが、トナー以外の粉体を扱う濃度制御方法においても同様の処理方式により同様の検知機能を得ることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば紙間時のようにトナーパターン（階調パターン）を連続的に作成できないような場合でも、画像形成時以外に単独で実行される画像濃度制御動作時の付着量変換処理時に計算された感度補正係数値をメモリに記憶しておき、この値を紙間プロコン時に呼び出してその計算処理に用いることにより、画像形成時以外に単独で実行されるアルゴリズムを用いた画像濃度制御と同等の濃度制御精度を得ることができる。パターン数が１個の画像濃度制御動作時でも確実な付着量変換が行える。
また、このような画像濃度制御方法を画像形成装置に適用することにより、経時、環境、及びリピート変動の少ないより安定性に優れた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施形態における画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概要正面図である。
【図２】
正反射光のみを検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図３】
拡散反射光のみを検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図４】
正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図５】
正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプで、ビームスプリッタを用いた光学的検知手段の構成図である。
【図６】
カラートナー付着量に対する正反射光出力と拡散反射光出力の検知結果を示すグラフである。
【図７】
カラートナー付着量と正反射光との差分との関係を示すグラフある。
【図８】
検知対象面の鏡面光沢度が高いの場合の照射光の反射状態を示す模式図である。
【図９】
トナーが付着して検知対象面の鏡面光沢度が低下した場合の照射光の反射状態を示す模式図である。
【図１０】
黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を示すグラフである。
【図１１】
カラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示すグラフである。
【図１２】
黒トナー付着量に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。
【図１３】
カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。
【図１４】
検知対象面の鏡面光沢度に対する正反射光出力特性を示すグラフである。
【図１５】
検知対象面の明度に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。
【図１６】
検知対象面の経時的光沢度の低下と正反射光出力の補正との関係を示すグラフである。
【図１７】
検知対象面の経時的光沢度の低下におけるカラートナー付着量と正反射光との差分との関係を示すグラフある。
【図１８】
階調パターンを示す平面図である。
【図１９】
正反射光として正反射光受光素子で受光される光に、純粋な正反射光成分に加え、検知対象面からの拡散反射光成分と、トナー層からの拡散反射光成分が含まれることを示す模式図である。
【図２０】
光学的検知手段により実際に検知すべき反射光成分と除去すべき反射光成分の関係を示すブロック図である。
【図２１】
データサンプリング時の付着量と検知出力の関係を示すグラフである。
【図２２】
拡散反射光出力に乗ずる感度補正係数と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。
【図２３】
正反射光の成分分解を示すグラフである。
【図２４】
正反射光出力の正反射成分の正規化を示すグラフである。
【図２５】
拡散反射光出力の地肌部変動補正量と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。
【図２６】
ベルト地肌部から反射される成分にも複数の成分が存在することを示す模式図である。
【図２７】
正反射成分の正規化値と地肌部変動補正後の拡散反射光出力との関係を示すグラフである。
【図２８】
拡散反射光出力の感度を示すグラフである。
【図２９】
正規化値への変換結果を示すグラフである。
【図３０】
画像濃度を適正化するためにプロセスコントロール動作のフローチャートである。
【図３１】
付着量変換値を各階調パターン作像時の現像ポテンシャルに対しプロットして得られる直線を示すグラフである。
【図３２】
出荷検査データの感度値と感度補正係数αとの関係を示すグラフである。
【図３３】
出荷検査データの感度値と感度補正係数γとの関係を示すグラフである。
【図３４】
単独実行モードにおける付着量変換アルゴリズム処理動作のフローチャートである。
【図３５】
紙間プロコンモードにおける処理動作のフローチャートである。
【図３６】
感度補正係数αの通紙枚数における変動実験データを示すグラフである。
【図３７】
感度補正係数γの通紙枚数における変動実験データを示すグラフである。
【図３８】
４連タンデム構成で中間転写体へ重ね転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置の概要正面図である。
【図３９】
１つ感光体ドラムにより各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置の概要正面図である。
【符号の説明】
２、４２６ 中間転写体としての中間転写ベルト
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂ 像担持体としての感光体ドラム
１８ 検知対象面としての転写ベルト
４０ 光学的検知手段としての濃度検知センサ
７０ 階調パターンとしてのトナーパターン
４０２ １つの像担持体としての感光体ドラム
【発明の属する技術分野】
本発明は、トナー等の粉体の付着量検知に基づく粉体濃度制御方法、画像濃度制御方法、該画像濃度制御方法を実施可能な複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、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では、常に安定した画像濃度が得られるようにするために、感光体等の像担持体上に濃度検知用トナーパッチ（以下、濃度パターン又は濃度検知用パターンともいう）を作成し、そのパッチ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）するようになっている。
また、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（目標ＩＤを得るための付着量）が狙いの値となるような画像濃度制御を行っている。
【０００３】
このような濃度検知用パッチ検出手段としては、発光素子（発光手段）としてＬＥＤを、受光素子（受光手段）としてＰＤ（フォトダイオード）又はＰＴｒ（フォトトランジスタ）を組み合わせた反射型センサが一般的に知られている。
そのセンサ構成としては、▲１▼図２に示すように、正反射光のみを検出するタイプ（特開２００１−３２４８４０号公報等参照）、▲２▼図３に示すように、拡散反射光のみを検出するタイプ（特開平５−２４９７８７号公報、特許第３１５５５５５号公報等参照）、▲３▼図４に示すように、両者を検出するタイプ（特開２００１−１９４８４３号公報等参照）の３つのタイプがある。図２、図３、図４において、符号５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃは素子ホルダを、５１はＬＥＤを、５２は正反射受光素子を、５３は検知対象面を、５４は検知対象面上のトナーパッチを、５５は拡散反射受光素子をそれぞれ示している。
近年においては、図５に示すように、発光側、受光側の光路にビームスプリッタを設けたタイプ（特許第２７２９９７６号公報、特開平１０−２２１９０２号公報、特開２００２−７２６１２号公報等参照）も多く用いられるようになってきた（▲４▼）。図５において、符号５６はＬＥＤを、５７、５８はビームスプリッタを、５９はＰ波光（正反射光）に対する受光手段としてのフォトダイオードを、６０はＳ波光（拡散反射光）に対する受光手段としてのフォトダイオードをそれぞれ示している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９４８４３号公報
【特許文献２】
特許第２７２９９７６号公報
【特許文献３】
特開２００２−７２６１２号公報
【特許文献４】
特開２００１−２１５８５０号公報
【特許文献５】
特開２０００−３９７４６号公報
【特許文献６】
特開２０００−６６４６３号公報
【特許文献７】
特開２０００−２２７６９２号公報
【特許文献８】
特開２０００−２３１２５４号公報
【特許文献９】
特開２０００−２５０２８６号公報
【特許文献１０】
特開２０００−２７５１６７号公報
【特許文献１１】
特開２００１−３４０２７号公報
【特許文献１２】
特開２００１−２１５７６２号公報
【特許文献１３】
特開２００１−３１２１１５号公報
【特許文献１４】
特開２００２−４０７４６号公報
【特許文献１５】
特開平８−１２３１１０号公報
【特許文献１６】
特開平８−２１９９０号公報
【特許文献１７】
特開平８−２７１２３０号公報
【特許文献１８】
特開平９−７３２１５号公報
【特許文献１９】
特開平１０−２２１９０２号公報
【特許文献２０】
特開平１１−１７４７５３号公報
【特許文献２１】
特開平１１−２４９３７３号公報
【特許文献２２】
特許第２５７７３５４号公報
【特許文献２３】
特開平５−２４９７８７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の公開公報及び特許公報の多くがカラー画像形成装置に関するものであることが示す通り、カラー画像形成装置では画像濃度の変動が色味変動につながるために、画像濃度を安定させるべく、濃度検知用パターンの付着量を正確に検知し、濃度制御することが重要となる。
画像濃度制御の狙いは最大目標付着量が狙いの値となるように制御することであるため、高付着量域まで正確に検知できることが望ましい。
しかしながら、従来の検知手法では付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことは困難であった。
【０００６】
本発明は、トナー等の粉体の付着量検知において、付着量全域に亘って常に安定した正確な付着量検知を行うことができ、且つ、連続出力動作時の検知動作に伴うダウンタイムの発生を抑制できる粉体濃度制御方法、画像濃度制御方法、該画像形成装置を実施可能な画像形成装置の提供を、その目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明では、検知対象面上に形成された粉体パターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、検知データに基づいて粉体濃度を制御する粉体濃度制御方法において、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる粉体の所定階調パターンを形成してこれに対する上記光学的検知手段による検知データ又はこれを基にした演算処理データを取得し、取得したデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。ここで、「データを呼び出して利用する」とは、少数パターンでの演算処理に呼び出したデータを用いることを意味する（以下、同じ）。
【０００８】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の粉体濃度制御方法において、上記少数パターンが１個のパターンであることとした。
【０００９】
請求項３記載の発明では、検知対象面上に形成されたトナーパターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、検知データに基づいて画像濃度を制御する画像濃度制御方法において、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを形成してこれに対する上記光学的検知手段による検知データ又はこれを基にした演算処理データを取得し、取得したデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１０】
請求項４記載の発明では、請求項３記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンが１個のパターンであることとした。
【００１１】
請求項５記載の発明では、請求項３又は４記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像形成形成動作時の画像形成領域外に作成されることとした。
【００１２】
請求項６記載の発明では、請求項５記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像が形成されるシート状記録媒体間に作成されることとした。
【００１３】
請求項７記載の発明では、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１４】
請求項８記載の発明では、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータであって、付着量に対して一義的に決まる値を求める過程で得られた係数値をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１５】
請求項９記載の発明では、検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータであって、付着量そのものの値を求める過程で得られた係数値をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することとした。
【００１６】
請求項１０記載の発明では、請求項７乃至９のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンが１個のパターンであることとした。
【００１７】
請求項１１記載の発明では、請求項７乃至１０のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像形成動作時の画像形成領域外に作成されることとした。
【００１８】
請求項１２記載の発明では、請求項１１記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンは、画像が形成されるシート状記録媒体間に作成されることとした。
【００１９】
請求項１３記載の発明では、請求項３乃至１２のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、上記少数パターンの付着量は、濃度制御における最大付着量であることとした。
【００２０】
請求項１４記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記転写体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２１】
請求項１５記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２２】
請求項１６記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記中間転写体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２３】
請求項１７記載の発明では、複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２４】
請求項１８記載の発明では、１つの像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記中間転写体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２５】
請求項１９記載の発明では、１つの像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能である、という構成を採っている。
【００２６】
請求項２０記載の発明では、請求項１４乃至１９のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、画像を形成するシート状記録媒体の給送枚数をカウントし、通算枚数が所定値に達したら所定階調パターンによる新たな検知動作を行い、メモリに記憶されているデータを更新する、という構成を採っている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図３７（図２、３、５を除く）に基づいて説明する。
まず、本実施形態における構成及び機能を説明する前に、本発明を具現化するに到った考察の経緯を説明する。
〔光学的検知手段の選定及びその機能についての考察〕
検知対象面としての転写ベルト上の濃度パターン検知にどのタイプのセンサを用いるかを考えた場合、▲１▼の正反射光のみのタイプでは高付着量域まで検知できないという欠点がある。▲２▼の拡散反射光のみのタイプでは、もし仮に転写ベルトが黒であった場合（多くの場合、転写ベルトには抵抗調整剤としてカーボンを用いるために黒である場合が多い）、黒トナーを検知できないといった致命的な欠点、及び転写ベルト地肌部での拡散反射光出力（以下、拡散光出力ともいう）はほぼゼロであるためにセンサ感度校正ができないという欠点がある。
このような問題に対処するために、▲３▼、▲４▼の両者併用タイプを用いて２つの受光センサの出力の差分を取ったり（特許第３１５５５５５号公報、特開２００１−１９４８４３号公報等参照）、または比を取る（特開平１０−２２１９０２号公報等参照）ことにより付着量を検知する手法が多く提案されるようになってきたものと思われる。
【００２８】
しかしながら、▲３▼、▲４▼の両者併用タイプを用いた従来の検知手法では、下記に述べる理由により、常に安定し且つ正確な付着量検知を行うことは難しいものと思われる。
（１）発光素子出力、受光素子出力のロットばらつきが考慮されていない。・・・（センサばらつき）
（２）発光素子出力、受光素子出力の温度特性、及び経時劣化が考慮されていない。・・・（センサの変動）
（３）検知対象面である転写ベルトの経時劣化による影響が考慮されていない。・・・（ベルトの変動）
この点について以下に詳述する。
【００２９】
（１）についての説明
センサの素子ばらつきがどのくらいあるのかを調べるために、ＬＥＤ（発光素子）、ＰＴｒ（フォトトランジスタ）をそれぞれ数ロット（１ロット＝１９７個）ずつ、以下の方法による出力測定により、ばらつき幅の評価を行った。
［発光素子側］
図２に示すセンサヘッドを用い、Ｖｃｃ＝５Ｖ、ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝１４．２ｍＡ、受光素子固定とした条件で、発光素子を順次入れ替えていき、ある基準板に光を照射した時の受光素子の光電流：ＩＬの測定を行い、発光出力の大小を判定。
［受光素子側］
図２に示すセンサヘッドを用い、Ｖｃｃ＝５Ｖ、ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝１４．２ｍＡ、発光素子固定とした条件で、受光素子を順次入れ替えていき、ある基準板に光を照射した時の受光素子の光電流：ＩＬの測定を行い、受光感度の大小を判定。測定結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】
表１から、発光素子側では２倍弱、受光素子側では４倍弱の出力ばらつきがあることが判った。
素子ばらつきの大きさは、素子の種別（トップビュータイプ、サイドビュータイプ）、及び製造メーカにより異なると思われるが、少なくとも調整が必要となるレベルでのばらつきはどの素子を用いた場合でもあるはずである。
この点について、上記各従来技術においては何ら言及されていない。これは当然のことだという認識からであると思われるが、従来技術に記載されているような手法で正確な付着量検知を行うためには、センサ（素子）の出荷検査段階で厳密な出力調整が必要である。
【００３２】
そこでもし仮に調整がなかった場合にどうなるかについて、実験データを基にして予測した結果を以下に説明する。
図６は、図４に示すセンサを用いて、転写ベルト上のカラートナー付着量を測定した結果であり、横軸：付着量に対し、縦軸に正反射光出力電圧、及び拡散反射光出力電圧をプロットしたものである。
ここで、発光素子、正反射光受光素子、拡散反射光素子それぞれに素子ばらつきがあった場合でも、少なくとも正反射光出力については、ベルト地肌部にて出力が最大となる特性を持つことから、ベルト地肌部での出力がある値（この場合は３．０Ｖ）となるようにＬＥＤ電流を調整すれば、発光素子、正反射光受光素子ばらつきによる出力ばらつきを吸収することができるために、付着量に対するセンサ出力としてほぼ一義的な出力特性が得られる。
【００３３】
図６の大きな□印はＬＥＤ調整後の拡散光出力をプロットした点であるが、もし仮に受光素子ばらつきが２倍あったとして、拡散反射光出力の受光素子を受光感度が１／２のものに変えたとすると、そのときの拡散光出力は小さな□印で表す出力（Ｖｄ／２）となるため、それぞれの場合について正反射光（Ｖｒ）との差分をとると、図７に示す通り、付着量に対する出力関係が一義的には決まらない。これは、比をとった場合でも同様である。
また、図７に示すように、付着量ゼロの点では２条件の値が一致していて、高付着量域ではこれがずれている場合には、従来より知られている正反射光出力の正規化処理のような演算を行ったとしても決して一義的に決めることはできない。
以上より、「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との差分、あるいは比データを元に付着量変換を行う場合には、「正反射光出力」と「拡散反射光出力」の関係が常にある関係を満足する必要があり、そのためには例えばセンサの出荷検査段階で、ある基準板に対する正反射光出力と拡散反射光出力との関係を厳密に調整する等のばらつき補正が必要となる。
【００３４】
仮に上記従来技術に記載された手法が上に述べた通りの調整がなされた上での話であったとしても、やはり単に差分を取る、あるいは比を取るというだけでは、（２）、（３）に挙げた変動要因（センサの変動、ベルトの変動）により、正確な付着量検知ができない。
（３）についての説明
画像出力時、転写ベルトは常にシート状記録媒体としての転写紙と接触しているために、摩耗により経時的にベルト表面が荒れてきてしまう。また、白色剤が多く含まれる転写紙を連続的に通紙した場合には、経時的にベルト表面が白色化してきてしまう。
これについての実験結果を示す前に、正反射光出力、及び拡散反射光出力の状態変化要因について説明する。
正反射光出力とは、検知対象面で鏡面反射する光（入射角と反射角とが等しい）のことであり、検知対象面がつるつる（＝鏡面光沢度が高い）の場合、図８に示すように、照射された光６１は検知対象面５３で僅かに拡散されるのみで、殆どが正反射光６２として鏡面反射される。図８において、符号６３は正反射光感度を、６４は拡散反射光感度をそれぞれ分布領域的に示している。
【００３５】
図９に示すように、検知対象面５３に粉体としてのトナー６５が付着した場合、入射光６１はトナー６５で拡散されるために、正反射光６２が減少し、逆に拡散反射光６６が増加する。但し、拡散反射光６６が増加するというのは、トナー６５がカラートナーの場合であり、黒トナーである場合には、照射された光６１はほとんど吸収されてしまうために、拡散反射光６６はほとんど増加しない。
つまり、正反射光は検知対象物体の「表面性状特性（光沢度、表面粗さ等）の状態変化」により出力が変化し、拡散反射光出力は検知対象物体の「色特性（明度等）の状態変化」により出力が変化するという具合に、互いに全く独立した要因によって出力が変化するものなのである。
【００３６】
実験結果について説明する。図１に示す４連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置において、経時で転写ベルト表面が荒れた場合、及び白色化した場合を想定して、「鏡面光沢度（Ｇｓ）」と「明度（Ｌ＊）」が異なる３種類の転写ベルト上に１６階調パターンを作像し、これらパターンのセンサ検知出力の比較により経時変動した場合の結果の予測を行った。以下に実験の諸条件を示す。
＜転写ベルト（検知対象面）＞
黒色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝５７、 明度：Ｌ＊＝１０
茶色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝２７、 明度：Ｌ＊＝２５
灰色ベルト・・・鏡面光沢度：Ｇｓ（６０）＝５、 明度：Ｌ＊＝１８
＜検知センサ（光学的検知手段）＞ 図４に示したセンサの詳細仕様
発光側
素子：ＧａＡｓ赤外発光ダイオード（ピーク発光波長：λｐ＝９５０ｎｍ）、トップビュータイプ
スポット径：φ１．０ｍｍ
受光側
素子：Ｓｉフォトトランジスタ（ピーク分光感度：λｐ＝８００ｎｍ）、トップビュータイプ
スポット径：
正反射光受光側：φ１．０ｍｍ
拡散反射光受光側：φ３．０ｍｍ
検出距離：５ｍｍ（センサ上部〜検知対象面までの距離）
ＬＥＤ電流：２５ｍＡ固定
＜線速＞
１２５ｍｍ／ｓｅｃ
＜サンプリング周波数＞
５００Ｓａｍｐｌｉｎｇ／ｓｅｃ（＝２ｍｓｅｃ毎）
注１：鏡面光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°で測定した値である。
注２：明度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源：Ｄ５０、視野角：２°で測定した値である。
【００３７】
図１０に黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を、図１１にカラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示す。
この実験ではセンサ側入力条件を固定（ＬＥＤ電流：Ｉｆ＝２５ｍＡ固定）として行っているので、ベルト地肌部の影響が及ばない高付着量域（Ｍ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ２以上）では３種類のベルトで正反射光出力（電圧）が略一致するが、ベルト地肌部の影響を受ける低付着量域（Ｍ／Ａ＝０．４ｍｇ／ｃｍ２以下）では一致しない。
この結果から判る通り、経時的に転写ベルトの鏡面光沢度が低下、すなわち表面粗さが悪化した場合、付着量がゼロのベルト地肌部が露出している低付着量域では矢印で示すように正反射光出力（電圧）が低下してしまうことが判る。
【００３８】
〔従来技術（タイプ▲１▼のセンサを用いた場合）の不具合についての考察〕
上記実験事実により、もし正反射出力のみしかもたないタイプ▲１▼のセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、カラー付着量検知において、付着量検知可能範囲が転写ベルトの光沢度低下に伴い経時的に狭くなってしまうということである。
その理由は、従来技術ではカラー付着量の付着量検知を以下のような付着量検知アルゴリズムで行うため、付着量に対するセンサ出力特性が図１１に示される変曲点（極小値）以上の付着量は検知できないからである。
＜従来の正反射光出力タイプの付着量変換式＞
図１１で、各ベルトの出力最小値を近似曲線の変曲点計算により求めると、経時的にベルトが劣化するに従い、検知可能な最大付着量が０．３６（５７）、０．３０（２７）、０．１７（５）という具合に狭くなっていることが判る。（ ）内は光沢度値を示す。付着量検知可能範囲は出力値と最小値となる付着量までである。
なお、黒トナー付着量検知については、単に出力ＳＮ比が低下するだけで、多少の検知精度の低下が生じるものの検知可能な最大付着量はほとんど変わることなく検知することができる。
【００３９】
次に、横軸：黒トナー付着量に対する拡散光出力特性を図１２に、横軸：カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を図１３に示す。
拡散反射光出力もベルト地肌部の影響を受けない高付着量域では３種類のベルトでは出力がほぼ一致するが、ベルト地肌部の明度変化の影響を受ける低付着量域では、明度変化の影響により出力が一致しない。
つまり、経時的に転写ベルトが白色化してきた場合、転写ベルト地肌部の拡散反射光出力が上昇することが判る。
【００４０】
〔従来技術（タイプ▲２▼のセンサを用いた場合）の不具合についての考察〕
上記実験事実により、拡散反射光出力のみしかもたないタイプ▲２▼のセンサにて付着量検知を行った場合の最大の難点は、まず第１に、検知対象面の経時的な特性変化を補正する手段を持たないこと、第２に、特には検知対象面が明度：Ｌ＊＜２０のような黒色であった場合において、センサ感度の校正を検知対象面で行えないこと、が挙げられる。
明度：Ｌ＊＜２０で感度校正ができなくなる理由は、地肌部からの拡散反射光出力がほぼゼロとなってしまうからである。
参考までに、本出願人が従来機に対して行っていたセンサの感度校正方法について述べると、工場にて画像形成装置に対しセンサを取り付けた後、ある白色基準板に対するセンサ出力がある値となるようにセンサ発光側ＬＥＤ電流調整を行っていた。ただ、このようにすれば初期的には調整できたとしても、センサの温度特性、経時のＬＥＤ劣化等による感度変化に対する補正手段を持たないために、経時品質に対する確かなる保証が得られない。
【００４１】
図１４に鏡面光沢度と正反射光出力との相関について調べた結果を、図１５に明度と拡散反射光出力との相関について調べた結果を示す。
図１４は、「光沢度」と「明度」とがそれぞれ異なる４２種類の転写ベルトを、図４に示した反射型フォトセンサを用いて、ＬＥＤ電流：２０ｍＡ固定としたときの正反射光出力を横軸：６０°光沢度に対してプロットしたものである。
横軸の光沢度測定値は、日本電色製の光沢度計ＰＧ−１を使い、測定角度６０°で測定した値である。
図９に示すように、正反射光出力には拡散反射光成分が含まれるため、結果を明度の範囲毎にソートすれば、正反射光出力電圧は光沢度にほぼ直線的に比例する関係が得られることが判る。
このように直線的な比例関係が得られるのは、鏡面光沢度に対しては正に正反射光そのものを測定している関係にあるからである。（ＪＩＳＺ８７４１ 鏡面光沢度−測定方法を参照）
【００４２】
図１５は、これと同時に測定した拡散反射光出力を、横軸：ベルトの明度に対してプロットしたグラフである。図１５において［−］は単位が無いことを意味する。
横軸の明度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製の分光測色計：Ｘ−Ｒｉｔｅ９３８を使い、光源：Ｄ５０、視野角：２°で測定した値である。
両者の関係は光源、測定角度等の違いがあるために直線的な関係とはならないが、光沢度の影響を受けることなく、ほぼ同一カーブ上にプロットされることから、拡散反射光出力は正反射光出力に対し独立であることが判る。
【００４３】
経時で転写ベルト表面が荒れてきてベルト地肌部の正反射光出力が低下した場合、または白色化して地肌部の拡散反射光出力が増加した場合、もしくはこれら２つが同時に進行した場合、これらのいずれにおいても「正反射光出力」と「拡散反射光出力」との関係は崩れてしまうために、単に２出力の差分を取る、もしくは比を取るだけでは出力を初期状態と同じにはできない。
故に、これに基づいて付着量変換を行っても、決して初期と同じ結果を得ることはできない。また、付着量変換までせず、この結果を直接濃度制御にフィードバックしても、初期とずれた結果となるだけである。
【００４４】
そこで、ベルト光沢度低下により正反射光出力が低下した場合、その分ＬＥＤ電流を上げて補正することが考えられるが、例えば、ベルト地肌部の正反射光出力が初期値となるような調整を行えば、少なくともベルト地肌部だけは初期値と同じとなるが、図１６に示す通り、カラートナーの場合、付着量全域に亘って出力が上がってしまう。
それのみならず、拡散反射光出力電圧も受光光量の増加に伴い出力が上昇するため、その結果として得られる差分出力は、図１７に示されるように、低着量域ではなんとか初期と合わせられても、高付着量域ではずれが生じるため、やはり初期と同じ結果を得ることはできない。これは、差分出力ではなく、比を取った場合でも同じことである。
【００４５】
（２）についての説明
上記のような経時変動が全くなかったとしても、周囲温度の上昇により半導体である発光素子、受光素子の出力特性に変化が生じた場合には、やはり同様にして初期に定めた状態とは出力結果が異なってしまう。
【００４６】
以上説明したように、これまで挙げてきた高付着量域における付着量検知、特にはカラー画像形成装置で多く用いられている黒ベルト上での高付着量域までのトナー付着量検知に対する解決手段として提案された従来技術に示される手法では、（ａ）階調パターン検知技術を使いこなすためには、これに用いる濃度検知センサの２出力が予め厳密に調整されていること、すなわち出荷検査段階で非常に厳密な調整を必要としていることを大前提としていると思われ、（ｂ）濃度検知センサの経時、環境変動に対する対処がなく、（ｃ）検知対象面（転写ベルト）の経時変動に対する対処がないことを考慮すれば、階調パターンの検知において未だ技術的には課題が山積しているといえる。
つまり、如何にして拡散反射光出力の感度調整ができない黒ベルト上で、（ａ）センサロットばらつきによる出力ばらつき、（ｂ）濃度検知センサの経時、環境変動、（ｃ）検知対象面（転写ベルト）の経時変動の何れの要因にも左右されず、常に安定した高付着量域のトナー付着量検知を如何に行うかが解決すべき技術課題として浮かび上がってくる。
また、上記課題解決策が常に時間を要するものであれば、画像出力を連続して行う場合（紙間距離が狭い場合）には検知動作によるダウンタイムを招き、折角の対策が意味をなさなくなる。この観点から、上記課題解決策を如何に効率的に行い、リピート濃度安定性（画質均一性）を実現するかも重要な課題となる。
【００４７】
本発明は、従来技術において潜んでいた上記課題を解決すべくなされたものであって、
（１）センサ側（ハードウエア側）での「正反射光出力」と「拡散反射光力」との出力関係の厳密な調整を不要とし、すなわち、出荷段階での自由度を大きくして製造コストの低減に寄与し、
（２）上記３つの要因の存在に拘わらずソフトウエア側の特徴によって自動補正可能とし、階調パターンの検知の高精度化を実現しようとするものである。
同時に、画像出力動作時、リピート濃度安定性の高い画像濃度制御方法を実現しようとするものである。
本発明の上記狙いは、以下に説明する本発明に係る付着量変換アルゴリズム、及びそれを用いた画像形成装置にて達成される。
具体的には、階調パターンを▲３▼、▲４▼のタイプである「正反射光出力」、「拡散反射光出力」の２出力を持つ反射型光センサにて読み取り、正反射光による付着量検知が可能な付着量域で、この２つの出力を付着量に対して線形関係を持つ値に変換し、付着量に対し一義的な関係が得られる正反射光出力の変換値を基に、拡散反射光出力変換値の感度補正を行うことにより、拡散反射光出力についても付着量に対して一義的に決まる値に変換するアルゴリズムにより達成される。
さらに具体的には、アルゴリズムにおいて計算値（演算値）として得られる２つの感度補正係数α、γを画像形成装置の記憶手段（メモリ）に記憶しておき、この補正係数値を、画像形成時に紙間に作像される所定階調パターンより数の少ない少数パターン（最小の場合１個）の計算に用い、所定階調パターンを作像することなくその濃度制御の精度を少数パターンにおいても維持するものである。
【００４８】
以下、本発明の第１の実施形態を具体的構成に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態における画像形成装置としての且つ粉体付着量検出装置としての４連タンデム直接転写方式のカラーレーザプリンタの概略構成を説明する。
カラーレーザプリンタは、１つの手差しトレイ３６、２つの給紙カセット３４（第１給紙トレイ）、３４（第２給紙トレイ）の３つの給紙トレイを有しており、手差しトレイ３６より給紙されたシート状記録媒体としての図示しない転写紙は給紙コロ３７により最上のものから順に１枚ずつ分離され、レジストローラ対２３へ向けて搬送される。第１給紙トレイ３４又は第２給紙トレイ３４から給紙された転写紙は、給紙コロ３５により最上のものから順に１枚ずつ分離され、搬送ローラ対３９を介してレジストローラ対２３へ向けて搬送される。
給紙された転写紙は、レジストローラ対２３で一旦停止され、スキューを修正された後、後述する最上流に位置する感光体ドラム１４Ｙ上に形成された画像の先端と転写紙の搬送方向の所定位置とが一致するタイミングで、図示しないレジストクラッチのオン制御によるレジストローラ対２３の回転動作により転写ベルト１８へ向けて搬送される。
転写紙は、転写ベルト１８とこれに当接した紙吸着ローラ４１とで構成される紙吸着ニップを通過する際、紙吸着ローラ４１に印加されるバイアスにより転写ベルト１８に静電力で吸着され、プロセス線速１２５ｍｍ／ｓｅｃにて搬送される。
【００４９】
転写ベルト１８に吸着された転写紙には、転写ベルト１８を挟んで各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙと対向した位置に配置された転写ブラシ２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｍ、２１Ｙにトナーの帯電極性（マイナス）と逆極性の転写バイアス（プラス）が印加されることにより、各感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙに作像された各色のトナー像がイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｂｋ）の順で転写される。
各色の転写工程を経た転写紙は、下流側の駆動ローラ１９部位で転写ベルト１８から曲率分離され、定着装置２４へ搬送される。定着装置２４における定着ベルト２５と加圧ローラ２６により構成される定着ニップを通過することにより、トナー像が熱と圧力により転写紙に定着される。定着がなされた転写紙は、片面印刷モードの場合には、装置本体上面に形成されたＦＤ（フェイスダウン）トレイ３０へと排出される。
予め両面印刷モードが選択されている場合には、定着装置２４を出た転写紙は、図示しない反転ユニットへ送られ、該ユニットにて表裏を反転されてから転写ユニット下部に位置する両面搬送ユニット３３に搬送される。転写紙は該両面搬送ユニット３３から再給紙され、搬送ローラ対３９を経てレジストローラ対２３へ搬送される。以降は、片面印刷モード時と同様の動作を経て定着装置２４を通過し、ＦＤトレイ３０へと排出される。
【００５０】
次に、上記カラーレーザプリンタの画像形成部における構成及び作像動作を詳細に説明する。
画像形成部は、各色共に同様の構成及び動作を有しているのでイエロー画像を形成する構成及び動作を代表して説明し、その他については各色に対応する符号を付して説明を省略する。
転写紙搬送方向の最上流側に位置する感光体ドラム１４Ｙの周囲には、帯電ローラ４２Ｙ、クリーニング手段４３Ｙを有する作像ユニット１２Ｙと、現像ユニット１３Ｙ、光書き込みユニット１６等が設けられている。
画像形成時、感光体ドラム１４Ｙは図示しないメインモータにより時計回り方向に回転駆動され、帯電ローラ４２Ｙに印加されたＡＣバイアス（ＤＣ成分はゼロ）により除電され、その表面電位が略−５０ｖの基準電位となる。
【００５１】
次に、感光体ドラム１４Ｙは、帯電ローラ４２ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣバイアス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、その表面電位がほぼ−５００ｖ〜−７００ｖ（目標帯電電位はプロセス制御部により決定される）に帯電される。
プリント画像として図示しないコントローラ部より送られてきたデジタル画像情報は、各色毎の２値化されたＬＤ発光信号に変換され、シリンダレンズ、ポリゴンモータ、ｆθレンズ、第１〜第３ミラー、及びＷＴＬレンズ等を有する光書き込みユニット１６により感光体ドラム１４Ｙ上に露光光１６Ｙが照射される。
照射された部分のドラム表面電位が略−５０ｖとなり、画像情報に対応した静電潜像が形成される。
【００５２】
感光体ドラム１４Ｙ上のイエロー画像情報に対応した静電潜像は、現像ユニット１３Ｙにより可視像化される。現像ユニット１３Ｙの現像スリーブ４４ＹにＡＣバイアスを重畳したＤＣ（−３００〜−５００ｖ）が印加されることにより、書き込みにより電位が低下した画像部分にのみトナー（Ｑ／Ｍ：−２０〜−３０μＣ／ｇ）が現像され、トナー像が形成される。
作像された各色の感光体ドラム１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｍ、１４Ｙ上のトナー画像は、転写ベルト１８上に吸着された転写紙上に上記転写バイアスにより転写される。
【００５３】
なお、本実施形態におけるカラーレーザプリンタでは、上記のような画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に各色の画像濃度を適正化するために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。
このプロコン動作の流れは図３０に示す通りである。図１８に示す所定階調パターン（＝濃度検知用パターン、以下Ｐパターンと略す）７０を、各色毎に帯電バイアス、現像バイアスを適当なタイミングで順次切り替えることにより転写ベルト１８上に作像し（ＳＴＥＰ２）、これらＰパターンの出力電圧を、駆動ローラ１９の近傍における転写ベルト１８の外部に配置された濃度検知センサ（以下Ｐセンサと略す）４０により検知し（ＳＴＥＰ３）、その出力電圧を本発明の付着量変換アルゴリズム（粉体付着量変換方法）により付着量変換して（ＳＴＥＰ４〜５）、現在の現像能力を表す（現像γ、現像開始電圧Ｖｋ）の算出を行い（ＳＴＥＰ６）、この算出値に基づき、現像バイアス値及びトナー濃度制御目標値の変更を行い（ＳＴＥＰ７）、計算値（現像γ、現像開始電圧Ｖｋ、感度補正係数α、γ）を図示しない制御手段（カラーレーザプリンタのメインコントローラが兼ねることができる）のメモリに保存する（ＳＴＥＰ８）ような処理を行っている。
ここで、所定階調パターンとは、所定数のパッチ数を有する通常の濃度検知用パターンを意味する。以下、単に階調パターンともいう。
【００５４】
Ｐセンサの構成は、図４に示す通りのものであり、またその諸元については既述した通りである。
ここでは受光素子としてＰＴｒ（フォトトランジスタ）を用いたが、ＰＤ（フォトダイオード）などの受光素子を用いても良い。
【００５５】
以下に、先に示した図１０〜図１３の実験結果を基に、本発明（本実施形態）における付着量変換アルゴリズムの説明、すなわち、図３０の制御フローにおけるＳＴＥＰ４以降の処理を、図３４のフローチャートに基づいて詳細に説明する。このアルゴリズムでは、以下の手順に従い、拡散反射光出力を付着量値に変換している。
（１）階調パターンの正反射光出力、拡散反射光出力をサンプリング（図１１、図１３参照）し、
（２）正反射光出力を［正反射光成分］と［拡散反射光成分］とに成分分解することにより、［正反射光成分］のみを抽出し（図２３参照）、
（３）拡散反射光出力から［ベルト地肌部からの拡散反射光成分］を除去することにより、［トナーからの拡散光成分］を抽出し（図２５参照）、
（４）（２）、（３）により求めた互いに独立する（交差する）２つの出力変換値の付着量に対する１次線形関係を利用し、正反射光による付着量検知が可能な付着量範囲（低付着量域）において、ある正反射光出力変換値（または付着量）の拡散反射光出力変換値がある値となるように、拡散反射光出力変換値を感度補正することにより、付着量に対する拡散反射光出力（補正値）を一義的に定め（図２９参照）、
（５）予め求めた「付着量」と「拡散反射光出力補正値」の関係から、付着量変換処理を行っている（図３０参照）。
【００５６】
（１）〜（５）について、以下に順を追って説明する。
（１）についての説明
図１１、図１３は、転写ベルト１８に作像した図１８に示す濃度検知用のＰパターン７０を、図４に示すＰセンサ４０により検出した「正反射光出力電圧」及び「拡散反射光出力電圧」を電子天秤により精密に測定したカラートナー付着量［ｍｇ／ｃｍ２］に対しプロットしたものである。階調パターン７０はベルト移動方向上流側がトナーの付着量が多くなる。
転写ベルト１８としては、上述のように、鏡面光沢度、明度がそれぞれ異なる３種類のものを用いている。
【００５７】
（２）についての説明
ここで、図１０に示した黒トナー付着量に対する正反射光出力特性と、図１１に示したカラートナー付着量に対する正反射光出力特性とを比較すると、図１１では正反射光出力がある付着量（この場合には０．２〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）以上で単調減少から単調増加に転じているのが判るが、これは図１９、図２０に示す通り、正反射光として正反射光受光素子５２で受光される光には、純粋な［正反射光成分］に加え、［ベルト面からの拡散反射光成分］、［トナー層からの拡散反射光成分］が含まれているからである。図１９（ｂ）において、符号５４はシアンのベタ部を示す。
ＬＥＤ５１からの照射光が、図１９に示す通り、検知対象面で均等拡散していることを考えると、正反射光受光素子５２に受光される拡散反射光成分と拡散光受光素子５５に入る拡散反射光との間にはｎ倍の関係が成り立つはずである。
ここで用いたｎ倍の値は、各受光素子５２、５５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。
【００５８】
実際の出力は各受光素子５２、５５に入った反射光が回路内でＯＰアンプでＩ−Ｖ変換された後、電圧として出力されるので、両者の出力関係には各出力のＯＰアンプのゲインの違いも積算され、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。
ここで、係数αをどう求めるかについて考えてみると、Ｂｋトナーについては拡散反射成分がほぼゼロに等しいほど小さいので、図１０に示されるＢｋの正反射光出力特性がカラートナーの拡散反射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。
図１０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、あるいは僅かにプラスの値となり、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Ｐパターン毎に正反射光出力と拡散反射光出力の比の最小値を求め、この比の最小値を拡散反射光出力に乗じて、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出力特性を取り出すことができるはずである。
【００５９】
以下に、図１１に示した茶色ベルト（Ｇｓ＝２７、Ｌ＊＝２５）の出力結果を基に処理フローについて説明する。なお、以下説明中の記号（略号）の意味は以下の通りである。
Ｖｓｇ・・・転写ベルト１８の地肌部の出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部の出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ５１のオフ時の出力電圧）
＿ｒｅｇ．・・・正反射光出力（Ｒｅｇｕｌａｒ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略）
＿ｄｉｆ．・・・拡散反射光出力（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎの略、ＪＩＳＺ８１０５ 色に関する用語参照）
［ｎ］ ・・・要素数：ｎの配列変数
（ＳＴＥＰ４−１）：データサンプリング：ΔＶｓｐ、ΔＶｓｇの算出（図２１、図２２参照）
まず、はじめに、正反射光出力、拡散反射光出力ともに、全ポイント［ｎ］についてオフセット電圧との差分を計算する。
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の変化による増分」のみで表したいためである。
【００６０】
【数１】
但し、ＬＥＤ５１オフ時の各オフセット電圧値（Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｒｅｇ．：０．０６２１Ｖ、Ｖｏｆｆｓｅｔ＿ｄｉｆ．：０．０６３５Ｖ）が本実施形態のように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、このような差分処理は不要となる。
【００６２】
（ＳＴＥＰ４−２）：感度補正係数αの算出（図２２参照）
ＳＴＥＰ４−１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、ＳＴＥＰ４−３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散反射光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ．［ｎ］）に乗ずる係数αの算出を行う。
【００６３】
【数２】
このように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、かつ正の値となることが予め判っているからである。
（ＳＴＥＰ４−３）：正反射光の成分分解（図２３参照）
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
【００６５】
【数３】
このように成分分解すると、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。
この処理により、図２３に示す通り、正反射光出力が［正反射光成分］と［拡散反射光成分］に成分分解される。
（ＳＴＥＰ４−４）：正反射光出力＿正反射成分の正規化（図２４参照）
次に、３種類のベルトの地肌部の正反射光出力の違いを補正するために、各パターン部出力のベルト地肌部出力との比を取り、０〜１までの正規化値へ変換する。
【００６７】
【数４】
図２４には、図１１に示した３種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
このように、正反射光を成分分解することにより、正反射光成分のみを抽出し、これを正規化値に変換することにより、正反射光成分と付着量との関係を一義的に求めることができる。なお、この値はベルト地肌部の露出率を表しており、付着量ゼロ〜１層形成までの付着量範囲においては、この正規化値（＝ベルト地肌部の露出率）は付着量に対して１次線形の関係にある。
もし仮に、Ｍ／Ａ＝０〜０．４ｍｇ／ｃｍ２までの低付着量域のトナー付着量を求めたいのであれば、図２３に示すような付着量と正規化値との関係を、予め数式あるいはテーブルデータとして実験的に求めておけば、これを逆変換、あるいはテーブル参照することにより付着量変換が可能となる。
【００６９】
ここで従来技術との比較してみる。特開２００１−２１５８５０号公報の請求項４では、正反射光＋（乱反射光−乱反射光出力ｍｉｎ）×所定係数が示されており、明細書中の実施例には、補正後出力が１次相関関係となるように所定係数を「−６」とするとの記載があるが、このような形である所定係数を乗ずるのは、前述の通り、光学的検知手段の特性ばらつきを考慮されていない点で実際上意味がないといえる。
これに対し、本実施形態においては、所定係数として正反射光及び拡散反射光のセンサ出力を基に計算される係数を乗じているため、光学的検知手段の特性ばらつきが考慮された高精度の検知を行うことができる。
【００７０】
（３）についての説明
次に、［拡散反射光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分］を除去する処理について説明する。
本実施形態における付着量変換アルゴリズムで最終的に求めたいのは、トナー付着量に対する拡散反射光出力との一義的な関係である。
しかしながら、図２０に示す通り、拡散反射光受光素子５５に入る光にはトナー層からの拡散反射光に加え、ベルト地肌部からの拡散反射光（ノイズ成分）が含まれているために、元出力からこの成分を除去する必要がある。
図２０において、正反射成分の「地肌部出力」と「パターン部出力」との比は、付着量に対し一義的に決まる（付着量検出可能範囲：０〜０．４ｍｇ／ｃｍ２）。
また、トナー層からの拡散反射成分において、検知対象面への照射光が一定であれば、付着量に対する関係は一義的に決まる（付着量検出可能範囲：０〜１・０ｍｇ／ｃｍ２）。
ＳＴＥＰ４−４の続きとして、図１３に示した茶色ベルト（Ｇｓ＝２７、Ｌ＊＝２５）の出力結果を基に処理フローについて説明する。
図１３の結果が示す通り、ベルト地肌部からの拡散反射光出力は、トナーが付着していないベルト地肌部で最大となり、トナーが付着するに従い、徐々にその成分は減少する。
ベルト地肌部からダイレクトに拡散反射光受光素子５５に入る光による拡散反射光出力電圧増分の付着量との関係は、転写ベルト１８の露出比率、すなわち先に求めた正反射光出力の正反射成分の正規化値（図２４参照）に比例するために、［拡散反射光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散反射光出力成分］を除去する処理は以下の通りとなる。
（ＳＴＥＰ４−５）：拡散光出力の地肌部変動補正（図２５参照）
【００７１】
【数５】
結果を図２６に示す。このような補正処理を行うことにより、転写ベルト１８の地肌部の影響を除くことができる。従って、正反射光出力が感度を持つ低付着量域の［拡散反射光出力］から、［ベルト地肌部から直接反射される拡散反射光成分］を除去することができる。
このような処理を行うことにより、付着量ゼロ〜１層形成までの付着量範囲における補正後の拡散反射光出力は、原点を通り付着量に対し１次線形関係のある値へと変換される。
【００７３】
ここで、拡散反射光についての補足説明をする。正反射光は検知対象面の表面で反射される光であるために、図２４に示す通り、検知対象面がトナーに１００％覆われてしまうとそれ以上の付着量領域では出力がほぼ変化しなくなり、正規化変換値がほぼゼロになる。
これに対し、拡散反射光は、ＬＥＤ５１より照射されてトナー層内部まで入り込んだ光が多重反射される光であるため、図１３に示す通り、トナー層が１００％以上覆われた高付着量領域でもセンサ出力は単調増加する特性を持つ。
よって、ベルト地肌部から反射されてくる光も、図２６に示す通り、ベルト地肌部から直接反射される１次成分と、トナー層を透過して反射されてくる２次、３次成分とがある。
本実施形態では、ＳＴＥＰ４−５において１次成分のみの補正しかしていないが、この補正のみでも少なくとも感度補正を行う低付着量域に限ってはほぼ正確にベルト地肌部の影響を除去できており、２次、３次成分は１次成分に比して十分に小さいものであるから、１次成分のみの補正でも実用上十分な精度を得ることができる。
【００７４】
（４）についての説明
以上の処理により、正反射光出力が感度を持つ低付着量域において、（２）で、正反射光よりトナー付着量との関係が一義的に表せる［正反射光成分］のみを抽出し、（３）で、拡散反射光から、［ベルト地肌部から直接反射されてくる拡散反射光成分］を除去することができたので、これらを基に拡散反射光出力の感度補正を行う。
ここで、感度補正を行う理由は、先に述べた通り、以下に対する補正を行うためである。
（１）発光素子出力及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
（２）発光素子出力及び受光素子出力の温度特性及び経時劣化特性に対する補正この処理における最大のポイントは、トナー層が１層までしか形成されていない低付着量域においては、
▲１▼正反射光出力（正反射成分）の正規化値、すなわち、転写ベルト地肌部の露出率はトナー付着量に対し、１次線形関係にある。
▲２▼［トナー層からの拡散反射成分］は、トナー付着量に対し原点を通る１次線形関係にある。
という正反射光、拡散反射光の２つの補正後出力がともにトナー付着量に対し１次の関係にあることを利用して、拡散反射光出力の感度補正を行う点である。
この感度補正のやり方は幾つかの方法が考えられるが、ここでは実施例として２つの方法について説明する。
【００７５】
（ＳＴＥＰ４−６）：拡散反射光出力の感度補正（図２５参照）
＜第１の方法による処理式＞
図２７に示すように「正反射光（正反射成分）の正規化値」に対し、地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から、拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように、補正を行う。
ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは、図２７に示す直線の傾きであり、ある正規化値の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値（ここでは０．３のとき１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出し、補正する。
（１）直線の傾きを最小二乗法により求める。
【００７６】
【数６】
本実施例においては、計算に用いるｘの範囲の下限値を０．０６としたが、この下限値はｘ、ｙとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、上限値は、正規化値が０〜１までの値であることから１とした。
（２）こうして求められた感度から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを求める。
【００７８】
【数７】
（３）ＳＴＥＰ４−５で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。
【００８０】
【数８】
＜第２の方法による処理式＞
図２４で求められた付着量（測定値）と正反射光（正反射成分）の正規化値との関係から求められた逆変換式、または変換テーブル参照により、「正反射光（正反射成分）の正規化値」を付着量（変換値）に変換し、この付着量（変換値）に対して地肌部変動補正後の拡散反射光出力をプロットし、低付着量域における直線関係から拡散反射光出力の感度を求め、この感度が予め定めた狙いの感度となるように補正を行う。
先の第１の方法との相違点は、横軸を「正反射光（正反射成分）の正規化値」から「付着量（変換値）」に変更したことである。ここで、拡散反射光出力の感度と述べているのは図２８に示す直線の傾きであり、ある付着量（変換値）の地肌部変動補正後の拡散反射光出力がある値（ここでは０．１７５のとき１．２）となるように、現状の傾きに対して乗じる補正係数を算出して補正する。
（１）直線の傾きを最小二乗法により求める。
【００８２】
【数９】
本実施形態においては、計算に用いるｘの範囲の上限値を０．３としたが、この上限値はｘ、ｙとが線形関係にある範囲内で任意に決めることができる値である。なお、下限値は付着量の下限値が０である事から０とした。
（２）こうして求められた感度から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなるような感度補正係数γを求める。
【００８４】
【数１０】
（３）ＳＴＥＰ４−５で求めた地肌部変動補正後の拡散反射光出力に対し、この感度補正係数γを乗じて補正する。
【００８６】
【数１１】
図２９には、３種類のベルト全てについて同様の処理を行った正規化値への変換結果を示した。
ここで、補正前の拡散反射光出力電圧は図１３に示される通りであるため、以上の処理により、本発明の目的である、
（１）発光素子出力、及び受光素子出力のロットばらつきに対する補正
（２）発光素子出力、及び受光素子出力の温度特性、及び経時劣化特性に対する補正
が十分にできていることが確認できた。以上が、図３０のＳＴＥＰ４での演算処理（拡散反射光出力の付着量変換アルゴ処理）となる。
【００８８】
図３０の次のＳＴＥＰ５では、ＳＴＥＰ４により得られたトナー付着量に対して一義的に表される感度補正後の拡散反射光出力を、付着量変換ＬＵＴ（ルックアップテーブル）、又は逆変換式により付着量に変換する。
ＳＴＥＰ６では、ＳＴＥＰ５で得られた付着量変換値を、図３１に示すように、各階調パターン作像時の現像ポテンシャル（＝現像ローラ部電位−露光部電位）に対しプロットして得られる直線より、現像γ（直線の傾き）、現像開始電圧（Ｘ切片）の計算を行い、最大ベタ部制御付着量目標値（本実施例ではＭ／Ａ＝０．４５ｍｇ／ｃｍ２）が狙いの値となるような現像バイアスの算出を行う。（現像バイアス＝現像ポテンシャル−露光部電位＝−０．２２１−０．０５＝−０．２７１Ｋｖ）
【００８９】
最後に、以上の計算により、図３４のＳＴＥＰ４−２で求められた感度補正係数α、ＳＴＥＰ４−６で求められた感度補正係数γ、及び図３０のＳＴＥＰ６で算出した現像γ、及び現像開始電圧ＶｋをメモリとしてのＮＶ−ＲＡＭに保存し、処理動作を終了する。
以上で述べてきた処理フローが、画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に実行されるプロセスコントロール動作フローとなる。
このような付着量変換アルゴリズムを用いることにより、
１．センサ側（ハードウエア側）での「正反射光出力」と「拡散光出力」との出力関係の厳密な調整を不要とし、
２．黒色の転写ベルト上においても、
３．また転写ベルト、及び濃度検知センサの経時、環境変動があったとしても、それらも自動補正可能な付着量変換が可能となる。
【００９０】
しかしながら、上記アルゴリズムを実施しようとする場合、付着量変換に用いられる感度補正係数α、γは、階調パターンを作像しなければ求めることができない。つまり、転写ベルト、及び濃度検知センサの経時、環境変動に対する自動補正を可能ならしめる感度補正係数値を得るには、階調パターンを作成することが前提要件となり、付着量パターンを少なくせざるを得ない紙間プロコン動作では精度の高い付着量変換計算ができないことになる。
換言すれば、画像出力を連続して大量に行う場合、階調パターンの作成によるダウンタイムを来たし（画像出力時のリピート性の低下）、上記アルゴリズムによる上述した濃度制御の特性を活かすことができない。
【００９１】
ここで、計算により求められた感度補正係数α、及びγが何かについて改めて考えてみると、感度補正係数αは、上述した通り、正反射光受光素子に入る正反射光出力の拡散反射成分と拡散反射光受光素子に入る拡散反射成分との比であり、この値は、各受光素子の受光径、及び配置等の光学的レイアウト、及び各出力の回路内におけるＯＰアンプゲイン等の違いによって決まる値である。
感度補正係数γは、上述した通り、拡散反射光出力の出力感度そのものであり、この値は、主に拡散反射光受光素子の出力ばらつき、及び発光素子側の発光光量によって決まる値である。
【００９２】
参考までに、これを実際に確認するために、ある時期に製造したセンサ１３０個より、出荷検査データより判断される上限・下限品、及び中心品の計２０個を抽出し、これらのセンサを順次、図１に示すカラーレーザプリンタに取り付け、プロコン動作を実行した時に得られた感度補正係数α、γと、出荷検査データにおけるセンサ感度値との相関を調べた結果を、それぞれ図３２（出荷検査データの感度値と感度補正係数αとの相関）、図３３（出荷検査データの感度値と感度補正係数γとの相関）に示す。これらは出荷検査、実機ともにＶｓｇ＿ｒｅｇ．＝４．０ＶとなるようにＬＥＤ調整をしたときの値である。
この２つのグラフにおける両者の相関から、付着量変換アルゴ処理によって求めている感度補正係数は、センサの感度そのものであることが判る。
【００９３】
そのために、非常に長期に亘ってはセンサの受発光素子の劣化により変動する可能性があり、また環境変動に対しても素子の温度特性により変動する可能性のある値であるといえる。しかしながら、実際には、図３６（感度補正係数αの通紙枚数における変動実験値）、図３７（感度補正係数γの通紙枚数における変動実験値）から明らかなように、通紙枚数が６０００枚レベルでも殆ど変動は見られない。
この点に着目すれば、連続通紙中の紙間のように、Ｐパターンを作成できる領域が狭いエリア（画像形成領域外）に１つしかパターンを作成できなかったとしても、前回階調パターンで実行した結果得られた感度補正係数α、γ値をＮＶ−ＲＡＭ領域に記憶しておけば、これを用いることにより実際に階調パターンを作成することなく小数パターンでの付着量検知演算ができることになる。
【００９４】
図３４には先に説明した画像形成モードとは別に、電源投入時、またはある所定枚数通紙後に実行されるプロコン動作時における付着量変換処理フローを、図３５には紙間プロコン時における付着量変換処理フローを示す。
図３５のフローに示すように、前のプロコン実行結果の（付着量算出に必要な）感度補正係数α、及びγの計算値をメモリから呼び出して紙間プロコンの計算に用いれば、パッチ数を１つとした場合でも階調パターンを作成した場合と同様の正確な付着量変換ができ、且つ、通紙時における紙間のようなエンジン制御側の処理が非常に多く、ＣＰＵ負荷をあまり掛けられない場合のＣＰＵ負荷低減にも寄与できる。
【００９５】
図３６、３７に示したように、感度補正係数α、γは通紙枚数が６０００枚レベルでも殆ど変動は見られないが、非常に長期に亘ってはセンサの受発光素子の劣化により変動する可能性があり、また環境変動に対しても素子の温度特性により変動する可能性のある値であることに変わりはない。
このため、感度補正係数α、γが紙間プロコンの計算に用いることができないような変動を来たす通紙枚数レベルを実験等（コンピュータシミュレーションを含む）により求め、転写紙の給送枚数（通紙枚数）をカウントし、通算枚数が求められた所定値に達したら、図３４に示す所定階調パターンによる新たな検知動作（画像形成動作を伴わない単独実行モード）を行い、得られた感度補正係数α、γ値をメモリに記憶されているデータに上書きして更新する（第２の実施形態）。
このようにすれば、上記アルゴリズムによる濃度制御の経時的精度低下を長期に亘って防止できる。
【００９６】
上記各実施形態では、光学的検知手段として、図４に示した発光手段と正反射光受光素子及び拡散反射光受光素子を有するものを用いたが、図５に示したビームスプリッタを有する光学的検知手段を用いても同様の検知機能を得ることができる（第３の実施形態）。
また、上記各実施形態では、検知対象面を転写体としての転写ベルト１８としたが、各感光体ドラムを検知対象面としてもよい（第４の実施形態）。この場合、Ｐセンサ４０は各感光体ドラムに対向して設けられる。
【００９７】
また、上記各実施形態では、４連タンデム直接転写方式のカラー画像形成装置での例を示したが、図３８に示すように、４連タンデム構成で中間転写体へ重ね転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施できる（第５の実施形態）。
本実施形態では図１８に示す濃度検知用のＰパターンが中間転写体としての中間転写ベルト２上に形成され、これを支持ローラ２Ｂの近傍に配置されたＰセンサ４０により検出する。すなわち、中間転写ベルト２を検知対象面としている。検知方式、動作（検知データの等取り扱い等）は第１の実施形態と同様である。
【００９８】
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのタンデム型のカラー複写機の構成及び動作の概要を説明する。カラー複写機１は、装置本体中央部に位置する画像形成部１Ａと、該画像形成部１Ａの下方に位置する給紙部１Ｂと、画像形成部１Ａの上方に位置する画像読取部１Ｃを有している。
画像形成部１Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写体としての中間転写ベルト２が配置されており、該中間転写ベルト２の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。すなわち、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による像を担持可能な像担持体としての感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の転写面に沿って並置されている。
【００９９】
各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂはそれぞれ同じ反時計回り方向に回転可能なドラムで構成されており、その周りには、回転過程において画像形成処理を実行する帯電手段としての帯電装置４、各感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂ上に画像情報に基づいて電位ＶＬの静電潜像を形成するための露光手段としての光書込装置５、各感光体ドラム３上の静電潜像を該静電潜像と同極性のトナーで現像する現像手段としての現像装置６、一次転写手段としての転写バイアスローラ７、印加電圧部材１５、クリーニング装置８が配置されている。各符号に付記しているアルファベットは、感光体ドラム３と同様、トナーの色別に対応している。各現像装置６にはそれぞれのカラートナーが収容されている。
中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を備えている。転写面を支持するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対向している。図３８中、符号１０は中間転写ベルト２を対象としたクリーニング装置を示している。
【０１００】
感光体ドラム３Ｙの表面が帯電装置４Ｙにより一様に帯電され、画像読取部１Ｃからの画像情報に基づいて感光体３ドラムＹ上に静電潜像が形成される。該静電潜像はイエローのトナーを収容した２成分（キャリアとトナー）現像装置６Ｙによりトナー像として可視像化され、該トナー像は第１の転写工程として、中間転写ベルト２上に、転写バイアスローラ７Ｙに印加された電圧による電界で引き付けられて転写される。
印加電圧部材１５Ｙは感光体ドラム３Ｙの回転方向における転写バイアスローラ７Ｙの上流側に設けられている。印加電圧部材１５Ｙにより、中間転写ベルト２に感光体ドラム３Ｙの帯電極性と同極性で且つ絶対値がベタ時ＶＬより大きい電圧を印加し、転写領域にトナー像が入る以前に感光体ドラム３Ｙから中間転写ベルト２へトナーが転写することを防止して、感光体ドラム３Ｙから中間転写ベルト２へのトナーの転写時のチリによる乱れを防止する。
【０１０１】
他の感光体ドラム３Ｍ、３Ｃ、３Ｂでもトナーの色が異なるだけで同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像が中間転写ベルト２上に順に転写されて重ね合わせられる。
転写後感光体ドラム３上に残留したトナーはクリーニング装置８により除去され、また、転写後図示しない除電ランプにより感光体ドラム３の電位が初期化され、次の作像工程に備えられる。
２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａ及び従動ローラ９Ｂに掛け回されて中間転写ベルト２と同方向に移動する転写ベルト９Ｃを有している。転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで、中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像をシート状記録媒体としての用紙２８に転写することができる。
【０１０２】
２次転写位置には給紙部１Ｂから用紙２８が給送されるようになっている。給紙部１Ｂには用紙２８が積載収容される複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１に収容された用紙２８を最上のものから順に１枚ずつ分離して給紙する給紙コロ１Ｂ２と、搬送ローラ対１Ｂ３と、２次転写位置の上流に位置するレジストローラ対１Ｂ４等が設けられている。
給紙カセット１Ｂ１から給紙された用紙２８は、レジストローラ対１Ｂ４で一旦停止され、斜めずれ等を修正された後、中間転写ベルト２上のトナー像の先端と搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイイングでレジストローラ対１Ｂ４により２次転写位置に送られる。装置本体の右側には起倒可能に手差しトレイ２９が設けられており、該手差しトレイ２９に収容された用紙２８は給紙コロ３１により給送された給紙カセット１Ｂ１からの用紙搬送路と合流する搬送路によりレジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【０１０３】
光書込装置５では、画像読取部１Ｃからの画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体ドラム３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。
画像読取部１Ｃは、自動原稿給送装置１Ｃ１と、原稿載置台としてのコンタクトガラス８０を有するスキャナ１Ｃ２等を有している。自動原稿給送装置１Ｃ１は、コンタクトガラス８０上に繰り出される原稿を反転可能な構成を有し、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。
光書込装置５により形成された感光体ドラム３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９により用紙２８上に一括して２次転写される。２次転写された用紙２８は定着装置１１へ送られ、ここで熱と圧力により未定着画像を定着される。２次転写後の中間転写ベルト２上の残留トナーは、クリーニング装置１０により除去される。
【０１０４】
定着装置１１を通過した用紙２８は、定着装置１１の下流側に設けられた搬送路切り換え爪１２により、排紙トレイ２７に向けた搬送路と反転搬送路ＲＰとに選択的に案内される。排紙トレイ２７に向けて搬送された場合には、排紙ローラ対３２により排紙トレイ２７上に排出され、スタックされる。反転搬送路ＲＰへ案内された場合には反転装置３８により反転され、再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
【０１０５】
以上の構成により、カラー複写機１では、コンタクトガラス８０上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様に帯電された感光体ドラム３に対して静電潜像が形成され、該静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。
中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出された用紙２８に転写される。多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、用紙２８に一括して２次転写される。
２次転写後の用紙２８は定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ２７に排出され、あるいは反転されて両面画像形成のために再度レジストローラ対１Ｂ４に向けて送られる。
本実施形態では、検知対象面を転写体としての中間転写ベルト２としたが、各感光体ドラムを検知対象面としてもよい（第６の実施形態）。この場合、Ｐセンサ４０は各感光体ドラムに対向して設けられる。
【０１０６】
また、１つ感光体ドラムとリボルバー方式の現像装置を用いて各色のトナー像を形成し、各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後、シート状記録媒体としての転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置においても同様に実施することができる（第７の実施形態）。その一例を図３９に示す。
本実施形態では、図１８に示す濃度検知用のＰパターンが中間転写体としての中間転写ベルト４２６上に形成され、これを駆動ローラ４４４の近傍に配置されたＰセンサ４０により検出する。すなわち、中間転写ベルト４２６を検知対象面としている。検知方式、動作（検知データの取り扱い等）は第１の実施形態と同様である。
【０１０７】
以下に、本実施形態における画像形成装置としてのカラー複写機の構成の概要を説明する。
カラー複写機において、露光手段としての書き込み光学ユニット４００は、カラースキャナ２００からのカラー画像データを光信号に変換して原稿画像に対応した光書き込みを行い、像担持体である感光体ドラム４０２上に静電潜像を形成する。
該書き込み光学ユニット４００は、レーザーダイオード４０４、ポリゴンミラー４０６とその回転用モータ４０８、ｆθレンズ４１０や反射ミラー４１２等により構成されている。
感光体ドラム４０２は、矢印で示すように反時計回りの向きに回転され、その周囲には、感光体クリーニングユニット４１４、除電ランプ４１６、電位センサ４２０、回転式現像装置４２２のうちの選択された現像器、現像濃度パターン検知器４２４、中間転写体としての中間転写ベルト４２６等が配置されている。
【０１０８】
回転式現像装置４２２は、ブラック用現像器４２８、シアン用現像器４３０、マゼンタ用現像器４３２、イエロー用現像器４３４と、各現像器を回転させる図示しない回転駆動部を有している。各現像器は、キャリアとトナーとの混合現像剤が入った、いわゆる２成分現像方式の現像器であり、上記実施形態で示した現像装置４と同様の構成を有している。磁性キャリアの条件や仕様等も同様である。
待機状態では、回転式現像装置４２２は、ブラック現像の位置にセットされており、コピー動作が開始されると、カラースキャナ２００で所定のタイミングからブラック画像のデータの読み取りがスタートし、この画像データに基づいてレーザ光による光書き込み・静電潜像（ブラック潜像）の形成が始まる。
【０１０９】
このブラック潜像の先端部から現像するために、ブラック用現像器４２８の現像位置に潜像先端部が到達する前に、現像スリーブを回転開始してブラック潜像をブラックトナーで現像する。感光体ドラム４０２にはマイナス極性のトナーが作像される。
そして、以後、ブラック潜像領域の現像動作を続けるが、潜像後端部がブラック現像位置を通過した時点で、速やかにブラックのための現像位置から次の色の現像位置まで、回転式現像装置４２２が回転する。当該動作は、少なくとも、次の画像データによる潜像先端部が到達する前に完了させる。
像形成サイクルが開始されると、まず、感光体ドラム４０２は矢印で示すように反時計回りの向きに、中間転写ベルト４２６は時計回りの向きに、図示しない駆動モータによって回転させられる。中間転写ベルト４２６の回転に伴って、ブラックトナー像形成、シアントナー像形成、マゼンタトナー像形成、イエロートナー像形成が行われ、最終的にブラック（Ｂｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、中間転写ベルト４２６上に重ねられ（１次転写）、トナー像が形成される。
【０１１０】
中間転写ベルト４２６は、感光体ドラム４０２に対向する１次転写電極ローラ４５０、駆動ローラ４４４、２次転写ローラ４５４に対向する２次転写対向ローラ４４６、中間転写ベルト４２６の表面を清掃するクリーニング手段４５２に対向するクリーニング対向ローラ４４８Ａの各支持部材間に張架されており、図示しない駆動モータにより駆動制御されるようになっている。
感光体ドラム４０２に順次形成されるブラック、シアン、マゼンタ、イエローの各トナー像が中間転写ベルト４２６上で正確に順次位置合わせされ、これによって４色重ねのベルト転写画像が形成される。このベルト転写画像は２次転写対向ローラ４４６により用紙に一括転写される。
【０１１１】
給紙バンク４５６内の各記録紙カセット４５８、４６０、４６２には装置本体内のカセット４６４に収容された用紙のサイズとは異なる各種サイズの用紙が収容されており、これらのうち、指定されたサイズ紙の収容カセットから、該指定された用紙が給紙コロ４６６によってレジストローラ対４７０方向に給紙・搬送される。図３９において、符号４６８はＯＨＰ用紙や厚紙等のための手差し給紙トレイを示す。
像形成が開始される時期に、用紙は上記いずれかのカセットの給紙口から給送され、レジストローラ対４７０のニップ部で待機する。そして、２次転写対向ローラ４４６に中間転写ベルト４２６上のトナー像の先端がさしかかるときに、丁度用紙先端がこの像先端に一致するようにレジストローラ対４７０が駆動され、用紙と像のレジスト合わせが行われる。
【０１１２】
このようにして、用紙が中間転写ベルト４２６と重ねられて、トナーと同極性の電圧が印加される２次転写対向ローラ４４６の下を通過する。このとき、トナー画像が用紙に転写される。続いて、用紙は除電され、中間転写ベルト４２６から剥離して紙搬送ベルト４７２に移る。
中間転写ベルト４２６から４色重ねトナー像を一括転写された用紙は、紙搬送ベルト４７２によりベルト定着方式の定着装置４７０へ搬送され、この定着装置４７０で熱と圧力によりトナー像を定着される。定着を終えた用紙は排出ローラ対４８０で機外へ排出され、図示しないトレイにスタックされる。これにより、フルカラーコピーが得られる。
本実施形態では、検知対象面を転写体としての中間転写ベルト４２６としたが、感光体ドラム４０２を検知対象面としてもよい（第８の実施形態）。この場合、Ｐセンサ４０は感光体ドラム４０２に対向して設けられ、現像濃度パターン検知器４２４がこれに相当する。
【０１１３】
上記各実施形態では、粉体としてトナーを用いる濃度制御方法を例示したが、トナー以外の粉体を扱う濃度制御方法においても同様の処理方式により同様の検知機能を得ることができる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば紙間時のようにトナーパターン（階調パターン）を連続的に作成できないような場合でも、画像形成時以外に単独で実行される画像濃度制御動作時の付着量変換処理時に計算された感度補正係数値をメモリに記憶しておき、この値を紙間プロコン時に呼び出してその計算処理に用いることにより、画像形成時以外に単独で実行されるアルゴリズムを用いた画像濃度制御と同等の濃度制御精度を得ることができる。パターン数が１個の画像濃度制御動作時でも確実な付着量変換が行える。
また、このような画像濃度制御方法を画像形成装置に適用することにより、経時、環境、及びリピート変動の少ないより安定性に優れた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の第１の実施形態における画像形成装置としてのカラーレーザプリンタの概要正面図である。
【図２】
正反射光のみを検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図３】
拡散反射光のみを検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図４】
正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプの光学的検知手段の構成図である。
【図５】
正反射光と拡散反射光を同時に検出するタイプで、ビームスプリッタを用いた光学的検知手段の構成図である。
【図６】
カラートナー付着量に対する正反射光出力と拡散反射光出力の検知結果を示すグラフである。
【図７】
カラートナー付着量と正反射光との差分との関係を示すグラフある。
【図８】
検知対象面の鏡面光沢度が高いの場合の照射光の反射状態を示す模式図である。
【図９】
トナーが付着して検知対象面の鏡面光沢度が低下した場合の照射光の反射状態を示す模式図である。
【図１０】
黒トナー付着量に対する正反射光出力特性を示すグラフである。
【図１１】
カラートナー付着量に対する正反射光出力特性を示すグラフである。
【図１２】
黒トナー付着量に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。
【図１３】
カラートナー付着量に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。
【図１４】
検知対象面の鏡面光沢度に対する正反射光出力特性を示すグラフである。
【図１５】
検知対象面の明度に対する拡散反射光出力特性を示すグラフである。
【図１６】
検知対象面の経時的光沢度の低下と正反射光出力の補正との関係を示すグラフである。
【図１７】
検知対象面の経時的光沢度の低下におけるカラートナー付着量と正反射光との差分との関係を示すグラフある。
【図１８】
階調パターンを示す平面図である。
【図１９】
正反射光として正反射光受光素子で受光される光に、純粋な正反射光成分に加え、検知対象面からの拡散反射光成分と、トナー層からの拡散反射光成分が含まれることを示す模式図である。
【図２０】
光学的検知手段により実際に検知すべき反射光成分と除去すべき反射光成分の関係を示すブロック図である。
【図２１】
データサンプリング時の付着量と検知出力の関係を示すグラフである。
【図２２】
拡散反射光出力に乗ずる感度補正係数と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。
【図２３】
正反射光の成分分解を示すグラフである。
【図２４】
正反射光出力の正反射成分の正規化を示すグラフである。
【図２５】
拡散反射光出力の地肌部変動補正量と付着量及び検知出力との関係を示すグラフである。
【図２６】
ベルト地肌部から反射される成分にも複数の成分が存在することを示す模式図である。
【図２７】
正反射成分の正規化値と地肌部変動補正後の拡散反射光出力との関係を示すグラフである。
【図２８】
拡散反射光出力の感度を示すグラフである。
【図２９】
正規化値への変換結果を示すグラフである。
【図３０】
画像濃度を適正化するためにプロセスコントロール動作のフローチャートである。
【図３１】
付着量変換値を各階調パターン作像時の現像ポテンシャルに対しプロットして得られる直線を示すグラフである。
【図３２】
出荷検査データの感度値と感度補正係数αとの関係を示すグラフである。
【図３３】
出荷検査データの感度値と感度補正係数γとの関係を示すグラフである。
【図３４】
単独実行モードにおける付着量変換アルゴリズム処理動作のフローチャートである。
【図３５】
紙間プロコンモードにおける処理動作のフローチャートである。
【図３６】
感度補正係数αの通紙枚数における変動実験データを示すグラフである。
【図３７】
感度補正係数γの通紙枚数における変動実験データを示すグラフである。
【図３８】
４連タンデム構成で中間転写体へ重ね転写した後転写紙へ一括転写する方式のカラー画像形成装置の概要正面図である。
【図３９】
１つ感光体ドラムにより各トナー像を中間転写体に重ね合わせ転写した後転写紙上に一括転写する方式のカラー画像形成装置の概要正面図である。
【符号の説明】
２、４２６ 中間転写体としての中間転写ベルト
１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ、１４Ｂ 像担持体としての感光体ドラム
１８ 検知対象面としての転写ベルト
４０ 光学的検知手段としての濃度検知センサ
７０ 階調パターンとしてのトナーパターン
４０２ １つの像担持体としての感光体ドラム
Claims (20)
- 検知対象面上に形成された粉体パターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、検知データに基づいて粉体濃度を制御する粉体濃度制御方法において、
検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なる粉体の所定階調パターンを形成してこれに対する上記光学的検知手段による検知データ又はこれを基にした演算処理データを取得し、取得したデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することを特徴とする粉体濃度制御方法。 - 請求項１記載の粉体濃度制御方法において、
上記少数パターンが１個のパターンであることを特徴とする粉体濃度制御方法。 - 検知対象面上に形成されたトナーパターンを検知対象面に対向する位置に配置された光学的検知手段により検知し、検知データに基づいて画像濃度を制御する画像濃度制御方法において、
検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを形成してこれに対する上記光学的検知手段による検知データ又はこれを基にした演算処理データを取得し、取得したデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することを特徴とする画像濃度制御方法。 - 請求項３記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンが１個のパターンであることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 請求項３又は４記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンは、画像形成形成動作時の画像形成領域外に作成されることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 請求項５記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンは、画像が形成されるシート状記録媒体間に作成されることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータをメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することを特徴とする画像濃度制御方法。
- 検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータであって、付着量に対して一義的に決まる値を求める過程で得られた係数値をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することを特徴とする画像濃度制御方法。
- 検知対象面上に連続的に複数個形成された付着量の異なるトナーの所定階調パターンを、検知対象面に対向する位置に配置され正反射光と拡散反射光を同時に検出可能な光学的検知手段により検知し、これにより得られる正反射光出力と拡散反射光出力の検知データを基に演算処理し、演算処理されたデータのうち、所定階調パターンの検知でしか得られず且つ所定階調パターンよりも数の少ない少数パターンでの濃度制御の精度を所定階調パターンでの濃度制御の精度と同等に保つために必要なデータであって、付着量そのものの値を求める過程で得られた係数値をメモリに記憶し、少数パターンで濃度制御を行う場合には必要に応じて上記記憶されたデータを呼び出して利用することを特徴とする画像濃度制御方法。
- 請求項７乃至９のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンが１個のパターンであることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 請求項７乃至１０のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンは、画像形成動作時の画像形成領域外に作成されることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 請求項１１記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンは、画像が形成されるシート状記録媒体間に作成されることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 請求項３乃至１２のうちの何れか１つに記載の画像濃度制御方法において、
上記少数パターンの付着量は、濃度制御における最大付着量であることを特徴とする画像濃度制御方法。 - 複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、
請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記転写体を上記検知対象面として実施可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に形成されたトナー像を転写体上に担持されたシート状記録媒体に順次重ねて転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、
請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、
請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記中間転写体を上記検知対象面として実施可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 複数の像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、
請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能であることを特徴とする画像形成装置。 - １つの像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、
請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記中間転写体を上記検知対象面として実施可能であることを特徴とする画像形成装置。 - １つの像担持体上に形成されたトナー像を順次中間転写体に重ねて転写した後、シート状記録媒体に一括転写することによりカラー画像を得ることが可能な画像形成装置において、
請求項３乃至１３のうちの何れか１つの方法を、上記像担持体を上記検知対象面として実施可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項１４乃至１９のうちの何れか１つに記載の画像形成装置において、
画像を形成するシート状記録媒体の給送枚数をカウントし、通算枚数が所定値に達したら所定階調パターンによる新たな検知動作を行い、メモリに記憶されているデータを更新することを特徴とする画像形成装置。
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