JP2005017621A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したトナー付着量検出が可能な光反射濃度検出方法を提案し、小型で生産性が高く、信頼性の高い画像形成装置を提供する。
【解決手段】本発明の画像形成装置では、２次転写部で中間転写体１０に対向して配置され、記録材を介さずに中間転写体１０上に形成された基準パターン画像を直接転写する基準パターン検知用転写体（２次転写ローラ）２４と、基準パターン検知用転写体上に転写された画像に対する光学的な基準パターン検知手段（反射濃度検知センサ）３１０を有し、該検知手段の検知結果に基づいて画像形成条件を変更する構成とした。これにより中間転写体の材料選択において光学的特性の制約事項が少ないため設計の自由度が増し画質の向上が図れる。また基準パターンに対する光反射濃度検知が安定して行えるため適切に画像形成条件を制御することができ、トナー飛散、地汚れ等の無い、安定性の高い画像形成装置を提供できる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、プロッター、ファクシミリ、印刷機等の画像形成装置に係り、特に複数の像担持体を並設したタンデム構成のカラー画像形成装置に関するものであり、より詳しくは、そのカラー画像形成装置におけるトナー付着量検知技術、及びそれを利用した画像濃度制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カラー画像形成装置に対する高生産性の要求が高まっており、作像方式としては複数の像担持体及び現像装置を含む画像形成ユニットを転写ベルトあるいは中間転写体に対向させた位置に並列に並べ、像担持体上のトナー像を転写ベルトで担持した記録紙あるいは中間転写体上に順次転写させる構成のタンデム方式と呼ばれるカラー画像形成装置が主流を占めるようになってきた（例えば特許文献１等）。また、このような画像形成装置において、像担持体上や中間転写体上にトナーパタンを形成し、光学的なトナー濃度センサを用いてそのトナー付着量の測定結果に基づいて画像濃度制御を行う画像形成装置が実用化されている。さらに画像形成装置の小型化に伴い、このようなセンサも自由にレイアウトできないという問題があり、また、センサの数を最少にするためにも、最終画像に近い中間転写体上のトナーパタンを検知して、各種制御を行う方式が実用化されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３５６５４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような制御を行う画像形成装置の問題点として、中間転写体としての中間転写ベルトは、感光体や記録紙、クリーニングブレード等と接触するため、傷が付き易く、検知対象の地肌面が傷つくと、同じ光センサの発光量に対して、反射光量が異なるために検知誤差となる。
また、これを防止するために硬度の高い中間転写ベルトを使用することが考えられるが、硬度の高いベルトは画像が散りやすい、カール癖がつきやすい等の問題がある。
さらに別の問題として、検知センサも検知精度を上げるためには、検知対象物との距離を余り広く取ることはできないため、検知対象物である中間転写ベルトの電位が高いと、検知センサとの電位差が広がり、センサにトナーが付着したり、センサ出力にノイズが乗ってしまったりする不具合が生じてしまう。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、上記のような課題に対して、安定したトナー付着量検出が可能なトナーに対する光反射濃度検出方法を提案し、この方法によって、小型で、生産性が高く、信頼性の高い画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
複数の像担持体に形成した画像（例えばトナー像）を中間転写体に重ね合わせて転写した後、２次転写部で記録材に転写して多色のカラー画像を得る画像形成装置において、中間転写体は、構成上、他部材との接触頻度が高いこと、チリやカール癖の点であまり硬度を高く出来ない等の制約があり、中間転写体上でトナーパターンの検知を行った場合、表面性の経時変化による検知誤差の増大や、また、中間転写体上には所定の電位が存在するため、検知部においてトナー飛散、トナーチリが発生することがある。そこで本発明では、中間転写体上に形成された画像を直接転写する基準パターン検知用転写体（２次転写ローラ）を設けて、基準パターン検知用転写体（２次転写ローラ）上のトナーを検出ができるようにすることでこれらの課題を解決するものである。
より具体的には、本発明の第１の構成の画像形成装置では、前記２次転写部で中間転写体に対向して配置され、記録材を介さずに中間転写体上に形成された基準パターン画像を直接転写する基準パターン検知用転写体（２次転写ローラ）と、該基準パターン検知用転写体上に転写された画像に対する光学的な基準パターン検知手段（例えば光反射濃度検知手段）を有し、該検知手段の検知結果に基づいて、画像形成条件を変更することを特徴とする。
このような構成とすることにより、中間転写体の材料選択において光学的特性の制約事項が少ないため設計の自由度が増し、画質の向上が図れる。また、基準パターン（トナーパターン）に対する光反射濃度検知が安定して行えるため、適切に画像形成条件を制御することができ、トナー飛散、地汚れ等の無い、安定性の高い画像形成装置を供給することが可能となる。
【０００７】
ところで、基準パターン検知用転写体の電位が光反射濃度検知手段の基準電位（ＧＮＤ）に対して大きいと、光反射濃度検知手段に対して電気的なノイズを与えＳ／Ｎ比が悪化する。また、基準パターン検知用転写体の周辺で飛散したトナーが光反射濃度検知手段との電位差によって光反射濃度検知手段に付着し、光反射濃度検知手段が汚れやすくなる。そこで本発明では、以下の構成によってこれらの課題を解決するものである。
すなわち、本発明の第２の構成では、第１の構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体は、基準パターンの転写時に電気的に接地された状態になっていることを特徴とする。
このような構成とすることにより、光反射濃度検知手段のＳ／Ｎ比が向上し、また、検知手段の汚れが発生しにくくなるため、トナーパターンに対する光反射濃度検知が安定して行える。このため、適切に画像形成条件を制御することができ、トナー飛散、地汚れ等の無い、安定性の高い画像形成装置を供給することが可能となる。
【０００８】
また、第２の構成と同様に、基準パターン検知用転写体の電位を光反射濃度検知手段の基準電位（ＧＮＤ）と同程度にすると共に、中間転写体の裏面からトナーと同極性の転写電界を印加することによって、中間転写体から基準パターン検知用転写体への基準パターンの転写率を上げることができる。
そこで本発明の第３の構成では、第１または第２の構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体に対向して、前記中間転写体の裏面に当接する２次転写対向部材（例えばバックアップローラ）に転写バイアス（転写電界）を印加させることを特徴とする。
このような構成とすることにより、第２の構成の効果に加えて、転写率が向上するため、精度の高い基準パターンに対する光反射濃度検知を行うことが可能となる。
【０００９】
次に、光反射濃度検知手段として正反射光検知型センサを用いた場合、この正反射光検知型センサに対して光沢度が低いと、トナー面と地肌（基準パターン検知用転写体）面の反射濃度差が少なくなり、場合によっては検知不可能となることがある。これを防止するには、回転方向に受・発光の向きを置くと誤差が大きくなるため、できるだけ平面に近い状態（軸方向）で測定するとよい。
そこで本発明の第４の構成では、第１〜３のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体の表面軸方向の光沢度（ＧＳ）が約６０以上であることを特徴とする。
このような構成とすることにより、正反射光検知型センサを用いた光反射濃度検知が可能となり、第１〜３の構成の効果が得られる。また、正反射光検知型センサは地肌に対する感度が高いため、地肌面を利用した光量調整が行えるという効果もある。
【００１０】
次に、光反射濃度検知手段として拡散反射光検知型センサを用いた場合、この拡散反射光検知型センサに対して明度が高いと、トナー面と地肌（基準パターン検知用転写体）面の反射濃度差が少なくなり、場合によっては検知不可能となることがある。
そこでこの問題を防止するため、本発明の第５の構成では、第１〜４のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体の表層、表面軸方向の明度（Ｌ＊）は３０以下であることを特徴とする。
このような構成とすることにより、拡散反射光検知型センサを用いた光反射濃度検知が可能となり、第１〜３の構成の効果が得られる。また、拡散反射光検知型センサは正反射光検知型センサに比較して、高付着量のトナーが検出できるという特徴を有する。そこで第４の構成と組み合わせる（１発光に対して正反射光と拡散反射光を受ける構成にする）ことによって光量調整と高付着量トナーの検出を両立することが可能となる。
【００１１】
次に、２次転写部において記録材に転写する場合の転写バイアスを、基準パターン検知用転写体に基準トナーパターンを転写する場合にも印加すると、転写過多となり転写率が悪化する。このため、基準パターン検知用転写体に基準トナーパターンを転写する場合には、印加する転写バイアスを所定量小さくすることによって転写率悪化を防止することが可能となる。
そこで本発明の第６の構成では、第１〜５のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記中間転写体上の画像（基準トナーパターン）を基準パターン検知用転写体に転写する際には、２次転写部において記録材に転写する際の転写バイアスとは異なる転写バイアスを印加させることを特徴とする。
このような構成とすることにより、中間転写体の基準トナーパターンが高効率で基準パターン検知用転写体に転写されるため、記録材に転写されるトナー量に近い濃度を基準パターン検知用転写体で検知でき、第１〜５の構成の効果を得ることができる。
【００１２】
次に、トナーチリを無くして、効率の良い転写を行うためには、中間転写体から記録材に転写する際に硬度の低いものでトナーを包み込み押し付けるような転写が理想的である。しかし、硬度を下げるにはゴムのような弾性体が必要となり、一般的にゴムは光沢度が低くなり、また、真円度も余り高くできないため、センサの検知精度は落ちる。そこで、中間転写体裏面に設けられる２次転写対向部材（例えばバックアップローラ）には硬度の低いものを使用し、また、基準パターン検知用転写体には硬度の高い物を使用することで表面性、耐久性が向上でき、両者の不具合を解消することが可能となる。
そこで本発明の第７の構成では、第１〜６のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記中間転写体裏面に設けられる２次転写対向部材（例えばバックアップローラ）の硬度は、前記基準パターン検知用転写体より低いことを特徴とする。
このような構成とすることにより、トナーチリが少なく、基準パターンの検知精度を高くして良好な画像品質を維持することができる画像形成装置を提供することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
以下、本発明の第一の実施形態として、画像形成装置の一例である電子写真複写機（以下、単に「複写機」と言う）に本発明を適用した一実施形態について説明する。本実施形態の複写機は、各色ごとに像担持体としての感光体ドラムを備えた、いわゆるタンデム型のカラー複写機であるが、本発明はこれに限られるものではない。
【００１４】
まず、本実施形態に係る複写機全体の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る複写機全体の概略構成図である。この複写機は、複写機本体１００と、この複写機本体１００を載置する給紙テーブル２００と、その複写機本体上に取り付けるスキャナ３００と、このスキャナの上部に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００とから構成されている。
【００１５】
図２は、図１に示す複写機の複写機本体１００部分の要部構成を示す拡大図である。複写機本体１００には、像担持体としての複数の感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋと、複数の感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋに形成した画像（例えばトナー像）が重ね合わせて転写される中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、図３に示すように、ベース層１１、弾性層１２及びコート層１３の３層構造となっている。ベース層１１は、例えば伸びの少ないフッ素系樹脂や、伸びの大きなゴム材料に帆布などの伸びにくい材料を組み合わせた材料で構成されている。また、弾性層１２は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで構成され、ベース層１１の上に形成される。また、コート層１３は、弾性層１２の表面に、例えばフッ素系樹脂がコーティングされることで形成される。そして、この中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４，１５，１６に張架された状態で、図２中時計回り方向に回転駆動される。
【００１６】
３つの支持ローラ１４，１５，１６のうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間のベルト張架部分には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋが並んで配置されている。これらの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの上方には、図１に示すように、露光装置２１が設けられている。この露光装置２１としては、例えばレーザ光源、カップリングレンズ、光偏向器（回転多面鏡等）、走査結像レンズやミラー等の光学系などから構成されるレーザ走査方式のものや、あるいは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと結像光学系を組み合わせたＬＥＤ書込み方式のものなどが用いられ、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて書込み光Ｌを照射し、各画像形成ユニットに設けられる像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に静電潜像を形成するためのものである。また、支持ローラのうちの第３支持ローラ１６は２次転写対向部材（バックアップローラ）として機能し、この第３支持ローラ（バックアップローラ）１６に対向する位置には、２次転写ローラ２４が設けられている。そして、中間転写ベルト１０上のトナー像を記録材（例えば記録紙）上に２次転写する際には、２次転写ローラ２４を第３支持ローラ（バックアップローラ）１６に巻回された中間転写ベルト１０部分に押し当てて２次転写を行う。また、２次転写装置の２次転写ローラ２４による記録紙搬送方向下流側には、２つのローラ２３ａ，２３ｂ間に無端ベルト状の搬送ベルト２２を張架した構成を有する。また、このさらに搬送方向下流側には、記録紙上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、熱源を有する加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。また、中間転写ベルト１０の支持ローラのうちの第２支持ローラ１５に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１７が設けられている。このベルトクリーニング装置１７は、記録材としての記録紙に中間転写ベルト１０上のトナー像を転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するためのものである。
【００１７】
次に、画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成について説明する。以下の説明では、黒色のトナー像を形成する画像形成ユニット１８Ｋを例に挙げて説明するが、他の画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍも同様の構成を有する。
【００１８】
図４は、隣り合う２つの画像形成ユニット１８Ｍ，１８Ｋの構成を示す拡大図である。なお、図中の符号では、色の区別を示す「Ｍ」及び「Ｋ」の記号を省略しており、以下の説明でも記号は適宜省略する。
画像形成ユニット１８には、感光体ドラム２０の周囲に、帯電装置６０、現像装置６１及び感光体クリーニング装置６３が設けられている。また、感光体ドラム２０に対して中間転写ベルト１０を介して対向する位置には、１次転写装置６２が設けられている。
【００１９】
上記帯電装置６０は、帯電ローラを採用した接触帯電方式のものであり、感光体ドラム２０に接触して電圧を印加することにより感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。この帯電装置６０には、帯電ローラの他、帯電ブラシ等を採用することができ、また、非接触のスコロトロンチャージャなどを採用した非接触帯電方式のものも採用できる。
【００２０】
上記現像装置６１は、現像剤として、トナーのみからなる一成分現像剤を使用してもよいが、本実施形態では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を使用している。この現像装置６１は、攪拌部６６と現像部６７に大別できる。攪拌部６６では、二成分現像剤（以下、単に「現像剤」という）が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての現像スリーブ６５上に供給される。この攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８が設けられており、２本のスクリュ６８の間には、両端部で互いが連通するように仕切るための仕切り板が設けられている。また、現像ケース７０には現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度センサ７１が取り付けられている。一方、現像部６７では、現像スリーブ６５に付着した現像剤のうちのトナーが感光体ドラム２０に転移される。この現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体ドラム２０と対向する現像スリーブ６５が設けられており、その現像スリーブ６５内には図示しないマグネットが固定配置されている。また、現像スリーブ６５に先端が接近するようにドクタブレード７３が設けられている。本実施形態では、このドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔が０．９ｍｍとなるように設定されている。
【００２１】
この現像装置６１では、現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げて保持される。現像スリーブ６５に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ６５の回転に伴って搬送され、ドクタブレード７３により適正な量に規制される。なお、規制された現像剤は攪拌部６６に戻される。このようにして感光体ドラム２０と対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブ６５に印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体ドラム２０上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体ドラム２０上の静電潜像部分に転移し、感光体ドラム２０上の静電潜像は可視像化され、トナー像が形成される。現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブ６５から離れ、攪拌部６６に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１が検出し、その検出結果に基づいて図示しないトナー補給部から攪拌部６６にトナーが補給される。
【００２２】
上記１次転写装置６２には、１次転写ローラを採用しており、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム２０に押し当てるようにして設置されている。１次転写装置６２は、ローラ形状のものでなくても、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。
【００２３】
上記感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体ドラム２０に押し当てられるように配置される、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えている。また、本実施形態では、クリーニング性能を高めるために感光体ドラム２０に接触する導電性のファーブラシ７６を併用している。このファーブラシ７６には、金属製の電界ローラ７７からバイアスが印加されており、その電界ローラ７７にはスクレーパ７８の先端が押し当てられている。そして、クリーニングブレード７５やファーブラシ７６により感光体ドラム２０から除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３の内部に収容される。その後、収容されたトナーは、回収スクリュ７９により感光体クリーニング装置６３の片側に寄せられ、後述するトナーリサイクル装置８０を通じて現像装置６１へと戻され、再利用される。
また、除電装置６４は、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム２０の表面電位を初期化する。
【００２４】
次に本実施形態の具体的な設定について説明すると、感光体ドラム２０の直径は６０ｍｍであり、感光体ドラム２０を２８２ｍｍ／ｓの線速で駆動している。また、現像スリーブ６５の直径は２５ｍｍであり、現像スリーブ６５を５６４ｍｍ／ｓの線速で駆動している。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−（マイナス）１０〜−３０μＣ／ｇの範囲となるのが好適である。また、感光体ドラム２０と現像スリーブ６５との間隙である現像ギャップは、０．５〜０．３ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。また、感光体ドラム２０の感光層の厚みは３０μｍであり、露光装置２１の光学系のビームスポット径は５０×６０μｍであり、その光量は約０．４７ｍＷである。一例として帯電装置６０により、感光体ドラム２０の表面は−７００Ｖに一様帯電され、露光装置２１によりレーザが照射された静電潜像部分の電位は、−１２０Ｖとなる。これに対して、現像バイアスの電圧を−４７０Ｖとし、３５０Ｖの現像ポテンシャルを確保する。このようなプロセス条件は後述するプロセス制御の結果によって適時変更される。
【００２５】
以上の構成をもつ画像形成ユニット１８では、感光体ドラム２０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射し、感光体ドラム２０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、１次転写装置６２により中間転写ベルト１０上に１次転写される。１次転写後に感光体ドラム２０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置６３により除去され、その後、感光体ドラム２０の表面は、除電装置６４により除電されて、次の画像形成に供される。
【００２６】
次に、感光体クリーニング装置６３により回収された転写残トナーを現像装置６１で再利用するためのトナーリサイクル装置８０の構成及び動作について説明する。図６は、トナーリサイクル装置８０の概略構成を示す説明図である。また、図７は、感光体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９の一端部分の拡大図である。
【００２７】
図７に示すように、トナーリサイクル装置８０は、感光体クリーニング装置６３の回収スクリュ７９の一端に設けられるローラ部８２を備えている。このローラ部８２にはピン８１が設けられている。このローラ部８２は、回転軸８６のローラ部８７とともにベルト状の回収トナー搬送部材８３を張架している。このとき、ローラ部８２のピン８１は、回収トナー搬送部材８３に設けられる長孔８４に入り込んだ状態になる。回収トナー搬送部材８３の外周面には一定間隔おきに羽根８５が設けられている。この回収トナー搬送部材８３は、図６に示すように、回転軸８６とともに搬送路ケース８８内に収容されている。この搬送路ケース８８は、画像形成ユニット１８の構成部品の少なくとも一部を一体に収納するカートリッジケース８９と一体成型されている。この搬送路ケース８８の内部には、２本のスクリュ６８のうちの１本が現像装置６１内部から突出している。
【００２８】
このような構成において、外部から駆動力を伝達して回収スクリュ７９を回転するとともに、回収トナー搬送部材８３を回転駆動する。これにより、感光体クリーニング装置６３で回収したトナーは、搬送路ケース８８内を通して現像装置６１に向かって搬送され、スクリュ６８により現像装置６１の内部に収容される。その後、回収したトナーは、上述したように、２本のスクリュ６８で現像装置６１内の現像剤と一緒に攪拌されて循環し、再度現像に寄与することになる。
【００２９】
次に、本実施形態における複写機の動作について説明する。上記構成をもつ複写機を用いて原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台３０に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、ユーザーが図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３２上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３３および第２走行体３４が走行を開始する。これにより、第１走行体３３からの光がコンタクトガラス３２上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３４のミラーで反射されて、結像レンズ３５を通じてＣＣＤ等の読取センサ３６に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。
【００３０】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータが駆動し、支持ローラ１４，１５，１６のうちの１つが回転駆動して中間転写ベルト１０が回転駆動する。また、これと同時に、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋも回転駆動する。その後、スキャナ３００の読取センサ３６で読み取った画像情報に基づいて、露光装置２１から、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に書込み光Ｌがそれぞれ照射される。これにより、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋには、それぞれ静電潜像が形成され、現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋにより可視像化される。そして、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像が形成される。このようにして形成された各色トナー像は、各１次転写装置６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋにより、順次中間転写ベルト１０上に重なり合うようにそれぞれ１次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上には、各色のトナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。なお、２次転写後の中間転写ベルト１０上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７により除去される。
【００３１】
また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、給紙テーブル２００内の多段の給紙部４３のうち、ユーザーが選択した記録紙に応じた給紙カセット４４の給紙ローラ４２が回転し、給紙カセット４４の１つから記録紙が送り出される。送り出された記録紙は、分離ローラ４５で１枚に分離して給紙路４６に入り込み、搬送ローラ４７により複写機本体１００内の給紙路４８まで搬送される。このようにして搬送された記録紙は、レジストローラ４９に突き当たったところで止められる。なお、多段の給紙部４３の給紙カセット４４にセットされていない記録材を使用する場合、手差しトレイ５１にセットされた記録材を給紙ローラ５０により送り出し、分離ローラ５２で１枚に分離した後、手差し給紙路５３を通って搬送される。そして、同じくレジストローラ４９に突き当たったところで止められる。
【００３２】
レジストローラ４９は、上述のようにして中間転写ベルト１０上に形成された合成トナー画像が２次転写装置２２の２次転写ローラ２４に対向する２次転写部に搬送されるタイミングに合わせて回転を開始する。ここで、レジストローラ４９は、一般的には接地されて使用されることが多いが、記録紙の紙粉除去のためにバイアスを印加するようにしてもよい。レジストローラ４９により送り出された記録紙は、中間転写ベルト１０と２次転写ローラ２４との間に送り込まれ、２次転写装置により、中間転写ベルト１０上の合成トナー像が記録紙上に２次転写される。より詳しく述べると、図５に示すように、２次転写位置における中間転写ベルト１０の裏面側には、中間転写ベルト１０を挟んで２次転写ローラ２４に対向する２次転写対向部材としてのバックアップローラ（第３支持ローラ）１６が配設されており、バックアップローラ１６に接続された電圧印加手段５００によってバックアップローラ１６にトナー像を構成するトナーの帯電極性と同極性の転写バイアス（斥力バイアス）を印加すると、接地された２次転写ローラ２４との間で転写電界が形成され、中間転写ベルト１０に担持された未定着トナー像は２次転写位置において記録紙Ｓに静電転写され、２次転写が行なわれる。その後、記録紙Ｓは２次転写ローラ２４から搬送ベルト２２に移動し、搬送ベルト２２に吸着した状態で定着装置２５まで搬送され、定着装置２５で熱と圧力が加えられてトナー像の定着処理が行われる。定着装置２５を通過した記録紙は、排出ローラ５６により排紙トレイ５７に排出されスタックされる。なお、トナー像が定着された面の裏面にも画像形成を行う場合には、定着装置２５を通過した記録紙の搬送経路を切換爪５５により切り換える。そして、その記録紙は、２次転写装置の下方に位置するシート反転装置２８に送り込まれ、そこで反転し、再び２次転写部に案内される。
【００３３】
ここで、中央処理装置（ＣＰＵ）やメモリ（ＲＯＭ，ＲＡＭ）、各種制御回路、クロック、タイマー、カウンタ、入出力装置などで構成されたメイン制御部（図示せず）による電位制御について図８乃至図１２により説明する。図８はメイン制御部における電位制御ルーチンを示すフローチャート、図９は感光体ドラム上に形成するパッチパターンを説明する図、図１０は電位制御時の電位データとトナー付着量データとの各潜像パターンにおける関係を示すグラフ、図１１は電位制御時のトナー付着量データに対する電位データと制御電位データとの直線近似を示すグラフ、図１２は電位制御時の電位制御テーブルである。なお、前記ＣＰＵは図示しないＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭをワークエリアとして使用して処理を実行する。ＲＯＭにはＣＰＵが実行するためのプログラムとＣＰＵが使用するスタティックな情報が格納され、ＲＡＭは前述のようにＣＰＵのワークエリアとして機能するとともにＣＰＵが前記処理を実行するために使用されるダイナミックな情報が格納される。また、メイン制御部は、複写機全体の制御を行う制御手段に対応する。
【００３４】
図８に示す電位制御のルーチンでは、基本的に装置起動時、予め定められたコピー枚数の複写毎、一定時間毎等必要に応じて行うようになっている。ここでは早期起動時の実行動作について説明する。まず電源オン時の状態をジャム等の異常処理時と区別するために、ステップＳ１で電位制御の実行条件として定着装置２５の定着温度を検知する。定着温度センサからの入力信号を基に、定着装置２５の定着温度が１００℃を越えているか否かを判断し、定着装置２５の定着温度が１００ ℃を越えている場合には異常と判定して電位制御は行わない。
【００３５】
定着装置２５の定着温度が１００℃を越えていない場合には、ステップＳ２に進み、図４に示す表面電位センサ３２０により、感光体ドラム２０の所定条件で一様に帯電された表面電位のチェックを行い、所定範囲に無い場合、表面電位異常をシステムに通知する。次に、ステップＳ３においてＶｓｇ調整を行う。このＶｓｇ調整では、図１３に示すように、光反射濃度検知手段である赤外光反射型センサで構成された反射濃度センサ３１０の発光素子３１０ａから２次転写ローラ２４に光を照射し、２次転写ローラ２４からの反射光を受光素子３１０ｂで受光して、２次転写ローラ２４の地肌部に対する出力値を取り込み、反射濃度センサ３１０から２次転写ローラ２４の地肌部へ照射された光の反射光が一定値になるように反射濃度センサ３１０の発光素子３１０ａの発光量を調整する。
【００３６】
ステップＳ４ではステップＳ２〜Ｓ３で異常が無いかどうかチェックする。異常がある場合はステップＳ１７へ進む。ステップＳ５では、電位制御方式が自動に設定されているか、固定に設定されているかを判断する。なお、先のステップＳ３〜Ｓ４では、電位制御方式に関わらず、他のトナー補給制御等で使用するためにステップＳ６に先立って動作を行ったものである。ステップＳ５で電位制御方式が固定であった場合は、ステップＳ１７でエラーコードを設定してセルフチェックを終了し、電位制御方式が自動であった場合は、ステップＳ６〜Ｓ７の動作を行う。
【００３７】
ステップＳ６では、感光体ドラム２０上に潜像パターンであるパッチパターンを形成する。潜像パターンは、図９に示すように感光体ドラム２０の幅方向に対して色毎に４箇所ずらして作像し、例えば図９に示すようにＮ個の階調濃度を持つ静電潜像（Ｎ個の静電潜像パターン）３０１、３０２、３０３・・・を感光体ドラム２０の回転方向に沿って所定の間隔で形成する。この実施形態においては、１６個の相異なる階調濃度を持つ各辺が１５×２０ｍｍである矩形の潜像パターン３０１、３０２、３０３・・・を感光体ドラム２０の回転方向に対して、１０ｍｍの間隔をおいて形成している。
【００３８】
次のステップＳ７では、これらの静電潜像３０１、３０２、３０３・・・の電位に対する表面電位センサ３２０の出力値を読み込んでメイン制御部に接続されたＲＡＭ （図示せず）に格納する。そして、例えばイエロー（Ｙ）の１６個の潜像パターン３０１、３０２、３０３・・・を感光体ドラム２０上に所定の間隔をおいて形成した後、感光体上の潜像パターンを現像装置のトナーで顕像化する。そして、このようにして形成された感光体上のトナー像（基準パターン）は、１次転写装置６２Ｙにより中間転写ベルト１０上に１次転写され、その後、２次転写ローラ２４に転写される。なお、この際、２次転写ローラ２４が基準パターン検知用転写体として機能する。また、２次転写ローラ２４に転写された基準パターン３０１、３０２、３０３・・・に対する反射濃度センサ３１０の位置関係は図１３に示す通りである。
【００３９】
次いで、上記メイン制御部は、ステップＳ８においてのパターンセンサ検知（以下、Ｐセンサ検知と称する）を行う。このＰセンサ検知では、感光体ドラム２０上のＹの潜像パターン３０１、３０２、３０３・・・をイエロー現像装置２０Ｙで現像させて顕像化させることによりトナー像（基準パターン）とし、先に示したように基準パターン検知用転写体としての２次転写ローラ２４上に転写し、このトナー像に対する反射濃度センサ３１０の出力値を各色毎にＶｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）として上記ＲＡＭに格納する。
【００４０】
次に、メイン制御部は、ステップＳ９においてトナーの付着量を算出する。すなわち、上記ＲＡＭに格納した反射濃度センサ３１０の出力値を、メイン制御部に接続されたＲＯＭ（図示しない）に予め格納されているテーブルを参照して単位面積当りのトナー付着量に換算し、ＲＡＭに再び格納する。そして、ステップＳ１０〜Ｓ１２を実行する。以下、これらのステップについて詳細に説明する。
【００４１】
図１０は、ステップＳ７で得られた電位データとステップＳ８〜Ｓ９で得られたトナー付着量データとの各潜像パターンにおける関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたものである。Ｘ軸は電位ポテンシャル（現像バイアス電位Ｖ_Ｂと感光体ドラム２０の表面電位との差 ）（単位Ｖ）を示し、Ｙ軸は単位面積当りのトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）を示している。この実施形態においては赤外光反射型センサのような光学方式のセンサで反射濃度センサ３１０を構成しており、赤外光正反射型センサは、一般的に、図１０に示すように、トナー付着量が多い多付着部において飽和特性を示し、得られた検出値が実際のトナー付着量に対応しなくなる。このため、多付着部において得られた反射濃度センサ３１０の検出値をそのまま用いてトナー付着量を算出してしまうと、実際の付着量とは異なった付着量を得ることになり、このトナー付着量を基に行うトナー補給制御を正確に行うことができなくなってしまう。そこで、この実施形態におけるメイン制御部は、各色の潜像パターン毎に、表面電位センサ３２０と反射濃度センサ３１０から得られた潜像パターンの電位と、その顕像化後のトナー付着量のデータとを後述のように電位データＸｎ（ｎ＝１〜１０）とトナー付着量データＹｎとの関係（現像装置の現像γ特性）の直線区間だけ選択し、この区間のデータに対して最小自乗法を適用することにより各現像装置の現像特性の直線近似を後述するような方法によって行い、現像特性の近似直線方程式（Ｅ）を各色毎に得、この近似直線方程式（Ｅ）により各色毎に制御電位を計算するようにしている。
【００４２】
なお、最小自乗法の計算は次の式を用いる。
Ｘａｖｅ＝ΣＸｎ／ｋ ・・・（１）
Ｙａｖｅ＝ΣＹｎ／ｋ ・・・（２）
Ｓｘ＝Σ（Ｘｎ−Ｘａｖｅ）×（Ｘｎ−Ｘａｖｅ） ・・・（３）
Ｓｙ＝Σ（Ｙｎ−Ｙａｖｅ）×（Ｙｎ−Ｙａｖｅ） ・・・（４）
Ｓｘｙ＝Σ（Ｘｎ−Ｘａｖｅ）×（Ｙｎ−Ｙａｖｅ） ・・・（５）
表面電位センサ３２０と反射濃度センサ３１０から得られた潜像パターンの電位、顕像化後のトナー付着量のデータから求まる近似直線方程式（Ｅ）を、
Ｙ＝Ａ１×Ｘ＋Ｂ１
としたとき、係数Ａ１、Ｂ１は上記変数を用いて
Ａ１＝Ｓｘｙ／Ｓｘ ・・・（６）
Ｂ１＝Ｙａｖｅ−Ａ１×Ｘａｖｅ ・・・（７）
と表せる。
【００４３】
また、近似直線方程式（Ｅ）の相関係数Ｒは、
Ｒ×Ｒ＝（Ｓｘｙ×Ｓｘｙ）／（Ｓｘ×Ｓｙ） ・・・（８）
と表わせる。本実施形態では、上記メイン制御部は、ステップＳ９において、各色毎に表面電位センサ３２０と反射濃度センサ３１０とから得られた潜像パターンの電位データＸｎ、顕像化後のトナー付着量のデータＹｎの数値が若い方から５個のデータの組、
（Ｘ１〜Ｘ５、Ｙ１〜Ｙ５）
（Ｘ２〜Ｘ６、Ｙ２〜Ｙ６）
（Ｘ３〜Ｘ７、Ｙ３〜Ｙ７）
（Ｘ４〜Ｘ８、Ｙ４〜Ｙ８）
（Ｘ５〜Ｘ９、Ｙ５〜Ｙ９）
（Ｘ６〜Ｘ１０、Ｙ６〜Ｙ１０）
を取り出し、上述した式（１）〜（８）に従って直線近似計算を行うとともに、相関係数Ｒを算出して下記のような６組の近似直線方程式および相関係数（９）〜（１４）を得る。
【００４４】
Ｙ１１＝Ａ１１×Ｘ＋Ｂ１１；Ｒ１１ ・・・（９）
Ｙ１２＝Ａ１２×Ｘ＋Ｂ１２；Ｒ１２ ・・・（１０）
Ｙ１３＝Ａ１３×Ｘ＋Ｂ１３；Ｒ１３ ・・・（１１）
Ｙ１４＝Ａ１４×Ｘ＋Ｂ１４；Ｒ１４ ・・・（１２）
Ｙ１５＝Ａ１５×Ｘ＋Ｂ１５；Ｒ１５ ・・・（１３）
Ｙ１６＝Ａ１６×Ｘ＋Ｂ１６；Ｒ１６ ・・・（１４）
【００４５】
メイン制御部は、得られた６組の近似直線方程式のうちから相関係数Ｒ１１〜Ｒ１６内の最大値のものに対応する１組の近似直線方程式を近似直線方程式（Ｅ）として選択する。
【００４６】
次に、メイン制御部は、ステップＳ１０で、各色毎に上述の選択した近似直線方程式（Ｅ）において、図１１に示すようにＹの値が必要最大トナー付着量Ｍｍａｘとなる時のＸの値、すなわち現像ポテンシャルの値Ｖｍａｘを算出する。イエロー現像装置２０Ｙの現像バイアス電位Ｖ_Ｂと感光体ドラム２０上のＹ色の画像露光による表面電位（露光電位）Ｖ_Ｌとは上述の式から次の式（１５）、（１６）で与えられる。
【００４７】
Ｖｍａｘ＝（Ｍｍａｘ−Ｂ１）／Ａ１ ・・・（１５）
Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｌ＝Ｖｍａｘ＝（Ｍｍａｘ−Ｂ１）／Ａ１ ・・・（１６）
Ｖ_ＢとＶ_Ｌとの関係は近似直線方式（Ｅ）の係数を用いて表わすことができる。したがって（１６）式は、
Ｍｍａｘ＝Ａ１×Ｖｍａｘ＋Ｂ１ ・・・（１７）
となる。
【００４８】
ここで、感光体ドラム２０の露光前の帯電電位Ｖ_Ｄと現像バイアス電位Ｖ_Ｂとの関係は、図１１に示すような直線方程式、すなわち、
Ｙ＝Ａ２×Ｘ＋Ｂ２ ・・・（１８）
とＸ軸との交点のＸ座標ＶＫ（現像装置の現像開始電圧Ｖｋ）と、実験的に求めた地汚れ余裕電圧Ｖαとから、
Ｖ_Ｄ−Ｖ_Ｂ＝Ｖｋ＋Ｖα ・・・（１９）
で与えられる。
【００４９】
したがって、Ｖｍａｘ、Ｖ_Ｄ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｌの関係は（１６）、（１９）式により決まる。この例ではＶｍａｘを参照値として、これと各制御電圧Ｖ_Ｄ、Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｌの関係をあらかじめ実験等によって求め、図１２に示すようにテーブル化して上記ＲＯＭに格納しておく。そして、メイン制御部はステップ７１１で、各色毎に上記算出したＶｍａｘに最も近いＶｍａｘを有するテーブルを選択し、その選択したテーブルに対応した各制御電圧Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｄ、Ｖ_Ｌを目標電位とする。
【００５０】
次に、メイン制御部は、ステップＳ１２で、露光装置２１の例えばレーザ発光駆動制御部を介して半導体レーザ（図示せず） のレーザ発光パワーを最大光量となるように制御し、表面電位センサ３２０の出力値を取り込むことにより感光体ドラム２０の残留電位を検出する。そして、ステップＳ１３で、その残留電位が０でない時には上記のテーブルにより決定した目標電位Ｖ_Ｂ、Ｖ_Ｄ、Ｖ_Ｌに対してその残留電位分の補正を行って目標電位とする。
ステップＳ１４では、Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋの各色について上記ステップＳ６〜Ｓ１３の動作が順次終了するまで分岐し、全色終了すれば、ステップＳ１５の電位制御に進む。
【００５１】
ステップＳ１５では、各色並行して感光体ドラム２０の帯電ローラ６０による帯電電位が上記目標電位Ｖ_Ｄになるように電源回路を調整し、レーザ光学系制御部を介してレーザ光学系におけるレーザ発光パワーを感光体ドラム２０の露光電位が上記目標電位Ｖ_Ｌになるように調整し、かつ、黒現像装置２０Ｋ、シアン現像装置２０Ｃ、マゼンタ現像装置２０Ｍ、イエロー現像装置２０Ｙの各現像バイアス電圧がそれぞれ上記目標電位Ｖ_Ｂになるように電源回路を調整する。
【００５２】
ステップＳ１６では以上のステップＳ６〜Ｓ１５においてエラーが無いかどうか判断する。ここで１色でもエラーがあった場合は他の色だけ制御を行っても画像濃度変動が大きくるために、エラーコードをセットして終了する。この場合は作像条件は更新せず、次回セルフチェックが成功するまで前回と同じ作像条件で作像する。
以上のような電位制御は画像品質を一定に維持するために特にカラー画像形成装置においては重要な制御である。
【００５３】
この実施形態においては、以上のような特殊ジョブの実行が、以下のａ乃至ｃの条件に当てはまった時に実行され、その内容は上述のセルフチェックと同様である。
ａ．電源投入時、定着温度が所定温度以下であった場合。
ｂ．前回のセルフチェック（電位制御）から所定枚数作像された場合。
ｃ．前回のセルフチェック（電位制御）から所定時間経過した場合。
【００５４】
なお、反射濃度センサ３１０をタンデムシステムの画像形成装置に配置するために、本実施形態においては反射濃度センサ３１０の小型化を図っている。この小型化に重要なのは受・発光素子の構成部分をいかに小さくできるかがポイントとなる。一般的に受・発光素子が小型化するにつれて、発光強度、並びに受光感度（Ｓ／Ｎ比）は低下する。そこで本実施形態においては、基準パターン検知用転写体である２次転写ローラ２４の表面軸方向の光沢度（ＧＳ）をＧＳ＞６０とした。
そしてまた、本実施形態においては４色に対して電位センサ３２０、反射濃度センサ３１０の出力を高速に処理するために、各チャンネルで独立したサンプリング周期４ｍｓｅｃのＡ／Ｄコンバータを採用している。
【００５５】
（実施形態２）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。なお、画像形成装置（複写機）の基本的な構成は実施形態１と同様である。
本実施形態においては、実施形態１の画像形成装置の反射濃度センサ３１０を、図１６に示すような、１つの発光素子３１０ａと２つの受光素子３１０ｂ，３１０ｃからなる近赤外の正反射＋拡散反射検知センサとしたものである。
図１４および図１５は、前述の図８におけるステップＳ７で得られた電位データとステップＳ８〜Ｓ９で得られたトナー付着量データとの各潜像パターンにおける関係をＸ−Ｙ平面上にプロットしたものである。Ｘ軸は電位ポテンシャル（現像バイアス電位Ｖ_Ｂと感光体ドラム２０の表面電位との差）（単位Ｖ）を示し、Ｙ軸は単位面積当りのカラートナー（図１４）と黒トナー（図１５）のトナー付着量（ｍｇ／ｃｍ^２）を示している。この実施形態においては赤外の正反射＋拡散反射光検知センサのような光学方式のセンサで反射濃度センサ３１０を構成しており、赤外拡散反射型センサは、一般的に、図１４に示すように、カラートナー付着量が多い付着部においても飽和しない特性を示す。しかしながら黒トナーにおいては赤外発光を吸収してしまうため図１５のような特性となる。
そこで本実施形態では、正反射光検知を黒トナーの濃度検知と地肌部に対する発光量の調整用として用い、拡散反射光検知を先のカラートナーの濃度検知に利用している。
【００５６】
図１６は基準パターン検知用転写体である２次転写ローラ２４と反射濃度検知センサ３１０の配置構成例を、図１７は反射濃度検知センサ３１０に対する２次転写ローラ２４の反射成分の代表例を示している。図１６，１７に示す反射濃度検知センサ３１０は１つの発光素子３１０ａと２つの受光素子３１０ｂ，３１０ｃを備えており、発光素子３１０ａから２次転写ローラ２４に光が照射され、２次転写ローラ２４からの反射光のうち、正反射成分を受光素子３１０ｂで受光し、拡散反射成分を受光素子３１０ｃで受光するものである。
図１８は明度（Ｌ＊）と、２次転写ローラ地肌部に対する反射濃度検知センサ３１０の出力電圧の関係を示したものである。なお、図１８において、破線で囲んだＡの検出値は、２次転写ローラの光沢度（ＧＳ）がＧＳ≧６０の場合の正反射光の出力であり、Ｂの検出値はＧＳ＜６０の場合の正反射光の出力である。また、図１８中のＩは拡散光でのカラートナーベタ画像に対する出力、ＩＩは正反射光でのカラートナーベタ画像に対する出力、ＩＩＩは正反射光での黒トナーベタ画像に対する出力である。
【００５７】
一般に正反射光の検知は地肌に対する反射光がトナーによって遮られ低下することを利用する。従ってＳ／Ｎ比の向上のためには、地肌部に対する正反射光が高く、トナーに対する反射光が低くなる条件が好ましい。これは図１８に示すように明度が高いか、明度が低く、光沢度が高い場合であることがわかる。
また、拡散反射光での検知は、地肌部に対する反射光に対して、カラートナーが付着することで拡散した光が増えることを利用する。従ってＳ／Ｎ比の向上のためには、地肌部に対する拡散反射光が低く、カラートナーに対する拡散反射光が高くなる条件が好ましい。これは図１８に示すように明度が低い場合であることがわかる。
【００５８】
拡散反射光での検知は地肌部に対して出力が低いために発光量調整には不向きであるが、カラートナーの高付着量検知に有利であり、正反射光での検知は地肌部に対して感度が高いため、発光量調整および黒トナーの付着量検知に有利である。従って、この２つを両立し、正反射光での地肌部に対する黒トナー出力、拡散反射光での地肌部に対するカラートナー出力のＳ／Ｎ比が１０以上あると安定した検知を行うことができることがわかった。この条件を図１８から導くと、光沢度≧６０、明度＜３０、より好ましくは明度≦２５であった。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、基準パターン検知用転写体である２次転写ローラ２４に基準パターンを転写して反射濃度検知センサ３１０で検知する場合に、２次転写ローラ２４の電位が反射濃度検知センサ３１０の基準電位（ＧＮＤ）に対して大きいと、反射濃度検知センサ３１０に対して電気的なノイズを与えＳ／Ｎ比が悪化する。また、２次転写ローラ２４の周辺で飛散したトナーが反射濃度検知センサ３１０との電位差によって反射濃度検知センサ３１０に付着し、反射濃度検知センサ３１０が汚れやすくなる。そこで本発明では、２次転写ローラ２４は、図５に示したように、基準パターンの転写時に電気的に接地された状態になっている。このような構成とすることにより、反射濃度検知センサ３１０のＳ／Ｎ比が向上し、また、センサの汚れが発生しにくくなるため、トナーパターンに対する光反射濃度検知が安定して行える。このため、適切に画像形成条件を制御することができ、トナー飛散、地汚れ等の無い、安定性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００６０】
また、上記の構成のように、２次転写ローラ２４の電位を反射濃度検知センサ３１０の基準電位（ＧＮＤ）と同程度にすると共に、中間転写ベルト１０の裏面からトナーと同極性の転写電界を印加することによって、中間転写ベルト１０から２次転写ローラ２４への基準パターンの転写率を上げることができる。具体的には、図５に示したように、２次転写ローラ２４に対向して、中間転写ベルト１０の裏面に当接する２次転写対向部材（ここではバックアップローラ）１６に転写電界を印加させる。より詳しく述べると、２次転写位置における中間転写ベルト１０の裏面側には、中間転写ベルト１０を挟んで２次転写ローラ２４に対向する２次転写対向部材としてのバックアップローラ１６が配設されており、バックアップローラ１６に接続された電圧印加手段５００によってバックアップローラ１６にトナー像を構成するトナーの帯電極性と同極性の転写バイアス（斥力バイアス）を印加すると、接地された２次転写ローラ２４との間で転写電界が形成され、中間転写ベルト１０に担持されたトナー像は２次転写位置において２次転写ローラ２４に静電転写され、２次転写ローラ２４に基準パターンが形成される。このような構成とすることにより、転写率が向上するため、精度の高い基準パターンに対する光反射濃度検知を行うことができる。なお、２次転写ローラ２４には、２次転写ローラクリーニング装置２４ａが設けられており、反射濃度検出後の基準パターンは、２次転写ローラクリーニング装置２４ａにより２次転写ローラ２４から除去される。
【００６１】
ところで、反射濃度検知センサ３１０として図１３に示したような正反射光検知型センサを用いた場合、この正反射光検知型センサに対して光沢度が低いと、トナー面と地肌面（２次転写ローラ表面）の反射濃度差が少なくなり、場合によっては検知不可能となることがある。これを防止するには、回転方向に受・発光の向きを置くと誤差が大きくなるため、できるだけ平面に近い状態（軸方向）で測定するとよい。そこで本発明では、前述したように、２次転写ローラ２４の表面軸方向の光沢度（ＧＳ）を約６０以上としている。このような構成とすることにより、正反射光検知型センサを用いた反射濃度検知センサ３１０が可能となる。また、正反射光検知型センサは２次転写ローラ２４の地肌面に対する感度が高いため、地肌面を利用した光量調整が行えるという効果もある。
【００６２】
次に反射濃度検知センサ３１０として拡散反射光検知型センサを用いた場合、この拡散反射光検知型センサに対して明度が高いと、トナー面と地肌面（２次転写ローラ表面）の反射濃度差が少なくなり、場合によっては検知不可能となることがある。そこでこの問題を防止するため、本発明では、前述したように、２次転写ローラ２４の表層、表面軸方向の明度（Ｌ＊）が３０以下、より好ましくは明度≦２５となるようにした。このような構成とすることにより、拡散光検知型センサを用いた光反射濃度検知が可能となる。また、拡散光検知型センサは正反射光検知型センサに比較して、高付着量のトナーが検出できるという特徴を有する。そこで図１６に示したように、正反射光検知型センサと組み合わせる（１つの発光素子３１０ａに対して正反射光と拡散反射光を受光する受光素子３１０ｂ、３１０ｃを設ける）ことによって光量調整と高付着量トナーの検出を両立することができる。
【００６３】
ところで、２次転写部において記録材に転写する場合の転写バイアスを、２次転写ローラ２４に基準トナーパターンを転写する場合にも印加すると、転写過多となり転写率が悪化する。このため、２次転写ローラ２４に基準トナーパターンを転写する場合には、印加する転写バイアスを所定量小さくすることによって転写率悪化を防止することが可能となる。そこで本発明では、中間転写ベルト１０上の画像（基準トナーパターン）を２次転写ローラ２４に転写する際には、２次転写部において記録材に印加される転写バイアスとは異なる転写バイアスを印加させる。このような構成とすることにより、中間転写ベルト１０上の基準トナーパターンが高効率で２次転写ローラ２４に転写されるため、記録材に転写されるトナー量に近い濃度を２次転写ローラ２４で検知でき、基準パターンの検知精度を向上することができる。
【００６４】
また、トナーチリを無くして、効率の良い転写を行うためには、中間転写ベルト１０から記録材に転写する際に硬度の低いものでトナーを包み込み押し付けるような転写が理想的である。しかし、硬度を下げるにはゴムのような弾性体が必要となり、一般的にゴムは光沢度が低くなり、また、真円度も余り高くできないため、センサの検知精度は落ちる。そこで、中間転写ベルト１０の裏面に設けられるバックアップローラ１６には硬度の低いものを使用し、また、２次転写ローラ２４には硬度の高い物を使用することで表面性、耐久性が向上でき、両者の不具合を解消することが可能となる。従って本発明では、中間転写ベルト１０の裏面に設けられるバックアップローラ１６の硬度は、２次転写ローラ２４の硬度より低い構成とする。このような構成とすることにより、トナーチリが少なく、基準パターンの検知精度を高くして良好な画像品質を維持することができる画像形成装置を提供することができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の構成の画像形成装置では、２次転写部で中間転写体に対向して配置され、記録材を介さずに中間転写体上に形成された基準パターン画像を直接転写する基準パターン検知用転写体（２次転写ローラ）と、該基準パターン検知用転写体上に転写された画像に対する光学的な基準パターン検知手段（例えば光反射濃度検知手段）を有し、該検知手段の検知結果に基づいて画像形成条件を変更する構成としたことにより、中間転写体の材料選択において光学的特性の制約事項が少ないため設計の自由度が増し、画質の向上が図れる。また、基準パターンに対する光反射濃度検知が安定して行えるため、適切に画像形成条件を制御することができ、トナー飛散、地汚れ等の無い、安定性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００６６】
本発明の第２の構成では、第１の構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体は、基準パターンの転写時に電気的に接地された状態になっている構成としたことにより、光反射濃度検知手段のＳ／Ｎ比が向上し、また、検知手段の汚れが発生しにくくなるため、基準パターンに対する光反射濃度検知が安定して行える。このため、適切に画像形成条件を制御することができ、トナー飛散、地汚れ等の無い、安定性の高い画像形成装置を供給することができる。
また、本発明の第３の構成では、第１または２の構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体に対向して、前記中間転写体の裏面に当接する２次転写対向部材（例えばバックアップローラ）に転写バイアスを印加させる構成としたことにより、第２の構成の効果に加えて、転写率が向上するため、精度の高い基準パターンに対する光反射濃度検知を行うことができる。
【００６７】
本発明の第４の構成では、第１〜３のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体の表面軸方向の光沢度（ＧＳ）が約６０以上であるような構成としたことにより、正反射光検知型センサを用いた光反射濃度検知が可能となり、第１〜３の構成の効果が得られる。また、正反射光検知型センサは地肌に対する感度が高いため、地肌面を利用した光量調整が行えるという効果もある。
また、本発明の第５の構成では、第１〜４のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記基準パターン検知用転写体の表層、表面軸方向の明度（Ｌ＊）は３０以下であるような構成としたことにより、拡散光検知型センサを用いた光反射濃度検知が可能となり、第１〜３の構成の効果が得られる。また、拡散光検知型センサは正反射光検知型センサに比較して、高付着量のトナーが検出できるという特徴を有する。そこで第４の構成と組み合わせる（１発光に対して正反射と拡散反射光を受ける構成にする）ことによって光量調整と高付着量トナーの検出を両立することができる。
【００６８】
本発明の第６の構成では、第１〜５のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記中間転写体上の画像（基準トナーパターン）を基準パターン検知用転写体に転写する際には、２次転写部において記録材に印加する転写バイアスとは異なる転写バイアスを印加させる構成としたことにより、中間転写体の基準トナーパターンが高効率で基準パターン検知用転写体に転写されるため、記録材に転写されるトナー量に近い濃度を基準パターン検知用転写体で検知でき、第１〜５の構成の効果を得ることができる。
また、本発明の第７の構成では、第１〜６のいずれか一つの構成の画像形成装置において、前記中間転写体裏面に設けられる２次転写対向部材（例えばバックアップローラ）の硬度は、前記基準パターン検知用転写体の硬度より低い構成とすることにより、トナーチリが少なく、基準パターンの検知精度を高くして良好な画像品質を維持することができる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】本発明の一実施形態に係る複写機全体の概略構成図である。
【図２】図１に示す複写機の複写機本体部分の要部構成を示す拡大図である。
【図３】中間転写ベルトの構造の一例を示す部分断面図である。
【図４】図１に示す複写機の隣り合う２つの画像形成ユニットの構成例を示す拡大図である。
【図５】図１に示す複写機の２次転写部の構成例を示す要部拡大図である。
【図６】図１に示す複写機のトナーリサイクル装置の概略構成を示す説明図である。
【図７】図１に示す複写機の感光体クリーニング装置の回収スクリュの一端部分の拡大図である。
【図８】第１の実施形態に係る複写機のメイン制御部における電位制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図９】第１の実施形態に係る複写機の感光体ドラム上に形成するパッチパターンを説明する図である。
【図１０】第１の実施形態に係る複写機の電位制御時の電位データとトナー付着量データとの各潜像パターンにおける関係を示す図である。
【図１１】第１の実施形態に係る複写機の電位制御時のトナー付着量データに対する電位データと制御電位データとの直線近似を示す図である。
【図１２】第１の実施形態に係る複写機の電位制御時の電位制御テーブルの一例を示す図である。
【図１３】２次転写ローラに対する反射濃度検知センサの配置構成の一例を示す図である。
【図１４】電位ポテンシャルとカラートナー付着量の関係を示す図である。
【図１５】電位ポテンシャルと黒トナー付着量の関係を示す図である。
【図１６】２次転写ローラに対する反射濃度検知センサの配置構成の別の例を示す図である。
【図１７】反射濃度検知センサに対する２次転写ローラの反射成分の代表例を示す図である。
【図１８】明度と、２次転写ローラ地肌部に対する反射濃度検知センサの出力電圧の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０：中間転写ベルト（中間転写体）
１６：バックアップローラ（２次転写対向部材）
１７：中間転写ベルトクリーニング装置
１８（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）：画像形成ユニット
２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）：感光体ドラム（像担持体）
２４：２次転写ローラ（基準パターン検知用転写体）
２４ａ：２次転写ローラクリーニング装置
２５：定着装置
４９：レジストローラ
６１（６１Ｙ，６１Ｍ，６１Ｃ，６１Ｋ）：現像装置
６２（６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃ，６２Ｋ）：１次転写装置
６５：現像スリーブ
１００：複写機本体
２００：給紙テーブル
３００：スキャナ
３１０：反射濃度検知センサ（基準パターン検知手段）
３１０ａ：発光素子
３１０ｂ：正反射光受光素子
３１０ｃ：拡散反射光受光素子
４００：原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５００：電圧印加手段
Ｓ：記録紙（記録材）

Claims (7)

1. 複数の像担持体に形成した画像を中間転写体に重ね合わせて転写した後、２次転写部で記録材に転写して多色のカラー画像を得る画像形成装置において、
   前記２次転写部で中間転写体に対向して配置され、記録材を介さずに中間転写体上に形成された基準パターン画像を直接転写する基準パターン検知用転写体と、該基準パターン検知用転写体上に転写された画像に対する光学的な基準パターン検知手段を有し、該検知手段の検知結果に基づいて画像形成条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１記載の画像形成装置において、
   前記基準パターン検知用転写体は、基準パターンの転写時に電気的に接地された状態になっていることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２記載の画像形成装置において、
   前記基準パターン検知用転写体に対向して、前記中間転写体の裏面に当接する２次転写対向部材に転写バイアスを印加させることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記基準パターン検知用転写体の表面軸方向の光沢度が約６０以上であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記基準パターン検知用転写体の表層、表面軸方向の明度は３０以下であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記中間転写体上の画像を基準パターン検知用転写体に転写する際には、２次転写部において記録材に転写する際の転写バイアスとは異なる転写バイアスを印加させることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の画像形成装置において、
   前記中間転写体裏面に設けられる２次転写対向部材の硬度は、前記基準パターン検知用転写体より低いことを特徴とする画像形成装置。

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