JP2006201587A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 トナー担持体の寿命に係わらず正確にトナー付着量を測定して高精度な画像濃度制御を行うことにより、高画質な画像を形成できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】 正反射光量と乱反射光量を同時に測定できる光学的検出手段を用いて転写ベルト上にトナーが付着していない状態で測定された正反射光量及び乱反射光量の受光出力信号の差を基準値として、トナー像が形成された状態で測定された正反射光量及び乱反射光量の受光出力信号の差を基準値に応じて補正した補正出力値を算出し、補正出力値に応じて転写ベルト上のトナー付着量を求める場合、色味が異なる転写ベルトであっても、光沢度が所定以下であれば被覆率とトナー付着量の関係はよく一致するため、初期の光沢度が測定角度６０度で２０以下の転写ベルトを使用することにより、ベルト保証期間の終期まで正確なトナー付着量の測定が可能となる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真法を用いた画像形成装置に関し、特にトナーが担持されるトナー担持体のトナー付着量の測定に関するものである。

電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、一般にトナー担持体上に直接トナーを転写してパッチ画像（基準画像）を形成し、そのトナー量や位置を検出して濃度補正や色ずれ補正を行う。例えばタンデムフルカラー画像形成装置の場合、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各画像形成部により転写ベルト上に各色の補正用パッチ画像が形成され、検知手段により画像を検知し、濃度及び色ずれ補正を行う。

検知手段としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学的検出手段が用いられる。例えば転写ベルト上のトナー付着量を測定する際には、発光素子からトナー像に対し測定光を射出する。測定光はトナーによって反射される光、及びベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーの付着量が多い場合には、ベルト表面からの反射光がトナーによって遮光されるので、受光素子の受光量が減少する。一方、トナーの付着量が少ない場合には、逆にベルト表面からの反射光が多くなる結果、受光素子の受光量が増大する。従って、受光した反射光量に基づく受光信号の出力値により各色のパッチ画像の濃度を検知し、予め定められた基準濃度と比較して帯電電位、現像バイアス電位やＬＥＤヘッドの露光量を調整することにより、各色について濃度補正が行われる。

パッチ画像を用いて厳密に濃度補正を行うには、転写ベルト上に付着した正確なトナー量を測定する必要がある。例えば、特許文献１においては、トナー担持体上に形成された基準パッチ画像に測定光を照射し、その正反射光量を検出してトナー付着量を測定している。この場合、トナー担持体として表面の光沢度の低いものを用いると、パッチ濃度に係わらずセンサ出力が小さくなり、正確なパッチ濃度の検出が困難となる。そのため、特許文献１ではトナー担持体表面の光沢度が所定値以上（測定角度２０度で５０以上９８以下）のものを用いることとしている。

一方、特許文献２においては、基準画像に測定光を照射し、その正反射光量と乱反射光量の差を検出してトナー付着量を測定している。この方法によれば、正反射光量のみを検出する特許文献１の方法に比べ、黒トナー、カラートナーのいずれにおいてもパッチ濃度に応じてセンサ出力が大きく変化するため、特にカラー画像形成装置において正確なトナー付着量の検出が可能となる。この場合においても、十分な正反射光量を得るため、特許文献１と同様にトナー担持体表面の光沢度が所定値以上のものを用いている。

ところで、一般に、画像形成装置の使用期間やトナーに含まれるトナー成分以外の別の成分（例えば、研磨剤）によってトナー担持体の表面状態が変化する。そのため、予め設定されるトナー担持体の保証期間を終えるまで初期の表面状態を維持することができず、この表面状態の変化に応じて受光素子の受光出力が変化してしまうため、特許文献１、２の方法では正確なトナー付着量の測定が困難となる。

そこで、トナー担持体の表面状態の変化に係わらずトナー付着量を正確に測定する方法が提案されており、特許文献３には、図５に示すように、所定の角度で単一の偏光光を投光する投光手段と、トナー担持体又はトナーからの反射光を投光光と同一の偏光光と、異なる偏光光とに分離する偏光分離プリズムと、偏光分離プリズムによって分離された２つの偏光光をそれぞれ受光する第１及び第２の受光手段とを備えたトナー付着量測定装置（特許文献４参照）を用い、トナー担持体上に所定量のトナーが付着している際に得られる第１及び第２の受光手段の受光出力信号レベルが等しくなるように調整された画像形成装置が開示されている。

図５に示すトナー付着量測定装置（光学的検出手段）９は、転写ベルト８の表面に測定光を投光する発光素子（例えば、ＬＥＤ）２０と、転写ベルト８から反射した反射光を受光する第１及び第２の受光素子２１、２２とを有しており、発光素子２０と転写ベルト８との間には偏光フィルタ２３が配置され、この偏光フィルタ２３はＰ偏光の光のみを透過する。一方、第２の受光素子２２と転写ベルト８との間には、偏光分離プリズム２４が配置され、この偏光分離プリズム２４はＰ偏光の光を透過して第１の受光素子２１に与え、Ｓ偏光の光を反射して第２の受光素子２２に与える。また、発光素子２０は転写ベルト８の表面に対して所定量傾いた角度で配置されている。

いま、十分な量（適正量）のトナーが搬送ベルト８上に転写されたとする。発光素子２０から転写ベルト８に測定光を投光すると、図５（ａ）のように、Ｐ偏光の光（以下、正反射光という）Ｐ１とＳ偏光の光（以下、乱反射光という）Ｓ１とを含んだ測定光は、偏光フィルタ２３によって光Ｓ１がカットされ、光Ｐ１のみとなって偏光フィルタ２３から転写ベルト８に投光される。光Ｐ１はトナーｔを透過して転写ベルト８の表面に達することがなく、全てトナーｔの表面で反射されることになる。

この反射光は、偏光分離プリズム２４により正反射光Ｐ３と乱反射光Ｓ３とに分離されて、光Ｐ３を第１の受光素子２１で受光し、光Ｓ３を第２の受光素子２２で受光する。そして、第１及び第２の受光素子２１及び２２は、受光した光を光電変換して第１及び第２の出力信号を出力し、これら第１及び第２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換された後、制御装置（図示せず）に与えられる。制御装置では、転写ベルト８に適正量のトナーが付着している状態において、第１及び第２の出力信号のレベルが等しくなるように、第１及び第２の受光素子の出力レベル（ゲイン）が調整されている。

一方、図５（ｂ）のように、転写ベルト８にトナー像が形成されていない状態で、正反射光Ｐ１と乱反射光Ｓ１とを含む測定光を転写ベルト８に投光すると、偏光フィルタ２３によって光Ｓ１がカットされ、光Ｐ１のみが転写ベルト８の表面に投光され、転写ベルト８の表面形状（例えば、表面粗さ）に応じた正反射光と乱反射光とを含む反射光となる。この反射光は、偏光分離プリズム２４で正反射光Ｐ２と乱反射光Ｓ２とに分離されて、光Ｐ２を第１の受光素子２１で受光し、光Ｓ２を第２の受光素子２２で受光する。

第１及び第２の受光素子２１、２２は、受光した光（Ｐ２、Ｓ２）を光電変換して第１及び第２の出力信号を出力し、これら第１及び第２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換された後、制御装置に与えられる。制御装置では、このときの第１及び第２の出力信号の差を基準値として設定する。上述のようにして、第１及び第２の受光素子の出力レベルを調整するとともに、基準値を設定した後、図５（ｃ）に示す転写ベルト８上のトナー付着量の測定が行われる。

図５（ｃ）において、Ｐ偏光の光Ｐ１とＳ偏光の光Ｓ１とを含んだ測定光は、図５（ａ）、（ｂ）と同様に偏光フィルタ２３によって光Ｓ１がカットされ、光Ｐ１のみがトナーに投光される。いま、転写ベルト８上に形成されたトナー像のトナー量が十分でないとすると、トナーへの入射光Ｐ１は、トナーｔの表面でその一部が反射し、残りはトナーｔを透過する。トナーｔを透過した光は、転写ベルト８の表面で反射することになる。

つまり、転写ベルト８の表面に投光された光Ｐ１は、正反射光Ｐ２と乱反射光Ｓ２とになって反射することになる。そして、この正反射光Ｐ２及び乱反射光Ｓ２は偏光分離プリズム２４で分離されて、光Ｐ２が第１の受光素子２１によって受光され、光Ｓ２が第２の受光素子２２によって受光される。同様にして、トナーｔの表面で反射された正反射光Ｐ３と乱反射光Ｓ３は偏光分離プリズム２４で分離されて、光Ｐ３が第１の受光素子２１によって受光され、光Ｓ３が第２の受光素子２２によって受光される。

前述のように、第１及び第２の受光素子２１、２２は、受光した光を光電変換して第１及び第２の出力信号を出力し、これら第１及び第２の出力信号は、Ａ／Ｄ変換された後、制御装置に与えられる。制御装置では、第１及び第２の出力信号の差を測定出力値として求め、測定出力値を前述の基準値に基づいて補正して補正出力値とする。つまり、トナーが付着していない場合の補正出力値を１とすると、補正出力値は、（測定出力値／基準値）によって求まる。

制御装置には、測定出力値とトナー付着量との関係がトナー付着量データとして予め設定されており、補正出力値に応じてトナー付着量データからトナー付着量（画像濃度）を得て、測定結果として出力することになる。トナーの被覆率Ｃは、以下の式（１）により求められる。
Ｃ＝１−[(P−P₀)−(S−S₀)]／[(Pg−P₀)−(Sg−S₀)] ・・・（１）
ただし、
P ：基準画像の正反射光量の受光出力電圧
S ：基準画像の乱反射光量の受光出力電圧
P₀：非発光時の正反射光量の受光出力電圧
S₀：非発光時の乱反射光量の受光出力電圧
Pg：トナー担持体表面の正反射光量の受光出力電圧
Sg：トナー担持体表面の乱反射光量の受光出力電圧
である。

即ち、ベルト上に適正トナー量が付着した状態では、Ｐ−Ｐ₀＝Ｓ−Ｓ₀となるように受光素子の出力レベル（ゲイン）が調整されているため、被覆率Ｃは１となり、ベルト上にトナーが付着していない状態ではＰ＝Ｐｇ、Ｓ＝Ｓｇであるため、被覆率Ｃは０となる。被覆率Ｃが１のときのトナー付着量Ｔが１ｍｇ／ｃｍ²である場合は、上記の式（１）によりトナー付着量Ｔが直接算出される。

特許文献３の方法によれば、所定量のトナーが付着している際の第１及び第２の受光素子２１、２２の受光出力信号の差は、トナー担持体の表面状態に関係なく常にゼロとなるため、経年変化等に起因する転写ベルト８の表面状態の変化に応じて受光出力信号のレベルを補正でき、トナー付着量を正確に測定可能となる。

しかしながら、トナー担持体の光沢度が経時的に変化すると、上記の式（１）により算出される被覆率とトナー付着量との関係が変化する。図６は、光沢度が等しい（測定角６０°における光沢度６０、測定角２０°における光沢度１３）２種類の転写ベルトＡ、Ｂ及び、転写ベルトＡを所定時間耐久テストし、光沢度が低下した（測定角６０°における光沢度２、測定角２０°における光沢度０）転写ベルトＣを用いて上記測定方法により被覆率及びトナー付着量を測定した結果を示すグラフである。なお、光沢度の測定にはＨＯＲＩＢＡ（株）製の光沢度計（ＧＬＯＳＳ ＣＨＥＣＫＥＲ ＩＧ−３３０）を用いた。

また、転写ベルトＡの色味は、明るさ（Lightness）を表すＬ＊軸、赤〜緑の色度を表すａ＊軸、黄〜青の色度を表すｂ＊軸から成る３軸が立体的に直交する色空間で表すＬ＊ａ＊ｂ＊表示で（１７，８，５）、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三色の光の強さで表すＲＧＢ表示で（５９，４１，３８）と表示される茶色であり、転写ベルトＢ及び転写ベルトＣの色味は、それぞれ同様にＬ＊ａ＊ｂ＊表示で（７６，４，２０）、ＲＧＢ表示で（２０９，１８２，１４９）と表示される白淡茶色、及びＬ＊ａ＊ｂ＊表示で（４４，０，−７）、（９７，１０４，１１４）と表示される灰色である。

転写ベルトＡ（図の実線）及びＢ（図の破線）の比較から明らかなように、光沢度が同じであれば、茶色と白淡茶色のように色味が異なっていても、被覆率とトナー付着量の関係はほぼ一致している。一方、転写ベルトＢ及びＣ（図の一点鎖線）を比較すると、白淡茶色と灰色のように色味は類似していても、光沢度が大きく変化することにより、被覆率とトナー付着量の関係は、トナー付着量が適正量である被覆率１付近を除いて異なるものとなっている。

そのため、全ての領域で被覆率とトナー付着量の関係を一定に保持するためには、特許文献３の方法においてもトナー担持体の光沢度を維持することが必要となるが、前述の通りトナー担持体の保証期間を終えるまで初期の表面状態を維持することは困難であった。また、転写ベルト８として硬質のベルトを用いた場合、転写ベルトと感光体との間の応力集中により、トナーが非静電的に感光体に強固に付着する。そのため、転写ベルト又は転写ローラに転写電圧を印加しても、感光体表面のトナーを転写ベルト側に完全に転写できず、いわゆる画像の中抜け現象が発生し易くなる。

従って、転写ベルト８としてゴム等の軟質材料で形成された弾性ベルトを用い、応力集中を抑制することが好ましいが、一般に弾性ベルトは硬質ベルトに比べて表面状態が劣化し易く、光沢度の低下も速いうえ、性能を満足するような材質が限定されるため、光沢度の維持は非常に困難となっていた。
特開２００２−２３４３３号公報 特開２００１−１９４８４３号公報 特開２００４−１７７６０８号公報 特許第２７２９９７６号

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー担持体の寿命に係わらず正確にトナー付着量を測定して高精度な画像濃度制御を行うことにより、高画質な画像を形成できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、トナー担持体上に形成された基準画像に光を照射し、その正反射光量と乱反射光量を同時に測定可能な光学的検出手段と、該光学的検出手段により測定された前記正反射光量と前記乱反射光量の受光出力信号の差分に基づき前記基準画像におけるトナー付着量を検出して画像濃度の制御を行う制御手段とを備え、前記トナー担持体上に所定量のトナーが付着している際に得られる前記正反射光量と前記乱反射光量の受光出力信号のレベルが等しくなるように調整された画像形成装置において、前記トナー担持体の表面の光沢度が測定角度６０度で２０以下であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記制御手段は、前記トナー担持体上にトナーが付着していない状態で測定された前記正反射光量及び前記乱反射光量の受光出力信号の差を基準値として、前記トナー担持体上にトナー像が形成された状態で測定された前記正反射光量及び前記乱反射光量の受光出力信号の差を前記基準値に応じて補正した補正出力値を算出し、該補正出力値に応じて前記トナー担持体上のトナー付着量を求めることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー担持体は、記録媒体を搬送するための転写ベルトであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記トナー担持体は、記録媒体に転写するためのトナー像が順次積層される中間転写ベルトであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記転写ベルト若しくは前記中間転写ベルトは、弾性ベルトであることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、表面の光沢度が測定角度６０度で２０以下であるトナー担持体を用いることにより、使用期間やトナーに含まれる外添剤によりトナー担持体の表面状態が変化しても保証期間の終期までの光沢度変化は小さくなるため、正反射光量と乱反射光量の差分に基づいて算出された被覆率とトナー付着量との関係が安定し、トナー担持体の表面状態に関係なくトナー付着量を正確に測定することができる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成において、経年変化等に起因するトナー担持体の表面状態の変化に応じて受光出力信号のレベルを補正し、トナー付着量を正確に測定可能なトナー付着量の算出方法を用いることにより、トナー付着量をより正確に測定することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成において、記録媒体を搬送するための転写ベルトをトナー担持体とすることにより、転写ベルト上に補正パッチ画像を形成して濃度補正を行う場合に厳密な補正が可能となり、より高画質な画像形成が可能となる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１又は第２の構成において、記録媒体に転写するためのトナー像が順次積層される中間転写ベルトをトナー担持体とすることにより、中間転写ベルト上に補正パッチ画像を形成して濃度補正を行う場合に厳密な補正が可能となり、より高画質な画像形成が可能となる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第３又は第４の構成において、転写ベルト若しくは中間転写ベルトとして弾性ベルトを用いることにより、トナー付着量を正確に測定可能になるとともに、トナーが応力集中により感光体ドラムに強固に付着しないため、画像の中抜けを防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の構成を示す概略図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。画像形成装置１００の本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、転写ベルト８の上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各画像形成部に隣接して移動する転写ベルト８によって担持・搬送される転写紙６上に転写され、さらに、定着部７において転写紙６上に定着された後、装置本体より排出される構成となっている。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び上方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光するＬＥＤヘッド１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及び１７ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像器３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング部５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いでＬＥＤヘッド１７ａ〜１７ｄによって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像器３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像器３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、ＬＥＤヘッド１７ａ〜１７ｄからの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

トナー像が転写される転写紙６は、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１３ａ及びレジストローラ１３ｂを介して転写ベルト８上へ供給され、各感光体ドラム１ａ〜１ｄの位置へと搬送される。転写ベルト８にはその両端部を互いに重ね合わせて接合しエンドレス形状にしたベルトや、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが用いられる。ベルトの材質としては、樹脂製のベルトが用いられ、好ましくは表層からフッソ樹脂コーティング，シリコンコート，ＣＲゴム，ＰＶＤＦ樹脂シートが順次積層された多層ゴムベルトが用いられる。

転写ベルト８は、上流側の従動ローラ１０ａと、下流側の駆動ローラ１１とに掛け渡されており、転写ベルト８が反時計回りに回転を開始すると、転写紙６がレジストローラ１３ｂから転写ベルト８の最上流側に設けられた吸着ローラ１４を介して転写ベルト８上へ搬送される。吸着ローラ１４には所定の電圧が印加されており、転写紙６を静電吸着力により転写ベルト８上に保持する。

このとき画像書き出し信号がＯＮとなり、所定のタイミングにより最上流の感光体ドラム１ａ上に画像形成を行う。そして、感光体ドラム１ａの下部において、所定の転写電圧が印加された転写ローラ４ａで電界付与することにより、感光体ドラム１ａ上のマゼンタのトナー像が転写紙６上に転写される。その後、転写紙６は次の画像形成部Ｐｂに搬送され、上記と同様に、今度は感光体ドラム１ｂによってシアンのトナー像が転写される。

以下、上述と同様の方法により、感光体ドラム１ｃ及び１ｄによってそれぞれイエロー及びブラックのトナー像が転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために転写紙６に対し予め定められた所定の位置関係をもって形成される。４ｂ、４ｃ及び４ｄは感光体ドラム１ｂ〜１ｄの下部に位置する転写ローラである。４色のトナー像が転写された転写紙６は、転写ベルト８から離脱し、定着部７へと搬送される。また、トナー像が転写された後の感光体ドラム１ａ〜１ｄは、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、その表面に残留したトナーが各クリーニング部５ａ〜５ｄにより除去される。

転写ベルト８から定着部７に搬送された転写紙６は、定着ローラ１８により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙６の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙６は、その後排出ローラ１９によって装置本体外に排出される。

図１のようなタンデム方式のカラー画像形成装置による画像形成では、前述した画像形成過程により感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にパッチ画像形成用のトナー像が形成される。形成されたトナー像が転写ローラ４ａ〜４ｄにより転写ベルト８上の所定位置に転写され、マゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のパッチ画像が形成される。

図２は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。画像形成装置１００は、画像読取部３０、ＡＤ変換部３１、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、制御部３２、記憶部３３、操作パネル３４、定着部７及び光学的検出手段９から構成されている。

光学的検出手段９は、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて転写ベルト８（図１参照）上に形成される各パッチ画像に測定光を照射し、パッチ画像からの反射光量を検出する。検出結果は受光出力信号として後述する制御部３２に送信される。なお、光学的検出手段９の構成は従来例の図５と同様であるため説明は省略する。

画像読取部３０は、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するＣＣＤ等から構成される。画像読取部３０で読み取られた画像信号はＡＤ変換部３１においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部３３内の画像メモリ４０に送出される。

記憶部３３は、画像メモリ４０、ＲＡＭ４１、及びＲＯＭ４２を備えており、画像メモリ４０は、画像読取部３０で読み取られ、ＡＤ変換部３１においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部３２に送出する。ＲＡＭ４１及びＲＯＭ４２は、制御部３２の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、ＲＡＭ４１（或いはＲＯＭ４２）には、光学的検出手段９の測定出力値とトナー付着量との関係がトナー付着量データとして予め記憶されている。

操作パネル３４は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部（いずれも図示せず）とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置１００がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部３３にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。

制御部３２は、設定されたプログラムに従って画像読取部３０、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、定着部７や光学的検出手段９を全般的に制御するとともに、画像読取部３０で読み取られた画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。ＬＥＤヘッド１７ａ〜１７ｄは、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。

さらに制御部３２は、操作パネル３４のキー操作により、各色の画像濃度を適正に設定するためのモード（以下、キャリブレーションモードという）が入力されると、光学的検出手段９により検出された受光出力信号を受信し、記憶部３３に記憶されたトナー付着量データに基づいてトナー付着量の算出を行う機能、算出されたトナー付着量に基づいてパッチ画像の濃度を決定し、予め定められた基準濃度と比較して帯電器２ａ〜２ｄの帯電電位や現像器３ａ〜３ｄの現像バイアス、或いはＬＥＤヘッド１７ａ〜１７ｄの露光量等を調整することにより、各色について濃度補正を行う機能を有している。なお、キャリブレーションモードは、装置の電源ＯＮ時や所定枚数の画像形成処理が終了した時にも自動的に設定されるようにしてもよい。トナー付着量の算出方法は従来例の図５と同様であるため説明は省略する。

濃度補正用パッチ画像の例を図３に示す。ユーザによりキャリブレーションモードが設定されると、図３（ａ）に示すように、転写ベルト８上の進行方向に向かって左端に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）及びブラック（Ｂ）の各色の矩形のパッチ画像が一列に形成される。感光体ドラム１ｂにより形成されるマゼンタ（Ｍ）のパッチ画像は、白ベタ画像（Ｍ１）から、最も濃色の画像（Ｍ５）まで５段階の濃度のパッチ画像Ｍ１〜Ｍ５が進行方向から順に形成される。

図３（ａ）におけるＭ１及びＭ２の部分を拡大した様子を図３（ｂ）に示す。図から判るように、隣接するパッチ画像Ｍ１及びＭ２は、境界において濃度が変化するようにそれぞれ単色で形成されている。以下、パッチ画像Ｍ３〜Ｍ５についても同様に形成され、さらにシアン（Ｃ）のパッチ画像Ｃ１〜Ｃ５、イエロー（Ｙ）のパッチ画像Ｙ１〜Ｙ５及びブラック（Ｂ）のパッチ画像Ｂ１〜Ｂ５についてもＭ１〜Ｍ５と同様の構成で形成されている。

光学的検出手段９は、測定対象物までの距離を厳密に規定しておく必要があるため、図１に示すように、転写ベルト８表面までの距離変動の少ない、従動ローラ１０ｃに対抗するような位置に配置されており、転写ベルト８上のパッチ画像形成位置に合わせて転写ベルト８の幅方向に位置決めされている。この光学的検出手段９の検出結果に基づいて、前述した方法により各パッチ画像のトナー付着量（画像濃度）を測定し、各色について予め定められた基準濃度と比較して濃度補正が行われる。

本発明においては、転写ベルト８として、表面の光沢度が十分に低いものを使用することを特徴としている。通常、画像形成装置の使用期間やトナーに含まれる外添剤によって転写ベルト８の光沢度は徐々に低くなるが、初期の光沢度が低い転写ベルト８を用いることにより、保証期間の終期までの光沢度変化が小さくなるため、算出された被覆率とトナー付着量との関係を安定化することができる。

特に、転写ベルト８として弾性ベルトを用いた場合でも、表面状態の劣化による光沢度の低下を考慮する必要がなくなり、トナー付着量を正確に測定できるとともに応力集中による画像の中抜け現象も防止可能となる。

図４は、光沢度がそれぞれ異なる３種類の転写ベルトＤ、Ｅ、Ｆを用いて被覆率及びトナー付着量を測定した結果を示すグラフである。転写ベルトＤ、Ｅの色味は、それぞれＬ＊ａ＊ｂ＊表示で（２４，５，２）、ＲＧＢ表示で（６８，５７，５７）、及びＬ＊ａ＊ｂ＊表示で（２６，８，９）、ＲＧＢ表示で（８０，５９，５１）と表示される灰茶色、転写ベルトＦの色味は、同様にＬ＊ａ＊ｂ＊表示で（４５，２，−４）、ＲＧＢ表示で（１０６，１０５，１１２）と表示される灰色である。

また、光沢度の測定は、従来例の図６と同様にＨＯＲＩＢＡ（株）製の光沢度計（ＧＬＯＳＳ ＣＨＥＣＫＥＲ ＩＧ−３３０）を用いて行い、測定角６０°における転写ベルトＤ、Ｅ、Ｆの光沢度はそれぞれ１９、４、２であった。

光沢度を測定する場合、光沢度の高いものは測定角を小さく、光沢度の低いものは測定角を小さくとって測定するのが一般的であり、日本工業規格（ＪＩＳ）ではこの測定角を２０°、４５°、６０°、７５°、８５°と規定している。光沢度の高いものの計測には２０°が使用されるが、本発明で用いられる転写ベルトは表面の光沢度が低いものであり、測定範囲の広い６０°が実際に広く使用されているため、測定角を６０°に設定した。なお、測定角２０°における転写ベルトＤ、Ｅ、Ｆの光沢度はそれぞれ２、１、０であった。

転写ベルトＤ（図の実線）、Ｅ（図の破線）、及びＦ（図の一点鎖線）の比較から明らかなように、色味が異なる転写ベルトであっても、測定角６０°における光沢度が１９以下であれば、被覆率とトナー付着量の関係はよく一致している。また、これらの転写ベルトＤ、Ｅ、Ｆは初期の光沢度が十分に低いため、継続的に使用しても経時的な光沢度変化は小さく、ベルト保証期間の終期まで正確なトナー付着量の測定が可能となる。

なお、ここではトナーが付着していない状態での出力信号の差を基準値として（測定出力値／基準値）により測定出力値を補正し、補正出力値からトナー付着量を測定しているが、補正出力値の算出方法はこれに限定されるものではなく、例えば上述した補正出力値に受光素子の汚れを考慮した補正係数をさらに乗じて算出しても良い。

その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態においては、トナー担持体の一例である転写ベルト８上にトナー像を形成し、転写ベルト８上のトナー付着量を測定する場合について説明したが、転写ベルト８に限らず、各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次積層してカラー画像を形成した後、転写紙上に一度に転写する方式の画像形成装置において、中間転写ベルト上のトナー付着量を測定する場合についても全く同様に適用可能である。

また、ここでは一例として、画像形成部を複数備えたタンデム方式のカラー画像形成装置について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、感光体ドラムに対向する位置に複数の現像カートリッジを順次回転移動させて感光体ドラム上の静電潜像の現像を行うロータリー式のカラー画像形成装置や、デジタル、アナログ方式のモノクロ画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の他の画像形成装置にも適用できるのはもちろんである。

本発明は、トナー担持体上に形成された基準画像に光を照射し、その正反射光量と乱反射光量を同時に測定可能な光学的検出手段と、該光学的検出手段により測定された正反射光量と乱反射光量の受光出力信号の差分に基づき基準画像におけるトナー付着量を検出して画像濃度の制御を行う制御手段とを備え、トナー担持体上に所定量のトナーが付着している際に得られる正反射光量と乱反射光量の受光出力信号のレベルが等しくなるように調整された画像形成装置において、トナー担持体の表面の光沢度を測定角度６０度で２０以下としている。

これにより、使用期間やトナーに含まれる外添剤によりトナー担持体の表面状態が変化しても保証期間の終期までの光沢度変化は小さくなり、算出された被覆率とトナー付着量との関係が安定化してトナー付着量を正確に測定可能となるため、トナー担持体の表面状態に係わらず高精度の濃度補正が可能となり、高画質な画像を形成できる画像形成装置を提供する。

また、初期の光沢度が低いトナー担持体を用い、且つトナー担持体の表面状態の変化に応じて受光出力信号のレベルを補正してトナー付着量を算出したので、トナー算出方法と光沢度変化の抑制との相乗効果により、トナー担持体の使用開始から保証期間の終了まで、トナー担持体の表面状態の変化に係わらず高精度の濃度補正が可能な画像形成装置を提供する。

また、転写ベルト若しくは中間転写ベルトをトナー担持体としたので、転写ベルトにより搬送される転写紙上に各色のトナー像を形成する方式、或いは中間転写ベルト上に順次積層してカラー画像を形成した後、転写紙上に一度に転写する方式の画像形成装置のいずれにおいても濃度補正時のトナー付着量が正確に測定可能となる。

また、転写ベルト若しくは中間転写ベルトとして弾性ベルトを用いた場合、トナー付着量を正確に測定可能にするとともに、ベルトと感光体ドラムとの間の応力集中を低減して画像の中抜け現象を効果的に防止する。

は、本発明の画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。 は、濃度補正用パッチ画像の概略図である。 は、本発明の画像形成装置における転写ベルトの光沢度変化と被覆率及びトナー付着量との関係を示すグラフである。 は、従来の画像形成装置に用いられるトナー付着量測定装置の一例を示す概要図である。 は、従来の画像形成装置における転写ベルトの光沢度変化と被覆率及びトナー付着量との関係を示すグラフである。

符号の説明

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ａ〜２ｄ 帯電器
３ａ〜３ｄ 現像器
４ａ〜４ｄ 転写ローラ
７ 定着部
８ 転写ベルト
９ 光学的検出手段
１０ａ〜１０ｃ 従動ローラ
１１ 駆動ローラ
１７ａ〜１７ｄ ＬＥＤヘッド
２０ 発光素子
２１ 第１の受光素子
２２ 第２の受光素子
２３ 偏光フィルタ
２４ 偏光分離プリズム
３０ 画像読取部
３２ 制御部（制御手段）
３３ 記憶部
３４ 操作パネル
１００ 画像形成装置

Claims (5)

1. トナー担持体上に形成された基準画像に光を照射し、その正反射光量と乱反射光量を同時に測定可能な光学的検出手段と、該光学的検出手段により測定された前記正反射光量と前記乱反射光量の受光出力信号の差分に基づき前記基準画像におけるトナー付着量を検出して画像濃度の制御を行う制御手段と、を備え、
   前記トナー担持体上に所定量のトナーが付着している際に得られる前記正反射光量と前記乱反射光量の受光出力信号のレベルが等しくなるように調整された画像形成装置において、
   前記トナー担持体の表面の光沢度が測定角度６０度で２０以下であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記トナー担持体上にトナーが付着していない状態で測定された前記正反射光量及び前記乱反射光量の受光出力信号の差を基準値として、前記トナー担持体上にトナー像が形成された状態で測定された前記正反射光量及び前記乱反射光量の受光出力信号の差を前記基準値に応じて補正した補正出力値を算出し、該補正出力値に応じて前記トナー担持体上のトナー付着量を求めることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー担持体は、記録媒体を搬送するための転写ベルトであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記トナー担持体は、記録媒体に転写するためのトナー像が順次積層される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記転写ベルト若しくは前記中間転写ベルトは、弾性ベルトであることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の画像形成装置。

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