JP2008096478A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色間のトナー消費の偏りをなくすとともに、トナーパッチ数を削減することのできる画像形成装置を提供する。
【解決手段】付着量がそれぞれ異なるような作像条件（現像ポテンシャル）で作像された１２個のトナーパッチからなるひとつの階調パターンにおいて、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７、Ｐ１０のトナーパッチをＣ色で形成する。また、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８、Ｐ１１のトナーパッチをＭ色で形成する。そして、Ｐ３、Ｐ６、Ｐ９、Ｐ１２のトナーパッチをＹ色で形成する。これを、近赤外光および／または赤外光を検知する光センサで検知して、その検知結果に基づいて、現像γ、光センサの感度補正係数α、ηを補正する。
【選択図】図８

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの画像形成装置に関するものである。

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、次のような画像濃度制御が行われている。すなわち、感光体等の像担持体上にトナー付着量がそれぞれ異なるようにそれぞれ異なる作像条件（現像ポテンシャル）で作像された複数の濃度検知用トナーパッチからなる階調パターンを作成する。それらトナーパッチを光学的検知手段である光センサにより検出した検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）を算出する。そして、各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）と作像条件（現像ポテンシャル）との関係から、現像γ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾き）および現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの切片）を求める。その求めた現像γに基づいて、適正なトナー付着量となる現像ポテンシャルとなるように、ＬＤパワー、帯電バイアス、現像バイアスなどの作像条件を調整する制御である。

トナーパッチを検知する光学的検知手段としての光センサとしては、ＬＥＤなどの発光素子とフォトトランジスタなどの受光素子とからなり、発光素子の正反射光を受光素子で検知する正反射型の光センサが一般的に用いられている。正反射型の光センサは、検知面が平滑な場合は正反射光が多いので受光素子の出力値が高く、検知面が粗くなるにつれて正反射光が少なくなり受光素子の出力値が低くなる。すなわち、トナー付着量が少ないときは、平滑な像担持体表面を反射する光が多いため、正反射光が多くなり、受光素子の出力値が高い。一方、トナー付着量が多くなると、トナー粒子により検知面が凹凸状となるため、正反射光が少なくなり、受光素子の出力値が低くなる。このように、受光素子の出力値とトナー付着量との間に相関関係があるので、受光素子の出力値から、トナー濃度を検知することができるのである。
しかし、正反射型の光センサは、高濃度部（トナー付着量の多い）のトナーパッチの濃度を正確に検知できないという不具合があった。これは、像担持体表面をほとんどトナー粒子で覆うようなトナーパッチの凹凸状態と、さらに付着量が増加してトナー粒子が何層にも重なったときのトナーパッチの凹凸状態とにさほど違いがないからである。

このような高濃度部のトナーパッチを検知できるようにトナーパッチを検知する光センサとして、正反射光を受光する受光素子と、拡散反射光を受光する受光素子とを備えたものを使用する画像形成装置も知られている（特許文献１〜３）。光センサは、温度変化、経時劣化などによる発光素子の出力が変化したり、受光素子の出力が変化したりする。さらに、像担持体の経時劣化によっても受光素子の出力が変化する。このため、受光素子の出力値を何ら補正（校正）することなく受光素子の出力値からトナー付着量を一義的に求めると、正確な濃度検知（トナー付着量検知）を行うことができない。
そこで、特許文献１〜３では、次のような光センサの補正（校正）制御を行って、拡散反射光を受光する受光素子（以下、拡散反射受光素子）の出力値から、トナーパッチの濃度（トナー付着量）を求めている。すなわち、まず、各トナーパッチを検知したときの正反射受光素子の出力値と拡散反射受光素子の出力値とから、感度補正係数αを算出する。次に、感度補正係数αを用いて正反射受光素子の出力値を正反射光成分と拡散反射光成分とに成分分解する。次に、像担持体表面を検知したときの出力値（地肌部出力値）と正反射成分との比をとり、正反射成分を０〜１までの正規化値β（ｎ）へ変換する。

次に、拡散反射受光素子の出力値に正規化値を乗算した値を用いて、拡散反射受光素子の出力値から像担持体表面からの拡散反射光成分を除去して、トナーからの拡散反射光成分を抽出する。次に、正規化値β（ｎ）と、拡散反射光成分を用いて、拡散反射受光素子の出力値の感度補正を行うための感度補正係数ηを算出する。そして、拡散反射受光素子の出力値から抽出したトナーからの拡散反射光成分に上記感度補正係数ηを乗算して、拡散反射受光素子の出力値を補正（校正）する。そして、この感度補正係数ηで補正（校正）した拡散反射受光素子の出力値からトナー付着量を一義的に求める。

温度変化、経時劣化などによる発光素子や受光素子の特性変化などによる受光素子の出力値が変動しても、感度補正係数α、感度補正係数ηで受光素子の出力値を補正（校正）することで、受光素子の出力値とトナー付着量との関係を一義的な関係に修正することができる。これにより、経時にわたり光センサで良好なトナー付着量検知を行うことができる。

特開２００６−１３９１８０号公報 特開２００４−２７９６６４号公報 特開２００４−３５４６２３号公報

特許文献１〜３における光センサの校正制御は、トナー付着量の異なる１０〜１６のトナーパッチからなる階調パターンを色毎に作成していた。図１９は、像担持体たる中間転写ベルト１０に形成される各色の階調パターンＴＫ（ｋ）、ＴＫ（ｍ）、ＴＫ（ｃ）、ＴＫ（ｙ）の一例である。このため、図に示すように、中間転写ベルト上に形成される各色の階調パターンを含む全体の長さＬが長くなり、光センサ３１０Ｋ、３１０ＭＣＹがトナーパッチの検知を開始して終了するまでの時間が長くなる。その結果、光センサ３１０Ｋ、３１０ＭＣＹの校正制御時間が長くなり、装置のダウンタイムが長くなるという問題があった。この調整時間にのみ着目した場合、図２０に示すように、Ｋ色の階調パターンＴＫ（ｋ）を検知するＫ用光センサ３１０Ｋ、Ｍ色の階調パターンＴＫ（ｍ）を検知するＭ用光センサ３１０Ｍ、Ｃ色の階調パターンＴＫ（ｃ）を検知するＣ用光センサ３１０Ｃ、Ｙ色の階調パターンＴＫ（ｙ）を検知するＹ用光センサ３１０Ｙを設ける方法が考えられる。これにより、図１９に比べて階調パターンを含む全体の長さＬが短くなり、装置のダウンタイムを短縮することができる。しかしながら、光センサを色毎に設けるため、装置のコストアップにつながるという問題があった。
このため、各色のトナーパッチ数を削減することができれば、中間転写ベルト上に形成されるトナーパッチの全体の長さＬを短くすることができ、装置のダウンタイムを短縮することができ、しかもトナー消費量を削減することもできる。

そこで、各色のトナーパッチ数を削減すべく本出願人は、センサが近赤外光または赤外光を検出するものであることに着目して鋭意検討を行った結果、各色のトナーパッチ数を削減できることを見出した。

従来は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色の階調パターンの各トナーパッチのトナー付着量制御目標値は同じである。すなわち、図２１に示すように、同じトナー付着量をもつ色の異なるトナーパッチが３個ずつ形成されていることとなる。センサが赤外光、近赤外光を検出するものを用いた場合は、同じ値の検出値が３個ずつ得られることとなる。これは、赤外光、近赤外光は、トナー色によって、反射率に顕著な差がないためである。

光センサの階調パターンの検出結果を用いる制御としての光センサの感度を校正する光センサ校正制御は、上述した感度補正係数αおよび感度補正係数ηを算出する制御である。

感度補正係数αは、上記特許文献１〜３に記載のように各トナーパッチを検知したときの正反射受光素子の出力値（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］）と拡散反射受光素子の出力値（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）との比の最小値である。すなわち、感度補正係数αを算出する処理としては、各トナーパッチを検知したときの正反射受光素子の出力値（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］）と拡散反射受光素子の出力値（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）との比から最小値を見つけ出す処理となる。ここで、赤外光、近赤外光を検出する光センサを用いた場合は、パッチのトナー濃度の違いで上述の比の値は変化するが、トナー濃度が同じ場合は、色に関係なく同じ値を示す。従って、赤外光、近赤外光を検出する光センサを用いた場合、従来の各色毎に同じ階調をもつ階調パターンを検知して、上述の比を取ったときに、同じ値が３つずつ存在することになる。感度補正係数αは、（ΔＶｓｐ＿ｒｅｇ［ｎ］／ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）の最小値を求めるものであるため、同じ値が複数あるからと言って感度補正係数αの算出精度が向上するわけではない。従って、感度補正係数αを算出するには、階調パターンの高濃度部のトナーパッチ（Ｐ８〜Ｐ１０）は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色のうち１色あれば十分であることがわかる。

感度補正係数ηは、正反射受光素子の出力値の正反射成分の正規化値を横軸、拡散反射受光素子の出力値から抽出したトナーからの拡散反射光成分を縦軸にして、プロットしたときにおけるトナーパッチの低濃度部（パッチＮｏＰ２〜Ｐ４）のプロット線から求めている。近赤外光、赤外光を検出する光センサを用いて、従来の各色毎に同じ階調をもつ階調パターンを検知した場合、ほぼ同じ位置に３つのデータがプロットされる。感度補正係数ηは、データ点が均等に分散することで、プロット線を正確に把握することができ、感度補正係数ηの算出精度が向上する。しかし、同じ位置にデータが複数プロットされたからと言って、感度補正係数ηの算出精度が向上するわけではない。従って、階調パターンの低濃度部のトナーパッチ（Ｐ２〜Ｐ４）は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色のうち１色あれば十分である。

以上のことから、赤外光、近赤外光を検出する光センサを用いて、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のうち、１色のみで、トナーパッチ低濃度部（パッチＮｏ２〜４）、トナーパッチ高濃度部（パッチＮｏ８〜１０）からなる階調パターンを作れば、感度補正係数αおよびηを算出する制御を行うことができる。これにより、トナーパッチの個数を減らすことができ、トナー消費量を削減できる。また、トナーパッチを検知する時間を短縮することができ、光センサの校正制御を短時間で行うことができ、装置のダウンタイムを短くすることができる。

しかし、この場合、Ｙ、Ｍ、Ｃのトナーのうち、１色のトナーが他のトナーよりも多く消費されてしまい、トナー補充の時期が他の色のトナー補充時期と異なり、トナー補充作業を行う頻度が高くなるという不具合が生じる。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、色間のトナー消費の偏りをなくすとともに、トナーパッチ数を削減することのできる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体上に複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、該トナー像からの反射光を検出する光学的検知手段と、前記光学的検知手段の検出値を用いて所定の制御を実行する制御手段とを備える画像形成装置において、前記光学的検知手段が、近赤外光および／または赤外光を検出するものであり、前記制御手段は、画像形成手段で付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成される複数のトナーパッチからなる階調パターンを少なくとも２色以上で形成し、各トナーパッチを前記光学的検知手段で検出した検出値を所定の制御に用いたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、前記制御手段は、前記光学的検知手段の検出値を用いて前記光学的検知手段の感度の校正制御を実行することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、前記光学的検知手段の感度の校正制御は、前記光学的検知手段の正反射光出力値から抽出した正反射成分と、前記光学的検知手段の拡散光出力値から抽出したトナーからの拡散光成分との関係を多項式近似して得られた感度補正係数に基づいて、前記光学的検知手段の感度校正を行うことを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の画像形成装置において、前記多項式近似が、２次式近似であることを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、前記制御手段は、前記光学的検知手段で検出した検出値を、画像濃度制御に用いたことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、前記光学的検知手段は、近赤外光および／または赤外光を発光する発光素子と、近赤外光および／または赤外光を受光する受光素子とを備えたことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６の画像形成装置において、所定のトナー付着量を有する基準トナー像を形成するときの現像ポテンシャルを基準現像ポテンシャルとし、その基準現像ポテンシャルに予め定められた異なる値を乗じることで前記階調パターンの各トナーパッチを形成するための画像形成条件を算出することを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項７の画像形成装置において、前記基準トナー像がベタ画像であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、請求項７または８の画像形成装置において、前記基準トナー像を各色共通としたことを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、前記基準現像ポテンシャルの値は、色毎に設定することを特徴とするものである。
また、請求項１１の発明は、請求項７乃至１０いずれかの画像形成装置において、前記基準の現像ポテンシャルに乗じる各値を、０以上１以下の範囲で、略均等に分散させたことを特徴とするものである。
また、請求項１２の発明は、請求項７乃至１１いずれかの画像形成装置において、前記現像バイアスをそれぞれ異ならせて各トナーパッチを形成することを特徴とするものである。
また、請求項１３の発明は、請求項７乃至１１いずれかの画像形成装置において、前記像担持体への書込光の強度をそれぞれ異ならせて各トナーパッチを形成することを特徴とするものである。
また、請求項１４の発明は、請求項７乃至１１いずれかの画像形成装置において、前記書込光の密度をそれぞれ異ならせて各トナーパッチを形成することを特徴とするものである。
また、請求項１６の発明は、請求項１乃至１５いずれかの画像形成装置において、各色のトナーパッチを同時に形成できるように画像形成手段を構成したことを特徴とするものである。
また、請求項１７の発明は、請求項１６の画像形成装置において、前記画像形成手段は、複数の像担持体を並列配置し、複数の像担持体上に個別にそれぞれ異なる色のトナー像を形成させて、各像担持体と当接して無端移動する無端移動体によって搬送された記録材に順次転写するか、又はトナー像を前記無端移動体の表面へ順次転写した後に前記無端移動体上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成することを特徴とするものである。
また、請求項１８の発明は、請求項１７の画像形成装置において、各像担持体に形成された複数のトナーパッチからなる各色のパターン画像の長さは、像担持体間ピッチよりも短いことを特徴とするものである。

なお、上記「近赤外および／または赤外光」は、７６０nm以上、１ｍｍ未満の波長領域の光であって、色によるトナー反射率に顕著な差のない波長域の光を指している。
なお、ＪＩＳ−Ｚ８１２０光学用語（Ｇｌｏｓｓａｒｙ ｏｆ ｏｐｔｉｃａｌ ｔｅｒｍｓ）によれば、『赤外線とは、単色光成分の波長が可視放射の波長より長く、およそ１ｍｍより短い放射。可視放射、可視光線とは、目に入って、視感覚を起こすことができる放射。光線という概念で用いる場合は可視光線という。一般に可視放射の波長範囲の短波長限界は３６０ｎｍ〜４００ｎｍ、長波長限界は７６０ｎｍ〜８３０ｎｍにあると考えてよい。』と定義されている。すなわち、本発明で定義する「近赤外光および／または赤外光」には、ＪＩＳ−Ｚ８１２０光学用語で定義するところの可視光線の長波長領域を含むものである。

請求項１乃至１８の発明によれば、光学的検知手段は、近赤外光、赤外光を検出するものであるので、トナー像のトナー付着量が同じであれば、色毎に光学的検知手段の検出値が異なることがない。その結果、光学検知手段のそれぞれ異なる検出値を用いて制御を行う場合は、異なる付着量のトナーパッチをそれぞれ１つ形成すればよい。従って、各色同じ付着量のトナーパッチを形成していたものに比べて、トナーパッチ数を削減することができ、トナー消費量を削減できる。また、トナーパッチ数を削減することができるので、光学的検知手段でトナーパッチを検知する時間を削減することができ、ダウンタイムを短くすることができる。さらに、複数のトナーパッチからなる階調パターンを少なくとも２色以上のトナーを用いて形成することで、１色でトナーパッチを形成するものに比べて、トナー消費の偏りを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用する画像形成装置としての複写機の一例を示す概略構成図である。図１において、符号１００は複写機本体であり、符号２００はそれを載せる給紙テーブルであり、符号３００は複写機本体１００上に取り付けるスキャナであり、符号４００はさらにその上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）である。この複写機は、タンデム型で中間転写（間接転写）方式を採用する電子写真複写機である。

複写機本体１００には、その中央に、第２像担持体としての中間転写体であるベルトからなる中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、３つの支持回転体としての支持ローラ１４，１５，１６に掛け渡されており、図中時計回り方向に回転移動する。これらの３つの支持ローラのうちの第２支持ローラ１５の図中左側には、画像転写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中間転写ベルトクリーニング装置１７が設けられている。また、３つの支持ローラのうちの第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間に張り渡したベルト部分には、そのベルト移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成部１８が並べて配置された画像形成手段であるタンデム画像形成部２０が対向配置されている。本実施形態においては、第３支持ローラ１６を駆動ローラとしている。また、タンデム画像形成部２０の上方には、書込手段としての露光装置２１が設けられている。

また、中間転写ベルト１０を挟んでタンデム画像形成部２０の反対側には、第２の転写手段としての２次転写装置２２が設けられている。この２次転写装置２２においては、２つのローラ２３間に記録材搬送部材としてのベルトである２次転写ベルト２４が掛け渡されている。この２次転写ベルト２４は、中間転写ベルト１０を介して第３支持ローラ１６に押し当てられるように設けられている。この２次転写装置２２により、中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートに転写する。また、この２次転写装置２２の図中左方には、シート上に転写された画像を定着する定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられた構成となっている。上述した２次転写装置２２には、画像転写後のシートをこの定着装置２５へと搬送するシート搬送機能も備わっている。もちろん、２次転写装置２２として、転写ローラや非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて持たせることが難しくなる。また、本実施形態では、このような２次転写装置２２および定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２８も設けられている。

上記複写機を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台３０上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、不図示の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は、原稿を搬送してコンタクトガラス３２上へと移動する。他方、コンタクトガラス３２上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動する。次いで、第１走行体３３および第２走行体３４を走行する。そして、第１走行体３３で光源から光を発射するとともに原稿面からの反射光をさらに反射して第２走行体３４に向け、第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入れ、原稿内容を読み取る。
この原稿読取りに並行して、図示しない駆動源である駆動モータで駆動ローラ１６を回転駆動させる。これにより、中間転写ベルト１０が図中時計回り方向に移動するとともに、この移動に伴って残り２つの支持ローラ（従動ローラ）１４，１５が連れ回り回転する。また、これと同時に、個々の画像形成部１８において潜像担持体としての感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋを回転させ、各感光体ドラム上に、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の色別情報を用いてそれぞれ露光現像し、単色のトナー画像（顕像）を形成する。そして、各感光体ドラム４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上のトナー画像を中間転写ベルト１０上に互いに重なり合うように順次転写して、中間転写ベルト１０上に合成カラー画像を形成する。

このような画像形成に並行して、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つを選択回転し、ペーパーバンク４３に多段に備える給紙カセット４４の１つからシートを繰り出し、分離ローラ４５で１枚ずつ分離して給紙路４６に入れ、搬送ローラ４７で搬送して複写機本体１００内の給紙路に導き、レジストローラ４９に突き当てて止める。または、給紙ローラ５０を回転して手差しトレイ５１上のシートを繰り出し、分離ローラ５２で１枚ずつ分離して手差し給紙路５３に入れ、同じくレジストローラ４９に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ４９を回転し、中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間にシートを送り込み、２次転写装置２２で転写してシート上にカラー画像を転写する。画像転写後のシートは、２次転写ベルト２４で搬送して定着装置２５へと送り込み、定着装置２５で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、切換爪５５で切り換えて排出ローラ５６で排出し、排紙トレイ５７上にスタックする。または、切換爪５５で切り換えてシート反転装置２８に入れ、そこで反転して再び転写位置へと導き、裏面にも画像を記録して後、排出ローラ５６で排紙トレイ５７上に排出する。
なお、画像転写後の中間転写ベルト１０は、中間転写ベルトクリーニング装置１７で、画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成部２０による再度の画像形成に備える。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、シートの紙粉除去のためにバイアスを印加することも可能である。

次に、上述したタンデム型画像形成部２０の画像形成部１８について説明する。なお、ここでは、Ｋ色の画像形成部１８Ｋについて説明するが、Ｙ、Ｍ，Ｃの画像形成手段も同様の構成をしている。画像形成部１８Ｋは、例えば図２に示すように、ドラム状の感光体４０Ｋの周りに、帯電装置６０Ｋ、電位センサ７１０Ｋ、現像装置６１Ｋ、感光体クリーニング装置６３Ｋ、図示しない除電装置などを備えている。

画像形成時には、感光体４０Ｋは、図示しない駆動モータによって回転駆動される。そして、帯電装置６０Ｋによって一様帯電せしめられた後、露光装置２１からの書込光Ｌによって露光されて静電潜像を担持する。スキャナ３００からのカラー画像信号は、図示しない画像処理部で色変換処理などの画像処理が施され、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの各色の画像信号として露光装置２１へ出力される。露光装置２１は、画像処理部からのＫの画像信号を光信号に変換し、この光信号に基づいて感光体４０Ｋを走査して露光することで静電潜像を形成する。

現像装置６１Ｋの現像部材たる現像ローラ６１ａには現像バイアスが印加されており、感光体上の静電潜像と、現像ローラ６１ａとの間に電位差である現像ポテンシャルが形成されている。この現像ポテンシャルにより現像ローラ６１ａ上のトナーが現像ローラ６１ａから感光体４０Ｋの静電潜像に転移することで、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。感光体４０Ｋ上に形成されたＫトナー像は、１次転写装置６２Ｋによって中間転写ベルト１０上の転写紙Ｓに一次転写される。感光体４０Ｋは、トナー像転写後に感光体クリーニング装置６３Ｋによって残留トナーがクリーニングされ、図示しない除電装置により除電されて次の画像形成に備えられる。

同様にして、画像形成部１８Ｙ，Ｍ，Ｃは、ドラム状の感光体４０Ｙ，Ｍ，Ｃの周りに、帯電装置、現像装置、感光体クリーニング装置、除電装置などを備えている。そして、感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０ＣにＹ，Ｍ，Ｃトナー像を形成し、これらは中間転写ベルト１０上に重ね合わせて１次転写される。

本実施形態の画像形成装置には、形成する画像の色がフルカラーのときには全ての感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０ＢＫを中間転写体１０表面に接触させておくフルカラーモードと、黒単色のときには黒以外の感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃを中間転写体１０表面から離間させるモノクロモードとを備えている。また、本実施形態の画像形成装置には、スキャナで読み取った原稿画像がモノクロ画像かカラー画像かを検知して、自動的にモノクロモードとフルカラーモードとに切替るオートカラーチェンジモードも備えている。モノクロモードには、Ｋ色の感光体以外の感光体を中間転写ベルトから相対的に離間させて画像形成を行う第１モノクロモード、Ｋ色以外の現像装置の動作を停止させる第２モノクロモードの２種類ある。この第２のモノクロモードは、オートカラーチェンジモードが選択されているときに実行されるモードである。モノクロモード、フルカラーモード、オートカラーチェンジモードの切替は、ユーザーの意思で決定して入力できるよう、手動操作手段たる図示しない操作パネルに入力部を設けている。

ユーザーによって、モードを選択可能としているので、次のような利点がある。例えば、原稿画像は、カラー画像であるが、ユーザーがモノクロ画像にしたい場合は、ユーザーが操作パネルを操作して、モノクロモードを選択すれば、ユーザーの所望どおりのモノクロ画像を得ることができる。また、ユーザーがモノクロモードを選択したときは、常にＹ、Ｍ、Ｃの感光体が中間転写ベルト１０から離間しているので、Ｙ、Ｍ、Ｃの感光体の劣化を抑制することができる。

また、ユーザーによってカラーモードが選択されると、オートカラーチェンジモードのようにモノクロ画像の場合は、モノクロモードに切り替わることがない。よって、カラー原稿とモノクロ原稿が混在した複数の原稿を連続して印刷するときの印刷スピードは、オートカラーチェンジモードよりも速い。その結果、ユーザーが、カラーモードを選択することで、ユーザーは、カラーとモノクロが混在した複数の原稿の印刷画像を早く手に入れることができる。

また、本実施形態の画像形成装置においては、電源投入時あるいは所定枚数のプリントを行う度に、各色の画像濃度を適正化するための画像濃度制御を実行する。この画像濃度制御では、トナーパッチを、各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋ上にそれぞれ形成する。各感光体４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｂｋ上にそれぞれ形成されるトナーパッチは、現像ポテンシャルを順次切り替えることにより、複数のトナーパッチからなる階調パターンを形成する。すなわち、本実施形態では、トナー付着量が階調的に変化するライン状の階調パターンを、感光体の表面移動方向に沿って作成する。各色の感光体上の階調パターンを、中間転写ベルトに転写して、図１に示すように、中間転写ベルトと対向する位置に設けられた光学的検知手段である光センサ３１０で検出する。次に、光センサ３１０により検出した検出値と所定の付着量算出アルゴリズムとを用いて各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）を算出する。そして、各トナーパッチのトナー付着量（トナー濃度）と作像条件（現像ポテンシャル）との関係から、現像γ（現像ポテンシャルえを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの傾き）および現像開始電圧Ｖｋ（現像ポテンシャルえを横軸、トナー付着量を縦軸としたときの切片）を求める。その求めた現像γに基づいて、適正なトナー付着量となる現像ポテンシャルになるように、露光パワー（書込強度）、帯電バイアス、現像バイアスなどの作像条件を調整する。

次に、本実施形態における光センサ３１０の構成について説明する。
図３は、本実施形態における光センサ３１０の概略構成を示す断面図である。本実施形態における光センサ３１０は、主に、発光手段としての発光素子３１１と、正反射光を受光するための第１の受光手段としての正反射受光素子３１２と、拡散反射光を受光するための第２の受光手段としての拡散反射受光素子３１３とから構成されている。各素子３１１，３１２，３１３は、プリント基板３１４上に実装されており、単一のパッケージ３１５に封入されている。パッケージ３１５には、発光素子３１１から照射される入射光が中間転写ベルト１０の表面に至るまでの入射光路を確保するための通路、及び、中間転写ベルト１０の表面で正反射した正反射光が正反射受光素子３１２に至るまでの正反射光路を確保するための通路がそれぞれ形成されている。

光センサ３１０は、１．発光素子出力、受光素子出力のロットのバラツキ、２．発光素子出力、受光素子出力の温度特性および経時劣化、３．検知対象面である中間転写ベルト１０の経時劣化、などの影響で光センサ３１０の感度補正（校正）を行わないと、常に安定し且つ正確な付着量検知を行うことができない。

そこで、本実施形態においては、光センサ３１０が検出した階調パターンの検出値に基づいて、以下のような光センサ３１０の感度を校正する光センサ校正制御を行って、光センサ３１０が検出した階調パターンの出力値を補正（校正）している。

以下に、本実施形態の光センサ校正制御について説明する。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・・・転写ベルト地肌部出力電圧
Ｖｓｐ・・・各パターン部出力電圧
Ｖｏｆｆｓｅｔ・・・オフセット電圧（ＬＥＤ＿ＯＦＦ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）
（ｃｆ．ＪＩＳＺ８１０５：色に関する用語参照）
［ｎ］・・・要素数：ｎの配列変数（トナーパッチ数）

［ＳＴＥＰ１］データサンプリング：Ｖｓｐ，ΔＶｓｇ算出
まず初めに、正反射光出力，拡散光出力ともに、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。
＜処理式＞
正反射光出力増分：

拡散反射光出力増分：

［ＳＴＥＰ２］感度補正係数αの算出
ＳＴＥＰ１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、ＳＴＥＰ３で正反射光出力の成分分解を行う際に、拡散光出力（ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ［ｎ］）に乗ずる係数αの算出を行う。
＜処理式＞

［ＳＴＥＰ３］正反射光の成分分解
以下の式により、正反射光出力の成分分解を行う。
＜処理式＞
正反射光出力の拡散光成分：

正反射光出力の正反射成分：

［ＳＴＥＰ４］正反射光出力＿正反射成分の正規化
次に、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。
＜処理式＞
正規化値：

［ＳＴＥＰ５］拡散光出力の地肌部変動補正
次に、［拡散光出力電圧］から［ベルト地肌部からの拡散光出力成分］を除去する処理を行う。
＜処理式＞
補正後の拡散光出力：

［ＳＴＥＰ６］拡散光出力の感度補正
「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光出力をプロットし、そのプロット線を近似することで、拡散光出力の感度を求め、この感度があらかじめ定めた狙いの感度となる様、補正を行う。上記プロット線を近似する方法として、線形近似（一次近似）する方法（処理１）と、多項式近似（２次近似）する方法（処理２）とがある。

［処理１について］
処理１は、「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光出力をプロットしたプロット線の直線領域（β（ｎ）値０．３０〜０．９０）における直線関係から、感度補正係数ηを算出する。
まず、プロット線の直線の傾きを最小二乗法により求める。

ｘ［ｉ］：正反射光＿正反射成分の正規化値
Ｘ：正反射光＿正反射成分の正規化値の平均値
ｙ［ｉ］：地肌部変動補正後拡散光出力
Ｙ：地肌部変動補正後拡散光出力の平均値
なお、計算に用いるｘの範囲は、０．３０≦ｘ≦０．９０である。

本実施例においては、計算に用いるｘの範囲の下限値を０．３０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事ができる値である。なお、上限値は、１近傍、すなわち、トナーがほとんど付着しないデータ値は、ベルトキズなどの要因によるばらつきを持つため、これを計算上除外するために０．９０とした。

こうして求められた一次式から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなる様な感度補正係数ηを求める。

［処理２について］
処理２は、「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光出力をプロットしたプロット線を多項式近似（本実施形態においては、２次式近似）して、感度補正係数ηを算出する。
まず、プロット線を２次近似式（ｙ＝ξ_１ｘ^２＋ξ_２ｘ＋ξ_３）で近似して、下記のように最小二乗法により係数ξ_１、ξ_２、ξ_３を求める。

ｍ：データ数
ｘ［ｉ］：正反射光＿正反射成分の正規化値
ｙ［ｉ］：地肌部変動補正後拡散光出力
なお、計算に用いるｘの範囲は、０．０６≦ｘ≦０．９０である。
上記（１）、（２）、（３）の連立方程式を解くことで、係数ξ_１、ξ_２、ξ_３を求めることができる。

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、上限値を０．９０としたが、この上下限値は任意に決めることができる値である。なお、上限値は、地肌部の変動の影響を受けにくい値に設定するのが好ましい。

こうして近似されたプロット線から計算されるある正規化値ａがある値ｂとなる様な感度補正係数ηを求める。

ＳＴＥＰ５で求めた地肌部変動補正後の拡散光出力に対し、処理１または処理２で求めた感度補正係数ηを乗じることで、付着量と拡散出力との関係が予め定めれた関係となるように補正する。
感度補正後の拡散光出力：ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ‘’

以上が、ＬＥＤ光量低下などにより生じる光センサの経時的な変動などに対する光センサ出力値の補正（校正）制御（処理）である。
そして、上述の光センサ３１０の出力値の補正（校正）制御を行った後に、補正（校正）された光センサの出力値に基づいて、付着量変換テーブルを参照することにより、光センサ３１０の出力値をトナー付着量に変換する処理を行う。

本実施形態の画像形成装置においては、光センサ３１０の階調パターンの検出結果を用いる制御しては、上述の画像濃度制御と、この画像濃度制御の前処理として行う上述の光センサの感度の補正（校正）制御とがある。従来、これらの制御を行うにあたり、トナーパッチ数が１０〜１６個のトナーパッチからなる階調パターンを色毎に形成していた。このため、トナーパッチ数が多く（４０〜５２個）中間転写ベルト１０に形成されるトナーパッチの全長が長くなり、トナーパッチ検出に時間を要していた。また、トナーが多く消費しまうという無駄もあった。
そこで、本実施形態においては、階調パターンのトナーパッチ数を削減して、上述の画像濃度制御と光センサ校正制御とを行えるようにした。

画像濃度制御では、光センサ３１０の階調パターンの検出結果は、現像γを算出するに用いられている。また、光センサ３１０の感度の校正制御では、光センサ３１０の階調パターンの検出結果は、感度補正係数α、感度補正係数ηの算出に用いられている。
そこで、個々の係数（現像γ、感度補正係数α、γ）を算出するにあたり、必要な階調パターンのトナーパッチ数について検討を行った。

［感度補正係数α算出時の必要要件］
感度補正係数αは、「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比の最小値である。このため、この最小値がうまくサーチできる様、最小値近傍で複数の異なるデータが必要である。すなわち、感度補正係数αの算出においては、光センサの出力値が最小値近傍の値となる付着量の異なる複数トナーパッチが必要となる。

［感度補正係数η算出時の必要要件］
感度補正係数ηは、階調パターンを検知したときの光センサの拡散光出力とトナー付着量との関係を、付着量変換テーブルの関係と一致させるために、ソフト的に乗じる補正係数である。これを上述の処理１のように線形近似（一次近似）で求める場合は、β［ｎ］の有効範囲内に最低限２点のデータがあればよい。また、感度補正係数ηを上述の処理２のように多項式近似式を用いて求める場合は、β［ｎ］の有効範囲内に近似式の次数＋１のデータが最低限あればよい。なお、多項式近似としては、精度の計算の簡略化から2次近似の採用が好ましい。

また、感度補正係数ηを算出するためのデータ数（トナーパッチ数）を決めるにあたり、以下のような要因を考慮する必要がある
・低付着量側の正反射光のデータ点は、ベルト傷などの誤差要因によるばらつきを持つ。
・現像能力（現像γ，現像開始電圧：Ｖｋ）のうち、現像γは制御対象であるが、現像開始電圧：Ｖｋは、現像能力が変化した結果の従属的な特性にしか過ぎないため、階調パターンの作像条件を固定条件（＝固定電位）としている限りにおいては、Ｖｋの変化により、パッチ濃度が変化しうるものである。
このような誤差要因による異常値データの影響を抑制するには、画像形成装置ごとのばらつき特性を実験等で検証し、最低限のデータ数に冗長データを適宜加えればよいと予想する。

次に、画像濃度制御および光センサの校正制御におけるトナーパッチ数のについて、検証する。検証に使用した画像形成装置は、図１に示したタンデム型画像形成装置を使用した。また、中間転写ベルト１０と対向する位置に配置する光センサ３１０は、先の図１９に示すように、黒用の光センサ３１０Ｋとカラー（Ｙ、Ｍ、Ｃ）用の光センサ３１０ＹＭＣとを用いた。黒用の光センサ３１０Ｋは正反射光のみを受光するタイプの光センサであり、カラー用の光センサ３１０ＹＭＣは、正反射光および拡散反射光を受光するタイプの光センサである。黒用の光センサは、ベルト地肌部を検出したときの検出値から、光センサの校正を行う。一方、カラー用の光センサ３１０ＹＭＣは、上述したような階調パターンを検出したときの出力値から光センサの校正を行う。
カラー用光センサ３１０ＹＭＣは、発光素子３１１として、図４（ａ）に示すように、ピーク発光波長が９４０ｎｍのＧａＡｓ発光ダイオードと、正反射受光素子３１２及び拡散反射受光素子３１３として、図４（ｂ）に示すようなピーク分光感度波長が８５０ｎｍのＳｉフォトトランジスタとを有したものを使用している。すなわち、この光センサは、図４（ｃ）に示すように、色による反射率に顕著な差のない８３０ｎｍ以上の赤外光を検出するものである。なお、ここで言う「顕著な差を生じない」とは、３色トナーのばらつきレベルが±３％の範囲内のことを言う。８３０ｎｍでＣ色７１．６８ｎｍ、Ｍ色７３．９６ｎｍ、Ｙ色７６．２２ｎｍであり、３色の平均値と上下幅は、７３．９５［±２．２７］になる。すなわち、８３０ｎｍでのばらつき片側幅は、２．２７／７３．９５×１００（％）≒３（％）になる。８３０ｎｍよりも大きい他の値も概ねこのレベルであり、３色トナーのばらつきレベルが±３％の範囲内となる。

以下の検証で対象とする光センサは、カラー用光センサである。

［階調パターンの作像条件］
階調パターンの作像条件は、以下に示すとおりである。
・トナーパッチ数：Ｐ１〜Ｐ１０
・現像γの狙いの値：黒（現像γ＝１．２５［ｍｇ／ｃｍ^２／−ｋＶ］）
：カラーＣＭＹ共通（現像γ＝１．５０［ｍｇ／ｃｍ^２／−ｋＶ］）
・バイアス条件：固定電位（帯電ＤＣ＝−７００［Ｖ］、現像ＤＣ＝−５００［Ｖ］）
・露光条件：ＬＤパワー＝固定、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙ＝表１参照（各色共通）

すなわち、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙ（書込光の密度）を異ならせることによって、各トナーパッチを作像するときの現像ポテンシャルを異ならせて、各トナーパッチの濃度値（トナー付着量）を異ならせている。

［現像γの算出について］
図５は、１０個のトナーパッチの光センサの検出値から計算したトナー付着量と、各トナーパッチを作像したときの現像ポテンシャルとの関係を示す図である。図に示すように、現像γの計算に使用する付着量範囲では、きれいな線形が得られている。すなわち、１色の現像γを算出するのに１０個ものデータを用いる必要はなく、画像形成装置のタイプごとに品質要求される画像濃度のばらつきについて所定レベルを許容することで、より少ないデータ数で算出するよう設定することが可能となる。本実施例は図５にあるように濃度ばらつきが小さいレベルの線形特性を各色の現像装置が発揮でき、最低2点の濃度についてのパッチ形成で現像γの算出は可能である。更に現像スリーブの周期ムラによるパッチへのトナー付着量のばらつきや、転写ベルト表面の部分的な傷で正反射受光素子の出力値に誤差が生じる場合などのメカ的要因によるトナー付着量ばらつき（受光素子の出力値のばらつきの場合も含む）の可能性に配慮すると、必要に応じて冗長なパッチ形成をしておけば、トナー消費の観点では好ましくないものの誤差要因抑制の観点では好ましいと言える。後述する感度補正係数α、ηでの必要パッチ数が３個以上となる場合には、感度補正係数算出の目的に加えて、この冗長なパッチによる現像γの誤差要因抑制の効果を見込め、結果トナー消費量抑制とバランスの取れたパッチ数にすることができる。

［感度補正係数αの算出について］
図６は、「正反射光出力（ΔVsp_reg）」および「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」の比と、トナーパッチ数との関係を示す図である。図に示すように、感度補正係数αとなる「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比の最小値近傍（トナーパッチの高濃度部：Ｐ８〜Ｐ１０）では、各色とも同じ値を示していることがわかる。これは、色による反射率に顕著な差のない領域の波長の光である赤外光や近赤外光を専ら光センサを用いているためである。また、Ｙ，Ｍ、Ｃの階調パターンの作像条件（狙いの現像γ、固定電位、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙ）も共通にして、各色の各トナーパッチの濃度を共通となるように制御しているためである。

感度補正係数αは、「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比の最小値が求められればよいため、同じ値が複数ある必要がなく、「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比の最小値近傍にデータが均等に分散されておけばよい。このことから、赤外光のような色による反射率に顕著な差のない領域の波長の光を検出する光センサを用いれば、感度補正係数αを算出するのにあたり、階調パターンの高濃度部のトナーパッチ（Ｐ８〜Ｐ１０）は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色のうち１色あれば十分である。

［感度補正係数ηの算出について］
図７は、感度補正係数ηを求めるためのβの有効データ範囲（０．３〜０．９の範囲）に内にあるトナーパッチの検出値をプロットした図である。なお、β（ｎ）の有効データ範囲内にあるトナーパッチは、表１に示すＰ２〜Ｐ４のトナーパッチであり、有効範囲内にある各色のβ（ｎ）、ΔＶｓｐ＿ｄｉｆは、表２に示すとおりである。

この図においても、赤外光のような色による反射率に顕著な差のない領域の波長の光（赤外光）を検出する光センサを用い、Ｙ，Ｍ、Ｃの階調パターンの作像条件（狙いの現像γ、固定電位、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙ）も共通にして、各色の各トナーパッチの濃度を共通となるように制御しているので、各色のデータが分散せずにほぼ同じ値となっている。一方、例えば、Ｃ色のみ着目すると、各Ｃ色プロット位置は、均等に分散している。

感度補正係数ηを算出するにあたっては、有効データ範囲（一次近似の場合は、正規化値β（ｎ）とΔＶｓｐ＿ｄｉｆが線形となる範囲、２次近似の場合は、正反射出力が飽和しない範囲）に、トナーパッチから検出したデータが均等に分散されていることが好ましい。このことから、赤外光のような色による反射率に顕著な差のない領域の波長の光（赤外光）を検出する光センサを用いれば、感度補正係数ηを算出するのにあたり、階調パターンの低濃度部のトナーパッチ（Ｐ２〜Ｐ４）は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色のうち１色で十分である。すなわち、１色で階調パターンの低濃度部のトナーパッチ（Ｐ２〜Ｐ４）を作れば、有効データ範囲内に均等にデータを分散させることができるからである。

以上の検証から、
１．本実施例における各色現像γを算出するにはトナーパッチは各色最低２個でよい。またメカ的な要因によるトナー付着量のばらつきを考慮すれば２個以上とすることは好ましい。
２．感度補正係数αを算出するには、赤外光のような色による反射率に顕著な差のない領域の波長の光（赤外光）を検出する光センサを用いれば、高濃度部のトナーパッチ（Ｐ８〜Ｐ１０）は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色のうち１色でよい。
３．感度補正係数ηを算出するには、赤外光のような色による反射率に顕著な差を検出する光センサを用いれば、低濃度部のトナーパッチ（Ｐ２〜Ｐ４）は、Ｙ、Ｃ，Ｍ色のうち１色でよい。
ということがわかる。

以上のことから、赤外光のような色による反射率に顕著な差のない領域の光を検出する光センサを用いれば、Ｙ，Ｃ，Ｍ色で、付着量の異なる複数のトナーパッチからなる階調パターン１つ形成するだけで、現像γ、感度補正係数αおよび感度補正係数ηを精度よく算出することが可能である。すなわち、一例を示すと、図８、図１３に示すように、付着量がそれぞれ異なるような作像条件（現像ポテンシャル）で作像された１２個のトナーパッチからなるひとつの階調パターンにおいて、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７、Ｐ１０のトナーパッチをＣ色で形成する（図１３参照）。また、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８、Ｐ１１のトナーパッチをＭ色で形成する（図１３参照）。そして、Ｐ３、Ｐ６、Ｐ９、Ｐ１２のトナーパッチをＹ色で形成するのである（図１３参照）。なお、図１３は、トナーパッチと現像ポテンシャルの対応を色ごとに並べ替えたものである。実際の転写ベルト上の作像順は、図２３のようにしても図１８のようにしても現像γ、感度補正係数α、ηの算出には影響ないので、どちらでもよい。なお、図１８のように作像すれば、詳細は後述するが、トナーパッチ数の削減、トナー消費量の均一化に加えて同時書きによる時間短縮の効果も得られる。
図８から、Ｙ、Ｍ、Ｃ色のトナーで付着量の異なる複数のトナーパッチが形成されていることがわかり、感度補正係数α、ηを算出する各色のデータは、略均等に分散したデータとなることがわかる。よって、感度補正係数αおよび感度補正係数ηを精度よく算出することが可能であることがわかる。
また、各色ごとに階調濃度に差があるトナーパッチが構成されているが、図１３のように図８から概念的に配列し直した図を見れば、図５と同様の階調パターンが色毎に構成されていることがわかる。よって、図１３から、各色の現像γの算出に関しても精度よく算出することが可能であることがわかる。

なお、これは一例であり、感度補正係数αを算出するために用いられる高濃度部のトナーパッチおよび感度補正係数ηを算出するために用いられる低濃度部のトナーパッチのみ付着量が異なる階調パターンでもよい。一例を示すと、図９に示すように、９個のトナーパッチからなる階調パターンにおいて、Ｐ１、Ｐ４、Ｐ７をＣ色、Ｐ２、Ｐ５、Ｐ８をＭ色、Ｐ３、Ｐ６、Ｐ９をＹ色で形成する。そして、感度補正係数ηを算出するための低濃度部のトナーパッチ（Ｐ１〜Ｐ３）においては、トナー付着量がそれぞれ異なるような作像条件（現像ポテンシャル）でトナーパッチを作成する。また、感度補正係数αを算出するための高濃度部のトナーパッチ（Ｐ７〜Ｐ９）においても同様にトナー付着量がそれぞれ異なるような作像条件（現像ポテンシャル）でトナーパッチを作成する。そして、中濃度部のトナーパッチ（Ｐ４〜Ｐ６）においては、トナー付着量が同じとなるような作像条件（現像ポテンシャル）でトナーパッチを作成するようにしてもよい。このような階調パターンであっても、感度補正係数ηを算出するための有効データ範囲のデータおよび、感度補正係数αを算出するための「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比が最小となる近傍のデータを、均等に分散させることができる。よって、感度補正係数αおよび感度補正係数ηを精度よく算出することができる。また、各色付着量の異なる３個のトナーパッチが形成されているので、各色の現像γも精度よく算出することが可能となる。

また、Ｙ、Ｃ、Ｍ色で形成するひとつの階調パターンのトナーパッチ数は、最低６個でよく、図１０に示すようにＹ、Ｃ、Ｍ色で構成するひとつの階調パターンを低濃度部および高濃度部のみからなる階調パターンとしてもよい。また、図１１に示すように、低濃度部におけるトナーパッチをＰ１〜Ｐ６としてそれぞれ付着量の異なるトナーパッチで構成し、高濃度におけるトナーパッチをＰ７〜Ｐ１２としてそれぞれ付着量の異なるトナーパッチとしてもよい。これにより、感度補正係数α、感度補正係数ηを算出するときに有効データの範囲に入るデータ数が多くなり、精度の高い感度補正係数α、γを算出することができる。

また、図８〜図１１に示した例では、Ｃ→Ｍ→Ｙの順にトナーパッチを形成しているが、これに限られるものではない。例えば、Ｐ１〜Ｐ３の低濃度部のトナーパッチをＹ色で形成し、Ｐ４〜Ｐ６の中濃度部のトナーパッチをＭ色で構成し、Ｐ７〜Ｐ１０の高濃度部のトナーパッチをＣ色で構成してもよい。なお、一つの階調パターンを形成するのにＣ→Ｍ→Ｙの順のように階調濃度において隣り合う関係にあるトナーパッチを色、階調濃度ともに変えて形成した方が、現像γを算出するときにデータが略均等に分散されるので好ましい。また、そのようなトナーパッチの形成の仕方であると、各色のトナー消費量が均される方向になり、トナー全色の消費寿命延命の観点でも好ましい。しかし、現像γが算出可能な程度に分散されていれば、図２４に示すように階調濃度的に連続する２以上のトナーパッチを同色で形成しても、後述する特段の事情の場合に、消費寿命延命に関して一定の効果が見込め得ることがある。すなわち、同一の画像濃度に対して色間で消費量に差がある場合、ユーザーの出力パターンに偏りがある場合等のとき、図２４に示すような階調パターンとすることでトナー間の消費速度の調整を兼ねることができ、消費寿命延命に関して一定の効果が見込め得る。すなわち、現像γ、感度補正係数α、η算出のために作成する階調パターンの各色のトナーパッチ形成条件を修正して、色間の消費量の調整制御に用いるのである。具体的には、ユーザーの出力パターンの偏りなどを検知して、その検知結果に基づいて、各色が作成するトナーパッチを決めるのである。例えば、トナー消費量がＹ色＜Ｃ色＜Ｍ色の場合は、図２４に示すように、Ｙ色を高階調で連続させ、Ｍ色を低階調で連続させて、消費速度の調整を図るのである。また、特定の色のみ、高階調気味又は低階調気味で現像γを算出したい場合でも採用可能な構成と言える。更に、階調パターンにおける最高濃度（ベタトナーパッチ）を色毎に形成してもよい。ベタトナーパッチを色毎に形成することで、現像γを精度良く算出することができる。

次に、Ｃ、Ｍ、Ｙ色で構成される階調パターンの作成方法について記述する。
Ｃ、Ｍ、Ｙは、現像γが狙いの現像γ＝１．５０［ｍｇ／ｃｍ^２／−ｋＶ］となるようにトナー濃度などを制御しているが、現実的には、Ｃ、Ｍ、Ｙの現像γが狙いの現像γになるように制御していても、各色で現像γが異なってしまっている場合がある。３色で一つの階調パターンを作ろうとする場合に、各色の現像γが、色毎に多少異なっている場合、各色共通の現像ＤＣバイアス、帯電ＤＣバイアスを用いると、階調を形成するためにパッチのトナー付着量を異ならせるよう設定しても実際には付着量に顕著な差が生じない虞がある。よって、そのような虞を解消するには一つの階調パターンを構成するようにＹ，Ｃ，Ｍ３色の付着量を略均等に分散させ、かつ互いに付着量が異なるような目標付着量を設定する。そしてそれら目標付着量ごとの作像電位（帯電ＤＣバイアス、現像ＤＣバイアスによって決まる）を設定しておけばよい。
以下、詳細を述べる。各色の作像電位は、画像濃度制御によって決められている。すなわち、画像濃度制御では、光センサの階調パターンの検出値に基づいて算出した色毎の現像γ、現像開始電圧Ｖｋを以下の式に用いて、最大現像ポテンシャルを決定し、これに基づき作像電位である現像ＤＣバイアス、帯電ＤＣバイアスを決定している。

そして、露光装置２１が多値書込みである場合は、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙ（書込光の密度）をトナーパッチ毎に異ならせることで、Ｙ、Ｃ、Ｍ色で付着量の互いに異なるトナーパッチからなる１つの階調パターンを形成することができる。また、露光装置２１がＬＤ（光源）ＯＮ／ＯＦＦの２値書込みである場合は、帯電ＤＣバイアス、現像ＤＣバイアス条件をパッチ毎に異ならせることで、Ｙ、Ｃ、Ｍ色で付着量の互いに異なるトナーパッチからなる階調パターンを形成することができる。

以下に、階調パターンの各トナーパッチの作像条件（現像ポテンシャル）を算出する方法を実施例１〜２に基づき説明する。なお、実施例１〜２では、図８に示す階調パターンの作成を例にして、説明する。

［実施例１］
実施例１は、所定のトナー付着量を基準として、各トナーパッチを作像するときの作像条件を決定するものである。以下に図１２に基づき説明する。
まず、ベタ部（最大画像濃度となるトナーパッチの付着量）のトナー付着量（ここでは、０．５［ｍｇ／ｃｍ^２］）をトナーパッチ数で等分（１２等分）する。これで、各トナーパッチの目標トナー付着量が決められる。そして、この決められた各トナーパッチの目標付着量と、各色の現像γ、帯電開始電圧Ｖｋからそれぞれ、作像条件（現像ポテンシャル）を決定する。具体的に説明すると、トナーパッチＰ１の目標付着量は、（０．５／１２）［ｍｇ／ｃｍ^２］であり、トナーパッチＰ１を形成するC色の現像ポテンシャルは、図１２に示すように、０．０５［−ｋV］となる。これにより、各トナーパッチが所望の付着量となる作像条件でトナーパッチを作像することができる。

［実施例２］
次に、実施例２について説明する。
実施例２は、各色の最大現像ポテンシャルを基準として、各色のトナーパッチを作像するときの作像条件を決定するものである。
上述の付着量を基準として作像条件を決める方法は、ベタ部のトナー付着量から、各トナーパッチのトナー付着量の算出、各トナーパッチのトナー付着量から現像ポテンシャルの算出と言う具合に作像条件（現像ポテンシャル）を算出するまでの計算工程が多い。
実施例２では、現像γが略直線であり高精度の一次近似ができること、各色の最大濃度（ベタトナーパッチ）は、現像ポテンシャルで代用できることに着目して、各トナーパッチの作像条件の算出を簡素化するものである。すなわち、実施例２では、各色の最大現像ポテンシャルをトナーパッチ数で等分（１２等分）することで、各トナーパッチの作像条件（現像ポテンシャル）を算出するのである。よって、この実施例２での各トナーパッチの作像条件（現像ポテンシャル）の算出は、以下のようになる。なお、ＰｏｔＭＡＸは、最大現像ポテンシャルである。
Ｐ１（ｃ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｃ）×（１／１２）
Ｐ２（ｍ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｍ）×（２／１２）
Ｐ３（ｙ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｙ）×（３／１２）
Ｐ４（ｃ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｃ）×（４／１２）
Ｐ５（ｍ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｍ）×（５／１２）
Ｐ６（ｙ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｙ）×（６／１２）
Ｐ７（ｃ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｃ）×（７／１２）
Ｐ８（ｍ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｍ）×（８／１２）
Ｐ９（ｙ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｙ）×（９／１２）
Ｐ１０（ｃ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｃ）×（１０／１２）
Ｐ１１（ｍ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｍ）×（１１／１２）
Ｐ１２（ｙ）＝ＰｏｔＭＡＸ（ｙ）×（１２／１２）

実施例１、２で示した算出方法によって、各トナーパッチの現像ポテンシャルを求めたら、算出された現像ポテンシャルとなるように、現像ＤＣバイアス、帯電ＤＣバイアス、書込光の密度等を決定する。

なお、実施例１、２では、０〜１の範囲で、トナーパッチ数で均等に分散させた値を乗じているが、これに限られず、乗じる値は、０〜１の範囲で略均等に分散しておけばよく、パッチ数に拘束されるものではない。例えば、Ｐｍ（色）を形成するための現像ポテンシャルを算出するために、乗じる値を（ｍ＋０．５）／１２などにしてもよい。

露光装置２１の書込光が２値の場合は、現像ＤＣバイアス、帯電ＤＣバイアスが算出された現像ポテンシャルとなるように調整する。以下では、現像バイアスを調整する例について説明する。
現像ポテンシャルは、（現像バイアス−潜像（露光部）電位）で求められるので、各トナーパッチ作像時の現像バイアスは、下記式により求めることができる。
（式）
現像バイアス＝{（最大現像ポテンシャル：ＰｏｔＭＡＸ）×（ｎ／１２）}＋潜像電位
なお、上記ｎは、トナーパッチの番号である。

一方、露光装置２１が多値書込みである場合は、各色の帯電ＤＣバイアス、現像ＤＣバイアスを作像電位とし、最大濃度（ベタトナーパッチ）が得られる露光装置のＬＤの点灯時間を１００％Ｄｕｔｙ、現像を開始するＬＤ点灯Ｄｕｔｙを"ａ％"とし、これをトナーパッチ数で等分（１２等分）すればよい。
具体的に示すと、各トナーパッチを作像するときのＬＤ点灯Ｄｕｔｙ（書込光の密度）は、
Ｐ１（ｃ）＝（１／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ２（ｍ）＝（２／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ３（ｙ）＝（３／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ４（ｃ）＝（４／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ５（ｍ）＝（５／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ６（ｙ）＝（６／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ７（ｃ）＝（７／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ８（ｍ）＝（８／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ９（ｙ）＝（９／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ１０（ｃ）＝（１０／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ１１（ｍ）＝（１１／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
Ｐ１２（ｙ）＝（１２／１２）×（１００％−ａ）＋ａ
となる。

次に、図８に示すＹ、Ｃ，Ｍで１２階調の階調パターンとしたときの光センサの検出結果について、実験例１、２として説明する。

なお、上述では、ＬＤ変調方式として、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙ（書込光の密度）を異ならせる"パルス幅変調"方式で各トナーパッチを作像しているが、これに限られない。ＬＤ変調方式として、ＬＤパワー（書込光の強度）を異ならせる"パワー変調"方式で各トナーパッチを作像してもよい。

［実験例１］
実験例１は、帯電／現像バイアスを作像電位として、露光装置のＬＤ点灯Ｄｕｔｙの値を略均等に分散させて、階調パターンの各トナーパッチを作成した場合の例である。
図１４は、実験による各トナーパッチの露光部電位の様子を示す図である。図１５は、光センサで各トナーパッチを検出した検出値から算出した感度補正係数αを算出するための「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比と、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙとの関係を示す図である。図に示すように、「正反射光出力（ΔVsp_reg）」と「拡散反射光出力（ΔVsp_dif）」との比の最小値近傍の各データは、重複することなく略均等に分散しているのがわかる。
図１６は、横軸に正規化値β（ｎ）縦軸に「拡散反射光出力補正値（ΔVsp_dif’）」とし、感度補正係数ηを算出するのに有効なデータ範囲内にある各トナーパッチから得られたデータをプロットした図である。図に示すように、感度補正係数ηを算出するのに有効なデータ範囲内にあるデータは、重複することなく、略均等に分散しているのがわかる。
なお、この実験例１では、感度補正係数ηの算出は、処理２の多項式近似を用いた。多項式近似を用いる方が、非線形の領域にまで有効データ範囲を取ることができ、感度補正係数ηを算出するための有効データ範囲を広くすることができる。これにより、感度補正係数ηを算出するときに用いることのできるデータ数を多くすることができ、感度補正係数ηを精度良く算出することができる。

［実験例２］
次に、実験例２について説明する。実験例２は、ＬＤ点灯Ｄｕｔｙを固定にし、帯電バイアス、現像バイアスを可変にして、階調パターンの各トナーパッチを作成したものである。すなわち、実験例２は、露光装置２１が２値書込みの場合の実験例である。
図１７は、実験例２における感光体表面電位の概略図である。図１７に示すように、露光電位は、ほぼ一定であるので、帯電バイアス・現像バイアスを可変にすることで、現像ポテンシャルを変化させ、各トナーパッチのトナー付着量を異ならせている。このようにして各トナーパッチを形成したものであっても、各トナーパッチのトナー付着量は、実験例１と同じとなるので、その結果は、図１５、図１６に示すものとなった。すなわち、感度補正係数αおよび感度補正係数η算出に必要な各データは、重複することなく、均等に分散した結果が得られたのである。

次に、転写ベルト１０に図１８に示すような階調パターンを形成することで、階調パターンの検出時間の短縮を図れる理由について説明する。
従来においては、先に示した図１９のように、１０階調からなる階調パターンを色毎に形成していた。なお、各トナーパッチは、主走査線方向長さ：１５ｍｍ、副走査線方向長さ（パッチ長）：２５ｍｍ、パッチ間隔：１０ｍｍである。また、感光体ピッチは、１５０ｍｍである。
このため、各色の１０階調からなる階調パターンの長さ（２５ｍｍ（パッチ長）×１０（パッチ数）＋１０ｍｍ（パッチ間隔）×９（パッチ数−１）＝３４０ｍｍ）は、感光体ピッチ（１５０ｍｍ）よりも倍以上長い。このため、従来は、Ｙ、Ｃ、Ｍのトナーパッチは、転写ベルト上において感光体長手位置で同一の位置に同時に形成することができず、Ｍ色のトナーパッチの形成を開始してから所定時間経過した後、Ｃ色のトナーパッチの形成を開始し、Ｃ色のトナーパッチの形成を開始してから所定時間経過してからＹ色のトナーパッチの形成を開始するような制御を行っていた。このような各色トナーパッチは所定の時間間隔をおいて形成が開始されるため、階調パターンの検知時間が長くなるのである。そこで、先の図２０に示すように各色同時検出できるように、主走査線方向それぞれ異なる位置に色毎の光センサ３１０Ｋ〜３１０ＹＭＣを設けて、各色の階調パターンを同時形成に可能としたものもある。しかし、これでは、４つセンサを設ける必要があり、コスト高になるという問題があった。

ここで、図１９に示す光センサ配列において、Y、C、Mのトナーパッチが同時形成できる各色のトナーパッチ数を考えると、
（式）
（パッチ長）×（パッチ数）＋（パッチ間隔）×（パッチ数−１）＜（感光体ピッチ）
という関係が成立するトナーパッチ数であれば、Y、C、Mのトナーパッチが同時形成可能となる。すなわち、上記式に、パッチ長：２５ｍｍ、パッチ間隔：１０ｍｍ、感光体ピッチ：１５０ｍｍを代入すると、
（パッチ数）＜（感光体ピッチ＋パッチ間隔）／（パッチ長＋パッチ間隔）
（パッチ数）＜（１５０＋１０）／（２５＋１０）
（パッチ数）＜４．５７
となる。すなわち、各色のトナーパッチ数を４色以下であれば、Y、C、M色を一つのセンサで検知可能かつ同時形成可能となる。
本実施形態においては、Ｙ、Ｍ、Ｃ色トナーパッチ４個ずつで、１２階調の階調パターンＫ１を形成しているので、３色同時形成が可能である。しかも、図１８に示すように、黒色のついても、４個パッチとすれば、一つの光センサ３１０で、K、Y、M、C色の全色同時形成可能となり、より高次元のトナーパッチ検出時間の短縮が可能となる。

なお、上述では、赤外光を発光する発光素子（ピーク発光波長が９４０ｎｍのＧａＡｓ発光ダイオード）と、赤外光を受光する受光素子（ピーク分光感度波長が８５０ｎｍのＳｉフォトトランジスタ）とで光センサを構成しているが、これに限られない。例えば、発光素子を可視光から赤外光の領域までの光を照射する発光素子とし、受光素子を近赤外光または赤外光を受光する受光素子としてもよい。また、受光素子を可視光から赤外光までの領域の光を受光する受光素子とし、発光素子を近赤外光または赤外光を照射する発光素子としてもよい。光センサをこのような構成にしても、近赤外光または赤外光を検出する光センサとすることができる。

なお、本実施形態では、先の図４（ｃ）に示すように、８３０ｎｍ以上の光を検出する光センサとしているが、用いるトナーの反射率特性によっては、長波長限界７６０nm以上で、色による反射率に顕著な差を生じないものもある。このように、長波長限界７６０nm以上の波長域で、色による反射率に顕著な差を生じない反射率特性のトナーを用いた場合は、７６０nm以上光を検出できる光センサであれば、本発明の特有の効果を得ることができる。

なお、上記実施形態では中間転写ベルト１０上に感光体４０Ｙ，４０Ｍ，４０Ｃ，４０Ｋ上の４色のトナー像を重ねて転写してフルカラー画像を形成し、このフルカラー画像を転写紙に転写する中間転写方式の画像形成装置について説明したが、これに限られない。図２２に示すような、転写搬送ベルト６０で転写紙を搬送し、転写紙上に感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上の４色のトナー像を重ねて転写する直接転写方式にも本発明を適用することが可能である。

以上、本実施形態の画像形成装置によれば、光学的検知手段たる光センサ３１０として、近赤外光、赤外光を検出する光センサを用いるので、トナー付着量が同じであれば、色によって光センサの検出値が異なることがない。よって、少なくとも各色のうち1色のトナー付着量に対する光センサの検出値がわかれば、その他のトナー付着量に対する光学的検知手段の検出値も把握することができる。その結果、トナー付着量に対する光センサの検出値を各色把握するために、各色同じ付着量のトナーパッチを形成する必要がなくなる。従って、トナーパッチ数を削減することができ、トナー消費量を削減できる。また、トナーパッチ数を削減することができるので、光センサでトナーパッチを検知する時間を削減することができ、ダウンタイムを短くすることができる。さらに、複数のトナーパッチからなる階調パターンを少なくとも２色以上のトナーを用いて形成することで、１色でトナーパッチを形成するものに比べて、トナー消費の偏りを抑制することができる。

また、光センサが、トナー付着量の互いに異なる複数のトナーパッチが複数の色で形成された階調パターンを検出した検出値を、光センサの感度の校正制御に用いることで、光センサの校正制御の時間を短縮することができ、かつ、精度の高い光センサの校正を行うことができる。

光センサの感度を校正するときの感度補正係数ηを、正反射成分とトナーからの拡散光成分との関係を多項式近似して得るようにした。多項式近似することで、線形近似で感度補正係数ηを算出するものに比べて、近似に使用できるデータの有効範囲を広げることができ、近似の際に多くのデータを用いることができる。その結果、線形近似によりも、精度の高い感度補正係数ηを算出することができる。

また、多項式近似を２次式近似とすることで、ＣＰＵの演算負荷を低く抑えつつ精度の高い感度補正係数ηを算出することができる。

また、本実施形態においては、上述の階調パターンを用いて、画像濃度制御を行うことで、画像濃度制御の時間を短縮することができる。

また光センサは、色による反射率に差のない領域の波長の光を発光する発光素子と、色による反射率に差のない領域の波長の光を受光する受光素子とを備えることで、色による反射率に差のない領域の波長の光を検出することができる。

また、所定のトナー付着量を有する基準トナー像を形成するときの現像ポテンシャルを基準現像ポテンシャルとし、その基準現像ポテンシャルに予め定められた異なる値を乗じることで各トナーパッチを形成するための画像形成条件を算出する。これにより、各色で多少現像γが異なっていても、付着量のそれぞれ異なるトナーパッチからなる階調パターンを複数色のトナーで形成することができる。

また、基準トナー像をベタ画像としてもよい。ベタ画像は、最大現像ポテンシャルで形成されるので、最大現像ポテンシャルが、基準現像ポテンシャルとなる。この最大現像ポテンシャルは、画像濃度制御で求められている。よって、新たに、基準現像ポテンシャルを求めたり、階調パターンを形成するためだけの基準現像ポテンシャルを装置内部に記憶しておいたりする必要がない。よって、階調パターン作成時の制御を簡単にすることができる。また、装置内部のメモリ容量を削減できる。

また、基準トナー像を各色共通とすることで、基準トナー像を基準にして略均等分散すれば、付着量のそれぞれ異なるトナーパッチからなる階調パターンを複数色のトナーで形成することができる。

また、基準現像ポテンシャルの値を色毎に設定することで、付着量のそれぞれ異なるトナーパッチからなる階調パターンを複数色のトナーで形成することができる。

また、基準の現像ポテンシャルに乗じる値は、０以上１以下の範囲であって、形成する互いに異なる付着量のトナーパッチの数で等分した値とすることで、階調パターンの各トナーパッチの付着量を均等に分散させることができる。これにより、感度補正係数α、感度補正係数ηを精度よく算出することができる。

また、現像バイアスを異ならせることで、各トナーパッチを形成するための画像形成条件にすることができる。

また、書込光の強度であるＬＤパワーを異ならせて、各トナーパッチを形成するための画像形成条件にしてもよい。

また、書込光の密度であるＬＤ点灯Ｄｕｔｙをそれぞれ異ならせて、各トナーパッチを形成するための画像形成条件にしてもよい。

また、各トナーパッチを形成するときの画像形成条件である、現像バイアス、書込光の密度、書込光の強度のうち少なくともひとつは、印刷時の画像形成条件と同じ値を用いる。これにより、トナーパッチを形成するために上述の各条件をそれぞれ切り替え制御しなくてもよい。よって、条件切り替え制御による不要な（トナーパターン形成開始）持ち時間を削減することができ、トナーパッチ検知制御の時間を短縮することができる。これにより、装置のダウンタイムを短縮することができる。

また、各色のトナーパッチを同時に形成できるように画像形成手段を構成したことで、トナーパッチの検知制御の時間を短縮することができる。

また、画像形成手段たる画像形成部を、複数の像担持体たる感光体を並列配置し、複数の感光体上に個別にそれぞれ異なる色のトナー像を形成させて、各感光体と当接して無端移動する第２の像担持体たる中間転写ベルトに各感光体のトナー像を転写するよう構成するタンデム型の画像形成装置におけるトナーパッチの検知制御時間を短縮することができる。

また、各感光体に形成された複数のトナーパッチからなる各色のパターン画像の長さを、感光体間ピッチよりも短くすることで、各色のトナーパッチを同時に形成することができる。

実施形態に係る複写機全体の概略構成図。 同複写機のＫ用の画像形成手段を示す拡大構成図。 光センサの概略構成を示す断面図。 （ａ）は、光センサの発光素子の分光特性を示す図。（ｂ）は、光センサの受光素子の分光特性を示す図。（ｃ）は、Ｙ、Ｃ、Ｍ色トナーの分光特性を示す図。 現像ポテンシャルに対するトナー付着量特性を示すグラフ。 （正反射光出力（ΔVsp_reg）／拡散反射光出力（ΔVsp_dif））と、各トナーパッチとの関係を示すグラフ。 感度補正係数η算出時の、正反射光成分の正規化値β（ｎ）と補正後の拡散光出力ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’との関係を示す図。 本実施形態の階調パターンの一例を示す図。 本実施形態の階調パターンの他の例を示す図。 本実施形態の階調パターンのさらに他の例を示す図。 本実施形態の階調パターンのさらに他の例を示す図。 現像ポテンシャルに対する各色のトナー付着量特性を示すグラフ。 各トナーパッチのトナー付着量を示す図である。 各トナーパッチの露光部電位の様子を示す図。 本実施形態の階調パターンを検知したときの（正反射光出力（ΔVsp_reg）／拡散反射光出力（ΔVsp_dif））と、各トナーパッチを形成したときのＬＤ点灯Ｄｕｔｙとの関係を示すグラフ。 本実施形態の階調パターンの検出値を用いたときにおける、感度補正係数η算出時の、正反射光成分の正規化値β（ｎ）と補正後の拡散光出力ΔＶｓｐ＿ｄｉｆ’との関係を示す図。 感光体表面電位の概略図。 本実施形態の階調パターンを転写ベルトに転写する様子の一例を示す図。 従来の階調パターンを転写ベルトに転写する様子を示す図。 光センサを４個設けたときの階調パターンを転写ベルトに転写する様子を示す図。 従来の階調パターンについて説明する図。 実施形態に係る他の複写機全体の概略構成図。 本実施形態の階調パターンを転写ベルトに転写する様子の他の例を示す図。 本実施形態の階調パターンのさらに他の例を示す図。

符号の説明

１ プリンタ
１０ 中間転写ベルト
２０ 画像形成部
４０ 感光体
６１ 現像装置
３１０ 光センサ

Claims (18)

1. 像担持体上に複数色のトナー像を形成する画像形成手段と、該トナー像からの反射光を検出する光学的検知手段と、前記光学的検知手段の検出値を用いて所定の制御を実行する制御手段とを備える画像形成装置において、
   前記光学的検知手段が、近赤外光および／または赤外光を検出するものであり、前記制御手段は、画像形成手段で付着量が互いに異なるような画像形成条件で形成される複数のトナーパッチからなる階調パターンを少なくとも２色以上で形成し、各トナーパッチを前記光学的検知手段で検出した検出値を所定の制御に用いたことを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記光学的検知手段の検出値を用いて前記光学的検知手段の感度の校正制御を実行することを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２の画像形成装置において、
   前記光学的検知手段の感度の校正制御は、前記光学的検知手段の正反射光出力値から抽出した正反射成分と、前記光学的検知手段の拡散光出力値から抽出したトナーからの拡散光成分との関係を多項式近似して得られた感度補正係数に基づいて、前記光学的検知手段の感度校正を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項３の画像形成装置において、
   前記多項式近似が、２次式近似であることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１乃至４いずれかの画像形成装置において、
   前記制御手段は、前記光学的検知手段で検出した検出値を、画像濃度制御に用いたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
   前記光学的検知手段は、近赤外光および／または赤外光を発光する発光素子と、近赤外光および／またはを受光する受光素子とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項１乃至６の画像形成装置において、
   所定のトナー付着量を有する基準トナー像を形成するときの現像ポテンシャルを基準現像ポテンシャルとし、その基準現像ポテンシャルに予め定められた異なる値を乗じることで前記階調パターンの各トナーパッチを形成するための画像形成条件を算出することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項７の画像形成装置において、
   前記基準トナー像がベタ画像であることを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項７または８の画像形成装置において、
   前記基準トナー像を各色共通としたことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項９の画像形成装置において、
    前記基準現像ポテンシャルの値は、色毎に設定することを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項７乃至１０いずれかの画像形成装置において、
    前記基準の現像ポテンシャルに乗じる各値を、０以上１以下の範囲で、略均等に分散させたことを特徴とする画像形成装置。
12. 請求項７乃至１１いずれかの画像形成装置において、
    前記現像バイアスをそれぞれ異ならせて各トナーパッチを形成することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項７乃至１１いずれかの画像形成装置において、
    前記像担持体への書込光の強度をそれぞれ異ならせて各トナーパッチを形成することを特徴とする画像形成装置。
14. 請求項７乃至１１いずれかの画像形成装置において、
    前記書込光の密度をそれぞれ異ならせて各トナーパッチを形成することを特徴とする画像形成装置
15. 請求項７乃至１４いずれかの画像形成装置において、
    各トナーパッチを形成するときの画像形成条件である、現像バイアス、書込光の密度、書込光の強度のうち少なくともひとつは、印刷時の画像形成条件と同じ値を用いたことを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１乃至１５いずれかの画像形成装置において、
    各色のトナーパッチを同時に形成できるように画像形成手段を構成したことを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１６の画像形成装置において、
    前記画像形成手段は、複数の像担持体を並列配置し、複数の像担持体上に個別にそれぞれ異なる色のトナー像を、各像担持体と当接して無端移動する無端移動体によって搬送された記録材に順次転写するか、又はトナー像を前記無端移動体の表面へ順次転写した後に前記無端移動体上のトナー像を記録材に一括転写することにより、記録材に画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
18. 請求項１７の画像形成装置において、
    各像担持体に形成された複数のトナーパッチからなる各色のパターン画像の長さは、像担持体間ピッチよりも短いことを特徴とする画像形成装置。

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