JP2008122813A - 画像形成装置およびその濃度検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー像からの出射光に含まれる２つの光成分の光量検出結果に基づき、像担持体の光学的特性のばらつきによらず、トナー像の濃度を精度よく求める。
【解決手段】パッチ画像から出射されるｐ偏光成分およびｓ偏光成分を受光して画像濃度を求める。像担持体の光学的特性のばらつきに起因する受光量のばらつきのうち、ｐ偏光成分については、トナー付着量０のときの出力電圧が基準値Ｖprefとなるように照射光量を調整することでキャンセルする。ｓ偏光成分のばらつきについては、トナー付着量０のときの出力電圧Ｖsbとその理想値Ｖsrefとの乖離の程度に応じて補正することにより、実測された出力値Ｖmから理想値Ｖidを導出することでキャンセルする。
【選択図】図９

Description

この発明は、像担持体上に光を照射するとともに像担持体から出射される光を受光し、出射光に含まれる２つの光成分の光量検出結果に基づきトナー像の濃度を求める画像形成装置および該装置の濃度検出方法に関するものである。

複写機、プリンタおよびファクシミリ装置などトナーを使用して画像を形成する画像形成装置においては、例えばパッチ画像の濃度検出結果に基づいて画像形成条件を制御する濃度制御動作を実行するために、形成された画像の濃度を検出する濃度検出手段を設けたものがある。例えば、特許文献１に記載の技術では、像担持体上のパッチ画像濃度を検出するための濃度センサが設けられている。この濃度センサでは、像担持体としての中間転写ベルトの表面に単一偏光成分を有する光を照射するとともに、照射光に応じて像担持体から出射される光に含まれる２つの偏光成分、すなわち照射光と同一の偏光面を持つ成分と、これに直交する変更面を持つ成分とを受光して、それらの受光量に基づきパッチ画像の濃度を算出する。

特開２００４−３５４９３２号公報（図３、図４）

トナー像を形成された像担持体に光を照射したとき、像担持体から出射される出射光には像担持体自身から出射される成分も含まれる。そして、像担持体には色味や反射率（または透過率）などの光学的特性のばらつきが不可避的に存在する。このため、出射光量に基づいてトナー像の濃度を求めるに際しては像担持体の色味等のばらつきの影響を考慮する必要がある。特に、上記従来技術のように、出射光に含まれる２つの光成分に基づきトナー像の濃度を求める場合、像担持体の光学的な特性ばらつきの影響が２つの光成分のそれぞれに現れるため、その影響を排除してトナー像の濃度を精度よく求めることが困難であった。また、像担持体の光学的特性のばらつきを小さく抑えようとすると、製造コストが上昇したり歩留まりが低下するなどの問題があった。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、像担持体上に光を照射するとともに像担持体から出射される光を受光し、出射光に含まれる２つの光成分の光量検出結果に基づきトナー像の濃度を求める画像形成装置および該装置の濃度検出方法において、像担持体の光学的特性のばらつきによらず、トナー像の濃度を精度よく求めることのできる技術を提供することを目的とする。

本明細書では、トナーが付着していない前記像担持体の表面に前記照射手段から光を照射したときに前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号の大きさに対応する値をそれぞれ第１下地出力値および第２下地出力値、また前記像担持体の表面に担持された検出対象トナー像に前記照射手段から光を照射したときに前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号の大きさに対応する値をそれぞれ第１検出出力値および第２検出出力値と定義する。

この発明にかかる画像形成装置は、上記目的を達成するため、トナー像を担持可能な像担持体と、前記像担持体の表面に向けて光を照射する照射手段と、前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分をそれぞれ受光し、その受光量に応じた第１および第２出力信号をそれぞれ出力する光量検出手段と、前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を求める制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１下地出力値が所定の基準値となるように前記照射手段からの照射光量を制御して前記第１および第２検出出力値を取得するとともに、前記第１検出出力値と、前記第２検出出力値を前記第２下地出力値に基づき補正した補正値とに基づいて、前記検出対象トナー像の濃度を求めることを特徴としている。

また、この発明にかかる画像形成装置の濃度検出方法は、像担持体の表面に向けて光を照射し、前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分をそれぞれ受光してその受光量に応じた第１および第２出力信号をそれぞれ取得し、前記第１および第２出力信号に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を求める画像形成装置の濃度検出方法であって、上記目的を達成するため、前記第１下地出力値が所定の基準値となるように照射光量を制御しながら前記第１および第２検出出力値を取得し、前記第１検出出力値と、前記第２検出出力値を前記第２下地出力値に基づき補正した補正値とに基づいて、前記検出対象トナー像の濃度を求めることを特徴としている。

このように構成された発明では、第１下地出力値が所定の基準値となるように照射光量を制御することによって、第１光成分についてはその受光量に像担持体の光学的特性のばらつきの影響が及ぶことを防止している。一方、このようにしても、第２光成分に対しては像担持体の光学的特性のばらつきの影響は避けられない。そこで、この発明では、第２検出出力値を第２下地出力値に基づき補正することによって、像担持体の光学的特性のばらつきの影響を排除している。そして、こうして求めた第１検出出力値と、第２検出出力値の補正値とに基づきトナー像の濃度を求めるので、この発明によれば、像担持体の光学的特性のばらつきによらず、トナー像の濃度を精度よく求めることができる。

ここで、前記像担持体に光を照射しないときの前記第１および第２出力信号の大きさをそれぞれ第１暗出力値および第２暗出力値とさらに定義したとき、トナーが付着していない前記像担持体の表面および前記検出対象トナー像に光を照射したときの前記第１出力信号の大きさからそれぞれ前記第１暗出力値を差し引いた値をそれぞれ前記第１下地出力値および前記第１検出出力値とする一方、トナーが付着していない前記像担持体の表面および前記検出対象トナー像に光を照射したときの前記第２出力信号の大きさからそれぞれ前記第２暗出力値を差し引いた値をそれぞれ前記第２下地出力値および前記第２検出出力値とすることが望ましい。こうすることにより、光量検出手段の特性ばらつきの影響を抑制することができる。

前記補正値の求め方としては、例えば、前記第２下地出力値に応じて設定した補正係数を前記第２検出出力値に乗じることにより前記補正値を得ることができる。第２検出出力値に乗じる補正係数を第２下地出力値に応じた値とすることによって、像担持体の光学的特性が第２光成分に及ぼす影響の大きさを反映させた補正を行うことができる。

この場合において、前記検出対象トナー像の見込み濃度に応じて前記補正係数を異ならせることがより好ましい。というのは、トナー像の下地である像担持体からの出射光の影響は、トナー像の濃度によって異なるからである。すなわち、トナー像が高濃度であれば下地の影響は少なく、逆にトナー像が低濃度であれば、出射光に含まれる像担持体からの出射光成分が多くなるためその影響が多くなる。そこで、形成するトナー像の見込みの濃度が予め判っている場合には、その見込み濃度に応じて補正の程度を変化させる、具体的には補正係数の大きさを変化させることが望ましい。この場合、トナー像の見込み濃度が低いほど補正量が大きくなるようにするのが特に望ましい。

また、前記補正係数をテーブル化して記憶手段に記憶させておくようにしてもよい。こうすることにより、必要な補正を簡単に行うことができる。

また、前記照射手段が、単一偏光成分を有する光を前記像担持体表面に向けて照射するように構成される一方、前記光量検出手段は、前記像担持体から出射される出射光のうち前記照射手段から照射される光と同一の偏光成分を前記第１光成分として受光し、前記照射手段から照射される光とは異なる偏光成分を前記第２光成分として受光するように構成されてもよい。このような構成とすると、受光した光を偏光フィルタにより簡単に２つの光成分に分けて検出することが可能となる。

また、前記検出対象トナー像の濃度検出結果に基づいて装置の動作条件を最適化することによって画像濃度を制御するようにしてもよい。本発明により検出対象トナー像の濃度を精度よく求めることができるので、それに基づく画像濃度の制御についても精度よく行うことが可能となる。

図１は本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この装置は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を重ね合わせてフルカラー画像を形成したり、ブラック（Ｋ）のトナーのみを用いてモノクロ画像を形成する画像形成装置である。この画像形成装置では、ホストコンピュータなどの外部装置から画像信号がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１からの指令に応じてエンジンコントローラ１０に設けられたＣＰＵ１０１がエンジン部ＥＧ各部を制御して所定の画像形成動作を実行し、シートＳに画像信号に対応する画像を形成する。

このエンジン部ＥＧでは、感光体２２が図１の矢印方向Ｄ1に回転自在に設けられている。また、この感光体２２の周りにその回転方向Ｄ1に沿って、帯電ローラ２３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部２５がそれぞれ配置されている。帯電ローラ２３は所定の帯電バイアスを印加されており、感光体２２の外周面を所定の表面電位に帯電させる。クリーニング部２５は一次転写後に感光体２２の表面に残留付着したトナーを除去し、内部に設けられた廃トナータンクに回収する。これらの感光体２２、帯電ローラ２３およびクリーニング部２５は一体的に感光体カートリッジ２を構成しており、この感光体カートリッジ２は一体として装置本体に対し着脱自在となっている。

そして、この帯電ローラ２３によって帯電された感光体２２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は、外部装置から与えられた画像信号に応じて光ビームＬを感光体２２上に露光して画像信号に対応する静電潜像を形成する。

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この装置では、現像ユニット４は、図１紙面に直交する回転軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色の非磁性一成分トナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、シアン用の現像器４Ｃ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。この現像ユニット４は、エンジンコントローラ１０により制御されるステッピングモータである現像ユニット駆動モータ（図示省略）により矢印方向Ｄ3に回転駆動されている。また、装置本体には、現像ユニット４に対し離当接するロータリーロック４５が設けられている。必要に応じてこのロータリーロック４５が現像ユニット４の支持フレーム４０の外周部に当接することにより、現像ユニット４の回転を拘束し現像ユニット４を所定位置に停止位置決めするブレーキおよびロック機構として作用する。

そして、エンジンコントローラ１０からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋが選択的に感光体２２と対向する現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４が、所定のギャップを隔てて感光体２２に対し対向配置され、その対向位置において現像ローラ４４から感光体２２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化（現像）される。

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２〜７５に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向Ｄ2に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。そして、カラー画像をシートＳに転写する場合には、感光体２２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から取り出され搬送経路ＦＦに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシートＳ上にカラー画像を二次転写する。

二次転写領域ＴＲ2は、ローラ７３に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面と、該ベルト表面に対し離当接する二次転写ローラ８６とが当接するニップ部である。カセット８に積層貯留されたシートＳは、ピックアップローラ８８の回転によって１枚ずつ取り出されて搬送経路ＦＦに乗せられる。そして、フィードローラ８４、８５およびゲートローラ８１の回転によって搬送経路ＦＦに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送される。

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシートＳ上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートＳを送り込むタイミングが管理されている。具体的には次の通りである。搬送経路ＦＦ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられるとともに、さらにその手前側にゲート前シート検出センサ８０１が設けられている。そして、搬送経路ＦＦ上を搬送されてきたシートＳが到達したことがゲート前シート検出センサ８０１により検出されるとシートＳの搬送はいったん停止され、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに同期させてゲートローラ８１の回転を再開することにより、シートＳが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。こうして二次転写領域ＴＲ2を通過するシートＳの表面に、中間転写ベルト７１上に形成されたトナー像が二次転写される。

こうしてカラー画像が形成されたシートＳは定着ユニット９によりトナー像を定着され、排出前ローラ８２および排出ローラ８３を経由して装置本体の上面部に設けられた排出トレイ部８９に搬送される。また、シートＳの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートＳの後端部が排出前ローラ８２後方の反転位置ＰＲまで搬送されてきた時点で排出ローラ８３の回転方向を反転し、これによりシートＳは反転搬送経路ＦＲに沿って矢印Ｄ4方向に搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路ＦＦに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートＳの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートＳの両面に画像を形成することができる。

また、シート搬送経路ＦＦおよび反転搬送経路ＦＲ上の各位置には、前記したゲート前シート検出センサ８０１の他にも、当該経路上においてシート通過の有無を検出するためのシート検出センサ８０２〜８０４が設けられており、これらのセンサの出力に基づいて、シート搬送タイミングが管理されるとともに、各位置でのジャム検出が行われる。

また、ローラ７５の近傍には、クリーナ７６が配置されている。このクリーナ７６は図示を省略する電磁クラッチによってローラ７５に対して近接・離間移動可能のクリーナブレード７６１と、廃トナータンク７６２とを備えている。そして、ローラ７５側に移動した状態でクリーナブレード７６１がローラ７５に掛け渡された中間転写ベルト７１の表面に当接し、二次転写後に中間転写ベルト７１の外周面に残留付着しているトナーを掻き落として除去する。掻き落とされたトナーは廃トナータンク７６２に蓄えられる。廃トナータンク７６２には、当該タンクの満杯を検出するための廃トナーセンサ７６３が設けられている。

このクリーナブレード７６１は、二次転写領域ＴＲ2においてシートＳへの画像の転写が行われるときに、それと同じ周回において中間転写ベルト７１上に残留付着するトナーを除去するように、離当接制御される。したがって、例えば装置がモノクロ画像を連続的に形成する場合には、一次転写領域ＴＲ1において中間転写ベルト７１に転写された画像が直ちに二次転写領域ＴＲ2でシートＳに転写されるので、クリーナブレード７６１は当接状態に保持される。一方、カラー画像を形成する場合には、各色のトナー像が互いに重ね合わされる間、クリーナブレード７６１を中間転写ベルト７１から離間させておく必要がある。そして、各色のトナー像が互いに重ね合わされてフルカラー画像が完成し、シートＳに二次転写されるのと同一の周回において、残留トナーを除去すべくクリーナブレード７６１が中間転写ベルト７１に当接されることとなる。

また、ローラ７５の近傍には濃度センサ６０および垂直同期センサ７７が配置されている。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、必要に応じ、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるトナー像の画像濃度を測定する。そして、その測定結果に基づき、この装置では、画像品質に影響を与える装置各部の動作条件、例えば各現像器に与える現像バイアスや、光ビームＬの強度などの調整を行っている。この濃度センサ６０は、例えば反射型フォトセンサを用いて、中間転写ベルト７１上の所定面積の領域の画像濃度に対応した信号を出力するように構成されている。そして、ＣＰＵ１０１は、中間転写ベルト７１を周回移動させながらこの濃度センサ６０からの出力信号を定期的にサンプリングすることで、中間転写ベルト７１上のトナー像各部の画像濃度を検出することができる。

また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るためのセンサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色で形成されるトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。

また、全体として略円筒形をなす現像ユニット４の側面に当たる各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍおよび４Ｋの外周面には、それぞれメモリタグ４９Ｙ，４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋが貼付されている。例えば、イエロー現像器４Ｙに装着されたメモリタグ４９Ｙは、該現像器の製造ロットや使用履歴、内蔵トナーの残量などに関するデータを記憶するためのメモリ４９１Ｙと、該メモリと電気的に接続されたループアンテナ４９２Ｙとを備えている。また、他の現像器に設けられたメモリタグ４９Ｃ，４９Ｍおよび４９Ｋにもそれぞれメモリチップ４９１Ｃ，４９１Ｍおよび４９１Ｋと、ループアンテナ４９２Ｃ，４９２Ｍおよび４９２Ｋとが設けられている。

一方、装置本体側にも無線通信用アンテナ１０９が設けられている。この無線通信用アンテナ１０９は、ＣＰＵ１０１と接続されたトランシーバ１０５によって駆動されており、現像器側の無線通信用アンテナとの間で無線通信を行うことにより、ＣＰＵ１０１と現像器に設けられたメモリとの間でデータの送受を行って該現像器に関する消耗品管理等の各種情報の管理を行っている。

また、この装置では、図２に示すように、メインコントローラ１１のＣＰＵ１１１により制御される表示部１２を備えている。この表示部１２は、例えば液晶ディスプレイにより構成され、ＣＰＵ１１１からの制御指令に応じて、ユーザへの操作案内や画像形成動作の進行状況、さらに装置の異常発生やいずれかのユニットの交換時期などを知らせるための所定のメッセージを表示する。

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像を記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリである。また、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。

図３は濃度センサの構成を示す図である。この濃度センサ６０は、中間転写ベルト７１の表面領域のうちローラ７５に巻き掛けられた巻き掛け領域７１ａに光を照射するＬＥＤなどの発光素子６０１を有している。また、この濃度センサ６０には、後述するようにＣＰＵ１０１から光量制御信号変換部６８０を介して与えられる光量制御信号Ｓlcに応じて照射光の照射光量を調整するために、偏光ビームスプリッター６０３、照射光量モニタ用受光ユニット６０４および照射光量調整ユニット６０５が設けられている。

この偏光ビームスプリッター６０３は、図３に示すように、発光素子６０１と中間転写ベルト７１との間に配置されており、発光素子６０１から出射される光を中間転写ベルト７１上における照射光の入射面に平行な偏光方向を有するｐ偏光と、垂直な偏光方向を有するｓ偏光とに分割している。そして、ｐ偏光についてはそのまま中間転写ベルト７１に入射する一方、ｓ偏光については偏光ビームスプリッター６０３から取り出された後、照射光量モニタ用の受光ユニット６０４に入射され、この受光ユニット６０４の受光素子６４２から照射光量に比例した信号が照射光量調整ユニット６０５に出力される。

この照射光量調整ユニット６０５は、受光ユニット６０４からの信号と、ＣＰＵ１０１から出力される光量制御電圧Ｖlcとに基づき発光素子６０１をフィードバック制御して発光素子６０１から中間転写ベルト７１に照射される照射光量を光量制御電圧Ｖlcに対応する値に調整する。このように、この実施形態では、ＣＰＵ１０１からの出力信号によって、照射光量を広範囲に、かつ適切に変更調整することができる。

また、この実施形態では、照射光量モニタ用受光ユニット６０４に設けられた受光素子６４２の出力側に入力オフセット電圧６４１が印加されており、光量制御電圧Ｖlcがある信号レベルを超えない限り、発光素子６０１が消灯状態に維持されるように構成されている。入力オフセット電圧６４１を設けているのは、発光素子６０１の特性ばらつきに起因して光量制御電圧Ｖlcがゼロのときに発光素子６０１が発光してしまうことを未然に防止し、消灯させたい時には確実に消灯状態とするためである。

一方、所定の信号レベルを超える光量制御電圧Ｖlcが照射光量調整ユニット６０５に与えられると、発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１にｐ偏光が照射光として照射される。すると、このｐ偏光は中間転写ベルト７１で反射され、反射光量検出ユニット６０７で反射光の光成分のうちｐ偏光の光量とｓ偏光の光量とが検出され、各光量に対応する信号がＣＰＵ１０１に出力される。

この反射光量検出ユニット６０７は、図３に示すように、反射光の光路上に配置された偏光ビームスプリッター６７１と、偏光ビームスプリッター６７１を通過するｐ偏光を受光し、そのｐ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｐと、偏光ビームスプリッター６７１で分割されたｓ偏光を受光し、そのｓ偏光の光量に対応する信号を出力する受光ユニット６７０ｓとを備えている。この受光ユニット６７０ｐでは、受光素子６７２ｐが偏光ビームスプリッター６７１からのｐ偏光を受光し、その受光素子６７２ｐからの出力をアンプ回路６７３ｐで増幅した後、その増幅信号をｐ偏光の光量に相当する信号として受光ユニット６７０ｐから出力している。また、受光ユニット６７０ｓは受光ユニット６７０ｐと同様に受光素子６７２ｓおよびアンプ回路６７３ｓを有している。このため、反射光の光成分のうち互いに異なる２つの成分光（ｐ偏光とｓ偏光）の光量を独立して求めることができる。

また、この実施形態では、中間転写ベルト７１からの出射光のうち、ｐ偏光成分は光量も多くその変化のダイナミックレンジも広いのに比べ、ｓ偏光成分はより微弱でダイナミックレンジも小さい。そこで、ｓ偏光成分に対応する出力信号Ｖsのレベルを高めダイナミックレンジを広げるため、ｓ偏光成分に対応するアンプ回路６７３ｓのゲインを、ｐ偏光成分に対応するアンプ回路６７３ｐよりも高くしている。アンプ回路６７３ｐに対するアンプ回路６７３ｓのゲイン比をＳg（Ｓg＞１）とする。

また、この実施形態では、受光素子６７２ｐ，６７２ｓの出力側に出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓがそれぞれ印加されており、アンプ回路６７３ｐ，６７３ｓからＣＰＵ１０１に与えられる信号の出力電圧Ｖp，Ｖsはプラス側にオフセットされている。これは、受光される光が微弱で受光素子６７２ｐ，６７２ｓからの出力が小さい領域において、アンプ回路６７３ｐ，６７３ｓからの出力電圧に受光量の変化が現れない、いわゆる不感帯の影響を排除するためである。このように出力オフセット電圧６７４ｐ，６７４ｓを印加することで不感帯の影響を確実に排除することができ、反射光量に応じた出力電圧を出力することができる。

次に、上記のように構成された画像形成装置の濃度制御動作について説明する。この画像形成装置では、装置の電源が投入されたとき、いずれかのユニットが交換されたとき、スリープ状態から復帰したとき、および画像形成枚数が所定枚数に達したときなどのタイミングで以下に説明する濃度制御動作をＣＰＵ１０１が実行し、画像形成動作における装置の動作条件を最適化して常に良好な画像品質で画像を形成することができるようにしている。

図４は濃度制御動作を示すフローチャートである。この濃度制御動作では、パッチ画像として形成したトナー像の濃度を濃度センサ６０によって検出し、その検出結果に基づいて、画像濃度に影響を与える濃度制御因子としての現像バイアスおよび露光パワーを最適化することで画像濃度を安定的に維持している。パッチ画像の形成およびその濃度検出に先立って、濃度センサ６０からの照射光量を設定する光量設定動作を実行する（ステップＳ１０１）。

図５は光量設定動作を示すフローチャートである。また、図６は濃度センサにおける光量制御電圧に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフである。より詳しくは、図６は光量制御電圧Ｖlcに対する受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖpの変化を示すグラフである。まず、光量設定動作の原理について、図６を参照しながら説明する。なお、ここではｐ偏光成分に対応した受光ユニット６７０ｐからの出力Ｖpについて説明するが、ｓ偏光成分に対応した受光ユニット６７０ｓからの出力Ｖsについても同様に考えることができる。ただし、ｐ偏光成分が正反射成分であることから、受光ユニット６７０ｐからの出力Ｖpの方が出力レベルが高くその変化のダイナミックレンジも大きいので、ここではｐ偏光成分に対応する出力電圧Ｖpを用いて照射光量を定めることとする。

光量基準電圧Ｖlcの増加とともに発光素子６０１の光量も増加するため、基本的には受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖpは光量基準電圧Ｖlcにほぼ比例して変化する。ただし、前記したように照射光量モニタ用受光ユニット６０４に入力オフセット電圧６４１が設けられているため、光量制御電圧Ｖlcがある値Ｖ0を超えない範囲では発光素子６０１は発光しない。このとき、受光ユニット６７０ｐの出力に出力オフセット電圧６７４ｐが与えられているので、出力電圧Ｖpはゼロではなく、受光ユニット６７０ｐの感度に応じた一定の値Ｖｐ0となる。すなわち、ＣＰＵ１０１が出力する光量制御電圧Ｖlcを値Ｖ0未満としたとき、発光ユニット６０１は点灯せず、このときの受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖpは一定値Ｖp0となる。以下では、発光素子６０１が消灯した状態における受光ユニット６７０ｐの出力電圧を、暗出力Ｖp0と称する。

光量制御電圧Ｖlcを値Ｖ0よりも大きくすると発光素子６０１は点灯し、中間転写ベルト７１上へ光が照射される。これに伴って受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖpも上昇する。ただし、光量制御電圧Ｖlcをある程度以上に大きくしても、回路構成上、出力電圧Ｖpは飽和する。

濃度センサ６０の出力電圧に基づきパッチ画像の濃度測定を行うためには、パッチ画像の濃度検出時における光量制御電圧Ｖlcの設定値を、受光量に対する出力電圧の直線性のよい領域（比例領域Ｚprop）に属する値とする必要がある。また、簡単な処理で効率よくパッチ画像濃度を求めるためには、パッチ画像が形成されていない、つまり中間転写ベルト７１にパッチ画像を構成するトナーが付着していない状態での出力電圧Ｖpが一定の基準値となっていることが好ましい。というのは、こうすることにより、上記した一定の基準値に対する出力電圧Ｖpの変化量から簡単にトナー量の多少を求めることができるからである。

そこで、この実施形態では、濃度測定を行うときの光量制御電圧Ｖlcを、比例領域（Ｚprop）に属し、かつその値に対応する受光ユニット６７０ｐからの出力電圧Ｖpが所定の基準値Ｖprefとなるような値（以下、「基準光量制御電圧」という）Ｖrefに設定する。すなわち、濃度測定の実行に先立って、トナー像を担持しない状態の中間転写ベルト７１からの反射光を受光した時の受光ユニット出力電圧Ｖpが基準値Ｖprefとなるような光量制御電圧Ｖlcの値を見出し、その値を基準光量制御電圧Ｖrefとする。

より具体的には、次のようにして基準光量制御電圧Ｖrefを求めることができる。すなわち、光量制御電圧Ｖlcを、領域Ｚpropに属する２つの値ＶL、ＶHに順次設定し、それぞれにおける受光ユニット６７０ｐの出力電圧ＶpLおよびＶpHを検出すれば、これらの値から領域Ｚpropにおける光量制御電圧Ｖlcと受光ユニット出力電圧Ｖpとの間の直線関係を求めることができる。こうして求めた関係から、受光ユニット６７０ｐの出力電圧Ｖpを基準値Ｖprefとするための光量制御電圧Ｖlcの値、すなわち基準光量制御電圧Ｖrefを求めればよい。

こうすることによって、パッチ画像濃度を精度よく測定することが可能となる。というのは、図６に示す光量制御電圧Ｖlcと受光ユニット出力電圧Ｖpとの関係は、濃度センサ６０を構成する部品の特性ばらつきや温度変化、さらには濃度センサ６０がトナー付着により汚れるなどの原因により変動することがあるが、パッチ画像の濃度検出に先立って上記のように光量の設定をすることで、これらの原因が測定結果に及ぼす影響を低減することができるからである。

以上の原理に基づく光量設定動作について、図５を参照しながら説明する。まず、光量制御電圧Ｖlcを値Ｖ0より小さい値に設定することで発光素子６０１を消灯状態としながら、そのときの受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓの出力電圧、すなわち暗出力Ｖp0，Ｖs0を検出する（ステップＳ２０１）。この暗出力値は光量設定には直接必要ではないが、後で行うパッチ画像の濃度検出における濃度センサ出力の基準値として使用される。

続いて、光量制御電圧Ｖlcを比較的小さな値ＶLに設定することで発光素子６０１を低光量で発光させ、このときの反射光量に対応する受光ユニット６７０ｐの出力電圧ＶpLを検出する（ステップＳ２０２）。同様に、光量制御電圧Ｖlcを比較的大きな値ＶHに設定することで発光素子６０１を高光量で発光させ、このときの反射光量に対応する受光ユニット６７０ｐの出力電圧ＶpHを検出する（ステップＳ２０３）。このとき、ＣＰＵ１０１によりセンサ出力電圧Ｖpを定期的にサンプリングしながら、中間転写ベルト７１を少なくとも１周周回させることが望ましい。こうすることで、中間転写ベルト７１の色ムラや汚れの影響を小さくすることができる。

そして、サンプリングした出力電圧ＶpL、ＶpHを中間転写ベルト７１の１周分について平均し（ステップＳ２０４）、その平均値に基づき基準光量制御電圧Ｖrefを求める（ステップS２０５）。この計算は、サンプリングにより得た電圧値ＶpL、ＶpHの平均値と図６に示す関係に基づいて、例えば次式：
Ｖref＝｛（ＶH−ＶL）・Ｖpref＋ＶL・ＶpH−ＶH・ＶpL｝／（ＶpH−ＶpL） …（式１）
により求めることができる。ＣＰＵ１０１から照射光量調整ユニット６０５に与える光量制御電圧Ｖlcをこうして求めた基準光量制御電圧Ｖrefに設定すれば、中間転写ベルト７１にトナーが付着しない状態での受光ユニット６７０ｐの出力は基準値Ｖprefとなる。したがって、トナー像の濃度を求める際には、この値Ｖprefを基準として出力電圧Ｖpの実測値を評価することで、センサの特性ばらつきやトナーによる汚れの影響を受けることなく、安定してトナー像の濃度測定を行うことが可能となる。

次いで、こうして求めた基準光量制御電圧ＶrefをＣＰＵ１０１から濃度センサ６０に与えながら中間転写ベルト７１を周回させ、このときの受光ユニット６７０ｐ，６７０ｓの出力電圧をサンプリングすることにより下地プロファイルを取得する（ステップＳ２０６）。この下地プロファイルは、トナーを付着させていない中間転写ベルト７１表面の色味を表す情報であり、後で説明するように、パッチ画像の濃度を求める際に下地プロファイルを算入することによって中間転写ベルト７１の色味の影響をキャンセルし、パッチ画像の濃度を精度よく求めることができるようにしている。

そして、下地プロファイルの平均値Ｖpb，Ｖsbを求めるとともに、これらの平均値から暗出力値を差し引いた値（Ｖpb−Ｖp0），（Ｖsb−Ｖs0）を「下地出力値」として記憶しておく。

図４に戻って濃度制御動作の説明を続ける。上記のようにして濃度センサ６０の光量設定が終了すると、続いて濃度制御因子の１つである現像バイアスを多段階に変更設定しながら、各バイアス値で所定の高濃度パッチ画像を形成する（ステップＳ１０２）。ここでは、現像バイアスを６段階に変更することとし、現像バイアスの設定値を小さい方から順にＶ1、Ｖ2、…、Ｖ6とする。ここで形成するパッチ画像は、現像バイアスの変化に対する濃度変化が現れやすい比較的高濃度の画像パターンを有するものとすることが望ましく、例えばベタ画像とすることができる。そして、こうして形成されたパッチ画像について濃度検出を行う（ステップＳ１０３）。

図７は濃度検出動作を示すフローチャートである。まず、形成された各パッチ画像について、それぞれ複数の検出箇所で濃度センサ６０からの出力電圧Ｖp，Ｖsをサンプリングする（ステップＳ３０１）。以後の動作の態様は、形成されたパッチ画像のトナー色がブラック（Ｋ）色であるか、カラー画像形成時のみ使用されるトナー（Ｃ，ＭまたはＹ；以下、「カラートナー」と総称する）色であるかによって異なる（ステップＳ３０２）。

これは、トナー色によって反射光の成分が異なることに対応して、どのトナー色でも精度よく画像濃度を求めるためである。すなわち、ブラックトナーでは、パッチ画像からの反射光に含まれる光成分はｐ偏光成分が主体であり、トナー付着量の変化に応じてｐ偏光成分の受光量も大きく変化する。一方、カラートナーでは、トナー付着量の変化に応じてｐ偏光成分、ｓ偏光成分とも変化するが、その変化量はブラックトナーの場合と比べると小さい。

そこで、ブラックトナーで形成されたパッチ画像の濃度は濃度センサ６０により受光されたｐ偏光成分の大きさを用いて求める一方、カラートナーで形成されたパッチ画像の濃度は、濃度センサ６０により受光されたｐ偏光成分、ｓ偏光成分両方の大きさを用いて求める。

まず、ブラックトナーで形成されたパッチ画像の濃度検出方法について説明する。１つのパッチ画像についての濃度センサ６０からの出力電圧Ｖpのサンプリング結果を平均して平均値Ｖptを算出する（ステップＳ３０３）。そして、この値を下式：
Ｇblack＝１−（Ｖpt−Ｖp0）／（Ｖpb−Ｖp0） …（式２）
に代入して、当該パッチ画像の画像濃度に対応する評価値Ｇblackを算出する（ステップＳ３０４）。

この評価値Ｇblackは、中間転写ベルト７１上のパッチ画像におけるトナー付着量と１対１に対応しており、パッチ画像の画像濃度の指標となる値である。つまり、中間転写ベルト７１上にトナーが付着していないとき、中間転写ベルト７１上におけるサンプリング結果の平均値Ｖptは下地プロファイルの平均値Ｖpbと実質的に同じであるから、このとき評価値Ｇblackはゼロとなる。一方、中間転写ベルト７１の表面が完全にトナーにより覆われたとき、中間転写ベルト７１上におけるサンプリング結果の平均値Ｖptは暗出力値Ｖp0に近づくので評価値Ｇblackも１に近づく。そして、任意のトナー付着量のとき評価値Ｇblackは０から１までのいずれかの値を取り、トナー付着量が多い、つまり高濃度のときほど大きな値を取る。この実施形態では、このような性格を持つ評価値Ｇblackによりパッチ画像濃度を表す。

こうして１つのパッチ画像について評価値Ｇblackが求まると、全てのパッチ画像について処理が終了するまで上記処理を繰り返し（ステップＳ３０５）、各パッチ画像の評価値が求められる。

次に、カラートナーで形成されたパッチ画像の濃度検出方法について説明する。この場合には、ｐ偏光成分，ｓ偏光成分に対応して濃度センサ６０から出力される出力電圧Ｖp，Ｖsの双方を用いて評価値Ｇcolorを計算する。まず、それぞれのサンプリング結果について平均値Ｖpt，Ｖstを算出する（ステップＳ３１１、Ｓ３１２）。以下では、ｐ偏光成分に対する平均値Ｖptから暗出力値Ｖp0を差し引いた値（Ｖpt−Ｖp0）、および、ｓ偏光成分に対する平均値Ｖstから暗出力値Ｖs0を差し引いた値（Ｖst−Ｖs0）を「検出出力値」と称する。

次に、ｓ偏光成分に対応する平均値Ｖstについて、ｓ偏光成分に対応する下地出力値に基づく補正を行う（ステップＳ３１３、Ｓ３１４）。まず、この補正の原理について、図８および図９を参照しながら説明する。

図８は濃度センサの出力電圧のばらつきを示す図である。より詳しくは、トナーを付着させていない中間転写ベルトの表面に所定の基準光量の光を照射したときの濃度センサ６０からの出力電圧Ｖp，Ｖsを検出する実験を、複数の中間転写ベルトについてそれぞれ行い、その結果をプロットした図である。×印を付した点Ｐidは、中間転写ベルト７１が理想的な光学的特性を有している場合を表している。すなわち、理想的な光学的特性を有する中間転写ベルトに基準光量の光を照射するとともにその反射光を濃度センサ６０により受光したとき、ｐ偏光成分およびｓ偏光成分に対応する出力ＶpおよびＶsの値はそれぞれ図８に示す値ＶprefおよびＶsrefとなる。しかしながら、実際の中間転写ベルトでは、表面仕上げや色味等のばらつきに起因して理想状態からずれ、その結果、濃度センサ６０の出力電圧の組み合わせ（Ｖp，Ｖs）は、図８に示すようにばらつきを生じることとなる。

実際のベルトの製造品質管理においては、例えばこのように基準光量の光を照射したときのセンサ出力（Ｖp，Ｖs）が一定の範囲Ｒa内に収まっているもののみを良品として出荷することにより、センサ出力のばらつきをある程度まで抑制することができる。しかしながら、このようなやり方では、パッチ画像濃度の検出精度とベルトの歩留まりとを両立させることができない。すなわち、パッチ画像濃度の検出精度を向上させるためにはこの範囲Ｒaを狭くする必要がある一方、ベルトの良品率を高め歩留まりを向上させるためにはこの範囲Ｒaを広げることが望まれる。

この実施形態では、パッチ画像濃度の検出精度とベルトの歩留まりとを両立させるため次のようにしている。まず、ｐ偏光成分については、トナーを付着させない状態で検出した当該成分に対応するセンサ出力Ｖpが予め定められた基準値Ｖprefとなるように照射光量を調整することによりばらつきを補正している。すなわち、この実施形態では、図５に示す光量設定動作を行っているため、どのようなベルトを取り付けたとしても、トナーを付着させない状態におけるｐ偏光成分に対応するセンサ出力電圧Ｖpは基準値Ｖprefとなっており、この値にばらつきはない。

一方、ｓ偏光成分については依然としてばらつきが残る。つまり、上記のように照射光量を調整しｐ偏光成分に対応するセンサ出力電圧Ｖpを理想値Ｖprefに合わせ込んだとしても、トナーを付着させない状態におけるｓ偏光成分に対応するセンサ出力電圧Ｖsは必ずしも理想値Ｖsrefとならないばかりか、ベルトごとにばらつくことになる。

図９はトナー付着量と濃度センサの出力電圧との関係を示す図である。ｐ偏光成分についてはトナー付着量０のときの出力電圧Ｖpが理想値Ｖprefとなるように照射光量が調整されているため、センサ出力はいわば正規化されて、センサ出力電圧から暗出力値を差し引いた値（Ｖp−Ｖp0）の軌跡は、図９（ａ）の実線で示すように、ベルトの特性ばらつきによらず１本のカーブで表すことができる。したがって、ｐ偏光成分の検出値のみから濃度を求めるブラックパッチ画像については上記（式２）により精度よく濃度を求めることができる。また、カラートナーで形成されたパッチ画像についても、ｐ偏光成分の検出結果に対しては特に補正を要しない。

しかしながら、ｓ偏光成分についてはこのように正規化されていないため、図９（ｂ）の破線で示すように、トナー付着量０のときのセンサ出力の平均値Ｖsbがベルトごとにばらつくことに起因して、センサ出力電圧から暗出力値を差し引いた値（Ｖs−Ｖs0）の軌跡はベルトごとに異なったものとなる。そこで、この実施形態では、この値（Ｖs−Ｖs0）に対し次のような補正を行うことにより、ベルトごとのばらつきによらずパッチ画像の濃度を精度よく求める。

一例として、トナー付着量０のときの出力電圧Ｖsの平均値Ｖsbが理想値Ｖsrefよりも大きな値にずれたベルトの場合を考える。この場合、図９（ｂ）の実線で示すように、トナー付着量に対する値（Ｖs−Ｖs0）の軌跡は、図９（ｂ）に一点鎖線で示す理想的なベルトの場合よりも上方にずれることになる。したがって、例えばベルト上のトナー付着量がある値Ｔ1であったとき、理想的なベルトであれば検出出力値（Ｖst−Ｖs0）が理想値Ｖidとなるはずのところ、このベルトでは値Ｖmとなってしまう。逆に言えば、当該ベルトにおける図９（ｂ）に示す軌跡が既知であれば、センサ出力が理想値からどの程度ずれるかを推定することが可能であり、それに基づく補正を行うことによりベルトの特性ばらつきに起因する濃度検出誤差を抑制することができる。つまり当該ベルト上で実測された値Ｖmから、理想的な特性を有するベルトにおける理想値Ｖidを推定することができる。

図９（ａ）に示すように、ベルトごとの値（Ｖs−Ｖs0）のばらつきはトナー付着量０のときに最も大きく、トナー付着量の多い領域ではばらつきは小さい。したがって、実際に使用されるベルトにおけるトナー付着量０のときの出力電圧Ｖsbと理想値Ｖsrefとの乖離の大きさが判れば、任意のトナー付着量における濃度センサ６０の出力電圧Ｖsが理想値からどの程度乖離しているかを高い精度で推定することができる。具体的には、トナー付着量０のときの出力電圧Ｖsbと理想値Ｖsrefとの乖離の大きさに応じた補正係数を、実測されたセンサ出力Ｖmに乗じることによって、理想的なベルトにおける検出値Ｖidを求めることができる。

ただし、センサ出力Ｖsにベルトの光学的特性が及ぼす影響は、トナーによるベルト表面の遮蔽率が大きくなるほど小さくなる。したがって、トナーによる遮蔽率が高く、つまりパッチ画像の濃度が高くなるほど補正量が小さくなるようにする必要がある。

そこで、この実施形態では、トナー付着量０のときのセンサ出力から求めた下地出力値（Ｖsb−Ｖs0）と、形成されるパッチ画像の見込み濃度との組み合わせに応じた補正係数Ｋcを予めテーブル化し、不揮発性メモリであるＲＡＭ１０７に記憶させている。そして、パッチ画像の評価値Ｇcolorを求める際にはこの補正テーブルから必要な補正係数Ｋcを読み出して、次式：
Ｇcolor＝１−{Ｓg(Ｖpt−Ｖp0)−Ｋc(Ｖst−Ｖs0)}／{Ｓg(Ｖpb−Ｖp0)−(Ｖsb−Ｖs0)} …（式３）
により評価値Ｇcolorを算出する。符号Ｓgは前記したように濃度センサ６０のアンプ回路のゲイン比である。この計算式（式３）は、補正係数Ｋcが付加されていることおよび使用される文字が異なっていることを除いて、先に挙げた特許文献１に記載の計算式と実質的に同じであるので、この式の導出原理については説明を省略する。

図１０はテーブル化された補正係数の例を示す図である。この図において、
Ｖa＜Ｖb＜Ｖc＜Ｖd＜Ｖe；
Ｖ2＜Ｖ3＜Ｖ4＜Ｖ5＜Ｖ6；
である。図１０に示すように、このテーブルは、パッチ画像形成時の現像バイアスの設定値と、中間転写ベルト７１の下地出力値（Ｖsb−Ｖs0）との組み合わせに応じた補正係数Ｋcが格納されている。（Ｖsb−Ｖs0）の値が理想的なベルトの値Ｖc（＝（Ｖsref−Ｖs0））より大きいとき（Ｖd、Ｖeのケース）、センサ出力から暗出力を差し引いた値（Ｖst−Ｖs0）は理想的なベルトの場合より大きな値となるため（図９（ｂ）参照）、１より小さな補正係数Ｋcを乗じることによってこれを補正する。逆に、（Ｖsb−Ｖs0）の値が理想的なベルトの値Ｖcより大きいとき（Ｖa、Ｖbのケース）、実測値は低くなるので１より大きな補正係数Ｋcを乗じる補正を行う。

また、１つのベルトでは下地出力値（Ｖsb−Ｖs0）は一定であるが、現像バイアスの設定値が大きくなるほどパッチ画像は高濃度となることが見込まれ、結果的にベルトの光学的特性の影響が少なくなるので、現像バイアスの設定値が大きくなるほど補正係数Ｋcが小さくなるようにしている。以上のように、この実施形態では、ｓ偏光成分の検出出力値（Ｖst−Ｖs0）に対し、下地出力値（Ｖsb−Ｖs0）に基づき定めた補正係数Ｋcを乗じる補正を行い（図７のステップＳ３１３）、評価値を算出することによって（Ｓ３１４）、中間転写ベルトの光学的特性のばらつきの影響を受けることなく、パッチ画像濃度を精度よく検出することができるようにしている。

図４に戻って濃度制御動作の説明を続ける。上記のようにして各パッチ画像の濃度が求まると、その濃度検出結果から現像バイアスの最適値（最適現像バイアス）を算出する（ステップＳ１０４）。続いて、現像バイアスをこうして得られた最適値に設定した状態で（ステップＳ１０５）、露光エネルギーを多段階に変更設定しながら、各エネルギー値でパッチ画像を形成する（ステップＳ１０６）。ここでのパッチ画像は比較的低濃度のものが好ましく、例えばハーフトーン画像や１オン１０オフ程度の孤立ドットラインからなる画像を用いることができる。そして、各パッチ画像について反射光量をサンプリングしてその濃度を検出する（ステップＳ１０７）。この場合の濃度検出動作は基本的に図７に示したものと同一であるが、補正テーブルについては、パッチ画像の画像パターンおよびパラメータの相違に応じて専用のものを別途設ける。

こうして得られた濃度検出結果から、低濃度パッチ画像を所定の低濃度側目標濃度で形成するための露光エネルギーの最適値（最適露光エネルギー）を算出する（ステップＳ１０８）。これにより現像バイアスおよび露光エネルギーが最適化されて、所望の画像濃度で画像を形成することができる。なお、パッチ画像の濃度を検出し、その検出結果に基づいて画像濃度を制御する技術については数多くの公知技術があり、この実施形態の濃度制御動作においてもそのような公知技術を適用することが可能であるので、ここでは詳しい説明を省略する。

以上のように、この実施形態では、パッチ画像からの反射光に含まれる２つの光成分（ｐ偏光成分、ｓ偏光成分）を受光し、それぞれの受光量を個別に求めてパッチ画像濃度の算出に用いる。この場合において、中間転写ベルト７１の光学的特性のばらつきに起因してセンサ出力Ｖp、Ｖsがばらつくことに鑑みて、ｐ偏光成分については、トナーを付着させない状態での下地出力値（Ｖpb−Ｖp0）が予め定めた基準値（Ｖpref−Ｖp0）となるように照射光量を調整することによってばらつきを抑えている。また、ｓ偏光成分については、パッチ画像について検出された検出出力値（Ｖst−Ｖs0）を下地出力値（Ｖsb−Ｖs0）で補正することによって、ばらつきの影響が濃度検出結果に及ぶことを防止している。このため、この実施形態では、中間転写ベルトの特性ばらつきによらず、パッチ画像の濃度をより精度よく求めることが可能となった。

また、このように中間転写ベルトの特性ばらつきが濃度検出結果に及ぼす影響が極めて小さいので、比較的ばらつきの大きいベルトであっても支障なく使用することができる。つまり、ベルトの歩留まりを向上させることができる。

特に、下地出力値の大きさおよび見込まれる画像濃度に応じて補正係数を変化させるようにしているので、より高い精度でパッチ画像の濃度を求めることができ、その結果に基づいて濃度制御動作を行うことにより、画像濃度を一定に維持することができ、画像品質の良好な画像を安定して形成することが可能となる。

以上説明したように、この実施形態においては、中間転写ベルト７１およびＣＰＵ１０１がそれぞれ本発明の「像担持体」および「制御手段」として機能している。また、濃度センサ６０が本発明の「照射手段」および「光量検出手段」として機能しており、特に発光素子６０１が本発明の「照射手段」として、また受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓが本発明の「光量検出手段」として機能している。また、補正テーブルを記憶するＲＡＭ１０７が本発明の「記憶手段」として機能している。

また、この実施形態においては、濃度センサ６０により受光するｐ偏光成分およびｓ偏光成分がそれぞれ本発明の「第１光成分」および「第２光成分」に相当している。また、受光ユニット６７０ｐ、６７０ｓから出力される出力電圧Ｖp、Ｖsがそれぞれ本発明の「第１出力信号」、「第２出力信号」に相当している。また、暗出力値Ｖp0、Ｖs0がそれぞれ本発明の「第１暗出力値」、「第２暗出力値」に相当している。また、トナーを付着させない中間転写ベルトにおいて検出したセンサ出力から暗出力値を差し引いた値（Ｖpb−Ｖp0）、（Ｖsb−Ｖs0）がそれぞれ本発明の「第１下地出力値」、「第２下地出力値」に相当している。また、パッチ画像を担持する中間転写ベルトにおいて検出したセンサ出力から暗出力値を差し引いた値（Ｖpt−Ｖp0）、（Ｖst−Ｖs0）がそれぞれ本発明の「第１検出出力値」、「第２検出出力値」に相当している。

さらに、この実施形態においては、パッチ画像が本発明の「検出対象トナー像」に相当している。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記した実施形態では、ｐ偏光成分のみを有する光を照射するとともに、受光する２つの光成分として、これと同一の偏光面を有するｐ偏光と、これと垂直な偏光面を有するｓ偏光とを用いているが、これ以外の性質を有する光を照射・受光するようにしてもよい。例えば、第２光成分として、第１光成分であるｐ偏光成分以外の全ての光成分を使用してもよい。

また、例えば、上記実施形態では、トナー付着量および画像濃度を指標する値として評価値Ｇblack、Ｇcolorを導入したが、同様にトナー像の濃度を指標する値であれば、これ以外のもの、例えば、中間転写ベルト７１上のトナーの密度や、画像濃度に変換された数値を用いてもよい。また、上記した評価値の計算式も一例に過ぎず、目的に応じて他の適当な計算式を導入してもよい。

また、例えば、上記実施形態では、中間転写ベルト７１上に形成されたトナー像の濃度を濃度センサ６０により検出するようにしている。つまり、この実施形態では中間転写ベルト７１を「像担持体」として機能させているが、これ以外に、例えば感光体２２を「像担持体」として機能させ、その表面に形成されたトナー像の濃度を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態は、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色のトナーを用いて画像を形成する装置に本発明を適用したものであるが、トナー色の種類および数については上記に限定されるものでなく任意である。また、本発明のようなロータリー現像方式の装置のみでなく、各トナー色に対応した現像器がシート搬送方向に沿って一列に並ぶように配置された、いわゆるタンデム方式の画像形成装置に対しても本発明を適用可能である。さらに、本発明は、上記実施形態のような電子写真方式の装置に限らず、画像形成装置全般に対して適用可能である。

本発明にかかる画像形成装置の一実施形態を示す図。 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。 濃度センサの構成を示す図。 濃度制御動作を示すフローチャート。 光量設定動作を示すフローチャート。 濃度センサの光量制御電圧に対する出力電圧の変化の様子を示すグラフ。 濃度検出動作を示すフローチャート。 濃度センサの出力電圧のばらつきを示す図。 トナー付着量と濃度センサの出力電圧との関係を示す図。 テーブル化された補正係数の例を示す図。

符号の説明

６０…濃度センサ（照射手段、光量検出手段）、 ７１…中間転写ベルト（像担持体）、 １０１…ＣＰＵ（制御手段）、 １０７…ＲＡＭ（記憶手段）、 ６０１…発光素子（照射手段）、 ６７０ｐ，６７０ｓ…受光ユニット（光量検出手段）、 Ｖp…第１出力信号、 Ｖs…第２出力信号

Claims (8)

1. トナー像を担持可能な像担持体と、
   前記像担持体の表面に向けて光を照射する照射手段と、
   前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分をそれぞれ受光し、その受光量に応じた第１および第２出力信号をそれぞれ出力する光量検出手段と、
   前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を求める制御手段と
   を備え、
   トナーが付着していない前記像担持体の表面に前記照射手段から光を照射したときに前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号の大きさに対応する値をそれぞれ第１下地出力値および第２下地出力値、また前記像担持体の表面に担持された検出対象トナー像に前記照射手段から光を照射したときに前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号の大きさに対応する値をそれぞれ第１検出出力値および第２検出出力値と定義したとき、
   前記制御手段は、前記第１下地出力値が所定の基準値となるように前記照射手段からの照射光量を制御して前記第１および第２検出出力値を取得するとともに、前記第１検出出力値と、前記第２検出出力値を前記第２下地出力値に基づき補正した補正値とに基づいて、前記検出対象トナー像の濃度を求める
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体に光を照射しないときに前記光量検出手段から出力される前記第１および第２出力信号の大きさをそれぞれ第１暗出力値および第２暗出力値と定義したとき、
   トナーが付着していない前記像担持体の表面および前記検出対象トナー像に光を照射したときの前記第１出力信号の大きさからそれぞれ前記第１暗出力値を差し引いた値をそれぞれ前記第１下地出力値および前記第１検出出力値とする一方、トナーが付着していない前記像担持体の表面および前記検出対象トナー像に光を照射したときの前記第２出力信号の大きさからそれぞれ前記第２暗出力値を差し引いた値をそれぞれ前記第２下地出力値および前記第２検出出力値とする
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記第２下地出力値に応じて設定した補正係数を前記第２検出出力値に乗じることにより前記補正値を得る請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記制御手段は、前記検出対象トナー像の見込み濃度に応じて前記補正係数を異ならせる請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記補正係数をテーブル化して記憶する記憶手段をさらに備える請求項３または４に記載の画像形成装置。
6. 前記照射手段は、単一偏光成分を有する光を前記像担持体表面に向けて照射するように構成される一方、
   前記光量検出手段は、前記像担持体から出射される出射光のうち前記照射手段から照射される光と同一の偏光成分を前記第１光成分として受光し、前記照射手段から照射される光とは異なる偏光成分を前記第２光成分として受光するように構成された請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記制御手段は、前記検出対象トナー像の濃度検出結果に基づいて装置の動作条件を最適化することによって画像濃度を制御する請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 像担持体の表面に向けて光を照射し、前記像担持体から出射される出射光に含まれる光成分のうち互いに異なる第１および第２光成分をそれぞれ受光してその受光量に応じた第１および第２出力信号をそれぞれ取得し、前記第１および第２出力信号に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像の濃度を求める画像形成装置の濃度検出方法において、
   トナーが付着していない前記像担持体の表面に光を照射したときの前記第１および第２出力信号の大きさに対応する値をそれぞれ第１下地出力値および第２下地出力値、また前記像担持体の表面に担持された検出対象トナー像に光を照射したときの前記第１および第２出力信号の大きさに対応する値をそれぞれ第１検出出力値および第２検出出力値と定義したとき、
   前記第１下地出力値が所定の基準値となるように照射光量を制御しながら前記第１および第２検出出力値を取得し、
   前記第１検出出力値と、前記第２検出出力値を前記第２下地出力値に基づき補正した補正値とに基づいて、前記検出対象トナー像の濃度を求める
   ことを特徴とする画像形成装置の濃度検出方法。

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