JP2016167007A - 画像形成装置および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体上のトナー付着量を精度よく算出する。【解決手段】像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出し、該算出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置において、光を照射する光源と、および可視光域の異なる複数の波長域に対して感度を有し、光源から照射されて像担持体から反射した反射光を検知する画像素子と、を有するセンサ部と、センサ部で検知される複数の波長のうち１または２以上の波長の反射光に基づいて、像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出する付着量算出部７３と、センサ部で検知される像担持体の色情報に基づいて、付着量算出部７３がトナー付着量の算出に用いる波長を決定する波長決定部７２と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置および画像形成装置の制御方法に関する。

複写機、ファクシミリ、プリンタ、またはそれらの複合機等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を中間転写ベルトなどの転写装置により記録媒体（用紙、転写紙、記録紙、シート、記録材ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって転写紙上のトナー画像を定着する過程により成立している。

このような画像形成装置において、像担持体としての中間転写ベルト上に画像濃度を調整するためのテストパターンを形成し、そのトナー量を検知することで画像形成条件を制御することが知られている。この際のトナー量検知には、一般に反射型の光センサが用いられる。

このような画像形成装置のうち、特に、プロダクションプリンティング分野で使用される高速機ではページ内の画像濃度の安定化のため、主走査方向の画像濃度を検知できるラインセンサ（濃度センサ）を設け、紙上の画像濃度を検知している。

このラインセンサとしては、例えば、スキャナの読み取り部などで使用されているＣＩＳ（Contact Image Sensor、密着型イメージセンサ）が用いられる。ＣＩＳは、白色光源とＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などのイメージセンサで構成されており、Ｒ（Ｒｅｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）の３色に対する反射率を出力として得ることができる。このＣＩＳを中間転写ベルト上に設け、ＲＧＢの出力を元に中間転写ベルト上のトナー付着量（以下、単に付着量ともいう）を算出する方法が知られている。

特許文献１には、中間転写ベルト上のトナー付着量を、濃度センサを用いて読み取る画像形成装置であって、濃度センサのガラス表面（透明部材）に付着するトナーによる迷光の影響を少なくするために、透明部材に付着するトナーによる迷光の影響が小さい波長域の光を用いて、黒色の画像を読み取る画像形成装置が開示されている。

濃度センサは、一般に光源とセンサの配置が拡散反射であるため、黒い中間転写ベルト上の黒トナーを検知する場合には、反射率の差が小さくなり感度が小さく、付着量検知精度が悪くなってしまう。これに対し、付着量検知精度を高めるために、光源の光量をカラートナー検知時に比べて増加させたり、ＲＧＢすべての出力を合計したりして検知することが知られている。

付着量検知精度を高めるためにはトナーと中間転写ベルトとの反射率の差が大きい波長の光を用いてトナー付着量を検知することが重要となる。

しかしながら、中間転写ベルトの色は、ロットによるばらつき（初期のばらつきという）があり、個体差があるため、トナーとの反射率の差が大きい波長もベルトごとに異なっている。そのため、読み取りの波長を一律に決定してしまうと最適な波長で読み取りができずトナー付着量の検知精度が悪くなってしまうことがあった。

また、経時で中間転写ベルトにトナーフィルミングが発生し、中間転写ベルトの色が変化すると、使用開始当初と同じ波長の光ではトナーとの反射率の差が小さくなりトナー付着量を正確に算出できなくなってしまう。例えば、図９は、中間転写ベルト上の黒トナー付着量とＲＧＢ出力との関係を示すグラフであるが、図９（Ａ）に示すように、使用開始当初の中間転写ベルトでは黒トナー付着量［ｍｇ／ｃｍ^２］が増加するとＲ出力が増加するが、マゼンタトナーが中間転写ベルトにフィルミングすると、中間転写ベルトの地肌部分のＲ出力が増加し、黒トナー付着量の増加に対して、Ｒ出力が減少してしまう。このように、フィルミングが発生する色によっては、トナー付着量に対するＲ出力の増減が逆転する現象が生じ、Ｒ出力に対して使用開始当初と同じ算出方式で付着量を算出すると、不具合を生じることがわかる。

特許文献１に記載の技術では、迷光の影響を少なくできる波長域の光を選択しているが、波長の選択の仕方に検討の余地が残されているとともに、中間転写ベルトの色が経時変化した場合には、トナー付着量を正確に算出できなくなるおそれがある。

そこで本発明は、像担持体上のトナー付着量を精度よく算出することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出し、該算出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置において、光を照射する光源と、および可視光域の異なる複数の波長域に対して感度を有し、前記光源から照射されて前記像担持体から反射した反射光を検知する画像素子と、を有するセンサ部と、前記センサ部で検知される複数の波長のうち１または２以上の波長の反射光に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出する付着量算出部と、前記センサ部で検知される前記像担持体の色情報に基づいて、前記付着量算出部がトナー付着量の算出に用いる波長を決定する波長決定部と、を備えるものである。

本発明によれば、像担持体上のトナー付着量を精度よく算出することができる。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 画像形成装置が備える濃度センサの概略構成図である。 画像形成装置の制御部の機能ブロック図である。 付着量算出処理の一例を示すフローチャートである。 波長決定処理の一例を示すフローチャートである。 中間転写ベルト上の黒トナー付着量とＲＧＢ出力との関係を示すグラフである。 付着量算出処理の他の例を示すフローチャートである。 トナーフィルミング有りの場合の波長決定処理の一例を示すフローチャートである。 マゼンタトナーフィルミング有りの場合の中間転写ベルト上の黒トナー付着量とＲＧＢ出力との関係を示すグラフである。

以下、本発明に係る構成を図１から図９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

［第１の実施形態］
本実施形態に係る画像形成装置は、像担持体（中間転写ベルト５１）上に形成されたトナー像（調整パターンＴ）のトナー付着量を算出し、該算出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置（画像形成装置１）において、光を照射する光源（光源１００）と、および可視光域の異なる複数の波長域に対して感度を有し、光源から照射されて像担持体から反射した反射光を検知する画像素子（画像素子１０２）と、を有するセンサ部（濃度センサ４０）と、センサ部で検知される複数の波長のうち１または２以上の波長の反射光に基づいて、像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出する付着量算出部（付着量算出部７３）と、センサ部で検知される像担持体の色情報に基づいて、付着量算出部がトナー付着量の算出に用いる波長を決定する波長決定部（波長決定部７２）と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

（画像形成装置）
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す画像形成装置１の概略構成図である。画像形成装置１は、濃度センサ４０、制御部４１、画像処理部４２、画像形成部４３などを備えている。

制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリを有し、画像形成部４３の制御を行う。具体的には、制御部４１は、制御パラメータに従って画像形成部４３に画像を形成させる。この制御パラメータは、画像形成部４３が画像を形成するときに従う条件として用いられる。画像処理部４２は、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）とメモリとを有し、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）などのクライアント装置又はスキャナ装置から入力された画像データに各種の画像処理を施す。

画像形成部４３は、感光体７（７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ）、帯電装置８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）、現像装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ）、クリーニング装置１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）、露光装置１３、中間転写ベルト５１、二次転写ベルト６１、定着装置１８などを備えている。

感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄには互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成される。具体的には、これらの感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ上に、ブラック（黒、Ｂｋ）トナー像、マゼンタ（Ｍ）トナー像、シアン（Ｃ）トナー像及びイエロー（Ｙ）トナー像がそれぞれ形成される。なお、本実施形態における各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄはドラム状に形成されているが、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の感光体を用いることもできる。

４つの感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄに対向して、像担持体である中間転写体として、無端ベルト状部材の中間転写ベルト５１が配置されている。各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの外周面は、それぞれ中間転写ベルト５１の外周面に当接している。本実施形態の中間転写ベルト５１は、テンションローラ５２、駆動ローラ５３、斥力ローラ５４、入口ローラ５５等の支持ローラ（支持回転体）に巻き掛けられ、張架されている。これらの支持ローラのうちの１つである駆動ローラ５３は、駆動源によって回転駆動し、この駆動ローラ５３の回転駆動により中間転写ベルト５１が図中矢印Ａの向きに走行する。

中間転写ベルト５１は、多層構造のものでも単層構造のものでもよい。多層構造のベルトで構成する場合、例えば、伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）シート、ポリイミド系樹脂でベース層を形成し、ベルト外周面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で構成するものが好ましい。一方、単層構造のベルトで構成する場合には、ＰＶＤＦ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ポリイミド等の材質を用いるものがよい。

各感光体７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ上に各色トナー像を形成する構成及び動作、並びに、各色トナー像を中間転写ベルト５１上に一次転写する構成及び動作は、ほぼ同様であり、形成される各色トナー像の色が異なるだけである。よって、以下、ブラック用感光体７ａにブラックトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト５１上に一次転写する構成及び動作について説明し、他の色については説明を省略する。

ブラック用感光体７ａは、図１中反時計回り方向に回転駆動する。感光体７ａの外周面には、除電装置からの光が照射されることで、感光体７ａの表面電位が初期化される。初期化された感光体外周面は、帯電装置８ａによって所定の極性（本実施形態ではマイナス極性）に一様に帯電される。このようにして帯電された感光体外周面は、露光装置１３から出射される光変調されたレーザビームＬが照射され、これにより感光体７ａの外周面上に静電潜像が形成される。

本実施形態においては、レーザビームＬを出射する露光装置１３がレーザ書き込み装置で構成されているが、例えば、ＬＥＤアレイと結像手段を有する露光装置１３を用いることもできる。感光体７ａに形成された静電潜像は、現像装置１０ａと対向する現像領域を通過する際に、ブラックトナー像として可視像化される。

中間転写ベルト５１の内周面側には、感光体７ａと対向する位置に一次転写ローラ１１ａが配置されている。この一次転写ローラ１１ａが中間転写ベルト５１の内周面に当接することで、感光体７ａと中間転写ベルト５１との間に適正な一次転写ニップが確保されている。一次転写ローラ１１ａには、感光体７ａ上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性（本実施形態ではプラス極性）の一次転写電圧が印加される。これにより、感光体７ａと中間転写ベルト５１との間に一次転写電界が形成され、感光体７ａ上のトナー像が、その感光体７ａと同期して回転駆動される中間転写ベルト５１上に静電的に一次転写される。トナー像を中間転写ベルト５１に一次転写した後の感光体７ａの外周面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置１２ａによって除去され、感光体７ａの外周面が清掃される。

４色のトナー像をすべて使うフルカラーモードにおいては、他の色の感光体７ｂ，７ｃ，７ｄについても、同様に、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。そして、これらの各色トナー像は、中間転写ベルト５１上に一次転写されているブラックトナー像に重ね合わさるようにして、順次一次転写される。

一方、ブラック単色モードにおいては、接離機構により、一次転写ローラ１１ｂ，１１ｃ，１１ｄを感光体７ｂ，７ｃ，７ｄから離間させることで、マゼンタ、シアン、イエロー用の感光体７ｂ，７ｃ，７ｄを中間転写ベルト５１から離間させる。そして、ブラック感光体７ａのみが中間転写ベルト５１に当接した状態で、ブラックトナー像のみが中間転写ベルト５１に一次転写される。

また、画像形成装置１の本体内の下部には、給紙装置１４が配置されている。給紙装置１４は、給紙ローラ１５の回転によって、記録材としての転写紙Ｐを図中矢印Ｂの方向へ送り出す。送り出された転写紙Ｐは、レジストローラ対１６により、所定のタイミングで斥力ローラ５４に巻き掛けられた中間転写ベルト５１の部分と、これに対向配置された二次転写ベルト６１の部分とが当接している二次転写ニップへと給送される。このとき、斥力ローラ５４には転写電圧出力手段としての二次転写電圧電源により所定の二次転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト５１上のトナー像が転写紙Ｐに二次転写される。

二次転写ベルト６１は、二次転写ローラ６２と分離ローラ６３とに張架されている。いずれか一方のローラ（支持回転体）が駆動ローラとなって回転駆動することで、二次転写ベルト６１は、図中矢印Ｃに示す向きに走行する。トナー像が二次転写された転写紙Ｐは、二次転写ベルト６１の外周面に静電的に吸着した状態で、二次転写ベルト６１の走行に伴って搬送される。そして、転写紙Ｐは、分離ローラ６３に巻き付いた二次転写ベルト６１の部分の曲率によって二次転写ベルト６１の外周面から分離し、二次転写ベルト６１の転写紙搬送方向下流側に配置されている搬送ベルト１７によって更に転写紙搬送方向下流側へ搬送される。そして、転写紙Ｐが定着装置１８を通る際に、転写紙Ｐ上のトナー像が熱と圧力の作用により転写紙Ｐに定着される。定着装置１８を通過した転写紙Ｐは、排紙部に設けられた排紙ローラ対１９を通って機外に排出される。

（濃度センサ）
図２は、画像形成装置１が備える濃度センサ４０の概略構成図である。濃度センサ４０は、中間転写ベルト５１上に形成された調整用のトナー像である調整パターンＴを光学的に読み取る。本実施形態では、濃度センサ４０はラインセンサであって、濃度センサ４０の読み取り幅は、中間転写ベルト５１上のベルト幅方向（図中矢印Ａで示す中間転写ベルト５１の走行方向と垂直な方向（主走査方向））における画像形成領域よりも長いため、中間転写ベルト５１上の全域にわたりトナー像Ｔのトナー付着量を検出することが可能である。

濃度センサ４０は、中間転写ベルト５１の走行方向（図中の矢印Ａ）の最下流に配置された一次転写ローラである一次転写ローラ１１ａよりも中間転写ベルト５１の走行方向（図中の矢印Ａ）の下流側に配置される。また、濃度センサ４０は、二次転写ローラ６２よりも中間転写ベルト５１の走行方向（図中の矢印Ａ）の上流側に配置されている。

図２に示すように、濃度センサ４０は、内部に光源１００とレンズアレイ１０１と画像素子１０２とを有している。

光源１００としては、発光素子が導光体の端部に設けられたものやＬＥＤアレイなどが使用可能であって、光源１００は白色の光を照射する。また、レンズアレイ１０１としては、セルフォック（登録商標）レンズが用いられる。

画像素子１０２としては、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサなどを用いることができる。画像素子１０２は、複数の画像素子が一列に並べて配置されたており、レンズアレイ１０１により結像された光を受光し、受光した光に応じた信号を出力する。画像素子１０２はＲｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅのフィルターが表面に設けられ、反射光をＲ，Ｇ，Ｂに分けて受光する。

また、濃度センサ４０と中間転写ベルト５１の間には移動可能な校正板（図示せず）が設けられている。校正板としては、例えば、ルミラーＥ２０（東レ株式会社製）を用いることができる。中間転写ベルト５１、または中間転写ベルト５１上のトナー付着量からの出力を読み取る前にシェーディング補正を行うのに使用される。

なお、本実施形態では、光源１００が白色光を照射し、ＲＧＢそれぞれの光に感度がある画像素子１０２を用いる場合について説明するが、色を検知できる方式であればこれに限定されるものではない。例えば、光源１００をＲ，Ｇ，Ｂの順に切り替え点灯させるようにしたり、ＲＧＢの３光源を用いて画像素子１０２として全波長領域に感度があるセンサを用いたりしても良い。

（制御部）
図３は、画像形成装置１の制御部４１の機能ブロック図である。制御部４１は、中間転写ベルト５１上に形成する調整パターンＴを作成する位置を決めるパターン作成部７１と、パターン作成部７１で作成される調整パターンＴをどの波長を用いてトナー付着量を算出するかを決定する波長決定部７２と、波長決定部７２が決定した波長の出力に基づいてトナー付着量を算出する付着量算出部７３と、を備えている。

このパターン作成部７１、波長決定部７２、付着量算出部７３の各部は、制御部４１のＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することにより実現される。また、制御部４１は、後述する付着量算出テーブルや各種のパラメータ等を記憶するメモリである記憶部７４を備えている。

（付着量算出処理）
画像形成装置１は、画像濃度を安定化させるため、所定のタイミングで濃度調整処理を実行する。ここでいう所定のタイミングとは、例えば、プリンタの電源ＯＮ時、画像形成開始時、連続画像形成中の紙間、画像形成終了時などである。

画像形成装置１が実行する濃度調整処理では、パターン作成部７１が中間転写ベルト５１における各色の調整パターンＴの作成位置を決定し、画像形成部４３が当該位置に調整パターンＴを作成する。次いで、濃度センサ４０は、作成した調整パターンＴを濃度センサ４０で読み取って、付着量算出部７３は各色の調整パターンＴのトナー付着量を算出する（付着量算出処理という）。この時、波長決定部７２は、付着量算出部７３がどの波長を用いてトナー付着量を算出するかを決定する。

そして、画像形成装置１は、付着量算出処理で算出された各色のトナー付着量に基づいて、画像形成条件を制御する。なお、付着量算出処理の後、算出したトナー付着量に基づいた画像形成の制御パラメータへのフィードバック制御については、公知または新規の方法によればよく、特に限られるものではない。

以下に、本実施形態に係る画像形成装置１が実行する付着量算出処理について説明する。付着量算出処理では、例えば、Ｃトナー付着量は濃度センサ４０のＢ出力、Ｍトナー付着量は濃度センサ４０のＲ出力、Ｙトナー付着量は濃度センサ４０のＲ＋Ｇ出力を用いて付着量を算出する。

一方、黒トナー付着量は常に同じ出力を用いるのではなく、中間転写ベルト５１の色情報に基づいて、算出に使用する出力を決定する。

この黒トナーの付着量算出処理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。図４は、濃度センサ４０を用いて中間転写ベルト５１上の黒トナー付着量を算出する処理の一例を示すフローチャートである。

先ず、濃度センサ４０によってトナー付着量を読み取る前に、校正板を読み取り、シェーディング補正を行う（Ｓ１０１）。校正板を用いたシェーディング補正は公知の手法によればよく、特に限られるものではない。

次いで、中間転写ベルト５１のトナー像の形成されていない部分（中間転写ベルト地肌部という）を読み取り、中間転写ベルト５１の色情報を取得する（Ｓ１０２）。

次いで、取得した色情報に基づいて、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢを算出して（Ｓ１０３）、トナー付着量算出に使用する波長（付着量算出波長ともいう）を決定する（Ｓ１０４）。Ｓ１０３およびＳ１０４の詳細は、図５を参照して後述する。

次いで、中間転写ベルト５１上に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）の各色の調整パターンＴを作成し（Ｓ１０５）、これを濃度センサ４０によって読み取る（Ｓ１０６）。

濃度センサ４０による調整パターンＴの読み取り後、Ｓ１０５で決定したＲ，Ｇ，Ｂの内で黒トナー付着量算出に使用すると決定した出力を用いて、黒トナー付着量を算出する（Ｓ１０７）。

黒トナー付着量の算出（Ｓ１０７）に際しては、ＲＧＢのいずれが選択されてもよいように、予めＲＧＢ信号のそれぞれについて付着量と出力の関係を示すテーブル（付着量算出テーブル）を作成し、記憶部７４に記憶しておく。

なお、図４に示す付着量算出処理において、調整パターンＴの作成（Ｓ１０５）および読み取り（Ｓ１０６）は、中間転写ベルト地肌部の読み取り（Ｓ１０２）の後であれば、波長決定（Ｓ１０４）の前に行っても良い。また、校正板の読み取り（Ｓ１０１）は、付着量算出（Ｓ１０７）の前であれば、調整パターンＴの読み取り（Ｓ１０６）の後でも良い。

Ｃ，Ｍ，Ｙトナーの付着量算出処理は、上述した出力を用いて付着量を算出される。そして、画像形成装置１は、付着量算出処理で算出された各色のトナー付着量に基づいて、画像形成条件を制御する。

（波長決定処理）
次に、中間転写ベルト地肌部を読み取り、取得した中間転写ベルト５１の色情報から、黒トナー付着量算出に使用する波長、またはその組み合わせを選択、決定する処理（Ｓ１０３およびＳ１０４、波長決定処理という）の詳細を図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、波長決定処理の一例を示すフローチャートである。

先ず、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢを算出する（Ｓ２０１（図４のＳ１０３））。この処理では、中間転写ベルト地肌部を読み取って取得したＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの出力を、中間転写ベルト５１の色情報ＶＲ，ＶＧ，ＶＢとする。そして、取得した中間転写ベルト５１の色情報（ＶＲ，ＶＧ，ＶＢ）を、予め記憶部７４に保存した黒トナーの色情報（ＶＲ’，ＶＧ’，ＶＢ’）と比較する。Ｒ，Ｇ，Ｂのそれぞれについて、中間転写ベルト５１の色情報と黒トナーの色情報の出力差ΔＲ＝ＶＲ−ＶＲ’、ΔＧ＝ＶＧ−ＶＧ’、ΔＢ＝ＶＢ−ＶＢ’を算出する。

そして、Ｓ２０２〜Ｓ２０８において、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢの正負を判定する。その結果、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢのいずれかが正であり、中間転写ベルト５１の反射率が黒トナーの反射率より全体的に低い場合は、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢの内、正の信号のみを用いて付着量を算出する（Ｓ２０９〜Ｓ２１５）。すなわち、トナー付着量の増加に伴い、出力が増加する波長のみを使用して付着量算出を行うものである。

一方、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢのすべてが負の場合は、黒トナー付着量が増加するにつれて出力が下がるため、異常と判断し異常処理を実行する（Ｓ２１６）。

例えば、図６に示すように、中間転写ベルト５１の色情報（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝（１２，１７，３０）であって、黒トナーの色情報が（１７，２１，１７）である場合は、ΔＲ＞０，ΔＧ＞０，ΔＢ＜０となる。したがって、図５に示すように、ＲとＧの信号を足し合わせて付着量を算出する（Ｓ２１０）。このとき、中間転写ベルト５１の色情報と黒トナーの色情報の出力差はＲ単独では５、Ｇ単独では４と小さいが、Ｒ＋Ｇの出力を使用することで中間転写ベルト５１の色情報と黒トナーの色情報の出力差が９と大きくなり、付着量算出の精度が向上する。一方、Ｂの出力は付着量の増加に伴い減少するため、Ｒ＋Ｇ＋Ｂの出力を用いると、出力差は−４となり、Ｒ＋Ｇより出力差が小さくなってしまう。

以上説明したように、黒トナーの色情報は、中間転写ベルト５１の色情報との出力差が小さいため、中間転写ベルト５１に対してトナーの反射率が高い波長のみを用いて付着量を算出することで、出力差を確保することができ、精度よく黒トナー付着量を算出することが可能となる。

また、詳細な説明は省略するが、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢの正負を判定し、ΔＲ＋ΔＧ＋ΔＢ＜０であり、中間転写ベルト５１の反射率が黒トナーの反射率より全体的に高い場合は、ΔＲ，ΔＧ，ΔＢの内、負の信号のみを用いて付着量を算出することで同様の効果を得ることができる。

［第２の実施形態］
以下、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は適宜省略する。

（付着量算出処理）
画像形成装置１では、画像形成を繰り返すと、経時で中間転写ベルト５１にトナーフィルミングが発生し、中間転写ベルト５１の色が変化してしまい。使用開始当初（新品）と同じ波長の光ではトナー付着量を正確に算出できなくなってしまう。

本実施形態では、経時で中間転写ベルト５１にトナーフィルミングが発生した場合の黒トナー付着量算出処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。図７は、濃度センサ４０を用いて中間転写ベルト５１上の黒トナー付着量を算出する処理の他の例を示すフローチャートである。

前提として、中間転写ベルト５１が使用開始時の状態において、中間転写ベルト地肌部の出力を読み取り、予め中間転写ベルト５１の使用開始時の色情報（Ｖ０Ｒ，Ｖ０Ｇ，Ｖ０Ｂ）を記憶部７４に記録しておく。

そして、濃度調整処理を行うタイミングでは、先ず、濃度センサ４０によって校正板を読み取り、シェーディング補正を行う（Ｓ３０１）。次いで、中間転写ベルト地肌部を読み取り、中間転写ベルト５１の現在の色情報（ＶＲ，ＶＧ，ＶＢ）を取得する（Ｓ３０２）。

次に、取得した現在の色情報（ＶＲ，ＶＧ，ＶＢ）と、使用開始時の色情報（Ｖ０Ｒ，Ｖ０Ｇ，Ｖ０Ｂ）と、が同じか否かを判断することで、中間転写ベルト５１のトナーフィルミングの有無を判断する（Ｓ３０３）。なお、Ｓ３０３の判断は、所定の閾値（マージン）を設けて略同等かどうかを判断してもよい。

現在の色情報が使用開始時の色情報と同じであったとき（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）は、トナーフィルミング無しと判断し、第１の実施形態で説明した波長決定処理（図５のＳ２０１〜Ｓ２１５）により黒トナー付着量の算出のための波長を決定する（Ｓ３０４）。

一方、現在の色情報が使用開始時の色情報と異なるとき（Ｓ３０３：Ｎｏ）は、トナーフィルミング有りと判断し、図８に示す波長決定処理により黒トナー付着量の算出のための波長を決定する（Ｓ３０５）。

次いで、中間転写ベルト５１上に、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、黒（Ｂｋ）の各色の調整パターンＴを作成し（Ｓ３０６）、これを濃度センサ４０によって読み取る（Ｓ３０７）。

濃度センサ４０による調整パターンＴの読み取り後、Ｒ，Ｇ，Ｂの内で黒トナー付着量算出に使用すると決定した出力を用いて、黒トナー付着量を算出する（Ｓ３０８）。

（波長決定処理）
次に、トナーフィルミング有りの場合の黒トナー付着量算出に使用する波長の組み合わせを決定する波長決定処理（Ｓ３０５）の詳細を図８のフローチャートを参照して説明する。図８は、トナーフィルミングを考慮した波長決定処理の一例を示すフローチャートである。

先ず、中間転写ベルト５１の現在の色情報（ＶＲ，ＶＧ，ＶＢ）の使用開始時の色情報（Ｖ０Ｒ，Ｖ０Ｇ，Ｖ０Ｂ）に対する差分に基づいて（Ｓ４０１〜Ｓ４０７）、トナーフィルミングの発生の有無および発生しているトナーを判断する（Ｓ４０８〜Ｓ４１４）、その結果、ＲＧＢのどの出力を用いて黒インクの付着量を算出するかを決定する（Ｓ４１６〜Ｓ４２１）。

例えば、現在の色情報を読み取った結果、使用開始時に対してＲの出力のみが増加していると判断された場合は（Ｓ４０５：Ｎｏ）、マゼンタトナーがトナーフィルミングしていると判断することができる（Ｓ４１３）。

これに対し、トナーフィルミングしているマゼンタトナーの反射率が低いＧの波長を用いて黒トナー付着量を算出する。図９に示すように、Ｇｒｅｅｎの出力はマゼンタトナーフィルミング時も変化しないため、トナーフィルミングの影響を受けずに黒トナー付着量を算出することができる。このようにトナーフィルミングの影響を受けない波長を用いて付着量を算出することで、トナー付着量を正しく検知することができる。

一方、現在の色情報を読み取った結果、使用開始時に対してＲ，Ｇ，Ｂのすべての信号が増加している場合は（Ｓ４０４：Ｙｅｓ）、ＣＭＹの３色のトナーがフィルミングしており（Ｓ４０８）、中間転写ベルト５１の表面状態が良好ではない。そのため、この場合には特殊処理（Ｓ４１５）を実行する。

特殊処理（Ｓ４１５）としては、例えば、トナーフィルミングの発生箇所に調整パターンＴを作成しない処理が考えられる。トナーフィルミングが発生していないベルト面のほうがトナーとの出力の差が大きいため、トナーフィルミングしている場所を避けて調整パターンＴを作成することで、精度よくトナー付着量を算出することができる。

トナーフィルミングの発生箇所を避けて調整パターンＴを作成する処理としては、例えば、調整パターンＴを作成する前に、中間転写ベルト地肌部の出力をベルト１周分測定し、中間転写ベルト地肌部１周分の色情報を取得するようにする。

そして、その結果から所定数以上の色（例えば、ＣＭＹの３色）でトナーフィルミングが発生している場所を避けて調整パターンＴを作成するようにすることで、使用開始時に近いベルト表面に調整パターンＴを作成することができる。よって、精度良くトナー付着量を検知することができる。

また、特殊処理（Ｓ４１５）としては、例えば、トナーフィルミングの発生箇所は付着量算出に用いない処理が考えられる。例えば、所定数以上の色（例えば、ＣＭＹの３色）がトナーフィルミングしている場所では、中間転写ベルト５１と黒トナーとの色差が小さくなり付着量検知精度が悪化するため、その場所を除いてトナー付着量を算出することで、正確な黒トナー付着量を検知することができる。

この処理について説明する。トナーがフィルミングしている場合であっても、カラートナーの算出には影響が少ない。そのため、調整パターンＴを作成する前に、中間転写ベルト地肌部の出力をベルト１周測定し、中間転写ベルト地肌部１周分の色情報を取得し、ＣＭＹの３色がトナーフィルミングしている場所を特定する。

そして、調整パターンＴを作成し、黒トナー付着量算出時のみ３色がトナーフィルミングしている場所を避けて付着量を算出するようにする。一方、カラートナーは３色フィルミングしていても十分な感度が得られるため、フィルミング位置を考慮せずに全域で付着量を算出するようにする。３色がトナーフィルミングしている場所は黒トナー付着量を算出に使用しないことで、トナーフィルミングの影響を受けずに精度良く黒トナー付着量を算出できる。

以上説明した画像形成装置によれば、像担持体のトナー付着量を精度よく算出することができる。

すなわち、像担持体としての中間転写ベルト５１上に形成されたトナー像の付着量を算出する際に、中間転写ベルト５１の色情報に基づいて、トナー付着量を算出するのに使用する波長を決定するものである。そして、その検知結果を画像形成の制御パラメータにフィードバックすることで、画像濃度を一定に維持することが可能となる。

また、トナー付着量を読み取るセンサと同じセンサにて中間転写ベルト５１の色を読み取るようにしているため、色情報の読み取りのために新たにセンサを設ける必要がなく、コストアップを抑制することができる。

また、中間転写ベルト５１とトナーとの反射率の差が大きい波長を用いてトナー付着量を算出するようにすることで、トナー付着量を精度良く検知することができる。

また、経時で中間転写ベルト５１にトナーフィルミングが発生した場合においても、それを考慮して付着量算出波長を選択することで、初期だけでなく経時のトナー付着量を精度よく検出することができる。このとき、調整動作実行時（経時変化後）の中間転写ベルト５１の色情報を使用開始時の中間転写ベルト５１の色情報と比較することで、中間転写ベルト５１の表面にどの色のトナーがフィルミングしているか判断することができ、これに基づいて、付着量算出波長を選択することで、精度よく経時のトナー付着量を精度よく算出することができる。

また、黒トナー付着量の算出において上記手法を適用することで、黒トナーは中間転写ベルト５１と色が近く付着量に対する感度が小さいが、読み取り波長を適切に選択することができ、精度良くトナー付着量を算出することができる。なお、上記手法の適用は必ずしも黒トナーに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、像担持体として中間転写ベルト５１を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されず、他の像担持体に適用することができる。他の像担持体としては、例えば、ベルト形状以外の中間転写部材や感光体、二次転写部材（ベルトやローラ）上のトナーを読み取る場合にも適用することができる。

また、上記実施形態では、濃度センサ４０がラインセンサである例について説明した。これにより、主走査全域における中間転写ベルト５１の色情報に基づいて、最適な波長、場所を選んで調整パターンＴを作成、読み取りを行うことで、トナー付着量を精度良く算出できる。濃度センサ４０はラインセンサに限られるものではなく、アクチュエータにより、濃度センサ４０を中間転写ベルト５１上の主走査方向に移動させることで主走査方向全域の中間転写ベルトの色情報を取得する構成としてもよい。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ 画像形成装置
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 感光体
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 帯電装置
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ 現像装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ 一次転写ローラ
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ クリーニング装置
１３ 露光装置
１４ 給紙装置
１５ 給紙ローラ
１６ レジストローラ対
１７ 搬送ベルト
１８ 定着装置
１９ 排紙ローラ対
４０ 濃度センサ
４１ 制御部
４２ 画像処理部
４３ 画像形成部
５１ 中間転写ベルト
５２ テンションローラ
５３ 駆動ローラ
５４ 斥力ローラ
５５ 入口ローラ
６１ 二次転写ベルト
６２ 二次転写ローラ
６３ 分離ローラ
７１ パターン作成部
７２ 波長決定部
７３ 付着量算出部
７４ 記憶部
１００ 光源
１０１ レンズアレイ
１０２ 画像素子
Ｌ レーザビーム
Ｐ 転写紙
Ｔ 調整パターン

特開２０１４−２１２４８号公報

Claims (10)

1. 像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出し、該算出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置において、
   光を照射する光源と、および可視光域の異なる複数の波長域に対して感度を有し、前記光源から照射されて前記像担持体から反射した反射光を検知する画像素子と、を有するセンサ部と、
   前記センサ部で検知される複数の波長のうち１または２以上の波長の反射光に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出する付着量算出部と、
   前記センサ部で検知される前記像担持体の色情報に基づいて、前記付着量算出部がトナー付着量の算出に用いる波長を決定する波長決定部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記波長決定部にて算出に用いる波長が決定され、前記付着量算出部にて算出される前記トナー付着量は、前記像担持体上に形成された黒トナー像の黒トナー付着量であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体の色情報は、前記像担持体において前記トナー像が形成されない地肌部を、前記センサ部が検知することで取得されることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記波長決定部は、前記像担持体の色情報と、予め決められたトナーの色情報と、を比較して、その差分が最大になる波長を選択することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体の色情報は、前記像担持体上のトナーフィルミング情報を含むことを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記トナーフィルミング情報は、
   前記センサ部で検知される前記像担持体の色情報と、前記像担持体の使用開始時において前記センサ部で検知した前記像担持体の色情報と、に基づいて取得されることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記波長決定部は、前記付着量算出部がトナー付着量の算出に用いる波長として、トナーフィルミングが発生しているトナーに対する反射率が低くなる波長を選択することを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。
8. 前記トナーフィルミング情報に基づいて、トナーフィルミングの非発生箇所に前記トナー像を形成するパターン作成部を備えることを特徴とする請求項５から７までのいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記付着量算出部は、トナーフィルミングが所定数以上のトナーで発生している場合、当該箇所では、トナー付着量を算出しないことを特徴とする請求項５から７までのいずれかに記載の画像形成装置。
10. 像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出し、該算出結果に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置の制御方法において、
    前記画像形成装置は、光を照射する光源と、および可視光域の異なる複数の波長域に対して感度を有し、前記光源から照射されて前記像担持体から反射した反射光を検知する画像素子と、を有するセンサ部を備え、
    前記センサ部で検知される複数の波長のうち１または２以上の波長の反射光に基づいて、前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー付着量を算出する付着量算出処理と、
    前記センサ部で検知される前記像担持体の色情報に基づいて、前記付着量算出処理においてトナー付着量の算出に用いる波長を決定する波長決定処理と、
    を行うようにしたことを特徴とする画像形成装置の制御方法。