JP4883112B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数色の現像剤を転写して画像を形成する画像形成手段を備えた画像形成装置に関し、詳しくは、上記画像形成手段の画像形成動作に連動して回転する担持体にパッチマークを形成してその画像形成手段の画像形成形成条件を決定する画像形成装置に関する。

従来より、いわゆるカラー画像形成装置では、プロセスカートリッジ等の画像形成手段の動作に連動して回転する搬送ベルト等の担持体に、各色のパッチマークを形成し、その濃度を検出することによって各色の画像濃度等を補正することが考えられている。また、この種の画像形成装置では、パッチマークからの鏡面反射光と拡散反射光とを個々に検出することによってそのパッチマークの濃度を算出しており、更に、高濃度領域における鏡面反射光と拡散反射光との比に基づいて、拡散反射光の検出値を補正することも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２０２７１０号公報

ところが、上記公報のように高濃度領域における１種類の濃度のパッチマークによって補正係数を算出した場合、次のような迷光の影響等が除去できない場合がある。すなわち、担持体に光を照射する発光素子と上記鏡面反射光を検出する受光素子と上記拡散反射光を検出する受光素子とを樹脂部材に個々に差し込んで固定する構造の場合、発光素子及び受光素子の背面は開いていてそれらの後方（担持体と逆側）に光が漏れることがある。このようにして漏れたいわゆる迷光の一部がいずれかの受光素子に入射すると、担持体側からの入射光が０でも受光出力が発生する。このような場合には、受光素子の検出値は全体的にオフセットすることになり、１種類の濃度のパッチマークに対する鏡面反射光と拡散反射光との比に基づいて補正係数を算出しただけでは、迷光の影響を充分に排除することができない。また、この迷光成分は照射手段の発光光量にも依存するため、使用環境の変化、装置の経年変化等で発光光量が増加した場合、それによる誤差は増加してしまう。

そこで、本発明は、担持体に有彩色のパッチマークを形成してその鏡面反射光及び拡散反射光を検出する画像形成装置において、上記鏡面反射光及び拡散反射光の検出値から、迷光の影響等を除去して正確な濃度検出を可能にすることを目的としてなされた。

上記目的を達するためになされた本発明の画像形成装置は、複数色の現像剤を転写して画像を形成する画像形成手段と、該画像形成手段の画像形成動作に連動して回転する担持体と、上記画像形成手段を制御して、上記担持体に上記現像剤により濃度の異なる複数のパッチマークを形成するパッチマーク形成手段と、上記担持体に光を照射する照射手段と、該照射手段によって、上記担持体に向けて照射された光のうち、その担持体若しくは上記パッチマークに鏡面反射された光を検出する鏡面反射光検出手段と、上記照射手段によって、上記担持体に向けて照射された光のうち、その担持体若しくは上記パッチマークに拡散反射された光を検出する拡散反射光検出手段と、上記鏡面反射光検出手段の検出値と上記拡散反射光検出手段の検出値とのいずれか、または両方を補正する補正手段と、上記パッチマーク形成手段によって階調段階で１００％以上の高濃度領域における少なくとも２つ以上の異なる濃度にそれぞれ形成された２つ以上のパッチマークであって、かつ、少なくとも濃度が高い方の上記パッチマークが上記現像剤の転写を複数回重ねて行うことにより最上層に有彩色の現像剤が転写された上記２つ以上のパッチマークに対して、上記鏡面反射光検出手段による検出値と上記拡散反射光検出手段による検出値とが一致する上記補正手段の補正条件を決定する補正条件決定手段と、該補正条件決定手段による補正条件に基づいて上記補正手段によって補正された上記鏡面反射光検出手段による検出値と上記拡散反射光検出手段による検出値とに基づき、上記パッチマーク形成手段によって階調段階で１００％以下の濃度に形成されたパッチマークの濃度を算出する濃度算出手段と、を備え、上記補正条件決定手段は、上記２つ以上のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値の差分と、当該２つ以上のパッチマークに対する上記拡散反射光検出手段による検出値の差分とに基づき、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に上記各差分を一致させるために乗ずべき第１補正値を算出する第１算出手段と、該第１算出手段が算出した上記第１補正値による補正後の、上記２つ以上のパッチマークの少なくとも１つに対する上記鏡面反射光検出手段及び上記拡散反射光検出手段による各検出値に基づき、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に、他方の上記検出手段の検出値と一致させるために加算すべき第２補正値を算出する第２算出手段と、を備え、上記第１算出手段で算出した上記第１補正値と上記第２算出手段で算出した上記第２補正値を上記補正条件とし、上記画像形成手段は、上記濃度算出手段で算出した上記濃度に基づいて画像形成条件を決定し、画像を形成することを特徴としている。

このように構成された本発明の画像形成装置では、パッチマーク形成手段は、画像形成手段を制御して、担持体に現像剤により濃度の異なる複数のパッチマークを形成する。また、照射手段は上記担持体に光を照射し、その照射手段によって上記担持体に向けて照射された光のうち、その担持体若しくは上記パッチマークに鏡面反射された光を鏡面反射光検出手段検出が、拡散反射された光を拡散反射光検出手段が、それぞれ検出する。

また、上記パッチマーク形成手段は、階調段階で１００％以上の高濃度領域における少なくとも２つ以上の異なる濃度にそれぞれ形成された２つ以上のパッチマークであって、かつ、少なくとも濃度が高い方の上記パッチマークが上記現像剤の転写を複数回重ねて行うことにより最上層に有彩色の現像剤が転写された上記２つ以上のパッチマークも形成する。そして、補正条件決定手段は、上記鏡面反射光検出手段による検出値と上記拡散反射光検出手段による検出値とが、このような高濃度領域において形成された上記２つ以上のパッチマークにおいて一致するような補正条件を決定する。

すると、この補正条件に基づいて、補正手段は、上記鏡面反射光検出手段の検出値と上記拡散反射光検出手段の検出値とのいずれか、または両方を補正する。こうして、上記補正条件決定手段が決定した補正条件に基づいて上記補正手段によって補正された上記鏡面反射光検出手段及び上記拡散反射光検出手段による検出値に基づき、濃度算出手段は、上記パッチマーク形成手段によって階調段階で１００％以下の濃度に形成されたパッチマークの濃度を算出する。すると、上記画像形成手段は、上記濃度算出手段が算出した上記濃度に基づいて画像形成条件を決定し、画像を形成する。このため、本発明の画像形成装置では、濃度が適切に調整された画像を形成することができる。

このように、本発明では、高濃度領域において形成された上記２つ以上のパッチマークに対して、鏡面反射光検出手段及び拡散反射光検出手段の検出値が一致するような補正条件を用いて、鏡面反射光検出手段及び拡散反射光検出手段の検出値の少なくともいずれか一方を補正している。すなわち、上記高濃度領域では、パッチマークに照射された光は殆ど鏡面反射されず、パッチマークに拡散反射された光のみが検出されるため鏡面反射光検出手段及び拡散反射光検出手段の検出値は一致するはずである。

そこで、本発明では、上記２つ以上のパッチマークに対して、鏡面反射光検出手段及び拡散反射光検出手段の検出値が一致するように補正を行っているのである。しかも、本発明では、上記２つ以上のパッチマークを用いることにより、いずれか一方の反射光検出手段の検出値がオフセットしている場合にも良好に補正することができる。このため、本発明では、迷光等の影響を良好に除去することができ、延いては、低濃度のパッチマークに対しても正確な濃度を検出することができる。
しかも、本発明では、上記補正条件決定手段は、上記２つ以上のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値の差分と、当該２つ以上のパッチマークに対する上記拡散反射光検出手段による検出値の差分とに基づき、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に上記各差分を一致させるために乗ずべき第１補正値を算出する第１算出手段と、該第１算出手段が算出した上記第１補正値による補正後の、上記２つ以上のパッチマークの少なくとも１つに対する上記鏡面反射光検出手段及び上記拡散反射光検出手段による各検出値に基づき、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に、他方の上記検出手段の検出値と一致させるために加算すべき第２補正値を算出する第２算出手段と、を備え、上記第１算出手段で算出した上記第１補正値と上記第２算出手段で算出した上記第２補正値を上記補正条件としている。このため、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に乗ずべき第１補正値と、上記いずれかの検出値に加算すべき第２補正値とによって、その検出値を良好に補正することができる。

なお、本発明は以下の構成に限定されるものではないが、上記パッチマーク形成手段は、上記２つ以上のパッチマークを形成する場合、上記担持体に黒の現像剤を転写した上に、上記有彩色の現像剤を転写してもよい。この場合、黒の現像剤を転写した上に有彩色の現像剤を転写することにより、上記高濃度領域のパッチマークを容易に形成することができる。

そして、この場合更に、上記パッチマーク形成手段は、黒の現像剤を転写した上に上記有彩色の現像剤を転写した上記パッチマークが形成される位置の他にも、上記担持体に黒の現像剤のみを当該パッチマークと同様に転写した黒のパッチマークを形成し、上記黒のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値が、上記高濃度領域にあるか否かを判断する判断手段を、更に備え、上記判断手段によって、上記黒のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値が、上記高濃度領域にあると判断された場合に、上記補正条件決定手段が上記補正条件を決定してもよい。

黒の現像剤によるパッチマークは拡散反射がほとんど生じないため、鏡面反射光検出手段の出力のみで、そのパッチマークの濃度が上記高濃度領域に属するか否かを判断することができる。そして、上記黒のパッチマークに対する鏡面反射光検出手段による検出値が上記高濃度領域にある場合、その黒のパッチマークと同様に黒の現像剤が転写された上に有彩色の現像剤を転写して形成された上記パッチマークも、やはり上記高濃度領域にある。そこで、このように、上記黒のパッチマークに対する鏡面反射光検出手段による検出値が上記高濃度領域にあると判断手段によって判断された場合にのみ、補正条件決定手段が上記補正条件を決定すれば、一層正確な補正条件を決定することができる。

本発明が適用されたレーザプリンタの概略構成を表す側断面図である。 そのレーザプリンタの印刷濃度センサの概略構成を表す説明図である。 その印刷濃度センサの電気的構成を表す回路図である。 上記レーザプリンタの制御系の構成を表すブロック図である。 その制御系で実行される濃度補正処理を表すフローチャートである。 その処理におけるセンサ感度調整処理を詳細に表すフローチャートである。 その処理で形成されるパッチマークの構成を表す説明図である。 その処理によって解決しようとする課題を表す説明図である。 その処理の効果を表す説明図である。 上記パッチマークを高濃度に形成する効果を表す説明図である。 その効果を更に具体的に表す説明図である。 上記濃度補正処理における透過濃度算出用のルックアップテーブルを表す説明図である。 上記印刷濃度センサの電気的構成の変形例を表す回路図である。 その電気的構成に対応した制御系の構成を表すブロック図である。

次に、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、本発明を、コンピュータに接続されて使用されるいわゆるレーザプリンタに適用したものである。

１．レーザプリンタの外観構成
図１はレーザプリンタ１の概略構成を表す側断面図であり、このレーザプリンタ１は、図１の上側を重力方向上方側として設置され、通常、図１の右側を前側として使用される。そして、レーザプリンタ１の筐体３は略箱状（立方体状）に形成されており、この筐体３の上面側には、印刷を終えて筐体３から排出される紙やＯＨＰシート等の記録シート（被記録媒体に相当）が載置される排紙トレイ５が設けらている。

なお、本実施の形態では、筐体３の内側には、金属または樹脂等からなるフレーム部材（図示省略）が設けられており、後述するプロセスカートリッジ７０や定着ユニット８０等は、筐体３の内側に設けられたフレーム部材に着脱可能に組み付けられている。

また、排紙トレイ５は、後方側に向かうほど、筐体３の上面から下がるように傾斜した傾斜面５ａにて構成されており、この傾斜面５ａの後端側には、印刷が終了した記録シートが排出される排出部７が設けられている。

２．レーザプリンタの内部機械構成
画像形成部１０は記録シートに画像を形成する画像形成手段を構成するものであり、フィーダ部２０は、画像形成部１０に記録シートを供給するものであり、搬送機構３０は、画像形成部１０を構成する４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃとの対向部を通って記録シートを搬送する搬送手段である。

また、印刷濃度センサ９０は、後述する担持体の一例としての搬送ベルト３３の表面に形成されたパッチマークを検出するパッチマーク読み取り手段である。そして、画像形成部１０にて画像形成が終了した記録シートは、排出シュート（図示省略）にてその搬送方向が上方側に転向された後、排出部７から排紙トレイ５に排出される。

２．１．フィーダ部の構成
フィーダ部２０は、筐体３の最下部に収納された給紙トレイ２１、給紙トレイ２１の前端部上方に設けられて給紙トレイ２１に載置された記録シートを画像形成部１０に給紙する給紙ローラ２２、及び、給紙ローラ２２と対向する部位に配設されて記録シートに所定の搬送抵抗を与えることにより記録シートを１枚毎に分離する分離パッド２３等を有して構成されている。

そして、給紙トレイ２１に載置されている記録シートは、筐体３内の前方側にてＵターンするように転向され、筐体３内の略中央部に配設された画像形成部１０に搬送される。このため、給紙トレイ２１から画像形成部１０に至る記録シートの搬送経路のうち、略Ｕ字状に転向する部位には、略Ｕ字状に湾曲しながら画像形成部１０に搬送される記録シートに搬送力を与える搬送ローラ２４が配設されている。

なお、記録シートを挟んで搬送ローラ２４と対向する部位には、記録シートを搬送ローラ２４に押さえ付ける加圧ローラ２５が配設されており、この加圧ローラ２５は、コイルバネ２５ａ等の弾性手段にて搬送ローラ２４側に押圧されている。

２．２．搬送機構の構成
搬送機構３０は、画像形成部１０の作動と連動して回転する駆動ローラ３１、駆動ローラ３１と離隔した位置に回転可能に配設された従動ローラ３２、及び、駆動ローラ３１と従動ローラ３２との間に架設された搬送ベルト３３等から構成されている。そして、搬送ベルト３３が記録シートを載せた状態で回転することにより、給紙トレイ２１から搬送されてきた記録シートは、４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃに順次搬送される。また、搬送ベルト３３の下方には、搬送ベルト３３の表面に形成された後述のパッチマークを消去するためのベルトクリーナ３４が配設されている。

２．３．画像形成部の構成
画像形成部１０は、スキャナ部６０、プロセスカートリッジ７０及び定着器ユニット８０等を有して構成されている。また、本実施の形態に係る画像形成部１０はカラー印刷が可能な、いわゆるダイレクトタンデム方式のものである。本実施の形態では、記録シートの搬送方向上流側からブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色のトナー（現像剤）に対応した４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃが、記録シートの搬送方向に沿って直列に並んで配設されている。なお、４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃはトナーの色が異なるのみで、その他は同一である。以下、４つのプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃを総称してプロセスカートリッジ７０という。

スキャナ部６０は、筐体３内の上部に設けられて４つプロセスカートリッジ７０Ｋ、７０Ｙ、７０Ｍ、７０Ｃそれぞれに設けられた静電潜像担持体の一例としての感光体ドラム７１の表面に静電潜像を形成するものであり、具体的には、レーザ光源、ポリゴンミラー、ｆθレンズ、及び反射鏡等から構成されている。

プロセスカートリッジ７０は、スキャナ部６０の下方側において着脱可能に筐体３内に配設されている。そして、このプロセスカートリッジ７０は、感光体ドラム７１、帯電器７２、転写ローラ７３、及び、現像カートリッジ７４等から構成されている。

定着ユニット８０は、記録シートの搬送方向において感光体ドラム７１より下流側に配設されて記録シートに転写されたトナーを加熱溶融させて定着させるものである。具体的には、記録シートの印刷面側に配設されてトナーを加熱しながら記録シートに搬送力を付与する加熱ローラ８１、記録シートを挟んで加熱ローラ８１と反対側に配設されて記録シートを加熱ローラ８１側に押圧する加圧ローラ８２、等を有して構成されている。

そして、画像形成部１０においては、以下のようにして記録シートに画像が形成される。すなわち、感光体ドラム７１の表面は、その回転に伴って、帯電器７２により一様に正帯電された後、スキャナ部６０から照射されるレーザビームの高速走査により露光される。これにより、露光された箇所は露光されていない箇所より電位が下がり、感光体ドラム７１の表面のうち露光された箇所に記録シートに形成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。

次いで、現像カートリッジ７４に設けられた現像ローラ７４ａを回転させながら現像バイアスを現像ローラ７４ａに印加することにより、現像ローラ７４ａ上に担持され、かつ、正帯電されているトナーが、感光体ドラム７１に対向して接触するときに、感光体ドラム７１の表面上に形成されている静電潜像、つまり、一様に正帯電されている感光体ドラム７１の表面のうち、レーザビームによって露光され電位が下がっている露光部分に供給される。これにより、感光体ドラム７１の静電潜像は、可視像化され、感光体ドラム７１の表面には、反転現像によるトナー像が担持される。

その後、感光体ドラム７１の表面上に担持されたトナー像は、転写ローラ７３に印加される転写バイアスによって記録シートに転写される。そして、トナー像が転写された記録シートは定着ユニット８０に搬送されて加熱され、トナー像として転写されたトナーが記録シートに定着されて、画像形成（印刷）が完了する。

２．４．印刷濃度センサの構成
図２は印刷濃度センサ９０の概略構成を表す説明図である。図２に示すように、印刷濃度センサ９０は、赤外光を搬送ベルト３３に照射する照射手段の一例としてのＬＥＤからなる発光素子９３、発光素子９３から搬送ベルト３３に照射された赤外光の入射角と同一角度で鏡面反射される赤外光の光量（強さ）を検出する鏡面反射光検出手段の一例としての鏡面反射受光素子９１、及び、発光素子９３から搬送ベルト３３に照射された赤外光の入射角と異なる角度で反射する拡散反射光の光量（強さ）を検出する拡散反射光検出手段の一例としての拡散反射受光素子９２等から構成されている。また、これらの各素子９１〜９３は、樹脂部材９４に個々に差し込んで固定されており、各素子９１〜９３の背面は開いている。

なお、搬送ベルト３３は、トナーを転写させるための電気的特性を得るために、ベルト材料であるフィルム中にカーボンを分散させたものを使用している。このため、搬送ベルト３３の表面は黒色であり、赤外光を吸収して拡散反射が殆ど発生しないが、その表面は、高い光沢度で仕上げられているので、鏡面反射が多く発生する特性を有している。このため、搬送ベルト３３にパッチマークが形成されていない状態では、鏡面反射受光素子９１は強い赤外光を検出し、拡散反射受光素子９２は殆ど赤外光を検出しない。

図３は、印刷濃度センサ９０の電気的構成を表す回路図である。図３に示すように、発光素子９３への通電電流は、後述のＡＳＩＣ（application specific integrated circuit ）１００のＰＷＭポートから出力されるＰＷＭ信号に応じて制御される光量調整回路９５によって調整される。すなわち、光量調整回路９５は、上記ＰＷＭポートから出力されるＰＷＭ信号を平滑化する平滑化回路９５ａと、その平滑化後の電流に応じた駆動電流を発光素子９３へ通電するトランジスタ９５ｂとを備え、発光素子９３は上記ＰＷＭ信号のデューティー比に応じた光量で赤外光を搬送ベルト３３に照射する。

鏡面反射受光素子９１は、コレクタが直流電源Ｖ１に接続され、エミッタが固定抵抗器Ｒ１，可変抵抗器ＶＲ１を介して接地されたフォトトランジスタによって構成され、受光光量に応じた電流が通電される。このため、受光光量が増えるに従って固定抵抗器Ｒ１と可変抵抗器ＶＲ１による電圧降下が増加し、エミッタの電位が上昇する。この電位は、ＡＳＩＣ１００のアナログ入力端子Ａ／Ｄ１に入力されている。同様に、拡散反射受光素子９２は、コレクタが直流電源Ｖ１に接続され、エミッタが固定抵抗器Ｒ２，可変抵抗器ＶＲ２を介して接地されたフォトトランジスタによって構成され、受光光量に応じた電流が通電される。このため、受光光量が増えるに従って固定抵抗器Ｒ２と可変抵抗器ＶＲ２による電圧降下が増加し、エミッタの電位が上昇する。この電位は、ＡＳＩＣ１００のアナログ入力端子Ａ／Ｄ２に入力されている。

なお、鏡面反射受光素子９１，拡散反射受光素子９２の感度特性に応じて、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２が調整されており、アナログ入力端子Ａ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２への入力電圧は所定の範囲内となるようにされている。可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の代わりにデジタルポテンショメータを利用することにより、抵抗値をＡＳＩＣ１００によって直接変更できるようにしてもよい。

３．レーザプリンタの制御系の構成
次に、図４は、上記のように構成されたレーザプリンタ１の制御系の構成を表すブロック図である。図４に示すように、ＡＳＩＣ１００はＣＰＵ１１０，ＲＯＭ１２０，ＲＡＭ１３０を備えて各種演算を実行可能に構成され、更に、前述のアナログ入力端子Ａ／Ｄ１，Ａ／Ｄ２に入力された電圧をデジタル値に変換するＡＤ変換器（ＡＤＣ）１４０を備えている。なお、ＡＤ変換器１４０にてデジタル値に変換された上記各電圧（以下、鏡面反射受光素子９１，拡散反射受光素子９２の出力ともいう）はＣＰＵ１１０に入力され、ＣＰＵ１１０からは前述のＰＷＭ信号が光量調整回路９５に出力される。また、ＣＰＵ１１０には、この他、前述の現像バイアス等を制御する高圧制御部２１０、スキャナ部６０のレーザ光源等を制御する露光制御部２２０、外部のパーソナルコンピュータ等からデータ等が入力されるＰＣインタフェース（ＰＣＩ／Ｆ）２３０、給紙ローラ２２等の各部を駆動制御する駆動制御部２４０、筐体３の表面に設けられたパネル２５０、及び、その他の各種センサ２６０等が接続されている。

４．上記制御系における制御
次に、このＡＳＩＣ１００においてＲＯＭ１２０に記憶されたプログラムに基づいてＣＰＵ１１０が実行する制御について説明する。図５は、電源投入時などの周知の所定タイミングで、搬送ベルト３３にパッチマークを形成して行う濃度補正が指示されたときに実行される濃度補正処理を表すフローチャートである。

図５に示すように、濃度補正が指示されて処理が開始されると、先ず、Ｓ１にて（Ｓはステップを表す：以下同様）、次のようなセンサ感度調整処理が実行される。図６は、このセンサ感度調整処理を詳細に表すフローチャートである。

図６に示すように、この処理では、先ず、Ｓ１１にて、発光素子９３を消灯した状態における鏡面反射受光素子９１，拡散反射受光素子９２の出力（センサ暗レベル）が測定される。続くＳ１２では、搬送ベルト３３の下地からの反射光が所定範囲になるように、発光素子９３の光量が調整され、Ｓ１３にて、搬送ベルト３３の下地が測定される。このＳ１３の処理では、搬送ベルト３３を回転させながら搬送ベルト３３の複数の箇所からの鏡面反射光，拡散反射光が測定され、続くＳ１４では、その測定結果に基づき、異常値が測定されなかったか否かの下地エラー判定がなされる。例えば、Ｓ１３の下地測定で異常値が測定された場合は、搬送ベルト３３に汚れや傷があるものとしてＳ１４にてエラーを判定することができる。

続くＳ１５では、Ｓ１４にてエラーが判定されなかったか否かが判断され、エラーがない場合は（Ｓ１５：Ｙ）、処理はパッチマーク形成手段の一例としてのＳ１７へ移行して、パッチマークの印刷がなされる。

ここで、Ｓ１７では、図７に例示するように４種類のパッチマークが、Ｓ１３にて下地が測定された位置の搬送ベルト３３に印刷される。すなわち、ブラック（Ｋ）のトナーＴのみを階調段階で１００％の濃度で転写したパッチマーク（以下、Ｐ０パッチという）と、ブラック（Ｋ）のトナーＴを階調段階で１００％の濃度で転写した上にマゼンタ（Ｍ）のトナーＴを階調段階で１００％の濃度で転写したパッチマーク（以下、Ｐ１パッチという）と、ブラック（Ｋ）のトナーＴを階調段階で１００％の濃度で転写した上にマゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナーＴをそれぞれ階調段階で１００％の濃度で順次転写したパッチマーク（以下、Ｐ２パッチという）と、ブラック（Ｋ）のトナーＴを階調段階で１００％の濃度で転写した上にイエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ）のトナーＴをそれぞれ階調段階で１００％の濃度で順次転写したパッチマーク（以下、Ｐ３パッチという）と、が形成（印刷）される。

図６へ戻って、続くＳ１８では、Ｓ１７にて印刷されたパッチマークに対する測定がなされる。すなわち、搬送ベルト３３を回転させることにより各パッチマークを印刷濃度センサ９０の対向位置へ移動させ、発光素子９３をＳ１２で調整された光量で発光させながら鏡面反射受光素子９１，拡散反射受光素子９２の出力を読み込む処理がなされる。そして、更に続くＳ１９では、前述のＰ０パッチが正常であるか否かが判断される。すなわち、ブラック（Ｋ）のトナーＴが階調段階で１００％の濃度で正常に転写された場合、拡散反射光も鏡面反射光も殆ど検出されなくなる。そこで、Ｓ１９では、鏡面反射受光素子９１の出力が所定値（例えば、搬送ベルト３３の下地に対する出力の２０％）以下となっているか否かに応じて、Ｐ０パッチが正常であるか否かが判断されるのである。

そして、Ｐ０パッチが正常な場合は（Ｓ１９：Ｙ）、補正条件決定手段の一例としてのＳ２１にて次のように補正パラメータが算出された後、このセンサ感度調整処理（Ｓ１）が終了して処理は図５のＳ３へ移行する。また、Ｐ０パッチが正常でない場合（Ｓ１９：Ｎ）、及び、前述のＳ１５にてエラーありと判断された場合は（Ｓ１５：Ｎ）、エラーを記憶するなどの周知のエラー処理がＳ２２にて実行された後、処理は図５のＳ３へ移行する。

ここで、Ｓ２１における補正パラメータの算出処理について、詳細に説明する。迷光等のない理想状態では、マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ）等の有彩色のトナーにてパッチマークを形成すると、鏡面反射受光素子９１，拡散反射受光素子９２の出力Ｖｓｐ，Ｖｄｆは図８（Ａ）に例示するように変化する。

すなわち、パッチマークからの鏡面反射光はトナー付着量が増加するに従って反比例するように減少するが、拡散反射光は直線的に増加する。このため、出力Ｖｄｆはパッチマークからの拡散反射光の光量のみに対応しているのでトナー付着量が増加するに従って増加する。これに対して、出力Ｖｓｐはパッチマークからの拡散反射光と鏡面反射光とを総合した光量に対応するので、図８（Ａ）に例示するようにトナー付着量が増加すると一旦減少した後に増加する。そして、パッチマークからの鏡面反射光（正確にはパッチマークを透過して搬送ベルト３３に鏡面反射された赤外光）が無視できるような高濃度領域（図８（Ａ）の例ではトナー付着量０．６ｇ／ｃｍ² 以上）では、Ｖｓｐ＝Ｖｄｆとなる。また、この場合、各種濃度の領域ではＶｓｐ−Ｖｄｆに基づいてトナー付着量を算出することができる。

ところが、前述のように鏡面反射受光素子９１，拡散反射受光素子９２，発光素子９３は樹脂部材９４に個々に差し込んで固定されており、各素子９１〜９３の背面は開いている。このため、それらの後方（搬送ベルト３３と逆側）に、図２に破線の矢印で例示するように光が漏れることがある。このようにして漏れたいわゆる迷光の一部がいずれかの受光素子９１または９２に入射すると、搬送ベルト３３側からの入射光が０でも受光素子９１または９２の出力が発生する。このような場合には、例えば図８（Ｂ）に例示するＶｓｐ’，Ｖｄｆ’のように、出力Ｖｓｐ’とＶｄｆ’とが互いにオフセットすることになり、トナー付着量を正確に算出することができない。かといって、各素子９１〜９３の背面が覆われるような樹脂部材を使用することは、印刷濃度センサ９０の組立性が悪化する問題がある。

また、前述の特許文献１（特開２００３−２０２７１０号公報）のように１種類の濃度のパッチマークに対する鏡面反射光と拡散反射光との比に基づいて補正係数を算出しただけでは、上記オフセット量を補正することができず、迷光の影響を充分に排除することができない。例えば、図８（Ｃ）に例示するように、トナー付着量１ｇ／ｃｍ² におけるＶｓｐ’，Ｖｄｆ’が一致するように補正係数Ｇｄｆを求めても、Ｖｓｐ’−（Ｖｄｆ’×Ｇｄｆ）は理想状態のＶｓｐ−Ｖｄｆとは大きく波形が異なり、トナー付着量を正確に算出することができない。

そこで、Ｓ２１では、上記高濃度領域に属するＰ１パッチ，Ｐ２パッチに対する出力Ｖｓｐ（出力Ｖｓｐ’１，Ｖｓｐ’２という）と、出力Ｖｄｆ（出力Ｖｄｆ’１，Ｖｄｆ’２という）とが一致するように、次のように補正パラメータが算出される。すなわち、（Ｖｓｐ’１−Ｖｓｐ’２）／（Ｖｄｆ’１−Ｖｄｆ’２）なる式により第１補正値としてのＧｄｆが算出され（第１算出手段に相当する処理）、Ｖｓｐ’２−Ｖｄｆ’２×Ｇｄｆなる式により第２補正値としてのｏｆｆｓｅｔが算出される（第２算出手段に相当する処理）。このＧｄｆ，ｏｆｆｓｅｔを用いてＶｄｆ’をＶｄｆ’×Ｇｄｆ＋ｏｆｆｓｅｔと補正することにより、図９（Ａ）に例示するように、その補正後のＶｄｆ’（すなわちＶｄｆ’×Ｇｄｆ＋ｏｆｆｓｅｔ）を高濃度領域においてＶｓｐ’と良好に一致させることができる。

このため、図９（Ｂ）に例示するように、補正後の両出力の差としての（Ｖｓｐ’）−（Ｖｄｆ’×Ｇｄｆ＋ｏｆｆｓｅｔ）は、前述の理想状態におけるＶｓｐ−Ｖｄｆと良好に一致し、トナー付着量を正確に算出することが可能となる。

但し、このような補正パラメータＧｄｆ，ｏｆｆｓｅｔの算出は、Ｐ１パッチ，Ｐ２パッチが上記高濃度領域に形成されていることが前提となる。すなわち、図１０（Ａ）に例示するように、Ｐ１パッチ，Ｐ２パッチが高濃度領域に形成されている場合は、各パッチに対するＶｓｐ，Ｖｄｆを一致させるべく上記補正パラメータを算出することは有効である。ところが、図１０（Ｂ）にＰ１’，Ｐ２’として例示するように、例えばＰ１パッチ（Ｐ１’）が高濃度領域に形成されていない場合に、各パッチに対するＶｓｐ，Ｖｄｆを一致させるような補正パラメータを算出してしまうと、トナー付着量を正確に算出するのが困難になる。

そこで、本実施の形態では、図１０（Ｃ）に例示するように、Ｐ０パッチに対するＶｓｐが所定値以下となっている場合にのみ（Ｓ１９：Ｙ）、Ｐ１パッチ，Ｐ２パッチに対するＶｓｐ，Ｖｄｆを一致させるような補正パラメータを算出している（Ｓ２１）。このため、例えば図１１に例示するように、出力Ｖｓｐ’のみが迷光等の影響（外部から侵入したいわゆる外光の影響が含まれる場合もある）で高い値にオフセットしているような場合にも、良好に補正を行ってトナー付着量を正確に算出することができる。

なお、前述のＳ１９では、搬送ベルト３３の下地に対する出力Ｖｓｐ（図８〜図１１の例では２．５Ｖ）の２０％（０．５Ｖ）以下ならばＰ０パッチが正常と判断したが、（Ｖｓｐ＿ｐ０−Ｖｓｐ＿ｄｒｋ）／（Ｖｓｐ＿ｂｅｌｔ−Ｖｓｐ＿ｄｒｋ）が１０％以下のときにＰ０パッチが正常と判断してもよい。但し、上記式において、Ｖｓｐ＿ｐ０はＰ０パッチに対する出力Ｖｓｐを、Ｖｓｐ＿ｄｒｋは発光素子９３消灯時の出力Ｖｓｐを、Ｖｓｐ＿ｂｅｌｔは搬送ベルト３３の下地に対する出力Ｖｓｐを、それぞれ表す。また、上記１０％，２０％の数値は、レーザプリンタ１の特性等に応じて適宜変更してもよい。

図５へ戻って、Ｓ１に続くＳ３では、Ｓ１によるセンサ感度調整処理が成功したか否かが判断される。エラーが発生するなどしてセンサ感度調整処理が失敗した場合は（Ｓ３：Ｎ）、パネル２５０にエラー表示を行うなどの周知の処理が実行された後、処理はそのまま終了し、センサ感度調整処理が成功した場合は（Ｓ３：Ｙ）、処理はＳ４へ移行する。Ｓ４では、搬送ベルト３３の下地が複数箇所に渡って測定され、続くＳ５では、濃度調整用の周知のパッチマークが、Ｓ４にて下地が測定された位置の搬送ベルト３３に印刷される。続いて、Ｓ６にて、前述のＳ１８と同様にパッチマークの測定がなされた後、Ｓ８にてエラーの有無が判断される。エラーがあった場合は（Ｓ８：Ｎ）、処理はそのまま終了し、エラーがなかった場合は（Ｓ８：Ｙ）、補正手段及び濃度算出手段の一例としてのＳ９にて画像形成条件が調整されて処理が終了する。

次に、このＳ９の処理について詳細に説明する。あるパッチマーク（ｎ）に対する測定結果（出力Ｖｓｐ，Ｖｄｆ）の平均値をＶｓｐ＿ｐａｔ＿ａｖｅ（ｎ），Ｖｄｆ＿ｐａｔ＿ａｖｅ（ｎ）、発光素子９３消灯時のＶｓｐ，Ｖｄｆの測定結果の平均値（暗レベル分）をＶｓｐ＿ｄｒｋ＿ａｖｅ，Ｖｄｆ＿ｄｒｋ＿ａｖｅ、そのパッチマーク（ｎ）の形成位置に対する下地の測定結果の平均値をＶｓｐ＿ｂｅｌｔ＿ａｖｅ（ｎ），Ｖｄｆ＿ｂｅｌｔ＿ａｖｅ（ｎ）、とする。そして、各測定結果から暗レベル分を引くことにより、Ｖｓｐ＿ｂｅｌｔ＿ａｖｅ（ｎ）−Ｖｓｐ＿ｄｒｋ＿ａｖｅをＶｓｐ＿ｂｅｌｔ（ｎ）、Ｖｄｆ＿ｂｅｌｔ＿ａｖｅ（ｎ）−Ｖｄｆ＿ｄｒｋ＿ａｖｅをＶｄｆ＿ｂｅｌｔ（ｎ）、Ｖｓｐ＿ｐａｔ＿ａｖｅ（ｎ）−Ｖｓｐ＿ｄｒｋ＿ａｖｅをＶｓｐ＿ｐａｔ（ｎ）、Ｖｄｆ＿ｐａｔ＿ａｖｅ（ｎ）−Ｖｄｆ＿ｄｒｋ＿ａｖｅをＶｄｆ＿ｐａｔ（ｎ）と置き換える。更に、搬送ベルト３３及びパッチマークのそれぞれに対して、前述の補正用パラメータを用いたＶｓｐとＶｄｆとの差Ｖ＿ｂｅｌｔ（ｎ），Ｖ＿ｐａｔ（ｎ）を次式により算出する（補正手段の一例に相当する処理）。

Ｖｓｐ＿ｂｅｌｔ（ｎ）−Ｖｄｆ＿ｂｅｌｔ（ｎ）ｘＧｄｆ−ｏｆｆｓｅｔ
⇒Ｖ＿ｂｅｌｔ（ｎ）
Ｖｓｐ＿ｐａｔ（ｎ）−Ｖｄｆ＿ｐａｔ（ｎ）ｘＧｄｆ−ｏｆｆｓｅｔ
⇒Ｖ＿ｐａｔ（ｎ）
こうして得られたＶ＿ｂｅｌｔ（ｎ），Ｖ＿ｐａｔ（ｎ）の比（Ｖ＿ｐａｔ（ｎ）／Ｖ＿ｂｅｌｔ（ｎ））を算出することによって下地比率Ｒｔ＿を求め、その下地比率Ｒｔ＿に対応する透過濃度を図１２のルックアップテーブルから読み出すことで、パッチマーク（ｎ）の透過濃度を求めることができる（濃度算出手段の一例に相当する処理）。なお、下地比率Ｒｔ＿に対応する透過濃度は、図１２に例示するように、色毎に異なる曲線を示している。Ｓ９では、このようにして算出された各パッチマークの透過濃度に基づき、目標濃度となるような画像形成条件（例えば、画像形成部１０における各種バイアス値等）が調整される。

本実施の形態では、前述のように、補正パラメータＧｄｆ，ｏｆｆｓｅｔによって出力Ｖｓｐ，Ｖｄｆから迷光等の影響を良好に排除することができるので、Ｓ９における画像形成条件の調整を適切に行って、良好な画像を形成することができる。また、上記のように搬送ベルト３３に対する測定結果との比（下地比率）から透過濃度を算出することにより、部品のバラツキ，組立のバラツキ等の影響を排除することもできる。

５．本発明の他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態になんら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で種々の形態で実施することができる。例えば、上記実施の形態では、補正パラメータＧｄｆ，ｏｆｆｓｅｔをソフトウェアによる計算処理に反映させているが、回路特性の設定に反映させてもよい。図１３はそのような実施の形態に対応した印刷濃度センサ９０の電気的構成を表す回路図であり、図１４は、その電気的構成に対応した制御系の構成を表すブロック図である。

図１３，図１４に示すように、本実施の形態では、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２の代わりにデジタルポテンショメータＤＰ１，ＤＰ２を利用し、拡散反射受光素子９２の出力をレベルシフト回路９７を介してアナログ入力端子Ａ／Ｄ２に入力した点において上記実施の形態と異なる。なお、デジタルポテンショメータＤＰ１，ＤＰ２は、ＡＳＩＣ１００から出力されるシリアル通信信号（ＳＣＫ１，ＳＤＯ１またはＳＣＫ２，ＳＤＯ２）によって抵抗値が調整される。また、レベルシフト回路９７は、ＡＳＩＣ１００のＰＷＭ＿ＬＶポートから出力されるＰＷＭ信号に応じて拡散反射受光素子９２の出力に所定電圧を加算または減算するものである。なお、図１３では、光量調整回路９５にＰＷＭ信号を出力するポートを、上記ＰＷＭ＿ＬＶポートと区別するためにＰＷＭ＿ＬＥＤとした。

このように構成された本実施の形態では、デジタルポテンショメータＤＰ１，ＤＰ２の抵抗値を補正パラメータＧｄｆに応じて設定し、レベルシフト回路９７により加算または減算される電圧を補正パラメータｏｆｆｓｅｔに応じて設定することで、上記迷光等の影響を排除することができる。なお、この場合、デジタルポテンショメータＤＰ１，ＤＰ２及びレベルシフト回路９７が補正手段に相当する。

また、上記実施の形態では、ブラック（Ｋ）のトナーを１００％の濃度で転写した上にマゼンタ（Ｍ）等の有彩色のトナーを転写してパッチマークを形成しているが、有彩色のトナーのみによってパッチマークを形成してもよい。但し、ブラックのトナーを転写した上に有彩色のトナーを転写すると、上記高濃度領域のパッチマークを容易に形成することができる。しかも、上記実施の形態では、ブラックのパッチマーク（Ｐ０パッチ）が上記高濃度領域にあることを条件に（Ｓ１９：Ｙ）、補正パラメータを算出しているので（Ｓ２１）、その補正パラメータを一層正確に算出することができる。

更に、上記実施の形態では、Ｐ１パッチとＰ２パッチとを利用して補正パラメータＧｄｆ，ｏｆｆｓｅｔを算出しているが、Ｐ２パッチとＰ３パッチとを利用してもよく、３つ以上のパッチに対する検出値を直線近似して補正用パラメータを算出してもよい。また、出力Ｖｄｆにかける係数Ｇｄｆの代わりに、出力Ｖｓｐにかける係数Ｇｓｐを算出してもよく、Ｖｄｆ，Ｖｓｐの双方にそれぞれ係数をかけてもよい。更に、Ｐ０パッチとＰ１パッチ〜Ｐ３パッチのいずれかとを利用して補正パラメータを算出してもよい。迷光等の影響は、Ｐ０パッチに対する検出値（出力Ｖｓｐ等）にも反映されるので、例えばＰ０パッチとＰ３パッチとによっても上記と同様に補正パラメータを算出することができる。なお、前述のＳ１９における判断基準（例えば、搬送ベルト３３の下地に対する出力の２０％）は、このような迷光等の影響によって否定判断がなされてしまわないように考慮して設定されている。

また更に、上記実施の形態では、ダイレクトタンデム方式のカラーレーザプリンタに適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば４サイクル方式による電子写真画像形成装置に適用してもよい。また、上記実施の形態では、搬送ベルト３３にパッチマークを形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、画像形成部１０の作動と連動して回転する担持体（例えば、中間転写体や感光体ドラム等）にパッチマークを形成してもよい。

１…レーザプリンタ １０…画像形成部 ３３…搬送ベルト
６０…スキャナ部 ７０…プロセスカートリッジ ７１…感光体ドラム
７４ａ…現像ローラ ９０…印刷濃度センサ ９１…鏡面反射受光素子
９２…拡散反射受光素子 ９３…発光素子 １００…ＡＳＩＣ
９７…レベルシフト回路 ＤＰ１，ＤＰ２…デジタルポテンショメータ
ＶＲ１，ＶＲ２…可変抵抗器 Ｒ１，Ｒ２…固定抵抗器

Claims (3)

1. 複数色の現像剤を転写して画像を形成する画像形成手段と、
   該画像形成手段の画像形成動作に連動して回転する担持体と、
   上記画像形成手段を制御して、上記担持体に上記現像剤により濃度の異なる複数のパッチマークを形成するパッチマーク形成手段と、
   上記担持体に光を照射する照射手段と、
   該照射手段によって、上記担持体に向けて照射された光のうち、その担持体若しくは上記パッチマークに鏡面反射された光を検出する鏡面反射光検出手段と、
   上記照射手段によって、上記担持体に向けて照射された光のうち、その担持体若しくは上記パッチマークに拡散反射された光を検出する拡散反射光検出手段と、
   上記鏡面反射光検出手段の検出値と上記拡散反射光検出手段の検出値とのいずれか、または両方を補正する補正手段と、
   上記パッチマーク形成手段によって階調段階で１００％以上の高濃度領域における少なくとも２つ以上の異なる濃度にそれぞれ形成された２つ以上のパッチマークであって、かつ、少なくとも濃度が高い方の上記パッチマークが上記現像剤の転写を複数回重ねて行うことにより最上層に有彩色の現像剤が転写された上記２つ以上のパッチマークに対して、上記鏡面反射光検出手段による検出値と上記拡散反射光検出手段による検出値とが一致する上記補正手段の補正条件を決定する補正条件決定手段と、
   該補正条件決定手段による補正条件に基づいて上記補正手段によって補正された上記鏡面反射光検出手段による検出値と上記拡散反射光検出手段による検出値とに基づき、上記パッチマーク形成手段によって階調段階で１００％以下の濃度に形成されたパッチマークの濃度を算出する濃度算出手段と、
   を備え、
   上記補正条件決定手段は、
   上記２つ以上のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値の差分と、当該２つ以上のパッチマークに対する上記拡散反射光検出手段による検出値の差分とに基づき、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に上記各差分を一致させるために乗ずべき第１補正値を算出する第１算出手段と、
   該第１算出手段が算出した上記第１補正値による補正後の、上記２つ以上のパッチマークの少なくとも１つに対する上記鏡面反射光検出手段及び上記拡散反射光検出手段による各検出値に基づき、上記鏡面反射光検出手段または上記拡散反射光検出手段の検出値に、他方の上記検出手段の検出値と一致させるために加算すべき第２補正値を算出する第２算出手段と、
   を備え、
   上記第１算出手段で算出した上記第１補正値と上記第２算出手段で算出した上記第２補正値を上記補正条件とし、
   上記画像形成手段は、上記濃度算出手段で算出した上記濃度に基づいて画像形成条件を決定し、画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 上記パッチマーク形成手段は、上記２つ以上のパッチマークを形成する場合、上記担持体に黒の現像剤を転写した上に、上記有彩色の現像剤を転写することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 上記パッチマーク形成手段は、黒の現像剤を転写した上に上記有彩色の現像剤を転写した上記パッチマークが形成される位置の他にも、上記担持体に黒の現像剤のみを当該パッチマークと同様に転写した黒のパッチマークを形成し、
   上記黒のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値が、上記高濃度領域にあるか否かを判断する判断手段を、
   更に備え、
   上記判断手段によって、上記黒のパッチマークに対する上記鏡面反射光検出手段による検出値が、上記高濃度領域にあると判断された場合に、上記補正条件決定手段が上記補正条件を決定すること、
   を特徴とする請求項２記載の画像形成装置。