JP5252995B2

JP5252995B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5252995B2
Application number: JP2008138782A
Authority: JP
Inventors: 政秀平井; 益朗斎藤; 和弘船谷; 浩行関; 達也衣川; 靖貴八木
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Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2013-07-31
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Description

本発明は、電子写真方式によって画像形成を行う複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

近年、電子写真方式を用いた画像形成装置の高速化、高画質化が進められている。特に、カラー画像形成装置では、正確な色再現性や色味安定性が要求されるため、自動で画像濃度を制御する機能を有していることが一般的となっている。

画像濃度制御では、一般に、像担持体上に、作像条件を変えながら形成された複数の試験用トナー像（パッチ）を画像形成装置内に配備した画像濃度検知器で検知し、それをトナー付着量に換算し、その換算結果を基に最適な作像条件が決定される。

また、複数種類の作像条件に対してそれぞれの最適値を求めるため、複数種類の画像濃度制御を実行することも一般的に行われている。ここで、作像条件の種類としては、帯電電圧、露光強度及び現像電圧等の条件や、ハーフトーン画像を形成する際のホスト側からの入力信号を出力画像データへ変換する際のルックアップテーブル設定等がある。使用する環境の変化や各種消耗品の使用履歴などにより色味は変動するため、常に色味を安定させるために、定期的にこの画像濃度制御を実行する必要がある。

光学式画像濃度検知器における検知原理は、発光素子から照射された光に対するパッチや像担持体自体からの反射光を受光素子で取得し、その結果を基に、当該パッチのトナー付着量を演算するというものである。実際のトナー付着量への換算は、像担持体上にトナーが付着していない時の受光素子の出力と像担持体上にトナーが付着している時の受光素子の出力関係を基に実行される。

像担持体表面の反射率は、像担持体の位置によって異なる。よって、精度よくトナー付着量を演算するためには、像担持体上の同一の位置で、トナーの有り無しの出力を取得する必要がある。そこで、一般的には、トナーが付着していない時の受光素子の下地出力ＶＢを特定の位置で取得した後、像担持体を少なくとも１周させ、同一の位置にパッチを作成して、受光素子のパッチ出力ＶＰを取得する。このように、下地出力ＶＢは、像担持体の下地からの反射光に対応し、パッチ出力ＶＰはパッチからの反射光に対応している。なお、像担持体における同一の位置を特定するには、像担持体の周長を知る必要がある。なぜなら、像担持体上の特定位置が一周するのに要する時間は、周長を像担持体の周速度（プロセススピード）で除算すれば得られるからである。

しかし、像担持体の周長は、部品のバラツキ、画像形成装置の雰囲気環境などにより変化してしまう。即ち、周長を固定値として取り扱えば、位置の特定に誤差が生じてしまう。そこで、像担持体の周長に関わる情報を動的に測定する必要がある。

特許文献１によれば、中間転写方式を採用している画像形成装置において、中間転写体の表面にマークを貼り、そのマークからの反射光を光学式センサで受光することにより像担持体の周長を測定する手法が提案されている。当該マークは、中間転写体の像形成に使用される像形成面ではなく、長手方向の端部に設置される。

また、特許文献２によれば、直接転写方式を採用する画像形成装置において、静電吸着ベルトの周長を測定する手法が提案されている。具体的には、特許文献２に記載の手法は、光学式画像濃度検知器の直下にパッチを形成し、対象とする静電吸着ベルトの周長を測定している。
特開平１０−２８８８８０号公報特開２００６−１５０６２号公報

しかしながら、従来技術においては以下に記載する問題がある。例えば、特許文献１に記載の中間転写方式を採用する画像形成装置では、マークの設定位置まで中間転写体を回転させ、そこからさらに１周回転させる必要がある。即ち、周長測定を開始したときに、光学式センサのすぐそばにマークが位置しているとは限らないからである。最悪のケースでは、中間転写体を約２周させないと、周長を検知できないことになろう。周長測定に時間が費やせば、画像形成を実行できない期間（いわゆるダウンタイム）も長くなるため、ユーザビリティーに欠けるであろう。

さらに、上述したように、中間転写体の周長を測定するための光学検知用のマーク及び光学式センサを設けなければならないため、コスト高を招くという問題もあった。

また、特許文献２に記載の画像形成装置では、周長測定用のパッチを形成するので、形成しない場合に比べて、トナーを多く使用してしまうという問題があった。ユーザの立場からすれば、できるだけトナーを節約することが望ましい。また、場合によっては、クリーニングに時間を多く要するなどの問題も想定される。

更に、たとえばジャム復帰後の起動開始直後等において、像担持体の走行が安定していない場合がある。この場合、特許文献１の像担持体の周長を測定方式においては、周長検知マークと受光素子の位置関係がずれてしまい、周回ごとに受光光量がばらつき、ベルト走行が安定するまで反射光の正確な受光光量が得られず誤った周長情報を検知してしまう場合がある。また、その他の要因でも、誤った像担持体の周長情報を検知してしまう恐れがあり、その誤った像担持体の周長情報で画像濃度制御などを行なってしまうと、正確な画像濃度制御結果を得ることができないという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであり、周長検知に要する時間を短縮し、且つトナー使用量をできるだけ少なくし周長にかかる測定を行い、更に、誤った周長情報を検知結果とすることを回避する画像形成装置を提供する。

かかる課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、像形成に使用される回転体と、前記回転体からの光を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置であって、前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第１波形データを取得する第１取得手段と、前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第２波形データであって、少なくとも前記第１波形データの一部を含む第２波形データを取得する第２取得手段と、前記取得された第１波形データ及び第２波形データのマッチングに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求める演算手段と、前記第１取得手段及び第２取得手段の各々により取得された前記第１波形データと前記第２波形データとがマッチングした場合の評価値とマッチングしない場合の評価値との差分或いは比率に基づき、求められた前記周長に関わる情報を用いるか否かを判定する判定手段とを有し、前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記回転体の周長に関わる情報を求め直すことを特徴とする。

本発明は、例えは、周長検知に要する時間を短縮し、且つトナー使用量をできるだけ少なくし周長にかかる測定を行い、更に、誤った周長情報を検知結果とすることを回避する画像形成装置を提供できる。

以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念及び下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

＜第１の実施形態＞
まず、図１乃至図１５を参照して、第１の実施形態について説明する。本実施形態は、カラー画像形成装置に本発明を適用した事例である。なお、本発明は、モノクロ画像形成装置にも適用できる。画像形成装置は、例えば、印刷装置、プリンタ、複写機、複合機、ファクシミリである。また、ここでは、一例として、中間転写方式について説明する。中間転写方式は、トナー画像をドラム状の像担持体に形成し、そのトナー像を中間転写体（中間転写ベルト）へ一次転写し、トナー像を中間転写体から記録材に二次転写する方式のことである。なお、記録材は、例えば、転写材、記録媒体、用紙、シート、転写紙と呼ばれることもある。

［画像形成装置システム］
図１は、第１の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略断面図である。ここでは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）トナーに対応した４つの画像形成ステーションが設けられている。各画像形成ステーションの構成は、説明の便宜上、現像剤（トナー）の色を除いて共通であるものとする。

プロセスカートリッジ３２は、感光ドラム２、帯電器３、露光器４、現像器５及びクリーニングブレード６を備えている。これらプロセスカートリッジ（画像形成ステーション）３２で形成したそれぞれ色の異なるトナー像が、一次転写ローラ１４によって中間転写ベルト３１上に順次に一次転写される。中間転写ベルト３１は、像形成に使用される回転体の一例である。中間転写ベルト３１上に形成された多色画像は、記録材Ｓ上に二次転写ローラ３５によって二次転写される。記録材Ｓは、給紙ユニット１５から搬送されてくる。その後、定着器１８が記録材Ｓ上に多色画像を定着させる。なお、中間転写ベルト３１に残存しているトナーは、クリーナ３３によって回収される。

感光ドラム２は、繰り返し使用される回転ドラム型の電子写真感光体であり、予め決められた周速度（プロセススピード）をもって回転駆動される。プロセススピードは、例えば、１８０ｍｍ／ｓｅｃである。感光ドラム２は、一次帯電器３の一次帯電ローラにより予め決められた極性・電位に一様に帯電処理される。露光器４は、例えば、レーザダイオード、ポリゴンスキャナ、レンズ群、等を備え、感光ドラム２を画像露光する。これにより、感光ドラム２には、静電潜像が形成される。

次いで、現像器５により、像担持体に形成された静電潜像へトナーを付着させるための現像処理が行われる。現像器５の現像ローラは感光ドラム２に対して順方向に回転しながら、感光ドラム２に対して接触するように配設されている。

中間転写ベルト３１は、各感光ドラム２と接触しながら、感光ドラム２とほぼ同じ周速度をもって、駆動ローラ８の作用で回転駆動する。また、中間転写ベルト３１は、例えば、１０Ｅ８〜１０Ｅ１２Ωｃｍの体積固有抵抗率を持たせた厚さ５０〜１５０μｍ程度の無端のフィルム状部材で構成される。中間転写ベルト３１の像形成に使用される像形成面（以下、表面と称する。）は、例えば、黒色で反射率が比較的に大きいとする。中間転写ベルト３１は、ベルト製造時の公差（理想寸法値に対して±１．０ｍｍ程度）や、使用環境の温度・湿度による変動（１５℃１０％環境〜３０℃８０％環境で約５ｍｍ程度変動する）で伸び縮みする。しかし、テンションローラ１０により張架されている為、中間転写ベルト３１は、周長が変動したとしても、正常に回転移動出来る。

一次転写ローラ１４は、例えば、１０Ｅ７〜１０Ｅ９Ωに抵抗調整されたソリッドゴムローラである。なお、一次転写後に感光ドラム２上に残留する残トナーは、クリーニングブレード６によって除去回収される。

給紙ユニット１５から給紙された記録材Ｓは、予め決められたタイミングにて駆動回転するレジストローラ対１７によって、中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５のニップ部に向けて給送される。続いて、二次転写ローラ３５に印加した高圧による静電気の作用で、中間転写ベルト３１上のトナー画像が記録材Ｓに転写される。

［画像形成装置の制御構成］
図２は、第１の実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に格納された各種制御プログラムに基づいてＲＡＭ１０３を作業領域に用い画像形成装置の各部を制御する。ＲＯＭ１０２には、各種制御プログラム、各種データ、テーブルなどが格納されている。ＲＡＭ１０３にはプログラムロード領域、ＣＰＵ１０１の作業領域、各種データの格納領域などが確保される。なお、図２中のＣＰＵ１０１には、特に特徴的機能として、周長測定部１１１及び濃度制御部１１２が含まれている。

駆動制御部１０８は、ＣＰＵ１０１からの命令にしたがって、感光ドラム２、帯電器３、露光器４、現像器５、中間転写ベルト３１を駆動するためのモータや、帯電バイアスや現像バイアスなどを制御する。

不揮発メモリ１０９は、画像濃度制御実行時の光量設定データや中間転写ベルト３１の周長の情報など、各種データを保存する記憶装置である。後述の予め測定された周長の情報や、その測定時の環境情報などもかかる不揮発メモリ１０９に記憶される。

周長測定部１１１は、光学センサ１０４により中間転写ベルト３１から取得されたデータに基づいて、中間転写ベルト３１の周長を測定する。周長測定部１１１は、回転体の実周長に関わる情報を求める上での演算手段の一例である。ここで、実周長に関わる情報とは、回転体が回転している中で、ある時間のある位置と同一の位置をある時間後に特定／検出する上で必要となってくる、何かしらの原因で変動する回転体の周長を把握する為の情報を意味する。例えば、回転体の公称（製造公差や環境変動がない場合の理想寸法値）の周長から経時変化により伸縮した長さ（後述するＸプロファイル結果）や、回転体の１周分の実周長情報（後述の式３で表される実周長）がこれに相当する。また、情報の実体として、時間を表すデジタルデータ（カウント値）であっても良いし、長さを表すデジタルデータ（カウント値）であっても良い。更に、周長測定部１１１は、図示しない周長判定の信頼性を判定する信頼性判定部と、信頼性が低いと判定した場合に、再度、より信頼性の高い周長の測定を実施する手段の一例である再測定部とを含む。なお、ここでは、演算で求められた周長に関わる情報を用いると判定することを、信頼性が高いと判定するとし、他方、求められた周長に関わる情報を用いないと判定することを、信頼性が低いと判定するとしている。

濃度制御部１１２は、光学センサ１０４を用いて取得した濃度制御を行うためのパッチ画像からの反射光量と、求められた中間転写ベルト３１の実周長に関わる情報とを用いて像形成条件を調整する。

また、本実施形態では、ＣＰＵ１０１で周長測定や濃度制御を実行する例を説明する。しかし、本発明はこれに限定されず、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やＳＯＣ（ＳｙｓｔｅｍＯｎＣｈｉｐ）が画像形成装置に実装されている場合には、これらに周長測定や濃度制御の処理の一部或いは全てを実行させても良い。ここで、ＳＯＣとは、ＣＰＵとＡＳＩＣを一体化して同一パッケージに設けたチップを示す。このように、周長測定や濃度制御をＡＳＩＣで実行すればＣＰＵ１０１の処理負荷を低減させることができる。

［光学センサ］
図３は、光学センサ１０４の一例を示す図である。光学センサ１０４は、ＬＥＤなどの発光素子３０１、フォトダイオード等のふたつの受光素子３０２、３０３及びホルダーを備えている。発光素子３０１は、例えば、中間転写ベルト３１上のパッチや下地に赤外光（波長９５０ｎｍ）を照射する。受光素子３０２、３０３は、そこからの反射光量を測定する。ＣＰＵ１０１の濃度制御部１１２は、光学センサ１０４によって得られた反射光量に基づいてトナー付着量を演算する。

パッチや下地からの反射光には正反射成分と乱反射成分が含まれている。受光素子３０２は、正反射成分と乱反射成分の両方を検出し、受光素子３０３は、乱反射成分のみを検出する。中間転写ベルト３１上にトナーが付着すると、トナーによって光が遮断されるため、正反射光は減少する、即ち、受光素子３０２の出力は低下する。

一方、本実施形態で使用した９５０ｎｍの赤外光を、黒トナーは吸収し、イエロー、マゼンタ、シアントナーは乱反射させる。よって、中間転写ベルト３１上のトナー付着量が増大すると、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、受光素子３０３の出力が大きくなる。なお、受光素子３０２も、トナー付着量が増大したことによる影響を受ける。即ち、イエロー、マゼンタ、シアンに関しては、トナーで中間転写ベルト３１を完全に遮断しても、受光素子３０２の出力はゼロにはならない。

本実施形態において、発光素子３０１の照射角度を１５°、受光素子３０２の受光角度を１５°、受光素子３０３の受光角度を４５°に設定してある。これらの角度は、中間転写ベルト３１の垂線と光軸とのなす角度である。なお、受光素子３０２のアパーチャ径（ａｐｅｒｔｕｒｅｄｉａｍｅｔｅｒ）は、受光素子３０３のアパーチャ径よりも小さくしてある。これは、乱反射成分の影響をできるだけ小さくするためである。例えば、発光素子３０１のアパーチャ径は０．９ｍｍ、受光素子３０２のアパーチャ径は、１．５ｍｍ、受光素子３０３のアパーチャ径は、２．９ｍｍである。なお、発光素子４０ａのアパーチャ径を小さくしたのは、この発光素子４０ａを濃度制御用のパッチ画像、及び位置ずれ検出用マークの検出の双方で共有する上で、位置ずれ検出用マークの検出を正確に行なうことを重きをおいたからである。従って、発行素子４０ａの発光に対する反射光を検出する上で、比較的、局所的な濃度変動をも敏感に検出することができるのである。

以上の説明が光学センサ１０４の代表的なものであるが、その他、照射光に赤外線を用いるものなど、既に知られている様々な方式のセンサを光学センサ１０４に適用できることは当業者であれば明らかであろう。

［画像濃度制御の必要性］
画像形成装置１００では、中間転写ベルト３１の対向部に光学検知手段としての光学センサ１０４が配置される。一般に、電子写真方式のカラー画像形成装置では、消耗品の交換、環境の変化（温度、湿度、装置の劣化など）、印刷枚数等の諸条件によって、各ユニットや記録材の電気特性やトナーに対する付着力が変化する。特性の変化は、画像濃度の変動、色再現性の変化として顕在化する。即ち、この変動により、本来の正しい色再現性が得られなくなってしまう。

そこで、本実施形態では、常に正確な色再現性が得られるようにするため、非画像形成状態において、作像条件を変えながら、複数のパッチ（トナー像）を試験的に形成し、それらの濃度を光学センサ１０４で検知する。なお、ここでの非画像形成状態とは、通常のユーザが作成したドキュメント等を画像形成していない状態を指す。そして、その検知結果を基に、濃度制御部１１２が画像濃度制御を実行する。画像濃度に影響を与える因子としては、帯電バイアス、現像バイアス、露光強度、ルックアップテーブル等がある。本実施形態では、ルックアップテーブルの補正により像形成条件を調整する例を説明する。画像濃度制御の具体的な動作については後述する。

［実周長に関わる情報の測定の必要性］
図４は、中間転写ベルト上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とを例示した図である。各パッチは、同一のハーフトーン濃度で形成されたトナー像である。下地出力は、中間転写ベルトにパッチが形成されていないときに受光素子３０２によって検出された反射光の光量である。また、パッチ出力は、中間転写ベルトに形成されたパッチについて受光素子３０２によって検出された反射光の光量である。図４が示すように、受光素子３０２の出力は、本実施形態の像担持体（回転体）である中間転写ベルト３１の表面反射率の影響を受ける。そのため、同一の濃度でパッチを形成したにもかかわらず、パッチ出力の値が異なっている。受光素子３０３に関しても同様である。

中間転写ベルト３１の下地の反射率の影響を受けた状態で画像濃度制御を実行すると、印刷したハーフトーンの濃度データと受光素子３０２、３０３の出力との相関が小さくなる。よって、画像濃度制御の精度が低下してしまう。中間転写ベルト３１表面の反射率の影響をキャンセルするには、中間転写ベルト３１における同一の位置でのトナー有り無しに対応した受光素子３０２、３０３の反射光を測定する必要がある。中間転写ベルト３１の表面（下地）の反射率の影響をキャンセルする演算手法に関しては後述する。

一方で、中間転写ベルト３１は、製造公差、環境や通紙耐久（装置の長時間稼動）により周長が変動してしまう。中間転写ベルト３１の同一位置でトナー有り無しのそれぞれに対応した反射光を測定するためには、中間転写ベルト３１の周長を正確に把握する必要がある。伸縮後の周長や、どれだけ中間転写ベルトが伸縮したかを測定できれば、伸縮後の周長或いは伸縮量と、プロセススピードと、に基づき任意の位置が１周する時間を演算できる。演算された任意の位置が１周する時間は、中間転写ベルト３１の上の任意の位置が光学センサ１０４の検知点を通過する周期に相当する。よって、中間転写ベルト３１の周期をタイマーにて計時すれば、タイマーのカウント値が中間転写ベルト上の絶対位置を示すことになる。なお、本実施形態における周長測定の詳細な仕組みに関しては後述する。また、本実施形態における任意の位置とは、例えば複数の計測可能開始タイミングが予め定められており、計測開始の指示入力から、最も近い計測開始タイミングが到来した時に計測開始する場合の位置も含む。以下の説明において、「任意の位置」や、「任意のタイミング」なる、言葉を用いて説明を行なうが、今説明したような場合も、意味として含むものとする。

［画像濃度制御］
次に、本実施形態における画像濃度制御の具体例について図５、図６を用いて説明する。以下で説明する処理は、ＣＰＵ１０１によってＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムがＲＡＭ１０３にロードされて実行される。

図５は、第１の実施形態に係る画像濃度制御の一例を示すフローチャートである。ステップＳ５０１で、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１の回転動作を開始する。ステップＳ５０１と並行したステップＳ５０２で、濃度制御部１１２は、不揮発メモリ１０９に格納された画像濃度制御実行時の光量設定で、光学センサ１０４を発光させる。

ステップＳ５０３で、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１を２周させるよう駆動制御部１０８に命令する。駆動制御部１０８は、中間転写ベルト３１の駆動モータを制御して、中間転写ベルト３１を２週させる。これにより、中間転写ベルト３１上に付着したトナーがクリーナ３３の作用で、除去される。ステップＳ５０３と並行したステップＳ５０４で、濃度制御部１１２は、受光素子３０２、３０３からの出力信号を監視し、光学センサ１０４の発光が安定するまで待機する。発光が安定したことを確認すると、ステップＳ５０５に進む。

ステップＳ５０５で、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１自体（即ち下地）からの反射光について受光素子３０２、３０３からの反射光信号Ｂｂ、Ｂｃの取得を開始する。反射光信号Ｂｂは、受光素子３０２から出力された下地出力に対応している。また、反射光信号Ｂｃは、受光素子３０３から出力された下地出力に対応している。

ステップＳ５０６で、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１上に形成された低濃度から高濃度に至る各階調に対応したパッチ画像からの反射光信号Ｐｂ、Ｐｃを取得する。反射光信号Ｐｂは、受光素子３０２から出力されたパッチ出力に対応している。また、反射光信号Ｐｃは、受光素子３０３から出力されたパッチ出力に対応している。具体的に説明すると、まず、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１がさらに１周回転するまで待機する。その後、濃度制御部１１２は、色毎のパッチ画像（図６）を形成するよう、各画像形成ステーションを制御する。なお、反射光信号Ｐｂ、Ｐｃは、パッチ画像の中央部において反射された反射光に対応している。

図６は、発光タイミング、中間転写ベルトの回転タイミング及びパッチ画像の形成タイミングの一例を示した図である。発光素子の安定するまでの待機時間に中間転写ベルトのクリーニングが実行される。その後、下地出力が検出され、続いて、パッチ出力が検出される。パッチ画像は、各画像形成ステーションごとに、単色で形成される。ただし、各色のパッチ画像は濃度（画像形成条件）が異なっている。

なお、ステップＳ５０５とＳ５０６では、中間転写ベルト３１上の同一位置で下地出力とパッチ出力とが取得されるよう、制御される。このような位置の制御は、上述したように、周長を用いたタイミング制御によって実現される。即ち、濃度制御部１１２は、任意の位置で下地を出力した時刻（タイミング）から、周長測定部１１１によって得られた周長に相当する時間が経過した時刻（タイミング）にパッチ出力を取得する。これによって、同一の位置で取得された下地出力とパッチ出力とを対応付けることができる。なお、時刻は、時計の時刻である必要は無く、タイマーによるカウント値で十分である。このように、濃度制御部１１２や周長測定部１１１は、回転体の周長の情報を用いて、回転体上における同一の位置を特定するよう機能する。

受光素子３０２、３０３による反射光信号Ｐｂ、Ｐｃの取得がすべて完了すると、ステップＳ５１１に進み、濃度制御部１１２は、光学センサ１０４の発光素子３０１を消灯させる。

ここで、上述のステップＳ５０５及びステップＳ５０６について図７を用いて詳細に説明する。図７は、下地の濃度とパッチ画像の濃度のサンプリングを説明する図である。本実施形態における画像濃度制御では、中間転写ベルト３１上の同一箇所で下地とパッチ画像からの反射光を表す信号を取得するため、以下の手法を用いている。

まず、１周目の下地サンプリングを開始する際に、タイマーを起動させる。以後、起動されたタイマー値（カウント値又は時間）を基準にし、ＲＯＭ１０２に予め記憶された所定のタイミングにて中間転写ベルト３１の下地信号をサンプリングする。

次に、周長測定にて測定された実周長に関わる情報に基づいて、中間転写ベルト３１が１周する時間を監視する。具体的には、１周目の下地サンプリング開始から、中間転写ベルト３１が１周する時間が経過するのをもって、２周目のパッチ画像形成及びパッチのサンプリングを開始する。なお、中間転写ベルト３１が１周する時間が経過したか否かは、サンプリング開始と共に起動されたタイマー値を監視することで特定することができる。ここで、２周目のサンプリングについて、さらに具体的に説明する。例えば、求められた周長測定結果が公称値（製造公差や環境変動がない場合の理想寸法値）より１．０ｍｍ周長が長く検出された場合は、予め規定されたパッチ画像の書き出し時間及びサンプリング開始時間を１．０ｍｍ分だけ遅らせる。以上の制御を行うことで、下地とパッチの位置を合わせることができる。そして、２周目のサンプリングについても、１周目と同様に、起動されたタイマー値（カウント値或いは時間）を基準とし、ＲＯＭ１０２により予め決められたタイミングでパッチ画像の信号を取得する。

後述にて詳しく説明を行なうが、本発明は、例えばこの画像濃度制御を行なう際に、正確な値が必要となる中間転写ベルト３１の変動し得る周長について、周長を求める為の情報を、低コスト且つダウンタイムを短縮して求めることを特徴とする。

図５の説明に戻る。また、ステップＳ５１１と並行したステップＳ５０７で、濃度制御部１１２は、取得した各階調に対応したパッチ画像の検出結果であるパッチ出力及び対応する下地出力に基づきトナー付着相当量を算出する。トナー付着相当量は、概ね、中間転写ベルト上に付着したトナーの付着量（トナー付着量）の逆数になっている。なお、換算方法は、種々のものが考えられる。

例えば、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｐｂ、Ｐｃを用いて、以下のような式で演算することが可能である。

トナー付着相当量＝（Ｐｂ−α＊（Ｐｃ−Ｂｃ））／Ｂｂ・・・（式１）
ここで、αは定数であり、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３又は不揮発メモリ１０９に格納されているか、これらに格納されているデータから演算された値であってもよい。αは、機種ごとに異なる可能性があるため、実験やシミュレーションによって定められよう。

上述したように、トナー付着相当量の値が小さくなるほど、実際にはトナー付着量が多くなる。これは、トナー濃度が濃いと反射光が少なくなるためである。式１の分子であるＢｂは、パッチ画像に光を照射した際に受光素子３０２によって受光される正味の正反射光（乱反射成分を差し引いたもの）を意味している。さらに、このトナー付着相当量は、ＲＯＭ１０２に内蔵してあるテーブル（図８）を用いて、トナー付着量や実際に紙へ印刷した際の実際の画像濃度に換算可能である。

図８は、トナー付着相当量と画像濃度との関係、及びトナー付着相当量とトナー付着量との関係を保持したテーブルの一例を示す図である。このテーブルを用いれば、演算されたトナー付着相当量を、さらに、トナー付着量や画像濃度へ換算できる。

ステップＳ５０８で、濃度制御部１１２は、各色において、各階調の検出結果のトナー付着相当量或いはトナー付着量又は画像濃度への換算結果が、本来の各諧調に対応した値となるようルックアップテーブルを更新する。このルックアップテーブルの更新により、記録材に設定通りの画像濃度を形成することが可能となる。

このように、濃度制御部１１２は、各下地データと各パッチの検出結果とに基づき、形成される画像の濃度制御を実行する手段の一例である。なお、各下地データは、回転体上における任意の位置を起点とした回転体の全周にわたる回転体の下地からの反射光のデータである。また、パッチの検出結果は、各下地データが取得された位置と同一の位置に別の周回においてトナーにより形成されたパッチからの反射光のデータである。

ステップＳ５０７と並行したステップＳ５０９で、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１上に形成したパッチ画像をクリーニングするよう駆動制御部１０８に命令する。このクリーニングは中間転写ベルト３１の２周分行なわれる。クリーニングが完了すると、ステップＳ５１０で、濃度制御部１１２は、中間転写ベルト３１の回転を停止するよう駆動制御部１０８に指示する。

［周長測定手法の詳細］
次に、本実施形態における周長測定（演算）方式の詳細な説明を行う。本実施形態では、周長測定の対象は、回転体の一例である中間転写ベルト３１である。また、中間転写ベルト３１の周長測定は画像濃度制御にも使用される光学センサ１０４を用いて行うのが好適である。これにより、センサの数を削減できる利点がある。また、本実施形態では、後述するように中間転写ベルト３１の像形成面についての複数の波形データを検知し、検知した各パターンを用いて中間転写ベルト３１の実周長に関わる情報を求める。

なお、本実施形態に係る光学センサ１０４は、好適な発光手段としてＬＥＤを採用している。ＬＥＤが照射する光は、コヒーレント光を照射するレーザ等とは異なり、インコヒーレント光である。コヒーレント光は、光の波長や位相が揃っており、物体に反射して得られるスペックルパターンを計測することができ、例えば、物体表面の凹凸を観察する目的で使用される。このようなコヒーレント光を照射するレーザ等は、一般的に高価であるため、製品のコストを増大させてしまう。また、スペックルパターンを計測するには、イメージセンサを用いるのが一般的であり、このイメージセンサは、フォトダイオード等の受光素子を用いる場合と比べて非常に高価になってしまう。したがって、中間転写ベルト３１の周長を測定するために、レーザ等と比較して安価なＬＥＤを用いることができる点で有利であるといえよう。

図９は、第１の実施形態における、２つの波形データをＣＰＵ１０１に取得させ、その２つの波形データのマッチング処理に基づき中間転写ベルトの実周長に関わる情報を求める処理を示したフローチャートである。以下で説明する処理は、ＣＰＵ１０１によってＲＯＭ１０２に格納された制御プログラムがＲＡＭ１０３にロードされて実行される。

まず、ステップＳ９０１で、ＣＰＵ１０１の周長測定部１１１は、周長測定を行うべきか否かを判断する。この周長測定を行なうか否かの判断条件としては、以下のようなが例ある。これは画像濃度制御を行なうか否かの判断に相当する。
・前回の周長測定時からの通紙枚数が所定枚数以上である場合。
・前回の周長測定時の環境から所定値以上の環境パラメータ変動がある場合。
・最後のプリントジョブからの放置時間が所定時間以上の場合。
・プロセスカートリッジが交換された場合。

次に、ステップＳ９０２で、周長測定部１１１は、中間転写ベルト３１を駆動するよう駆動制御部１０８に命令する。これにより、中間転写ベルト３１の駆動が開始される。

ステップＳ９０３で、周長測定部１１１は、光学センサ１０４の発光素子３０１を画像濃度制御時と同等の光量で発光させる。発光素子３０１から出力された光は、下地で反射され、その反射光が受光素子３０２によって受光される。受光素子３０２は、反射光の光量に応じて信号を出力する。

ステップＳ９０４で、周長測定部１１１は、受光素子３０２が受光した反射光の出力値についての、１周目のサンプリングを実行する。各サンプリングポイントにおける反射光出力値は１周目の波形プロファイル（第１波形データ）としてＲＡＭ１０３に格納される。即ち、周長測定部１１１は、パターンを波形プロファイルとして取得する取得手段の一例である。また後述で説明するが、この周長測定部１１は、波形プロファイルを複数回取得するので、夫々のタイミングでの取得を第１取得、第２取得などと呼ぶこともできる。なお、１周目の波形プロファイルは、任意の位置からサンプリングが開始されるため、回転体上の任意の区間における反射光の任意プロファイルといえよう。以下の説明においては、波形プロファイルという言葉を用いて説明を行なうが、波形プロファイルとは計測された波形データの特性又は特徴を意味する。

このサンプリングは、例えば、０．１ｍｍ周期で、１０００データを取得する。これは、１００ｍｍに相当する。公称の周長が約８００ｍｍであることを考慮すると、１００ｍｍは、全体の約１／８の長さとなる。なお、１周目の測定開始タイミングは、任意のタイミングである。即ち、従来のように、特定のマークが検知点に到来するまで、中間転写ベルトを回転させる必要がない。これは、ダウンタイムの短縮に繋がる。また、このサンプリングでは、中間転写ベルト３１の１周分のデータを取得する必要はなく、全体の約１／８の長さのデータを取得するだけでよいため、取得したデータを格納するためのメモリ消費量を低減させることができる。

図１０は、ＲＡＭ１０３から取得される２つの波形データについて、各サンプリングポイントと反射光出力値の関係の一例を示す図である。図１０によれば、１周目の波形プロファイルと、２周目の波形プロファイルとが示されている。２周目の波形プロファイルに含まれるサンプル値が１周目の波形プロファイルに含まれるサンプル値よりも多いのは、ずらし領域が存在するからである。ずらし領域は、公称の周長に対するずらし量を求めるために設けられたマージンである。ずらし領域は、中間転写ベルト３１の周長変動量（伸縮特性）の最大値である最大周長変動分を考慮して決定される。

周長測定部１１１は、１周目の波形データの検出タイミングを基準に（例えばサンプリングの開始と同時に）２周目のサンプリング開始タイミングを決定するためのタイマーを起動させる。２周目の波形データのサンプリングは、１周目、２周目の波形データのうち、何れか一方の波形データの像形成面の区間が、他方の波形データに対応する像形成面の区間に含まれるように、行なわれる。言い換えれば、周長測定部１１１がＲＡＭ１０３から２つの波形データを取得した場合、一方の波形データに対応する像形成面での区間が、他方の像形成面での区間に包含されていることになる。従って、１周目の波形データの検出タイミングを基準として、中間転写ベルト３１が１周長だけ回転する為に必要な予め定められた基準時間から所定時間調整されたタイミングで２周目の波形データのサンプリングが行なわれ、それがＲＭＡ１０３に格納される。そして、図９の場合では、タイマーには、公称の１周長から最大周長変動分の半分の値を差し引いて得られた値が設定される。なお、タイマーを設定する際に公称の１周長から差し引かれる値は、最大周長変動分の半分の値に限定されることはない。計測エラーが頻繁に出ない程度であれば、所定の値を設定するようにしても良い。そして、タイマーに従ったタイミングが到来すると、ステップＳ９０５に進む。

また、図１０に示されるように、ＲＡＭ１０３から取得される波形データは、回転体としての中間転写ベルト３１の一部の区間に対応するものである。従って、サンプリングにおいてＲＡＭ１０３に格納すべきデータ量を少なくでき、メモリ使用量を抑えることができる。

ステップＳ９０５で、周長測定部１１１は、受光素子３０２が受光した反射光の出力値についての、２周目のサンプリングを実行する。ここでは、２周目のサンプリング数は、１周目のサンプリング数よりも多く長い検出時間に対応したものとなっている。この一方の波形データが他方の波形データよりも長いサンプリング時間（検出時間）に対応したものとするのは、公称の周長に対するズレ量（ずらし量）を考慮しているからである。

図１１は、１周目のサンプリング開始タイミングｔ１から２周目のサンプリング終了タイミングｔ６を説明するための図である。なお、ｔ１は、１周目のサンプリング開始タイミング（第１タイミング）を示している。ｔ２は１周目のサンプリング終了タイミング、ｔ３は２周目のサンプリング開始タイミング（第２タイミング）を示している。また、ｔ４はｔ１を起点として公称の周長に対応したタイミング、ｔ５は周長の伸び量が最大となったときのタイミングである。

ｔ１からｔ２までの時間は、１周目のサンプリング期間（第１期間）を示す。また、ｔ３からｔ６までの時間は、２周目のサンプリング期間（第２期間）を示す。

ｔ１からｔ３までの時間は、中間転写ベルト３１の周長が変動により最短となる場合に、中間転写ベルトが１周するのに必要となる最短時間に相当する。即ち、ｔ１からｔ３までの時間は、中間転写ベルトの公称の周長から、最大周長変動分の半分を差し引いた長さをプロセススピードで除算することで得られた時間である。これは１周目のサンプリング開始点が２周目の波形プロファイルを取得した区間に含まれるようにすることを目的としている。従って、多少余分にサンプリングを行なうのであれば、ｔ１からｔ３までの時間を更に短くしても良い。

また、ｔ１からｔ４までの時間は、中間転写ベルト３１の公称の周長をプロセススピードで除算することで得られる時間である。即ち、ｔ１からｔ４までの時間は、中間転写ベルト３１が公称の周長である場合の１回転するために必要となる基準時間を示す。

２周目のサンプリング間隔は、１周目と同様に０．１ｍｍ間隔である。ただし、２周目のサンプリング数は１周目のサンプリング数よりもずらし量の分だけ多い。１周目のサンプリング数が１０００ポイントで、ずらし量が１００ポイントであれば、２周目のサンプリング数は１１００ポイントとなる。ここでは、最大周長変動分を１０ｍｍとしている。２周目の波形プロファイル（第２波形データ）もＲＡＭ１０３に格納される。各サンプリングポイントと反射光出力値との関係は、図１０に示したとおりである。

なお、図９のフローチャートでは、サンプリングしたデータの全てを波形データとして取り扱うよう説明するが、これに限定されるものでない。要は、後述のパターンマッチング演算の為のデータを取得できれば良い。例えば、サンプリングを、上で説明した開始及び又は終了タイミングに対して余分に行い、その中から、パターンマッチング演算に必要な２つの波形データをメモリから取得するような形態でも良い。以下の説明では、好適な場合として、パターンマッチング演算に用いる分のみのサンプリングを行なう例を説明する。

１周目及び２周目のサンプリング終了後、ステップＳ９０６でずらし量を示す変数Ｘをゼロに初期化する。なお、周長測定部１１１は、２周目の波形プロファイルの中でそれぞれ異なるずらし量だけずらされてなる１周目の波形プロファイルと同じ長さの複数の波形プロファイル（第３波形データ）と、１周目の波形プロファイルとを後述のように比較する。即ち、第３波形データは、１周目の波形プロファイルが取得された区間の検出開始位置を起点として公称の１周長に基づく基準位置からそれぞれ異なるずらし量でずらされた複数の区間における反射光の比較プロファイルといえる。

ステップＳ９０７で、２つの波形データのパターンマッチング処理を行なうべく、周長測定部１１１は、１周目の波形プロファイルと２周目の波形プロファイル（第３波形データ）とについて差分絶対値の積算を実行する。積算は、例えば、以下の式に基づいて実行する。

ここで、Ｉ（Ｘ）は、ずらし量がＸのときの積算値を示している。Ｖ１周目（ｉ）は１周目のポイントｉにおける反射光出力値を示している。Ｖ２周目（ｉ＋Ｘ）は２周目のポイントｉ＋Ｘにおける反射光出力値を示している。なお、Ｘ＝０，１，２，…，１００である。

ステップＳ９０８で、周長測定部１１１は、積算値Ｉ（Ｘ）をＲＡＭ１０３に格納する。ステップＳ９０９で、周長測定部１１１は、Ｘの値を１つ増分する。ステップＳ９１０で、周長測定部１１１は、Ｘの値が最大ずらしを超えたか否かを判定する。超えていなければ、ステップＳ９０７に戻る。超えていれば、ステップＳ９１１に進む。このようにして、Ｘ＝０からＸ＝１００となるまですべてのＸに対する積算値Ｉ（Ｘ）が演算される。

ステップＳ９１１で、周長測定部１１１は、演算した複数の積算値Ｉ（Ｘ）のうち最小値を決定する。この最小積算値を求める処理により、２つの波形データの一方であるＶ１周目（ｉ）を基準の波形データとした場合に、そのＶ１周目（ｉ）にマッチングする波形データを抽出することができるのである。また同じくステップＳ９１１では、最小の積算値Ｉに対応するそのときのＸを抽出する。この特定されたＸは、予め定められた公称の周長を基準とし、当該基準からのずれ（伸縮）を示すので、基準の波形データとしてのＶ１周目（ｉ）と、積算値Ｉが最小になった時のＸに対応する波形データと、の間隔に応じた情報（間隔情報）に相当する。つまり、基準の波形データと、積算値Ｉが最小になった時のＸに対応する波形データとの間隔が離れれば、Ｘの値は大きくなり、他方、狭まればＸの値は小さくなる。

図１２は、第１の実施形態に係る１周目と２周目の各波形プロファイルと積算値との関係を示す図である。ここでは、２つの波形プロファイル間の相関が最大となるときに積算値が最小になることを示している。これは、同一の地点から検出された反射光出力値は極めて類似しているという事実に基づいている。一方で、異なる位置同士では相関が低く波形プロファイルが類似しないため、積算値は相対的に大きなものとなる。このように、周長測定部１１１は、複数の比較プロファイルのうち任意プロファイルに最も近い比較プロファイルを抽出する機能を備える。このように、式２により１周目と２周目の波形の相関が高い箇所を特定することにより、中間転写ベルト３１の周長に関わる情報を算出する点が本発明の特徴となっている。

ステップＳ９１２で、周長測定部１１１は、中間転写ベルトの周長を把握する為の情報であって、波形データの間隔に応じた情報（間隔情報）である、実周長を演算し、ＲＡＭ１０３又は不揮発メモリ１０９に格納する。よって、ＲＡＭ１０３又は不揮発メモリ１０９は、測定された実周長を示す情報を記憶する記憶手段の一例である。実周長は、例えば、最小の積算値を与えたＸの値を用いて次式により演算できる。次式では、抽出された波形データと、基準の波形データとの比較より得られたずらし量と公称の周長とから回転体の実周長を求めている。

実周長＝（Ｘ_{プロファイル結果}−Ｘ_{ＩＴＢ理想}）＊０．１＋公称の周長・・・式３
ここで、Ｘ_{プロファイル結果}はステップＳ９１１で求められた積算値が最小のＸを示す。Ｘ_{ＩＴＢ理想}はＩＴＢ周長が公称値であるときのＸ（ここではＸ＝５０）を示す。また、公称の周長は、ＩＴＢ周長に製造公差や環境変動がない場合の理想寸法値（本実施形態の中間転写ベルト３１では７９２．１ｍｍとなる。）を示す。なお、式３中の（Ｘ_{プロファイル結果}−Ｘ_{ＩＴＢ理想}）＊０．１の項に関しては、測定された中間転写ベルト３１の周長が製造公差や環境変動がない場合の理想寸法値からのずれ（単位：ｍｍ）を表す。なお、「＊０．１」については、０．１ｍｍ間隔でサンプリングした場合に対応し、例えば０．２ｍｍ間隔でサンプリングした場合には、０．２を乗算すれば良い。

なお、求められた実周長を把握する為の情報を記憶する場合には、時間に換算した情報としても良いし、長さとして記憶しても良い。要は、図７で説明したように、中間転写ベルト３１が正確に１周する時間を経過するのを監視する場合に利用できる形態の情報であれば良い。このように、周長測定部１１１は、抽出された比較プロファイルに対応するずらし量と公称の周長とから回転体の実周長を演算する手段としても機能する。

ステップＳ９１２で確定した中間転写ベルト３１の実周長に関わる情報としての式３で求められた値を用いて、ＣＰＵ１０１の濃度制御部１１２は、上述した画像濃度制御を実行する。なお、実周長に関わる情報として、最小の積算値を与えたＸから５０を減算した値から伸縮量を求め、当該求められた伸縮量に基づき任意の位置が１周する時間を演算しても良い。この場合、より具体的には、公称の中間転写ベルト３１が１周に要する時間に、求められた伸縮量分の時間（負の値の場合には負の値を加算）を加算すれば、画像濃度制御を正確に行なうこともできる。

そして、画像濃度制御実行後、ＣＰＵ１０１は、再度ステップＳ１０１に戻り、周長測定条件が成立した場合に、図９に示されるフローチャートを実行する。

図１３は、中間転写ベルト３１の下地からの反射光を受光素子３０２で受光したときの、中間転写ベルト３１の位置依存性を示す図である。図１３に示すように、中間転写ベルト３１の状態が新品時の場合は、中間転写ベルト３１の位置による下地反射光のムラは小さい。一方、通紙耐久（印刷を多くすること）により中間転写ベルト３１が寿命末期となった場合は、中間転写ベルト３１の位置による下地反射光のムラは大きくなっている。

本実施形態に係る周長測定手法では、１周目と２周目の波形プロファイルが一致する箇所を求めることにより、中間転写ベルト３１の周長を求めるため、中間転写ベルト３１の位置による下地反射光ムラが大きい程検知結果の信頼性は高くなる。したがって、中間転写ベルト３１が経時変化した場合でも周長を求めることができる。

次に、図１４及び表１を参照して、本実施形態に係る周長測定方法を用いて中間転写ベルト３１の周長を検知した結果について、比較例となる周長測定方法の結果と比較して説明する。図１４は、比較例となる周長測定方法においてパッチを検出するタイミングを示す図である。また、表１は、第１の実施形態に係る周長測定方法を用いて中間転写ベルト３１の周長検知を５０回行った場合の周長検知精度、周長検知に要する最大時間と、比較例となる周長測定方法の検知精度及び周長検知に要する最大時間を示す表である。ここで、比較例となる周長測定方法とは、中間転写ベルトの表面にマークを貼り、そのマークからの反射光を光学式センサで受光することにより中間転写ベルトの周長を測定する方法を示す。

図１４に示すように、比較例となる周長測定方法では、周長検知に要する最大時間は、最大で中間転写ベルト３１が２周する時間となっているため、表１に示すように８．８秒と長くなっている。一方、本実施形態の周長測定方法では、任意のタイミングで周長測定を開始することが可能であるため、比較例よりも４秒程度の時間を短縮することが可能である。即ち、中間転写ベルト３１の周長を測定する処理時間を短くすることができる。また、本実施形態の周長測定方法による周長の検知精度は、比較例と同様に０．４ｍｍと良好な結果であった。

ここで、図１５を参照して、本実施形態に係る周長測定方法が装置サイズの小型化に有効であることについて説明する。図１５は、クリーナの動作を示す図である。１５０１は、比較例による周長測定に必要な構成を示し、１５０２は、本実施形態による周長測定に必要な構成を示す。

比較例において、マークが、クリーナのクリーニング領域における１５０１に示す長手方向の範囲内に位置する場合は、クリーナがマークを通過することとなり、その結果クリーナのクリーニング性能が悪化してしまう。したがって、当該マークは、１５０１に示すようにクリーナ３３のクリーニング領域における長手方向と重ならない位置に配置しなければならない。よって、周長検知用のマークは必然的に長手方向の端部箇所に配置する必要性がでてくる。その結果、比較例においては、画像形成装置の小型化を妨げる構成となっていた。周長検知用のマークのサイズは、ベルトが最大量斜行した場合においても周長検知センサで検知できなければならないため、８〜１０ｍｍとすることが一般的である。その一方で、１５０２に示すように、本実施形態における周長測定方法では、周長検知センサとマークとを必要としないため、装置サイズの小型化に有利であるといえよう。

以上説明したように、本実施形態に係る画像形成装置は、任意のタイミングで回転体の像形成面についての波形データを検知し、２周目の回転時に上記任意のタイミングから予め定められた時間が経過したタイミングで２回目の波形データを検知する。さらに、本画像形成装置は、検知した各波形データを用いて回転体の実周長に関わる情報を求める。このように、本画像形成装置は、比較例として説明した回転体の端部にマークを設置し、当該マークを検知する光学センサを用いて回転体の実周長を測定する周長測定方式のように、マーク及びマークを検知するための光学センサを備えなくてもよい。さらに、当該マークは、検知精度を維持するために像形成面でない回転体の端部に設置される。このように、端部にマークを設置することで、回転体の幅が増大し、さらには、マークを検知するための光学センサを、マークを検知可能な位置に備える必要があるため装置が大型化するとともに、コストを増大させてしまう。したがって、本画像形成装置は、回転体の像形成面についての波形データを検知することにより、回転体の実周長に関わる情報を求めるため、装置の小型化及びコストの削減に有利といえよう。

さらに、比較例では、周長を測定するために当該マークを検知してから再びマークを検知するため最初のマークの位置によっては最大で２周分の回転体の駆動が必要となる。しかし、本画像形成装置は、任意のタイミングで１回目の波形データの検知を開始する。したがって、本画像形成装置において、波形データを検知するために必要となる時間は、回転体が１周するのに要する時間に２回目の波形データを検知するのに要する時間を加えた期間となり、比較例よりも周長測定に要する時間を低減させることができる。

また、本画像形成装置では、回転体の周長を測定するためのパッチ画像等を形成する必要が無いため、処理負荷やトナー消費量に有利といえる。さらに、本画像形成装置は、波形プロファイルを取得するために、回転体の像形成面に対して光学センサにより光を照射するため、当該光学センサに関して濃度制御用の光学センサや色ずれ制御用の光学センサを流用することができ、コスト面で有利といえる。さらには、本画像形成装置は、回転体の像形成面についての波形データを用いて回転体上での相対的な位置や回転体の伸縮特性を検知することができるため、耐久後の回転体に対してもより精度の高い周長測定を実施することができる。

また、本画像形成装置では、２つの取得された波形データのパターンマッチング処理を行なう。従って、例え中間転写ベルト３１が劣化したとしても、劣化したベルト表面に対応した２つの波形データを比較するので、正確に周長に関わる情報を求めることができる。つまり、本画像形成装置は、経時劣化に対して、強いといえる。また、本画像形成装置は、一部の区間のみの波形プロファイルを取得することで回転体の実周長に関わる情報を求めることができ、取得した波形プロファイルを保持するメモリの使用効率を向上させることができる。

そして、上に説明した本実施形態に係る画像形成装置により、回転体の周長検知に要する時間を短縮し、精度良く周長を測定することができ、より正確な濃度制御を実行することができる。さらには、本実施形態に係る画像形成装置により、回転体の実周長に関する情報を求める仕組みを組み込むにあたりコスト高を招かないようにできる。

［周長測定の失敗例］
上述したような本実施形態の周長に関わる情報の計測方式において、種々の原因で測定の精度が所望の精度でない、いわゆる測定の失敗となる場合がある。以下に２つの特徴的な測定の失敗例を示す。なお、測定の失敗例はこの２つの限らず、類似のあるいは相違した原因で測定の失敗が起こり得る。

（測定の失敗例１）
上述したようなプロファイル周長検知方式における周長測定の失敗例１では、失敗の判断基準としては以下の方式を採用している。プロファイル周長検知が失敗する主要な要因の１つとしては、光学センサ１０４に対向するローラである駆動ローラ８に異物が複数付着した場合がある。

図１６に、駆動ローラ８に異物が３つ付着した場合の中間転写ベルト３１の下地波形を示す。本実施形態の画像形成装置のように、光学センサ１０４に対向するローラである駆動ローラ８の周長が、中間転写ベルト３１周長の非整数倍になっている場合、図１６中の領域Ａで示されるような異物パターンによるピークが重なってしまうことがある。図１６のような、駆動ローラ８上の異物による光学センサ１０４の電圧値の低下は、中間転写ベルト３１の異物による反射率や方向の極端な変化により起こる。

このような状況では、図１７で示すように、１周目と２周目のサンプリング結果のプロファイルの差分絶対値の積算が最小となる点Ｘは、本来中間転写ベルト３１が持つ下地プロファイルよりも、駆動ローラ８の異物パターンのピークが一致する方向になる。かかる異物パターンのピークの一致となる場合には、最小となるＸの値は極端に高くなるか極端に低くなる傾向（図１７中の破線部）がある。

このため、本実施形態の周長検知方式の失敗例１の判定では、ずらし量Ｘ=0〜10、90〜100の領域をエラー判定領域として設ける。式２より算出される差分絶対値の合計が最小となるずらし量Ｘが0〜10、90〜100の範囲内の値となった場合は、プロファイル周長検知が失敗したと判断する。これは、図９のステップＳ９０４、ステップＳ９０５の夫々で取得される、第１波形データと前記第２波形データとが、信頼性が低いと判定される範囲で、マッチングした場合に該当する。

（周長測定の失敗例２）
また、駆動ローラ８に異物が付着しない状況下であっても、図１８の一点鎖線で示すように、積算値が明確に最小となるポイントが無いため波形が一致する周長を特定できない場合等のプロファイル周長検知が失敗する場合がある。

このような場合は、ずらし量Ｘを0から100までずらしたときの、２つの波形データがマッチングしているか否かの評価値であるところの２つの波形データの差分の積算値Ｉ（Ｘ）がある傾向をもつ。具体的には、差分の積算値の最大値Ｂmaxと差分の積算値の最小値Ｂminとの比率(Ｂmax/Ｂmin)が低くなる傾向がある。本実施形態のプロファイル周長検知方式では、以下の式４に基づき、図９のフローチャートを実行することで求められたされた周長情報を用いるか否かの判定をを行ってよい。

Ｂmax／Ｂmin ＞ 1.3 ・・・式４
このとき、Ｂmax/Ｂminが1.3を下回った場合は、明確に最小となっているポイントがないと判断し、プロファイル周長検知が失敗している可能性が高いと判断を行う。一方、図１４の実線が示すように、プロファイル周長検知の信頼性が高い場合は、式４の値は1.3以上になっている。

なお、式４は差分の積算値の最大値Ｂmaxと差分の積算値の最小値Ｂminとの比率としたが、差分の積算値の最大値Ｂmaxと差分の積算値の最小値Ｂminとの差分も比率と同様の傾向があり、適切な閾値により周長測定の失敗を判断可能である。

［本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法の詳細］
第１の実施形態における周長測定失敗時の周長測定手法について、図１９のフローチャートを使って説明する。かかるフローチャートはＣＰＵ１０１が実行し、周長測定部１１１として実現される。図２の説明で上述した如く、周長測定部１１１が含む信頼性判定部と再測定部が動作する。

まず、ステップＳ１９０１では、周長測定部１１１は、図９で上述されたステップＳ９０１からＳ９１１までを実行する。かかる処理については重複を避けるためここでは説明を省く。

図９のステップＳ９１１で差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘを抽出した後、周長測定部１１１の信頼性判定部は、ステップＳ１９０２で周長測定が成功したか否かを判定する。かかる判定は、上述の失敗例１及び／又は２、あるいは他の条件により判断する。周長測定が成功した場合、例えば、差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘが11から89の範囲内にあり、差分絶対値の累積値の最大値と最小値の比率が1.3を越える場合は、周長測定部１１１の信頼性判定部は、周長検出結果の信頼性が高いと判断する。周長測定部１１１は、ステップＳ１９０３で、ずらし値Ｘに基づいて周長の情報を求め、画像濃度調整のために設定する。ステップＳ１９０４では、周長測定部１１１は、周長測定結果をＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶する。

一方、差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘが0〜10又は90〜100の範囲にあったり、差分絶対値の累積値の最大値と最小値の比率が1.3以下の場合は、周長測定部１１１の信頼性判定部は、周長検出結果の信頼性が低いと判断する。つまり、演算により求められた周長に関わる情報を用いないと判断する。そして、求められた周長に関わる情報を用いないと判定された場合、周長測定部１１１は、ステップＳ１９０５で、前回の周長測定の結果がＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶されているかを判定する。

前回の周長測定の結果がＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶されている場合は、ステップＳ１９０６で、周長測定部１１１の再測定部は、前回の測定時にステップＳ１９０４で記憶した基準周長結果を読み込む処理を行い周長情報として設定する。このステップＳ１９０６の処理により、周長に関わる情報を求め直すことができる。

このように周長測定時において、毎回同様のフローにより、そのときの周長測定結果を最新の周長測定結果としてＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶し、エラー時の基準周長情報として用いる。このため、周長測定が失敗した場合においても、大きな不具合を出すことなく、精度良く画像濃度制御の実行が可能になる。また、成功時において随時、最新の周長情報を更新し新たな基準周長情報とすることで、装置の設置環境変動や、耐久による周長の経時変化等が発生した場合に対しても、常に最新の周長情報を更新して行く。このため、常に精度良く周長情報が得られることになる。

また、本実施形態においては最新の周長検知結果を新たな基準周長情報として記憶する方式を採用した。しかし、たとえば、一例として過去複数回分の周長情報を演算し平均化したものを周長情報として不揮発性メモリ１０９に記憶して用いることも出来る。この場合、たとえば、電源投入直後と通紙後のベルト搬送状態に差が有った場合や、機内の昇温の影響や、設置周辺の温度、湿度の急激な変化等、外乱が生じた場合においても、より正確な基準周長情報が得られることになる。従って、最近の複数回の平均データを使用することで、より安定した画像濃度制御が実施可能となる。

一方、ステップＳ１９０５の判定で、前回の周長測定の結果が記憶されてない場合は、ステップＳ１９０７で、周長測定部１１１の再測定部（不図示）は、予め不揮発性メモリ１０９に記憶されている基準周長情報を周長情報として設定する。

この予め記憶している基準周長情報としては、出荷時の周長情報を事前に装置内の不揮発メモリ等の記憶媒体に記憶させておき、基準周長情報として参照する場合がある。また、装置の電源投入後の最初の周長測定時に周長測定結果として入手した周長情報を基準周長情報として記憶する方法がある。本実施形態では、電源投入後に実施した周長測定結果を周長情報として毎回記憶し、周長測定時において、基準情報として用いる方式を採用している。

このように周長測定時において、周長測定が失敗した場合においても、予め記憶しておいた基準周長情報を周長情報として用いることで、大きな不具合を出すことなく、比較的精度良く画像濃度制御の実行が可能になる。

なお、本実施形態では、プロファイル周長検知手法（周長に関わる情報を求める手法のことを指す）による周長測定を画像濃度測定用の光学センサ１０４を用いて行っているが、色ずれ検知センサを用いてプロファイル検知を行っても同様の効果が得られる。また、正反射光を用いて周長検知を行っているが、測定対象とする像担持体の種類によっては乱反射光で周長検知を行っても同様の効果が得られる。更に、プロファイルの計算を差分絶対値の積算にて行っているが、標準偏差の算出などによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施形態では、プロファイル周長検知結果を画像濃度制御で使用したが、色ずれ制御などでも使用することができる。

少し具体的に説明すると、周長測定部１１１が、標準偏差により演算を行なう場合について、例えば第１の実施形態を例に説明すると、そのときの演算式は以下のようになる。ｎは標本数を示すので、標本数Ｘｉが１０００個なので、ｎ＝１０００となり、σが標準偏差値となる。なお、その他の変数は、第１の実施形態で説明した通りとなる。

そして、Ｘ＝０，１，２，…，１００に対して、最小のσとなるＸを抽出し、Ｘが抽出された後には、第１の実施形態と同様に実周長に関わる情報を求めればよい。なお、上記標準偏差方式を採用した演算方式を、第２乃至第４の実施形態に適用することは、当業者であれば、容易に想像できよう。

また、本実施形態では、画像形成装置として、中間転写ベルトを用いた構成の場合を説明してきた。しかし、トナー像を多重転写するタンデム直接転写多色画像形成装置（ＥＴＢ方式）についても、本発明の構成を適用可能である。かかるタンデム直接転写多色画像形成装置では、複数の画像形成手段を直列に配置してそれぞれ異なる色のトナー像を形成し、一般的にベルト状とされる転写材担持体に担持された記録用紙などの転写材に準じトナー像を多重転写する。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態では、環境（温度または湿度または絶対水分量）を検出し、基準環境に対する基準周長情報として一対で記憶する。これにより、次回以降の周長測定時において、前記エラー判定手段により測定した周長に係わる情報の信頼性が低いと判断された場合には、周長測定時の環境（温度または湿度または絶対水分量）を検出する。そして、検出結果の環境に基づいて、先に記憶している基準環境に対する基準周長情報に、環境変動分の補正係数を掛けて補正した周長情報を用いる。

以下に、本実施形態について説明する。なお、画像形成装置の構成や光学センサ構成、画像濃度制御、回転体の周長情報を求めるアルゴリズム、周長測定の失敗判定などは第１の実施形態と同様のため説明は省略する。

本実施形態の画像形成装置本体は、環境検知手段の一例として環境センサ（不図示）を備えている。当該環境センサは、画像形成装置内の外乱の影響の度合いを検知する環境条件として、温度に限らず、湿度や温湿度（水分量ｇ／ｍ３：温度及び湿度から一意に求められる量）等を検知する構成とする。また、図２の不揮発性メモリ１０９は、周長測定された周長情報を測定時に検出した環境と一対で、あるいは予め基準周長情報を基準環境と一対で記憶している。

［本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法の詳細］
本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法について、図２０のフローチャートを使って説明する。なお、第１の実施形態の図１９におけるステップと等価なステップは同じステップ番号で示している。また、かかるフローチャートはＣＰＵ１０１が実行し、周長測定部１１１として実現される。図２の説明で上述した如く、周長測定部１１１が含む信頼性判定部と再測定部が動作する。

図９のステップＳ９１１で差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘを抽出した後、周長測定部１１１の信頼性判定部は、ステップＳ１９０２で求められた周長に関わる情報を用いても問題ないか、即ち、周長測定が成功したか否かを判定する。かかる判定は、上述の失敗例１及び／又は２、あるいは他の条件により判断する。周長測定が成功した場合、例えば、差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘが11から89の範囲内にあり、差分絶対値の累積値の最大値と最小値の比率が1.3を越える場合は、周長測定部１１１の信頼性判定部は、周長測定結果の信頼性が高いと判断する。周長測定部１１１は、ステップＳ１９０３で、ずらし値Ｘに基づいて周長の情報を求め、画像濃度調整のために設定する。

次に、ステップＳ２００４では、周長測定部１１１は、周長測定結果を基準周長Ｌ0とし、環境センサで検知した周長測定時の環境情報を基準環境Ｔ0として、ＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶する。この場合に、基準周長Ｌ0と対応する基準環境Ｔ0は対応づけて記憶される。

一方、差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘが0〜10又は90〜100の範囲にあったり、差分絶対値の累積値の最大値と最小値の比率が1.3以下の場合は、周長測定部１１１の信頼性判定部は、周長測定結果の信頼性が低いと判断する。この場合、周長測定部１１１は、回転体の周長に関わる情報を求め直すべく、ステップＳ１９０５で、前回の周長測定の結果がＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶されているかを判定する。

前回の周長測定の結果がＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶されている場合は、ステップＳ２００６ａに進む。ステップＳ２００６ａで、周長測定部１１１の再測定部は、環境センサから取得した現在の環境情報Ｔと前回の測定時にステップＳ２００４で記憶した基準環境Ｔ0との差分ΔＴを算出する。次に、ステップＳ２００６ｂで、周長測定部１１１の再測定部は、環境変動分を考慮した周長Ｌを、前回の周長測定時にステップＳ２００４で記憶した基準周長情報Ｌ0と、算出したΔＴ、から以下の式で算出する。

Ｌ＝Ｌ0（１＋β・ΔＴ）・・・式５
一般的に長さＬ、伸びΔＬ、温度変化ΔＴ、線膨張係数をβとすると、ΔＬ＝β・Ｌ・ΔＴと表せる。

このように、環境変動分を補正した値Ｌを周長情報として算出することでより、仮に、先に求められた周長に関わる情報を用いない場合でも、正確な周長情報が得られることになる。また、線膨張係数は材質により決定される固有の値であり、本実施例ではたとえば中間転写転写体にポリイミドベルトを用いた場合、線膨張率βは約８.０Ｅ-0.6と設定した。

このように、前回の周長測定が成功したときの周長情報とそのときの環境情報を１対１で、それぞれを基準周長情報、基準環境情報として記憶する。そして、周長測定が失敗した場合等においては、そのときの環境情報と、前回の環境情報から環境変動分をもとめ、基準周長に対して補正をかけて使用することでより正確な周長情報を得ることが出来る。従って、周長測定が失敗した場合においても、大きな不具合を出すことなく、精度良く画像濃度制御の実行が可能になる。

本実施形態においては、予め線膨張係数を記憶させておき、演算に使用することで精度良く周長検知を実施している。しかし、たとえば、任意の複数回の検知結果から得られる周長と環境情報から環境変動分ΔＴの周長変動分ΔＬを実際に計算する。そして、ΔＬ／ΔＴを補正係数として使用し、Ｌ＝Ｌ０（１＋ΔＬ／ΔＴ）利用しても、同様に精度の良い周長検知結果を得られることになる。
また、予め環境を複数のゾーンに分割し、それぞれ分割された各ゾーンごとの基準周長データを記憶し、周長検知が失敗した場合等においては各ゾーンに対応する周長情報を参照し使用することでも同様の効果が得られる。

一方、ステップＳ１９０５の判定で、前回の周長測定の結果が記憶されてない場合は、ステップＳ１９０７で、周長測定部１１１の再測定部は、予め不揮発性メモリ１０９に記憶されている基準周長情報を周長情報として設定する。

なお、本実施形態では、プロファイル周長検知手法による周長測定を画像濃度測定用の光学センサ１０４を用いて行っているが、色ずれ検知センサを用いてプロファイル検知を行っても同様の効果が得られる。また、正反射光を用いて周長検知を行っているが、測定対象とする像担持体の種類によっては乱反射光で周長検知を行っても同様の効果が得られる。更に、プロファイルの計算を差分絶対値の積算にて行っているが、移動平均、標準偏差の算出などによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施形態では、プロファイル周長検知結果を画像濃度制御で使用したが、色ずれ制御などでも使用することができる。

＜第３の実施形態＞
上述の第１及び第２の実施形態では、前記エラー判定手段により測定した周長に係わる情報の信頼性が低いと判断された場合の周長の再測定の方法としては、以前に測定されて記憶されていた周長情報を使用した。これに対して、第３の実施形態では、周長測定時において、測定した周長に係わる情報の信頼性が低いと判断された場合に、本実施形態のプロファイル周長検知における２周目の波形プロファイルを再度取得することにより、回転体の周長に関わる情報を求め直す。

［本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法の詳細］
本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法について、図２１のフローチャートを使って説明する。なお、図２１のフローチャートは、第１の実施形態の図９のフローチャートの変形とステップの追加により実施可能であるので、図９と同様のステップには同じステップ番号が付けられており、かかる同様のステップの説明は省略する。

まず、最初に、周長測定部１１１は、ステップＳ２１００でＲＡＭ１０３に領域が確保される変数Ｎを１に初期化する。そして、ステップＳ２１０４とＳ２１０５では、周長測定部１１１は、Ｎ周目の１０００データのサンプリングと（Ｎ＋１）周目の１１００データのサンプリングを行なう。かかるサンプリング方法は、Ｎ＝１の最初のサンプリング時は第１の実施形態と同様である。

かかるＮ周目と（Ｎ＋１）周目のサンプリングに従って、ステップＳ２１０７では、周長測定部１１１は、Ｎ周目と（Ｎ＋１）周目のサンプリング結果についてずらし量Ｘをシフトしながら差分絶対値の積算を実行する。ずらし量Ｘが０から１００までの各積算が終わると、ステップＳ９１１で差分絶対値の積算値が最小になるずらし量Ｘを検出し、かかるずらし量Ｘを周長情報に換算するのは、第１の実施形態と同様である。

ステップＳ９１１の後に、周長測定部１１１の信頼性判定部は、ステップＳ２１２１で、第１の実施形態と同様に差分絶対値の積算値が最小になるずらし量Ｘの値や差分絶対値の積算値の最大値と最小値の比率により、周長測定の失敗か成功かを判定する。周長測定が成功と判定されれば、ステップＳ９１２に進んで、周長測定部１１１は、確定した周長を保存する。

一方、周長測定が失敗したと判定された場合は、周長測定部１１１の再測定部が、ステップＳ２１２２で変数Ｎを１つインクリメントして、ステップＳ２１０５に処理を戻す。これにより、周長測定部１１１により、再度、回転体の周長に関わる情報を求め直すことができる。

ステップＳ２１０５では、次ぎの周のサンプリングが行われる。すなわち、最初の再測定では３周目のサンプリングが、前の回のサンプリングがＮ周目と（Ｎ＋１）周目とすると（Ｎ＋２）周目のサンプリングが実行されることになる。従って、ステップＳ２１０７における差分は、最初の再測定では２周目と３周目のサンプリングにより、前の回のサンプリングがＮ周目と（Ｎ＋１）周目とすると（Ｎ＋１）周目と（Ｎ＋２）周目のサンプリングにより実施されることになる。このように、ステップＳ２１０５で次ぎ周の１回のサンプリング再検出を行なうことで、最後の２周のサンプリング結果に基づく周長の測定ができる。本実施形態では、３周目以降のサンプリングと周長の再測定が周長測定部１１１の再測定部の処理に相当する。ここでは、前回のサンプリングのプロファイルが少なくとも１つのパターンに相当し、新たなサンプリングのプロファイルが他方のパターンに相当する。

なお、ステップＳ２１２１の周長測定の判定は、信頼性が充分な測定結果となるまで繰り返される。なお、装置の致命的なダメージで信頼性が充分な測定結果が得られない場合もあるので、例えば、繰り返し回数（ステップＳ２１２２後のＮ−１の値に相当する）がしきい値を越えたら、測定を中止してエラー処理をするのが望ましい。

本実施形態は、周長測定が失敗したと判断してから中間転写ベルトを１周回転するだけで、再測定が完了するため、測定時間を短くできることが特徴である。

なお、本実施形態では、プロファイル周長検知手法による周長測定を画像濃度測定用の光学センサ１０４を用いて行っているが、色ずれ検知センサを用いてプロファイル検知を行っても同様の効果が得られる。また、正反射光を用いて周長検知を行っているが、測定対象とする像担持体の種類によっては乱反射光で周長検知を行っても同様の効果が得られる。更に、プロファイルの計算を差分絶対値の積算にて行っているが、移動平均、標準偏差の算出などによっても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、本実施形態ではプロファイル周長検知結果を画像濃度制御で使用したが、色ずれ制御などでも使用することができる。

また、本実施形態では、画像形成装置として、中間転写ベルトを用いた構成を用いて説明してきた。しかし、タンデム型直接転写多色画像形成装置(ETB方式)についても、本発明の構成を適用可能である。タンデム型直接転写多色画像形成装置では、複数の画像形成手段を直列に配置してそれぞれ異なる色のトナー像を形成し、一般的にベルト状とされる転写材担持体に担持された記録用紙などの転写材に順次トナー像を多重転写する。

更に、感光ドラム上で画像濃度制御を実行する構成についても、本発明の構成を適用可能である。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態では、第３の実施形態と同様にプロファイルの再度検知を行なうが、その際に、サンプリングを実行する場所を変更することを特徴とする。

本実施形態の画像形成装置の構成、光学検知センサ構成、画像濃度制御、回転体の周長情報を求めるアルゴリズムは第１の実施形態と同様の構成となっているため省略して述べる。

［本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法の詳細］
本実施形態の周長測定失敗時の周長測定手法について、図２２のフローチャートを使って説明する。周長検知が成功した場合のシーケンスは、図１９の第１の実施形態の処理と同様である。

まず、ステップＳ１９０１では、周長測定部１１１は、図９で上述されたステップＳ９０１からＳ９１１までを実行する。かかる処理については重複を避けるためここでは説明を省く。図９のステップＳ９１１で差分絶対値の累積値が最小となるずらし値Ｘを抽出した後、周長測定部１１１の信頼性判定部は、ステップＳ１９０２で周長測定が成功したか否かを判定する。周長測定部１１１の信頼性判定部が周長検出結果の信頼性が高いと判断すると、周長測定部１１１は、ステップＳ１９０３で、ずらし値Ｘに基づいて周長の情報を求め、画像濃度調整のために設定する。ステップＳ１９０４では、周長測定部１１１は、周長測定結果をＲＡＭ１０３又は不揮発性メモリ１０９に記憶する。

一方、ステップＳ１９０２の判断で、周長測定部１１１の信頼性判定部が周長検出結果の信頼性が高いと判断すると、ステップＳ２２０５に進む。ステップＳ２２０５では、周長測定部１１１の信頼性判定部が、周長測定の失敗回数がＳ回となったかを判定する。周長測定の失敗回数は図示しないＲＡＭ１０３に確保されたカウンタでカウントされる。また、しきい値のＳは、装置の致命的なダメージで信頼性が充分な測定結果が得られないと推定される繰り返し回数が設定される。本実施形態においては、サンプリング期間が中間転写体の周長の約１／８に設定されているので、例えばＳ＝８とすれば充分である。ステップＳ２２０５で周長測定の失敗回数がＳ回であると反転されると、周長測定部１１１は、ステップＳ２２０６で、周長の測定を中止しエラー処理を実行する。かかるステップＳ２２０６は、エラーを報知した上で、第１及び第２の実施形態のように既に記憶されている周長を使用して、以降の処理を続行してもよい。

ステップＳ２２０５で周長測定の失敗回数がＳ回未満の場合は、周長測定部１１１の再測定部は、ステップＳ２２０７に進む。ステップＳ２２０７では、周長測定部１１１の再測定部は、周長測定の失敗回数をカウントアップすると共に、以前のサンプリング場所とサンプリング位置を変えて、次回の周長測定を実施する。ここで、サンプリング位置の変更方法については詳説しないが、前回のサンプリング位置と重ならないように、本例では１１００のサンプリング範囲をシフトした位置が公称周長から求めれば、実現できる。

第４の実施形態は、周長測定失敗の理由として、中間転写体上の特定の領域のみが非常に大きなダメージを負っている等の理由で、周長測定のサンプリング結果が安定しないような場合に対して有効な再測定方法となる。また、周長測定が失敗したと判断してから改めて２周分の２回のサンプリングを実行する。そのため、中間転写体の寄り等の走行状態が不安定なまま測定をスタートした場合についても、上記第３の実施形態と異なり再測定までに走行が安定するまで十分な時間を取ることが可能となる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態では、周長測定の失敗を判断した後に、第４の実施形態でサンプリング場所を変えたステップＳ２２０７の処理で、プロファイルの再度検知による再測定を実行する前に中間転写体のクリーニングを実行することを特徴とする。

クリーニング以外のの処理は、第４の実施形態と同様であるので重複は避ける。

クリーニング手段として、図１のクリーニングブレード３３は、例えば印字率が１０〜２５％程度の画像であって、２次転写の転写残トナーが２０％程度までの状態であれば、全く問題無く転写残トナーを回収することが可能である。しかしながら、ブレードによってベルト上のトナーを掻き取る構成であるため、一時に大量のトナーが来た場合には、若干のトナーを回収しきれずに、ベルトとブレードの間をトナーがすり抜ける場合がある。例えば、２つ以上の色を全面に印字するベタ画像を印字中、ジャムが発生して画像が紙に転写されなかった場合などは、非常に大量のトナーがクリーニングブレード部に供給され、すり抜けるトナー量も多くなってしまう。

このようにすり抜けが発生した場合には、既に大量のトナーがブレード近傍に滞留しているため、ベルトが１周し、再度クリーニングを実行する際にも、再びクリーニング不良となり、すり抜けてしまうことがある。このような場合には、完全にトナーを取り切るまでに、２〜３周程度、特に０℃環境のようなブレードのゴムが硬化しているような厳しい状況においては、５周程度クリーニングが必要となる場合も有る。従って、第５の実施形態では、しきい値の失敗回数Ｓは６程度に設定される。

このようにベルト上にクリーニング不良のトナーが付着しており、クリーニングブレードを通過する度にベルト上のトナーが減っていくような状況では、周長検知の結果が安定せずにエラーとなる可能性も高くなってしまう。そこで、このような状況では、再測定を実行する前に、ベルトのクリーニングを繰り返すことが有効な対策となる。

本実施例の形態は、周長検知失敗の理由として、中間転写体上にクリーニング残トナーが付着している場合について特に有効な対策となる。また、第４の実施形態と同様に周長検知が失敗したと判断してから２回サンプリングを実行するため、中間転写体の寄り等の走行状態が不安定なまま検知をスタートした場合については、走行が安定するまで十分な時間を取ることも可能となる。また、ベルト上の汚れとしては、クリーニング残トナーばかりでなく、例えば、ユーザーがべルト面に触れてしまった際に発生する指紋や、グリス等の油による汚れ、機内に飛散したトナーがベルトに付着して発生する汚れ等も考えられる。第５の実施形態はこれらの汚れによって検知不良が発生した際の再測定方法としても有効である。

なお、第４と第５の実施形態とは、組み合わせることによってより有効な再測定が実現可能である。例えば、最初は数回のクリーニングによる再測定を行ない、その結果なお信頼性のある測定結果が得られないとサンプリング位置を変えることも出来る。また、図２２のステップ２２０７では、クリーニングとサンプリング位置の変更の両方を実行してもよい。これらの組み合わせは、画像形成装置が使用される環境などにより変更することも可能である。

更に、再サンプリングとして、第３乃至第５の再測定を組み合わせることも可能である。簡単な例としては、第３の実施形態による再測定を所定回繰り返して、信頼性のある測定結果が得られなければ第４及び／又は第５の実施形態の処理を行なう。これを繰り返してもよい。かかる組み合わせによれば、中間転写体が安定して汚れなどが無ければ、第３の実施形態で短時間に信頼性のある周長が測定でき、中間転写体が安定してない或いは汚れなどが有っても、第４及び第５の実施形態により信頼性のある周長が測定できる。

また、以上説明してきた実施形態３乃至５においては、周長検知としてプロファイル検知方式を例としてきた。プロファイル周長検知方式は、ベルト等の下地の微妙な変化を検知する方法であるため、ちょっとしたベルトの汚れ等で検知に失敗する可能性がある。そのため、最初の検知に失敗しても、再検知によって検知に成功する可能性も非常に高いため、本発明の構成は濃度検知等の精度を上げるために非常に有効な手段となる。

更に、本発明の実施形態３乃至のように再検知を実施する構成は、プロファイル検知のみに限定されない。従来の中間転写体上に周長を検知するマークを貼り、そのマークを光学式センサで反射光を受光することにより周長を測定する手法についても有用であることは言うまでも無い。また、静電吸着搬送ベルトにパッチを印字し、静電吸着ベルトの周長を測定する手法についても有用であることは言うまでも無い。

＜第６の実施形態＞
上の各実施形態では、回転体の１周目でのサンプリング結果に基づく波形データを１０００データとし、２周目でのサンプリング結果に基づく波形データを１１００データとして説明してきた。即ち、１周目のサンプリングに基づき取得される一方の波形データを、２周目のサンプリングに基づき取得される他方の波形データよりも長い検出時間に対応したものとしていた。しかし、これに限定されない。例えば、上述の各実施形態の逆、即ち、２周目のサンプリングに基づき取得される一方の波形データを、１周目のサンプリングに基づき取得される他方の波形データよりも長い検出時間に対応したものとしても良い。

この場合に、回転体の実周長に関わる情報を如何に演算するかを、回転体の代表例としての中間転写ベルト３１についての図９を用いて、第１の実施形態の差異を中心に説明する。

まず、ステップＳ９０１乃至９０３相当の処理を実行する。

次に、ステップＳ９０４相当の処理において、周長測定部１１１は、受光素子３０２が受光した反射光の出力値についての、１周目のサンプリングを、任意の位置から開始する。また、このときに、１周目のサンプリング開始に伴い、２周目のサンプリング開始タイミングを決定するためのタイマーを起動させる。
ここで、ずらし量が１００ポイントであることに対応し、１周目のサンプリング数が１１００ポイントである点が第１の実施形態と異なる。また、本実施形態では、１周目の波形データの検出タイミングを基準として、中間転写ベルト３１が１周長だけ回転する為に必要とな予め定められた基準時間から、どのように所定時間調整するかが上述の実施形態と異なる。具体的には、タイマーには、公称の周長から最大周長変動分の半分の値が加算された値が設定される。

但し、タイマー値を、２周目の波形データのサンプリングを、１周目、２周目の波形データのうち、何れか一方の波形データの像形成面の区間が、他方の波形データに対応する像形成面の区間に含まれるよう行なう点は上述の各実施形態と同様である。周長測定部１１１がＲＡＭ１０３から２つの波形データを取得した場合、一方の波形データに対応する像形成面での区間が、他方の像形成面での区間に包含されていることも上述の各実施形態と同様である。

フローチャートの説明に戻る。そしてタイマーが設定された値に達すると、ステップＳ９０５相当の処理で、２周目の波形プロファイルのサンプリングを開始する。このとき、２周目のサンプリング数は、第１の実施形態では１１００ポイントであったのに対して、本実施形態では１０００ポイントとなっている。

そして、次にステップＳ９０６相当の処理を第１の実施形態と同様に実行した後、ステップＳ９０７乃至Ｓ９０９相当の処理を、ステップＳ９１０相当の処理でＹＥＳと判定するまで継続する
そして、このときには、以下の式により、１周目の波形プロファイルから抽出される波形データ（第３波形データに相当）と２周目の波形プロファイルとについて差分絶対値の積算を実行する。なお、第１の実施形態と同様に、Ｘ＝０，１，２，…，１００である。

そして、ステップＳ９１１相当の処理で、周長測定部１１１は、演算した複数の積算値Ｉ（Ｘ）のうち最小値を決定する。実周長は、例えば、最小の積算値を与えたＸの値を用いて次式により演算できる。

実周長＝（（１００−Ｘ_{プロファイル結果}）−Ｘ_{ＩＴＢ理想}）＊０．１＋公称の周長・・・式６
そして、ステップＳ９１２相当の処理で、式６により求められた実周長に関わる情報に基づき、ＣＰＵ１０１の濃度制御部１１２は画像濃度制御を実行する。

以上、説明してきたように、第６の実施形態ように、１周目のサンプリングについて、長い検出時間に対応した波形データを取得したとしても、上記各実施形態と同様の効果が得られることがわかる。

また、第１乃至６の実施形態から、以下のことが考察される。即ち、まず、２つの取得される波形データを第１波形データ及び第２波形データとする。そして、何れか一方を基準の波形データとし、他方の波形データからマッチングする波形データを抽出し、基準の波形データと、抽出された波形データと、の間隔に応じた間隔情報を求めることで、実周長に関わる情報を求めることができる。

＜他の実施形態＞
他の実施形態としては、複数の画像形成ステーションを直列に配置してそれぞれ異なる色のトナー像を形成し、記録用紙などの記録材に順次トナー像を多重転写するタンデム型の直接転写方式を採用する画像形成装置（ＥＴＢ方式）にも適用可能である。画像形成装置の制御構成、光学検知センサの構成、画像濃度制御及び回転体の周長情報を求めるアルゴリズムについては上記実施形態と同様の構成となっているため説明を省略する。また、更なる他の実施形態としては、画像濃度制御を感光ドラム上で行う画像形成装置等にも適用可能である。

更に、本発明は上述の実施形態に限らず様々な変形が可能である。例えば、第１乃至第５の実施形態においては、濃度制御用の光学センサを用いて周長測定を実施している。しかし、本発明は、周長測定用の光学センサとして、色ずれ検知用のセンサを用いて回転体の周長を測定してもよい。また、正反射光を用いて周長測定を行っているが、測定対象とする回転体の種類によっては乱反射光を用いて周長測定を実施してもよい。また、波形プロファイルの計算を差分絶対値の積算にて行っているが標準偏差を演算することによっても回転体の周長を求めてもよい。さらに、上述の実施形態では、測定した回転体の周長を画像濃度制御に用いたが、色ずれ制御に用いてもよい。

第１の実施形態に係るカラー画像形成装置の概略断面図である。第１の実施形態に係る制御部の一例を示すブロック図である。光学センサ１０４の一例を示す図である。中間転写ベルト上の複数の位置における下地出力の変動とパッチ出力の変動とを例示した図である。第１の実施形態に係る画像濃度制御の一例を示すフローチャートである。発光タイミング、中間転写ベルトの回転タイミング及びパッチ画像の形成タイミングの一例を示した図である。下地の濃度とパッチ画像の濃度のサンプリングを説明する図である。トナー付着相当量、画像濃度及びトナー付着量との関係を保持したテーブルの一例を示す図である。第１の実施形態における中間転写ベルトの周長測定方式を示したフローチャートである。各サンプリングポイントと反射光出力値の関係の一例を示す図である。１周目のサンプリング開始タイミングｔ１から２周目のサンプリング終了タイミングｔ６を説明するための図である。第１の実施形態に係る１周目と２周目の各波形プロファイルと積算値との関係を示す図である。中間転写ベルト３１の下地からの反射光を受光素子３０２で受光したときの、中間転写ベルト３１の位置依存性を示す図である。比較例となる周長測定方法においてパッチを検出するタイミングを示す図である。クリーナの動作を示す図である。本実施形態における周長測定の失敗例１における光学センサの出力波形例を示す図である。本実施形態における周長測定の失敗例１において算出された差分絶対値の積算値とずらし量Ｘとの関係を示す図である。本実施形態における周長測定の失敗例２において算出された差分絶対値の積算値とずらし量Ｘとの関係を示す図である。第１の実施形態における周長測定の失敗時の再測定の手順例を示すフローチャートである。第２の実施形態における周長測定の失敗時の再測定の手順例を示すフローチャートである。第３の実施形態における周長測定の失敗時の再測定の手順例を示すフローチャートである。第４または第５の実施形態における周長測定の失敗時の再測定の手順例を示すフローチャートである。

符号の説明

２…感光ドラム
３…一次帯電器
４…露光器
５…現像器
６…クリーニングブレード
１４…一次転写ローラ
１５…給紙ユニット
１７…レジストローラ対
１８…定着器
３１…中間転写ベルト
３２…プロセスカートリッジ（画像形成ステーション）
３３…クリーニングブレード
３５…二次転写ローラ
１０１…ＣＰＵ
１０２…ＲＯＭ
１０３…ＲＡＭ
１０４…光学センサ
１０６…環境センサ
１０８…駆動制御部
１０９…不揮発メモリ
１１１…周長測定部
１１２…濃度制御部
３０１…発光素子
３０２…正反射用の受光素子
３０３…乱反射用の受光素子

Claims

像形成に使用される回転体と、前記回転体からの光を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第１波形データを取得する第１取得手段と、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第２波形データであって、少なくとも前記第１波形データの一部を含む第２波形データを取得する第２取得手段と、
前記取得された第１波形データ及び第２波形データのマッチングに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求める演算手段と、
前記第１取得手段及び第２取得手段の各々により取得された前記第１波形データと前記第２波形データとがマッチングした場合の評価値とマッチングしない場合の評価値との差分或いは比率に基づき、求められた前記周長に関わる情報を用いるか否かを判定する判定手段とを有し、
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記回転体の周長に関わる情報を求め直すことを特徴とする画像形成装置。
像形成に使用される回転体と、前記回転体からの光を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第１波形データを取得する第１取得手段と、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第２波形データであって、少なくとも前記第１波形データの一部を含む第２波形データを取得する第２取得手段と、
前記取得された第１波形データ及び第２波形データのマッチングに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求める演算手段と、
前記第１波形データと前記第２波形データとが予め定められた範囲でマッチングした場合に、前記求められた周長に関わる情報を用いないと判定する判定手段と、
を有し、
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記回転体の周長に関わる情報を求め直すことを特徴とする画像形成装置。
前記演算手段は、前記演算手段による演算が行われる前に予め記憶された情報を記憶手段から読み込むことで前記回転体の周長に関わる情報を求め直すことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記予め記憶された情報は、更新されることのない固定値、或いは、前の演算で前記演算手段により求められた前記回転体の周長に関わる情報であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記前の演算で前記演算手段により求められた前記回転体の周長に関わる情報は、前記演算手段により複数回において求められた複数の前記回転体の周長に関わる情報であることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
当該画像形成装置に関わる環境情報を検知する環境検知手段を更に有し、
前記予め記憶された情報は、前の演算で前記演算手段により求められた前記回転体の周長に関わる情報と該周長に関わる情報が求められたときの環境情報とを含み、
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記予め記憶された前記回転体の周長に関わる情報と、前記予め記憶された環境情報及び前記環境検知手段による新たに検知された環境情報とに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求めることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記第１取得手段による再度の前記第１波形データの取得、及び前記第２取得手段による再度の前記第２波形データの取得の少なくとも１つを実行させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記第１取得手段による再度の前記第１波形データの取得、及び前記第２取得手段による再度の前記第２波形データの取得の何れか１つを実行させ、前記再度取得した第１波形データ又は第２波形データと、取得しなかった他方の波形データとに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求めることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記第１波形データを取得するための前記検出手段による前記回転体の検出開始位置を変更する変更手段を有し、
前記第１取得手段及び前記第２取得手段は、前記変更手段による変更の後の検出開始位置に従う前記検出手段の検出に基づき前記第１波形データ及び第２波形データを取得することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記回転体のクリーニングを行なうクリーニング手段を駆動し、
前記第１取得手段及び前記第２取得手段の各々は、前記クリーニング手段によりクリーニングが行なわれた回転体からの前記検出手段による検出結果に基づき、前記第１波形データ及び前記第２波形データの各々を取得することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、
前記第１波形データ及び前記第２波形データのいずれか一方を基準の波形データとし、他方の波形データからマッチング処理によりマッチングすると判断される波形データを抽出する抽出手段を有し、
前記回転体の実周長に関わる情報として、前記基準の波形データと、前記抽出手段により抽出された波形データと、の間隔に応じた間隔情報を求めることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の画像形成装置。
前記抽出された波形データの間隔に応じた間隔情報は、前記抽出手段により抽出された波形データの、予め定められた基準からのずれを示すことを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
画像形成の濃度制御を行うためのパッチ画像を前記回転体に形成する形成手段と、
画像の形成条件を設定する設定手段とを備え、
前記設定手段は、前記検出手段により前記パッチ画像からの光量の検出結果と、前記求められた前記回転体の周長に関わる情報と、に基づき、画像の形成条件を調整することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の画像形成装置。
像形成に使用される回転体と、前記回転体からの光を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第１波形データを取得する第１取得手段と、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第２波形データであって、少なくとも前記第１波形データの一部を含む第２波形データを取得する第２取得手段と、
前記取得された第１波形データ及び第２波形データのマッチングに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求める演算手段と、
前記第１取得手段及び第２取得手段の各々により取得された前記第１波形データと前記第２波形データとがマッチングした場合の評価値とマッチングしない場合の評価値との差分或いは比率に基づき、求められた前記周長に関わる情報を用いるか否かを判定する判定手段とを有し、
前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いると判定された場合は、前記周長に関わる情報に基づき周長を設定し、前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合は、前記回転体の周長に関わる情報に基づき周長を設定しないことを特徴とする画像形成装置。
像形成に使用される回転体と、前記回転体からの光を検出する検出手段と、を備えた画像形成装置であって、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第１波形データを取得する第１取得手段と、
前記検出手段による検出に基づき、前記回転体の像形成に使用される像形成面についての第２波形データであって、少なくとも前記第１波形データの一部を含む第２波形データを取得する第２取得手段と、
前記取得された第１波形データ及び第２波形データのマッチングに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求める演算手段と、
前記第１波形データと前記第２波形データとが予め定められた範囲でマッチングした場合に、前記求められた周長に関わる情報を用いないと判定する判定手段とを有し、
前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いると判定された場合は、前記周長に関わる情報に基づき周長を設定し、前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合は、前記回転体の周長に関わる情報に基づき周長を設定しないことを特徴とする画像形成装置。
前記判定手段により、前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合は、記憶手段に予め記憶された周長を設定することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記第１取得手段による再度の前記第１波形データの取得、及び前記第２取得手段による再度の前記第２波形データの取得の少なくとも１つを実行させることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記第１取得手段による再度の前記第１波形データの取得、及び前記第２取得手段による再度の前記第２波形データの取得の何れか１つを実行させ、前記再度取得した第１波形データ又は第２波形データと、取得しなかった他方の波形データとに基づき、前記回転体の周長に関わる情報を求めることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。
前記演算手段は、前記判定手段により前記求められた前記周長に関わる情報を用いないと判定された場合に、前記第１波形データを取得するための前記検出手段による前記回転体の検出開始位置を変更する変更手段を有し、
前記第１取得手段及び前記第２取得手段は、前記変更手段による変更の後の検出開始位置に従う前記検出手段の検出に基づき前記第１波形データ及び第２波形データを取得することを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。