JP5344601B2 - 画像形成装置および画像形成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体に担持されたトナー像をシートに形成する画像形成装置および画像形成装置の制御方法に関する。

従来、電子写真方式を採用した複写機、プリンタ等の画像形成装置における画像の濃度補正は、つぎのように行われていた。すなわち、感光ドラムや中間転写体などの像担持体に濃度補正用トナー像（トナーパッチ）を形成し、光学式センサによりトナーパッチを検知し、補正データを作成することが行われていた。

トナーパッチの濃度を求める場合、トナーパッチが形成される位置における像担持体、いわゆる下地からの反射光分を予め把握しておく必要がある。なぜなら、トナーパッチを検知した時のセンサ出力には、下地からの反射光分も含まれているからである。

さらに、感光ドラムや中間転写体は光沢を有しているので、照射された光のうち多くの量の光が反射され、光学式センサによって読み取られる。特に、低濃度の画像はトナーの量を少なくすることによって表現されるので、低濃度のトナーパッチは高濃度のトナーパッチに比べて下地の露出度が高い。このため、低濃度のトナーパッチの濃度を正確に算出するためには、下地からの反射光分を考慮してトナーパッチの濃度を検出する必要がある。

従来、像担持体にホームポジションマークを設け、これを光学式センサで検知することで得られる、像担持体の１周におけるホームポジションとトナーパッチとの位置関係から、下地の反射光分を特定する方法が提案されている（特許文献１参照）。

この方法では、予め像担持体の１周の表面状態がプロファイルとして検知される。さらに、上記ホームポジションとトナーパッチとの位置関係、および上記予め検知された担持体の１周の表面状態のプロファイルに基づき、トナーパッチの下地の反射光出力が特定される。そして、この特定された下地の反射光出力とトナーパッチの検知結果に基づき、トナーパッチの濃度が検出される。

また従来、上記のようなホームポジションマークを設けない装置も提案されている（特許文献２参照）。この装置では、中間転写体の１周分のバックグラウンドデータ（下地データ）、およびトナーパッチを形成した状態で中間転写体の１周分の画像濃度検知データを測定することが行われる。そして、バックグラウンドデータと画像濃度検知データとの相関関係から、両データの位置合わせを行い、この位置合わせの結果に基づき、トナーパッチが形成された位置におけるバックグラウンドデータが特定される。

特開２００５−３４５７４０号公報 特開２００５−１４８２９９号公報

しかしながら、上記従来の画像形成装置には、つぎのような問題があった。すなわち、特許文献１に記載された画像形成装置では、ホームポジションマークが脱落あるいは磨耗により失われると、下地の反射光を考慮した濃度補正が行えなくなる。また、ホームポジションマークを取り付けるためのコストがかかった。

一方、特許文献２に記載の画像形成装置では、バックグラウンドデータを取得した後、トナーパッチを形成した状態で、さらに、中間転写体をもう１周回転させて濃度補正用データを取得しなければならず、濃度補正に時間を要していた。

そこで、本発明は、検知用のトナー像が担持された像担持体上の位置からの反射光を検出した結果に基づいて検知用のトナー像の濃度を算出する際のダウンタイムを抑制することができる画像形成装置および画像形成装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転駆動される像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成し、前記像担持体上のトナー像をシートに転写することで、シート上にトナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段によって前記像担持体上に検知用トナー像を形成させる制御手段と、前記像担持体に向けて光を照射する発光部と、前記発光部を発光させることで、前記像担持体からの反射光と、前記像担持体上に形成された前記検知用トナー像からの反射光とを受光する受光部を有し、前記受光部に受光される反射光量を検出する光検出手段と、前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周未満でトナー像が形成されていない領域からの反射光量と前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周に亘る反射光量とでパターンマッチングを行うことにより前記像担持体の回転方向における前記領域の位置を特定し、前記特定された前記領域の位置と、前記領域と前記検知用トナー像が形成されるべき位置との予め決められた位置関係とに基づき、前記検知用トナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量を特定する特定手段と、前記特定手段により特定される前記位置における前記像担持体からの反射光量と、前記光検出手段により検出される前記検知用トナー像からの反射光量とに基づき、前記検知用トナー像の濃度を決定する濃度決定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、検知用のトナー像が担持された像担持体上の位置からの反射光を検出した結果に基づいて検知用のトナー像の濃度を算出する際のダウンタイムを抑制することができる。

第１の実施形態における画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。 中間転写ベルト２７に形成されるトナーパッチＰを示す図である。 トナーパッチＰおよびページ画像が形成された中間転写ベルト２７を示す図である。 センサ４１の構成を示す図である。 発光光量を変化させた際に得られる、中間転写ベルトの一周の反射光量分布を示すグラフである。 トナーパッチ濃度と反射光量の関係を示すグラフである。 画像形成装置の画像処理部５０の構成を示すブロック図である。 下地１周プロファイルを示す図である。 下地一部プロファイルの読み取り開始時からトナーパッチＰの読み取り開始時までの正反射光出力を示すグラフである。 基準プロファイルを示す図である。 位相を合わせた状態で、中間転写ベルトの１周の反射光量分布および中間転写ベルトにトナーパッチを載せた状態での反射光量分布を示すグラフである。 ＲＡＭ５３に記憶される１次元ＬＵＴを示すグラフである。 画像濃度制御手順を示すフローチャートである。 図１３につづく画像濃度制御手順を示すフローチャートである。 プリント累積枚数に応じて変化する中間転写ベルト２７の表面状態を示すグラフである。 第１の実施形態のパターンマッチングと従来のパターンマッチングの比較を示す図である。

本発明の画像形成装置および画像形成装置の制御方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
（画像形成部）
図１は第１の実施形態における画像形成装置の画像形成部の構成を示す図である。この画像形成装置は、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例として、中間転写ベルト２７（像担持体）を使用し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックからなる４色のタンデム方式の画像形成部１０を有するカラー画像形成装置（プリンタ）である。

レーザ光源２４は、原稿読取部（図示せず）からのデジタル信号に基づいて発光し、一次帯電器２３で均一に帯電された感光ドラム２２に静電潜像を形成する。本実施形態のタンデム方式の画像形成装置では、各色に対応し、イエロー用のレーザ光源２４Ｙ、マゼンタ用のレーザ光源２４Ｍ、シアン用のレーザ光源２４Ｃ、ブラック用のレーザ光源２４Ｋが備えられている。同様に、各色に対応し、イエロー用の感光ドラム２２Ｙ、マゼンタ用の感光ドラム２２Ｍ、シアン用の感光ドラム２２Ｃ、ブラック用の感光ドラム２２Ｋが備えられている。なお、特に、色ごとに区別する必要がない場合、これらのレーザ光源、感光ドラムをそれぞれレーザ光源２４、感光ドラム２２と総称する。

感光ドラム２２は、アルミシリンダの外周に有機光伝導層を塗布して構成され、駆動モータ（図示せず）の駆動力が伝達されると、回転する。この駆動モータは、画像形成動作に応じて、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋを反時計周り方向に回転させる。

感光ドラム２２に形成された静電潜像は、現像器２６によってトナー像で可視化される。現像器２６は、ステーション毎に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の現像をそれぞれ行う４個の現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋを備える。また、各現像器２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋには、それぞれスリーブ２６ＹＳ、２６ＭＳ、２６ＣＳ、２６ＫＳが設けられている。

各感光ドラム２２上のトナー像は中間転写ベルト２７に転写される。中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋの回転に同期して時計回りに回転する。また、中間転写ベルト２７は、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに接触している。これらの接触部で、感光ドラム２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋに形成されたトナー像は中間転写ベルト２７に１次転写される。

本実施形態では、中間転写ベルト２７として、周長８９５ｍｍのポリイミド製の単層樹脂ベルトが用いられている。また、ベルトの抵抗調整のために適量のカーボン微粒子が樹脂内に分散されている。このため、中間転写ベルトの表面は、黒色で平滑性が高く、光沢性を有している。また、中間転写ベルト２７の回転速度はプロセススピードと同じ２４６ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。

中間転写ベルト２７に担持されたトナー像は、転写部２８によって給紙部１１から搬送されてきたシートである記録材２１に転写される。中間転写ベルト２７と転写部２８のローラとで挟持して搬送される記録材２１に、中間転写ベルト２７上の多色トナー像が転写される。記録材２１に転写されたトナー像に対し、定着部３０で加熱ローラ３１および加圧ローラ３２により熱定着処理が施される。トナー像が定着した記録材２１は、定着部３０を出ると、排紙センサ４２によって検知され、排紙される。

つぎに、濃度補正用に形成される濃度画像（以下、トナーパッチＰという）、および光学式センサ４１（以下、センサ４１という）について説明する。センサ４１（光検出手段）は、中間転写ベルトに対向して配置され、中間転写ベルト２７の表面状態およびトナーパッチＰを検知するために用いられる。

図２は中間転写ベルト２７に形成されるトナーパッチＰを示す図である。図３はトナーパッチＰおよびページ画像が形成された中間転写ベルト２７を示す図である。トナーパッチＰは、感光ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体上に形成される。本実施形態では、中間転写ベルト２７にトナーパッチＰ（検知用トナー像）を形成する場合を示す。

図２の矢印は中間転写ベルト２７の回転方向を表す。トナーパッチＰは、２５ｍｍ角で、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ毎に画像印字率（濃度階調度）を８段階に変化させて（各色８パッチずつ）、中間転写ベルトの回転方向（周方向）に合計３２個形成される。

各パッチと印字率（階調度）との対応は、つぎのように設定されている。

Ｙ１、Ｍ１、Ｃ１、Ｋ１＝１２．５％
Ｙ２、Ｍ２、Ｃ２、Ｋ２＝２５％
Ｙ３、Ｍ３、Ｃ３、Ｋ３＝３７．５％
Ｙ４、Ｍ４、Ｃ４、Ｋ４＝５０％
Ｙ５、Ｍ５、Ｃ５、Ｋ５＝６２．５％
Ｙ６、Ｍ６、Ｃ６、Ｋ６＝７５％
Ｙ７、Ｍ７、Ｃ７、Ｋ７＝８７．５％
Ｙ８、Ｍ８、Ｃ８、Ｋ８＝１００％

本実施形態では、図３に示すように、トナーパッチＰは、１００枚目のページ画像Ｊ１００の後に形成され、センサ４１により検知される。センサ４１は、一次転写部の下流に設けられ（図１参照）、中間転写ベルト２７の表面状態および中間転写ベルト２７に形成されるトナーパッチＰを検知する。

図４はセンサ４１の構成を示す図である。センサ４１は、ＬＥＤなどの発光部４１１、フォトダイオード等の受光部４１２、および発光部４１１の発光光量を制御するＩＣ４１３から構成される。

発光部４１１は、中間転写ベルト２７の法線に対して４５度の角度で設置されており、中間転写ベルト２７に光を照射する。受光部４１２は、中間転写ベルト２７の法線を中心に発光部４１１と対称の位置に設置されており、トナーパッチＰからの正反射光を受光する。図４では、トナーパッチＰがセンサ４１の検知領域を通過する場合が示されている。

ＩＣ４１３は、センサ４１内の発光部４１１に印加する電圧を調整することで、発光部４１１の発光光量を制御する。図５は発光光量を変化させた際に得られる、中間転写ベルトの一周の反射光量分布を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は中間転写ベルトの周方向の位置（位相）を表し、縦軸は反射光量を表す。また、太い実線ａは反射光量が多い場合を示し、細い実線ｂは反射光量が少ない場合を示す。図５に示すように、発光光量が異なると、同一の対象物からの反射光量は異なる。すなわち、発光する光が強いほど、対象物からの反射光量は多くなる。

ＩＣ４１３は、センサ４１を２つの光量レベルで動作させる。１つは、トナーパッチ濃度を検出する際に適した光量レベルである。もう１つは、後述するパターンマッチングに適した光量レベルである。

トナーパッチ濃度の検出に適した光量レベルとは、つぎのとおりである。図６はトナーパッチ濃度と反射光量の関係を示すグラフである。図６に示すように、高濃度トナーパッチの反射光量は、光量を上げていくと、トナーパッチの濃度変化に対する感度が鈍くなる傾向を持つ。一方、低濃度トナーパッチの反射光量は、光量を下げていくと、反射光量の絶対値が小さくなり、下地表面光沢ムラと区別がつきにくくなる傾向を持つ。なお、本実施形態において、「高濃度」とは光学濃度１．０以上を指す。

従って、トナーパッチ濃度の検出に適した光量レベルとして、低濃度トナーパッチの反射光量が下地表面光沢ムラと区別でき、かつ、高濃度トナーパッチの反射光量がトナーパッチの濃度変化に対して良好な感度を有する光量レベルであることが望ましい。

本実施形態では、下地表面の一周の平均反射光量が３．５［Ｖ］±０．１［Ｖ］となるような光量レベルが採用される。以後、この光量レベルをパッチ検出用光量レベルと呼ぶ。

一方、パターンマッチングに適した光量レベルとは、下地表面の反射光量に対し、値の起伏が極力大きくなるような光量レベルである。後述するパターンマッチングにおいて、下地表面の一部の反射光量と下地表面の一周の反射光量との間でパターンマッチングを行う際、反射光量については、値の起伏の大きい方が、パターンマッチングの精度が良化する。

図５には、反射光量について、値の起伏が大きい場合と小さい場合の反射光量分布が示されている。図５に示すように、反射光量が小さいと値の起伏も小さくなり、反射光量が大きいと値の起伏も大きくなる。本実施形態では、下地表面の一周の平均反射光量が４．５［Ｖ］±０．１［Ｖ］となるような光量レベルが採用される。以後、この光量レベルをパターンマッチング用光量レベルと呼ぶ。

なお、本実施形態では、発光部４１１の発光光量を調整することで、パターンマッチングに適した反射光量を得ているが、他の方法でパターンマッチングに適した反射光量を得るようにしてもよい。すなわち、受光部４１２の出力ゲインを可変抵抗で調整する方法、あるいは発光部４１１の発光光量および受光部４１２の出力ゲインの双方を調整する方法でもよい。

図７は画像形成装置の画像処理部５０の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された制御プログラムに従って、ＲＡＭ５３をワークメモリとして使用し、画像形成装置の各部を統括的に制御する。

ＲＡＭ５３は、トナーパッチＰの下地１周分の表面をセンサ４１で読み取った反射光を表す下地１周プロファイルを記憶する。図８は下地１周プロファイルを示す図である。同図（Ａ）はテーブルを示し、同図（Ｂ）はグラフを示す。このグラフの縦軸はセンサ４１のセンサ出力を示し、横軸は下地の検知位置（データナンバｎ）を示す。

本実施形態では、プリンタ電源ＯＮの直後、中間転写ベルト２７はトナーが載っていない状態で回転する。このとき、センサ４１は、回転する中間転写ベルト２７の表面を一周分読み取る。この読み取りによって得られた正反射光出力（センサ出力）が、下地１周プロファイル（以下、１周プロファイルという）として記憶される。

なお、記憶される下地一周プロファイルとして、２種類のものが記憶される。その１つは、前述したパッチ検出用光量レベルでセンサ４１が制御され、記憶された第１の１周プロファイルである。もう１つは、前述したパターンマッチング用光量レベルでセンサ４１が制御され、記憶された第２の１周プロファイルである。

中間転写ベルト２７が回転する際、その１周目は、パッチ検出用光量レベルでセンサ４１が制御され、第１の１周プロファイルが記憶される。２週目は、パターンマッチング用光量レベルでセンサ４１が制御され、第２の１周プロファイルが記憶される。

図９は下地一部プロファイルの読み取り開始時からトナーパッチＰの読み取り開始時までの正反射光出力を示すグラフである。グラフにおいて、縦軸はセンサ４１のセンサ出力を表し、横軸はデータナンバｎを表す。

タイマ５５は、図９に示すように、下地一部プロファイルの読み取り開始時からトナーパッチＰ読み取り開始時までの時間Ｔｓｅｃを測定する。この動作の詳細については後述する。

ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰからの正反射光出力Ｒ（ｉ）と、トナーパッチＰ直下の中間転写ベルト２７の表面状態検知時の正反射光出力Ｒ（ｉ）とを用いて、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）を算出する。以降、この正反射光出力Ｒ（ｉ）をトナーパッチＰ直下下地の正反射光出力Ｒ（ｉ）という。

さらに、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの形成前、連続的に形成されるページ画像の間において露出する中間転写ベルト２７の表面の一部をセンサ４１により読み取る。この読み取りによって得られた正反射光出力（センサ出力）を下地一部プロファイル（以下、基準プロファイルという）とする。このとき、センサ４１は、前述したパターンマッチング用光量レベルで制御されている。

ＣＰＵ５１は、この読み取りにより得られた基準プロファイルと第２の１周プロファイルとのパターンマッチングを行い、第２の１周プロファイルの中で、基準プロファイルと一致する位置、あるいは近似する出力部分（図中、点線枠ｆ参照）を特定する。なお、基準プロファイルのセンサ出力レベルは、第２の１周プロファイルのセンサ出力レベルと同じであるが、図９のグラフにおいては、これらのパターンは、分かり易くするために区別されている。

ＣＰＵ５１は、この特定された部分とトナーパッチＰが形成される位置との中間転写ベルト２７上における位置関係、および第１の１周プロファイルに基づき、トナーパッチＰ形成時、トナーパッチＰの下地の反射光出力を求める。

ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの濃度を検出し、この検出結果に基づいて補正データを生成する。

このように、トナーパッチＰの反射光出力（反射光量）とトナーパッチＰの下地の反射光出力（反射光量）に基づき、トナーパッチＰの濃度が演算される。さらに、この演算結果に基づき、補正データが生成される。この過程の詳細については後述する。そして、生成された補正データは、ＣＰＵ５１に内蔵されたトナーパッチＰ濃度送信部により後述する画像処理部５０に送信される。

つぎに、原稿読取部により読み取られた画像の処理を行う画像処理部５０の動作について説明する。ＣＣＤセンサ５０１は、画像読取装置のスキャナ等の原稿読取部に備えられ、読み込まれた原稿の画像を電気信号に変換する。このＣＣＤセンサ５０１は、ＲＧＢ３ラインのカラーセンサである。ＣＣＤセンサ５０１から出力される、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）それぞれの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部５０２に入力される。

Ａ／Ｄ変換部５０２では、ゲイン調整、オフセット調整が行われた後、画像信号は色信号毎に８ビットのデジタル画像データに変換される。シェーディング補正部５０３は、基準白色板の読み取り信号を用いて、ＣＣＤセンサ５０１の各画素の感度ばらつきや原稿照明ランプの光量のばらつきなどを色毎に補正する。

入力ガンマ補正部５０４は、ＲＧＢの各入力に対し、露光量と輝度が線形関係になるように、補正を行う１次元のルックアップテーブル（ＬＵＴ：Look Up Table）である。

入力ダイレクトマッピング部５０５は、色空間を統一するために、入力されたＲＧＢ信号からデバイス内のＲＧＢ信号に変換する三次元のＬＵＴである。この三次元ＬＵＴは、ＣＣＤセンサ５０１のＲＧＢフィルタの分光特性で決まる読取色空間を、ｓＲＧＢなどの標準色空間に変換する部分であり、ＣＣＤセンサ５０１の感度特性や照明ランプのスペクトル特性等の諸特性なども吸収することができる。

ＢＥ（下地除去：Background Erase）サンプリング部５０６は、原稿の下地を検出するため、指定された矩形領域の画素を離散的にサンプリングし、輝度のヒストグラムを作成する。このヒストグラムはプリント時の下地除去に利用される。

下地除去部５０７は、スキャナで読み取ったＲＧＢ画像データに対し、ＢＥサンプリング部５０６の結果に基づき、下地部を除去するための非線形変換を行う。出力ダイレクトマッピング部５０８では、ＲＧＢ画像データはＣＭＹＫ画像データに変換される。この変換において、出力ダイレクトマッピング部５０８は、ＲＧＢそれぞれの値をルックアップテーブルに入力し、その出力値の総和からＣ（Ｃｙａｎ）成分を生成する。同様に、出力ダイレクトマッピング部５０８は、Ｍ（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｙ（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｋ（ｂｌａｃＫ）それぞれの成分も、ルックアップテーブルとその加算演算で生成する。

出力ガンマ補正部５０９は、プリンタに対応した出力画像の濃度補正を行う。出力ガンマ補正部５０９は、予め記憶されているＣＭＹＫの１次元ルックアップテーブルに基づき、画像形成ごとに異なる出力画像データのリニアリティを保つ役割を有する。

前述した濃度を検出する部分、記憶部および演算部は、このＣＭＹＫの１次元ＬＵＴを作成するために備えられている。このＣＭＹＫの１次元ＬＵＴは、トナーパッチＰ濃度送信部が新たに作成した１次元ＬＵＴを出力ガンマ補正部５０９に送信したタイミングで、更新される。なお、ＣＰＵ５１が行う処理の詳細については、後述するフローチャートの中で説明する。

ハーフトーン処理部５１０は、機能に応じて異なる種類のスクリーニングを択一的に適用することができる。一般に、複写動作などでは、モアレの起きにくい誤差拡散系のスクリーニングを利用し、プリント動作では、文字や細線の再現性を考えてディザマトリクスなどを利用した多値スクリーン系のスクリーニングを用いることが多い。

前者は、注目画素とその周辺画素に対して誤差フィルタで重み付けし、階調数を保ちながら多値化の誤差を配分して補正していく方法である。一方、後者は、ディザマトリクスの閾値を多値に設定し、擬似的に中間調を表現する方法である。本実施形態では、ＣＭＹＫ独立に変換が行われ、低線数（荒い点数）と高線数（細かい点数）の切り替えが可能である。

ここで、本実施形態の画像形成装置におけるトナーパッチＰの濃度補正方法について説明する。トナーパッチＰの濃度補正方法は、つぎの手順（ａ）〜（ｄ）で行われる。

（ａ）ＣＰＵ５１は、電源投入後に中間転写ベルト２７の一周をセンサ４１に検知させる。さらに、ＣＰＵ５１は、所定枚数の印刷が完了するより前に、連続的に印刷されているページ画像間の中間転写ベルト２７の一部を、前述したパターンマッチング用ＬＥＤ光量レベルでセンサ４１を制御した状態で、センサ４１に検知させる。

そして、所定枚数の印刷後、ＣＰＵ５１は、中間転写ベルト２７にトナーパッチＰを形成させ、前述したパッチ検出用ＬＥＤ光量レベルでセンサ４１を制御した状態で、このトナーパッチＰをセンサ４１に検知させる。

（ｂ）ＣＰＵ５１は、センサ４１の検知結果に基づき、中間転写ベルト２７の任意の位置における反射光出力を特定する。本実施形態では、ＣＰＵ５１は、任意の位置をトナーパッチＰが形成される位置とし、トナーパッチＰの下地の反射光出力を特定する。

（ｃ）ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの反射光出力と下地の反射光出力を用いて、トナーパッチＰの濃度を算出する。

（ｄ）ＣＰＵ５１は、この算出されたトナーパッチＰの濃度に基づき、補正条件を作成し、この補正条件に従って入力画像データを補正する。

これらの手順（ａ）〜（ｄ）について詳しく説明する。まず、手順（ａ）では、ＣＰＵ５１は、中間転写ベルト２７の１周プロファイルを得るために、トナーパッチＰを形成しない状態で中間転写ベルト２７を１回転させ、センサ４１に中間転写ベルト２７の１周に亘る表面状態を読み取らせる。

ＣＰＵ５１は、このとき得られるセンサ４１からのデータを中間転写ベルト２７の１周プロファイルとしてＲＡＭ５３に記憶する。本実施形態の画像形成装置では、中間転写ベルト２７の回転速度が２４６ｍｍ／ｓｅｃ、周長が８９５ｍｍ、センサ４１の検知間隔が４ｍｓｅｃ（単位時間あたりの検知回数は２５０回／ｓｅｃ）である。従って、数式（１）に示すとおり、センサ４１から９１０個のデータが得られる。

８９５（ｍｍ） ÷ ２４６（ｍｍ／ｓｅｃ） ÷ （４／１０００（ｓｅｃ）） ≒
９１０ …… （１）
つまり、図８に示すように、１周プロファイルは９１０個の連続する複数のデータから構成される。図８の横軸は、これらの複数のデータそれぞれに対応するデータナンバｎを示す。なお、１周プロファイルとして、２種類のものが記憶される。１つは前述したパッチ検出用光量レベルでセンサ４１が制御され、記憶された第１の１周プロファイルである。もう１つは前述したパターンマッチング用光量レベルでセンサ４１が制御され、記憶された第２の１周プロファイルである。

中間転写ベルト２７が回転する際、１周目はパッチ検出用光量レベルでセンサ４１が制御され、第１の１周プロファイルとして、センサ４１のデータが記憶される。２週目はパターンマッチング用光量レベルでセンサ４１が制御され、第２の１周プロファイルとして、センサ４１のデータが記憶される。

つづいて、中間転写ベルト２７の一部の基準プロファイルについて説明する。ＣＰＵ５１は、基準プロファイルを得るために、センサ４１に中間転写ベルト２７の一部の表面状態を読み取らせ、センサ４１からの反射光出力をＲＡＭ５３に記憶させる。このとき、センサ４１は前述したパターンマッチング用ＬＥＤ光量レベルで制御されている。

この基準プロファイルを得るために、ＣＰＵ５１は、センサ４１に、第１の記録紙に形成される画像と第２の記録紙に形成される画像との間のトナー像が形成されない領域、あるいは紙間などの非画像形成領域を検知させる。連続プリントを行う場合、第１の記録紙と第１の記録紙に後続する第２の記録紙との間に対応する中間転写ベルト２７の一部には、スペースが存在する。このスペースには、画像が形成されず、中間転写ベルト２７の表面が露出している。センサ４１は、このページ画像間（トナー像間）のスペース（特定部分）からの反射光出力を読み取る。

本実施形態では、センサ４１は、９９枚目のページ画像Ｊ９９と１００枚目のページ画像Ｊ１００との間の中間転写ベルト２７に光を照射し、その反射光を検知する。図１０は基準プロファイルを示す図である。同図（Ａ）はテーブルを示し、同図（Ｂ）はグラフを示す。このグラフの縦軸はセンサ４１のセンサ出力を示し、横軸は下地の検知位置（データナンバｎ）を示す。図１０のグラフには、中間転写ベルト２７からの反射光に応じて、センサ４１から出力される反射光出力（センサ出力）の分布が示されている。

本実施形態の画像形成装置では、最も狭い紙間の長さは７９ｍｍを想定している。中間転写ベルト２７の回転速度が２４６ｍｍ／ｓｅｃであり、センサ４１の検知間隔が４ｍｓｅｃである。従って、数式（２）に示すとおり、センサ４１から８０個のデータが得られる。

７９（ｍｍ） ÷ ２４６（ｍｍ／ｓｅｃ）÷（４／１０００（ｓｅｃ））≒ ８０ …… （２）
つまり、基準プロファイルは、少なくとも８０個の連続するデータから構成される。第２の１周プロファイルおよび基準プロファイルの検知は、同一のセンサ４１で行われるので、第２の１周プロファイルおよび基準プロファイルは、中間転写ベルト２７の回転方向において同一のラインを検知した結果である。

このため、第２の１周プロファイルを検知してから基準プロファイルを検知するまでの間、中間転写ベルト２７に傷がつくなどの変化がなければ、第２の１周プロファイルの中に、基準プロファイルと一致する、あるいは近似するデータ群が存在する。

このような２つのデータ群同士の対応関係を特定するために、本実施形態の画像形成装置では、ＣＰＵ５１は、第２の１周プロファイルと基準プロファイルとのパターンマッチング処理を行う。

つぎに、手順（ｂ）における、センサ４１の検知結果に基づき、トナーパッチＰの下地の反射光出力を特定する方法について説明する。本実施形態の画像形成装置では、前述したように、ＣＰＵ５１は、第２の１周プロファイルと基準プロファイルとのパターンマッチングを行い、第２の１周プロファイルの中に基準プロファイルと一致するデータ群を特定する。

さらに、ＣＰＵ５１は、この特定されたデータ群とトナーパッチＰが形成される位置との中間転写ベルト２７上における位置関係、および第１の１周プロファイルに基づき、トナーパッチＰの下地の反射光出力を特定する。この方法について詳しく説明する。

パターンマッチングは、第２の１周プロファイルと基準プロファイルとの相関関数を求めることによって行われる。

ここで、ＸｉとＹｉの離散的なデータの相関性を考える場合、両データ間の相関係数Ｓ（ｉ）の値が値１に近いものほど、ＸｉとＹｉとの相関性が高く、かつ近似性が高いことを意味する。それぞれＮ個のデータからなる２つの離散データ群Ｘｉ、Ｙｉ（ｉ＝０〜Ｎ−１）の相関係数Ｓ（ｉ）は、数式（３）に従って求められる。

本実施形態の場合、Ｘｉは９１０個のデータから構成される第２の１周プロファイルから抽出された８０個の連続するデータに相当する。Ｘａｖｅは抽出される８０個の検出結果の平均値に相当する。また、Ｙｉは基準プロファイルを構成する８０個の連続するデータに相当する。Ｙａｖｅは８０個の検出結果の平均値に相当する。

つまり、第２の１周プロファイルを構成するデータ群をＸ（ｉ）（ｉ＝０〜９０９）とした場合、ＣＰＵ５１は、９１０個のＸ（ｉ）の中から８０個（例えば、Ｘ（０）〜Ｘ（７９））の連続するデータ群を抽出する。

相関係数Ｓ（０）は、基準プロファイルを構成するデータ群Ｙ（ｊ）（ｊ＝０〜７９）と第２の１周プロファイルから抽出されたデータ群Ｘ（ｉ）（ｉ＝０〜７９）とから、数式（４）に従って算出される。

同様に、数式（５）〜（７）に従って、第２の１周プロファイルを構成する連続する各データ群と基準プロファイルとの相関係数Ｓ（ｉ）（ｉ＝０〜９１０）は算出される。

中間転写ベルト２７は無端状のベルトであるので、相関係数Ｓ（８３２）〜Ｓ（９１０）の算出に際して、データ群Ｘ（ｉ）の中から抽出される８０個のデータのうち一部のデータが先頭に戻る。例えば、相関関数Ｓ（８３２）を求めるときに抽出されるデータ群は、Ｘ（８３２）からＸ（９１０）までの７９個のデータとＸ（０）とからなり、合計８０個のデータ群である。また、相関関数Ｓ（９１０）を求めるときに抽出されるデータ群は、Ｘ（９１０）と、Ｘ（０）からＸ（７８）までの７９個のデータ群とからなり、合計８０個のデータ群である。なお、数式（７）では、「９１０＋７９」と表記したが、Ｘ（９１１）はＸ（０）に相当し、Ｘ（９１２）はＸ（１）に相当し、Ｘ（９８９）はＸ（７８）に相当する。

前述したように、相関係数Ｓ（ｉ）が値１に近いものほど、ＸｉとＹｊとの相関性が高くかつ近似性が高いことを意味する。この場合、近似性とは、第２の１周プロファイルから抽出されたデータ群と基準プロファイルとのパターンが実質的に一致することを意味する。

本実施形態の画像形成装置は、相関関数Ｓ（ｉ）（ｉ＝０〜９０９）の中で、その値が最も値１に近い第２の１周プロファイルから抽出されたデータ群を、基準プロファイルに対する近似性が最も高いデータ群であると判断する。つまり、ＣＰＵ５１は、相関係数の値が最も値１に近い第２の１周プロファイルから抽出されたデータ群と、基準プロファイルとが同一の位置であると判断する。

このように、ＣＰＵ５１は、基準プロファイルとパターンが一致する第２の１周プロファイルの一部分を、基準位置として設定する。ＣＰＵ５１は、この基準位置とトナーパッチＰが形成される位置関係および第１の１周プロファイルに基づき、下地のデータを特定する。

まず、ＣＰＵ５１は、基準位置のデータの先頭に相当するデータを抽出する。このデータをＸ（ｎ）（０≦ｎ≦９１０）とする。このＸ（ｎ）は、基準プロファイルの先頭のデータＸ´（ｎ）に相当する。トナーパッチＰは、Ｘ´（ｎ）の検知が開始されてからＴ秒後に形成される。つまり、Ｘ´（ｎ）の検知が開始される位置から所定距離離れた位置にトナーパッチＰが形成される。言い換えると、トナーパッチＰは、Ｘ´（ｎ）の検知が開始される位置（中間転写ベルトの周方向における第１の位相）に対して所定位置（第２の位相）に形成される。

前述した図９には、トナーパッチＰの下地の反射光出力を特定する方法が示されている。図９のグラフの横軸は、データナンバを示し、データＸ（ｎ）のｎに相当する。前述したように、データナンバｎは０≦ｎ≦９１０の範囲を取るので、横軸の最大値は値９０９である。

タイマ５５は、基準反射光データの検知開始とともにオンにされ、トナーパッチＰの読み取りが開始されるまでの時間を計測する（図９参照）。ＣＰＵ５１は、タイマ５５の計測結果、センサ４１の単位時間あたりの検知回数、および第１の１周プロファイルに基づき、トナーパッチＰの下地の反射光出力を特定する。

例えば、基準プロファイルの先頭の反射光出力がＸ（ｎ）であり、タイマ５５が計測を開始してからＴ秒後にトナーパッチＰの読み取りが行われた場合を例に挙げて説明する。トナーパッチＰの下地の先頭の反射光出力をＸ（ｍ）とした場合、センサ４１の検知間隔が４ｍｓｅｃであるので、検知回数ｍは数式（８）で表すことができる。

ｍ＝ｎ＋１０００Ｔ／４ …… （８）
従って、トナーパッチＰの下地の先頭の反射光出力Ｘ（ｍ）は、数式（９）に従って求められる。

Ｘ（ｍ） ＝ Ｘ（（ｎ＋１０００Ｔ／４） ｍｏｄ ９１０） …… （９）
ここで、数式（９）の「Ａ ｍｏｄ Ｂ」は、整数ＡのＢを法とする剰余（つまり、整数Ａを整数Ｂで割った余り）を表す。これは、中間転写ベルト２７が無端状のベルトであることから、トナーパッチＰの形成位置が、Ｘ（９１０）とＸ（０）とに跨って形成される可能性があり、これを考慮するためである。

１つのトナーパッチＰは４ｍｓｅｃの時間間隔で１０回検知される。従って、トナーパッチＰの下地の反射光出力は、Ｘ（（ｎ＋１０００Ｔ／４） ｍｏｄ ９１０）からＸ（（（ｎ＋１０００Ｔ／４） ｍｏｄ ９１０）＋９）までの１０個のデータとなる。

この後、これら１０個のデータからなるトナーパッチＰの下地の反射光出力は、トナーパッチＰの濃度の算出に用いられる。

つぎに、手順（ｃ）では、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの反射光出力と下地の反射光出力を用いて、トナーパッチＰの濃度を算出する。本実施形態では、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの反射光出力を下地の反射光出力で除算することによって、トナーパッチＰの濃度を算出する。具体的に、センサ４１によるトナーパッチＰの反射光出力をＰ（ｉ）とし、下地の反射光出力をＲ（ｉ）とした場合、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）、つまりトナーパッチＰの濃度を、数式（１０）に従って算出する。

ＤＥＮＳ（ｉ） ＝ Ｐ（ｉ） ／ Ｒ（ｉ） …… （１０）
ここで、Ｒ（ｉ）はトナーパッチＰ直下の中間転写ベルト２７の表面状態によるものであるので、数式（１１）に従って求められる。

Ｒ（ｉ）＝ Ｘ（（ｎ＋１０００Ｔ／４） ｍｏｄ ９１０） …… （１１）
よって、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）は、数式（１２）に従って求められる。

本実施形態では、センサ４１は同一の濃度のトナーパッチＰを１０回検知するので、得られる１０個のデータの平均値をトナーパッチＰの検知結果とする。最終的なトナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥとしては、ＤＥＮＳ（ｉ）からＤＥＮＳ（ｉ＋９）の平均値が採用される。

このようにして、ＣＰＵ５１は、トナー濃度を算出する。数式（１２）で得られるトナーパッチＰの濃度は中間転写ベルト２７の表面状態のムラを考慮して得られた濃度であるので、このような補正方式により高精度にトナー濃度を算出することができる。

なお、トナーパッチＰに対して、中間転写ベルト２７の表面状態のムラが影響する度合いは、トナー濃度に応じて異なる。図１１は位相を合わせた状態で、中間転写ベルトの１周の反射光量分布および中間転写ベルトにトナーパッチを載せた状態での反射光量分布を示すグラフである。このグラフにおいて、領域ｐ、ｑ、ｒには、それぞれトナーパッチＰ（パッチ部）の光学濃度が「０．５」、「１．０」、「１．５」である場合の反射光量分布が示されている。

図１１から分かるように、低濃度パッチ（領域ｐ）では、中間転写体表面光沢ムラがトナーパッチの反射光量に現れている様子が確認される。中間転写体表面光沢ムラは、トナーが下地を覆ってしまう程の高濃度パッチ（領域ｒ）では、その反射光量に現れない。このように、低濃度パッチでは、中間転写体表面の一部がパッチ内から露出するので、これが反射光量に現れる。

このため、低濃度パッチから高濃度パッチまで複数のトナーパッチを読み取る際、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）について閾値（Ｄ_ＴＨ）を設ける必要がある。

数式（１２）に従って１０回求められたトナーパッチＰの濃度の平均値をＤＥＮＳ_ＡＶＥとする。そして、閾値以下、つまりＤＥＮＳ_ＡＶＥ ≦ Ｄ_ＴＨである場合、ＣＰＵ５１は、数式（１３）に従って、改めて、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）をそれぞれ計算する。すなわち、ＣＰＵ５１は、下地である中間転写ベルトの反射光出力として、一周したその平均である反射光出力Ｒ（一周平均）を用いて、再度、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）を計算する。そして、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ（ｉ）の１０回の平均値をトナーパッチＰの検知結果とする。

ＤＥＮＳ（ｉ） ＝ Ｐ（ｉ） ÷ Ｒ（一周平均） …… （１３）
一方、ＤＥＮＳ_ＡＶＥ ＞ Ｄ_ＴＨである場合、ＣＰＵ５１は、数式（１３）による再計算を行わない。これにより、低濃度パッチの場合、中間転写体表面光沢ムラがトナーパッチの反射光量に現れることを抑えることができる。

なお、閾値Ｄ_ＴＨの値は、用いられるスクリーンによって異なる。つまり、中間転写体表面の一部がパッチ内から露出する画像信号レベルはスクリーンによって異なる。本実施形態では、閾値Ｄ_ＴＨの値は、Ｄ_ＴＨ＝０．５に設定されている。

つぎに、手順（ｄ）では、算出されたトナーパッチＰの濃度に基づいて補正データを作成し、画像データを補正する方法について説明する。出力ガンマ補正部５０９は、この補正データを用いて画像データを補正する。

まず、トナーパッチＰの濃度の検出結果により更新される補正データの１次元ＬＵＴについて説明する。なお、ここでは、シアン色の階調補正についてのみ説明するが、マゼンタ、イエロー、ブラックについても同様の方法で補正が行われる。

図１２はＲＡＭ５３に記憶される１次元ＬＵＴを示すグラフである。１次元ＬＵＴは、入力画像データの濃度と出力画像の濃度とを直線関係にするために、入力画像データを補正するための補正データである。図中、横軸は入力画像データを表し、縦軸はセンサ４１で検知されるトナーパッチＰの濃度検出値を表す。

また、図中、直線ＴＡＲＧＥＴは、本実施形態の画像濃度制御における目標階調特性を表す。また、図中、点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８は、シアンのトナーパッチＰの濃度を示す点である。曲線γは各トナーパッチＰの検出濃度値を表す。ここでは、曲線γは画像濃度制御を行う前の状態における階調特性を表す。なお、曲線γにおいて、トナーパッチが形成されていない階調の濃度は、原点および点Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８を通るようにスプライン補間を行うことで、算出される。

曲線Ｄはこの画像濃度制御で算出される１次元ＬＵＴを表す。曲線Ｄは、補正前の曲線γの、目標階調特性ＴＡＲＧＥＴに対する対称ポイントを求めることにより、算出される。検出濃度値を曲線Ｄに基づいて補正することで、例えば、曲線Ｄの値を入力画像の濃度に乗算することで、入力画像の濃度に対する出力画像の濃度の階調性を目標階調特性ＴＡＲＧＥＴに近づけることができる。

また、算出（作成）される１次元ＬＵＴ（曲線Ｄ）は、ＲＡＭ５３に記憶される際、これ以前に作成された１次元ＬＵＴと置き換えられることで、１次元ＬＵＴの更新が完了する。これ以後、画像形成装置は、入力画像データを、更新された１次元ＬＵＴで補正し、この補正された画像データに従って画像を形成することによって、目標濃度の画像を得ることができる。

つぎに、画像形成装置の画像濃度制御について説明する。図１３および図１４は画像濃度制御手順を示すフローチャートである。この制御プログラムは、ＲＯＭ５２に格納されており、ＣＰＵ５１によって実行される。

プリンタの電源がオンにされた後、ＣＰＵ５１は、中間転写ベルト２７をトナーが載っていない状態で２周以上回転させる動作を行わせる（ステップＳ１）。このとき、センサ４１は中間転写ベルト２７の表面１周の正反射光を読み取る。ＣＰＵ５１は、この読み取られた結果をＲＡＭ５３に送信し、第１の１周プロファイルおよび第２の１周プロファイルとして記憶する（ステップＳ２）。

すなわち、中間転写ベルト２７が回転する際、１周目は、パッチ検出用光量レベルでセンサ４１が制御され、読み取られた正反射光は第１の１周プロファイルとして記憶される。また、２週目は、パターンマッチング用光量レベルでセンサ４１が制御され、読み取られた正反射光は第２の１周プロファイルとして記憶される。

ステップＳ２の処理後、ＣＰＵ５１は、ユーザからプリンタへの電子データ投入に応じてジョブを開始する（ジョブスタート）。ジョブが開始すると、ＣＰＵ５１は、プリント枚数のカウントを開始する。（ステップＳ３）。

ＣＰＵ５１は、プリント枚数に応じて枚数カウンタのパラメータＣを増加させる（ステップＳ４）。そして、ＣＰＵ５１はパラメータＣが所定値であるか否かを判定する（ステップＳ５）。本実施形態では、プリント枚数が１００枚に達したタイミングで、トナーパッチＰを形成する設定が行われている。また、プリント枚数の所定値は値９９に設定されている。すなわち、ステップＳ５で、ＣＰＵ５１は、画像形成中のジョブが９９枚目のジョブであるか否かを判定する。

ステップＳ５で判定の結果、画像形成中のジョブが９９枚目でない場合、ＣＰＵ５１はプリンタに次ジョブの画像形成を行わせる（ステップＳ６）。一方、ステップＳ５で判定の結果、画像形成中のジョブが９９枚目である場合、ＣＰＵ５１は、９９枚目のジョブ終了直後から、センサ４１にページ画像間の像担持体表面を検知させる（ステップＳ７）。

このとき、センサ４１は、前述したパターンマッチング用ＬＥＤ光量レベルで制御されている。また、ＣＰＵ５１は、検知の開始と同時にタイマ５５をオンにし、時間の測定を開始する。

ＣＰＵ５１は、ステップＳ７におけるセンサ４１の検知結果をＲＡＭ５３に送信し、基準プロファイルとして記憶する（ステップＳ８）。

ＣＰＵ５１は、第２の１周プロファイルと基準プロファイルとの相関性を導くために、前述した数式（４）〜（７）に従って複数の相関係数を算出し、第２の１周プロファイルと基準プロファイルとのパターンマッチングを行う（ステップＳ９）。なお、本実施形態では９１０個の相関係数が算出される。このパターンマッチングの結果から、ＣＰＵ５１は、トナーパッチＰの下地の反射光出力を特定する（ステップＳ１０）。

ＣＰＵ５１は、１００枚目の画像が形成された後、画像形成部（トナー像形成部）に対し、中間転写ベルト２７の上にトナーパッチＰを形成させる（ステップＳ１１）。このトナーパッチＰは、ステップＳ７おいてタイマ５５がオンされてからＴ秒後にセンサ４１の検知位置に到達する位置に形成される。

ＣＰＵ５１は、第２の１周プロファイルの中の基準プロファイルに相当するデータの位置とトナーパッチＰの形成位置、および第１の１周プロファイルに基づき、トナーパッチＰの下地データを特定する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ９〜Ｓ１２の処理は位相特定手段に相当する。

ＣＰＵ５１は、ステップＳ１２で特定されたトナーパッチＰの下地データと、センサ４１で測定されたトナーパッチＰの検知データを用いて、トナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥを算出する（ステップＳ１３）。この濃度算出方法は前述したとおりである。

ＣＰＵ５１は、算出されたトナーパッチＰの濃度ＤＥＮＳ＿ＡＶＥ濃度に基づき、画像処理を行うための１次元ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成し、ＲＡＭ５３に記憶された１次元ＬＵＴを更新する（ステップＳ１４）。

この後、ＣＰＵ５１は、ジョブが終了しているか否かを判断する（ステップＳ１５）。ジョブが終了せず、継続して画像が形成される場合、ＣＰＵ５１は、枚数カウンタをリセットし（ステップＳ１６）、ステップＳ３の処理に戻る。一方、ステップＳ１５でジョブが終了している場合、ＣＰＵ５１は、プリンタを待機状態にし（ステップＳ１７）、本処理を終了する。

このように、本実施形態の画像形成装置によれば、簡易な構成で、中間転写ベルト上の任意の位置におけるその反射光量を短時間で特定することができる。従って、中間転写ベルトに形成されるトナーパッチの下地である中間転写ベルトの反射光量を短時間で取得することができる。

また、パターンマッチングを行う際に中間転写ベルトの一周に亘る反射光量を検出する場合、発光部の発光光量を多くする、および／または受光部の出力ゲインを高くするので、位相候補が複数挙がってしまうことを抑制することができる。

また、ページ画像間のスペースからの中間転写ベルトの反射光出力を読み取るので、画像を形成しながら中間転写ベルトの反射光量を取得することができ、１次元ＬＵＴ（画像形成条件）を短時間で更新することができる。

なお、本実施形態における第１および第２の１周プロファイルは、画像形成装置の電源投入直後に検知され、ＲＡＭ５３に記憶される。また、ＣＰＵ５１は、所定枚数の画像形成後に中間転写ベルト２７を１周させ、第１および第２の１周プロファイルを再検出し、ＲＡＭ５３に記憶されている第１および第２の１周プロファイルを更新する。所定枚数の画像形成後として、例えば１０００枚の画像形成後が挙げられる。

また、残留するトナーを回収するクリーニング機構を始めとする、ベルトに接触する部材により、中間転写ベルト２７の表面は磨耗する。このため、繰り返し画像が形成されると、中間転写ベルト２７の表面状態における光沢が増す。図１５はプリント累積枚数に応じて変化する中間転写ベルト２７の表面状態を示すグラフである。同図（Ａ）は表面光沢の変化を示し、同図（Ｂ）はセンサ出力の変化を示す。この中間転写ベルト２７の表面状態の経時変化に対応するために、本実施形態の画像形成装置では、プリント累積枚数（記録枚数）に応じて、第１および第２の１周プロファイルを検出し直す処理が行われる。

また、本実施形態の画像形成装置では、９９枚目の画像形成直後に基準プロファイルを検知する構成が用いられた。しかし、９９枚目の直後に基準プロファイルを検知するとともに、９９枚目以前に、基準プロファイルを検知する構成としてもよいし、複数の基準プロファイルと第２の１周プロファイルとのパターンマッチングを行う構成としてもよい。

また、１つの基準プロファイルと第２の１周プロファイルとのパターンマッチングを行う際、パターンが一致する領域が複数特定される場合がある。つまり、値１に近い相関係数が複数特定される場合がある。しかし、複数回検出された基準プロファイルを用いてパターンマッチングを行うことで、相関係数を求めるためのデータ群を多く取ることができる。これにより、より正確な相関係数を求めることができ、パターンマッチングの精度が向上する。

このように、簡易な構成で中間転写ベルトの反射光量を短時間で特定する方法として、パターンマッチングを用いた方法が有効である。パターンマッチングを用いた方法では、連続ジョブ中の紙間で露出する中間転写ベルトの一部の反射光量プロファイル（基準プロファイル）と、中間転写ベルトの一周の反射光量プロファイル（第２の１周プロファイル）との間でパターンマッチングが行われる。そして、基準プロファイルの、第２の１周プロファイルにおける位相が検知される。

従来では、中間転写ベルトの表面の光沢が比較的平坦で、光学式センサによって検出される像担持体表面の反射光量分布における起伏が少ない場合、パターンマッチングの結果、位相候補が複数挙がってしまい、位相の特定が行えないという問題があった。しかし、本実施形態では、パッチ検出用光量レベルとは異なるパターンマッチング用光量レベルで反射光を検出するので、位相候補が複数挙がってしまうことを抑制することができる。

具体的に、図１６は第１の実施形態のパターンマッチングと従来のパターンマッチングの比較を示す図である。同図（Ａ）に示す従来では、ＬＥＤ光量が少ないので、パターンマッチングの結果、２つ以上の位相候補が挙がっている。同図（Ｂ）に示す本実施形態では、ＬＥＤ光量が多いので、位相候補が１つのみである。従って、位相の特定が容易になる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態の画像形成装置は、前記第１の実施形態とは異なる方法でパターンマッチングを行う。第２の実施形態の画像形成装置の構成は、前記第１の実施形態と同一であるので、その説明を省略する。また、第２の実施形態における、パターンマッチング以外の濃度算出処理および濃度制御処理は、前記第１の実施形態と同一であるので、その説明を省略する。

第２の実施形態におけるパターンマッチングでは、ＣＰＵ５１は、まず、第２の１周プロファイルから抽出した８０個のデータ群と基準プロファイルとの差分の絶対値を算出する。そして、ＣＰＵ５１は、この算出された絶対値の総和が最小になるデータ群は、基準プロファイルとパターンが一致するデータ群であると判断する。

このパターンマッチングの詳細について説明する。ＣＰＵ５１は、まず、９１０個のデータからなる第２の１周プロファイルから８０個の連続するデータを抽出する。ＣＰＵ５１は、この抽出された８０個の連続データＤ（ｉ）と、その８０個のデータに対応する基準プロファイルの８０個のデータｄ（ｉ）との差分をとる。つまり、抽出されたデータがＤ（０）〜Ｄ（７９）である場合、ＣＰＵ５１は、Ｄ（０）とＤ（０）に対応するｄ（０）との差分の絶対値を求める。同様に、ＣＰＵ５１は、Ｄ（１）とＤ（１）に対応するｄ（１）との差分の絶対値を求める。

そして、ＣＰＵ５１は、絶対値を８０個算出すると、これらの総和を求める。さらに、ＣＰＵ５１は、この総和が最も小さい抽出データ群が、基準プロファイルとパターンが一致するデータ群であると判断する。

このように、第２の実施形態の画像形成装置におけるパターンマッチングにおいても、前記第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、種々のパターンマッチング方法を採用することができ、より正確なパターンマッチングを行うことができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、前記第１の実施形態と前記第２の実施形態におけるパターンマッチングのどちらか一方を採用してもよい。あるいは、２つの方法を採用して両者のパターンマッチングの結果が一致しない場合、再度、パターンマッチングをやり直すようにしてもよい。この場合、複数のパターンマッチングの方法を採用することにより、より正確なパターンマッチングを行うことができる。

また、本発明の画像形成装置として、電子写真方式の画像形成装置が挙げられる。このような画像形成装置として、本来の印刷装置、印刷機能を有するファクシミリ装置、印刷機能、コピー機能、スキャナ機能等を有する複合機（ＭＦＰ）であってもよいことは勿論である。

また、上記実施形態では、電子写真方式の画像形成装置は、カラー画像形成装置であったが、モノクロ画像形成装置に適用されてもよい。

上記実施の形態では、画像形成装置として、中間転写体を使用し、この中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、この中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置を例示している。しかし、この転写方式に限定されるものではなく、記録媒体担持体を使用し、この記録媒体担持体に担持された各色のトナー像を順次記録媒体に重ねて転写する画像形成装置であってもよい。また、中間転写体としては、ベルトの他、ドラムであってもよい。

また、上記実施形態に記載されている構成部品の形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明の範囲は上記例示するもののみに限定されものではない。

また、シートとしては、紙媒体、ＯＨＰシート、厚紙用紙、タブ紙など、特に限定されない。また、シートのマテリアル（材質）としては、紙媒体、ＯＨＰシート、厚紙用紙など、特に限定されない。また、シートの形状はタブ紙など特に限定されない。

１０ 画像形成部
２２ 感光ドラム
２７ 中間転写ベルト
４１ 光学式センサ
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ

Claims (8)

1. 回転駆動される像担持体と、
   前記像担持体にトナー像を形成し、前記像担持体上のトナー像をシートに転写することで、シート上にトナー像を形成する像形成手段と、
   前記像形成手段によって前記像担持体上に検知用トナー像を形成させる制御手段と、
   前記像担持体に向けて光を照射する発光部と、前記発光部を発光させることで、前記像担持体からの反射光と、前記像担持体上に形成された前記検知用トナー像からの反射光とを受光する受光部を有し、前記受光部に受光される反射光量を検出する光検出手段と、
   前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周未満でトナー像が形成されていない領域からの反射光量と前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周に亘る反射光量とでパターンマッチングを行うことにより前記像担持体の回転方向における前記領域の位置を特定し、前記特定された前記領域の位置と、前記領域と前記検知用トナー像が形成されるべき位置との予め決められた位置関係とに基づき、前記検知用トナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量を特定する特定手段と、
   前記特定手段により特定される前記検知用のトナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量と、前記光検出手段により検出される前記検知用トナー像からの反射光量とに基づき、前記検知用トナー像の濃度を決定する濃度決定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の一周未満でトナー像が形成されていない前記領域は、前記像形成手段によって前記像担持体に連続して形成される複数のトナー像の間のトナー像が形成されていない領域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. 前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周に亘る反射光量には、前記発光部を第１の発光量で発光させたときに前記光検出手段により検出された第１の反射光量と、前記発光部を前記第１の発光量よりも少ない第２の発光量で発光させたときに前記光検出手段により検出された第２の反射光量とがあり、
   前記特定手段は、前記第１の反射光量と前記発光部を前記第１の発光量で発光させたときに前記光検出手段により検出される前記領域からの反射光量とに基づき前記パターンマッチングを行い、前記パターンマッチングを行った結果と、前記第２の反射光量と、前記位置関係とに基づき、前記第２の反射光量の内、前記検知用トナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量を特定す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。
4. 前記光検出手段は、前記受光部に受光される反射光量を増幅させる増幅部を有し、
   前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周に亘る反射光量には、前記増幅部を第１の出力ゲインに設定したときに前記光検出手段により検出された第１の反射光量と、前記増幅部を前記第１の出力ゲインよりも低い第２の出力ゲインに設定したときに前記光検出手段により検出された第２の反射光量とがあり、
   前記特定手段は、前記第１の反射光量と前記増幅部を前記第１の出力ゲインに設定したときに前記光検出手段により検出される前記領域からの反射光量とに基づき前記パターンマッチングを行い、前記パターンマッチングを行った結果と、前記第２の反射光量と、前記位置関係とに基づき、前記第２の反射光量の内、前記検知用トナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量を特定す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。
5. 前記第１の反射光量は、前記像担持体に所定枚数分のトナー像が形成される度に、前記光検出手段によって検出されることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像形成装置。
6. 前記第２の反射光量は、前記像担持体に所定枚数分のトナー像が形成される度に、前記光検出手段によって検出されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記濃度決定手段により決定される前記検知用トナー像の濃度に基づき、前記像形成手段により形成されるトナー像の濃度を制御する濃度制御手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 回転駆動される像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成し、前記像担持体上のトナー像をシートに転写することで、シート上にトナー像を形成する像形成手段と、前記像形成手段によって前記像担持体上に検知用トナー像を形成させる制御手段と、前記像担持体に向けて光を照射する発光部と、前記発光部を発光させることで、前記像担持体からの反射光と、前記像担持体上に形成された前記検知用トナー像からの反射光とを受光する受光部と、前記受光部に受光される反射光量を検出する光検出手段と、を有する画像形成装置の制御方法であって、
   前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周未満でトナー像が形成されていない領域からの反射光量と前記像担持体の回転方向における前記像担持体の一周に亘る反射光量とでパターンマッチングを行うことにより前記像担持体の回転方向における前記領域の位置を特定し、前記特定された前記領域の位置と、前記領域と前記検知用トナー像が形成されるべき位置との予め決められた位置関係とに基づき、前記検知用トナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量を特定する特定ステップと、
   前記特定ステップにより特定される前記検知用のトナー像が形成されるべき位置における前記像担持体からの反射光量と、前記光検出手段により検出される前記検知用トナー像からの反射光量とに基づき、前記検知用トナー像の濃度を決定する濃度決定ステップと、
   を有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。